JPH06235951A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光再生の機能を向上させた光通信システムを
提供する。 【構成】 クロック信号は受信したデータ信号以外のソ
ースから生成する。このサニャクスイッチ１３０は二重
の速度特性を有する伝播速度制御可能媒体を有する。こ
のデータ信号の特性（例、波長または極性）を選択し
て、データ信号が第１速度で、その媒体内を伝播し、ク
ロック信号の特性はクロック信号が第２速度で媒体内を
伝播するよう選択される。このことにより、データ信号
とクロック信号との間の位相同期とは無関係に、これら
の信号は媒体内を伝播する際に交差することが可能とな
る。これにより、サニャクスイッチは受信したデータパ
ルスの代わりに新たなクロックパルスで置換する。かく
して、受信した劣化データ信号１２７のデータパターン
は、クロック信号により再生されて、新たなデータ信号
１４１を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信回路に関し、特
に、光通信システムで使用される全光再生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光デジタル伝送信号において、光デジタ
ル信号が分散的で、喧噪媒体（自由空間、光ファイバ
等）を伝播した後、この送信されたパルストレーンを再
構成する。このパルストレーンの再構成のプロセスは伝
送パスに沿って、一定間隔で配置された再生器により行
なわれる。

【０００３】従来の光システムの再生器においては、受
信した光信号は電気信号に変換され、公知の電子回路を
用いて処理され、その後、伝送用の光信号に再変換され
る。ビット速度が増加するにつれて、この電気的な再生
は高価で複雑となる。この初期の設計は、高速では非常
に難しく、特に、通信用の再生器に必要とされる高度な
信頼性はコストにも跳ね返る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光再生器の性能を改良
する必要がある。従って、本発明の目的は、光再生の機
能を向上させた光通信システムを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光通信システム
は、サニャク（Sagnac）スイッチを用いて実現され、受
信した劣化データ信号から新たなデータ信号を生成し、
また、受信したデータ信号と周波数同期するが、位相同
期していないクロック信号を生成する。本発明のシステ
ムは、クロック信号は受信したデータ信号以外のソース
から生成する。このサニャクスイッチは二重の速度特性
を有する伝播速度制御可能媒体を有する。このデータ信
号の特性（例、波長または極性）を選択して、データ信
号が第１速度で、その媒体内を伝播し、クロック信号の
特性はクロック信号が第２速度で媒体内を伝播するよう
選択される。このことにより、データ信号とクロック信
号との間の位相同期とは無関係に、これらの信号は媒体
内を伝播する際に交差することが可能となる。これによ
り、サニャクスイッチは受信したデータパルスの代わり
に新たなクロックパルスで置換する。かくして、受信し
た劣化データ信号のデータパターンは、クロック信号に
より再生されて、新たなデータ信号を生成する。

【０００６】本発明の他の実施例によれば、サニャクス
イッチのループそのものを送信器と受信器との間の光通
信パスとして使用することができる。要するに、このサ
ニャクスイッチの様々な部分は、通信システムの送信
器、通信パス、受信器となるよう分散して配置すること
ができる。この実施例においては、データ信号は送信器
において、ループに注入され、クロック信号は受信器端
において、このループ内に注入される。かくして、受信
器のクロック信号の各パルスは、送信器に戻されて、デ
ータ信号のパルスがこのループ媒体内に注入されたか否
かを検知する。前述したように、その後、サニャクスイ
ッチはクロックパルスでもって、各検知されたデータパ
ルスを置換する。

【０００７】本発明は全光再生器と受信器により、クロ
ック再生用の電子回路（光信号検知器、精密回路バンド
パスフィルタ、レーザ）を必要としないために、それら
はそのデータ速度において、電子回路の制限がなくな
る。

【０００８】

【実施例】図１において、本発明の全光通信システム
は、光データ送信器１１０と、光ファイバリンク１１１
と光データ再生器１２０とを有する再生器リンクと、光
ファイバリンク１４５と、光データ受信器１６０とを有
する。この光データ再生器１２０と光データ受信器１６
０は、光データ信号を再生する本発明の光再生器を含
む。公知の方法により、光データ送信器１１０は図３に
示すようなデータリード１０９の上の電気的入力データ
信号３０１から、光データ出力信号３０２を生成する
（図３）。光ファイバリンク１１１は、分散的で、ノイ
ズを生成しやすい媒体である。光データ出力信号３０２
に歪を与え、この歪んだデータ信号３０３が光データ再
生器１２０に入力される。光ファイバ以外の光伝送媒
体、例えば自由空間媒体なども、光ファイバリンク１１
１として用いることもできる。

【０００９】光データ再生器１２０は、再生器１５０を
有し、クロック信号３０４ａで光入力データ信号３０３
のデータパターンを再生し、それにより新たな光出力信
号３０５ａを生成し、この新光出力信号３０５ａは、光
ファイバリンク１４５を介して光データ受信器１６０に
伝送される。この光データ受信器１６０は、受信した光
データ信号を検知し、それを電気信号３０６ａに変換
し、この電気信号はデータ出力リード１６３に出力され
る。

【００１０】この光データ再生器１２０は、様々な信号
源から得られたクロック信号を用いて実現できる。例え
ば、ケース１の場合、このクロック信号は、ローカルク
ロックソース１１８からクロックリード１１９を介して
得られる。このクロック１１８は、基準リード１１７を
介して受信される原子時計信号のような基準信号と同期
する。明かに、このレーザクロック１１８は、光データ
再生器１２０の一部として組み込まれてもよい。

【００１１】ケース２の場合には、この光データ送信器
１１０は、受信したデータ信号の波長とは異なる波長を
有するクロック信号を、光ファイバリンク１１１を介し
て、送信する。この実施例においては、適当な波長フィ
ルタ光増幅器１１５を用いて、光ファイバリンク１１１
を介して受信したクロック信号を選択的に抽出し、再整
形するために用いられる。この新たなクロック信号は、
その後クロックリード１１６に出力される。他の波長フ
ィルタ１２８を用いて、リード１２７を介した出力用
に、光ファイバリンク１１１からの受信したデータ信号
を選択的に確保する。

【００１２】また、ケース３の場合には、別個のリード
１１２は、光データ送信器１１０を光データ再生器１２
０に接続して、共通のクロック信号が受信される通信パ
スを形成する。この波長フィルタ増幅器１２２は、クロ
ック信号を抽出し、再整形し、この新たなクロック信号
はクロックリード１２３に出力される。上記の何れのク
ロック源を用いても、その関連のクロックリード１１
９、１１６、１２３は、サニャクスイッチ１３０のクロ
ック入力１２９に接続される。上記の構成の何れをも光
データ受信器１６０で用いることもでき、また他の再生
器も図１の光通信システムに用いることもできる。

【００１３】このクロック回路とは別に光データ再生器
１２０は、また再生器１５０（サニャクスイッチ１３０
と波長フィルタ１４２も含む）と、光増幅器１４３とを
有する。この波長フィルタ１４２は、劣化光データ信号
１２７の波長結合カプラ１３７により除去されていない
如何なる部分も、再生データ信号１４１を破損するのを
阻止する。光増幅器１４３は、再生されたデータ信号を
光ファイバリンク１４５を介して、伝送する特定のレベ
ルまで増幅する。この光増幅器１４３は、エルビュウム
増幅器、また他の如何なる形の光増幅器でもよい。

【００１４】レーザクロック１１８は、クロック信号を
クロックリード１１９を介して光データ再生器１２０に
送信する。このクロックリード１１９と劣化光データ信
号１２７は、サニャクスイッチ１３０に入力される。こ
のサニャクスイッチ１３０の詳細は、米国特許出願第５
２１７７４号（発明の名称、「サニャク光論理ゲー
ト」）に記載されている。

【００１５】このサニャクスイッチ１３０は、光データ
再生器１２０に使用されるのに、好ましい幾つかの特性
を有している。例えば、後述するように、このサニャク
スイッチ１３０は、タイミングジッタ、増幅ジッタ、パ
ルス波形、波長チャープ等に対し、感受性を有さない。
さらに、サニャクスイッチ１３０により実行され、信号
がそのクロックと制御ポート（ＣＴＬＩ）に入力される
ＡＮＤ論理機能により、各劣化受信データ信号を入力１
２９の新たなクロックパルスでもって置換する。この得
られた光データ再生器１２０が、タイミングジッタ、振
幅ジッタ、波長チャープ、パルス波形保存等の好ましい
特性を有する。光データ再生器１２０は、データ出力信
号を光データ送信器１１０から伝送されたデータ信号の
元の特性を有する出力信号を光ファイバリンク１４５を
介し、再生し、伝送する。

【００１６】サニャクスイッチ１３０は、光伝送媒体、
すなわち、光ファイバ１３１（セグメント１３８、１３
６、１３９を含む）を有し、この光ファイバ１３１は、
極性保持カプラ（Polarization Maintaining Coupler）
１３２にその両端で接続されている。タイミング入力１
２９は、極性保持カプラ１３２のポート１の入力ＳＩに
接続される。極性保持カプラ１３２のポート２と４は、
光ファイバ１３１の二つの端部に接続され、極性保持カ
プラ１３２のポート３は、サニャクループの出力ＳＯを
形成する。光ファイバ１３１は、かくしてループ（ファ
イバループ１３１とも称する）を形成し、本明細書にお
いては、信号が伝播するパスとも称し、されに、このパ
スは閉鎖の形状を形成する。

【００１７】このサニャクスイッチ１３０は、以下のよ
うに動作する。タイミング入力１２９が、ポート１に入
力され、極性保持カプラ１３２を出る際にポート２と４
に分離される。「ＭＡＲＫ」信号（相互作用信号）は反
時計方向に伝播し、「ＲＥＦ」信号（基準信号）は時計
方向に伝播する。この「ＭＡＲＫ」信号と「ＲＥＦ」信
号は反対方向にループを伝播して、極性保持カプラ１３
２に再度入力し、そこで再結合される。通常の条件下で
は、「ＭＡＲＫ」信号と「ＲＥＦ」信号は、このループ
を伝播している間、同一の条件を経験する。伝播速度
は、制御不可能なパラメータ、あるいは時間とともに変
化する、あるいはしないようなパラメータの関数である
が、「ＲＥＦ」信号と「ＭＡＲＫ」信号の伝播時間は極
めて短く、これらのパラメータは一定であるとする。従
って、このループ内には、何の変化もなく、光ファイバ
の特性は二つの方向に伝播する光信号に対しては同一で
ある。その結果、極性保持カプラ１３２内では、ポート
１については生成的で、ポート３については破壊的な信
号の合成が行なわれる。その結果、極性保持カプラ１３
２のポート１に入る光は、ポート１に完全に反射され、
出力はポート３には出ない。上記のことはポートＣＴＬ
Ｉでの制御信号が存在しない場合の動作について言える
ことである。

【００１８】上記の構成に加えて、サニャクスイッチ１
３０は、ポートＣＴＬＩへの制御信号（この実施例では
劣化光データ信号１２７）が光ファイバ１３１のセグメ
ント１３６に注入する波長カプラ１３５を有する。この
波長カプラ１３５は、光ファイバ１３１内に配置されて
いるために、劣化光データ信号１２７は、光ファイバ１
３１に沿って一つの方向にのみ伝播する。詳細に述べる
と、波長カプラ１３５は「ＭＡＲＫ」信号の方向に光フ
ァイバ１３１内を伝播する制御信号を注入する。波長結
合カプラ１３７も光ファイバ１３１内に配置され、劣化
光データ信号１２７を光ファイバ１３１から抽出して、
制御関数として機能してもよい。

【００１９】光ファイバ１３１のセグメント１３６は、
可変屈折率材料製である。この可変屈折率材料の特性
は、この材料内を通過するビームの伝播速度は、そのビ
ームの強度の関数であるという特性である。さらに、伝
播速度の変化に影響を及ぼすビーム（例、劣化光データ
信号１２７）の伝播速度の変化だけでなく、同時にこの
材料を通過する他のビーム（例、「ＭＡＲＫ」信号）の
伝播速度も変化させる。劣化光データ信号１２７とこの
「ＭＡＲＫ」信号との間の非線形の相互作用は、Ｋｅｒ
ｒ効果に起因する交差位相変調（cross-phase modulati
on）の手段による。光ファイバ１３１の全長がこのよう
可変屈折率材料製でもよいが、一般的には、光ファイバ
１３１の一部が、このような材料で限られたセグメント
１３６を有するようにしてもよい。また、図１の光ファ
イバ１３１のループは必ずしも光ファイバに限定される
ものでもない。導波路あるいは光の流れを検知する他の
手段でもよい。

【００２０】このサニャクスイッチ１３０は、セグメン
ト１３６の部分に制御可能伝播速度材料を有する光ファ
イバ１３１を有し、反対方向に光ファイバ１３１を伝播
し、極性保持カプラ１３２で結合する「ＭＡＲＫ」信号
と「ＲＥＦ」信号と、セグメント１３６を「ＭＡＲＫ」
信号と同一方向に伝播し、波長カプラ１３５で注入され
極性保持カプラ１３２で抽出される劣化光データ信号１
２７とがある。この「ＭＡＲＫ」信号と劣化光データ信
号１２７とを適切にタイミングをとって、条件付けする
ことにより、単極双投スイッチが得られる。劣化光デー
タ信号１２７が存在しないときは、「ＭＡＲＫ」信号と
「ＲＥＦ」信号は極性保持カプラ１３２内で結合され
る。ポート１でこのサニャックスイッチ１３０に入る信
号は、光ファイバ１３１から反射されて、極性保持カプ
ラ１３２のポート１から出力する。しかし、劣化光デー
タ信号１２７が存在し、「ＭＡＲＫ」信号とともにセグ
メント１３６内を伝播する場合には、制御信号に起因す
る「ＭＡＲＫ」信号の伝播速度の変化が、極性保持カプ
ラ１３２に到着する「ＭＡＲＫ」信号の位相を変化させ
る。劣化光データ信号１２７内のエネルギーとセグメン
ト１３６内の相互作用期間（「ＭＡＲＫ」信号と劣化光
データ信号１２７との間の）を適切に制御すると、「Ｍ
ＡＲＫ」信号（相互作用信号）と「ＲＥＦ」信号との間
の位相の関係は約πラジアンとなり、「ＭＡＲＫ」信号
は「ＲＥＦ」信号に対し、約１８０゜脱調する。このこ
とにより、極性保持カプラ１３２の「ＭＡＲＫ」信号と
「ＲＥＦ」信号の結合は、完全にポート１については破
壊的となり、ポート３に介しては完全に生成的となる。
その結果、すべてのエネルギーは、ポート１（反射信号
出力ポート）ではなく、ポート３（非反射信号出力ポー
ト）から出てゆく。かくして、受信した劣化光データ信
号１２７の存在により、極性保持カプラ１３２は、クロ
ック信号でもって、ポート３の受信データ信号を置換す
る。この「ＲＥＦ」信号は、セグメント１３６を通過
し、その速度は劣化光データ信号１２７により幾分影響
される。しかし、劣化光データ信号１２７と「ＲＥＦ」
信号は反対方向に伝播するために、その相互作用時間は
「ＭＡＲＫ」信号と劣化光データ信号１２７の相互作用
信号に比べて極めて短い。

【００２１】ポート３で出力するパルスのひずみを最小
にするサニャクスイッチ１３０の適切な動作を確保する
ためには、劣化光データ信号１２７は、光ファイバ１３
１のセグメント１３６を通過する間に、この「ＭＡＲ
Ｋ」信号を完全に横切る必要がある。これはセグメント
１３６の材料が二重の速度特性を有することにより、達
成される「ＭＡＲＫ」信号（クロック信号）とは異なる
速度で、劣化光データ信号１２７を伝播することであ
る。この伝播速度の差は、劣化光データ信号１２７の制
御パラメータの何れにも関係する。例えば、波長、強
度、あるいは極性である。この実施例においては、異な
る波長を用いた。すなわち、レーザクロック１１８の信
号の波長（λ１）は、劣化光データ信号１２７の波長
（λ２）とは異なる。

【００２２】劣化光データ信号１２７が、制御信号とし
て機能し、セグメント１３６内で「ＭＡＲＫ」信号（１
２５のクロック信号から生成された）を完全に横切る限
り、このサニャクスイッチ１３０の動作は、制御信号の
波形、あるいはその正確なタイミングに対しては影響さ
れない。このサニャクスイッチ１３０の動作は、劣化光
データ信号１２７の全エネルギー（データパルスの積分
値）に対してのみ感受性を有する。

【００２３】この実施例においては、劣化光データ信号
１２７は、クロック入力１２９の速度と同一のクロック
速度を有する。しかし、この劣化光データ信号１２７と
クロック入力１２９とは異なる波長を有する。セグメン
ト１３６は、波長に基づいた制御可能なパラメータを有
するよう選択され、かくして、光ファイバ１３１は、分
散した光ファイバから形成される。劣化光データ信号１
２７の波長は、クロック入力１２９の波長に対する速度
とは異なる伝播速度でもって、セグメント１３６を伝送
するような波長になるよう選択されている。この劣化光
データ信号１２７の波長とクロック信号の波長は、光フ
ァイバの分散が十分な異なる伝播速度を与えるよう選択
されて、制御パルスとクロックパルスが、完全にセグメ
ント１３６を横切る間に交差するようにしている。例え
ば、劣化光データ信号１２７は、第１波長に選択され、
このクロック信号は、光ファイバ１３１にまず最初に入
る。このことは図３のクロック信号３０４ａとデータ信
号３０３で示されている。かくして、劣化光データ信号
１２７は、セグメント１３６の長さの範囲内において、
「ＭＡＲＫ」信号と交差する。すなわち、スリップ（追
い越す）する。それは「ＭＡＲＫ」信号が制御信号のセ
グメント１３６への入口では先立っているにも関わらず
行なわれる。

【００２４】この光ファイバリンク１４５に出力される
再生データ信号、例えば、新光出力信号３０５ａ（λ
１、これは符号化クロック信号３０４ａである）は、光
ファイバリンク１１１を介して受信された劣化光データ
入力信号３０３の波長（λ２）とは異なる。かくして、
再生器１５０は、波長λ１でのデータ信号を波長λ２に
データ信号に変換する回路と見なすことができる。通信
システムが二つの再生器を必要とし、λ１からλ２への
再生器１２０の後に、λ２からλ１への再生器（図示せ
ず）が接続されると、データ信号の波長はλ１に保持さ
れる。

【００２５】劣化光データ信号１２７を再生する光デー
タ再生器１２０の機能は、光ファイバ１３１内の振幅ジ
ッタ、タイミングジッタ、周波数ジッタ、パルス波形ひ
ずみ等を補償するサニャクスイッチ１３０の機能に起因
する。このタイミングジッタに対する不感受性は、光フ
ァイバ１３１内を異なる速度で伝播する信号の間の速度
差があるために発生する。このことは前掲の特許出願に
詳細に記載されている。タイミングジッタに対する許容
は、ループ内の光ファイバの分散特性と光ファイバの長
さを制御することによって達成できる。このタイミング
ジッタに対する許容は、レーザクロック１１８のタイミ
ングジッタを吸収するだけでなく、サニャクスイッチ１
３０の周囲で発生する遅延の長さの若干のエラーに起因
するタイミングの不一致をも吸収するような大きさのも
のでなければならない。

【００２６】振幅ジッタに対する不感受性は、サニャク
スイッチの干渉系内で発生する干渉に起因する制御エネ
ルギーの伝播のシヌソイド依存に起因する。論理ゼロパ
ルスのエネルギーは、小量のサニャクループ非線形位相
シフト（π／４ラジアン以下）のみを生成するよう制御
される。この論理ゼロパルスのエネルギーは、光ファイ
バ回路の不完全性（例えば、サニャクスイッチの５０：
５０のカプラの完全な分離比率、あるいはサニャクスイ
ッチの極性、感受性カプラの極性特性の不完全性）によ
って部分的には決定され、この回路を正確に形成するこ
とによって、低く抑えることができる。論理１パルスの
エネルギーは、約πと３π／２の間の線形な位相シフト
を与える程度で、このサニャクスイッチが安定した系の
中で、十分動作するようなものである。

【００２７】図３において、劣化光データ信号１２７の
伝播（データ信号３０３により示される）は、セグメン
ト１３６で「ＭＡＲＫ」クロック信号を通過する（この
「ＭＡＲＫ」クロック信号は、クロック信号と同一のタ
イミングを有する。これはクロック信号３０４ａと３０
４ｂに示される）。このデータ信号３０３は、時間スロ
ットＤ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ７に配置される論理１のデー
タビットＴ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ７をそれぞれ含み、残り
のタイムスロットは論理ゼロ信号を有する。

【００２８】データ信号３０３が、「ＭＡＲＫ」クロッ
ク信号（３０４ａまたは３０４ｂ）に対する速度差（ス
リップ）は、セグメント１３６を伝播する間に、この
「ＭＡＲＫ」クロック信号に対しＴ秒を確保するような
ものであると仮定する。この値Ｔは、データ信号３０３
の上に図示されている。従って、Ｔの値がクロック信号
の期間に一致すると、データ信号３０３のデータビット
パルス（例、Ｄ１）は、常に一つのクロックパルス
（例、３０４ａのＣ１）と交差する。かくして、このク
ロック信号は、サニャクスイッチ１３０内に、（１）デ
ータ信号３０３と位相同期で、あるいは（２）データ信
号（３０４ｂに示す）の前に、あるいは（３）データ信
号（３０４ａで示す）の前約Ｔ秒導入される。従って、
サニャクスイッチ１３０の動作は、クロック信号は周波
数同期だけでよく、必ずしもデータ信号と位相同期して
いる必要はない。

【００２９】実際には、「ＭＡＲＫ」クロック信号とデ
ータ信号３０３との間のスリップが、クロック信号の期
間Ｔに等しいと、得られた「ＭＡＲＫ」信号の「スピー
ドアップ」は、「ＭＡＲＫ」信号とデータ信号３０３の
位相同期にも関わらず同一である。かくして、「ＭＡＲ
Ｋ」信号が、データ信号３０３よりも（セグメント１３
６の中で）速く伝播すると、データ信号３０３の各パル
スは、「ＭＡＲＫ」信号のパルスによって、「ＭＡＲ
Ｋ」信号とデータ信号３０３とがサニャクスイッチ１３
０に導入される状況においては、それらのパルスは、ま
ずオーバーラップし、その後、データ信号３０３の一部
は、第１の「ＭＡＲＫ」信号パルスの一部と交差し、デ
ータ信号３０３の他の部分は、第２の「ＭＡＲＫ」信号
パルス（第１の「ＭＡＲＫ」信号パルスに続く）の第２
の部分と交差する。かくして、この状況においては、デ
ータ信号３０３の各パルスは、依然として、「ＭＡＲ
Ｋ」信号のパルスと交差する。

【００３０】同様に、データ信号３０３が、「ＭＡＲ
Ｋ」信号（スリップ期間Ｔを生成するために）より速い
場合には、データ信号３０３の各パルスは、「ＭＡＲ
Ｋ」信号のパルスによって横切られる（と交差する）。
再びこの横切り（交差）は、「ＭＡＲＫ」信号の１パル
スの間（この「ＭＡＲＫ」信号パルスとデータ信号３０
３のパルスがサニャクスイッチ１３０に注入されるとき
には、オーバーラップしない時）に発生し、または、
「ＭＡＲＫ」信号の二つの連続パルスにわたる何れか
（この「ＭＡＲＫ」信号のパルスとデータ信号３０３の
パルスがサニャクスイッチ１３０に注入されるときに、
オーバーラップする時）で発生する。論理１データビッ
トによって、「ＭＡＲＫ」クロックビットが横切られる
ために、この「ＭＡＲＫ」クロックビットは、「ＲＥ
Ｆ」クロックビットに対し、約１８０゜「スピードアッ
プ」される。前述したように、このことは、「ＭＡＲ
Ｋ」クロックビットは、「ＲＥＦ」クロックビットより
も約１８０゜脱調していることを意味し、これにより、
極性保持カプラ１３２内で生成的な干渉が発生し、極性
保持カプラ１３２のポート３でクロックビットが発信す
ることになる。かくして、論理１データビットが、「Ｍ
ＡＲＫ」クロックビットを横切るときにのみ、クロック
ビットはポート３に出現する。かくして、サニャクスイ
ッチ１３０は、各劣化論理１データビットを新たなクロ
ックパルスで置換する。このようにして、サニャクスイ
ッチ１３０は、受信したデータ信号のデータパターンを
再生し、あるいはクロック信号に符号化する。これによ
り、データ入力信号のビット（例、Ｄ１）は、クロック
ビット（例、Ｃ１またはＣ’）を符号化し、これらのク
ロックビットは、最大Ｔ秒だけデータ入力信号に先行す
る。図３に示すように、データ入力信号３０３は、クロ
ック信号３０４ａで動作し、出力信号３０５ａを生成
し、これは電気データ出力信号３０６ａとなる。同様に
データ入力信号３０３は、他のクロック信号３０４ｂ上
で動作し、出力信号３０５ｂと電気データ出力信号３０
６ｂとを生成する。図３に示すように、本発明によれ
ば、クロック信号（クロック信号３０４ａまたは３０４
ｂ）はデータ入力信号（３０３）と位相同期する必要は
なく、ただ、周波数を同期していればよい。

【００３１】クロック信号とデータ信号の特性を「ＭＡ
ＲＫ」クロック信号がセグメント１３６内でデータ信号
よりも速く、そして、横切るように伝播するように選択
することにより、同様の結果が得られる。

【００３２】図２には、本発明の光通信システムの他の
実施例が示されている。この図２の実施例は、本発明の
図１の実施例と同様に動作する。

【００３３】サニャクスイッチの光ファイバ１３１は、
１０００ｍの長さにもおよぶので、光ファイバ１３１そ
のものは、送信位置と受信位置との間を相互に接続する
光ファイバリンク（例、光ファイバリンク１１１）とし
て用いることもできる。本発明によれば、サニャクスイ
ッチ１３０の様々な部品は、送信器部２５０、受信器部
２６０、それらの間を接続する光ファイバ通信リンク２
００内に分散配置することができる。図２に示すよう
に、波長カプラ１３５は、送信器部２５０の一部で、そ
の制御ポート（ＣＴＲＩ）は、データ入力信号を受信す
るよう機能する。極性保持カプラ１３２と波長結合カプ
ラ１３７は、受信器部２６０内に配置される。極性保持
カプラ１３２のポート３は、サニャクスイッチ１３０の
出力ポートＳＯとして機能する。通常スプールに巻回さ
れている光ファイバ１３１を延ばして、光ファイバ通信
リンク２００（パス２１１と２１２を含む）を形成する
ことができる。このため光ファイバ１３１は、長いルー
プとして形成され、その解放端は受信器部２６０内に配
置され、ループの閉鎖端は、送信器部２５０内に配置さ
れる。このような構成においては、パス２１２は、可変
屈折率材料のセグメント１３６と標準の光ファイバ媒体
であるセグメント１３８となるパス２１１とを有する。
光ファイバ通信リンク２００の長さＬがサニャクスイッ
チ１３０よりも長いものが好ましい場合には、光ファイ
バ通信リンク２００は、標準光ファイバセグメント２１
３を含むことができる。サニャクスイッチに必要なセグ
メント１３６の長さは、前述したように、伝播速度制御
材料、データ信号速度、信号強度レベル、可変屈折率材
料等の係数に依存する。

【００３４】図２に示すように、再生器１５０は、光フ
ァイバ通信リンク２００として、さらにデータ信号再生
装置として機能する。再生器２２０は、サニャクスイッ
チ１３０と波長フィルタ１４２、光増幅器１４３、サニ
ャクスイッチ２８０の送信器部２７０に接続される光フ
ァイバリンク１４５（この実施例では短いリンク）を用
いて形成できる。サニャクスイッチ１３０の出力ＳＯ
は、波長フィルタ１４２により、その後フィルタ処理さ
れ、光増幅器１４３により増幅され、カプラ２５３を介
して、光ファイバリンク２４５のパス１５１に接続され
る。

【００３５】この送信器ユニット２１０は、サニャクス
イッチ１３０の光データ送信器１１０と送信器部２５０
とを含むこともできる。この光データ受信器１６０は、
サニャクスイッチ２８０の受信器部２９０と変換器１６
２とを含むこともできる。サニャクスイッチ２８０の光
ファイバループは、再生器２２０と光データ受信器１６
０の間の光ファイバリンク２４５として機能する。

【００３６】図１の様々な任意のクロック装置を提供す
るために用いられる前述の装置は、送信器ユニット２１
０と再生器２２０にそれと等価な場所に配置され、同様
に機能する。ケース１として示した一つの光クロック装
置は、基準リード１１７、レーザクロック１１８、クロ
ックリード１１９とを含む。ケース２として示した第２
の光クロック装置は、基準信号２１６、レーザクロック
２１８、クロック入力２１９と送信器ユニット２１０に
配置されるカプラ２０１とパス２１１と１１３と再生器
２２０に配置される波長フィルタ光増幅器１１５とを有
する。この波長フィルタ光増幅器１１５は、カプラ１１
３からパス１１４を介して受信されたクロック信号を抽
出し、再形成する。波長フィルタ光増幅器１１５のクロ
ックリード１１６はケース２のようなタイプのクロック
信号をカプラ２５２とパス２８１を介して、光データ受
信器１６０に提供する。ケース３に示すような第３の光
クロック装置は、基準信号２１６とレーザクロック２１
８と送信器ユニット２１０に配置されるクロックリード
１１９とを有する。送信器ユニット２１０には再生器２
２０に通じるクロック信号パスを提供する。再生器２２
０において、波長フィルタ増幅器１２２は新たなクロッ
ク信号を生成し、このクロック信号は、クロックリード
１２３を介して、再生器２２０に、そして光ファイバリ
ンク２５３を介して、光データ受信器１６０に出力され
る。

【００３７】図２の再生器１５０は、図１に記載したの
と同様に動作し、内容は以下の通りである。このクロッ
ク信号は、極性保持カプラ１３２のポート１入力し、
「ＲＥＦ」クロック信号と「ＭＡＲＫ」クロック信号と
を形成する。このクロック信号は、クロックリード１１
９、クロックリード１２３またはクロックリード１１６
から得られる。光データ送信器１１０からのデータ信号
は、ＣＴＲＩポートを介して波長カプラ１３５に入力さ
れ、このポートでデータ信号は、パス２１２のセグメン
ト１３６で「ＭＡＲＫ」クロック信号と交差する。この
「ＲＥＦ」クロック信号は、その後「ＭＡＲＫ」クロッ
ク信号と結合されて、新たなデータ出力信号を極性保持
カプラ１３２のポート３に形成する。その後、このデー
タ出力信号は、波長フィルタ１４２、光増幅器１４３、
光ファイバリンク１４５を通過して、データ入力とし
て、次の再生器であるサニャクスイッチ２８０の送信器
部２５０に入力される。必要な場合は、再生器２２０は
図２のシステムとして利用してもよい。

【００３８】送信器ユニット２１０と再生器２２０の間
の同一の光ファイバ通信リンク２００を伝播する「ＭＡ
ＲＫ」クロック信号と「ＲＥＦ」クロック信号およびデ
ータ信号は、光ファイバ通信リンク２００内に導入され
る光干渉に対する自己補償の利点を有し、さらに、光フ
ァイバ通信リンク２００に対するひずみ、温度、圧力等
の影響を減少することはできる。

【００３９】このサニャクスイッチ１３０の機能は、Ｍ
ａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒスイッチを用いて、あるいはＫ
ｅｒｒ効果を用いた干渉スイッチを用いて、既に開示し
たのと同様な方法により構成することができる。極性制
御装置をサニャクスイッチ１３０のデータ入力ポート、
あるいはクロック入力ポートに追加して、極性の動きを
阻止することができる。他の再生装置の構成として、再
生装置の入力点にプリアンプと等価器を追加して、入力
データを増幅し、再整形して、再生器の動作能力を向上
させることも好ましい。

【００４０】他の実施例において、クロック信号入力１
２９は一つの極性信号を用いることができる。そして、
制御信号１２７（データ信号）は直交極性信号でもよ
い。かくして、データ信号１２７と波長カプラ１３５と
波長結合カプラ１３７は、例えば極性方向性カプラで、
データ信号、例えば垂直極性カプラと同一の極性を有す
る。極性保持カプラ１３２はその中にクロック信号入力
１２９が接続されるが、水平極性保持カプラでもよい。
相互作用信号用に用いられる極性は、「ＭＡＲＫ」信号
として用いられる極性に対し、直交しなければならな
い。図１に対する別の実施例としては、光ファイバ１３
１は極性保持ファイバでもよい。光ファイバ１３１の複
屈折は、水平極性信号と垂直極性信号との間に伝播速度
に差をつける。このような実施例は、「光技術レータ」
（IEEE Photonic Technology Letter),vol.3,1991,pp.2
35-237に記載されたH.Avramopoulos等の論文「三端子サ
ニャクスイッチの完全なスイッチング」を参照のこと。
尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は、発明の容易
なる理解の為のもので、その権利解釈に影響を与えるも
のではないと理解されたい。

【００４１】

【発明の効果】本発明の光通信システムは、サニャク
（Sagnac）スイッチを用いて実現され、受信した劣化デ
ータ信号から新たなデータ信号を生成し、全光再生器を
有する全光通信システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により実現された再生器を含む光通信シ
ステムのブロック図である。

【図２】本発明による光通信システムの他の実施例のブ
ロック図である。

【図３】本発明の説明の信号波形である。

【符号の説明】 １１０ 光データ送信器 １１１ 光ファイバリンク １１５ 波長フィルタ光増幅器 １１６ クロックリード １１７ 基準リード １１８ レーザクロック １１９ クロックリード １２０ 光データ再生器 １２２ 波長フィルタ増幅器 １２３ クロックリード １２６ クロックリード １２７ 劣化光データ信号 １２８ 波長フィルタ １３０ サニャクスイッチ １３１ 光ファイバ １３２ 極性保持カプラ（Polarization Maintaining C
oupler） １３５ 波長カプラ １３６、１３８、１３９ セグメント １３７ 波長結合カプラ １４１ 再生データ信号 １４２ 波長フィルタ １４３ 光増幅器 １４５ 光ファイバリンク １５０ 再生器 １６０ 光データ受信器 １６１ 再生器 １６２ 変換器 １６３ データ出力リード ２００ 光ファイバ通信リンク ２０１ カプラ ２１０ 送信器ユニット ２１１、２１２ パス ２１３ 標準光ファイバセグメント ２１５ クロック出力信号 ２１６ 基準信号 ２１８ レーザクロック ２２０ 再生器 ２４５ 光ファイバリンク ２５０ 送信器部 ２５２ カプラ ２５３ 光ファイバリンク ２６０ 受信器部 ２７０ 送信器部 ２８０ サニャクスイッチ ２８１ パス ２９０ 受信器部 ３０１ 電気入力データ信号 ３０２ 光データ出力信号 ３０３ 光データ入力信号 ３０４ａ クロック信号 ３０４ｂ 光クロック信号 ３０５ａ 新光出力信号 ３０５ｂ 光出力信号 ３０６ａ 電気レーザ出力信号 ３０６ｂ 電気データ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その第１端で光データ信号を受信し、そ
   の第２端で劣化した対応光データ信号を出力する光通信
   パス（１１１）と、 前記劣化データ信号以外から、この劣化データ信号と等
   しい周波数を有するが位相同期していない光クロック信
   号を抽出する手段（１１８）と、 前記劣化データ信号から、新たな光データ信号を生成す
   る手段（１５０）と、 からなる光通信システムにおいて、 前記光データ信号生成手段（１５０）は、 前記劣化データ信号に対しては第１伝播速度を有し、前
   記クロック信号に対しては第２伝播速度を有する伝播速
   度制御媒体（１３１）と、前記媒体は、前記第１伝播速
   度と第２伝播速度との差が、前記媒体を通過する伝搬速
   度の速い信号は、１クロック期間Ｔだけ、遅い信号より
   速くなるような長さを有し、 前記第２伝播速度で一方向に前記媒体中を伝播する相互
   作用信号（ＭＡＲＫ）と、前記第２伝播速度で前記方向
   とは反対方向に前記媒体を伝播する反対方向基準信号
   （ＲＥＦ）とを生成する為に、前記クロック信号を前記
   媒体中に注入する手段（１２９）と、 前記第１伝播速度で前記相互作用信号の方向に前記媒体
   中を伝播するように、且つ前記劣化データ信号と前記相
   互作用信号との伝播速度の差が、前記劣化データ信号と
   前記相互作用信号とが、前記媒体中を伝播している間互
   いに交差するように、前記相互作用信号のタイミングと
   は関係なく、前記データ信号を前記媒体中に制御して注
   入する手段（１３５）と、 前記劣化データ信号と前記相互作用信号とが前記媒体中
   を伝播中に交差するときに、前記劣化データ信号を前記
   クロック信号で置換することにより、新たな光データ信
   号を生成し、この新たな光データ信号が前記劣化データ
   信号と同一のデータパターンを有するように、前記相互
   作用信号と前記反対方向基準信号とが前記前記媒体中を
   伝播した後、前記相互作用信号と反対方向基準信号とを
   結合する手段（１３２）と、 からなることを特徴とする光通信システム。
2. 【請求項２】 前記伝播速度制御媒体（１３１）は、第
   １位置に配置された前記結合媒体（１３２）で終端する
   解放端と、第２位置で閉鎖端とを有する連続ループを形
   成するよう構成され、 前記第２位置は、前記制御注入手段（１３５）を有し、 前記第１位置は、前記クロック信号注入手段（１２９）
   を有することを特徴とする請求項１のシステム。
3. 【請求項３】 前記光クロック信号抽出手段（１１８）
   は、 前記光通信パス（１１１）を介して、前記クロック信号
   を受信する手段（１１５）を有し、 前記クロック信号は、前記劣化データ信号の波長とは異
   なる波長を有することを特徴とする請求項１のシステ
   ム。
4. 【請求項４】 前記光クロック信号抽出手段（１１８）
   は、第２通信パス（１１７）を介して、他の位置から前
   記クロック信号を受信する手段を有することを特徴とす
   る請求項１のシステム。
5. 【請求項５】 前記光クロック信号抽出手段（１１８）
   は、ローカルクロック源（１１８）から前記クロック信
   号を受信する手段を有することを特徴とする請求項１の
   システム。
6. 【請求項６】 受信器（２６０）で終端する解放端と、
   送信器（２１０）で閉鎖端とを有するループを形成し、
   二重速度特性を有する伝播速度制御可能セグメントを有
   する光通信媒体（２００）を有する光通信システムにお
   いて、 前記送信器（２５０）は、 前記伝播速度制御可能セグメント内を光データ信号が第
   １速度で伝播可能となる特性を有する光データ信号を受
   信する手段（ＣＴＲＩ）と、 前記データ信号を第１方向に前記媒体中に注入する手段
   （１３５）とを有し、前記受信器（２６０）は前記伝播
   速度制御可能セグメント内を前記データ信号と等しい周
   波数の光クロック信号が第２速度で伝播可能になる特性
   を有する光クロック信号を受信する手段（１１６）と、 前記クロック信号を前記媒体中に注入する手段（ＳＩ）
   と、 これにより前記第１方向に前記ループ媒体内を伝播する
   相互作用信号（ＭＡＲＫ）と反対方向に前記ループ媒体
   を伝播する反対方向基準信号（ＲＥＦ）とを生成し、前
   記データ信号と前記相互作用信号とのタイミングは、前
   記相互作用信号と前記データ信号との速度差が前記伝播
   速度制御可能セグメントを伝播するために相互作用信号
   とデータ信号とが互いに交差するようなものであり、 前記解放ループ端部に接続されて、前記相互作用信号と
   前記反対方向基準信号とが、前記媒体内を伝播し、前記
   劣化データ信号と前記相互作用信号とが前記媒体内を伝
   播する間互いに交差するときに、前記劣化データ信号を
   前記クロック信号で置換することによって、出力データ
   信号を生成するために、相互作用信号と反対方向基準信
   号とを結合する手段（１３２）と、 を有し、これにより、前記データ出力信号が前記劣化デ
   ータ信号と同一のデータパターンを有することを特徴と
   する光通信システム。
7. 【請求項７】 前記クロック信号のタイミングは、前記
   データ信号と位相同期していないことを特徴とする請求
   項６のシステム。
8. 【請求項８】 前記送信器（２５０）は前記データ信号
   の波長とは異なる波長を有する送信器の光クロック信号
   を受信する手段（２１９）と、 前記相互作用信号と反対方向に前記ループ媒体内に、前
   記送信器の光クロック信号を注入する手段（２０１）と
   を有し、前記受信器（２６０）は前記送信器クロック信
   号を前記ループ媒体から抽出し、それを前記受信器クロ
   ック受信手段（ＳＩ）に結合する手段（１１３）を有す
   ることを特徴とする請求項６のシステム。
9. 【請求項９】 前記送信器と前記受信器との間に接続さ
   れた別個の光通信媒体（１１２）を有し、 前記送信器は、送信器の光クロック信号受信し、前記別
   体の光通信媒体に注入する手段（２１９）を有し、 前記受信器は、前記送信器クロック信号を前記光通信媒
   体から抽出し、それを前記受信器クロック受信手段に結
   合する手段（１３２）を有することを特徴とする請求項
   ６のシステム。
10. 【請求項１０】 光再生器において、 前記再生器で終端する解放端と、送信器で遠隔端を有す
    る連続光通信ループを形成し、二重速度特性を有する伝
    播速度制御可能セグメントを有する連続光通信媒体（２
    ００）と、 前記解放端に接続される光クロック信号を前記媒体中に
    注入する手段（ＳＩ）と、 これにより、前記第１方向で、前記ループ媒体内を伝播
    する相互作用信号と反対方向に前記ループ媒体を伝播す
    る基準信号とを生成し、 前記解放ループ端部に接続されて、前記相互作用信号と
    前記基準信号とが、前記媒体内を伝播した後、前記基準
    信号と前記相互作用手段とを結合する手段（１３２）
    と、これにより、前記相互作用信号が前記基準信号より
    も所定時間速く前記結合手段に到着した際に、出力デー
    タ信号を生成し、 前記出力データ信号を出力する手段（１４５）と、 を有することを特徴とする光再生器。
11. 【請求項１１】 前記結合手段は、 前記相互作用信号と前記基準信号とが所定範囲内で位相
    差が有するときには、論理０の出力データ信号を生成
    し、 前記相互作用信号と前記基準信号とが所定範囲外の位相
    差を有するときには、論理１の出力データ信号を生成す
    ることを特徴とする請求項１０の光再生器。