JPH0613981A - Optical timing extraction circuit - Google Patents

Optical timing extraction circuit

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JPH0613981A
JPH0613981A JP4166190A JP16619092A JPH0613981A JP H0613981 A JPH0613981 A JP H0613981A JP 4166190 A JP4166190 A JP 4166190A JP 16619092 A JP16619092 A JP 16619092A JP H0613981 A JPH0613981 A JP H0613981A
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JP
Japan
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optical
optical signal
pulse
laser
clock
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JP4166190A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Jinno
正彦 神野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0075Arrangements for synchronising receiver with transmitter with photonic or optical means

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To generate a short optical clock pulse by specifying a repetitive a frequency of an optical pulse stimulated from a passive mode clock laser when an optical signal with a specific bit rate is inputted from a transmission line. CONSTITUTION:An input optical signal 1 is a signal whose bit rate is M (b/s) and an optical clock output 2 is outputted synchronously with the input optical signal 1. An optical circulator 3 inputs the input optical signal 1 to a semiconductor laser 7 and outputs separately the optical clock output 2 outputted from the semiconductor laser 7. When an optical signal whose bit rate is M is inputted via the optical circulator 3 to the passive mode clock laser in which a high speed saturable absorbing body 6 of multiple quantum well structure is inserted in an optical resonator comprising the incident side end face of the semiconductor laser 7 and a full reflecting mirror 5, the frequency is M/m (Hz, m is a natural number). An output pulse synchronously with the input optical signal 1 has a pulse width of several 10ps-several 100fs and has a time band product close to a transform limit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置に用いられ
る光タイミング抽出回路に係り、特に、非常に高ビット
レートの光パルス信号列から、これに同期した光クロッ
クパルスを発生する光タイミング抽出回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical timing extraction circuit used in an optical communication device, and more particularly to an optical timing for generating an optical clock pulse synchronized with an optical pulse signal train having a very high bit rate. Regarding the extraction circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在国内で実用に供されている光通信シ
ステムのビットレートは1.6Gb/sであるが、より高
速(>数10Gb/s )の光通信システムを構築するため
には、電子回路的な速度制限を受けることのない光信号
処理技術を開発することが必要である。入力光信号から
これに同期したクロックを生成することは、光通信シス
テムにおける主要な技術の一つである。
2. Description of the Related Art The bit rate of an optical communication system currently in practical use in Japan is 1.6 Gb / s, but in order to construct a higher speed (> several 10 Gb / s) optical communication system, It is necessary to develop an optical signal processing technology that does not suffer from the speed limitation of electronic circuits. Generating a clock synchronized with an input optical signal is one of the main techniques in an optical communication system.

【0003】同期クロックを光学的に実現しようとする
試みとしては、従来より以下に示される方法がある。
As an attempt to optically realize the synchronous clock, there is a method described below conventionally.

【0004】(1) 光共振器の周期的な透過特性を利用し
て入力光信号のクロック成分を抽出する光タンク回路
(M.Jinno et al., “Optical tank circuits used for
all-optical timing recovery”, IEEE J.Quantum Ele
ctron., vol. 28, no. 4, April 1992) 、(2) 半導体レ
ーザアンプを光位相比較器として用いる光PLL回路
(川西他、“1.5μm進行波型LD増幅器を用いたP
LL回路による10GHzタイミング抽出”、1992年春季
信学全国大会論文集 B-997) 、(3) セルフパルセーショ
ンをおこしている半導体レーザへの注入同期を用いた光
注入同期回路(M.Jinno et al.,“All-optical timing e
xtraction using a 1.5 μm self pulsating multielec
trode DFB LD”, Electron. Lett., vol.24, no. 23, p
p.1426-1427, November 1988) がある。
(1) An optical tank circuit used for extracting a clock component of an input optical signal by utilizing the periodic transmission characteristic of an optical resonator (M. Jinno et al., “Optical tank circuits used for
all-optical timing recovery ”, IEEE J. Quantum Ele
ctron., vol. 28, no. 4, April 1992), (2) Optical PLL circuit using a semiconductor laser amplifier as an optical phase comparator (Kawanishi et al., “P using a 1.5 μm traveling wave LD amplifier”).
10GHz timing extraction by LL circuit ", Proceedings of the 1992 Spring Symposium National Congress B-997), (3) Optical injection locking circuit using injection locking to self-pulsating semiconductor laser (M. Jinno et. al., “All-optical timing e
xtraction using a 1.5 μm self pulsating multielec
trode DFB LD ”, Electron. Lett., vol.24, no. 23, p
p.1426-1427, November 1988).

【0005】この、半導体レーザ中のセルフパルセーシ
ョンとは、半導体レーザ中の欠陥や、不均一電流注入に
よりできた低電流注入領域が可飽和吸収体として働き、
吸収飽和の寿命が利得領域の利得飽和寿命より短い場合
に、パルス状の自励発振がおこるものである。利得増
加、吸収飽和、レーザ発振、利得減少、レーザ発振停
止、吸収増加のサイクルを繰り返してパルス状の光を発
生する。繰り返し周波数は半導体レーザの緩和周波数程
度であり、高々、10数GHzである。
The self-pulsation in the semiconductor laser means that defects in the semiconductor laser and a low current injection region formed by nonuniform current injection function as a saturable absorber.
When the life of absorption saturation is shorter than the gain saturation life of the gain region, pulsed self-excited oscillation occurs. A pulsed light is generated by repeating the cycle of gain increase, absorption saturation, laser oscillation, gain decrease, laser oscillation stop, and absorption increase. The repetition frequency is about the relaxation frequency of the semiconductor laser, which is at most 10's GHz.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の
(1) の光タンク回路は、光の干渉を利用しているため
に、入力光信号の可干渉性に対する要求が厳しいという
欠点がある。また、入力光信号の中心周波数と、光共振
器の共振周波数を同調させることに困難が伴う。
However, the above-mentioned conventional
The optical tank circuit of (1) uses optical interference, and therefore has a drawback that the requirement for coherence of an input optical signal is severe. Further, it is difficult to tune the center frequency of the input optical signal and the resonance frequency of the optical resonator.

【0007】次に、従来の(2) の光PLL回路は、電気
クロック出力しか得られないので、電気クロックから光
クロックを作り出す処理がさらに必要となる。また、動
作速度は半導体レーザアンプのキャリア寿命に制限され
るという欠点がある。
Next, the conventional optical PLL circuit of (2) can obtain only an electric clock output, so that a process for producing an optical clock from the electric clock is further required. In addition, the operating speed is limited by the carrier life of the semiconductor laser amplifier.

【0008】最後に、(3) のセルフパルセーション半導
体レーザへの注入同期法は、動作速度が半導体アンプの
緩和振動周波数程度( 高々10数Gb/s)であるという欠
点を有している。
Finally, the injection locking method for the self-pulsation semiconductor laser of (3) has a drawback that the operating speed is about the relaxation oscillation frequency of the semiconductor amplifier (up to 10 and several Gb / s).

【0009】また、以上述べた従来の構成により生成さ
れる光クロックパルスのパルス幅、パルス波形は、次段
の光処理回路で必要とされるパルス幅、パルス波形と必
ずしも一致せず、何らかの中間処理が必要とされる。
Further, the pulse width and pulse waveform of the optical clock pulse generated by the above-described conventional configuration do not necessarily match the pulse width and pulse waveform required in the optical processing circuit of the next stage, and some kind of intermediate Processing is required.

【0010】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で数10Gb/s 以上の入力光信号列に同
期したトランスフォームリミットに近い、短光クロック
パルスを発生することができる光タイミング抽出回路を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to generate a short optical clock pulse having a simple structure and close to the transform limit synchronized with an input optical signal train of several tens Gb / s or more. An object is to provide an optical timing extraction circuit.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、光信号と同期
した光クロックパルス列を発生する光タイミング抽出回
路において、光パルスを発生する受動モードクロックレ
ーザと、伝送路から入力したビットレートがM(b/
s)の光信号を該受動モードクロックレーザに入力する
手段と、受動モードクロックレーザから発生する光パル
スを出力する光パルス出力手段とを備え、光信号が入力
されない場合には、受動モードロックレーザから発生す
る光パルスの繰り返し周波数を、mを自然数として、お
よそM/m(Hz) とする。
According to the present invention, in an optical timing extraction circuit for generating an optical clock pulse train synchronized with an optical signal, a passive mode clock laser for generating an optical pulse and a bit rate M inputted from a transmission line are M. (B /
s) means for inputting an optical signal to the passive mode clock laser, and optical pulse output means for outputting an optical pulse generated from the passive mode clock laser. When no optical signal is input, a passive mode lock laser is provided. The repetition frequency of the optical pulse generated from is approximately M / m (Hz), where m is a natural number.

【0012】[0012]

【作用】本発明の光タイミング抽出回路は、従来のセル
フパルセーションをおこしている半導体レーザへの注入
同期を用いた光注入同期回路での光注入同期法に基づく
ものであるが、光パルス出力手段として、セルフパルセ
ーション半導体レーザではなく、受動モードクロックレ
ーザを用いる。
The optical timing extraction circuit of the present invention is based on the optical injection locking method in the conventional optical injection locking circuit using the injection locking to the self-pulsating semiconductor laser. As a means, a passive mode clock laser is used instead of a self-pulsation semiconductor laser.

【0013】受動モードロックレーザは、光がレーザ共
振器を往復する間に、可飽和吸収体等により、繰り返
し、強度変調を受けることにより、パルス化し、トラン
スフォームリミットに近い光パルス列を発生するもの
で、パルスの生成の繰り返しは、レーザの共振器長の2
倍の逆数程度になる。これにより、本発明の光タイミン
グ抽出回路は、非常に高繰り返しで極短光パルスを発生
することができる受動モードロックレーザへの注入同期
を利用して、入力光信号列に同期した光クロックパス列
を発生させるものである。
Passive mode-locked lasers generate an optical pulse train close to the transform limit by repeatedly undergoing intensity modulation by a saturable absorber or the like while light reciprocates in a laser resonator. Then, the repetition of the pulse generation is 2 times the laser cavity length.
It will be about the reciprocal of double. As a result, the optical timing extraction circuit of the present invention utilizes the injection locking to the passive mode-locked laser capable of generating extremely short optical pulses with extremely high repetition rate and uses the optical clock path synchronized with the input optical signal train. It is what gives rise to columns.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0015】本発明は、光パルス発生器として受動モー
ドロックレーザを用いるものである。受動モードロック
レーザとは、光がレーザ共振器を往復する間に、可飽和
吸収体により、繰り返し強度変調を受けることによりパ
ルス化し、トランスフォームリミットに近い光パルス列
を発生する。
The present invention uses a passive mode-locked laser as an optical pulse generator. A passive mode-locked laser generates a pulsed optical pulse near the transform limit by repeatedly undergoing intensity modulation by a saturable absorber while the light reciprocates in a laser resonator.

【0016】半導体レーザをベースとした受動モードロ
ックレーザでは、共振器長を容易に1mm以下にすること
ができるため、繰り返し周波数は数10〜数100GHz
に及ぶ。実際、半導体レーザ中に多重量子井戸構造の可
飽和吸収体を集積化し、350GHzでパルス発振させた
例が報告されている(Y. K. Chen et al.,“Subpicosec
ond monolithic colliding-pulse mode-locked multipl
e quantum well lasers ”, Appl. Phys. Lett. vol. 5
8(12), pp. 1253-1255, 1991) 。
In a passive mode-locked laser based on a semiconductor laser, the cavity length can be easily reduced to 1 mm or less, and therefore the repetition frequency is several tens to several hundreds GHz.
Up to. In fact, it has been reported that a saturable absorber with a multiple quantum well structure is integrated in a semiconductor laser and pulsed at 350 GHz (YK Chen et al., “Subpicosec”).
ond monolithic colliding-pulse mode-locked multipl
e quantum well lasers ”, Appl. Phys. Lett. vol. 5
8 (12), pp. 1253-1255, 1991).

【0017】本発明は、入力光信号列に同期した光クロ
ックパルス列を発生させるために、非常に高繰り返しで
極短光パルスを発生することができる受動モードロック
レーザへの注入同期を利用して、光タイミングの抽出を
行うものである。
The present invention utilizes injection locking to a passive mode-locked laser capable of generating extremely short optical pulses with extremely high repetition rate in order to generate an optical clock pulse train synchronized with an input optical signal train. , To extract the optical timing.

【0018】以下に注入同期の機構について説明する。
注入同期現象とは、古くは真空管を用いた発振器におい
てなされ、最近では、マイクロ波発振器や、レーザにお
いて観測されている現象である。自励発振をしている何
らかの発振器に、外部から自励発振周波数近傍の信号を
入力すると、自励発振周波数が入力信号周波数に同期し
て、引き込まれる現象である。また、注入同期は、入力
信号周波数が入力周波数に同期して、引き込まれる現象
である。また、注入同期は、入力信号周波数が自励発振
周波数の整数倍、或いは、整数分の1であるときでも起
きる。
The injection locking mechanism will be described below.
The injection locking phenomenon is a phenomenon that has been used in oscillators using a vacuum tube in the old days, and is recently observed in microwave oscillators and lasers. This is a phenomenon in which, when a signal near the self-excited oscillation frequency is externally input to an oscillator that is performing self-excited oscillation, the self-excited oscillation frequency is pulled in in synchronization with the input signal frequency. Injection locking is a phenomenon in which the input signal frequency is pulled in in synchronization with the input frequency. Injection locking also occurs when the input signal frequency is an integral multiple of the self-excited oscillation frequency or a fraction of an integer.

【0019】本発明の光タイミング抽出回路は、ビット
レートがM(b/s)の光信号を、繰り返し周波数がおよそ
M/ m(Hz、mは自然数) である光パルスを発生してい
る受動モードロックレーザに入力し、入力光信号が可飽
和吸収体に対して感度を有している場合には、受動モー
ドロックレーザが入力光信号に同期し、入力光信号のビ
ットレートの1/m0繰り返しの光クロックを発生させる
ものである。
The optical timing extraction circuit of the present invention is a passive circuit for generating an optical signal having a bit rate of M (b / s) and an optical pulse having a repetition frequency of approximately M / m (Hz, m is a natural number). When inputting to the mode-locked laser and the input optical signal is sensitive to the saturable absorber, the passive mode-locked laser is synchronized with the input optical signal and has a bit rate of 1 / m0 of the input optical signal. The optical clock is generated repeatedly.

【0020】図1は本発明の光タイミング抽出回路の第
1の実施例の構成を示す。入力光信号1はビットレート
がM(b/s) の信号であり、光クロック出力2は、入力光
信号1に同期して出力される。光サーキュレータ3は、
入力光信号1を半導体レーザ7に入力し、半導体レーザ
7から出力する光クロック出力2を分離して出力する。
無反射膜8は半導体レーザ7の片面に施されている。可
飽和吸収体6は強い入射光強度に対して吸収係数を小さ
くする。さらに、レンズ41 〜44 及び全反射鏡5が設
けられる。
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the optical timing extraction circuit of the present invention. The input optical signal 1 is a signal having a bit rate of M (b / s), and the optical clock output 2 is output in synchronization with the input optical signal 1. The optical circulator 3 is
The input optical signal 1 is input to the semiconductor laser 7, and the optical clock output 2 output from the semiconductor laser 7 is separated and output.
The antireflection film 8 is provided on one surface of the semiconductor laser 7. The saturable absorber 6 has a small absorption coefficient for strong incident light intensity. Further, the lens 41 to 4 and the total reflection mirror 5 is provided.

【0021】本構成において、半導体レーザ7の入射側
の端面と全反射鏡5により光共振器が構成される。可飽
和吸収体6には、電子親和力の大きな材料と小さな材料
を交互に積層し、これらの層の厚さを電子の量子力学的
波長と同程度以下にした多重量子井戸構造(MQW構
造)にしたものを用いることができる。このようなMQ
W構造では、室温においても急峻な励起子吸収が存在
し、この吸収が入射光電界により極めて高速に変化す
る。このような高速な可飽和吸収体を光共振器中に挿入
すると、外部から電気信号を加えなくとも可飽和吸収体
6により光共振器中の光強度が変調され、パルス化され
る。これを受動モードロックという。ここで、受動モー
ドロックレーザから発生する光パルスの繰り返し周波数
Rは、光共振器の長さをL、実効的な屈折率をn,真空
中の光速をcとすれば、R=c/(2nL)で与えられ
る。
In this structure, the end face of the semiconductor laser 7 on the incident side and the total reflection mirror 5 constitute an optical resonator. The saturable absorber 6 has a multi-quantum well structure (MQW structure) in which a material having a large electron affinity and a material having a small electron affinity are alternately laminated, and the thickness of these layers is set to be equal to or less than the quantum mechanical wavelength of electrons. What was done can be used. MQ like this
In the W structure, steep exciton absorption exists even at room temperature, and this absorption changes extremely rapidly by the incident light electric field. When such a high-speed saturable absorber is inserted into the optical resonator, the saturable absorber 6 modulates the light intensity in the optical resonator to generate a pulse without applying an electric signal from the outside. This is called passive mode lock. Here, the repetition frequency R of the optical pulse generated from the passive mode-locked laser is R = c / (where L is the length of the optical resonator, n is the effective refractive index, and c is the speed of light in vacuum. 2 nL).

【0022】このような受動モードロックレーザに、ビ
ットレートMがおよそmR(b/s, mは自然数) で、可飽
和吸収体6に対して感度を有する光信号を、光サーキュ
レータ3とレンズ4を介して入力する。すると、受動モ
ードロックレーザが入力光信号に同期して発生する繰り
返し周波数は、R(Hz) からM/m(Hz) に変化し、入
力光信号1に同期した光クロック出力2が発生する。こ
れは、光サーキュレータ3により入力光信号1から分離
され、光クロック出力となる。光サーキュレータ3は同
時に、光クロックが入力側に与える影響と、光クロック
の戻り光や次段からの光の影響を防ぐ働きをする。受動
モードロックレーザの出力パルスは、パルス幅数10ps
から数100fs、しかもトランスフォームリミットに近
い時間帯域積を有するので、このパルスを用いた光デマ
ルチプクシングや光識別再生等の光処理に都合がよい。
To such a passive mode-locked laser, an optical signal having a bit rate M of about mR (b / s, m is a natural number) and having sensitivity to the saturable absorber 6 is supplied to the optical circulator 3 and the lens 4. To enter via. Then, the repetition frequency generated by the passive mode-locked laser in synchronization with the input optical signal changes from R (Hz) to M / m (Hz), and the optical clock output 2 synchronized with the input optical signal 1 is generated. This is separated from the input optical signal 1 by the optical circulator 3 and becomes an optical clock output. At the same time, the optical circulator 3 functions to prevent the influence of the optical clock on the input side, the return light of the optical clock, and the influence of light from the next stage. Output pulse width of passive mode-locked laser is 10ps
Since this has a time band product of several hundred fs and close to the transform limit, it is convenient for optical processing such as optical demultiplexing and optical identification reproduction using this pulse.

【0023】以上述べたMQW構造を半導体レーザ中に
導入した、MQW半導体レーザは、通常の構造の半導体
レーザに比べて、高周波特性や微分利得が優れている。
このようなMQW半導体レーザの電極を2分割し、一方
を可飽和吸収領域、他方を利得領域とすれば、可飽和吸
収領域と利得領域を一体化した受動モードロックレーザ
を構成できる。
The MQW semiconductor laser in which the MQW structure described above is introduced into a semiconductor laser is superior in high frequency characteristics and differential gain to a semiconductor laser having a normal structure.
If the electrode of such an MQW semiconductor laser is divided into two, one of which is the saturable absorption region and the other is the gain region, a passive mode-locked laser in which the saturable absorption region and the gain region are integrated can be constructed.

【0024】図2は本発明の第2の実施例の光タイミン
グ抽出器の構成を示す。同図中、図1と同一構成部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。上記の受動モ
ードロックレーザを用いることにより、同図に示すよう
な光タミング抽出器を実現できる。同図の可飽和吸収領
域10と利得領域11は、MQW半導体レーザを電極分
解して実現したものである。これらは、電気的には独立
し、光学的には結合している。同図の構成においては、
無反射膜8を施して全反射鏡5を用いて外部共振器を構
成している。
FIG. 2 shows the configuration of an optical timing extractor according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. By using the passive mode-locked laser described above, an optical Taming extractor as shown in the figure can be realized. The saturable absorption region 10 and the gain region 11 in the figure are realized by electrode decomposition of an MQW semiconductor laser. These are electrically independent and optically coupled. In the configuration shown in FIG.
The antireflective film 8 is applied and the total reflection mirror 5 is used to form an external resonator.

【0025】図3は本発明の第3の実施例の光タイミン
グ抽出器の構成を示す。同図中、図1と同一構成部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 3 shows the configuration of an optical timing extractor according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0026】必要とされる光クロック出力の繰り返しが
速い場合には、受動モードロックレーザの光共振器長は
短くて済む。このため、外部鏡を用いずに、MQW半導
体レーザ単体で、受動モードロックレーザを構成しても
よい。この場合、光クロック出力2は、入射側と反対の
端面から取り出す。光アイソレータ9は、光クロックが
入力側に与える影響と、光クロックの戻り光や次段から
の光の影響を防ぐ働きをする。
When the required repetition of the optical clock output is fast, the optical resonator length of the passive mode-locked laser can be short. For this reason, the passive mode-locked laser may be configured by a single MQW semiconductor laser without using an external mirror. In this case, the optical clock output 2 is taken out from the end face opposite to the incident side. The optical isolator 9 functions to prevent the influence of the optical clock on the input side, the return light of the optical clock, and the influence of light from the next stage.

【0027】上記の図1及び図2に示した受動モードロ
ックレーザの構成において、全反射鏡5を部分透過鏡に
変えれば、光サーキュレータ3を用いなくても図3のよ
うな構成を取ることにより、入射側の反対側に光クロッ
ク出力を取り出すことも可能である。
In the structure of the passive mode-locked laser shown in FIGS. 1 and 2, if the total reflection mirror 5 is replaced with a partial transmission mirror, the structure as shown in FIG. 3 can be obtained without using the optical circulator 3. It is also possible to take out the optical clock output on the side opposite to the incident side.

【0028】逆に、図3の構成において、可飽和吸収領
域10の半導体レーザの出力側の端面に全反射膜を施せ
ば、光サーキュレータを用いて、入力側から光クロック
出力を取り出すことができる。
On the contrary, in the configuration of FIG. 3, if a total reflection film is provided on the end face of the saturable absorption region 10 on the output side of the semiconductor laser, the optical clock output can be taken out from the input side using the optical circulator. .

【0029】図4は本発明の第4の実施例の光タイミン
グ抽出器の構成を示す。同図の構成は、受動モードロッ
クレーザに衝突パルスモードロック(CPM)という技
術を用いて、発生する光クロックパルス幅を狭くできる
構成である。このとき、MQW半導体レーザは3分割さ
れ、丁度、中央に可飽和吸収体11を置く。この構成で
は、MQW半導体レーザの両端面で反射し、互いに反対
方向に進む2つの光パルスは同時に可飽和吸収体11に
到着して出会い、通常のモードロックレーザ構造の場合
の2倍の光強度で吸収飽和を起こすので、より、急激な
非線形吸収が起こり、その結果光パルスの幅が狭くな
る。
FIG. 4 shows the configuration of an optical timing extractor according to the fourth embodiment of the present invention. The configuration shown in the figure is a configuration in which the optical clock pulse width generated can be narrowed by using a technique called collision pulse mode locking (CPM) for a passive mode-locked laser. At this time, the MQW semiconductor laser is divided into three, and the saturable absorber 11 is placed at the center. In this configuration, two light pulses reflected by the two end faces of the MQW semiconductor laser and traveling in opposite directions arrive at the saturable absorber 11 at the same time and meet with each other, resulting in twice the light intensity as in the case of a normal mode-locked laser structure. Since absorption saturation occurs at, more rapid nonlinear absorption occurs, resulting in a narrow optical pulse width.

【0030】図5は本発明の第5実施例の光タイミング
抽出器の構成を示す。同図の構成は、MQW半導体レー
ザをリング状に構成したものである。上述のCPMレー
ザと同様に、リング20を互いに逆回りに進む光パルス
が可飽和吸収体11で衝突し、パルスの先鋭化がおこ
る。このようなCPM構造の受動モードロックレーザを
用いる場合でも、注入同期によるタイミング抽出の原理
は図1を用いて説明した場合と同様である。但し、繰り
返し、周波数Rと共振器長Lとの関係は若干異なり、図
4においてMQW半導体レーザの長さをL、図4におい
てMQW半導体レーザのリング20の長さをLとする
と、繰り返し周波数Rは、それぞれR=c/(nL)で
与えられる。
FIG. 5 shows the configuration of an optical timing extractor according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration shown in the figure is an MQW semiconductor laser configured in a ring shape. Similar to the CPM laser described above, light pulses traveling in opposite directions in the ring 20 collide with the saturable absorber 11 to sharpen the pulse. Even when such a passive mode-locked laser having a CPM structure is used, the principle of timing extraction by injection locking is the same as that described with reference to FIG. However, repeatedly, the relationship between the frequency R and the cavity length L is slightly different. If the length of the MQW semiconductor laser is L in FIG. 4 and the length of the ring 20 of the MQW semiconductor laser is L in FIG. Are respectively given by R = c / (nL).

【0031】本発明の光タイミング抽出回路はビットレ
ートが、M(b/s) の光信号を、繰り返し周波数がおよそ
M/ m(Hz,mは自然数) である光パルスを発生している
受動モードロックレーザに入力し、入力光信号が可飽和
吸収体に対して感度を有している場合には、受動モード
ロックレーザが入力光信号に同期し、入力光信号のビッ
トレートの1/mの繰り返しの光クロックを発生させるも
のである。
The optical timing extraction circuit of the present invention is a passive circuit for generating an optical signal having a bit rate of M (b / s) and an optical pulse having a repetition frequency of about M / m (Hz, m is a natural number). When inputting to the mode-locked laser and the input optical signal is sensitive to the saturable absorber, the passive mode-locked laser synchronizes with the input optical signal and is 1 / m of the bit rate of the input optical signal. The optical clock is generated repeatedly.

【0032】[0032]

【発明の効果】上述のように、本発明のタイミング抽出
回路を用いれば、簡単な構成で、数10Gb/s 以上の入
力光信号列に同期した光クロックパルスを発生すること
ができる。受動モードロックレーザの出力パルスはパル
ス幅数10ps〜数100fs 、しかも、トランスフォームリ
ミットに近い時間帯域積を有するので、このパルスを用
いた光デマルチプレクシングや、光識別再生等の光処理
に都合がよい。
As described above, by using the timing extraction circuit of the present invention, it is possible to generate an optical clock pulse synchronized with an input optical signal train of several tens Gb / s or more with a simple structure. The output pulse of the passive mode-locked laser has a pulse width of several tens of ps to several hundred fs and has a time-band product close to the transform limit, which is convenient for optical demultiplexing using this pulse and optical processing such as optical identification and reproduction. Is good.

【0033】従って、構成が簡単であり、数10Gb/s
以上の入力光信号列に同期した、トランスフォームリミ
ットに近い短光クロックパルスを発生することができ
る。
Therefore, the structure is simple and several tens of Gb / s.
It is possible to generate a short optical clock pulse that is close to the transform limit and that is synchronized with the input optical signal train.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の光タイミング抽出回路
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical timing extraction circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の光タイミング抽出回路
の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical timing extraction circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例の光タイミング抽出回路
の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical timing extraction circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例の光タイミング抽出回路
の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical timing extraction circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例の光タイミング抽出回路
の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an optical timing extraction circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力先信号 2 光クロック出力 3 光サーキュレータ 41 〜44 レンズ 5 全反射鏡 6 可飽和吸収体 7 半導体レーザ 8 無反射膜 9 光アイソレータ 10 可飽和吸収領域 11 利得領域 20 リング1 input destination signal 2 optical clock output 3 optical circulator 4 1 to 4 4 lens 5 total reflection mirror 6 saturable absorber 7 semiconductor laser 8 non-reflective film 9 optical isolator 10 saturable absorption region 11 gain region 20 ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光信号と同期した光クロックパルス列を
発生する光タイミング抽出回路において、 光パルスを発生する受動モードクロックレーザと、 伝送路から入力したビットレートがM(b/s)の光信
号を該受動モードクロックレーザに入力する手段と、 該受動モードクロックレーザから発生する光パルスを出
力する光パルス出力手段とを備え、 光信号が入力されない場合には、該受動モードロックレ
ーザから発生する該光パルスの繰り返し周波数を、mを
自然数として、およそM/m(Hz) とすることを特徴と
する光タイミング抽出回路。
1. An optical timing extraction circuit for generating an optical clock pulse train synchronized with an optical signal, wherein a passive mode clock laser for generating an optical pulse and an optical signal having a bit rate of M (b / s) input from a transmission line. Means for inputting to the passive mode clock laser and an optical pulse output means for outputting an optical pulse generated from the passive mode clock laser, and when the optical signal is not input, the optical signal is generated from the passive mode locked laser. An optical timing extraction circuit, wherein the repetition frequency of the optical pulse is approximately M / m (Hz), where m is a natural number.
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