JPH077206A - 光パルス発生方法及び光パルス発生装置 - Google Patents

光パルス発生方法及び光パルス発生装置

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JPH077206A
JPH077206A JP14715593A JP14715593A JPH077206A JP H077206 A JPH077206 A JP H077206A JP 14715593 A JP14715593 A JP 14715593A JP 14715593 A JP14715593 A JP 14715593A JP H077206 A JPH077206 A JP H077206A
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JP14715593A
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Hiroaki Tomofuji
博朗 友藤
Masami Goto
正見 後藤
Hiroshi Nishimoto
央 西本
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短パルス幅の光パルスを発生させる光パルス
発生方法及び光パルス発生装置に関し、比較的簡単な構
成によりチャーピングが小さい短パルス幅の光パルスを
発生させる。 【構成】 マッハツェンダー型の光変調器又は光干渉計
等の光回路１の入力端２に、光信号出力部７からの光信
号を入力し、第１，第２のアーム３，４に伝播する
“０”，“１”交番符号信号に従った強度変調光信号又
は位相変調光信号の相互間にΔｔの時間差を与え、出力
端５に於いては、Δｔの時間内では、第１，第２のアー
ム３，４を伝播した光信号の何れか一方のみ存在するか
或いは同一位相として相加され、それ以外の時間内では
相殺される位相関係とし、Δｔの短パルス幅の光パルス
を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス幅の狭い光パル
スを発生させる光パルス発生方法及び光パルス発生装置
に関する。近年、光ファイバの非線形効果と群速度分散
とを利用した光ソリトン方式の開発が進められている。
この光ソリトン方式は、光パルスとしてｓｅｃｈ2 ｔ波
形にできるだけ近似し、且つＴＬ（Ｔransform Ｌimit
ed) パルス（フーリエ変換限界パルス）であることが理
想である。
【０００２】又光強度変調方式の長距離高速光通信シス
テムに於いて、光ファイバの非線形効果〔自己位相変調
効果（ＳＰＭ；Ｓelf Ｐhase Ｍodulation ）〕により
光送信電力が制限されることが判り、これを回避する為
の対策として分散を利用して補償する方法が提案されて
いる。この補償方法に於いては、ＮＲＺ符号で伝送する
よりも、“１”連続時に幅が広いパルスを生じないＲＺ
符号で伝送する方が有利であることが知られている。こ
れはワイドパルス光ソリトン方式と称されている。この
ワイドパルス光ソリトン方式或いは前述の光ソリトン方
式に於けるパルス幅の狭い光パルスを簡単に発生させる
ことが要望されている。
【０００３】
【従来の技術】従来例の光ソリトン方式に於ける光パル
スの発生方法は、赤外色素レーザ等の高出力レーザを用
いる方法が一般的であった。しかし、装置が大型化する
問題があり、小型化が可能の半導体レーザを用いた各種
の方法が提案されている。例えば、図１３に示すよう
に、光強度が一定の半導体レーザ５１の出力光を光変調
器５２に入力し、所望の光パルスの波形に類似した波形
の駆動電圧を駆動回路５３から光変調器５２に加えて、
半導体レーザ５１の出力光を強度変調し、所望の光パル
スを得るものである。しかし、ＴＬパルスを得る為に
は、広帯域で高出力の駆動回路５３を必要とする問題が
ある。
【０００４】又利得スイッチ法は、半導体レーザ５１に
パルス幅の狭い駆動電流を供給し、その時の過渡応答と
して生じる緩和振動の最初の光パルスだけを取り出すも
のであり、短パルス幅の光パルスを得ることができる。
しかし、この利得スイッチ法による光パルスは、チャー
ピングによるスペクトルの広がりがあり、ＴＬパルスを
得ることが容易でないものである。そこで、光ファイバ
の正常分散を利用してチャーピングを補償する方法や、
光フィルタを用いて不要なスペクトル成分を除去するス
ペクトルフィルタリング法等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来例の例えば図１３
に示す外部変調方式による光ソリトンの発生方法は、前
述のように、光ソリトンのパルス幅に相当する短パルス
幅の駆動電圧を駆動回路５３から光変調器５２に加える
必要があり、且つ光変調器５２を高速動作させる為に比
較的高い電圧を必要とするものである。従って、駆動回
路５３は、高出力電圧で且つ高速動作であることが要求
され、経済的に実現が困難である問題があった。
【０００６】又利得スイッチ法は、前述のように、半導
体レーザを直接パルス駆動することによるチャーピング
があり、それによってスペクトルが広がり、ＴＬパルス
を得ることが困難である。又この利得スイッチ法による
欠点を改善する為の正常分散を利用する方法は、チャー
ピング量に対応して光ファイバの分散値を設定する必要
があり、その調整が煩雑である欠点があり、且つチャー
ピングが線形でない場合は完全な補償ができないもので
ある。
【０００７】又スペクトルフィルタリング法は、狭帯域
の光フィルタ又はファブリーペロ共振器を用いて、不要
なスペクトル成分を除去するものであり、温度変動等に
より光信号の中心波長が変化すると、中心波長の光成分
が除去される場合が生じる。従って、光源としての半導
体レーザの出力光波長を高精度で安定化する必要があ
り、装置が大型化し且つコストアップとなる問題があ
る。本発明は、比較的簡単な構成により、短パルス幅で
チャーピングが小さい光パルスを発生させることを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光パルス発生方
法及び光パルス発生装置は、図１を参照して説明する
と、光信号の入力端２と、この入力端２からの光信号を
分岐して伝播させる第１，第２のアーム３，４と、これ
らのアーム３，４を伝播した光信号を合成して出力する
出力端５とを有するマッハツェンダー型光回路１を用
い、第１のアーム３に伝播させる強度変調光信号又は位
相変調光信号に対して、第２のアーム４に伝播させる強
度変調光信号又は位相変調光信号を、出力パルス幅に相
当する時間だけ遅延させ、出力端５に於いて、遅延時間
内では第１，第２のアーム３，４を伝播した光信号を相
加させ、遅延時間内以外の期間では相殺させて、遅延時
間に相当する短パルス幅の光パルスを発生させるもので
ある。
【０００９】又光信号の入力端２と、この入力端２から
の光信号を分岐して伝播させる第１，第２のアーム３，
４と、これらの第１，第２のアーム３，４を伝播した光
信号を合成して出力する出力端５と、第１，第２のアー
ム３，４にそれぞれ駆動電圧を印加する第１，第２の電
極とを有するマッハツェンダー型光変調器と、第１，第
２の電極に、それぞれ出力パルス幅に相当する時間差を
有する“０”，“１”の交番符号であると共に振幅値が
同一で、且つ第１のアーム３に伝播する光信号を０〜α
位相変調し、第２のアーム４に伝播する光信号をπ〜
（π＋α）位相変調する駆動電圧を印加する駆動回路６
とにより、光パルス発生装置を構成する。
【００１０】又駆動回路６は、マッハツェンダー型光変
調器の半波長電圧の１／２以下の駆動電圧を出力する構
成とすることができる。
【００１１】又光信号の入力端２と、この入力端２から
の光信号を分岐して伝播させる第１，第２のアーム３，
４と、これらの第１，第２のアーム３，４を伝播した光
信号を合成して出力する出力端５と、第１，第２のアー
ム３，４にそれぞれ駆動電圧を印加する第１，第２の電
極とを有するマッハツェンダー型光変調器と、第１の電
極に“０”，“１”の交番符号の第１の駆動電圧を印加
し、第２の電極に、“０”，“１”の第１の交番符号の
第１の駆動電圧に対して逆相であると共に、出力パルス
幅に相当する時間だけ遅延し、且つ第１の駆動電圧の振
幅との絶対振幅和がマッハツェンダー型光変調器の半波
長電圧の２倍になるように設定した第２の駆動電圧を印
加する駆動回路６とにより、光パルス発生装置を構成す
ることができる。
【００１２】又所定周期の光強度変調パルスを出力する
光信号出力部７と、この光信号出力部７からの光信号を
入力する入力端２と、この入力端２からの光信号を分岐
して伝播させる第１，第２のアーム３，４と、これらの
第１，第２のアーム３，４に伝播した光信号を合成して
出力する出力端５とを有し、且つ第１，第２のアーム
３，４の何れか一方のアームに、出力パルス幅に相当す
る時間だけ光信号に遅延を与える光遅延部と、光位相を
他方のアームに伝播する光信号に対して逆相となるよう
に移相する光移相部とを設けて、光遅延部により遅延さ
れた時間幅の光パルスを出力するマッハツェンダー型光
干渉計とから光パルス発生装置を構成することができ
る。
【００１３】又所定周期の０〜π位相の光位相変調パル
スを出力する光信号出力部７と、この光信号出力部７か
らの光信号を入力する入力端２と、この入力端２からの
光信号を分岐して伝播させる第１，第２のアーム３，４
と、これらの第１，第２のアーム３，４を伝播した光信
号を合成して出力する出力端５とを有し、且つ第１，第
２のアーム３，４の何れか一方のアームに、出力パルス
幅に相当する時間だけ光信号に遅延を与える光遅延部
と、光位相を他方のアームに伝播する光信号に対して逆
相となるように移相する光移相部とを設けて、光遅延部
により遅延された人家幅の光パルスを出力するマッハツ
ェンダー型光干渉計とから光パルス発生装置を構成する
ことができる。
【００１４】又光信号出力部７は、半導体レーザと、こ
の半導体レーザの出力光を強度変調する光変調器と、こ
の光変調器から所定周期の強度変調光信号を出力するよ
うに駆動する駆動回路とから構成することができる。
【００１５】又光信号出力部７は、半導体レーザと、こ
の半導体レーザの出力光を０〜π位相変調する光変調器
と、この光変調器から所定周期の位相変調光信号を出力
するように駆動する駆動回路とから構成することができ
る。
【００１６】又ＮＲＺ符号の送信データをＴ端子に入力
し、クロック信号をクロック端子に入力して、送信デー
タを駆動パルスに変換して出力する出力端子を有するＴ
フリップフロップを有し、前記駆動パルスを駆動回路６
に加える変換回路を設けることができる。
【００１７】
【作用】マッハツェンダー型光回路１は、入力端２に入
力した光信号出力部７からの光信号を第１，第２のアー
ム３，４に分岐して伝播した後、出力端５に於いて合成
して出力する。この時、第１のアーム３に伝播させる強
度変調光信号又は位相変調光信号に対して、第２のアー
ム４に伝播させる強度変調光信号又は位相変調光信号
を、出力パルス幅に相当する時間Δｔだけ遅延させ、且
つ出力端５に於いて、遅延時間Δｔ内では第１，第２の
アーム３，４を伝播した光信号を同相として相加させる
か或いは何れか一方を光強度を零として相加させ、それ
以外の期間では相殺させる位相として、“０”，“１”
交番符号信号又はＮＲＺ符号信号のパルス幅に比較して
極めて短い遅延時間Δｔに相当するパルス幅の光パルス
を発生させることができる。
【００１８】又マッハツェンダー型光回路１として、第
１，第２のアーム３，４に第１，第２の電極を設けた２
電極型のマッハツェンダー型光変調器を用い、駆動回路
６から第１，第２の電極に、“０”，“１”の交番符号
の駆動電圧を印加し、第１のアーム３に伝播する光信号
を０〜α位相変調し、第２のアーム４に伝播する光信号
をπ〜（π＋α）位相変調する。その時、第１，第２の
アーム３，４に印加する駆動電圧を、出力パルス幅に相
当する時間Δｔの差を与える。この時、αをπと同一或
いはそれに近い値とすることにより、時間Δｔ内に於い
ては、第１，第２のアーム３，４を伝播した光信号は同
相となって相加され、時間Δｔ内以外では逆相となって
相殺されるから、遅延時間Δｔに相当する短パルス幅の
光パルスを発生することができる。
【００１９】又マッハツェンダー型光変調器の変調特性
は、半波長電圧の１／２の値の駆動電圧に於いて、駆動
電圧に対する変調出力光の変化率が大きいものとなる。
従って、半波長電圧の１／２以下の値の駆動電圧を印加
することにより、立上り及び立下りが急峻な変調出力光
パルスを得ることができる。それにより、出力端５から
合成して出力する光パルスの波形を狭窄化することがで
きる。
【００２０】第１，第２の電極に加える電圧を、半波長
電圧の電圧の１／２以下に設定すると、マッハツェンダ
ー型光変調器の変調特性に於ける変化率の大きい領域を
利用して光変調を行うことができ、それにより、光パル
スの波形の狭窄化を図ることができる。
【００２１】又マッハツェンダー型光回路１として、第
１，第２のアーム３，４の何れか一方のアームに光遅延
部と光移相部とを有するマッハツェンダー型光干渉計を
用い、光信号出力部７から所定周期の光強度変調パルス
を入力することにより、光遅延部により出力パルス幅に
相当する時間Δｔ遅延され、光移相部により第１，第２
のアーム３，４に伝播する光信号の位相を逆相とし、出
力端５に於いて合成することにより、時間Δｔ内の光信
号はアーム３，４の何れか一方からしか出力がない為、
出力が存在するが、時間Δｔ以外では干渉により相殺さ
れることになり、遅延時間Δｔに相当する短パルス幅の
光パルスを発生することができる。
【００２２】又光信号出力部７を、半導体レーザと光強
度変調を行う光変調器と駆動回路とにより構成し、駆動
回路から所定周期の駆動電圧を光変調器に加えることに
より、半導体レーザの出力光を所定周期の強度変調光信
号とし、マッハツェンダー型光干渉計に入力して、短パ
ルス幅の光パルスを発生することができる。又マッハツ
ェンダー型光回路１として、第１，第２のアーム３，４
の何れか一方のアームに光遅延部と光位相部とを有する
マッハツェンダー型光干渉計を用い、光信号出力部７か
ら所定周期の光位相変調パルスを入力することにより、
光遅延部により出力パルス幅に相当する時間Δｔ遅延さ
れ、光位相部により第１，第２のアーム３，４に伝播す
る光信号の位相を逆相とし、出力端５に於いて合成する
ことにより、時間Δｔ内の光信号は相加され、時間Δｔ
内以外では干渉により相殺されることになり、遅延時間
Δｔに相当する短パルス幅の光パルスを発生することが
できる。
【００２３】又光信号出力部７を、半導体レーザと０〜
π位相変調する光変調器と駆動回路とにより構成し、駆
動回路から所定周期の駆動電圧を光変調器に加えること
により、半導体レーザの出力光を、所定周期の位相変調
光信号とし、マッハツェンダー型光干渉計に入力して、
短パルス幅の光パルスを発生することができる。
【００２４】又マッハツェンダー型光変調器或いはマッ
ハツェンダー型光干渉計に於いて、第１，第２のアーム
３，４に伝播する強度変調光信号又は位相変調光信号の
時間Δｔの差に従った短パルス幅の光パルスを得るもの
であるから、ＮＲＺ符号の送信データをそのまま駆動回
路６に加えると、送信データに従った光パルスとはなら
ない。そこで、Ｔフリップフロップを用いた変換回路
は、ＮＲＺ符号の送信データの“１”に対して、立上り
又は立下りとなる駆動パルスに変換するものである。そ
れによって、ＮＲＺ符号の送信データの“１”に従った
光パルスを発生することができる。
【００２５】
【実施例】本発明は、図１に示すような入力端２と、第
１，第２のアーム３，４と、出力端５とを有するマッハ
ツェンダー型光変調器又はマッハツェンダー型光干渉計
等のマッハツェンダー型光回路１を用いて、短パルス幅
の光パルスを発生するものであり、第１，第２のアーム
３，４の何れか一方に伝播する強度変調光信号又は位相
変調光信号に、Δｔの時間差を与えると共に、そのΔｔ
の時間内では、第１，第２のアーム３，４に伝播した光
信号が相加され、それ以外の期間では干渉により相殺さ
れるようにし、Δｔに相当する短パルス幅の光パルスを
発生させるものである。この場合のΔｔの時間差を与え
る方法やこのΔｔの時間内に於ける光信号の位相の調整
方法は、電気的或いは光学的に行う方法を採用すること
ができる。
【００２６】従って、駆動回路６等の電気回路で取扱う
電気信号は、“０”，“１”交番符号信号等の周波数帯
域で良く、それよりも周波数帯域が広く、パルス幅が短
い光パルスを容易に発生することができる。即ち、光ソ
リトン方式に於けるＴＬパルスの発生を経済的に実現す
ることができる。
【００２７】次に、具体的な実施例について説明する。
図２は本発明の第１の実施例の説明図であり、図１のマ
ッハツェンダー型光回路１としてマッハツェンダー型光
変調器を用いた場合を示し、（Ａ）は概略の接続構成、
（Ｂ）は要部断面図を示す。同図に於いて、１１はマッ
ハツェンダー型光変調器、１２は入力端、１３，１４は
第１，第２のアーム、１５は出力端、１６は光信号出力
部、１７，１８は第１，第２の電極、１９は接地電極、
２０は駆動回路、２１，２２は駆動電圧出力部、２３は
遅延回路、２４は基板である。
【００２８】図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）のマッハツ
ェンダー型光変調器１１の要部断面図であり、基板２４
は、例えば、ＬｉＮｂＯ3 により構成し、この基板２４
に、例えば、Ｔｉを所定のパターンで拡散して入力端１
２，第１，第２のアーム１３，１４及び出力端１５とし
て示す導波路を形成し、この基板２４上に、例えば、Ｓ
ｉＯ2 等の絶縁膜（図示せず）を介して第１，第２の電
極１７，１８及び接地電極１９を形成する。
【００２９】又光信号出力部１６は、半導体レーザによ
って構成され、一定の光強度の光信号を出力して入力端
１２に加えるものである。又駆動回路２０は、駆動電圧
出力部２１，２２と遅延回路２３とから構成された場合
を示し、“０”，“１”交番符号信号が入力され、駆動
電圧出力部２１には直接的に、又駆動電圧出力部２２に
は遅延回路２３を介してそれぞれ“０”，“１”交番符
号信号が加えられる。この遅延回路２３はΔｔの遅延時
間を有するものである。
【００３０】従って、駆動回路２０の駆動電圧出力部２
１からマッハツェンダー型光変調器１１の第１の電極１
７に印加する第１の駆動電圧Ｖ1 と、駆動電圧出力部２
２から第２の電極１８に印加する第２の駆動電圧Ｖ2 と
は、“０”，“１”交番符号信号に従ったパルスとな
り、且つ相互にΔｔの時間差を有するものとなる。又第
１の駆動電圧Ｖ1 により、第１のアーム１３に伝播され
る光信号は０〜α位相変調され、第２の駆動電圧Ｖ2 に
より、第２のアーム１４に伝播される光信号はπ〜（π
＋α）位相変調される。
【００３１】出力端１５に於いては、第１，第２のアー
ム１３，１４を伝播した光信号が合成されるもので、Δ
ｔの時間内では、（α−π）又は（０−（π＋α））の
位相差となり、それ以外では、（０−π）又は（α−
（π＋α））となる。従って、Δｔの時間以外ではπの
位相差となるから、相殺されることになり、又Δｔの時
間内ではαをπと同一或いは近似値とすることにより、
同相或いはほぼ同相となって相加される。それによっ
て、出力端１５からΔｔの短パルス幅の光パルスを発生
することができる。
【００３２】図３は本発明の第１の実施例の動作説明図
であり、（ａ）は第１の電極１７の印加駆動電圧波形、
（ｂ）は第２の電極１８の印加駆動電圧波形、（ｃ）は
印加駆動電圧の差分の波形、（ｄ）は出力端１５からの
出力光パルス波形、（ｅ）は出力光パルスのチャープ成
分を示す。
【００３３】図２に示す駆動電圧出力部２１からマッハ
ツェンダー型光変調器１１の第１の電極１７に印加する
第１の駆動電圧Ｖ1 を、図３の（ａ）に示すように、
“０”，“１”の交番符号信号に従って、ｔ２の期間は
０、ｔ１の期間はＶ0 とした電圧として、第１のアーム
１３に伝播する光信号を０〜α位相変調し、又駆動電圧
出力部２２から第２の電極１８に印加する第２の駆動電
圧Ｖ2 を、図３の（ｂ）に示すように、遅延回路２３に
より時間Δｔだけ遅延させた“０”，“１”の交番符号
信号に従って、ｔ２の期間はＶA 、ｔ１の期間は（ＶA
＋Ｖ0 ）の電圧として、第２のアーム１４に伝播する光
信号をπ〜（π＋α）位相変調する。
【００３４】その場合、第１，第２の駆動電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 の振幅は共にＶ0 で同一となる。又第１，第２の駆動
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の差分は、図３の（ｃ）に示すように、
Δｔの期間内では（ＶA −Ｖ0 ）、（ｔ１−Δｔ）の期
間及び（ｔ２−Δｔ）の期間ではＶA となる。
【００３５】遅延時間Δｔ内以外に於いては、第１のア
ーム１３に伝播する光信号の位相が０の時に、第２のア
ーム１４に伝播する光信号の位相がπとなり、又第１の
アーム１３に伝播する光信号の位相がαの時に、第２の
アーム１４に伝播する光信号の位相が（π＋α）となる
から、それぞれ位相差がπとなり、出力端１５に於いて
は干渉で相殺されることになる。
【００３６】又遅延時間Δｔ内に於いては、第１のアー
ム１３に伝播する光信号の位相がαの時に、第２のアー
ム１４に伝播する光信号の位相がπ、又第１のアーム１
３に伝播する光信号の位相が０の時に、第２のアーム１
４に伝播する光信号の位相が（π＋α）となる。従っ
て、何れの場合も位相差が（π−α）となり、出力端１
５に於いて干渉によりその位相差に対応するＩO ｃｏｓ
（π−α）が出力される（α＝πの時に出力が最大とな
る）。従って、図３の（ｄ）に示すように、光強度Ｉ0
でΔｔの短パルス幅の光パルスを発生することができ
る。
【００３７】又光信号出力部１６からチャーピングの極
めて少ない光信号が出力されるが、マッハツェンダー型
光変調器１１の第１，第２の電極１７，１８に駆動電圧
Ｖ1，Ｖ2 が印加されて、第１，第２のアーム１３，１
４に伝播される光信号が位相変調を受けるから、図３の
（ｅ）に示すように、波長λ0 を中心として光パルスが
出力される毎に僅かにチャーピングが生じる。
【００３８】又光信号出力部１６から入力端１２に加え
る光信号電力をＰｉｎ、出力端１５からの光信号電力を
Ｐｏｕｔとし、半波長電圧（又は半波長電界距離積）を
ＶA、第１，第２の電極１７，１８に印加する駆動電圧
をＶ1 ，Ｖ2 とすると、 Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ×ｃｏｓ2 〔（π／２）（Ｖ1 −Ｖ2 ）／ＶA 〕 …(1) と表すことができる。なお、第１，第２のアーム１３，
１４の光路長が同一で、内部の光損失を無視し、且つ印
加電圧により一次電気光学効果が理想的に作用する場合
を前提としている。従って、第１，第２の駆動電圧
Ｖ1 ，Ｖ2 に前述のようにΔｔの時間差を与えることに
より、理想的にはΔｔのパルス幅の光パルスを発生する
ことができる。なお、Ｖ0 ＜ＶA の関係に選定される。
【００３９】又光変調器の入出力特性は、出力光の最大
光強度をＩ0 、駆動電圧をＶとすると、 Ｉ＝Ｉ0 ｃｏｓ2 〔（π／２）（Ｖ／ＶA ）〕 …(2) で表すことができる。この駆動電圧Ｖに対する出力光強
度Ｉの変化率は、 ｄＩ／ｄＶ＝−Ｃ1 ｓｉｎ（πＶ／ＶA ） …(3) となる。なお、Ｃ1 は定数である。
【００４０】前述の(2) 式及び(3) 式の関係を図４に示
す。即ち、駆動電圧に対する光強度の関係の実線曲線が
(2) 式による曲線であり、点線曲線が(3) 式による曲線
である。一般の光変調器に於いては、最大光出力振幅を
得る為に、駆動電圧の振幅をＶA とするものである。こ
れに対して、本発明の実施例に於いては、駆動電圧Ｖを
ＶA ／２以下に設定するものである。従って、この駆動
電圧Ｖによる光パルスの最大光出力振幅は、図３の
（ｄ）に示す場合の１／２以下となる。
【００４１】このように、最大光出力振幅を小さくして
も、（光出力変化量）＝（変化率）×（駆動波形変化
率）と表すことができ、更に、(3) 式のｄＩ／ｄＶを示
す点線曲線から判るように、ＶA ／２近傍に於いて変化
率が最大となる。従って、駆動電圧の波形の立上り及び
立下りに対して、光パルスの立上り及び立下りが急峻と
なる。このように、駆動電圧波形を例えばガウス波形と
した時の光パルスを図５に示す。
【００４２】図５に於いて、点線曲線Ｅは駆動電圧波形
を示し、実線曲線Ｐは出力光パルス波形を示す。即ち、
光パルスは、駆動電圧の立上りより僅かに遅れて急峻に
立上り、又駆動電圧の立下りより僅かに進んで急峻に立
下るから、光パルス波形の狭窄化が可能となり、駆動回
路２０を高速動作の構成とすることなく、ＴＬパルスを
発生させることが可能となる。
【００４３】図６は本発明の第２の実施例の動作説明図
であり、（ａ）は第１の電極１７に印加する第１の駆動
電圧波形、（ｂ）は第２の電極１８に印加する第２の駆
動電圧波形、（ｃ）は第１，第２の駆動電圧Ｖ1 ，Ｖ2
の差分、（ｄ）は出力光パルス波形、（ｅ）は出力光パ
ルスのチャーピング成分を示す。
【００４４】この実施例は、図２に示す駆動回路２０に
加えられる“０”，“１”交番符号信号により、駆動電
圧出力部２１からは図６の（ａ）に示す０〜（ＶA ＋Ｖ
0 ）の第１の駆動電圧Ｖ1 を第１の電極１７に印加し、
駆動電圧出力部２２からは図６の（ｂ）に示すＶ0 〜Ｖ
A の第２の駆動電圧Ｖ2 を第２の電極１８に印加するも
ので、第１，第２の駆動電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、逆相の関係
となると共に、遅延回路２３によるΔｔの時間差を有す
るものである。
【００４５】第１の駆動電圧Ｖ1 の絶対振幅は｜ＶA ＋
Ｖ0 ｜、第２の駆動電圧Ｖ2 の絶対振幅は｜ＶA −Ｖ0
｜となる。よって、絶対振幅の和は２ＶA となる。そし
て、Δｔの期間内では、第１のアーム１３に伝播する光
信号の位相がπ＋αの時、第２のアーム１４に伝播する
光信号の位相はπとなり、又第１のアーム１３に伝播す
る光信号の位相が０の時、第２のアーム１４に伝播する
光信号の位相はαとなるから、それぞれの場合に於ける
出力端１５での光の位相差はα又は−αであり、出力端
１５に於いて干渉によりその位相差に対応するＩ0 ｃｏ
ｓαが出力される。
【００４６】又Δｔの期間以外では、第１のアーム１３
に伝播する光信号が位相π＋αの時、第２のアーム１４
に伝播する光信号の位相はαとなり、又第１のアーム１
３に伝播する光信号が０相の時、第２のアーム１４に伝
播する光信号はπ相となるから、出力端１５に於いて打
ち消し合うことになり、図６の（ｄ）に示すΔｔのパル
ス幅の光パルスが発生されることになる。又図６の
（ｅ）に示すように、図３に示す実施例と異なったチャ
ーピングを有する。
【００４７】前述の各実施例に於いて、“０”，“１”
交番符号信号のパルス幅（ｔ１）よりも短いパルス幅
（Δｔ）のＴＬパルスの発生も可能となり、その場合の
駆動回路２０は、“０”，“１”交番符号信号に対応し
た動作速度の構成で済むから、経済的に光ソリトン発生
が可能となる。そして、“０”，“１”交番符号信号の
立上り及び立下りのタイミングで発生した光パルスを、
送信データによってオン，オフ制御する変調器を設ける
ことにより、光ソリトン通信を行わせることができる。
【００４８】図７は本発明の第３の実施例の説明図であ
り、前述の送信データによって光パルスをオン，オフ制
御する変調器の役目を、光パルス発生の為のマッハツェ
ンダー型光変調器により兼用できるように、変換回路を
設けた場合を示す。同図に於いて、図２と同一符号は同
一部分を示し、２５は変換回路、２６はＴフリップフロ
ップ、ＳＤは送信データ、ＣＬＫはクロック信号で、前
述の“０”，“１”交番符号信号に相当する。
【００４９】図８は図７の構成の動作説明図であり、
（ａ）はＮＲＺ符号の送信データＳＤ、（ｂ）はクロッ
ク信号ＣＬＫ、（ｃ）は変換回路２５の出力信号、
（ｄ）は遅延回路２３の遅延出力信号、（ｅ）は出力光
パルスを示す。
【００５０】図８の（ａ）に示すＮＲＺ符号の送信デー
タＳＤがＴフリップフロップ２６のＴ端子に入力され、
（ｂ）に示す“０”，“１”交番符号信号に相当するク
ロック信号ＣＬＫがＣ端子に入力されると、Ｑ端子から
は（ｃ）に示す出力信号が得られる。即ち、ＮＲＺ符号
の送信データＳＤの“１”に対応して、立上り又は立下
りが生じ、“０”では変化しないパルスに変換すること
になる。
【００５１】この変換回路２５の出力信号は、駆動電圧
出力部２１には直接的に入力され、駆動電圧出力部２２
には遅延回路２３によりΔｔの遅延が与えられて、
（ｄ）に示す遅延出力信号が入力される。それにより、
マッハツェンダー型光変調器１１の第１の電極１７に
は、図８の（ｃ）に示す波形の駆動電圧が印加され、第
２の電極１８には、図８の（ｄ）に示す波形の駆動電圧
が印加されるから、（ｅ）に示すように、遅延時間Δｔ
に相当する短パルス幅の光パルスが発生される。即ち、
ＮＲＺ符号の送信データＳＤの“１”に対してのみ短パ
ルス幅の光パルスを発生させることができる。
【００５２】図９は本発明の第４の実施例の説明図であ
り、図１のマッハツェンダー型光回路１をマッハツェン
ダー型光干渉計３１とした場合を示し、又光信号出力部
３０は、“０”，“１”交番符号信号に相当する光パル
スを出力するものである。又３２は分岐部、３３，３４
は第１，第２のアーム、３５は合波部、３６は光遅延
部、３７は移相部である。
【００５３】マッハツェンダー型光干渉計３１の分岐部
３２と合波部３５とは、図１及び図２のＹ字型の導波路
からなる入力端２，１２と出力端５，１５に相当する。
又光遅延部３６は、光信号をΔｔの時間遅延させるもの
で、光ファイバー等により構成することができる。又移
相部３７は、第１のアーム３３に伝播する光信号に対し
て、第２のアーム３４に伝播する光信号の位相が逆相と
なるように移相するものである。従って、既に知られて
いる各種の構成を採用することができる。
【００５４】図１０は本発明の第４の実施例の動作説明
図であり、（ａ）は“０”，“１”交番符号信号に従っ
て強度変調された光信号出力部３０からの強度変調光信
号、（ｂ）は第１のアーム３３を伝播し、合波直前の光
パルス、（ｃ）は第２のアーム３４を伝播し、合波直前
の光パルス、（ｄ）は合波された光パルスを示す。
【００５５】光信号出力部３０は、半導体レーザと光変
調器とを有し、半導体レーザの出力光を光変調器により
“０”，“１”交番符号信号に従って光強度変調し、
（ａ）に示す光強度Ｉｉの光パルスをマッハツェンダー
型光干渉計３１に入力する。マッハツェンダー型光干渉
計３１に於いては、分岐部３２により分岐されて、それ
ぞれＩｉ／２の光強度の光パルスが第１，第２のアーム
３３，３４に伝播され、第２のアーム３４にはΔｔの遅
延を与える光遅延部３６と、光位相をπ移相する移相部
３７が設けられており、合波部３５に入力される直前で
は（ｂ），（ｃ）に示すように、Δｔの時間差を有する
と共に、光パルスはπの位相差を有するものとなる。
【００５６】従って、Δｔの期間内では、第１，第２の
アーム３３，３４の何れか一方のみに光パルスが伝播す
るから、合波部３５からのΔｔの期間内の光パルスが出
力され、Δｔの期間以外では、光パルスの位相が逆相と
なるから、合波部３５に於いて干渉により打ち消し合う
ことになり、図１０の（ｄ）に示す光強度Ｉ0 でΔｔの
短パルス幅の光パルスを発生することができる。
【００５７】図１１は本発明の第５の実施例の動作説明
図であり、前述の図１０に示す実施例は、強度変調光信
号を用いる場合であるが、この実施例は、位相変調光信
号を用いる場合である。図１１の（ａ）は光信号出力部
３０の半導体レーザの光強度Ｉｉ一定の出力光、（ｂ）
は光信号出力部３０の位相変調器により“０”，“１”
交番符号信号によって０〜π位相変調された位相変調光
信号、（ｃ）は合波部３５直前の第１のアーム３３を伝
播した光信号、（ｄ）は合波部３５直前の第２のアーム
３４を伝播した光信号、（ｅ）は合波部３５の出力を示
す。
【００５８】光信号出力部３０からは、（ａ）に示す光
強度Ｉｉ一定で、（ｂ）に示すように、“０”，“１”
交番符号信号に従って０〜π位相変調された位相変調光
信号が出力されて、マッハツェンダー型光干渉計３１に
入力される。マッハツェンダー型光干渉計３１に於いて
は、第１のアーム３３を伝播して合波部３５に入力され
る光信号は、図１１の（ｃ）に示すように、α＋０〜α
＋πの位相変調光信号となり、第２のアーム３４を伝播
して合波部３５に入力される光信号は、光遅延部３６に
よりΔｔ遅延され、光移相部３７により移相されて、図
１１の（ｄ）に示すように、α＋π〜α＋２πの位相変
調光信号となる。
【００５９】従って、合波部３５に於いては、Δｔの期
間内では、第１のアーム３３を伝播した光信号の位相は
α＋０又はα＋πとなり、その時に、第２のアーム３４
を伝播した光信号の位相はα＋２π又はα＋πとなる。
即ち、Δｔの期間内では同相となって合波部３５に於い
て相加される。又Δｔ以外の期間では、第１のアーム３
３を伝播した光信号の位相はα＋π又はα＋０となり、
その時に、第２のアーム３４を伝播した光信号の位相は
α＋２π又はα＋πとなるから、逆相となって合波部３
５に於いて相殺される。それによって、合波部３５から
図１１の（ｅ）に示すΔｔの短パルス幅の光パルスが発
生されることになる。
【００６０】図１２は本発明の第６の実施例の説明図で
あり、４１は半導体レーザ、４２は光変調器、４３はマ
ッハツェンダー型光干渉計、４４は駆動回路、４５は変
換回路である。半導体レーザ４１と光変調器４２と駆動
回路４４とにより、図９に示す光信号出力部３０を構成
している。又マッハツェンダー型光干渉計４３は、図９
に示すマッハツェンダー型光干渉計３１の構成を有する
ものである。
【００６１】変換回路４５を用いない場合、駆動回路４
４に“０”，“１”交番符号信号が入力され、半導体レ
ーザ４１の出力光は光変調器４２に入力され、駆動回路
４４から“０”，“１”交番符号信号に従った駆動電圧
が光変調器４２に加えられて、光変調器４２により光強
度変調を行う場合は、図１０の（ａ）に示す強度変調光
信号が出力される。又光位相変調を行う場合は、図１１
の（ｂ）に示す位相変調光信号が出力される。
【００６２】マッハツェンダー型光干渉計４３は、図９
に示すように、予め遅延時間Δｔを設定した光遅延部３
６と、第１のアーム３３を伝播する光信号の位相を考慮
して逆相となるように第２のアーム３４を伝播する光信
号の位相を調整する光移相部３７とを有し、光遅延部３
６による遅延時間Δｔに相当する短パルス幅の光パルス
を発生することができる。
【００６３】又ＮＲＺ符号の送信データに従った光パル
スを発生する場合は、変換回路４５を設ける、この変換
回路４５は、例えば、図７に示す変換回路２５を用いる
ことができるものであり、“０”，“１”交番符号信号
をクロック信号として、ＮＲＺ符号の送信データを駆動
パルスに変換し、駆動回路４４はこの駆動パルスに従っ
て光変調器４２を制御し、光強度変調又は光位相変調を
行う。
【００６４】この変換回路４５によりＮＲＺ符号の送信
データを変換して光強度変調又は光位相変調した光信号
をマッハツェンダー型光干渉計４３に入力すると、ＮＲ
Ｚ符号の送信データの“１”に相当する短パルス幅の光
パルスのみが出力される。即ち、送信データによって変
調された光パルス列を出力することができる。この光パ
ルス列を光ファイバを介して送出することにより、光ソ
リトン通信を行うことができる。
【００６５】又送信側の変換回路４５を、送信側の代わ
りに受信側に設けることにより、送信データを再生する
ことも可能である。例えば、送信データを図８の（ｃ）
とすると、送信側からの光信号は図８の（ｅ）に示すも
のとなる。このような光信号を信号帯域より狭い周波数
帯域の受信器で受信すると、信号が鈍る為に、図８の
（ａ）のようなＮＲＺ符号信号が得られる。受信信号か
らクロック信号（“０”，“１”交番符号信号）を再生
し、データの“０”，“１”を識別した後、変換回路４
５による変換処理を行うことにより、ＮＲＺ符号の送信
データを再生することができる。
【００６６】本発明は、前述の各実施例のみに限定され
るものではなく、種々付加変更することができるもので
あり、例えば、２電極型のマッハツェンダー型光変調器
に、バイアス電圧用の電極を設けた構成等や、第１，第
２の電極の両側に接地電極を設けた構成等を用いること
ができる。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マッハ
ツェンダー型光回路１を用いて、第１，第２のアーム
３，４に伝播する強度変調光信号又は位相変調光信号の
何れか一方をΔｔ遅延させ、出力端５に於いて遅延時間
Δｔ内では相加され、それ以外では相殺されるような光
信号位相として、Δｔの短パルス幅の光パルスを発生さ
せるものであり、駆動回路等の電気回路に於いては、Δ
ｔの短パルス幅に相当する短パルス幅の駆動電圧を発生
する必要がなく、“０”，“１”交番符号信号やＮＲＺ
符号の送信データ等の速度に対応した構成とすれば良い
ので、経済的な構成により、短パルス幅の光パルスを容
易に発生することができる利点がある。
【００６８】又２電極型のマッハツェンダー型光変調器
１１を用いた場合、第１，第２の電極１７，１８に印加
する駆動電圧に、遅延回路２３によるΔｔの時間差を与
えることにより、第１，第２のアーム１３，１４に伝播
する光信号にΔｔの時間差を簡単に与えることができ、
それによって、Δｔの短パルス幅の光パルスを容易に発
生することができる利点がある。
【００６９】又半波長電圧ＶA の１／２以下の値の駆動
電圧とすることにより、変調特性の変化率の大きい領域
を利用して、光パルスの狭窄化が可能となり、駆動回路
を高速動作化することなく、ＴＬパルスを容易に発生さ
せることができる利点がある。
【００７０】又マッハツェンダー型光干渉計３１を用い
た場合、“０”，“１”交番符号信号又はＮＲＺ符号の
送信データを変換した駆動パルスによる強度変調光信号
又は位相変調光信号を光信号出力部から出力して、その
マッハツェンダー型光干渉計３１に入力することによ
り、短パルス幅の光パルスを出力することができ、ＴＬ
パルスを得ることも容易であるから、光ソリトン通信が
可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例の動作説明図である。
【図４】駆動電圧の説明図である。
【図５】光パルス波形狭窄化説明図である。
【図６】本発明の第２の実施例の動作説明図である。
【図７】本発明の第３の実施例の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施例の動作説明図である。
【図９】本発明の第４の実施例の説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の動作説明図である。
【図１１】本発明の第５の実施例の動作説明図である。
【図１２】本発明の第６の実施例の説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ マッハツェンダー型光回路 ２ 入力端 ３ 第１のアーム ４ 第２のアーム ５ 出力端 ６ 駆動回路 ７ 光信号出力部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号の入力端（２）と、該入力端
    （２）からの光信号を分岐して伝播させる第１，第２の
    アーム（３），（４）と、該第１，第２のアーム
    （３），（４）を伝播した光信号を合成して出力する出
    力端（５）とを有するマッハツェンダー型光回路（１）
    を用い、前記第１のアーム（３）に伝播させる強度変調
    光信号又は位相変調光信号に対して、前記第２のアーム
    （４）に伝播させる強度変調光信号又は位相変調光信号
    を、出力パルス幅に相当する時間だけ遅延させ、且つ前
    記出力端（５）に於いて、前記遅延時間内では前記第
    １，第２のアーム（３），（４）を伝播した光信号が相
    加され、前記遅延時間内以外の期間では相殺されるよう
    に合成して、前記遅延時間に相当する短パルス幅の光パ
    ルスを発生することを特徴とする光パルス発生方法。
  2. 【請求項２】 光信号の入力端（２）と、該入力端
    （２）からの光信号を分岐して伝播させる第１，第２の
    アーム（３），（４）と、該第１，第２のアーム
    （３），（４）を伝播した光信号を合成して出力する出
    力端（５）と、前記第１，第２のアーム（３），（４）
    にそれぞれ駆動電圧を印加する第１，第２の電極とを有
    するマッハツェンダー型光変調器と、 前記第１，第２の電極に、それぞれ出力パルス幅に相当
    する時間差を有する“０”，“１”の交番符号であると
    共に振幅値が同一で、且つ前記第１のアーム（３）に伝
    播する光信号を０〜α位相変調し、前記第２のアーム
    （４）に伝播する光信号をπ〜（π＋α）位相変調する
    駆動電圧を印加する駆動回路（６）とを備えたことを特
    徴とする光パルス発生装置。
  3. 【請求項３】 前記駆動回路（６）は、前記マッハツェ
    ンダー型光変調器の半波長電圧の１／２の値より小さい
    駆動電圧を出力する構成としたことを特徴とする請求項
    ２記載の光パルス発生装置。
  4. 【請求項４】 光信号の入力端（２）と、該入力端
    （２）からの光信号を分岐して伝播させる第１，第２の
    アーム（３），（４）と、該第１，第２のアーム
    （３），（４）を伝播した光信号を合成して出力する出
    力端（５）と、前記第１，第２のアーム（３），（４）
    にそれぞれ駆動電圧を印加する第１，第２の電極とを有
    するマッハツェンダー型光変調器と、 前記第１の電極に、“０”，“１”の交番符号の第１の
    駆動電圧を印加し、前記第２の電極に、前記“０”，
    “１”の交番符号の第１の駆動電圧に対して逆相である
    と共に出力パルス幅に相当する時間だけ遅延し、且つ前
    記第１の駆動電圧の振幅との絶対振幅和が前記マッハツ
    ェンダー型光変調器の半波長電圧の２倍になるように設
    定した第２の駆動電圧を印加する駆動回路（６）とを備
    えたことを特徴とする光パルス発生装置。
  5. 【請求項５】 所定の周期の強度変調光信号を出力する
    光信号出力部（７）と、 該光信号出力部（７）からの光信号を入力する入力端
    （２）と、該入力端（２）からの光信号を分岐して伝播
    させる第１，第２のアーム（３），（４）と、該第１，
    第２のアーム（３），（４）を伝播した光信号を合成し
    て出力する出力端（５）とを有し、且つ前記第１，第２
    のアーム（３），（４）の何れか一方のアームに、出力
    パルス幅に相当する時間だけ光信号に遅延を与える光遅
    延部と、光位相を他方のアームに伝播する光信号に対し
    て逆相となるように移相する光移相部とを設けて、前記
    光遅延部により遅延された時間幅の光パルスを出力する
    マッハツェンダー型光干渉計とを備えたことを特徴とす
    る光パルス発生装置。
  6. 【請求項６】 所定周期の０〜π位相の位相変調光信号
    を出力する光信号出力部（７）と、 該光信号出力部（７）からの光信号を入力する入力端
    （２）と、該入力端（２）からの光信号を分岐して伝播
    させる第１，第２のアーム（３），（４）と、該第１，
    第２のアーム（３），（４）を伝播した光信号を合成し
    て出力する出力端（５）とを有し、且つ前記第１，第２
    のアーム（３），（４）の何れか一方のアームに、出力
    パルス幅に相当する時間だけ光信号に遅延を与える光遅
    延部と、光位相を他方のアームに伝播する光信号に対し
    て逆相となるように移相する光移相部とを設けて、前記
    光遅延部により遅延された時間幅の光パルスを出力する
    マッハツェンダー型光干渉計とを備えたことを特徴とす
    る光パルス発生装置。
  7. 【請求項７】 前記光信号出力部（７）は、半導体レー
    ザと、該半導体レーザの出力光を強度変調する光変調器
    と、該光変調器から所定周期の強度変調光信号を出力す
    るように駆動する駆動回路とを備えたことを特徴とする
    請求項５記載の光パルス発生装置。
  8. 【請求項８】 前記光信号出力部（７）は、半導体レー
    ザと、該半導体レーザの出力光を０〜π位相変調する光
    変調器と、該光変調器から所定周期の位相変調光信号を
    出力するように駆動する駆動回路とを備えたことを特徴
    とする請求項６記載の光パルス発生装置。
  9. 【請求項９】 ＮＲＺ符号の送信データをＴ端子に入力
    し、クロック信号をクロック端子に入力して、出力端子
    から前記送信データを駆動パルスに変換して出力するＴ
    フリップフロップを有する変換回路を、前記駆動回路
    （６）に接続したことを特徴とする請求項２，４，５，
    ６，７又は８記載の光パルス発生装置。
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