JPH08110534A - Batch multi-channel full light wave tdm-wdm conversion circuit and batch multi-channel full light wave tdm separation circuit - Google Patents

Batch multi-channel full light wave tdm-wdm conversion circuit and batch multi-channel full light wave tdm separation circuit

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JPH08110534A
JPH08110534A JP7208258A JP20825895A JPH08110534A JP H08110534 A JPH08110534 A JP H08110534A JP 7208258 A JP7208258 A JP 7208258A JP 20825895 A JP20825895 A JP 20825895A JP H08110534 A JPH08110534 A JP H08110534A
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light pulse
channel
pulse
pulse train
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敏夫 盛岡
Hidehiko Takara
秀彦 高良
Masatoshi Saruwatari
正俊 猿渡
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Abstract

PURPOSE: To separate plural channels collectively without complicating constitution and making it a large scale in a TDM separation circuit. CONSTITUTION: This circuit is provided with a control light source 10 generating control light pulse lines incorporating N kinds of optical frequencies synchronizing with N channels (N is integer of 2 or above) of signal light pulse lines to be separated among multiplexed signal light pulse lines that plural channels of signal light pulse lines are time division multiplexed, an optical multiplexer 11 multiplexing the multiplexed signal light pulse lines and the control light pulse lines, a non-linear optical medium 12 inputting the output light of the optical multiplexer 11, inducing a four light waves mixture effect between N channels of signal light pulse lines and the control light pulse lines having N kinds of optical frequencies and outputting conversion light pulse lines in which N systems of light pulse lines of which optical frequencies are different from each other are mixed and an optical demultiplexer 13 spatially separating N systems of light pulse lines from the conversion light pulse lines according to respective optical frequencies.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、時分割多重光伝送
方式において複数チャネルの信号光パルス列が時間的に
多重された多重信号光パルス列をチャネル毎に一括して
分離する一括多チャネル全光TDM(Time Division Mu
ltiplexed )−WDM(Wavelength Division Multiple
xed)変換回路および一括多チャネル全光TDM分離回
路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a collective multi-channel all-optical TDM that collectively separates, for each channel, a multiplexed signal light pulse train in which signal light pulse trains of a plurality of channels are temporally multiplexed in a time division multiplexing optical transmission system. (Time Division Mu
ltiplexed) -WDM (Wavelength Division Multiple)
xed) conversion circuit and batch multi-channel all-optical TDM separation circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14は、従来の光パルス分離回路の構
成例を示す。図14に示される構成は「非線形ループミ
ラー」と呼ばれ、2×2の光結合器41の2つのポート
41b、41cを接続するループ中に、光カー媒質(非
線形光学媒質)42が挿入された構成になっている。ま
た、ポート41bと光カー媒質42との間に光合波器4
3が挿入され、ポート41cと光カー媒質42との間に
光分波器44が挿入される。
2. Description of the Related Art FIG. 14 shows a configuration example of a conventional optical pulse separation circuit. The configuration shown in FIG. 14 is called a “nonlinear loop mirror”, and an optical Kerr medium (nonlinear optical medium) 42 is inserted in a loop connecting two ports 41b and 41c of a 2 × 2 optical coupler 41. It has been configured. Further, the optical multiplexer 4 is provided between the port 41b and the optical Kerr medium 42.
3 is inserted, and the optical demultiplexer 44 is inserted between the port 41c and the optical Kerr medium 42.

【0003】光サーキュレータ45を介して入力された
多重信号光パルス列は、光結合器41のポート41aに
入力されて2等分され、一方の成分がポート41bから
時計回りに、他方の成分がポート41cから反時計回り
に伝搬するようループ中に入力される。一方、制御光パ
ルス列は、光合波器43を介してループ中に入力され、
時計回りに伝搬して光分波器44からループ外へ出力さ
れる。このとき、制御光パルスと重なって伝搬する時計
回りの多重信号光パルスの位相が、制御光パルスによる
光カー効果によって変化する。したがって、光結合器4
1で再び時計回りと反時計回りの多重信号光パルスが合
波されたときに、制御光パルスと重なった時計回りの多
重信号光パルスの位相は反時計回りの多重信号光パルス
との位相とπだけずれる。その結果、制御光パルスと重
なっていた信号光パルス列1がポート41dから分離出
力される。一方、制御光パルスと重なっていない時計回
りの多重信号光パルスの位相は反時計回りの多重信号光
パルスとの位相とほぼ一致するため、ポート41aから
信号光パルス列2が出力される。この信号光パルス列2
は、光サーキュレータ45を介して外部へ出力される。
このようにして、多重信号光パルス列から制御光パルス
列に同期した特定のチャネルだけを分離することができ
る。
The multiple signal optical pulse train input through the optical circulator 45 is input into the port 41a of the optical coupler 41 and is divided into two equal parts, one component is clockwise from the port 41b, and the other component is the port. It is input into the loop so as to propagate counterclockwise from 41c. On the other hand, the control light pulse train is input into the loop via the optical multiplexer 43,
It propagates clockwise and is output from the optical demultiplexer 44 to the outside of the loop. At this time, the phase of the clockwise multiple signal light pulse propagating in an overlapping manner with the control light pulse changes due to the Kerr effect of the control light pulse. Therefore, the optical coupler 4
When the clockwise and counterclockwise multiplex signal optical pulses are combined again in 1, the phase of the clockwise multiplex signal optical pulse overlapping the control light pulse is the same as the phase of the counterclockwise multiplex signal optical pulse. It deviates by π. As a result, the signal light pulse train 1 overlapping the control light pulse is separated and output from the port 41d. On the other hand, the phase of the clockwise multiplex signal light pulse that does not overlap the control light pulse substantially matches the phase of the counterclockwise multiplex signal light pulse, so the signal light pulse train 2 is output from the port 41a. This signal light pulse train 2
Is output to the outside through the optical circulator 45.
In this way, only the specific channel synchronized with the control light pulse train can be separated from the multiple signal light pulse train.

【0004】次に、図14に示される構成と異なる構成
の従来の光パルス分離回路について、図15を参照して
説明する。図15は、4光波混合効果を利用した従来の
光パルス分離回路の構成を示す。図15に示される構成
は、光ファイバ中の4光波混合効果による光周波数変換
作用を利用したものである(P.A.Andrekson et al.,"16
Gb/s all-optical demultiplexing using four-wave-m
ixing", Elect. Lett. vol.27, pp.922-924, 1991)。
本構成において、多重信号光パルス(光周波数νs)と
制御光パルス(光周波数νp)は光合波器51で合波さ
れ、3次の非線形光学媒質(偏波保持光ファイバ)52
に入射される。非線形光学媒質52中では、3次の非線
形光学効果の1つである4光波混合効果により、多重信
号光パルスおよび制御光パルスがパラメトリックに相互
作用し、光周波数ν(=2νs−νp)の変換光パルス、
または光周波数ν’(=2νp−νs)の変換光パルスが
発生する。すなわち、制御光パルスと時間的に重なる多
重信号光パルスに対して光周波数ν、ν’の変換光パル
スが発生する。このような変換光パルスからなる変換光
パルス列は、光分波器53あるいは光フィルタを用いて
非線形光学媒質52の出力から分離可能である。すなわ
ち、多重信号光パルス列から制御光パルス列に同期した
特定のチャネルの信号光パルス列だけを分離することが
できる。
Next, a conventional optical pulse separation circuit having a structure different from that shown in FIG. 14 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows the configuration of a conventional optical pulse separation circuit utilizing the four-wave mixing effect. The configuration shown in FIG. 15 utilizes the optical frequency conversion effect by the four-wave mixing effect in the optical fiber (PA Andrekson et al., "16").
Gb / s all-optical demultiplexing using four-wave-m
ixing ", Elect. Lett. vol.27, pp.922-924, 1991).
In this configuration, the multiplexed signal optical pulse (optical frequency νs) and the control optical pulse (optical frequency νp) are multiplexed by the optical multiplexer 51, and the third-order nonlinear optical medium (polarization maintaining optical fiber) 52
Is incident on. In the nonlinear optical medium 52, due to the four-wave mixing effect, which is one of the third-order nonlinear optical effects, the multiple signal light pulse and the control light pulse interact parametrically, and the optical frequency ν (= 2νs−νp) is converted. Light pulse,
Alternatively, a converted light pulse having an optical frequency ν '(= 2νp-νs) is generated. That is, the converted optical pulse having the optical frequencies ν and ν ′ is generated with respect to the multiple signal optical pulse that temporally overlaps with the control optical pulse. The converted optical pulse train composed of such converted optical pulses can be separated from the output of the nonlinear optical medium 52 by using the optical demultiplexer 53 or the optical filter. That is, it is possible to separate only the signal light pulse train of a specific channel synchronized with the control light pulse train from the multiple signal light pulse train.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図14に示
される従来の光パルス分離回路は、信号光パルス列から
制御光パルスに同期した特定のチャネルとその他のチャ
ネルを分離できるにすぎない。したがって、N多重され
た各チャネルを完全に分離するには、N−1個の光パル
ス分離回路を用いる必要があり、構成が複雑かつ大規模
になってしまうという問題があった。
The conventional optical pulse separation circuit shown in FIG. 14 can only separate a specific channel synchronized with a control optical pulse from a signal optical pulse train and other channels. Therefore, in order to completely separate the N-multiplexed channels, it is necessary to use N-1 optical pulse separation circuits, which causes a problem that the configuration becomes complicated and large-scaled.

【0006】また、図15に示される従来の光パルス分
離回路は、信号光パルス列から制御光パルスに同期した
特定のチャネルの変換光パルス(ν、ν’)を抽出でき
るにすぎない。したがって、N多重された各チャネルを
完全に分離するには、N個の光パルス分離回路を用いて
各回路で1チャネルずつ分離する必要があり、構成が複
雑かつ大規模になっていた。本発明は、上述した事情に
鑑みてなされたものであり、多段構成を採ることなく、
多重信号光パルス列から各チャネルの信号光パルスを一
括して空間的に分離することができる一括多チャネル全
光TDM−WDM変換回路および一括多チャネル全光T
DM分離回路を提供することを目的とする。
Further, the conventional optical pulse separation circuit shown in FIG. 15 can only extract the converted optical pulse (ν, ν ') of a specific channel synchronized with the control optical pulse from the signal optical pulse train. Therefore, in order to completely separate the N-multiplexed channels, it is necessary to separate each channel by using N optical pulse separation circuits, resulting in a complicated and large-scale configuration. The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, without adopting a multi-stage configuration,
Batch multi-channel all-optical TDM-WDM conversion circuit and batch multi-channel all-optical T capable of collectively and spatially separating the signal light pulses of each channel from the multi-signal optical pulse train
An object is to provide a DM separation circuit.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数チャネルの信号光パルス列が時分割
多重された多重信号光パルス列のうち分離しようとする
Nチャネル(Nは2以上の整数)の信号光パルス列に同
期して、N種類の光周波数を含む制御光パルス列を発生
する制御光源と、前記多重信号光パルス列と前記制御光
パルス列を合波する光合波手段と、前記光合波手段の出
力光を入力し、Nチャネルの信号光パルス列とN種類の
光周波数を有する制御光パルス列との間で4光波混合効
果を誘起し、光周波数がそれぞれ異なるN系統の光パル
ス列が混合された変換光パルス列を出力する非線形光学
媒質と、前記変換光パルス列から前記N系統の光パルス
列を各光周波数に応じて空間的に分離する光分波手段と
を備えたことを特徴としている(請求項1)。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an N channel (N is 2 or more) to be separated from a multiplexed signal light pulse train in which signal light pulse trains of a plurality of channels are time-division multiplexed. (A whole number of), a control light source for generating a control light pulse train including N kinds of optical frequencies in synchronization with the signal light pulse train, an optical combining unit for combining the multiple signal light pulse train and the control light pulse train, and the optical combining unit. The output light of the wave means is input, and a four-wave mixing effect is induced between the N-channel signal light pulse train and the control light pulse train having N kinds of light frequencies, and N-system light pulse trains having different light frequencies are mixed. A nonlinear optical medium that outputs the converted optical pulse train, and an optical demultiplexing unit that spatially separates the N optical pulse trains from the converted optical pulse train according to each optical frequency are provided. It is set to (claim 1).

【0008】また、前記制御光源は、複数チャネルの信
号光パルス列が時分割多重された多重信号光パルス列の
うち分離しようとするNチャネルの信号光パルス列に同
期して、N種類の光周波数を含むよう光周波数が時系列
で単調に変化する制御光パルス列を発生することを特徴
としている(請求項2)。さらに、前記制御光源を、複
数チャネルの信号光パルス列が時分割多重された多重信
号光パルス列のうち分離しようとするNチャネルの信号
光パルス列に同期して、N種類の光周波数を含むよう光
周波数が時系列で連続的に変化するチャーピングを有し
かつNチャネルの信号光パルス列を含む時間幅を有する
制御光パルス列を発生するように構成することを特徴と
している(請求項3)。また、前記多重信号光パルス列
が前記非線形光学媒質の2つの主軸のいずれか一方と同
一方向の偏波成分のみからなり、前記制御光源が、前記
多重信号光パルス列の偏波成分と同一方向の偏波成分の
みからなる制御光パルス列を発生するように構成される
ことを特徴としている(請求項4)。さらに、前記光合
波手段と前記光分波手段との間に前記非線形媒質の2つ
の主軸間で生じる伝搬群遅延差を補償する複屈折補償手
段を設けている(請求項5)。
Further, the control light source includes N kinds of optical frequencies in synchronization with an N-channel signal light pulse train to be separated from a multiplexed signal light pulse train in which a plurality of signal light pulse trains are time-division multiplexed. The control light pulse train whose optical frequency monotonously changes in time series is generated (claim 2). Further, the control light source is synchronized with an N-channel signal light pulse train to be separated out of the multiplexed signal light pulse train in which the signal light pulse trains of a plurality of channels are time-division multiplexed, and an optical frequency is included so as to include N kinds of optical frequencies. Is configured to generate a control light pulse train having a chirping that continuously changes in time series and having a time width including an N-channel signal light pulse train (claim 3). Further, the multiplexed signal light pulse train is composed only of polarization components in the same direction as one of the two principal axes of the nonlinear optical medium, and the control light source is polarized in the same direction as the polarization component of the multiplexed signal light pulse train. It is characterized in that it is configured to generate a control light pulse train consisting of only wave components (claim 4). Further, a birefringence compensating means for compensating for a propagation group delay difference generated between the two principal axes of the nonlinear medium is provided between the optical multiplexing means and the optical demultiplexing means (claim 5).

【0009】また、前記制御光源に前記非線形光学媒質
の2つの主軸による4光波混合の変換効率が一致する偏
波方向の制御光パルス列を発生させ、前記非線形光学媒
質の出力光の2つの偏波成分を互いに90度回転させて
再び前記非線形光学媒質に入力する偏波回転ミラー)
と、前記光合波器の出力光を前記非線形光学媒質に送出
し、前記偏波回転ミラーからの入力光に対する前記非線
形光学媒質の出力光の一部または全部を光分波器へ送出
する光分岐手段とを設けることを特徴としている(請求
項6)。これにより、信号光パルス列および制御光パル
ス列が偏波を90度回転させて非線形光学媒質を2度通
ることになる。
Further, the control light source is caused to generate a control light pulse train in a polarization direction in which the conversion efficiencies of four-wave mixing by the two principal axes of the non-linear optical medium are matched, and two polarizations of the output light of the non-linear optical medium are generated. (Polarization rotation mirror that rotates components 90 degrees relative to each other and inputs again to the nonlinear optical medium)
And an optical branch for sending the output light of the optical multiplexer to the nonlinear optical medium and sending a part or all of the output light of the nonlinear optical medium to the input light from the polarization rotation mirror to the optical demultiplexer. And means are provided (Claim 6). As a result, the signal light pulse train and the control light pulse train rotate the polarized wave by 90 degrees and pass through the nonlinear optical medium twice.

【0010】前記光合波器の出力光を前記非線形媒質の
主軸方向の2つの偏波成分に分離する偏波ビームスプリ
ッタと、前記2つの偏波成分のうち、一方を前記非線形
光学媒質の一端に、他方を90度回転して前記非線形光
学媒質の他端にそれぞれ接続し、前記非線形光学媒質を
介してループを形成する光接続手段と、前記光合波器の
出力光を前記偏波ビームスプリッタへ送出し、前記偏波
ビームスプリッタの出力光の一部または全部を光分波器
へ送出する光分岐手段とを備えたことを特徴としている
(請求項7)。
A polarization beam splitter that splits the output light of the optical multiplexer into two polarization components in the principal axis direction of the nonlinear medium, and one of the two polarization components is connected to one end of the nonlinear optical medium. , The other side is rotated by 90 degrees and connected to the other end of the non-linear optical medium, respectively, and an optical connecting means for forming a loop through the non-linear optical medium, and output light of the optical multiplexer to the polarization beam splitter. And an optical branching unit for sending a part or all of the output light of the polarization beam splitter to the optical demultiplexer (claim 7).

【0011】前記制御光源は、短光パルスが入力される
と該短光パルスの光周波数を含む広帯域の光パルスを出
力する広帯域パルス発生手段と、該広帯域パルス発生手
段から出力される広帯域の光パルスをN分岐する光分岐
器と、該光分岐器から出力される各分岐光からそれぞれ
異なる光周波数成分を選択しそれぞれ異なる時間だけ遅
延させて出力するN個の光選択遅延手段と、該N個の光
選択遅延手段の出力を結合する光結合器とを備えたこと
を特徴としている(請求項8)。
The control light source, when a short light pulse is inputted, outputs a wide band light pulse including a light frequency of the short light pulse, and a wide band light pulse outputted from the wide band pulse generation means. An optical branching device for branching the pulse into N pulses, N optical selection delaying means for selecting different optical frequency components from the respective branched lights output from the optical branching device, delaying them by different times, and outputting the delayed optical frequency components; An optical coupler for coupling the outputs of the individual optical selection delay means is provided (claim 8).

【0012】前記制御光源は、短光パルスが入力される
と該短光パルスの光周波数を含む広帯域の光パルスを出
力する広帯域パルス発生手段と、該広帯域パルス発生手
段から出力される広帯域の光パルスをチャーピングして
出力するチャーピング手段と、該チャーピング手段の出
力パルスをフィルタリングするバンドパス光フィルタと
を有することを特徴としている(請求項9)。前記制御
光源は、短光パルスが入力されると該短光パルスの光周
波数を含むチャーピングされた広帯域の光パルスを出力
する常分散を有する非線形分散媒質を有することを特徴
としている(請求項10)。
The control light source, when a short optical pulse is input, outputs a wideband optical pulse including the optical frequency of the short optical pulse, and a wideband light output from the wideband pulse generating means. It is characterized by having a chirping means for chirping the pulse and outputting it, and a bandpass optical filter for filtering the output pulse of the chirping means (claim 9). The control light source has a non-linear dispersion medium having a normal dispersion that outputs a chirped broadband optical pulse including an optical frequency of the short optical pulse when the short optical pulse is input (claim) 10).

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において共通
する部分には同一の符号を付した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to common portions in each drawing.

【0014】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態による一括多チャネル全光TDM分離回路の構成
を示す。本実施形態では、4チャネルを一括して分離す
る分離回路について説明する。図1において、時分割多
重された多重信号光パルス列(光周波数νs)と、4種
類の光周波数を有する制御光パルス列(光周波数νpi、
i=1,2,3,4)は、対応する各光パルスが時間的
に重なるように光合波器11で合波され、非線形光学媒
質12に入射される。なお、制御光パルス列は、光周波
数が離散的に単調増加あるいは単調減少するサイクルを
繰り返すものであり、制御光源10から多重信号光パル
ス列に同期して出力される。非線形光学媒質12では、
多重信号光パルスと制御光パルスとの間で4光波混合効
果を誘起し、その出力は1入力多出力型の光分波器13
で各光周波数毎に分波される。
(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a separation circuit that collectively separates four channels will be described. In FIG. 1, a time-division-multiplexed multiplexed signal optical pulse train (optical frequency νs) and a control optical pulse train having four types of optical frequencies (optical frequency νpi,
i = 1, 2, 3, 4) is multiplexed by the optical multiplexer 11 so that the corresponding optical pulses are temporally overlapped, and is incident on the nonlinear optical medium 12. The control light pulse train repeats a cycle in which the optical frequency discretely increases or decreases monotonically, and is output from the control light source 10 in synchronization with the multiple signal light pulse train. In the nonlinear optical medium 12,
A four-wave mixing effect is induced between the multiple signal light pulse and the control light pulse, and its output is a one-input multi-output type optical demultiplexer 13
Is demultiplexed for each optical frequency.

【0015】非線形光学媒質12は、偏波保持光ファイ
バ、半導体レーザアンプなどの半導体非線形材料、有機
非線形材料、その他を用いることができる。ここで、本
実施形態の4光波混合効果による光周波数変換例につい
て、図2(a),図2(b)を参照して説明する。図2
(a)は、制御光パルス列の光周波数νpiが多重信号光
パルス列の光周波数νs より高い場合を示し、図2
(b)はその逆の場合を示す。
As the nonlinear optical medium 12, a polarization maintaining optical fiber, a semiconductor nonlinear material such as a semiconductor laser amplifier, an organic nonlinear material, or the like can be used. Here, an example of optical frequency conversion by the four-wave mixing effect of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). Figure 2
FIG. 2A shows a case where the optical frequency νpi of the control optical pulse train is higher than the optical frequency νs of the multiple signal optical pulse train.
(B) shows the opposite case.

【0016】多重信号光パルス列(光周波数νs )と制
御光パルス列(光周波数νpi、i=1,2,3,4)
は、各タイムスロットt1 ,t2 ,t3 ,t4 で同期し
ている。したがって、各チャネルの信号光パルスはそれ
ぞれ異なる光周波数の制御光パルスと4光波混合効果を
誘起し、光周波数νi (=2νs −νpi)の変換光パル
ス列A、または光周波数νi’ (=2νpi−νs )の変
換光パルス列Bを発生させる。変換光パルス列Aは、4
光波混合において光周波数νs の多重信号光パルスが縮
退している場合のものである。変換光パルス列Bは、4
光波混合において光周波数νpiの制御光パルスが縮退し
ている場合のものである。なお、非線形光学媒質12と
して偏波保持光ファイバを用いる場合では、その零分散
波長と縮退光となる多重信号光パルス列または制御光パ
ルス列の中心波長とを合わせることにより、変換光パル
ス列Aまたは変換光パルス列Bの発生効率を最大にする
ことができる。これに対して、非線形光学媒質12とし
て入出射面をAR(無反射)コートした半導体レーザア
ンプを用いる場合には、零分散波長近接に限らず位相整
合条件が成立するため、上述した調整は不要である。
Multiple signal optical pulse train (optical frequency νs) and control optical pulse train (optical frequency νpi, i = 1, 2, 3, 4)
Are synchronized at each time slot t1, t2, t3, t4. Therefore, the signal light pulse of each channel induces the control light pulse of different light frequency and the four-wave mixing effect, and the converted light pulse train A of light frequency νi (= 2νs −νpi) or the light frequency νi ′ (= 2νpi− A converted optical pulse train B of νs) is generated. Converted light pulse train A has 4
This is a case where the multiple signal light pulse of the optical frequency νs is degenerated in the light wave mixing. Converted light pulse train B has 4
This is a case where the control light pulse of the optical frequency νpi is degenerated in the light wave mixing. When a polarization-maintaining optical fiber is used as the nonlinear optical medium 12, the converted optical pulse train A or the converted optical pulse train A or the converted optical pulse train is obtained by matching the zero-dispersion wavelength with the central wavelength of the multiplexed signal optical pulse train or the control optical pulse train that is degenerate light. The generation efficiency of the pulse train B can be maximized. On the other hand, when a semiconductor laser amplifier having an AR (non-reflection) coating on the entrance / exit surface is used as the nonlinear optical medium 12, the above-mentioned adjustment is not necessary because the phase matching condition is satisfied not only for the zero dispersion wavelength proximity. Is.

【0017】この変換光パルス列Aまたは変換光パルス
列Bを各光周波数毎に分波することにより、4チャネル
を一括して分離することができる。なお、4光波混合効
果を利用する構成では、光周波数νs の多重信号光パル
ス列も出力されるので、光分波器13でこの多重信号光
パルス列を分波することができる。したがって、本回路
を多段接続し、それぞれ出力される多重信号光パルス列
を用いて前段で分離されなかったチャネルの信号光パル
スを分離することができる。また、任意のチャネルを繰
り返し読み出すことが可能である。さらに、光周波数ν
p1、νp2、νp3、νp4の制御光パルス列も各光周波数毎
に分波することができる。
By demultiplexing the converted optical pulse train A or the converted optical pulse train B for each optical frequency, four channels can be separated at once. In the configuration utilizing the four-wave mixing effect, the multiplex signal optical pulse train having the optical frequency νs is also output, so that the multiplex optical signal pulse train can be demultiplexed by the optical demultiplexer 13. Therefore, this circuit can be connected in multiple stages, and the signal light pulse of the channel which has not been separated in the preceding stage can be separated by using the multiplexed signal light pulse trains output respectively. Further, it is possible to repeatedly read out any channel. Furthermore, the optical frequency ν
The control light pulse train of p1, νp2, νp3, and νp4 can also be demultiplexed for each optical frequency.

【0018】光分波器13としては、図3(a)、図3
(b)に示すように、反射型回折格子14またはアレイ
導波路型分波器15を用いることができる。アレイ導波
路型分波器15は、入力用導波路16、入力側コンケイ
ブスラブ導波路17、アレイ導波路(隣接する導波路が
△Lの光路長差を有する)18、出力側コンケイブスラ
ブ導波路19、出力用導波路アレイ20により構成され
る。入力用導波路16から入力側コンケイブスラブ導波
路17を介してアレイ導波路18に分配された光は、光
周波数の違いによりアレイ導波路18通過後の位相状態
が異なり、出力側コンケイブスラブ導波路19における
収束位置が光周波数に応じて異なる。したがって、出力
用導波路アレイ20の各導波路には異なる光周波数の光
が取り出され、光分波器として機能する(H.Takahashi,
Y.Hibino,I.Nishi,"Polarization-insensitive arrayed
-waveguide grating wavelength multiplexer on silic
on",OpticsLett.,vol.17,pp.499-501,1992)。
The optical demultiplexer 13 is shown in FIGS.
As shown in (b), a reflection type diffraction grating 14 or an arrayed waveguide type demultiplexer 15 can be used. The arrayed waveguide demultiplexer 15 includes an input waveguide 16, an input side concave slab waveguide 17, an arrayed waveguide (adjacent waveguides have an optical path length difference of ΔL) 18, an output side concave slab waveguide. 19, an output waveguide array 20. The light distributed from the input waveguide 16 to the arrayed waveguide 18 via the input side concave slab waveguide 17 has a different phase state after passing through the arrayed waveguide 18 due to the difference in optical frequency, and thus the output side concave slab waveguide. The convergence position at 19 differs depending on the optical frequency. Therefore, light of different optical frequencies is extracted into each waveguide of the output waveguide array 20 and functions as an optical demultiplexer (H. Takahashi,
Y.Hibino, I.Nishi, "Polarization-insensitive arrayed
-waveguide grating wavelength multiplexer on silic
on ", Optics Lett., vol. 17, pp. 499-501, 1992).

【0019】ここで、多波長の制御光パルスの生成法、
すなわち制御光源10の構成について説明する。図4に
示される生成法では、広帯域の白色パルス発生用光ファ
イバ21、1:Nの光分岐器22、N個の波長選択手段
23−1〜23−N、N−1個の光遅延手段24−1〜
24−(N−1)、および光結合器25を用いる。白色
パルス発生用光ファイバ21に短光パルス(光周波数ν
0 )を入射すると、広帯域の白色パルス(中心光周波数
ν0 )が発生する。例えば2〜3Wのピークパワーを有
する数ピコ秒程度の短光パルスを長さ2〜3kmの白色
パルス発生用光ファイバ21に入射すると、スペクトル
幅約200nm以上の白色パルスが発生する。ここで発
生した白色パルスは光分岐器22でN分岐され、分岐光
パルスが各波長選択手段23−1〜23−Nに入力され
る。
Here, a method of generating a multi-wavelength control light pulse,
That is, the configuration of the control light source 10 will be described. In the generation method shown in FIG. 4, a broadband white pulse generating optical fiber 21, a 1: N optical branching device 22, N wavelength selecting means 23-1 to 23-N, and N-1 optical delay means. 24-1 ~
24- (N-1) and the optical coupler 25 are used. A short optical pulse (optical frequency ν
When 0) is incident, a broadband white pulse (center optical frequency ν 0) is generated. For example, when a short optical pulse of several picoseconds having a peak power of 2 to 3 W is incident on the white pulse generating optical fiber 21 having a length of 2 to 3 km, a white pulse having a spectral width of about 200 nm or more is generated. The white pulse generated here is branched into N by the optical branching device 22, and the branched optical pulse is input to each wavelength selecting means 23-1 to 23-N.

【0020】波長選択手段23−1〜23−Nでは、そ
れぞれ異なる特定の光周波数の光パルスのみが透過出力
され、光遅延手段24−1〜24−(N−1)では、各
透過光パルスがそれぞれ異なる時間だけ遅延される。な
お、図4において、N番目の遅延手段を設け、全ての透
過光パルスについて遅延させるようにしてもよい。各透
過光パルスは光結合器25で結合され、本実施形態で用
いられる多波長の制御光パルス列が得られる。
The wavelength selecting means 23-1 to 23-N transmit and output only the optical pulses of different specific optical frequencies, and the optical delaying means 24-1 to 24- (N-1) transmit the transmitted optical pulses. Are delayed by different times. In addition, in FIG. 4, an N-th delay unit may be provided to delay all transmitted light pulses. The transmitted light pulses are combined by the optical combiner 25 to obtain the multi-wavelength control light pulse train used in this embodiment.

【0021】なお、上述した例では、白色パルス発生用
光ファイバ21を用いるよう説明したが、白色パルスを
発生できるものであればこれに限定されるものではな
い。また、上述した制御光パルス列は単調増加および単
調減少する必要はなく、例えば、図5(a)および図5
(b)に示されるが如く、一つのサイクル内の各光パル
スの光周波数が異なっていればよい。すなわち、各波長
選択手段23−1〜23−Nの透過周波数を任意に設定
することにより、時分割多重光パルス列を任意の波長の
光パルス列からなる波長多重光パルス列に変換する一括
多チャネル全光TDM−WDM変換回路を実現すること
ができる。なお、図5(a)は、制御光パルス列の光周
波数νpiが多重信号光パルス列の光周波数νs より高い
場合を示し、図5(b)はその逆の場合を示す。上述し
たことから明かなように、一括多チャネル全光TDM−
WDM変換回路の構成は、一括多チャネル全光TDM分
離回路と同一であるため、以降の説明は、一括多チャネ
ル全光TDM分離回路だけについて行う。
In the above example, the white pulse generating optical fiber 21 is used, but the invention is not limited to this as long as it can generate a white pulse. Further, the control light pulse train described above does not need to monotonically increase and monotonically decrease, and for example, FIG.
As shown in (b), the optical frequency of each optical pulse within one cycle may be different. That is, by collectively setting the transmission frequencies of the wavelength selecting means 23-1 to 23-N, a batch multi-channel all-optical system for converting a time division multiplexed optical pulse train into a wavelength multiplexed optical pulse train composed of optical pulse trains of arbitrary wavelengths. A TDM-WDM conversion circuit can be realized. 5A shows the case where the optical frequency νpi of the control light pulse train is higher than the optical frequency νs of the multiple signal light pulse train, and FIG. 5B shows the opposite case. As is clear from the above, the collective multi-channel all-optical TDM-
The configuration of the WDM conversion circuit is the same as that of the batch multi-channel all-optical TDM demultiplexing circuit, and therefore the following description will be made only for the batch multi-channel all-optical TDM demultiplexing circuit.

【0022】(第2実施形態)図6は、本発明の第2実
施形態による一括多チャネル全光TDM分離回路の構成
を示す。本実施形態では、4チャネルを一括して分離す
る構成について説明する。本実施形態の構成は制御光源
26を除いて第1実施形態と同様であり、制御光源2
6、光合波器11、非線形光学媒質12および光分波器
13により構成される。第1実施形態では、多重信号光
パルス列から4チャネルを一括して分離する場合に、制
御光源10から光周波数νp1、νp2、νp3、νp4の制御
光パルス列を発生させ、これを用いた。本実施形態で
は、中心光周波数νp で光周波数が時間的にほぼ線形に
変化するチャーピングを有し、かつ4チャネル(t1 ,
t2 ,t3,t4 )の信号光パルス列を含む時間幅△t
を有する制御光パルスを制御光源26から発生させ、こ
れを用いる。一般に、多重信号光パルスのビットレート
をB、一括分離したいチャネル数をNとすると、△t>
N/Bとなる。この制御光パルスは、光周波成分νp
(t1)、νp(t2)、νp(t3)、νp(t4)を有す
る。なお、νp(t1)は、時刻t1 における瞬時光周波
数を示す。
(Second Embodiment) FIG. 6 shows the configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a configuration in which four channels are separated at once will be described. The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the control light source 26.
6, an optical multiplexer 11, a nonlinear optical medium 12, and an optical demultiplexer 13. In the first embodiment, when the four channels are collectively separated from the multiple signal light pulse train, the control light source 10 generates a control light pulse train having optical frequencies νp1, νp2, νp3, and νp4, and uses this. In the present embodiment, there is chirping in which the optical frequency changes substantially linearly with time at the central optical frequency νp, and four channels (t1,
Time width Δt including the signal light pulse train of t2, t3, t4)
A control light pulse having the following is generated from the control light source 26 and used. Generally, assuming that the bit rate of the multiplexed signal light pulse is B and the number of channels to be collectively separated is N, Δt>
N / B. This control light pulse has an optical frequency component νp
(T1), νp (t2), νp (t3), and νp (t4). Note that νp (t1) indicates the instantaneous optical frequency at time t1.

【0023】ここで、本実施形態の4光波混合効果によ
る光周波数変換例について、図7(a)および図7
(b)を参照して説明する。図7(a)は、制御光パル
スの中心光周波数νp が多重信号光パルス列の光周波数
νs より高い場合を示し、図7(b)はその逆の場合を
示す。
Here, FIG. 7A and FIG. 7 show an example of optical frequency conversion by the four-wave mixing effect of this embodiment.
This will be described with reference to (b). 7A shows the case where the central optical frequency ν p of the control optical pulse is higher than the optical frequency ν s of the multiple signal optical pulse train, and FIG. 7B shows the opposite case.

【0024】多重信号光パルス列(光周波数νs )と、
制御光パルスの光周波数成分νp (ti )は、各タイム
スロットt1 ,t2 ,t3 ,t4 で同期している(i=
1,2,3,4)。したがって、各チャネルの信号光パ
ルスはそれぞれ異なる光周波数の制御光パルスと4光波
混合効果を誘起し、i=1,2,3,4とすると、光周
波数νi (=2νs−νp(ti ))の変換光パルス列
A、または光周波数νi’(=2νp(ti)−νs)の変
換光パルス列Bを発生させる。変換光パルス列Aまたは
変換光パルス列Bは、4光波混合において光周波数νs
の信号光パルスまたは中心光周波数νp の制御光パルス
が縮退している場合のものである。なお、非線形光学媒
質12として偏波保持光ファイバを用いる場合には、そ
の零分散波長と縮退光となる多重信号光パルス列または
制御光パルスの中心波長とを合わせることにより、変換
光パルス列Aまたは変換光パルス列Bの発生効率を最大
にすることができる。この変換光パルス列Aまたは変換
光パルス列Bを各光周波数ごとに分波することにより、
4チャネルを一括して分離することができる。
A multi-signal optical pulse train (optical frequency νs),
The optical frequency component ν p (ti) of the control light pulse is synchronized at each time slot t1, t2, t3, t4 (i =
1, 2, 3, 4). Therefore, the signal light pulse of each channel induces the control light pulse of different light frequency and the four-wave mixing effect, and when i = 1, 2, 3, 4, the light frequency νi (= 2νs−νp (ti)) Or a converted optical pulse train B having an optical frequency νi ′ (= 2νp (ti) −νs). The converted optical pulse train A or the converted optical pulse train B has an optical frequency νs in four-wave mixing.
This is a case where the signal light pulse of or the control light pulse of the central light frequency ν p is degenerated. When a polarization-maintaining optical fiber is used as the nonlinear optical medium 12, the converted optical pulse train A or the converted optical pulse train A or The generation efficiency of the optical pulse train B can be maximized. By demultiplexing the converted optical pulse train A or the converted optical pulse train B for each optical frequency,
The four channels can be separated at once.

【0025】なお、第1実施形態と同様に光周波数νs
の多重信号光パルス列も分離できるので、本回路を多段
接続し、それぞれ出力される信号光パルス列を用いて前
段で分離されなかったチャネルの信号光パルスを分離す
ることができる。また、任意のチャネルを繰り返し読み
出すことが可能である。
The optical frequency νs is the same as in the first embodiment.
Since the multiplexed signal light pulse train of 1 can also be separated, this circuit can be connected in multiple stages and the signal light pulse trains that have not been separated in the previous stage can be separated by using the signal light pulse trains that are output respectively. Further, it is possible to repeatedly read out any channel.

【0026】ここで、線形チャーピングを有する制御光
パルスの生成法、すなわち制御光源26の構成について
説明する。図8に示される第1の生成法では、白色パル
ス発生用光ファイバ27、チャープ調整用光ファイバ2
8、波長可変バンドパス光フィルタ29を用いる。白色
パルス発生用光ファイバ27に短光パルス(光周波数ν
0 )を入射すると、前述した場合と同様に広帯域の白色
パルス(中心光周波数ν0 )が発生する。
Here, a method of generating a control light pulse having linear chirping, that is, a configuration of the control light source 26 will be described. In the first generation method shown in FIG. 8, the white pulse generating optical fiber 27 and the chirp adjusting optical fiber 2 are used.
8. A variable wavelength bandpass optical filter 29 is used. A short optical pulse (optical frequency ν
When 0) is incident, a broadband white pulse (center optical frequency ν 0) is generated as in the case described above.

【0027】波長可変バンドパス光フィルタ29は矩形
のスペクトル透過関数を有し、チャープ調整用光ファイ
バ28を介して入力される白色パルスをフィルタリング
して広い時間幅および線形チャーピングを有する制御光
パルスを出力する。また、白色パルス波長範囲で中心透
過波長を変化させることにより、任意の光周波数で線形
チャーピングを有する制御光パルスを生成することがで
きる。チャープ調整用ファイバ28は、その分散特性に
よってチャーピングの絶対値および符号を調整する。
The wavelength tunable bandpass optical filter 29 has a rectangular spectral transmission function, and filters the white pulse input through the chirp adjusting optical fiber 28 to obtain a control optical pulse having a wide time width and linear chirping. Is output. Also, by changing the central transmission wavelength within the white pulse wavelength range, it is possible to generate a control light pulse having linear chirping at an arbitrary optical frequency. The chirp adjusting fiber 28 adjusts the absolute value and sign of chirping according to its dispersion characteristic.

【0028】図9に示す第2の生成法では、常分散(or
dinary dispersion )を有する常分散光ファイバ30を
用いる。常分散光ファイバ30に短光パルス(光周波数
ν0)を入射すると、その自己位相変調効果と分散によ
る複合効果により、広い時間幅と線形チャーピングを有
する制御光パルスが発生する。これは、光パルスのパル
ス圧縮法と同じ原理である。(G.P.Agrawal,"Nonlinear
Fiber Optics",chapter 6,Academic Press,1989)。
In the second generation method shown in FIG. 9, the ordinary dispersion (or
An ordinary dispersion optical fiber 30 having a dinary dispersion is used. When a short optical pulse (optical frequency ν0) is incident on the ordinary dispersion optical fiber 30, a control optical pulse having a wide time width and linear chirping is generated due to the self-phase modulation effect and the combined effect of dispersion. This is the same principle as the pulse compression method for optical pulses. (GPAgrawal, "Nonlinear
Fiber Optics ", chapter 6, Academic Press, 1989).

【0029】ただし、1kmの常分散光ファイバ30を
用いて200nmのスペクトル幅を得るには、ピークパ
ワーが約200〜300W、パルス幅ps程度の短光パ
ルスが必要であり、白色パルスを用いた場合よりも約1
00倍の励起パワーが必要となる。なお、チャーピング
の傾きは通常ブルーシフト(パルスの前縁が長波長側
に、後縁が短波長側にシフトすること)となり、レッド
シフト(ブルーシフトと逆)のチャーピングが必要な場
合は、さらに異常分散(anomalous dispersion)を有す
る光ファイバを用いて分散を制御する。本生成法でも、
発生した波長範囲で波長可変バンドパス光フィルタの中
心透過波長を変化させることにより、任意の光周波数で
線形チャーピングを有する制御光パルスを生成すること
ができる。
However, in order to obtain a spectrum width of 200 nm using the 1 km ordinary dispersion optical fiber 30, a short optical pulse having a peak power of about 200 to 300 W and a pulse width ps is required, and a white pulse is used. Than about 1
A pump power of 00 times is required. Note that the inclination of chirping is usually blue shift (the leading edge of the pulse shifts to the long wavelength side and the trailing edge shifts to the short wavelength side), and when redshift (reverse to blue shift) chirping is required, Further, the dispersion is controlled by using an optical fiber having anomalous dispersion. Even in this generation method,
By changing the central transmission wavelength of the tunable bandpass optical filter in the generated wavelength range, it is possible to generate a control light pulse having linear chirping at an arbitrary optical frequency.

【0030】ところで、第1実施形態および第2実施形
態では、多重信号光パルスと制御光パルスの偏波方向
を、非線形光学媒質12の主軸と一致させることが前提
となっているが、多重信号光パルスの偏波状態が確定し
ない場合には次のようにする。まず、非線形光学媒質1
2として4光波混合の効率の偏波依存性が小さく、その
偏波分散が、切り出した信号のビットレートに比べて無
視できる程小さいものを用いる。さらに、制御光パルス
の偏波を非線形光学媒質12の2つの主軸方向に対する
強度が等しくなるように設定する。すなわち、非線形光
学媒質12の主軸と制御光パルスの偏波の主軸が45度
になるように設定する。これにより、多重信号光パルス
の偏波状態に依存しない光パルス分離動作が可能とな
る。
By the way, in the first and second embodiments, it is premised that the polarization directions of the multiplexed signal light pulse and the control light pulse coincide with the principal axis of the nonlinear optical medium 12, but the multiplexed signal If the polarization state of the optical pulse is not fixed, proceed as follows. First, the nonlinear optical medium 1
As 2, the polarization efficiency of the four-wave mixing is small, and its polarization dispersion is so small that it can be ignored compared to the bit rate of the extracted signal. Further, the polarization of the control light pulse is set so that the intensities of the nonlinear optical medium 12 in the two principal axis directions are equal. That is, the principal axis of the nonlinear optical medium 12 and the principal axis of the polarization of the control light pulse are set to 45 degrees. This enables an optical pulse demultiplexing operation that does not depend on the polarization state of the multiplexed signal optical pulse.

【0031】また、非線形光学媒質12として4光波混
合の効率の偏波依存性および偏波分散があるものを用い
る場合には、後述する第3実施形態ないし第5実施形態
に示す構成により、信号光パルスの偏波状態に依存しな
い偏波無依存化を図ることができる。なお、チャーピン
グは線形である必要はなく、光周波数が連続的に変化し
ていればよい。
When a nonlinear optical medium 12 having a polarization dependence of the efficiency of four-wave mixing and polarization dispersion is used, the signal is changed by the configurations shown in the third to fifth embodiments described later. Polarization independence that does not depend on the polarization state of the optical pulse can be achieved. The chirping does not have to be linear, and the optical frequency may be continuously changed.

【0032】(第3実施形態)図10は、本発明の第3
実施形態による一括多チャネル全光TDM分離回路の構
成を示す。本実施形態では、4チャネルを一括して分離
する構成について示す。図10において、信号光パルス
が時分割多重された多重信号光パルス列(光周波数νs
)と、制御光パルス列(光周波数νpi、i=1,2,
3,4)は、各光パルスが時間的に重なるように光合波
器11で合波され、非線形光学媒質12に入射される。
ここで、制御光パルスの偏波を非線形光学媒質12の2
つの主軸方向に対する強度が等しくなるよう、すなわ
ち、非線形光学媒質12の主軸と制御光パルスの偏波の
主軸が45度になるように設定されている。これによ
り、制御光パルスは、非線形光学媒質の12の2つの主
軸方向の偏波成分の強度が等しくなる。
(Third Embodiment) FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows a configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to an embodiment. The present embodiment shows a configuration in which four channels are separated at once. In FIG. 10, a multiplexed signal light pulse train (optical frequency νs
) And a control light pulse train (optical frequency νpi, i = 1, 2,
3, 4) are combined by the optical combiner 11 so that the optical pulses are temporally overlapped, and are incident on the nonlinear optical medium 12.
Here, the polarization of the control light pulse is set to 2 of the nonlinear optical medium 12.
It is set so that the intensities in the two principal axis directions are equal, that is, the principal axis of the nonlinear optical medium 12 and the principal axis of the polarization of the control light pulse are 45 degrees. As a result, the control light pulse has the same intensity of the polarization components in the two principal axis directions of the nonlinear optical medium 12.

【0033】非線形光学媒質12の出力は、複屈折補償
手段31に入力され、ここで非線形光学媒質12の2つ
の主軸間で生じる信号伝搬の時間差が補償される。な
お、本実施形態では制御光パルスを4光波混合の縮退光
とする。この場合、変換効率は各偏波方向の制御光強度
と非線形光学媒質における損失、非線形屈折率、位相整
合量により決まり、2つの主軸方向でこれらがほぼ等し
い場合は、信号光パルスの偏波状態に依存しない偏波無
依存化を図ることができる。非線形屈折率、位相整合量
等が各偏波で異なる場合は、変換効率が同一となるよう
制御光の各偏波方向の成分を調整すればよい。具体的に
は、偏波ビームスプリッタ33に入射する制御光の偏波
軸と偏波ビームスプリッタの主軸の角度を45度から微
妙に調整すればよい。複屈折補償手段31の出力は、1
入力多出力型の光分波器13に入力され、各光周波数毎
に分波される。なお、複屈折補償手段31は、線形の性
質を有する物質であり、かつ遅延時間を補償できる物質
であればよい。
The output of the nonlinear optical medium 12 is input to the birefringence compensating means 31, where the time difference of signal propagation between the two principal axes of the nonlinear optical medium 12 is compensated. In this embodiment, the control light pulse is degenerate light of four-wave mixing. In this case, the conversion efficiency is determined by the control light intensity in each polarization direction, the loss in the nonlinear optical medium, the nonlinear refractive index, and the phase matching amount, and when these are almost equal in the two principal axis directions, the polarization state of the signal light pulse Polarization independence that does not depend on When the nonlinear refractive index, the amount of phase matching, and the like are different for each polarization, the components of the control light in each polarization direction may be adjusted so that the conversion efficiency becomes the same. Specifically, the angle between the polarization axis of the control light entering the polarization beam splitter 33 and the main axis of the polarization beam splitter 33 may be finely adjusted from 45 degrees. The output of the birefringence compensating means 31 is 1
It is input to the input / multiple output type optical demultiplexer 13 and demultiplexed for each optical frequency. The birefringence compensating means 31 may be a substance having a linear property and capable of compensating for the delay time.

【0034】なお、本実施形態においても、図6に示さ
れる制御光源26を用い、光周波数が時間的に線形に変
化するチャーピングを有し、かつ所定の時間幅を有する
制御光パルスを入力するようにしてもよい。また、複屈
折補償手段31は線形手段であるため、図10に示され
る位置に限らず、制御光パルス列および多重信号光パル
ス列が通過する位置であればどこに設けてもよい。さら
に、第1実施形態と同様に光周波数νs の多重信号光パ
ルス列も分離できるので、後段回路でこの信号光パルス
列を利用することが可能である。
Also in this embodiment, the control light source 26 shown in FIG. 6 is used to input a control light pulse having a chirping whose optical frequency changes linearly with time and having a predetermined time width. You may do it. Further, since the birefringence compensating means 31 is a linear means, the birefringence compensating means 31 is not limited to the position shown in FIG. 10 and may be provided at any position where the control light pulse train and the multiple signal light pulse train pass. Furthermore, since the multiplexed signal light pulse train having the optical frequency ν s can be separated as in the first embodiment, this signal light pulse train can be used in the subsequent circuit.

【0035】本実施形態の変形例について図11を参照
して説明する。図11は、本発明の第4実施形態による
一括多チャネル全光TDM分離回路の変形例の構成を示
す。この構成が上述したものと異なる点は、光合波器1
1の後段に偏波ビームスプリッタ33を設けるととも
に、この偏波ビームスプリッタ33で分波された2つの
偏波成分が出力される端部をループ状に接続した光路3
2を設けた点と、この光路32上に非線形光学媒質12
および複屈折補償手段31を設けた点と、偏波ビームス
プリッタ33の他の端部を光分波器13に接続した点で
ある。
A modified example of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows the configuration of a modified example of the collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to the fourth embodiment of the present invention. This configuration is different from that described above in that the optical multiplexer 1
1 is provided with a polarization beam splitter 33, and an optical path 3 is formed by connecting the ends of the two polarization components demultiplexed by the polarization beam splitter 33 in a loop.
2 and the nonlinear optical medium 12 on this optical path 32.
And the point where the birefringence compensating means 31 is provided and the point where the other end of the polarization beam splitter 33 is connected to the optical demultiplexer 13.

【0036】ここで、制御光パルスの偏波軸は偏波ビー
ムスプリッタ33の主軸に対して45度に設定されてお
り、非線形媒質の主軸と偏波ビームスプリッタの主軸と
が光学的に一致するよう構成されている。紙面に垂直な
偏波成分は光路32の一端へ、紙面に平行な偏波成分は
光路32の他端へそれぞれ同一強度で入射される。一
方、信号光パルスは任意の偏波状態で偏波ビームスプリ
ッタ33に入射され、偏波状態に応じた分岐比でそれぞ
れ光路32の一端および他端に入射される。上記光路3
2はループ状に構成されており、光路32の一端から入
射された光は時計回りに進行して光路32の他端から、
光路32の他端から入射された光は反時計回りに進行し
て光路32の一端から出力される。
Here, the polarization axis of the control light pulse is set to 45 degrees with respect to the main axis of the polarization beam splitter 33, and the main axis of the nonlinear medium and the main axis of the polarization beam splitter optically coincide with each other. Is configured. The polarization component perpendicular to the paper surface is incident on one end of the optical path 32, and the polarization component parallel to the paper surface is incident on the other end of the optical path 32 with the same intensity. On the other hand, the signal light pulse is incident on the polarization beam splitter 33 in an arbitrary polarization state, and is incident on one end and the other end of the optical path 32, respectively, with a splitting ratio according to the polarization state. Optical path 3 above
2 is configured in a loop shape, and the light incident from one end of the optical path 32 travels clockwise and from the other end of the optical path 32,
Light incident from the other end of the optical path 32 travels counterclockwise and is output from one end of the optical path 32.

【0037】光路32に入射された時計回り光および反
時計回り光は、それぞれ光路32に挿入された非線形光
学媒質12に入射されるが、制御光パルスが縮退してい
る場合には4光波混合の変換効率が時計回り光と反時計
回り光で等しくなるので偏波無依存動作が実現できる。
この時、時計回り光および反時計回り光はそれぞれ異な
る偏波軸を伝搬するので、一般にループ内の複屈折によ
り両回り光には遅延時間差が生じる。ここで図11のよ
うに複屈折補償手段31をループ内に挿入することによ
り両回り光の時間遅延を補償することができる。
The clockwise light and the counterclockwise light incident on the optical path 32 are respectively incident on the nonlinear optical medium 12 inserted in the optical path 32, but when the control light pulse is degenerate, four-wave mixing is performed. Since the conversion efficiency of is the same for clockwise light and counterclockwise light, polarization independent operation can be realized.
At this time, since the clockwise light and the counterclockwise light propagate in different polarization axes, generally, the birefringence in the loop causes a difference in delay time between the two lights. Here, by inserting the birefringence compensating means 31 into the loop as shown in FIG. 11, it is possible to compensate for the time delay of both-direction light.

【0038】再び偏波ビームスプリッタ33に達した時
計回り光は反射、反時計回り光は透過していずれも第4
のポートから出力される。上記の説明では、4光波混合
の変換効率を決定する非線形光学媒質の非線形屈折率、
分散(位相不整合量)、損失等の偏波依存性を無視した
が、実際の非線形光学媒質ではこれらは両偏波で微妙に
異なるので、全光TDM分離回路の偏波依動作を実現す
るためには、両回りの制御光パルス強度を調整して、両
回りで4光波混合の変換効率を同一にする必要がある。
このためには偏波ビームスプリッタ33に入射する制御
光の偏波軸と偏波ビームスプリッタの主軸の角度を45
度から微妙に調整すればよい。なお、図11から明かな
ように、複屈折補償手段16を偏波ビームスプリッタ3
3の前段、あるいは光分波器13の全段に設けてもよ
い。ところで、本実施形態では、複屈折補償手段31を
用いることにより、百Gbits/sec 程度の多重信号光パ
ルス列の分離に十分な時間精度を得ることができるが、
より高い時間精度を実現するための構成例を第4実施形
態にて説明する。
The clockwise light that has reached the polarization beam splitter 33 again is reflected, and the counterclockwise light is transmitted, and both are in the fourth state.
Is output from the port. In the above description, the nonlinear refractive index of the nonlinear optical medium that determines the conversion efficiency of four-wave mixing,
Polarization dependence of dispersion (phase mismatch), loss, etc. is ignored, but in an actual nonlinear optical medium, these are subtly different for both polarizations, so the polarization-dependent operation of the all-optical TDM separation circuit is realized. In order to do so, it is necessary to adjust the control light pulse intensities in both directions to make the conversion efficiency of four-wave mixing the same in both directions.
For this purpose, the angle between the polarization axis of the control light incident on the polarization beam splitter 33 and the main axis of the polarization beam splitter is set to 45.
It may be finely adjusted from the degree. As is clear from FIG. 11, the birefringence compensating means 16 is connected to the polarization beam splitter 3
It may be provided in the preceding stage of 3, or in all stages of the optical demultiplexer 13. By the way, in the present embodiment, by using the birefringence compensating means 31, it is possible to obtain sufficient time accuracy for the separation of the multiplexed signal light pulse train of about 100 Gbits / sec.
A configuration example for achieving higher time accuracy will be described in the fourth embodiment.

【0039】(第4実施形態)図12は、本発明の第4
実施形態による一括多チャネル全光TDM分離回路の構
成を示す。本実施形態では、4チャネルを一括して分離
する構成について示す。図12において、信号光パルス
が時分割多重された多重信号光パルス列(光周波数νs
)と、制御光パルス列(光周波数νpi、i=1,2,
3,4)は、各光パルスが時間的に重なるように光合波
器11で合波され、光サーキュレータ14を介して非線
形光学媒質12に入射される。非線形光学媒質12の出
力は、偏波回転ミラー35で反射して再度入射され、そ
の出力は光サーキュレータ14を介して1入力多出力型
の光分波器13に入力され、各光周波数毎に分波され
る。偏波回転ミラー35は、偏波ビームスプリッタ33
と、90度ひねったループ状の偏波保持光ファイバ34
により構成される(T.Morioka et al., "Ultrafast ref
lective optical Kerr demultiplexer using polarisat
ion rotation mirror",Elect. Lett., vol.28, no.6, p
p.521-522, 1992)。
(Fourth Embodiment) FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention.
1 shows a configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to an embodiment. The present embodiment shows a configuration in which four channels are separated at once. In FIG. 12, a multiplexed signal light pulse train (optical frequency νs
) And a control light pulse train (optical frequency νpi, i = 1, 2,
3, 4) are combined by the optical combiner 11 so that the optical pulses are temporally overlapped, and are incident on the nonlinear optical medium 12 via the optical circulator 14. The output of the nonlinear optical medium 12 is reflected by the polarization rotation mirror 35 and is incident again, and its output is input to the 1-input multi-output type optical demultiplexer 13 via the optical circulator 14, and for each optical frequency. It is split. The polarization rotation mirror 35 includes a polarization beam splitter 33.
And a polarization maintaining optical fiber 34 in a loop shape twisted by 90 degrees
(T. Morioka et al., "Ultrafast ref
lective optical Kerr demultiplexer using polarisat
ion rotation mirror ", Elect. Lett., vol.28, no.6, p
p.521-522, 1992).

【0040】信号光パルス(光周波数νs )は任意の偏
波で、また制御光パルス(光周波数νpi)は非線形光学
媒質12の主軸に対して45度の偏波で非線形光学媒質
12に入射される。これにより、制御光パルスは、非線
形光学媒質の12の2つの主軸方向の偏波成分の強度が
等しくなる。本構成では、非線形光学媒質12を通過し
た信号光パルスと制御光パルスは、偏波回転ミラー35
で各々の偏波がちょうど90度回転して折り返され、再
び非線形光学媒質12に入射される。すなわち、信号光
パルスと制御光パルスは非線形光学媒質12中を往復す
ることになる。往路と復路では偏波が90度回転してい
る、すなわち平行方向の偏波成分と垂直方向の偏波成分
とが入れ換えられているので、復路の出力では偏波分散
は完全に補償され、多重信号光パルスおよび制御光パル
スの2つの偏波成分は時間的に一致するようになる。な
お、本実施形態では制御光パルスを4光波混合の縮退光
とする。これにより、信号光パルスの偏波状態に依存し
ない偏波無依存化を図ることができる。
The signal light pulse (optical frequency νs) is incident on the nonlinear optical medium 12 with an arbitrary polarization, and the control optical pulse (optical frequency νpi) is incident on the nonlinear optical medium 12 with a polarization of 45 degrees with respect to the principal axis of the nonlinear optical medium 12. It As a result, the control light pulse has the same intensity of the polarization components in the two principal axis directions of the nonlinear optical medium 12. In this configuration, the signal light pulse and the control light pulse that have passed through the nonlinear optical medium 12 are polarized by the polarization rotation mirror 35.
Then, each polarized wave is rotated by exactly 90 degrees and turned back, and is incident on the nonlinear optical medium 12 again. That is, the signal light pulse and the control light pulse travel back and forth in the nonlinear optical medium 12. The polarization is rotated by 90 degrees in the forward path and the return path, that is, the polarization component in the parallel direction and the polarization component in the vertical direction are exchanged, so that the polarization dispersion is completely compensated at the output of the return path and The two polarization components of the signal light pulse and the control light pulse come to coincide in time. In this embodiment, the control light pulse is degenerate light of four-wave mixing. This makes it possible to make the polarization independent of the polarization state of the signal light pulse.

【0041】非線形光学媒質12から出力される変換光
パルス列Bは、光サーキュレータ14を介して光分波器
13に導かれる。光分波器13では、この変換光パルス
列Bを各光周波数ごとに分波することにより、4チャネ
ルを一括して分離することができる。なお、第1実施形
態と同様に光周波数νs の多重信号光パルス列も分離で
きるので、後段回路でこの信号光パルス列を利用するこ
とが可能である。また、光サーキュレータ14に代えて
光カプラを用い、非線形光学媒質12の出力の一部を光
分波器13に送出するようにしてもよい。また、本実施
形態においても、図6に示される制御光源26を用い、
光周波数が時間的にほぼ線形に変化するチャーピングを
有し、かつ所定の時間幅を有する制御光パルスを入力す
ることができる。
The converted optical pulse train B output from the nonlinear optical medium 12 is guided to the optical demultiplexer 13 via the optical circulator 14. In the optical demultiplexer 13, by demultiplexing the converted optical pulse train B for each optical frequency, four channels can be separated at once. Since the multiplexed signal light pulse train having the optical frequency νs can be separated as in the first embodiment, this signal light pulse train can be used in the subsequent circuit. An optical coupler may be used instead of the optical circulator 14, and a part of the output of the nonlinear optical medium 12 may be sent to the optical demultiplexer 13. Also in this embodiment, the control light source 26 shown in FIG. 6 is used,
It is possible to input a control light pulse having a chirping in which the optical frequency changes substantially linearly with time and having a predetermined time width.

【0042】(第5実施形態)図13は、本発明の第5
実施形態の構成を示す。本実施形態では、4チャネルを
一括して分離する構成について示す。図13において、
信号光パルスが時分割多重された多重信号光パルス列
(光周波数νs )と、制御光パルス列(光周波数νpi、
i=1,2,3,4)は、各光パルスが時間的に重なる
ように光合波器11で合波され、光サーキュレータ14
を介して偏波ビームスプリッタ33に入射される。偏波
ビームスプリッタ33の2つの偏波出力のうち、一方の
出力が偏波保持光ファイバ34−1を介して非線形光学
媒質12の一方の主軸と一致する偏波方向のまま非線形
光学媒質12の一端に入射し、他方の出力(非線形光学
媒質12の一方の主軸と直交する偏波方向の出力)が偏
波保持光ファイバ34−2を介して90度回転されて非
線形光学媒質12の他端に入射するよう構成されてい
る。すなわち、両出力は、非線形光学媒質12入射時に
おいて同一方向の偏波となる。上述したことから明かな
ように、偏波ビームスプリッタ33と非線形光学媒質1
2が、偏波保持光ファイバ34−1,34−2を介して
ループ状に接続されている。なお、偏波ビームスプリッ
タ33と非線形光学媒質12との間の接続に空間光伝送
路系を用いる場合には、90度ひねる偏波保持光ファイ
バ34−2の代わりに偏波を90度回転させる偏波回転
子を用いる。偏波ビームスプリッタ33の出力は、光サ
ーキュレータ14を介して1入力多出力型の光分波器1
3に入力され、各光周波数ごとに分波される。
(Fifth Embodiment) FIG. 13 shows the fifth embodiment of the present invention.
The structure of embodiment is shown. The present embodiment shows a configuration in which four channels are separated at once. In FIG.
A multiplexed signal light pulse train (optical frequency νs) in which signal light pulses are time-division multiplexed, and a control optical pulse train (optical frequency νpi,
i = 1, 2, 3, 4) is combined by the optical combiner 11 so that the optical pulses are temporally overlapped, and the optical circulator 14
It is incident on the polarization beam splitter 33 via. Of the two polarization outputs of the polarization beam splitter 33, one output of the non-linear optical medium 12 remains in the polarization direction in which one output is aligned with one main axis of the non-linear optical medium 12 via the polarization maintaining optical fiber 34-1. The other output (the output in the polarization direction orthogonal to one main axis of the nonlinear optical medium 12) is incident on one end and is rotated by 90 degrees via the polarization maintaining optical fiber 34-2, and the other end of the nonlinear optical medium 12 is input. Is configured to be incident on. That is, both outputs become polarized waves in the same direction when entering the nonlinear optical medium 12. As is clear from the above, the polarization beam splitter 33 and the nonlinear optical medium 1
2 are connected in a loop via polarization maintaining optical fibers 34-1 and 34-2. When the spatial optical transmission line system is used for the connection between the polarization beam splitter 33 and the nonlinear optical medium 12, the polarization is rotated by 90 degrees instead of the polarization maintaining optical fiber 34-2 which is twisted by 90 degrees. A polarization rotator is used. The output of the polarization beam splitter 33 is output via the optical circulator 14 to the one-input multi-output type optical demultiplexer 1
3 is input and demultiplexed for each optical frequency.

【0043】多重信号光パルス(光周波数νs )は任意
の偏波で、また制御光パルス(光周波数νpi)は偏波ビ
ームスプリッタ33で各偏波成分毎に分離されて非線形
光学媒質12の両入力端で同じ強度になるような偏波
(通常は非線形光学媒質12の主軸に対して偏波の主軸
が45度)で入射される。すなわち、偏波ビームスプリ
ッタ33では、制御光パルスは時計回りと反時計回りの
2方向に1対1の光強度で、また多重信号光パルスはそ
の偏波状態に応じた任意の割合で分解される。一方、非
線形光学媒質12の主軸と偏波保持光ファイバ34−
1,34−2の主軸が一致するように接続されるので、
非線形光学媒質12には時計回りと反時計回りの光とも
同一方向の直線偏波として入射される。
The multiple signal light pulse (optical frequency ν s) has an arbitrary polarization, and the control optical pulse (optical frequency ν pi) is separated by the polarization beam splitter 33 for each polarization component, and both of the nonlinear optical medium 12 are separated. The incident light is polarized with a same intensity at the input end (usually, the main axis of polarization is 45 degrees with respect to the main axis of the nonlinear optical medium 12). That is, in the polarization beam splitter 33, the control light pulse is decomposed with a light intensity of 1: 1 in two directions, clockwise and counterclockwise, and the multiple signal light pulse is decomposed at an arbitrary ratio according to its polarization state. It On the other hand, the main axis of the nonlinear optical medium 12 and the polarization maintaining optical fiber 34-
Since the main axes of 1, 34-2 are connected so that they match,
Both the clockwise and counterclockwise lights are incident on the nonlinear optical medium 12 as linearly polarized waves in the same direction.

【0044】非線形光学媒質12に両方向から入射され
る制御光パルスは、位相整合条件が一致するので、制御
光パルスを4光波混合の縮退光にする場合には、変換効
率が制御光パルスの光強度のみに依存することになる。
したがって、非線形光学媒質12では、両方向から入射
される信号光パルスに対する光周波数νi’ (=2νpi
−νs 、i=1,2,3,4)の変換光パルス列Bの光
強度の和は、多重信号光パルス列の偏波状態によらず一
定となる。これにより、偏波ビームスプリッタ33の出
力として、多重信号光パルスの偏波に依存しない安定し
た変換光パルス列Bが得られ、偏波無依存化が実現す
る。偏波ビームスプリッタ33から出力される変換光パ
ルス列Bは、光サーキュレータ14を介して光分波器1
3に導かれる。光分波器13では、この変換光パルス列
Bを各光周波数ν1’ 〜ν4’ 毎に分波することによ
り、4チャネルを一括して分離することができる。
Since the control light pulses incident on the nonlinear optical medium 12 from both directions have the same phase matching conditions, when the control light pulse is degenerate light of four-wave mixing, the conversion efficiency is the light of the control light pulse. It will depend only on strength.
Therefore, in the nonlinear optical medium 12, the optical frequency ν i ′ (= 2ν pi) for the signal light pulses incident from both directions is obtained.
The sum of the optical intensities of the converted optical pulse train B of −νs, i = 1, 2, 3, 4) is constant regardless of the polarization state of the multiple signal optical pulse train. As a result, a stable converted optical pulse train B that does not depend on the polarization of the multiplexed signal optical pulse is obtained as the output of the polarization beam splitter 33, and polarization independence is realized. The converted optical pulse train B output from the polarization beam splitter 33 passes through the optical circulator 14 and the optical demultiplexer 1
Guided by 3. The optical demultiplexer 13 demultiplexes the converted optical pulse train B for each optical frequency ν 1 ′ to ν 4 ′ so that the four channels can be separated at once.

【0045】なお、第1実施形態と同様に光周波数νs
の多重信号光パルス列も分離できるので、後段回路でこ
の多重信号光パルス列を利用することが可能である。ま
た、光サーキュレータ14に代えて光カプラを用い、偏
波ビームスプリッタ33の出力の一部を光分波器13に
送出するようにしてもよい。また、本実施形態において
も、図6に示される制御光源26を設け、光周波数が時
間的に線形に変化するチャーピングを有し、かつ所定の
時間幅を有する制御光パルスを用いることができる。
As in the first embodiment, the optical frequency νs
Since the multiplex signal light pulse train of can also be separated, it is possible to use this multiplex signal light pulse train in the subsequent circuit. An optical coupler may be used instead of the optical circulator 14, and a part of the output of the polarization beam splitter 33 may be sent to the optical demultiplexer 13. Also in this embodiment, the control light source 26 shown in FIG. 6 is provided, and the control light pulse having the chirping in which the optical frequency changes linearly with time and having the predetermined time width can be used. .

【0046】ところで、以上説明した実施形態では4チ
ャネルの分離例を示したが、さらに多数のチャネルの分
離を一括して行うには、多数の光周波数からなる制御光
パルス列、またはバンド幅およびパルス幅が広い制御光
パルスを用いればよい。具体的には、多重化された信号
光のビットレートを200Gbit/sとすると、個々
の信号光パルスのバンド幅は約1nmとなり、光分波器
の性能やチャネル間クロストークの抑圧を考慮すると、
変換後のチャネル間周波数間隔は少なくとも約1nm必
要である。したがって、例えば10チャネルの一括分離
には、1nm×10×2=20nmの帯域が必要とな
る。
By the way, in the embodiment described above, an example of separating four channels is shown. However, in order to collectively separate a larger number of channels at once, a control optical pulse train having a plurality of optical frequencies, or a bandwidth and a pulse. A control light pulse having a wide width may be used. Specifically, assuming that the bit rate of the multiplexed signal light is 200 Gbit / s, the bandwidth of each signal light pulse is about 1 nm, and considering the performance of the optical demultiplexer and suppression of crosstalk between channels, ,
The frequency spacing between channels after conversion should be at least about 1 nm. Therefore, for example, collective separation of 10 channels requires a band of 1 nm × 10 × 2 = 20 nm.

【0047】一方、非線形光学媒質としては、このよう
な広い帯域にわたって4光波混合の効率があまり大きく
変化しないものが望ましい。通常の偏波保持光ファイバ
の場合には、4光波混合の効率の3dB帯域は実験的に
約14nm程度が得られており、これを用いれば6〜7
チャネルの一括分離が可能といえる。また、半導体レー
ザアンプの場合には、スペクトラル・ホール・バーニン
グなどに起因する4光波混合により3dB帯域は26n
m程度が得られており(K.Kikuchi et al.,"Analysis o
f origin of nonlinear gain in 1.5μm semiconducto
r active layers by highly nondegenerate four-wave
mixing",Appl.Phys.Lett.,vol.64,pp.548-550,1994)、
これを用いれば12〜13チャネルの一括分離が可能と
いえる。以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があっても本発明に含まれる。
On the other hand, as the nonlinear optical medium, it is desirable that the efficiency of four-wave mixing does not change significantly over such a wide band. In the case of a normal polarization-maintaining optical fiber, a 3 dB band of four-wave mixing efficiency has been experimentally obtained to be about 14 nm.
It can be said that the channels can be separated at once. Also, in the case of a semiconductor laser amplifier, the 3 dB band is 26n due to four-wave mixing caused by spectral hole burning, etc.
m is obtained (K.Kikuchi et al., "Analysis o
f origin of nonlinear gain in 1.5 μm semiconducto
r active layers by highly nondegenerate four-wave
mixing ", Appl.Phys.Lett., vol.64, pp.548-550,1994),
It can be said that 12 to 13 channels can be collectively separated by using this. Although the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the scope of the present invention. Also included in the present invention.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1チャネル分離型の従来構成とほぼ同等の回路規模でN
チャネルを一括して分離することができる。さらに、2
つの主軸によって異なる効率の4光波混合効果の非線形
光学媒質を用いても正確な分離が可能とすることができ
る。また、偏波無依存型の回路を構成することができ
る。さらに、任意のパターンの制御光パルス列を発生す
ることができる。また、線形のチャーピングを有しかつ
所定の時間幅を有する制御光パルス列を容易に生成する
ことができる。
As described above, according to the present invention,
N has the same circuit scale as the conventional 1 channel separation type
The channels can be separated together. Furthermore, 2
Accurate separation can be achieved even if a nonlinear optical medium having a four-wave mixing effect with different efficiencies depending on the two principal axes is used. Also, a polarization independent circuit can be configured. Further, it is possible to generate a control light pulse train having an arbitrary pattern. Further, it is possible to easily generate a control light pulse train having linear chirping and having a predetermined time width.

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

【図1】本発明の第1実施形態による一括多チャネル全
光TDM分離回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a batch multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)および(b)は、それぞれ本発明の第1
実施形態における4光波混合効果による光周波数変換例
を示す図である。
FIG. 2 (a) and (b) are respectively the first of the present invention.
It is a figure which shows the example of optical frequency conversion by the four-wave mixing effect in embodiment.

【図3】(a)および(b)は、それぞれ同実施形態に
おける光分波器13の具体例を示す図である。
3A and 3B are diagrams showing a specific example of an optical demultiplexer 13 in the same embodiment.

【図4】同実施形態における制御光源10の具体的な構
成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of a control light source 10 in the same embodiment.

【図5】(a)および(b)は、それぞれ同実施形態に
おける他の光周波数変換例を示す図である。
5A and 5B are diagrams showing other examples of optical frequency conversion in the same embodiment.

【図6】本発明の第2実施形態による一括多チャネル全
光TDM分離回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図7】(a)および(b)は、それぞれ同実施形態に
おける4光波混合効果による光周波数変換例を示す図で
ある。
7A and 7B are diagrams showing an example of optical frequency conversion by the four-wave mixing effect in the same embodiment.

【図8】同実施形態における制御光源26の具体的な構
成例、すなわち線形チャーピングを有する制御光パルス
の第1の生成法を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a specific configuration example of the control light source 26 in the same embodiment, that is, a first generation method of a control light pulse having linear chirping.

【図9】同実施形態における線形チャーピングを有する
制御光パルスの第2の生成法を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a second generation method of a control light pulse having linear chirping in the same embodiment.

【図10】本発明の第3実施形態による一括多チャネル
全光TDM分離回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図11】同実施形態による一括多チャネル全光TDM
分離回路の他の構成例を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block multi-channel all-optical TDM according to the same embodiment.
It is a block diagram which shows the other structural example of a separation circuit.

【図12】本発明の第4実施形態による一括多チャネル
全光TDM分離回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5実施形態による一括多チャネル
全光TDM分離回路の構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a collective multi-channel all-optical TDM separation circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】従来のTDM分離回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a conventional TDM separation circuit.

【図15】4光波混合効果を利用した従来のTDM分離
回路の構成例を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a conventional TDM separation circuit utilizing the four-wave mixing effect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,26…制御光源、11…光合波器、12…非線形
光学媒質、13…光分波器、14…反射型回折格子,光
サーキュレータ、15…アレイ導波路型分波器、16…
入力用導波路、17…入力側コンケイブスラブ導波路、
18…アレイ導波路、19…出力側コンケイブスラブ導
波路、20…出力用導波路アレイ、21,27…白色パ
ルス発生用光ファイバ、22…光分岐器、23−1〜2
3−N…波長選択手段、24−1〜24−N…光遅延手
段、25…光結合器、28…チャープ調整用光ファイ
バ、29…波長可変バンドパス光フィルタ、30…常分
散光ファイバ、31…複屈折補償手段、32…光路、3
3…偏波ビームスプリッタ、34−1,34−2…偏波
保持光ファイバ、35…偏波回転ミラー。
10, 26 ... Control light source, 11 ... Optical multiplexer, 12 ... Non-linear optical medium, 13 ... Optical demultiplexer, 14 ... Reflective diffraction grating, optical circulator, 15 ... Arrayed waveguide demultiplexer, 16 ...
Input waveguide, 17 ... Input side concave slab waveguide,
Reference numeral 18 ... Array waveguide, 19 ... Output side concave slab waveguide, 20 ... Output waveguide array 21, 27 ... White pulse generating optical fiber, 22 ... Optical brancher, 231-2
3-N ... Wavelength selecting means, 24-1 to 24-N ... Optical delay means, 25 ... Optical coupler, 28 ... Chirp adjusting optical fiber, 29 ... Tunable bandpass optical filter, 30 ... Normal dispersion optical fiber, 31 ... Birefringence compensation means, 32 ... Optical path, 3
3 ... Polarization beam splitter, 34-1, 34-2 ... Polarization maintaining optical fiber, 35 ... Polarization rotating mirror.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04J 14/02 1/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H04J 14/02 1/00

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数チャネルの信号光パルス列が時分割
多重された多重信号光パルス列のうち分離しようとする
Nチャネル(Nは2以上の整数)の信号光パルス列に同
期して、N種類の光周波数を含む制御光パルス列を発生
する制御光源と、 前記多重信号光パルス列と前記制御光パルス列を合波す
る光合波手段と、 前記光合波手段の出力光を入力し、Nチャネルの信号光
パルス列とN種類の光周波数を有する制御光パルス列と
の間で4光波混合効果を誘起し、光周波数がそれぞれ異
なるN系統の光パルス列が混合された変換光パルス列を
出力する非線形光学媒質と、 前記変換光パルス列から前記N系統の光パルス列を各光
周波数に応じて空間的に分離する光分波手段とを備えた
一括多チャネル全光TDM−WDM変換回路および一括
多チャネル全光TDM分離回路。
1. N kinds of light are synchronized with a signal light pulse train of N channels (N is an integer of 2 or more) to be separated from a multiplexed signal light pulse train in which signal light pulse trains of a plurality of channels are time-division multiplexed. A control light source for generating a control light pulse train including a frequency, an optical combining means for combining the multiplexed signal light pulse train and the control light pulse train, and an output light of the optical combining means for inputting an N-channel signal light pulse train A nonlinear optical medium that induces a four-wave mixing effect with a control light pulse train having N kinds of optical frequencies, and outputs a converted light pulse train in which N system optical pulse trains having different optical frequencies are mixed, and the converted light. A batch multi-channel all-optical TDM-WDM conversion circuit and a batch multi-channel, which are provided with optical demultiplexing means for spatially separating the N-system optical pulse train from the pulse train according to each optical frequency. All-optical TDM separation circuit.
【請求項2】 前記制御光源は、複数チャネルの信号光
パルス列が時分割多重された多重信号光パルス列のうち
分離しようとするNチャネルの信号光パルス列に同期し
て、N種類の光周波数を含むよう光周波数が時系列で単
調に変化する制御光パルス列を発生する 請求項1記載の一括多チャネル全光TDM−WDM変換
回路および一括多チャネル全光TDM分離回路。
2. The control light source includes N kinds of optical frequencies in synchronization with an N-channel signal light pulse train to be separated from a multiplexed signal light pulse train in which signal light pulse trains of a plurality of channels are time-division multiplexed. The batch multi-channel all-optical TDM-WDM conversion circuit and the batch multi-channel all-optical TDM separation circuit according to claim 1, wherein the control optical pulse train whose optical frequency monotonously changes in time series is generated.
【請求項3】 前記制御光源は、複数チャネルの信号光
パルス列が時分割多重された多重信号光パルス列のうち
分離しようとするNチャネルの信号光パルス列に同期し
て、N種類の光周波数を含むよう光周波数が時系列で連
続的に変化するチャーピングを有しかつNチャネルの信
号光パルス列を含む時間幅を有する制御光パルス列を発
生する 請求項1記載の一括多チャネル全光TDM−WDM変換
回路および一括多チャネル全光TDM分離回路。
3. The control light source includes N kinds of optical frequencies in synchronization with an N-channel signal light pulse train to be separated from a multiplexed signal light pulse train in which signal light pulse trains of a plurality of channels are time-division multiplexed. The batch multi-channel all-optical TDM-WDM conversion according to claim 1, wherein the control optical pulse train has a chirp whose optical frequency continuously changes in time series and has a time width including an N-channel signal optical pulse train. Circuit and batch multi-channel all-optical TDM separation circuit.
【請求項4】 前記多重信号光パルス列が前記非線形光
学媒質の2つの主軸のいずれか一方と同一方向の偏波成
分のみからなり、 前記制御光源が、前記多重信号光パルス列の偏波成分と
同一方向の偏波成分のみからなる制御光パルス列を発生
する 請求項1ないし3いずれかに記載の一括多チャネル全光
TDM−WDM変換回路および一括多チャネル全光TD
M分離回路。
4. The multi-signal light pulse train is composed only of polarization components in the same direction as either one of the two principal axes of the nonlinear optical medium, and the control light source is the same as the polarization component of the multi-signal light pulse train. A collective multi-channel all-optical TDM-WDM conversion circuit and a collective multi-channel all-optical TD according to any one of claims 1 to 3, which generates a control optical pulse train consisting only of polarized components in a direction.
M separation circuit.
【請求項5】 前記光合波手段と前記光分波手段との間
に前記非線形媒質の2つの主軸間で生じる伝搬群遅延差
を補償する複屈折補償手段を備えた 請求項1ないし3いずれかに記載の一括多チャネル全光
TDM−WDM変換回路および一括多チャネル全光TD
M分離回路。
5. A birefringence compensating means for compensating for a propagation group delay difference generated between two principal axes of the nonlinear medium is provided between the optical multiplexing means and the optical demultiplexing means. Multichannel all-optical TDM-WDM conversion circuit and batch multichannel all-optical TD described in
M separation circuit.
【請求項6】 前記制御光源は前記非線形光学媒質の2
つの主軸における4光波混合の変換効率が一致する偏波
方向の制御光パルス列を発生し、 前記非線形光学媒質の出力光の2つの偏波成分を互いに
90度回転させて再び前記非線形光学媒質に入力する偏
波回転ミラーと、 前記光合波器の出力光を前記非線形光学媒質に送出し、
前記偏波回転ミラーからの入力光に対する前記非線形光
学媒質の出力光の一部または全部を光分波器へ送出する
光分岐手段とを備えた請求項1ないし3いずれかに記載
の一括多チャネル全光TDM−WDM変換回路および一
括多チャネル全光TDM分離回路。
6. The control light source is 2 of the nonlinear optical medium.
A control light pulse train in a polarization direction in which the conversion efficiencies of four-wave mixing on one principal axis are the same is generated, the two polarization components of the output light of the nonlinear optical medium are rotated by 90 degrees and input to the nonlinear optical medium again. And a polarization rotation mirror to output the output light of the optical multiplexer to the nonlinear optical medium,
4. The collective multi-channel according to claim 1, further comprising: an optical branching unit for sending a part or all of the output light of the nonlinear optical medium with respect to the input light from the polarization rotation mirror to an optical demultiplexer. All-optical TDM-WDM conversion circuit and batch multi-channel all-optical TDM separation circuit.
【請求項7】 前記光合波器の出力光を前記非線形光学
媒質の主軸方向の2つの偏波成分に分離する偏波ビーム
スプリッタと、 前記2つの偏波成分のうち、一方を前記非線形光学媒質
の一端に、他方を90度回転して前記非線形光学媒質の
他端にそれぞれ接続し、前記非線形光学媒質を介してル
ープを形成する光接続手段と、 前記光合波器の出力光を前記偏波ビームスプリッタへ送
出し、前記偏波ビームスプリッタの出力光の一部または
全部を光分波器へ送出する光分岐手段とを備えた請求項
1ないし3いずれかに記載の一括多チャネル全光TDM
−WDM変換回路および一括多チャネル全光TDM分離
回路。
7. A polarization beam splitter that splits the output light of the optical multiplexer into two polarization components in the principal axis direction of the nonlinear optical medium; and one of the two polarization components, the nonlinear optical medium. Optical connection means for forming a loop through the non-linear optical medium by rotating the other side by 90 degrees and connecting the other end to the other end of the non-linear optical medium; 4. The collective multi-channel all-optical TDM according to claim 1, further comprising: an optical branching unit that sends the light to a beam splitter and sends a part or all of the output light of the polarization beam splitter to an optical demultiplexer.
-WDM conversion circuit and batch multi-channel all-optical TDM separation circuit.
【請求項8】 前記制御光源は、短光パルスが入力され
ると該短光パルスの光周波数を含む広帯域の光パルスを
出力する広帯域パルス発生手段と、該広帯域パルス発生
手段から出力される広帯域の光パルスをN分岐する光分
岐器と、該光分岐器から出力される各分岐光からそれぞ
れ異なる光周波数成分を選択しそれぞれ異なる時間だけ
遅延させて出力するN個の光選択遅延手段と、該N個の
光選択遅延手段の出力を結合する光結合器とを備えた請
求項1または2記載の一括多チャネル全光TDM−WD
M変換回路および一括多チャネル全光TDM分離回路。
8. The control light source, when a short optical pulse is input, outputs a wideband optical pulse including a wideband optical pulse including the optical frequency of the short optical pulse, and a wideband pulse output means outputs the wideband pulse. An optical branching device for branching the optical pulse of N into N, and N optical selecting and delaying means for selecting different optical frequency components from the respective branched lights output from the optical branching device and delaying them by different times and outputting them. 3. An all-in-one multi-channel all-optical TDM-WD according to claim 1 or 2, further comprising an optical coupler for coupling the outputs of the N optical selective delay means.
M conversion circuit and batch multi-channel all-optical TDM separation circuit.
【請求項9】 前記制御光源は、短光パルスが入力され
ると該短光パルスの光周波数を含む広帯域の光パルスを
出力する広帯域パルス発生手段と、該広帯域パルス発生
手段から出力される広帯域の光パルスをチャーピングし
て出力するチャーピング手段と、該チャーピング手段の
出力パルスをフィルタリングするバンドパス光フィルタ
とを有する 請求項3記載の一括多チャネル全光TDM−WDM変換
回路および一括多チャネル全光TDM分離回路。
9. The control light source, when a short optical pulse is input, outputs a wideband optical pulse including a wideband optical pulse including the optical frequency of the short optical pulse, and a wideband pulse output means outputs the wideband pulse. 4. A collective multi-channel all-optical TDM-WDM conversion circuit and a collective multi-channel device according to claim 3, further comprising a chirping means for chirping and outputting the optical pulse of the above, and a bandpass optical filter for filtering the output pulse of the chirping means. Channel all-optical TDM separation circuit.
【請求項10】 前記制御光源は、短光パルスが入力さ
れると該短光パルスの光周波数を含むチャーピングされ
た広帯域の光パルスを出力する常分散を有する非線形分
散媒質を有する 請求項3記載の一括多チャネル全光TDM−WDM変換
回路および一括多チャネル全光TDM分離回路。
10. The non-linear dispersion medium having a normal dispersion, wherein the control light source outputs a chirped broadband optical pulse including an optical frequency of the short optical pulse when the short optical pulse is input. A batch multi-channel all-optical TDM-WDM conversion circuit and a batch multi-channel all-optical TDM separation circuit described.
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JP2009005066A (en) * 2007-06-21 2009-01-08 Kansai Electric Power Co Inc:The Communication system, communication method, and communication device
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WO2023223478A1 (en) * 2022-05-18 2023-11-23 日本電信電話株式会社 Optical signal processing device and optical signal transmission system

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