JPH0743765A - 光直列並列変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 時系列上に並べられた光パルス列を光電気変
換を経ることなく光のまま並列パルス列に変換して出力
すると共に、変換制御を一つの制御信号により行える光
直列並列変換回路を提供すること。 【構成】 直列パルス列からなる入力信号光を光信号分
岐部２により４分配し、これらのそれぞれを長さの異な
る光導波路１７−１〜１７−４を通して互いに異なる遅
延を付加した後、制御信号合成部４において異なる光周
波数の制御信号光パルスＣ１と合成して非線形光学素子
１９−１〜１９−４に入射する。非線形光学素子におい
て４波混合により新たに発生された光周波数成分のみを
光フィルタ２３−１〜２３−４によって分離して出力
し、並列パルス列に変換する。 【効果】 簡便な構成で高速な光直列並列変換を実現す
ることができると共に、制御系を簡略化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時系列上の光パルス列
を並列パルス列に変換する光直列並列変換回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一本の伝送路を通過する時系列上
に並べられたパルス列を、複数の伝送路を通過する並列
パルス列に変換する直列並列変換回路は、コンピュータ
をはじめとするディジタル回路内で汎用的に使われる基
本回路である。通信の分野においても直列並列変換回路
は多重化された高速信号を複数の低速信号に分離する多
重分離回路として良く知られている。

【０００３】一方、コンピュータ等の電子装置では、信
号処理の高速化に伴う遅延やクロストークを抑えるた
め、装置内の配線を光配線とする検討がなされている。
また、通信の分野では光のもつ高速性を生かした光通信
が実用化されている。このような光配線や光通信では、
時系列上に並べられた高速な光信号パルス列を複数の電
気的な処理が可能な低速の並列パルス列に変換する光直
列並列変換回路が必要となる。

【０００４】図２は従来の光直列並列変換回路の一例を
示す構成図である。図２において、２７は光信号入力
端、２８は光ファイバ等の光伝送路、２９は光受信回
路、３０は直列電気信号の電気配線、３１は直列並列変
換回路、３２−１〜３２−４は並列信号出力端をそれぞ
れ表している。

【０００５】光伝送路２８を通過してきた光パルス列は
光受信回路２９において光／電気変換、増幅、及びしき
い値処理が施されて電気デジタル信号に変換される。光
受信回路２９によって電気信号に変換されたパルス列
は、電気配線３０を通って直列並列変換回路３１に入力
される。直列並列変換回路３１では時系列上に並べられ
たパルス列を並列信号に変換し、複数の出力端３２−１
〜３２−４から電気信号として並列信号を出力する。

【０００６】図２に示す通り従来の光直列並列変換回路
では、光信号として入力されたパルス列が一旦電気信号
に変換された後、直列並列変換がなされ、並列電気信号
として出力されていた。このような従来の構成では、入
力される光信号の速度が高速（例えば数十Ｇｂ／ｓ）に
なると電気配線部での遅延やクロストークが無視できな
くなる、或いは直列並列変換を電子回路を用いて行うこ
とが困難になってくるという問題点があった。

【０００７】また、並列変換された信号を再び光信号と
して伝送する場合には、図２に示した構成の出力端のそ
れぞれに電気光変換回路が必要となり回路全体が複雑に
なるという問題点もある。

【０００８】これらの問題点を解決する手法として、光
スペクトルを用いた光入出力型の直列並列変換回路が提
案されている。図３に光入出力型の直列並列変換回路の
従来例の構成を示す。図３において、３３は光信号入力
端、３４−１〜３４−６はゲートを構成する光スイッ
チ、３５−１〜３５−４は出力端、３６は入力光信号波
形、３７−１〜３７−２は第１段目の光スイッチ３４−
１，３４−２を通過した後の光信号波形を、また３８−
１〜３８−４は第２段目の光スイッチ３４−３〜３４−
５を通過した後の光信号波形をそれぞれ表している。

【０００９】図３の構成は１対４の直列並列変換を行う
回路を示している。光ファイバ等の光導波路を通って回
路に入力された光信号は、図示せぬ光信号分配器によっ
て２分岐され、光スイッチ３４−１，３４−２において
１対２に並列変換される。即ち、光スイッチ３４−１，
３４−２をゲートとして信号光のパルス列を部分的に通
過させることにより並列変換している。並列変換された
光信号３７−１，３７−２は更にそれぞれ２分岐され、
光スイッチ３４−３〜３４−６において再び１対２の並
列変換を受けた後、それぞれ出力される。このような構
成で光入出力型の直列並列変換を実行できる。また、高
速光スイッチを用いることにより、高速な直列並列変換
が可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た後者の光スイッチを用いた直列並列変換回路において
は、各光スイッチ３４−１〜３４−６への制御信号を互
いに一定の位相関係を有するように精度良く調整する必
要があり、並列度、即ち並列出力の数が大きくなるほど
光スイッチの制御系が複雑になるという問題点があっ
た。

【００１１】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、時系
列上に並べられた光パルス列を光電気変換を経ることな
く光のまま並列パルス列に変換して出力すると共に、変
換制御を一つの制御信号により行える光直列並列変換回
路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、回路に入力された信号光を
複数の信号光に分岐する光信号分岐部と、該光信号分岐
部により分岐された信号光のそれぞれに対して、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それぞれに対して、該信号光
の光周波数とは異なる光周波数を有する同一の制御信号
光を合成する制御信号合成部と、前記制御信号合成部の
出力光のそれぞれに対応して配置されると共に、入力光
に含まれる互いに異なる２つの光周波数成分から新たな
光周波数成分を有する出力光を発生させる複数の非線形
光学素子と、該非線形光学素子により新たに発生された
所定の光周波数成分の光を、前記制御信号合成部から出
力された光周波数成分を有する光と分離して出力する少
なくとも一の光フィルタとから構成される光直列並列変
換回路を提案する。

【００１３】また、請求項２では、回路に入力された信
号光ビームを複数の光ビームに分岐し、かつ分岐された
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して出力
する光信号分岐部と、該光信号分岐部から入射された前
記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
力するか或いは変換せずそのまま通過させるかを選択す
ることができる複数の偏光面制御素子と、該偏向面制御
素子の出力側に接続され、入射された光ビームが前記一
方の偏光成分の場合はそのまま素子を通過させると共に
他方の偏光成分の場合は所定の遅延を付加して出力する
遅延素子とを１組以上縦続接続して構成される遅延付加
部と、該遅延付加部から出力された複数の光ビームのそ
れぞれに、該光ビームの光周波数とは異なる光周波数を
有する同一の制御信号光ビーム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ビームのそれぞれに対
して配置されると共に、入力光ビームに含まれる互いに
異なる２つの光周波数成分から新たな光周波数成分を有
する出力光ビームを発生させる複数の非線形光学素子
と、該非線形光学素子により新たに発生された所定の光
周波数成分の光を、前記制御信号合成部から出力された
光周波数成分を有する光と分離し、光ビームとして出力
する少なくとも一の光フィルタとから構成される光直列
並列変換回路を提案する。

【００１４】さらに、請求項３では、請求項１又は２記
載の光直列並列変換回路において、前記制御信号光が前
記遅延付加部の出力光の光周波数とは異なる複数の光周
波数成分を有する光直列並列変換回路を提案する。

【００１５】

【作用】本発明の請求項１によれば、回路に入力された
信号光は光信号分岐部によって複数の信号光に分岐さ
れ、該信号光のそれぞれに対して、遅延付加部によって
互いに異なる遅延が付加される。この遅延時間は、例え
ば信号光によって伝送されるディジタル信号における１
ビット周期の整数倍の時間に設定される。さらに、該遅
延付加部から出力された複数の信号光のそれぞれに対し
て、制御信号合成部により該信号光の光周波数とは異な
る光周波数を有する同一の制御信号光が合成される。こ
の後、前記制御信号合成部から出力される合成光、即ち
互いに異なる少なくとも２つの光周波数成分を有する合
成光は、これらの合成光のそれぞれに対応して配置され
た非線形光学素子に入力され、該非線形光学素子におい
て、入力光に含まれる互いに異なる２つの光周波数成分
から４波混合により新たな光周波数成分を有する出力光
が発生される。この際、該非線形光学素子からの出力光
は前記新たな光周波数成分と、該非線形光学素子への入
力光に含まれる少なくとも２つの光周波数成分とを有し
ている。該非線形光学素子から出力された信号光は、光
フィルタに入力され、該光フィルタによって前記非線形
光学素子により新たに発生された所定の光周波数成分の
信号光が、前記制御信号合成部から出力された光周波数
成分を有する信号光と分離されて出力される。これによ
り、前記入力信号光として時系列上に並べられた光パル
ス列は並列パルス列に変換される。

【００１６】また、請求項２によれば、回路に入力され
た信号光ビームは、光信号分岐部によって複数の光ビー
ムに分岐されると共に互いに直交する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して出射
される。該光信号分岐部から出射された光ビームのそれ
ぞれは、遅延付加部の偏向面制御素子によって、その偏
光成分を他方の偏光成分に変換して出力されるか或いは
変換されずに前記一方の偏向成分のまま通過され、遅延
素子に入射される。該遅延素子に入射された光ビーム
は、その偏向成分が前記一方の偏光成分の場合はそのま
ま遅延素子を通過し、他方の偏光成分の場合は遅延素子
によって所定の遅延を付加されて出力される。遅延付加
部には複数の偏向面制御素子と遅延素子とが１組以上縦
続接続されているので、各偏向面制御素子における偏向
面変換を適宜設定することにより、遅延付加部に入射さ
れた複数の光ビームのそれぞれへ付加する遅延時間は異
なるものに設定される。この遅延時間は、例えば前記信
号光ビームによって伝送されるディジタル信号における
１ビット周期の整数倍の時間に設定される。該遅延付加
部から出力された複数の光ビームのそれぞれは、制御信
号合成部によって該光ビームの光周波数とは異なる光周
波数を有する同一の制御信号光ビームと合成される。こ
の後、前記制御信号合成部から出力される合成光ビー
ム、即ち互いに異なる少なくとも２つの光周波数成分を
有する合成光ビームは、これらの合成光ビームのそれぞ
れに対応して配置された非線形光学素子に入力され、該
非線形光学素子において、前記合成光ビームに含まれる
互いに異なる２つの光周波数成分から４波混合により新
たな光周波数成分を有する出力光ビームが発生される。
この際、該非線形光学素子からの出力光ビームは前記新
たな光周波数成分と、該非線形光学素子への合成光ビー
ムに含まれる少なくとも２つの光周波数成分とを有して
いる。該非線形光学素子から出力された光ビームは、光
フィルタに入力され、該光フィルタによって前記非線形
光学素子により新たに発生された所定の光周波数成分の
光が、前記制御信号合成部から出力された光周波数成分
を有する光と分離されて光ビームとして出力される。こ
れにより、前記入力信号光ビームとして時系列上に並べ
られた光パルス列は並列パルス列に変換される。

【００１７】さらに、請求項３によれば、前記制御信号
光は前記遅延付加部の出力光の光周波数とは異なる複数
の光周波数成分を有する。これにより、前記非線形光学
素子において、前記制御信号光の光周波数成分に対応し
た複数の新たな光周波数成分が生成され、これらの新た
な光周波数成分の各々を前記光フィルタによって分離す
ることにより、並列出力数は前記制御信号光の光周波数
成分の数に対応して増加する。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の第１の実施例を示す構成図であ
る。図１において、１は信号入力端、２は光分配器等か
らなる光信号分岐部、３は遅延付加部で、それぞれ長さ
の異なる光ファイバ等の光導波路１７−１〜１７−４か
ら構成構成されている。４は制御信号合成部で、光結合
器１８−１〜１８−４からなる。５は周波数変換部で、
非線形光学素子１９−１〜１９−４によって構成されて
いる。また、２１は制御信号入力用の光ファイバ、２３
−１〜２３−４は光フィルタをそれぞれ表している。

【００１９】非線形光学素子１９−１〜１９−４として
は、光ファイバや半導体光増幅器を用いることができ
る。図４はこれらの非線形光学素子１９−１〜１９−４
（符号１９で示す）の入出力形態を模式的に示したもの
である。図４では、光周波数ｇを有する入力光信号と、
光周波数ｇから僅かにずれた光周波数ｆを有する制御信
号光が互いに重ね合わされて非線形光学素子１９に入力
されている。非線形光学素子１９内では周知の４波混合
と呼ばれる非線形現象によりｈ＝２ｇ−ｆの光周波数が
新たに生成される。この現象は２つの光周波数が非線形
光学素子１９に同時に入力された場合に生じ、光周波数
ｆ或いは光周波数ｇの一方のみが入力された場合には生
じない。従って、非線形光学素子１９の出力部に光周波
数ｈのみを通過させるフィルタを配置することにより、
入力信号光の光周波数をｇ、制御信号光の光周波数を
ｆ、出力信号光の光周波数をｈとする光ゲートとして動
作させることができる。さらに、４波混合は高速な非線
形光学現象であり、原理的にはピコ秒からフェムト秒オ
ーダーの超高速光周波数変換が可能である。

【００２０】図１において、信号入力端１から入力され
た光パルス列からなる光周波数ｇの入力信号光ＩＮは、
光信号分岐部２において４分配される。分配された光信
号のそれぞれは遅延付加部３においてそれぞれ長さの異
なる光ファイバ１７−１〜１７−４を通過する。このと
き各光ファイバ１７−１〜１７−４の長さは、遅延付加
部３の出力点で各光信号の遅延差が、入力信号のパルス
幅をｔとしてそれぞれ、ｔ、２ｔ、３ｔ、４ｔとなるよ
うに設定されている。

【００２１】遅延付加部３を通過した光信号は制御信号
合成部４に入力される。制御信号合成部４に入力された
光信号は、光信号のそれぞれに対応して設けられた光結
合器１８−１〜１８−４に入力され、光周波数ｆの制御
信号光Ｃ１と合成された後、それぞれに対応して設けら
れた非線形光学素子１９−１〜１９−４に入力される。
さらに、非線形光学素子１９−１〜１９−４のそれぞれ
から出力された出力光は、光周波数ｈの光のみを通過さ
せる光フィルタ２３−１〜２３−４を通過して回路から
出力される。

【００２２】次に、第１の実施例の動作を図５に示す信
号波形図に基づいて説明する。図５において、Ｓ１〜Ｓ
４は遅延付加部３の光ファイバ１７−１〜１７−４の出
力光信号、Ｃ１は光結合器１８−１〜１８−４に入力さ
れる制御信号光パルス、Ｏ１〜Ｏ４は光フィルタ２３−
１〜２３−４の出力光信号をそれぞれ表している。図に
示す通り遅延付加部３の４つの出力光信号Ｓ１〜Ｓ４は
順次パルス一個分だけ時間的にずれた信号となってい
る。

【００２３】また、制御信号光パルスＣ１は上記遅延付
加部３の出力光信号Ｓ１〜Ｓ４の光周波数ｇと僅かにず
れた光周波数ｆを有している。これにより、非線形光学
素子１９−１〜１９−４では２つの光周波数成分ｆ及び
ｇが同時に入力された場合にのみ新たな光周波数成分ｈ
が生成され、これらの光周波数成分ｆ，ｇ，ｈを有する
光が出力される。非線形光学素子１９−１〜１９−４の
それぞれの出力光における光周波数成分ｈのみが、光フ
ィルタ２３−１〜２３−４を通過する。これにより、制
御信号光パルスＣ１をゲート信号とする出力光信号Ｏ１
〜Ｏ４が得られ、時系列上に並べられた光パルス列が並
列パルス列に変換される。

【００２４】前述したように第１の実施例によれば、電
気信号を介することなく光入出力の直列並列変換を実行
することができ、簡便な構成で高速な直列並列変換を実
現することができる。さらに、本実施例では一種類の制
御信号光Ｃ１により全ての非線形光学素子１９−１〜１
９−４を制御しているので、制御系を簡単にできるとい
う利点もある。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図６は、本発明の第２の実施例を示す構成図である。図
６において、１は信号入力端、２’は光信号分岐部、
３’は遅延付加部、４’は制御信号合成部、５’は周波
数変換部である。また、図６に示す構成は第１の実施例
と同様に１入力４出力の直列並列変換を行う場合を示し
たものである。

【００２６】光信号分岐部２’は、偏光ビームスプリッ
タを積層した光ビーム分配器７−１，７−２と、これら
の間に配置された１／４λ板８からなり、入射された１
本の光ビームを４分配して４本の光ビームを出射するよ
うに構成されている。

【００２７】遅延付加部３’は、複数の偏光面制御素子
9-1a〜9-1d，9-2a〜9-2d，9-3a〜9-3dからなる偏光面制
御素子アレイ９−１〜９−３、偏光ビームスプリッタ１
０−１，１０−２、１／４λ板１１−１〜１１−４、及
び全反射ミラー１２−１〜１２−４によって構成されて
いる。

【００２８】偏光面制御素子アレイ９−１は光信号分岐
部２’の出力側に配置され、各偏光面制御素子9-1a〜9-
1dの位置は、光信号分岐部２’から出射される４本の光
ビームを入射できる位置に設定されている。さらに、偏
光面制御素子アレイ９−１の出力側に、偏光ビームスプ
リッタ１０−１、偏光面制御素子アレイ９−２、偏光ビ
ームスプリッタ１０−２、偏光面制御素子アレイ９−３
が記述の順序で縦続して配置されている。ここで、偏光
面制御素子アレイ９−２，９−３の各偏光面制御素子9-
2a〜9-2d，9-3a〜9-3dのそれぞれの位置は、偏光面制御
素子9-1a〜9-1dから出射される光ビームを入射する位置
に設定されている。

【００２９】また、偏光ビームスプリッタ１０−１の両
側面側、即ち光信号分岐部２’から入射された光ビーム
のＳ偏光成分の光ビームが出射される側には所定の距離
を開けて全反射ミラー１２−１，１２−２が平行に配置
され、これらは偏光ビームスプリッタ１０−１から入射
される光ビームがその鏡面に対して垂直に入射するよう
に設定されている。さらに、各全反射ミラー１２−１，
１２−２の前には１／４λ板１１−１，１１−２が配置
されている。これにより、偏光ビームスプリッタ１０−
１、１／４λ板１１−１，１１−２、及び全反射ミラー
１２−１，１２−２によって１つの遅延素子が構成され
ている。

【００３０】同様に、偏光ビームスプリッタ１０−２の
両側面側、即ち偏光ビームスプリッタ１０−１及び偏光
面制御素子アレイ９−２を介して偏光ビームスプリッタ
１０−２に入射された光ビームのＳ偏光成分の光ビーム
が出射される側には所定の距離を開けて全反射ミラー１
２−３，１２−４が平行に配置され、これらは偏光ビー
ムスプリッタ１０−２から入射される光ビームがその鏡
面に対して垂直に入射するように設定されている。さら
に、各全反射ミラー１２−３，１２−４の前には１／４
λ板１１−３，１１−４が配置されている。これによ
り、偏光ビームスプリッタ１０−２、１／４λ板１１−
３，１１−４、及び全反射ミラー１２−３，１２−４に
よって１つの遅延素子が構成されている。ここで、全反
射ミラー１２−３，１２−４間の距離は、全反射ミラー
１２−１，１２−２間の距離とは異なるもの、例えば全
反射ミラー１２−１，１２−２間の距離の１／２に設定
されている。

【００３１】制御信号合成部４’は偏光ビームスプリッ
タ１０−３からなり、偏光面制御素子９−３の出力側に
配置され、偏光面制御素子９−３を介して入射される信
号光ビームと制御信号光ビームＣ１とを合成して出力す
る。さらに、偏光ビームスプリッタ１０−３に縦続して
非線形光学素子アレイ１３からなる周波数変換部５’及
び光フィルタ１５が配置されている。非線形光学素子ア
レイ１３は、制御信号合成部４から出射される４本の光
ビームに対応して配置された非線形光学素子１３ａ〜１
３ｄによって構成されている。

【００３２】前述した構成からなる光直列並列変換回路
によれば、並列変換対象の入力信号光ビームＩＮは円偏
光の平行光ビームとして信号入力端１から回路内に入射
される。入射された平行光ビームは、第１の光ビーム分
配器７−１によって互いに直交する直線偏光ビームに２
分岐された後、１／４λ板８によって再び円偏光にされ
る。１／４λ板８から出射された２本の円偏光光ビーム
のそれぞれは、第２の光ビーム分配器７−２によって更
に互いに直交する直線偏光ビームに２分岐され、合計４
本の直線偏光光ビームが形成される。

【００３３】偏光ビームスプリッタ１０−１、１／４λ
板１１−１，１１−２、全反射ミラー１２−１，１２−
２から構成される第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素子を通過させ、Ｓ偏光光
ビームが入射された場合には、Ｐ偏光光ビームに比べて
２枚の全反射ミラー１２−１，１２−２間の距離だけ多
くの光路長を通すことにより遅延を付加している。

【００３４】また、偏光ビームスプリッタ１０−２、１
／４λ板１１−３，１１−４、全反射ミラー１２−３，
１２−４から構成される第２の遅延素子では、第１の遅
延素子と比べて全反射ミラー１２−３，１２−４間の距
離を異なる距離に設定してある。従って、偏光面制御素
子９−１，９−２を用いて入射信号光の偏光を変化させ
てそれぞれの光路を選択することにより４通りの遅延を
付加することができる。

【００３５】偏光面制御素子９−３は第２の遅延素子の
出力光ビームを入力し、これらの偏光面をＰ偏光に揃え
て偏光ビームスプリッタ１０−３に入射する。さらに、
偏光ビームスプリッタ１０−３には光周波数ｆを有する
Ｓ偏光の制御信号光ビームＣ１が入射され、偏光ビーム
スプリッタ１０−３によって、遅延付加部３’から入射
された４本のＰ偏光光ビームのそれぞれに対して、Ｓ偏
光の制御信号光ビームＣ１が合成され、非線形光学素子
アレイ１３に入力される。

【００３６】これにより、非線形光学素子１３ａ〜１３
ｄでは２つの光周波数成分ｆ及びｇが同時に入力された
場合にのみ新たな光周波数成分ｈが生成され、これらの
光周波数成分ｆ，ｇ，ｈを有する光が出力される。非線
形光学素子１３ａ〜１３ｄのそれぞれの出力光における
光周波数成分ｈのみが、光フィルタ１５を通過する。こ
れにより、制御信号光パルスＣ１をゲート信号とする出
力光信号Ｏ１〜Ｏ４が得られ、時系列上に並べられた光
パルス列が並列パルス列に変換される。

【００３７】前述したように第２の実施例によっても、
電気信号を介することなく光入出力の直列並列変換を実
行することができ、簡便な構成で高速な直列並列変換を
実現することができる。また、一種類の制御信号光Ｃ１
により全ての非線形光学素子１３ａ〜１３ｄを制御して
いるので、制御系を簡単にできる。

【００３８】さらに、第２の実施例の光直列並列変換回
路では、入力信号光は空間光ビームとして回路に入力さ
れるので、光信号分岐部２’において、出力される光ビ
ームの間隔がそれぞれ異なる光ビーム分配器を多段接続
することにより容易に入力光ビームの分岐数を増やすこ
とができる。

【００３９】また、図７に示すように、光信号分岐部の
各光ビーム分配器７１〜７４を構成する各偏光ビームス
プリッタをロッド（四角柱形状）とし、その光ビーム分
配器７１〜７４を１／４λ板８１〜８３を挟んで縦横方
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
ビーム列を得ることができる。

【００４０】このような空間光ビームを用いた光ビーム
分配器は、光ファイバ等の光導波路を用いた光分配器に
比べ配線の輻輳が無く、単純な構成で大規模な２次元光
ビームアレイを形成できるという利点がある。

【００４１】また、遅延付加部３’では遅延量の異なる
遅延素子をｎ段縦続に配置し、各遅延素子の前に置かれ
た偏光面制御素子によって入射光ビームの偏光面を制御
することにより、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２ⁿ 通りの遅延を独立かつ容易に付
加することができる。

【００４２】さらに、制御信号合成部４’では２次元配
列された光信号列に対し容易に２次元配列された制御信
号を付加することができるという利点がある。

【００４３】また、本実施例は前述したような面入出力
型の非線形光学素子との整合性が良いという特徴も有す
る。

【００４４】前述のように本第２の実施例によれば、入
力信号光を光ビームとして光直列並列変換に必要な操作
を光ビームのまま行うことにより、簡便な構成で高速か
つ多並列度の直列並列変換を行うことができる。

【００４５】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
図８は本発明の第３の実施例を示す構成図、図９はその
入出力信号波形図である。図８において、前述した第１
の実施例と同一構成部分は同一符号を持って表しその説
明を省略する。また、第１の実施例と第３の実施例との
相違点は、回路に入力された信号光ＩＮの光周波数成分
ｇとは僅かに異なる２種類の光周波数成分ｆ１，ｆ２を
それぞれ有する２種類の光パルスを制御信号光Ｃ１とし
て用いると共に、２種類の光フィルタを備えたことにあ
る。

【００４６】即ち、制御信号光Ｃ１の光パルスの光周波
数を所定のタイミングで光周波数ｆ１又は光周波数ｆ２
に切り替える。さらに、光周波数ｆ１の制御信号光Ｃ１
と光周波数ｇの信号光とから生成される光周波数ｈ１の
成分のみを取り出す光フィルタ２３−１〜２３−４と、
これらの後段に配置され、光周波数ｆ２の制御信号光Ｃ
１と光周波数ｇの信号光とから生成される光周波数ｈ２
の成分のみを取り出す光フィルタ２３−５〜２３−８と
を備えている。これらの光フィルタ２３−１〜２３−８
は、例えば光周波数によって回折角が異なることを利用
して所定の光周波数成分のみを取り出すものである。

【００４７】図９に示す通り第３の実施例では２種類の
光周波数成分ｆ１，ｆ２を有する制御信号光Ｃ１を用
い、制御信号光Ｃ１の入力タイミングによって光周波数
を変えている。これにより、非線形光学素子１９−１〜
１９−４では、これら２種類の光周波数ｆ１，ｆ２に応
じて２つの光周波数成分ｈ１，ｈ２が新たに生成され
る。非線形光学素子１９−１〜１９−４において新たに
生成された光周波数成分ｈ１は光フィルタ２３−１〜２
３−４によって分離され、光周波数成分ｈ２は光フィル
タ２３−５〜２３−８によって分離される。

【００４８】各非線形光学素子１９−１〜１９−４の出
力側において、新たに生成された光周波数成分ｈ１，ｈ
２を光フィルタ２３−１〜２３−８を用いてそれぞれ分
離することにより８個の並列信号出力を得ることができ
る。

【００４９】前述したように第３の実施例の構成によれ
ば、回路に入力された時系列信号に対し、光信号分岐部
２における入力信号光ＩＮの分岐数をＳ、制御信号光Ｃ
１として加える光周波数成分の数をＦとすると、Ｓ×Ｆ
個の並列信号に変換することができる。従って、本実施
例によれば簡便な構成で高速かつ多並列度の光直列並列
変換を行うことができる。

【００５０】

【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、時系列上に並べられたパルス列からなる入力信
号光を分岐し、各分岐された信号光に対し互いに異なる
遅延を施し、更に入力信号光の光周波数と異なる光周波
数を有する同一の制御信号光とそれぞれ合成して非線形
光学素子に入力し、該非線形光学素子において４波混合
により新たに生成された光周波数成分を光フィルタによ
って分離して出力する構成としたので、簡便な構成で高
速な光直列並列変換を実現することができる。さらに、
複数列への変換制御を一つの制御信号を用いて行うこと
ができるので、制御系を簡略化することができる。

【００５１】また、請求項２によれば、時系列上に並べ
られたパルス列からなる入力信号光ビームを分岐し、各
分岐された光ビームに対し互いに異なる遅延を施し、更
に入力信号光ビームの光周波数と異なる光周波数を有す
る同一の制御信号光ビームとそれぞれ合成して非線形光
学素子に入力し、該非線形光学素子において４波混合に
より新たに生成された光周波数成分を光フィルタによっ
て分離して出力する構成としたので、簡便な構成で高速
な光直列並列変換を実現することができる。また、複数
列への並列変換制御を一つの制御信号を用いて行うこと
ができるので、制御系を簡略化することができる。さら
に、入力信号光を光ビームとし光直列並列変換に必要な
操作を光ビームのまま行うことができるので、回路の集
積化が容易であり小型に形成することができる。

【００５２】また、請求項３によれば、上記の効果に加
えて、前記非線形光学素子において、前記制御信号光の
光周波数成分に対応した複数の新たな光周波数成分が生
成され、これらの新たな光周波数成分の各々を前記光フ
ィルタによって分離することにより、並列出力数は前記
制御信号光の光周波数成分の数に対応して増加するの
で、並列出力数を容易に増加させることできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図

【図２】従来の光直列並列変換回路の一例を示す構成図

【図３】従来例の光入出力型直列並列変換回路を示す構
成図

【図４】非線形光学素子の入出力形態の模式図

【図５】本発明の第１の実施例における入出力信号波形
図

【図６】本発明の第２の実施例を示す構成図

【図７】空間光ビームを用いた光ビーム分配器を示す構
成図

【図８】本発明の第３の実施例を示す構成図

【図９】本発明の第３の実施例における入出力信号波形
図

【符号の説明】

１…信号入力端、２，２’…光信号分岐部、３，３’…
遅延付加部、４，４’…制御信号合成部、５，５’…周
波数変換部、７−１〜７−２…光ビーム分配器、８…１
／４λ板、９−１〜９−３…偏光面制御素子アレイ、9-
1a〜9-1d，9-2a〜9-2d，9-3a〜9-3d…偏光面制御素子、
１０−１〜１０−４…偏光ビームスプリッタ、１１−１
〜１１−５…１／４λ板、１２−１〜１２−４…全反射
ミラー、１３…非線形光学素子アレイ、１３ａ〜１３ｄ
…非線形光学素子、１５…光フィルタ、１７−１〜１７
−４…光導波路、１８−１〜１８−４…光結合器、１９
−１〜１９−４…非線形光学素子、２１…光ファイバ、
２３−１〜２３−８…光フィルタ、７１〜７４…光ビー
ム分配器、８１〜８３…１／４λ板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路に入力された信号光を複数の信号光
   に分岐する光信号分岐部と、 該光信号分岐部により分岐された信号光のそれぞれに対
   して、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それぞれに
   対して、該信号光の光周波数とは異なる光周波数を有す
   る同一の制御信号光を合成する制御信号合成部と、 前記制御信号合成部の出力光のそれぞれに対応して配置
   されると共に、入力光に含まれる互いに異なる２つの光
   周波数成分から新たな光周波数成分を有する出力光を発
   生させる複数の非線形光学素子と、 該非線形光学素子により新たに発生された所定の光周波
   数成分の光を、前記制御信号合成部から出力された光周
   波数成分を有する光と分離して出力する少なくとも一の
   光フィルタとから構成されることを特徴とする光直列並
   列変換回路。
2. 【請求項２】 回路に入力された信号光ビームを複数の
   光ビームに分岐し、かつ分岐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して出力する光信号分岐部
   と、 該光信号分岐部から入射された前記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或いは変換せ
   ずそのまま通過させるかを選択することができる複数の
   偏光面制御素子と、該偏向面制御素子の出力側に接続さ
   れ、入射された光ビームが前記一方の偏光成分の場合は
   そのまま素子を通過させると共に他方の偏光成分の場合
   は所定の遅延を付加して出力する遅延素子とを１組以上
   縦続接続して構成される遅延付加部と、 該遅延付加部から出力された複数の光ビームのそれぞれ
   に、該光ビームの光周波数とは異なる光周波数を有する
   同一の制御信号光ビーム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ビームのそれぞれに対して配
   置されると共に、入力光ビームに含まれる互いに異なる
   ２つの光周波数成分から新たな光周波数成分を有する出
   力光ビームを発生させる複数の非線形光学素子と、 該非線形光学素子により新たに発生された所定の光周波
   数成分の光を、前記制御信号合成部から出力された光周
   波数成分を有する光と分離し、光ビームとして出力する
   少なくとも一の光フィルタとから構成されることを特徴
   とする光直列並列変換回路。
3. 【請求項３】 前記制御信号光が前記遅延付加部の出力
   光の光周波数とは異なる複数の光周波数成分を有するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の光直列並列変換回
   路。