JPH06104870A - 光時分割多重化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の光パルス列を時系列光パルス列に高速
に変換し得るとともに回路構成を簡便化し得る光時分割
多重化回路を提供する。 【構成】 複数の光パルス列を１本の伝送路を通過する
時系列光パルス列に変換する光時分割多重化回路におい
て、複数の光パルス列を制御信号合成部１２にて制御信
号光と合成し、該合成された光パルス列を透過型の光非
線形素子アレイ１３へ入力し、その出力光強度を光パル
ス列の情報に応じて調整し、遅延付加部１４にて互いに
異なる遅延を付加し、さらに光信号合成部１５にて合成
することにより、一つの信号光として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、それぞれ異なる伝送路
から入力された複数の光パルス列を１本の伝送路を通過
する時系列光パルス列に変換する光時分割多重化回路に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】互いに異なる伝送路を通過する複数の低
速パルス列を一本の伝送路を通過する高速時系列パルス
列に変換する時分割多重化回路は、経済的な通信網を構
築する上で必要不可欠な回路である。特に伝送速度が大
きい光通信では、高速動作が可能な光時分割多重化回路
が必要とされる。

【０００３】図１０は従来の光時分割多重化回路の一例
を示すもので、ここでは４多重化構成の場合を示す。図
中、１−１〜１−４は信号入力端、２は多重化回路、３
は電気配線、４は電気／光変換回路、５は光ファイバ等
の光伝送路、６は光信号出力端である。信号入力端１−
１〜１−４からそれぞれ入力された電気信号は多重化回
路２により伝送速度が４倍の時系列信号として出力さ
れ、電気配線３を介して電気／光変換回路４に入力さ
れ、ここで光信号に変換され、伝送路５を介して伝送さ
れて光信号出力端６より出力される。

【０００４】このような光時分割多重化回路では伝送さ
れる光信号の速度が大きくなるにつれて、個々の入力
（電気）信号の速度が増大するか又は入力信号数が増大
する。多重化された電気信号の速度が大きくなると電気
配線３での信号遅延やクロストークが無視できなくな
り、また、入力信号数が増大すると電気配線の数が増
え、配線の輻輳を生じるという問題が発生する。

【０００５】このような従来の光時分割多重化回路にお
ける電気配線段での問題を軽減するため、入力信号を光
信号に変換した後、遅延線を用いて多重化を行う光時分
割多重化回路が提案されている。

【０００６】図１１は従来の光時分割多重化回路の他の
例を示すもので、図中、７−１〜７−４は信号入力端、
８−１〜８−４は電気／光変換回路、９−１〜９−４は
互いに長さの異なる光ファイバ、１０は光信号出力端で
ある。信号入力端７−１〜７−４からそれぞれ入力され
た、互いに同期した電気パルスは電気／光変換回路８−
１〜８−４により光パルスに変換され、互いに長さの異
なる光ファイバ９−１〜９−４を通過した後、合成され
ることにより、時系列上に並べられた光パルス列として
光信号出力端１０より出力される。

【０００７】このような光時分割多重化回路によれば、
入力信号が光信号に変換された後に多重化処理が行われ
るため、電気的な多重化回路で生じる配線部での問題を
軽減することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た光時分割多重化回路では特性の揃った個別素子を用意
しなければならず、また、温度制御等、安定動作のため
の操作を素子毎に行わなければならないという問題があ
った。また、入力信号のそれぞれは共通のトリガ信号で
打抜かれた短パルスであり、そのようなパルスを電気信
号段で生成することは入力信号速度が大きくなるに従っ
て困難になるという問題があった。

【０００９】本発明は前記従来の問題点に鑑み、複数の
光パルス列を電気信号に変換することなく、時系列光パ
ルス列に高速に変換し得るとともに回路構成を簡便化し
得る光時分割多重化回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項１では、複数の入力信号光のそれぞ
れに同一の制御信号光を合成する制御信号合成部と、該
制御信号合成部の出力光のそれぞれが入力光となるよう
に配置された、入出力特性がヒステリシス特性あるいは
しきい値特性を有する信号透過型の光非線形素子と、該
光非線形素子の出力光のそれぞれに互いに異なる遅延を
付加する遅延付加部と、該遅延付加部から出力された複
数の信号光の全てを合成する光信号合成部とを備えた光
時分割多重化回路を提案する。

【００１１】また、本発明の請求項２では、複数の入力
信号光のそれぞれが入力光となるように配置された、入
出力特性がヒステリシス特性あるいはしきい値特性を有
する信号反射型の光非線形素子と、同一の読み出し光を
前記光非線形素子のそれぞれに入射し、その反射光をそ
れぞれ出力光として出力する制御信号合成部と、前記光
非線形素子の出力光のそれぞれに互いに異なる遅延を付
加する遅延付加部と、該遅延付加部から出力された複数
の信号光の全てを合成する光信号合成部とを備えた光時
分割多重化回路を提案する。

【００１２】また、本発明の請求項３では、複数の入力
信号光を一様な媒質中を伝播する複数の光ビームとして
入力する手段と、入力された複数の光ビームのそれぞれ
に同一の制御信号光を合成する手段とからなる制御信号
合成部と、該制御信号合成部の出力光ビームのそれぞれ
が入力光となるように配置された、入出力特性がヒステ
リシス特性あるいはしきい値特性を有する信号透過型の
光非線形素子アレイと、該光非線形素子アレイから出力
された光ビームのそれぞれを互いに直交する２つの偏光
成分のうちの一方の偏光成分のみを有する光ビームとす
る手段と、入力された互いに直交する２つの偏光成分の
うちの一方の偏光成分のみを有する複数の光ビームのそ
れぞれに対し、その偏光成分を他方の偏光成分に変換し
て出力するか又はそのまま通過させるかを選択可能な複
数の偏光面制御素子と、入力された光ビームが互いに直
交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の場合は
そのまま通過させ、他方の偏光成分の場合は遅延を付加
して出力する複数の遅延素子とを交互に多段接続してな
る遅延付加部と、該遅延付加部から出力された複数の出
力光ビームの全てを合波する光合波器からなる光信号合
成部とを備えた請求項１記載の光時分割多重化回路を提
案する。

【００１３】また、本発明の請求項４では、複数の入力
信号光を一様な媒質中を伝播する複数の光ビームとして
入力する手段と、入力された複数の光ビームのそれぞれ
が入力光となるように配置された、入出力特性がヒステ
リシス特性あるいはしきい値特性を有する信号反射型の
光非線形素子アレイと、同一の読み出し光を前記光非線
形素子アレイのそれぞれに入射し、その反射光をそれぞ
れ互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成
分のみを有する出力光ビームとして出力する制御信号合
成部と、入力された互いに直交する２つの偏光成分のう
ちの一方の偏光成分のみを有する複数の光ビームのそれ
ぞれに対し、その偏光成分を他方の偏光成分に変換して
出力するか又はそのまま通過させるかを選択可能な複数
の偏光面制御素子と、入力された光ビームが互いに直交
する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の場合はそ
のまま通過させ、他方の偏光成分の場合は遅延を付加し
て出力する複数の遅延素子とを交互に多段接続してなる
遅延付加部と、該遅延付加部から出力された複数の出力
光ビームの全てを合波する光合波器からなる光信号合成
部とを備えた請求項２記載の光時分割多重化回路を提案
する。

【００１４】

【作用】本発明の請求項１によれば、複数の光パルス列
は制御信号合成部にて制御信号光と合成され、該合成さ
れた光パルス列は透過型の光非線形素子へ入力され、そ
の出力光強度が光パルス列の情報に応じて調整され、遅
延付加部にて互いに異なる遅延が付加され、さらに光信
号合成部にて合成され、一つの信号光として出力され
る。

【００１５】また、請求項２によれば、複数の光パルス
列は反射型の光非線形素子へ入力され、該光非線形素子
の反射率を光パルス列の情報、即ち光強度に応じて変化
させる。一方、光非線形素子には制御信号合成部より同
一の読み出し光が入力され、これが前述した光非線形素
子の反射率に従って反射され、該反射光に遅延付加部に
て互いに異なる遅延が付加され、さらに光信号合成部に
て合成され、一つの信号光として出力される。

【００１６】また、請求項３によれば、複数の光パルス
列は制御信号合成部にて制御信号光と合成され、該合成
された光ビームは透過型の光非線形素子アレイへ入力さ
れ、その出力光強度が光パルス列の情報に応じて調整さ
れ、互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光
成分のみを有する光ビームとされ、遅延付加部の偏光面
制御素子にてその偏光面が制御され、遅延素子にて遅延
が付加され、さらに光信号合成部にて合成され、一つの
信号光ビームとして出力される。

【００１７】また、請求項４によれば、複数の光パルス
列は反射型の光非線形素子アレイへ入力され、該光非線
形素子アレイの反射率を光パルス列の情報、即ち光強度
に応じて変化させる。一方、光非線形素子アレイには制
御信号合成部より同一の読み出し光が入力され、これが
前述した光非線形素子アレイの反射率に従って反射さ
れ、互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光
成分のみを有する光ビームとされ、遅延付加部の偏光面
制御素子にてその偏光面が制御され、遅延素子にて遅延
が付加され、さらに光信号合成部にて合成され、一つの
信号光ビームとして出力される。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の光時分割多重化回路の第１の
実施例を示すもので、図中、１１−１〜１１−４は光信
号入力端、１２は制御信号合成部、１３は光非線形素子
アレイ、１４は遅延付加部、１５は光信号合成部、１６
は光信号出力端、１７は制御信号光、１８−１〜１８−
４は光ファイバ結合器、１９−１〜１９−４は信号透過
型の光非線形素子、２０−１〜２０−４はそれぞれ長さ
の異なる光ファイバ等の光導波路である。

【００１９】透過型の光非線形素子１９−１〜１９−４
としては、ファブリペロー共振器中に非線形媒質を挟み
込んだ素子や多重量子井戸中の量子閉じ込め光シュタル
ク効果を利用した素子を用いることができる。

【００２０】図２はこれらの透過型の光非線形素子の入
出力形態を示すもので、図中、２１は入力光、２２は透
過型の光非線形素子、２３は出力光である。このような
透過型の光非線形素子では入力光強度に応じてその透過
率が変化し、出力光強度が制御される。これらの光非線
形素子は高速な光非線形現象を用いており、原理的には
ピコ秒オーダのスイッチングが可能である。

【００２１】図３は光非線形素子の入出力特性を示すも
ので、同図(a)はヒステリシス特性、同図(b)はしきい値
特性をそれぞれ表している。両特性とも入力光パワーを
増加させてゆくと、ある点で急激に出力光パワーが増大
するのが特徴である。さらにヒステリシス特性を有する
（図３(a)）場合には一旦、出力光パワーが増大した後
は入力光パワーを減少させても、ある点までは高出力光
パワーの状態が続き、その後に低出力光パワーの状態に
変移する。このような非線形特性は光信号処理回路内で
ゲートやメモリとして用いることができる。

【００２２】図１の回路は透過型の光非線形素子を用い
て４入力１出力の時分割多重を行う場合を示している。

【００２３】図１において、光信号入力端１１−１〜１
１−４からそれぞれ入力された光パルス列は制御信号合
成部１２において制御信号光１７と合成される。制御信
号光と合成された信号光はそれぞれ光非線形素子アレイ
１３の各非線形素子１９−１〜１９−４へ入力される。
各光非線形素子１９−１〜１９−４の出力光は遅延付加
部１４において、それぞれ長さの異なる光ファイバ２０
−１〜２０−４を通過する。この時、各光ファイバ２０
−１〜２０−４の長さは遅延付加部１４の出力点で各信
号光の遅延差がパルス幅をｔとして、それぞれｔ，２
ｔ，３ｔ，４ｔとなるように調整される。遅延付加部１
４を通過した４つの信号光は光信号合成部１５において
合波され、一つの信号光として光信号出力端１６から出
力される。

【００２４】図４は図１の回路における入出力信号を示
すもので、図中、ＩＮ１〜ＩＮ４は４つの入力信号光、
Ｃ１は制御信号光、Ｓ１〜Ｓ４は遅延付加部１４の４つ
の出力信号光、ＯＵＴは回路の出力信号光である。４つ
の同期した入力信号光ＩＮ１〜ＩＮ４は入力信号光の１
／４のパルス幅を有する制御信号光Ｃ１と合成され、光
非線形素子１９−１〜１９−４に入力される。

【００２５】ここで、制御信号光Ｃ１が加えられた場
合、光非線形素子１９−１〜１９−４の出力状態は入力
信号光のビットが「１」の時には高出力光状態を、
「０」の時には低出力光状態をとり、制御信号光が加え
られない場合は入力信号光のビットが「１」か「０」か
に拘らず低出力光状態となるよう、制御信号光Ｃ１及び
入力信号光ＩＮ１〜ＩＮ４の光強度が調整されている。
従って、制御信号光Ｃ１が加えられた時の各入力信号光
ＩＮ１〜ＩＮ４の状態が光非線形素子１９−１〜１９−
４から透過光強度として出力されることになる。

【００２６】各光非線形素子１９−１〜１９−４の出力
光は遅延付加部１４を通って互いに異なる遅延を受け、
合成されて出力される。このようにして、回路に入力さ
れたビット列［１，１］、［０，１］、［１，０］、
［０，０］が時分割多重化され、［１，０，１，０，
１，１，０，０］となって出力されることがわかる。

【００２７】前記実施例によれば、電気信号を介するこ
となく光入出力の時分割多重化を実行することができ、
簡便な構成で高速な時分割多重を実現することができ
る。また、光非線形素子を同一基板上に集積化した光非
線形素子アレイを用いることにより、素子間の特性のば
らつきが少なく、温度制御等、安定動作のための操作も
一括して行うことができる。

【００２８】図５は本発明の光時分割多重化回路の第２
の実施例を示すもので、図中、１１−１〜１１−４は光
信号入力端、１２は制御信号合成部、１４は遅延付加
部、１５は光信号合成部、１６は光信号出力端、１８−
１〜１８−４は光ファイバ結合器、２０−１〜２０−４
はそれぞれの長さの異なる光ファイバ等の光導波路、２
４は光非線形素子アレイ、２５−１〜２５−４は信号反
射型の光非線形素子、２６は読み出し光である。

【００２９】反射型の光非線形素子２５−１〜２５−４
としては、受光素子と多重量子井戸とをミラーを挟んで
直列に並べ、受光信号により多重量子井戸へかかる電界
を制御し、多重量子井戸中の量子閉じ込め光シュタルク
効果による読み出し光の吸収率変化を利用した素子を用
いることができる。

【００３０】図６は反射型の光非線形素子の入出力形態
を示すもので、図中、２７は入力光、２８は反射型の光
非線形素子、２９は読み出し光である。このような素子
においても図３に示したような非線形な入出力特性を得
ることができる。

【００３１】図５の回路は反射型の光非線形素子を用い
て４入力１出力の時分割多重を行う場合を示している。

【００３２】図５において、光信号入力端１１−１〜１
１−４からそれぞれ入力された光パルス列は反射型の光
非線形素子２５−１〜２５−４へそれぞれ入力される。
光非線形素子２５−１〜２５−４は入力光強度に応じ
て、素子の反対側から入力される読み出し光の反射率を
変化させる。入力信号光のビットが「１」の時は高反射
率状態となり、ビットが「０」の時は低反射率状態とな
るように入力光強度が設定される。読み出し光２６は光
ファイバ結合器１８−１〜１８−４を介して光非線形素
子２５−１〜２５−４にそれぞれ入力される。読み出し
光２６は入力信号光のパルス幅に比べて充分細いパルス
を用いる。例えば、４多重を行う場合には入力パルス幅
の１／４以下の幅を持つパルスが読み出し光として用い
られる。

【００３３】各光非線形素子２５−１〜２５−４に入力
された読み出し光２６は入力信号光により制御された反
射率に従って反射を受け、その反射光が遅延付加部１４
へ入力される。遅延付加部１４では遅延付加部１４の出
力点で各信号光の遅延差がパルス幅をｔとして、それぞ
れｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔとなるように各信号光に対して
遅延が付加される。遅延付加部１４を通過した４つの信
号光は光信号合成部１５において合波され、一つの信号
光として光信号出力端１６から出力される。

【００３４】図７は図５の回路における入出力信号を示
すもので、図中、ＩＮ１〜ＩＮ４は４つの入力信号光、
Ｃ２は読み出し光、Ｓ１〜Ｓ４は遅延付加部１４の４つ
の出力信号光、ＯＵＴは回路の出力信号光である。４つ
の同期した入力信号光ＩＮ１〜ＩＮ４は光非線形素子ア
レイ２４の各光非線形素子２５−１〜２５−４にそれぞ
れ入力される。

【００３５】ここで、各光非線形素子２５−１〜２５−
４は入力信号光ＩＮ１〜ＩＮ４のビットが「１」の時に
は高反射率状態を、「０」の時には低反射率状態をと
る。従って、読み出し光Ｃ２が各光非線形素子２５−１
〜２５−４の反対側から加えられた時、各入力信号光Ｉ
Ｎ１〜ＩＮ４の状態が光非線形素子２５−１〜２５−４
から読み出し光の反射光として出力されることになる。

【００３６】各光非線形素子２５−１〜２５−４の出力
光は遅延付加部１４を通って互いに異なる遅延を受け、
合成されて出力される。このようにして、回路に入力さ
れたビット列［１，１］、［０，１］、［１，０］、
［０，０］が時分割多重化され、［１，０，１，０，
１，１，０，０］となって出力されることがわかる。

【００３７】光非線形素子としてヒステリシス特性を有
する素子を用いる場合には、光非線形素子がメモリとし
て働き、例えば任意時間に入力された並列信号（図５で
はＩＮ１〜ＩＮ４に入力される４ビット並列信号）を、
読み出し光のタイミングを調整することにより任意時間
に読み出し、時系列パケット信号として回路から出力す
ることも可能である。

【００３８】前記実施例によれば、電気信号を介するこ
となく光入出力の時分割多重化を実行することができ、
簡便な構成で高速な時分割多重を実現することができ
る。また、光非線形素子を同一基板上に集積化した光非
線形素子アレイを用いることにより、素子間の特性のば
らつきが少なく、温度制御等、安定動作のための操作も
一括して行うことができる。また、出力パルス信号は光
非線形素子の反射光として得られ、そのパルス幅は光非
線形素子の応答速度には依存しないため、非常に高速な
時分割多重信号を容易に発生することができる。

【００３９】図８は本発明の光時分割多重化回路の第３
の実施例を示すもので、図中、３１−１〜３１−４は光
信号入力端、３２は制御信号合成部、３３はゲート部、
３４は遅延付加部、３５は光信号合成部、３６は光信号
出力端、３７−１〜３７−３は偏光ビームスプリッタ、
３８は透過型の光非線形素子アレイ、３９は偏光面制御
素子、４０−１〜４０−３は偏光回転子、４１−１〜４
１−４はλ／４板、４２−１〜４２−４は全反射ミラ
ー、４３−１，４３−２は偏光ビームスプリッタを積層
した光ビーム合波器、４４はλ／４板、４５は制御信号
光である。

【００４０】光信号入力端３１−１〜３１−４から入力
された信号光はビームスプリッタ３７−１で制御信号光
４５と合成され、それぞれ透過型の光非線形素子アレイ
３８へ入力される。光非線形素子アレイ３８の出力光は
偏光面制御素子３９により、互いに直交する２つの偏光
成分のうちのいずれか一方の偏光成分のみを有する光に
変換される。遅延付加部３４は偏光回転子と遅延素子と
を交互に縦続接続して構成される。

【００４１】偏光回転子は互いに直交する２つの偏光成
分をそのまま通過させるか又は互いに他方の偏光成分に
変換して出力するかを選択できる素子であり、入力ポー
ト毎に遅延を固定する場合は１／２波長板を、入力ポー
ト毎の遅延量を任意に変える場合は液晶等を各光ビーム
毎に配置して用いることができる。

【００４２】偏光ビームスプリッタ３７−２、λ／４板
４１−１，４１−２及び全反射ミラー４２−１，４２−
２からなる第１の遅延素子は、Ｐ偏光光ビームが入射さ
れた場合にはそのまま通過させ、Ｓ偏光光ビームが入射
された場合にはＰ偏光光ビームの場合に比べて全反射ミ
ラー４２−１と４２−２との間の距離だけ長い光路を通
すことにより遅延を付加する。また、偏光ビームスプリ
ッタ３７−３、λ／４板４１−３，４１−４及び全反射
ミラー４２−３，４２−４からなる第２の遅延素子も、
Ｐ偏光光ビームが入射された場合にはそのまま通過さ
せ、Ｓ偏光光ビームが入射された場合にはＰ偏光光ビー
ムの場合に比べて全反射ミラー４２−３と４２−４との
間の距離だけ長い光路を通すことにより遅延を付加す
る。

【００４３】ここで、第１の遅延素子は２ｔの遅延を与
え、第２の遅延素子はｔの遅延を与えるよう、各全反射
ミラー間の距離を決める。従って、偏光回転子４０−
１，４０−２を用いて入射信号光の偏光を変化させ、光
路を選択することによりｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔの４通り
の遅延を付加することができる。遅延付加部３４の出力
光はそれぞれ偏光回転子４０−３、光ビーム合波器４３
−１，４３−２及びλ／４板４４を介して合波され、光
信号出力端３６より出力される。

【００４４】以上のような構成を用いて図１の光時分割
多重化回路と同様の動作を実現できる。

【００４５】前記実施例では、入力光は空間光ビームと
して回路に入力される。光信号合成部では出力光ビーム
の間隔がそれぞれ異なる光ビーム合波器を多段接続する
ことにより容易に合波数を増やすことができる。また、
各光ビーム合波器を構成する偏光ビームスプリッタをロ
ッドとし、その光ビーム合波器を縦横方向に配置するこ
とにより、容易に２次元アレイ化された光ビーム列を合
波することができる。このような空間光ビームを用いた
光ビーム合波器は光ファイバ等の光導波路を用いた光合
波器に比べて、配線の輻輳がなく単純な構成で大規模な
光ビームアレイを合波できる。

【００４６】また、遅延付加部では遅延量の異なる遅延
素子をｎ段並べれば、遅延素子の前に置かれた偏光回転
子を制御することにより、２ⁿ通りの遅延を２次元配列
された光ビーム列中の任意の光ビームに対して容易に付
加することができる。また、制御信号合成部では２次元
配列された制御信号光を付加することができる。また、
光非線形素子は面入出力型の素子が多く、本実施例によ
れば、そのような面入出力型の光非線形素子との整合性
も良い。

【００４７】このように本実施例によれば、入力信号光
を光ビームとし、光時分割多重化回路に必要な操作を光
ビームのまま行うようになしたため、簡便な構成で高速
かつ多並列度の時分割多重を行うことができる。

【００４８】図９は本発明の光時分割多重化回路の第４
の実施例を示すもので、図中、３１−１〜３１−４は光
信号入力端、３４は遅延付加部、３５は光信号合成部、
３６は光信号出力端、３７−２，３７−３は偏光ビーム
スプリッタ、４０−１〜４０−３は偏光回転子、４１−
１〜４１−４はλ／４板、４２−１〜４２−４は全反射
ミラー、４３−１，４３−２は偏光ビームスプリッタを
積層した光ビーム合波器、４４はλ／４板、４６はゲー
ト部、４７は読み出し光合成部、４８は反射型の光非線
形素子アレイ、４９はλ／４板、５０は偏光ビームスプ
リッタ、５１は読み出し光である。

【００４９】光信号入力端３１−１〜３１−４から入力
された信号光はそれぞれ反射型の光非線形素子アレイ４
８へ入力される。読み出し光５１は偏光ビームスプリッ
タ５０によりその光路が９０度曲げられ、λ／４板４９
を通して光非線形素子アレイ４８に入力される。その反
射光ビーム列は再びλ／４板４９を通り、入射された読
み出し光の偏光成分と直交する偏光成分のみを有する出
力光となって偏光ビームスプリッタ５０を通過し、出力
される。遅延付加部３４は偏光回転子と遅延素子とを交
互に縦続接続して構成される。

【００５０】偏光回転子は互いに直交する２つ偏光成分
をそのまま通過させるか又は互いに他方の偏光成分に変
換して出力するかを選択できる素子であり、入力ポート
毎に遅延量が固定している場合は１／２波長板を、入力
ポート毎に遅延量を任意に変える場合は液晶等を用いる
ことができる。偏光ビームスプリッタ３７−２、λ／４
板４１−１，４１−２及び全反射ミラー４２−１，４２
−２からなる第１の遅延素子は、Ｐ偏光光ビームが入射
された場合にはそのまま通過させ、Ｓ偏光光ビームが入
射された場合にはＰ偏光光ビームの場合に比べて全反射
ミラー４２−１と４２−２との間の距離だけ長い光路を
通すことにより遅延を付加する。また、偏光ビームスプ
リッタ３７−３、λ／４板４１−３，４１−４及び全反
射ミラー４２−３，４２−４からなる第２の遅延素子
も、Ｐ偏光光ビームが入射された場合にはそのまま通過
させ、Ｓ偏光光ビームが入射された場合にはＰ偏光光ビ
ームの場合に比べて全反射ミラー４２−３と４２−４と
の間の距離だけ長い光路を通すことにより遅延を付加す
る。

【００５１】ここで、第１の遅延素子は２ｔの遅延を与
え、第２の遅延素子波ｔの遅延を与えるよう、各全反射
ミラー間の距離を決める。従って、偏光回転子４０−
１，４０−２を用いて入射信号光の偏光を変化させ、光
路を選択することによりｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔの４通り
の遅延を付加することができる。遅延付加部３４の出力
光はそれぞれ偏光回転子４０−３、光ビーム合波器４３
−１，４３−２及びλ／４板４４を介して合波され、光
信号出力端３６より出力される。

【００５２】以上のような構成を用いて図５の光時分割
多重化回路と同様の動作を実現できる。

【００５３】前記実施例では、入力光は空間光ビームと
して回路に入力される。光信号合成部では出力光ビーム
の間隔がそれぞれ異なる光ビーム合波器を多段接続する
ことにより容易に合波数を増やすことができる。また、
各光ビーム合波器を構成する偏光ビームスプリッタをロ
ッドとし、その光ビーム合波器を縦横方向に配置するこ
とにより、容易に２次元アレイ化された光ビーム列を合
波することができる。このような空間光ビームを用いた
光ビーム合波器は光ファイバ等の光導波路を用いた光合
波器に比べて、配線の輻輳がなく単純な構成で大規模な
光ビームアレイを合波できる。

【００５４】また、遅延付加部では遅延量の異なる遅延
素子をｎ段並べれば、遅延素子の前に置かれた偏光回転
子を制御することにより、２ⁿ通りの遅延を２次元配列
された光ビーム列中の任意の光ビームに対して容易に付
加することができる。また、読み出し光合成部では２次
元配列された読み出し光を付加することができる。ま
た、光非線形素子は面入出力型の素子が多く、本実施例
によれば、はそのような面入出力型の光非線形素子との
整合性も良い。

【００５５】光非線形素子としてヒステリシス特性を有
する素子を用いる場合には、光非線形素子がメモリとし
て働き、例えば任意時間に入力された並列信号を、読み
出し光のタイミングを調整することにより任意時間に読
み出し、時系列パケット信号として回路から出力するこ
とも可能である。

【００５６】このように本実施例によれば、入力信号光
を光ビームとし、光時分割多重化回路に必要な操作を光
ビームのまま行うようになしたため、簡便な構成で高速
かつ多並列度の時分割多重を行うことができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、複数の光パルス列を制御信号光と合成し、該合
成された光パルス列を透過型の光非線形素子へ入力し
て、その出力光強度を光パルス列の情報に応じて調整
し、互いに異なる遅延を付加し、さらに合成するように
なしたため、簡便な構成で高速な時分割多重を実現でき
る。

【００５８】また、本発明の請求項２によれば、反射型
の光非線形素子を用いてその反射率を制御して光強度を
調整するようになしたため、簡便な構成で高速な時分割
多重を実現できるとともに短パルス化及びパケット化を
実現できる。

【００５９】また、本発明の請求項３によれば、入力信
号光を光ビームとし、光時分割多重化に必要な操作を光
ビームのままで行うようになしたため、配線の輻輳がな
く、高速でかつ多並列度の時分割多重を実現できる。

【００６０】本発明の請求項４によれば、反射型の光非
線形素子アレイを用いてその反射率を制御して光強度を
調整するようになしたため、配線の輻輳がなく、高速で
かつ多並列度の時分割多重を実現できるとともに短パル
ス化及びパケット化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光時分割多重化回路の第１の実施例を
示す構成図

【図２】透過型の光非線形素子の入出力形態を示す説明
図

【図３】光非線形素子の入出力特性を示す説明図

【図４】図１の光時分割多重化回路における入出力信号
を示す波形図

【図５】本発明の光時分割多重化回路の第２の実施例を
示す構成図

【図６】反射型の光非線形素子の入出力形態を示す説明
図

【図７】図５の光時分割多重化回路における入出力信号
を示す波形図

【図８】本発明の光時分割多重化回路の第３の実施例を
示す構成図

【図９】本発明の光時分割多重化回路の第４の実施例を
示す構成図

【図１０】従来の光時分割多重化回路の一例を示す構成
図

【図１１】従来の光時分割多重化回路の他の例を示す構
成図

【符号の説明】

１１−１〜１１−４，３１−１〜３１−４…光信号入力
端、１２，３２…制御信号合成部、１３，２４，３８，
４８…光非線形素子アレイ、１４，３４…遅延付加部、
１５，３５…光信号合成部、１６，３６…光信号出力
端、１７，４５…制御信号光、１８−１〜１８−４…光
ファイバ結合器、１９−１〜１９−４，２５−１〜２５
−４…光非線形素子、２０−１〜２０−４…光導波路、
２６，５１…読み出し光、３３，４６…ゲート部、３７
−１〜３７−３，５０…偏光ビームスプリッタ、３９…
偏光面制御素子、４０−１〜４０−３…偏光回転子、４
１−１〜４１−４，４４，４９…λ／４板、４２−１〜
４２−４…全反射ミラー、４３−１，４３−２…光ビー
ム合波器、４７…読み出し光合成部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力信号光のそれぞれに同一の制
   御信号光を合成する制御信号合成部と、 該制御信号合成部の出力光のそれぞれが入力光となるよ
   うに配置された、入出力特性がヒステリシス特性あるい
   はしきい値特性を有する信号透過型の光非線形素子と、 該光非線形素子の出力光のそれぞれに互いに異なる遅延
   を付加する遅延付加部と、 該遅延付加部から出力された複数の信号光の全てを合成
   する光信号合成部とを備えたことを特徴とする光時分割
   多重化回路。
2. 【請求項２】 複数の入力信号光のそれぞれが入力光と
   なるように配置された、入出力特性がヒステリシス特性
   あるいはしきい値特性を有する信号反射型の光非線形素
   子と、 同一の読み出し光を前記光非線形素子のそれぞれに入射
   し、その反射光をそれぞれ出力光として出力する制御信
   号合成部と、 前記光非線形素子の出力光のそれぞれに互いに異なる遅
   延を付加する遅延付加部と、 該遅延付加部から出力された複数の信号光の全てを合成
   する光信号合成部とを備えたことを特徴とする光時分割
   多重化回路。
3. 【請求項３】 複数の入力信号光を一様な媒質中を伝播
   する複数の光ビームとして入力する手段と、入力された
   複数の光ビームのそれぞれに同一の制御信号光を合成す
   る手段とからなる制御信号合成部と、 該制御信号合成部の出力光ビームのそれぞれが入力光と
   なるように配置された、入出力特性がヒステリシス特性
   あるいはしきい値特性を有する信号透過型の光非線形素
   子アレイと、 該光非線形素子アレイから出力された光ビームのそれぞ
   れを互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光
   成分のみを有する光ビームとする手段と、 入力された互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方
   の偏光成分のみを有する複数の光ビームのそれぞれに対
   し、その偏光成分を他方の偏光成分に変換して出力する
   か又はそのまま通過させるかを選択可能な複数の偏光面
   制御素子と、入力された光ビームが互いに直交する２つ
   の偏光成分のうちの一方の偏光成分の場合はそのまま通
   過させ、他方の偏光成分の場合は遅延を付加して出力す
   る複数の遅延素子とを交互に多段接続してなる遅延付加
   部と、 該遅延付加部から出力された複数の出力光ビームの全て
   を合波する光合波器からなる光信号合成部とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の光時分割多重化回路。
4. 【請求項４】 複数の入力信号光を一様な媒質中を伝播
   する複数の光ビームとして入力する手段と、 入力された複数の光ビームのそれぞれが入力光となるよ
   うに配置された、入出力特性がヒステリシス特性あるい
   はしきい値特性を有する信号反射型の光非線形素子アレ
   イと、 同一の読み出し光を前記光非線形素子アレイのそれぞれ
   に入射し、その反射光をそれぞれ互いに直交する２つの
   偏光成分のうちの一方の偏光成分のみを有する出力光ビ
   ームとして出力する制御信号合成部と、 入力された互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方
   の偏光成分のみを有する複数の光ビームのそれぞれに対
   し、その偏光成分を他方の偏光成分に変換して出力する
   か又はそのまま通過させるかを選択可能な複数の偏光面
   制御素子と、入力された光ビームが互いに直交する２つ
   の偏光成分のうちの一方の偏光成分の場合はそのまま通
   過させ、他方の偏光成分の場合は遅延を付加して出力す
   る複数の遅延素子とを交互に多段接続してなる遅延付加
   部と、 該遅延付加部から出力された複数の出力光ビームの全て
   を合波する光合波器からなる光信号合成部とを備えたこ
   とを特徴とする請求項２記載の光時分割多重化回路。