JPH07287263A - 光クロック位相同期ループ回路 - Google Patents

光クロック位相同期ループ回路

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JPH07287263A
JPH07287263A JP7034146A JP3414695A JPH07287263A JP H07287263 A JPH07287263 A JP H07287263A JP 7034146 A JP7034146 A JP 7034146A JP 3414695 A JP3414695 A JP 3414695A JP H07287263 A JPH07287263 A JP H07287263A
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Satoki Kawanishi
悟基 川西
Masatoshi Saruwatari
正俊 猿渡
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 利得変調以外の高速な現象を利用し、従来よ
りも高速動作が可能な光クロック位相同期ループ回路を
構成する。 【構成】 クロック光を信号光に位相同期させる光クロ
ック位相同期ループ回路において、進行波型半導体レー
ザ増幅器１０３内において、信号光およびクロック光の
４光波混合を生じさせ、この結果得られる信号光および
クロック光の相関成分を光学バンドパスフィルタ１０４
によって検出し、クロック光の位相を制御する情報によ
りクロック光の位相制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高速光通信における
光中継装置、光端局装置や光信号処理において必要とさ
れる同期用のクロック光パルスを抽出発生させる光クロ
ック位相同期ループ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は従来の光クロック位相同期ルー
プ回路の構成例を示す図である。この図において、６０
１は信号光入力端子、６０２は光カップラ、６０３は進
行波型半導体レーザ増幅器、６０４は光学バンドパスフ
ィルタ、６０５は受光回路、６０６は位相比較器、６０
７は電圧制御発振器（以下、ＶＣＯという）、６０８は
マイクロ波ミキサ、６０９は光パルス発生器、６１０は
光パルス多重回路、６１１は低周波発振器、６１２は周
波数逓倍器である。ここで、ＶＣＯ６０７の発振周波数
はｆ0となっており、この発振周波数ｆ0の値は、信号光
入力端子６０１から入力される信号光のビットレートが
ｎｆ0（ｎは１以上の整数）となるように設定されてい
る。
【０００３】次に、上記の光パルス多重回路６１０の具
体的な構成について説明する。図１１は、光ファイバを
用いた光パルスの２倍多重回路の構成図であり、７０１
は入力端子、７０２は光ファイバカップラ、７０３は光
ファイバ遅延線、７０４は光ファイバカップラ、７０５
は出力端子である。この構成において、入力端子７０１
から入射したクロック光パルスは、光ファイバカップラ
７０２によって２分される。２分されたクロック光パル
スの一方は、光ファイバ遅延線７０３によってＴ／２＋
ｍＴ（Ｔは入力クロック光パルスのタイムスロット＝１
／ｆ0、ｍは整数）の遅延が加えられたのち、光ファイ
バカップラ７０４によって再び合波され、繰り返し周波
数が２倍の光クロックが生成される。この場合において
は、生成された光クロックの繰り返し周波数は２×（ｆ
0＋△ｆ）となる。クロックの多重度を２より大きくす
る場合には、本多重化回路を多段に接続すればよい。ｋ
段の接続によってクロックの多重度は２Kとなる。ただ
し、この場合、入射側からｋ番目の多重化回路に用いる
光ファイバ遅延線の遅延量は（Ｔ／２K＋ｍＴ）であ
る。
【０００４】図１２は、光導波路を用いた３段８多重の
光パルス多重回路の構成図であり、８０１は入力端子、
８０２は光合分波器、８０３および８０４は光導波路、
８０５は光分波器、８０６および８０７は光導波路、８
０８は光合分波器、８０９および８１０は光導波路、８
１１は光合分波器、８１２は出力端子である。本回路
は、図１１で説明した機能を石英基板上に集積化した構
成であり、機能自体は図１１の構成と同じであるが、回
路がモノリシック集積化されているために、小型で温度
等の変動を受けない安定した動作が実現される。本回路
を用いて光パルスの多重化を実現した例としては、Ｓ.
Ｋawanishi et al.,”100 Ｇbit/s,50km,and Ｎon-Ｒep
eated Ｏptical Ｔransmission Ｅmploying Ａll-
Ｏptical Ｍulti/Ｄemultiplexing and ＰＬＬ Ｔimin
g,” Ｅlectronics Ｌetters, vol.29,pp.1075-1076,1
993.に述べられている。
【０００５】以下、図１０に示す従来の光クロック位相
同期ループ回路の動作を説明する。まず、ＶＣＯ６０７
の出力信号は、低周波発振器６１１およびマイクロ波ミ
キサ６０８によって周波数が（ｆ0＋△ｆ）にシフトさ
れ、この周波数シフトのなされた信号により光パルス発
生器６０９が駆動される。この結果、光パルス発生器６
０９から繰り返し周波数が（ｆ0＋△ｆ）である光クロ
ックが発生される。このようにして光パルス発生器６０
９から発生された光クロックは、図１１または図１２に
構成を例示した光パルス多重回路６１０によって多重さ
れ、繰り返し周波数がｎ倍（ｎは自然数）に多重された
クロックとなって出力される。そして、光クロックパル
ス多重回路６１０によって多重化された光クロックは、
光カップラ６０２を介すことにより、信号光入力端子６
０１からの光信号パルスと合波され、進行波型半導体レ
ーザ増幅器６０３に入射される。このとき、多重化後の
クロックの周波数が光信号のビットレートｎｆ0に対応
した周波数２K（ｆ0＋△ｆ）となるように、ｎ＝２Kに
設定されているものとすると、光信号パルスが完全なラ
ンダム変調信号であっても光信号パルスと光クロックと
の間には、両者の相関であるｎ△ｆ成分が生じる。
【０００６】次に光変調手段である進行波型半導体レー
ザ増幅器６０３の動作について説明する。進行波型半導
体レーザ増幅器６０３に入射する信号光の波長λsigお
よびクロック光の波長λclk は、コヒーレントな干渉が
生じない程度に離れている。いま、進行波型半導体レー
ザ増幅器に、ある程度の光強度を有する光クロックが入
射すると、進行波型半導体レーザ増幅器６０３中のキャ
リアが変調される。このキャリアが変調されるというこ
とは、他方の光入力である信号光に対する進行波型半導
体レーザ増幅器６０３の利得が変調されることを意味す
る。原理の詳細については、文献「Ｓ.Ｋawanishi et a
l.,”10ＧＨz timing extraction fromrandomly modula
ted optical pulses using phase-locked loop with tr
avelling-wave laser-diode optical amplifier using
optical gain modulation,”Ｅlectronics Ｌetters vo
l.28,pp.510-511,1992」に述べられている。
【０００７】このようにして光クロックによって利得が
変調された信号光は、前述のように両者の相関成分を含
んでいるため、この信号光を光学バンドパスフィルタ６
０４で取り出して受光回路６０５で電気信号に変換して
位相比較器６０６によって基準信号と比較し、その出力
をＶＣＯ６０７にフィードバックすればＰＬＬとしての
動作が実現される。
【０００８】このＰＬＬとしての動作は、定量的には次
のように説明される。まず、信号光入力端子６０１より
入力した光信号（繰り返し周波数ｎｆ0）は、光カップ
ラ６０２を介して多重化した光クロックと合波されて進
行波型半導体レーザ増幅器６０３に入力される。今、簡
単のため光信号パルスとクロックは共に正弦波であり、
各々、下記式に示すＰs(t)，Ｐc(t)により表わされるも
のとする。 Ｐs(t)＝Ｐs｛１＋sin ｎ(２πｆ0ｔ＋φ(ｔ))｝ (1) Ｐc(t)＝Ｐc｛１＋sin ２ｎπ(ｆ0＋△ｆ)ｔ｝ (2) ここにＰs，Ｐcは定数である。また、φ(ｔ) は光信号
パルスと光クロックの位相差（パルス位置の相対時間
差）である。このφ(ｔ)がＰＬＬの制御対象であり、０
もしくは一定値にするべき量である。
【０００９】そして、光信号および光クロックが進行波
型半導体レーザ増幅器６０３に入射して利得変調を受け
る。このとき進行波型半導体レーザ増幅器６０３から出
力される光のうち光信号および光クロックに対応したも
のを各々Ｐsout、Ｐcoutとすると、これらのＰsout、Ｐ
coutは次式のようになる。 Ｐsout ＝Ｇ・Ｐs〔１＋sin｛２πｆ0ｔ＋φ(ｔ)｝〕・ 〔１＋ｍ(Ｐc)sin｛２π(ｆ0＋△ｆ)ｔ＋π｝〕 (3) Ｐcout ＝Ｇ・Ｐc｛１＋sin２π(ｆ0＋△ｆ)ｔ｝・ 〔１＋ｍ(Ｐs)sin｛２πｆ0ｔ＋φ(ｔ)＋π｝〕 (4) ここにＧは進行波型半導体レーザ増幅器６０３の未飽和
利得、ｍ(Ｐc)およびｍ(Ｐs)はそれぞれ光クロックおよ
び光信号による利得変調度である。
【００１０】クロック光パルス強度がピークのとき、進
行波型半導体レーザ増幅器６０３内のキャリア数は最も
少なくなる。従って、進行波型半導体レーザ増幅器６０
３内の利得変調の位相は入射光クロックの位相とπだけ
異なることになり、式(３),(４)に示されるような位相
差πの項がつけ加わる。この利得変調された進行波型半
導体レーザ増幅器６０３から出力される光信号と光クロ
ックのうち、光信号のみが光学バンドパスフィルタ６０
４によって取り出される。進行波型半導体レーザ増幅器
６０３の利得帯域幅（波長換算）は約５０ｎｍであるた
め、光信号と光クロックの波長を、この帯域内で十分離
れたところに設定しておけば光学バンドパスフィルタ６
０４によって一方の光のみを取り出すことが可能であ
る。光学バンドパスフィルタ６０４によって取り出され
た光信号は受光回路６０５に入力されるが、受光回路６
０５の受光素子としてＰＩＮ−ＰＤを用いたときのフォ
トカレントＯs(t)は次のようになる。
【００１１】 Ｏｓ（ｔ） ＝（ｅη／ｈν）・Ｇ・Ｐｓ・ 〔１＋ｍ（Ｐｃ）｛sin ２ｎπ(ｆ0＋△ｆ）ｔ＋π｝ ＋｛sin ｎ(２πｆ0ｔ＋φ(ｔ))｝ −（１／２）ｍ(Ｐc)cos｛２ｎπ(２ｆ0＋△ｆ)ｔ＋ｎφ(ｔ)＋π｝ ＋（１／２）ｍ(Ｐc)cos｛２ｎπ△ｆｔ−ｎφ(ｔ)＋π〕 (５) ここにｅは電子の電荷、ηはＰＩＮ−ＰＤの量子効率、
ｈνはフォトンのエネルギーである。式(５)の最後の項
が光クロックとの相関によって生じたｎ△ｆ成分であ
り、従って光信号パルスと光クロックパルスの位相差の
変動は、このｎ△ｆ成分の変動に置き換えられることに
なる。このｎ△ｆ出力ともとの発振器の△ｆ出力をｎ逓
倍したｎ△ｆ参照信号との位相比較を行って、ＶＣＯ６
０７にフィードバックすることによりＰＬＬ動作が達成
される。
【００１２】具体的な実験結果については、文献「Ｓ.
Ｋawanishi et al.,”10ＧＨz timing extraction from
randomly modulated optical pulses using phase-loc
ked loop with travelling-wave laser-diode optical
amplifier using optical gain modulation,”Ｅlectro
nics Ｌetters vol.28,pp.510-511,1992」に述べられて
いる。ここでは、ｎ△ｆ成分によって位相比較を行って
いるため、位相比較出力はｎ△φに比例する。従ってＰ
ＬＬが動作してｎ△φが０のときにはＶＣＯ６０７への
フィードバック信号は０となり、入力光信号のパワーの
変動には影響を受けない。ｎ△ｆを数１００ｋＨｚ程度
の値に設定しておけば、電気系の位相比較器６０６に高
速動作は必要とされないため、全体として高速のＰＬＬ
動作が期待できる。
【００１３】なお、位相比較器６０６の動作からして、
図１３に示すような回路構成をとってもよい。図１３に
おいては、受光回路６０５の出力周波数を分周回路６１
３によってｍ／ｎ倍（ｍは有理数）し、また、低周波発
振器６１１の出力をｍ倍することによって位相比較器６
０６に入力する両周波数をｍΔｆとして両者の位相を比
較する。ここで、ｍ＝１の場合は周波数逓倍器６１２は
不要であり、ｍ＝ｎの場合は分周回路６１３は不要であ
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＰ
ＬＬ回路においては、信号光パルスとクロック光パルス
の相関検出を行う方法として、進行波型半導体レーザ増
幅器の利得変調が用いられていたが、この変調効率は、
(３)、(４) 式に示したように周波数に依存し、さらに詳
述すると、周波数の２乗に反比例して効率が低下する。
【００１５】文献「Ｓ.Ｋawanishi et al.,”10ＧＨz t
iming extraction from randomly modulated optical p
ulses using phase-locked loop with travelling-wave
laser-diode optical amplifier using optical gain
modulation,” ＥlectronicsＬetters vol.28,pp.510-5
11,1992」において行った計算では、進行波型半導体レ
ーザ増幅器の利得変調を用いたＰＬＬの動作速度の上限
は１００ＧＨz程度で、これ以上の動作速度を実現する
ことは、技術的に困難であった。
【００１６】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、従来よりもさらに高い動作速度での動作が
可能な光クロック位相同期ループ回路を提供することを
目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべく、信号光パルスとクロック光パルスの相関検出
を行う方法として、進行波型半導体レーザ増幅器や光フ
ァイバ中の４光波混合、非線形光学結晶中の和周波光発
生など利得変調よりもさらに高速の光学現象を利用した
超高速のＰＬＬを構成するものである。
【００１８】より具体的には、請求項１に係る発明は、
外部からの制御により発振周波数と位相が可変である第
１の発振器と、交流信号を出力する第２の発振器と、前
記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号と
を混合することによりこれらの各出力信号の周波数の和
または差または和および差に相当する周波数の信号を発
生させる周波数混合手段と、該周波数混合手段の出力信
号の周波数に等しい繰り返し周波数の光パルスを発生さ
せる光パルス発生器と、前記光パルスを光学的に時分割
多重して繰り返し周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光
多重化回路と、信号光パルスと前記光多重化回路から出
力されるクロック光パルスの各光強度の積を出力する光
相関検出回路と、該光相関検出手段の出力光を電気信号
に変換する受光回路と、該受光回路から出力される電気
信号の位相と前記基準信号をｎ逓倍した信号の位相とを
比較し、両者の位相差が所定値となるよう前記第１の発
振器の位相を制御する手段とを有し、前記光相関検出回
路が、前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合
波する手段と、該合波により得られた信号を増幅する進
行波型半導体レーザ増幅器と、該進行波型半導体レーザ
増幅器の出力光信号から前記信号光パルスと前記クロッ
ク光パルスとの相関成分である４光波混合光の波長のみ
を取り出す光分波手段とから構成され、前記第１の発振
器の発振周波数が前記信号光パルスのビットレートの１
／ｎに設定されると共に前記信号光と前記光パルス発生
器の出力光の各波長が互いにコヒーレント干渉する値に
設定されたことを特徴とする光クロック位相同期ループ
回路を要旨とする。
【００１９】請求項２に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の位相と前記
基準信号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位
相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御
する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前記信号光
パルスと前記クロック光パルスとを合波する手段と、前
記信号光パルスと前記クロック光パルスの４光子混合光
を発生させる光ファイバと、該光ファイバの出力光信号
から前記信号光パルスと前記クロック光パルスとの相関
成分の波長のみを取り出す光分波手段とから構成され、
前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
ットレートの１／ｎに設定され、前記信号光と前記光パ
ルス発生器の出力光の波長が前記光ファイバの零分散波
長付近に設定されたことを特徴とする光クロック位相同
期ループ回路を要旨とする。
【００２０】請求項３に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の位相と前記
基準信号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位
相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御
する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前記信号光
パルスと前記クロック光パルスとを合波する手段と、前
記信号光パルスと前記クロック光パルスの和周波光を発
生させる非線形光学結晶と、該非線形光学結晶の出力光
信号から前記信号光パルスと前記クロック光パルスとの
相関成分の波長のみを取り出す光分波手段とから構成さ
れ、前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルス
のビットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする
光クロック位相同期ループ回路を要旨とする。
【００２１】請求項４に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の位相と前記
基準信号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位
相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御
する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前記信号光
パルスを入力する手段と前記クロック光パルスを入力す
る手段と、光ファイバとを光学的に結合してループを構
成した光ファイバループと、該光フアイバループの出力
光信号から前記信号光パルスと前記クロック光パルスと
の相関成分の波長のみを取り出す光分波手段とから構成
され、前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パル
スのビットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とす
る光クロック位相同期ループ回路を要旨とする。
【００２２】請求項５に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数を１
／ｎ倍した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者
の位相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を
制御する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前記信
号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する手段
と、該合波により得られた信号を増幅する進行波型半導
体レーザ増幅器と、該進行波型半導体レーザ増幅器の出
力光信号から前記信号光パルスと前記クロック光パルス
との相関成分である４光波混合光の波長のみを取り出す
光分波手段とから構成され、前記第１の発振器の発振周
波数が前記信号光パルスのビットレートの１／ｎに設定
されると共に前記信号光と前記光パルス発生器の出力光
の各波長が互いにコヒーレント干渉する値に設定された
ことを特徴とする光クロック位相同期ループ回路を要旨
とする。
【００２３】請求項６に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数をｍ
／ｎ倍（ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ逓倍
した信号との位相を比較し、両者の位相差が所定値とな
るよう前記第１の発振器の位相を制御する手段とを有
し、前記光相関検出回路が、前記信号光パルスと前記ク
ロック光パルスとを合波する手段と、該合波により得ら
れた信号を増幅する進行波型半導体レーザ増幅器と、該
進行波型半導体レーザ増幅器の出力光信号から前記信号
光パルスと前記クロック光パルスとの相関成分である４
光波混合光の波長のみを取り出す光分波手段とから構成
され、前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パル
スのビットレートの１／ｎに設定されると共に前記信号
光と前記光パルス発生器の出力光の各波長が互いにコヒ
ーレント干渉する値に設定されたことを特徴とする光ク
ロック位相同期ループ回路を要旨とする。
【００２４】請求項７に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数を１
／ｎ倍した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者
の位相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を
制御する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前記信
号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する手段
と、前記信号光パルスと前記クロック光パルスの４光子
混合光を発生させる光ファイバと、該光ファイバの出力
光信号から前記信号光パルスと前記クロック光パルスと
の相関成分の波長のみを取り出す光分波手段とから構成
され、前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パル
スのビットレートの１／ｎに設定され、前記信号光と前
記光パルス発生器の出力光の波長が前記光ファイバの零
分散波長付近に設定されたことを特徴とする光クロック
位相同期ループ回路を要旨とする。
【００２５】請求項８に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数をｍ
／ｎ倍（ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ逓倍
した信号との位相を比較し、両者の位相差が所定値とな
るよう前記第１の発振器の位相を制御する手段とを有
し、前記光相関検出回路が、前記信号光パルスと前記ク
ロック光パルスとを合波する手段と、前記信号光パルス
と前記クロック光パルスの４光子混合光を発生させる光
ファイバと、該光ファイバの出力光信号から前記信号光
パルスと前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみ
を取り出す光分波手段とから構成され、前記第１の発振
器の発振周波数が前記信号光パルスのビットレートの１
／ｎに設定され、前記信号光と前記光パルス発生器の出
力光の波長が前記光ファイバの零分散波長付近に設定さ
れたことを特徴とする光クロック位相同期ループ回路を
要旨とする。
【００２６】請求項９に係る発明は、外部からの制御に
より発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、交
流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合することに
よりこれらの各出力信号の周波数の和または差または和
および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数混
合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等し
い繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発生
器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し
周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、信
号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロック
光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路と、
該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数を１
／ｎ倍した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者
の位相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を
制御する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前記信
号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する手段
と、前記信号光パルスと前記クロック光パルスの和周波
光を発生させる非線形光学結晶と、該非線形光学結晶の
出力光信号から前記信号光パルスと前記クロック光パル
スとの相関成分の波長のみを取り出す光分波手段とから
構成され、前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光
パルスのビットレートの１／ｎに設定されたことを特徴
とする光クロック位相同期ループ回路を要旨とする。
【００２７】請求項１０に係る発明は、外部からの制御
により発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、
交流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器
の出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合すること
によりこれらの各出力信号の周波数の和または差または
和および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数
混合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等
しい繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発
生器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返
し周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、
信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
と、該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受
光回路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数
をｍ／ｎ倍（ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ
逓倍した信号との位相を比較し、両者の位相差が所定値
となるよう前記第１の発振器の位相を制御する手段とを
有し、前記光相関検出回路が、前記信号光パルスと前記
クロック光パルスとを合波する手段と、前記信号光パル
スと前記クロック光パルスの和周波光を発生させる非線
形光学結晶と、該非線形光学結晶の出力光信号から前記
信号光パルスと前記クロック光パルスとの相関成分の波
長のみを取り出す光分波手段とから構成され、前記第１
の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビットレー
トの１／ｎに設定されたことを特徴とする光クロック位
相同期ループ回路を要旨とする。
【００２８】請求項１１に係る発明は、外部からの制御
により発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、
交流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器
の出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合すること
によりこれらの各出力信号の周波数の和または差または
和および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数
混合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等
しい繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発
生器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返
し周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、
信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
と、該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受
光回路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数
を１／ｎ倍した信号と前記交流信号との位相を比較し、
両者の位相差が所定値となるよう前記第１の発振器の位
相を制御する手段とを有し、前記光相関検出回路が、前
記信号光パルスを入力する手段と前記クロック光パルス
を入力する手段と、光ファイバとを光学的に結合してル
ープを構成した光ファイバループと、該光フアイバルー
プの出力光信号から前記信号光パルスと前記クロック光
パルスとの相関成分の波長のみを取り出す光分波手段と
から構成され、前記第１の発振器の発振周波数が前記信
号光パルスのビットレートの１／ｎに設定されたことを
特徴とする光クロック位相同期ループ回路を要旨とす
る。
【００２９】請求項１２に係る発明は、外部からの制御
により発振周波数と位相が可変である第１の発振器と、
交流信号を出力する第２の発振器と、前記第１の発振器
の出力信号と第２の発振器の出力信号とを混合すること
によりこれらの各出力信号の周波数の和または差または
和および差に相当する周波数の信号を発生させる周波数
混合手段と、該周波数混合手段の出力信号の周波数に等
しい繰り返し周波数の光パルスを発生させる光パルス発
生器と、前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返
し周波数をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、
信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
と、該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受
光回路と、該受光回路から出力される電気信号の周波数
をｍ／ｎ倍（ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ
逓倍した信号との位相を比較し、両者の位相差が所定値
となるよう前記第１の発振器の位相を制御する手段とを
有し、前記光相関検出回路が、前記信号光パルスを入力
する手段と前記クロック光パルスを入力する手段と、光
ファイバとを光学的に結合してループを構成した光ファ
イバループと、該光フアイバループの出力光信号から前
記信号光パルスと前記クロック光パルスとの相関成分の
波長のみを取り出す光分波手段とから構成され、前記第
１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビットレ
ートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光クロック
位相同期ループ回路を要旨とする。
【００３０】
【作用】請求項１、請求項５若しくは請求項６に係る発
明によれば、進行波型半導体レーザ増幅器中の４光波混
合により信号光パルスとクロック光パルスの相関検出が
行われる。請求項２、請求項７若しくは請求項８に係る
発明によれば、光ファイバ中の４光子混合により信号光
パルスとクロック光パルスの相関検出が行われる。請求
項３、請求項９若しくは請求項１０に係る発明によれ
ば、非線形光学結晶中の和周波数発生現象により信号光
パルスとクロック光パルスの相関検出が行われる。請求
項４、請求項１１若しくは請求項１２に係る発明によれ
ば、光ファイバループにおいて信号光パルスとクロック
光パルスの積に相当する信号、すなわち、相関成分から
なる信号が得られ、この相関成分が検出される。
【００３１】
【実施例】以下、図面を参照し本発明の実施例を説明す
る。 ＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例を示す図であ
る。この図において、１０１は信号光入力端子、１０２
は光カップラ、１０３は進行波型半導体レーザ増幅器、
１０４は光学バンドパスフィルタ、１０５は受光回路、
１０６は位相比較器、１０７はＶＣＯ、１０８はマイク
ロ波ミキサ、１０９は光パルス発生器、１１０は光パル
ス多重回路、１１１は低周波発振器、１１２は周波数逓
倍器である。ここで、ＶＣＯ１０７の発振周波数ｆ
0は、上述した図１０の構成と同様、信号光入力端子１
０１から入力する信号光のビットレートがｎｆ0（ｎは
１以上の整数）となるように設定されている。
【００３２】以下、本実施例の動作を説明する。ＶＣＯ
１０７の出力信号は、低周波発振器１１１およびマイク
ロ波ミキサ１０８によって周波数がシフトされる。そし
て、このようにして周波数シフトのなされた信号によっ
て光パルス発生器１０９が駆動され、この光パルス発生
器１０９の出力パルスが光パルス多重回路１１０によっ
て多重され、周波数の多重化された光クロックが得られ
る。以上の動作については上述した図１０の構成と同様
である。
【００３３】次に光変調手段である進行波型半導体レー
ザ増幅器１０３の動作について説明する。図２は進行波
型半導体レーザ増幅器１０３に入射する信号光の波長λ
sigおよびクロック光の波長λclkの関係を示すものであ
る。図２(ａ)は両者の波長が離れている場合で従来技術
における信号光とクロック光の関係を示し、図２(ｂ)は
両者の波長がコヒーレントに干渉する程度に接近してい
る本実施例の場合を示している。図２(ｂ) の場合にお
いては、両者の波長λsig 、λclk がコヒーレントに干
渉する程度に接近している場合に、半導体レーザ内で信
号光とクロック光が位相整合して発生する４光子混合に
よって両者の相関に相当する成分が新たな波長λFWM に
おいて発生する。ただし、１／λFWM ＝２／λsig−１
／λclkである。本実施例はこの現象を利用するもので
ある。
【００３４】本現象は、従来技術における利得変調とは
本質的に全く異なる超高速の非線形光学現象であり、そ
の詳細な説明については、石尾他、「光増幅器とその応
用」（オーム社）pp.69-72に述べられている。このよう
にして４光子混合によって発生した光は、両者の相関成
分（ｎ△ｆ）を含んでいるため、この４光波混合光を光
学バンドパスフィルタ１０４で取りだせば、あとは従来
技術と同様に、受光回路１０５で電気信号に変換して位
相比較器１０６によって基準信号をｎ逓倍したｎ△ｆ信
号と比較し、その出力をＶＣＯ１０７にフィードバック
すればＰＬＬの動作が実現される。
【００３５】また、位相比較器１０６の動作からして、
図３に示すような回路構成をとってもよい。図３におい
ては、受光回路１０５の出力周波数を分周回路１１３に
よってｍ／ｎ倍（ｍは有理数）し、また、低周波発振器
１１１の出力をｍ倍することによって、位相比較器１０
６に入力する両周波数をｍΔｆとして両者の位相を比較
する。ここで、ｍ＝１の場合は周波数逓倍器１１２は不
要であり、ｍ＝ｎの場合は分周回路１１３は不要であ
る。
【００３６】＜第２実施例＞図４は本発明の第２実施例
を示す図である。この図において、３０１は信号光入力
端子、３０２は光カップラ、３０３は光ファイバ、３０
４は光学バンドパスフィルタ、３０５は受光回路、３０
６は位相比較器、３０７はＶＣＯ、３０８はマイクロ波
ミキサ、３０９は光パルス発生器、３１０は光パルス多
重回路、３１１は低周波発振器、３１２は周波数逓倍器
である。
【００３７】本実施例においては、４光波混合を発生さ
せる媒質として光ファイバ３０３が用いられる。光ファ
イバにおいても、光ファイバ３０３の零分散波長付近に
信号光およびクロック光の波長を光ファイバの零分散波
長の±１０ｍｍ内に設定すればよい。また、第１実施例
に示したように、本実施例についても、図５に示すよう
な構成とすることもできる。その動作は図３と同じであ
って、第１実施例で説明した通りである。
【００３８】＜第３実施例＞図６は本発明の第３実施例
を示す図である。この図において、４０１は信号光入力
端子、４０２は光カップラ、４０３は非線形光学結晶、
４０４は光学バンドパスフィルタ、４０５は受光回路、
４０６は位相比較器、４０７はＶＣＯ、４０８はマイク
ロ波ミキサ、４０９は光パルス発生器、４１０は光パル
ス多重回路、４１１は低周波発振器、４１２は周波数逓
倍器である。
【００３９】本実施例においては、光変調手段として非
線形光学結晶中の和周波光発生現象を利用する。和周波
光発生現象とは、光周波数ν1、ν2の２種類の光を非線
形光学結晶に入射したときに、入射した２つの光の強度
の積に比例した大きさで、両者の和の光周波数の光を出
力する現象である。その現象の詳細については、高良、
川西、山林、猿渡による文献「 和周波光発生を用いた
光サンプリングによる超高速光波形測定法 、電子情報
通信学会論文誌Ｂ-1、vol.J75-B-1,pp.372-380,1992.」
に述べられている。本現象においては、発生する相関信
号の光周波数が（ν1 ＋ν2）となるため、例えば２つ
の光を1.55μｍと1.3μｍとすると、発生する和周波光
は 0.7μｍとなる。第１、第２の実施例で述べた４光波
混合の場合は、入射する２光の波長は１０ｎｍ程度以内
に接近している必要があり、また出力光の波長も入射光
から１０ｎｍ程度以内の位置にあるのに対して、この和
周波光発生においては、結晶への光の入射角等の調整に
よって例えば1.55μｍと1.3μｍ の光などのように４光
波混合の場合よりも広い波長範囲で和周波光発生を実現
することができる。非線形光学結晶としては、上に挙げ
た文献にも述べられているように、ＬiＩＯ3，ＬiＮbＯ
3，ＫＴＰ，ＫＮbＯ3 などの和周波光発生を実現できる
ものであれば何でもよい。発生した和周波光は、４光波
混合光と全く同じ相関成分を有しているため、これを実
施例１、２と同様に電気信号に変換してＶＣＯにフィー
ドバックすればＰＬＬが実現できる。また、第１実施例
に示したように、本実施例についても、図７に示すよう
な構成とすることもできる。その動作は図３と同じであ
って、第１実施例で説明した通りである。
【００４０】＜第４実施例＞図８は、本発明の第４の実
施例を示す図である。この図において、５０１は電圧制
御発振器、５０２はミキサ、５０３は光パルス発生器、
５０４は光カップラ、５０５は光ファイバ、５０６は光
カップラ、５０７は光分波器、５０８は信号光入力ポー
ト、５０９は出力光ポート、５１０は受光回路、５１１
は低周波発振器、５１２は位相比較器、５１３は光パル
ス多重回路、５１４は周波数逓倍回路である。
【００４１】以下、本実施例にしたがって本発明の動作
を説明する。まず、信号光パルス列が、入力端子５０８
から光カップラ５０６に入力される。光カップラ５０６
は、光強度の分岐比が１：１に設定されており、入力端
子５０８から入力された信号光は光カップラ５０６で２
分され同一経路を両向きに伝播したのち、同相で光カッ
プラ５０６に戻り、入射ポート５０８から出射する。こ
こに、制御光パルスが光カップラ５０４を介し入射する
と、制御光は光ファイバ５０５で構成されたループを図
において時計まわり方向のみに伝播するため、ループ中
を互いに逆まわりに伝播する信号光は、制御光による非
線形光学効果（光カー効果）によって受ける位相シフト
の量が互いに異なっているため、再び光カップラ５０６
に戻ってきたときには両者の位相のバランスが崩れ、信
号光の一部が位相差に応じて光カップラ５０６のもう一
方のポートに出射し、光分波器５０７を通して出力ポー
ト５０９から出力される。すなわち、光ファイバ５０
５、光カップラ５０４および５０６より構成されるルー
プによって信号光パルスと制御光パルスとの積の演算が
行われることになる。
【００４２】この両者の光を、光カップラ５０４、５０
６および光ファイバ５０５よりなる光非線形ループミラ
ーに入射したときの出力光波形は両者の光強度の積で与
えられる。このループミラーからの出力光には、上記第
１実施例と同様に繰り返し周波数がｎ△ｆの成分が生じ
ることになるから、上記第１実施例と同様の動作原理に
よってＰＬＬ動作が実現できる。本実施例においては、
光変調手段として超高速の光カー効果を用いているた
め、超高速の光ＰＬＬの実現が期待できる。また、第１
実施例に示したように、本実施例についても、図９に示
すような構成とすることもできる。その動作は図３と同
じであって、第１実施例で説明した通りである。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、信
号光とクロック光との間の相関信号を、超高速の４光波
混合や、和周波光発生および光カー効果を用いて検出す
るため、超高速信号からの相関検出を行ってもその効率
が低下しないため、超高速信号に同期したクロックを発
生させることができる。さらに、光クロックパルスを光
学的に多重化することによって、高繰り返しの光クロッ
クを発生させることが可能であり、光クロック発生回路
の動作速度の制限を受けることなく超高速の光クロック
パルスを発生させることが可能であり、本クロックを用
いることによって超高速のランダム変調された光信号に
同期したクロックおよびその分周クロックを発生させる
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の構成を示す図である。
【図２】 同実施例における進行波型半導体レーザ増幅
器に入射する光信号と光クロックのスペクトルを示した
図で、（ａ）は波長が離れている場合、（ｂ）は両者の
光がコヒーレントに干渉する程度に波長が接近している
場合である。
【図３】 同実施例の他の構成を示す図である。
【図４】 本発明の第２の実施例の構成を示す図であ
る。
【図５】 同実施例の他の構成を示す図である。
【図６】 本発明の第３の実施例の構成を示す図であ
る。
【図７】 同実施例の他の構成を示す図である。
【図８】 本発明の第４の実施例の構成を示す図であ
る。
【図９】 同実施例の他の構成を示す図である。
【図１０】 従来の技術の構成を示す図である。
【図１１】 光ファイバを用いた光クロックの２倍多重
回路の構成図である。
【図１２】 光導波路を用いた３段８多重光パルス多重
回路の構成図である。
【図１３】 従来の技術の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１……信号光入力端子、１０２……光カップラ、１
０３……進行波型半導体レーザ増幅器、１０４……光学
バンドパスフィルタ、１０５……受光回路、１０６……
位相比較器、１０７……ＶＣＯ、１０８……マイクロ波
ミキサ、１０９……光パルス発生器、１１０……光パル
ス多重回路、１１１……低周波発振器、１１２……周波
数逓倍器、１１３，３１３，４１３，５１５，６１３…
…分周回路。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の位相と前記基準信
    号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位相差が
    所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御する手
    段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、 該合波により得られた信号を増幅する進行波型半導体レ
    ーザ増幅器と、 該進行波型半導体レーザ増幅器の出力光信号から前記信
    号光パルスと前記クロック光パルスとの相関成分である
    ４光波混合光の波長のみを取り出す光分波手段とから構
    成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されると共に前記信号光と前
    記光パルス発生器の出力光の各波長が互いにコヒーレン
    ト干渉する値に設定されたことを特徴とする光クロック
    位相同期ループ回路。
  2. 【請求項２】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の位相と前記基準信
    号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位相差が
    所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御する手
    段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスの４光子混合
    光を発生させる光ファイバと、 該光ファイバの出力光信号から前記信号光パルスと前記
    クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り出す光
    分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定され、 前記信号光と前記光パルス発生器の出力光の波長が前記
    光ファイバの零分散波長付近に設定されたことを特徴と
    する光クロック位相同期ループ回路。
  3. 【請求項３】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の位相と前記基準信
    号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位相差が
    所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御する手
    段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、前記信号光パルスと前記クロック光パルスの和
    周波光を発生させる非線形光学結晶と、 該非線形光学結晶の出力光信号から前記信号光パルスと
    前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り出
    す光分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光ク
    ロック位相同期ループ回路。
  4. 【請求項４】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の位相と前記基準信
    号をｎ逓倍した信号の位相とを比較し、両者の位相差が
    所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御する手
    段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスを入力する手段と前記クロック光パル
    スを入力する手段と、光ファイバとを光学的に結合して
    ループを構成した光ファイバループと、 該光フアイバループの出力光信号から前記信号光パルス
    と前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り
    出す光分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光ク
    ロック位相同期ループ回路。
  5. 【請求項５】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数を１／ｎ倍
    した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者の位相
    差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御す
    る手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、 該合波により得られた信号を増幅する進行波型半導体レ
    ーザ増幅器と、 該進行波型半導体レーザ増幅器の出力光信号から前記信
    号光パルスと前記クロック光パルスとの相関成分である
    ４光波混合光の波長のみを取り出す光分波手段とから構
    成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されると共に前記信号光と前
    記光パルス発生器の出力光の各波長が互いにコヒーレン
    ト干渉する値に設定されたことを特徴とする光クロック
    位相同期ループ回路。
  6. 【請求項６】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数をｍ／ｎ倍
    （ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ逓倍した信
    号との位相を比較し、両者の位相差が所定値となるよう
    前記第１の発振器の位相を制御する手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、 該合波により得られた信号を増幅する進行波型半導体レ
    ーザ増幅器と、 該進行波型半導体レーザ増幅器の出力光信号から前記信
    号光パルスと前記クロック光パルスとの相関成分である
    ４光波混合光の波長のみを取り出す光分波手段とから構
    成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されると共に前記信号光と前
    記光パルス発生器の出力光の各波長が互いにコヒーレン
    ト干渉する値に設定されたことを特徴とする光クロック
    位相同期ループ回路。
  7. 【請求項７】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数を１／ｎ倍
    した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者の位相
    差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御す
    る手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスの４光子混合
    光を発生させる光ファイバと、 該光ファイバの出力光信号から前記信号光パルスと前記
    クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り出す光
    分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定され、 前記信号光と前記光パルス発生器の出力光の波長が前記
    光ファイバの零分散波長付近に設定されたことを特徴と
    する光クロック位相同期ループ回路。
  8. 【請求項８】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数をｍ／ｎ倍
    （ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ逓倍した信
    号との位相を比較し、両者の位相差が所定値となるよう
    前記第１の発振器の位相を制御する手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスの４光子混合
    光を発生させる光ファイバと、 該光ファイバの出力光信号から前記信号光パルスと前記
    クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り出す光
    分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定され、 前記信号光と前記光パルス発生器の出力光の波長が前記
    光ファイバの零分散波長付近に設定されたことを特徴と
    する光クロック位相同期ループ回路。
  9. 【請求項９】 外部からの制御により発振周波数と位相
    が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第２
    の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数を１／ｎ倍
    した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者の位相
    差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御す
    る手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、前記信号光パルスと前記クロック光パルスの和
    周波光を発生させる非線形光学結晶と、 該非線形光学結晶の出力光信号から前記信号光パルスと
    前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り出
    す光分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光ク
    ロック位相同期ループ回路。
  10. 【請求項１０】 外部からの制御により発振周波数と位
    相が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第
    ２の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数をｍ／ｎ倍
    （ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ逓倍した信
    号との位相を比較し、両者の位相差が所定値となるよう
    前記第１の発振器の位相を制御する手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスと前記クロック光パルスとを合波する
    手段と、前記信号光パルスと前記クロック光パルスの和
    周波光を発生させる非線形光学結晶と、 該非線形光学結晶の出力光信号から前記信号光パルスと
    前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り出
    す光分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光ク
    ロック位相同期ループ回路。
  11. 【請求項１１】 外部からの制御により発振周波数と位
    相が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第
    ２の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数を１／ｎ倍
    した信号と前記交流信号との位相を比較し、両者の位相
    差が所定値となるよう前記第１の発振器の位相を制御す
    る手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスを入力する手段と前記クロック光パル
    スを入力する手段と、光ファイバとを光学的に結合して
    ループを構成した光ファイバループと、 該光フアイバループの出力光信号から前記信号光パルス
    と前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り
    出す光分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光ク
    ロック位相同期ループ回路。
  12. 【請求項１２】 外部からの制御により発振周波数と位
    相が可変である第１の発振器と、交流信号を出力する第
    ２の発振器と、 前記第１の発振器の出力信号と第２の発振器の出力信号
    とを混合することによりこれらの各出力信号の周波数の
    和または差または和および差に相当する周波数の信号を
    発生させる周波数混合手段と、 該周波数混合手段の出力信号の周波数に等しい繰り返し
    周波数の光パルスを発生させる光パルス発生器と、 前記光パルスを光学的に時分割多重して繰り返し周波数
    をｎ倍（ｎは自然数）にする光多重化回路と、 信号光パルスと前記光多重化回路から出力されるクロッ
    ク光パルスの各光強度の積を出力する光相関検出回路
    と、 該光相関検出手段の出力光を電気信号に変換する受光回
    路と、 該受光回路から出力される電気信号の周波数をｍ／ｎ倍
    （ｍは有理数）した信号と前記交流信号をｍ逓倍した信
    号との位相を比較し、両者の位相差が所定値となるよう
    前記第１の発振器の位相を制御する手段とを有し、 前記光相関検出回路が、 前記信号光パルスを入力する手段と前記クロック光パル
    スを入力する手段と、光ファイバとを光学的に結合して
    ループを構成した光ファイバループと、 該光フアイバループの出力光信号から前記信号光パルス
    と前記クロック光パルスとの相関成分の波長のみを取り
    出す光分波手段とから構成され、 前記第１の発振器の発振周波数が前記信号光パルスのビ
    ットレートの１／ｎに設定されたことを特徴とする光ク
    ロック位相同期ループ回路。
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KR20010000854A (ko) * 2000-10-23 2001-01-05 홍성용 버스트 모드 광 클럭 재생기
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CN1331280C (zh) * 2005-04-30 2007-08-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 相位锁定多光束相干叠加光纤激光器

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