JPH08146473A - Optical signal processor - Google Patents
Optical signal processorInfo
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- JPH08146473A JPH08146473A JP6285410A JP28541094A JPH08146473A JP H08146473 A JPH08146473 A JP H08146473A JP 6285410 A JP6285410 A JP 6285410A JP 28541094 A JP28541094 A JP 28541094A JP H08146473 A JPH08146473 A JP H08146473A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光信号の信号処理に係
り、特に光通信信号の超高速時間多重分離を行える光信
号処理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to signal processing of optical signals, and more particularly to an optical signal processing device capable of performing ultra-high-speed time demultiplexing of optical communication signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、情報量の大容量化の要求に伴い、
光通信の伝送速度は光ファイバの広帯域性を生かして高
速化の一途をたどっている。例えば、100Gbit/
sを越えるような超高速光信号を光ファイバ中を伝送さ
せることは決して困難なことではない。さらに、光通信
路の送り及び受けとなる光変調器、光検出器、中継装置
の高速化も著しいが、現状ではこれらの電気回路の動作
速度は、10〜20Gbit/s程度であり伝送可能な
光信号と電気回路の動作速度の間には差がある。2. Description of the Related Art In recent years, with the demand for a large amount of information,
The transmission speed of optical communication is steadily increasing due to the wide band property of optical fibers. For example, 100 Gbit /
It is not difficult to transmit an ultrahigh-speed optical signal exceeding s in an optical fiber. Further, the speed of the optical modulator, the photodetector, and the relay device, which are the sending and receiving of the optical communication path, has been remarkably increased, but at present, the operating speed of these electric circuits is about 10 to 20 Gbit / s and transmission is possible. There is a difference between the optical signal and the operating speed of the electrical circuit.
【0003】また、超高速光通信信号を現状の電気回路
で受信するためには、受信部において光信号を光のまま
分離して比較的低速の光信号に変換するといういわゆる
光分離技術が不可欠となる。Further, in order to receive an ultrahigh-speed optical communication signal with an existing electric circuit, a so-called optical separation technique in which the optical signal is separated as it is into a relatively low-speed optical signal in the receiving section is indispensable. Becomes
【0004】高速な光分離技術としては、ファイバ中の
非線形光学効果を利用した非線形ループミラーを用いた
光分離技術(光DEMUXともいう)が報告されてい
る。As a high-speed optical separation technique, an optical separation technique (also called an optical DEMUX) using a nonlinear loop mirror utilizing a nonlinear optical effect in a fiber has been reported.
【0005】さらに、この技術は光サンプリング、光ス
イッチ、光演算、光分岐等の高速光信号処理に用いるこ
とができる。Further, this technique can be used for high-speed optical signal processing such as optical sampling, optical switch, optical operation, optical branching and the like.
【0006】ここで、従来の技術である非線形ループミ
ラーを用いた光分離技術について簡単に説明する。図6
は従来の非線形ループミラーを用いた光信号処理装置を
示す構成図である。図において、1は結合率1:1の3
dBカプラ(方向性結合器とも呼ばれる)、2は波長多
重カプラ、3は非線形ループ(光ファイバループ)、4
は高速信号光(以下、信号光と称する)、5は制御光、
6は光フィルタであり、3dBカプラ1と非線形ループ
3により非線形ループミラーが構成される。Here, the conventional optical separation technique using a non-linear loop mirror will be briefly described. Figure 6
FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical signal processing device using a conventional nonlinear loop mirror. In the figure, 1 is 3 with a coupling ratio of 1: 1.
dB coupler (also called a directional coupler), 2 is a wavelength multiplexing coupler, 3 is a non-linear loop (optical fiber loop), 4
Is high-speed signal light (hereinafter referred to as signal light), 5 is control light,
Reference numeral 6 denotes an optical filter, and the 3 dB coupler 1 and the non-linear loop 3 constitute a non-linear loop mirror.
【0007】ここで、3dBカプラ1は信号光4を5
0:50に分離し、波長多重カプラ2は3dBカプラ1
によって分離された一方の信号光と制御光5を合波す
る。Here, the 3 dB coupler 1 converts the signal light 4 into 5
It is separated into 0:50, and the wavelength multiplexing coupler 2 is a 3 dB coupler 1.
One of the signal light and the control light 5 separated by is multiplexed.
【0008】制御光5の入力がない場合、3dBカプラ
1の端子1aから入射した信号光4は、3dBカプラ1
の端子1c及び端子1dに分けられ非線形ループ(光フ
ァイバループ)3を左回り及び右回りに伝搬し、両者同
時に再び3dBカプラ1に入射する。この際、3dBカ
プラ1からは、これら非線形ループ(光ファイバルー
プ)3を左回り及び右回りに伝搬した信号光の干渉によ
り端子1aにのみに信号光が出力され、端子1bには出
力されない。即ち、信号光4の入力側から見ると信号光
4は3dBカプラ1と非線形ループ3からなる非線形ル
ープミラーにより反射される。これがループミラーと呼
ばれる由縁である。When the control light 5 is not input, the signal light 4 incident from the terminal 1a of the 3 dB coupler 1 is the 3 dB coupler 1
Are propagated counterclockwise and clockwise through the non-linear loop (optical fiber loop) 3 which is divided into the terminals 1c and 1d, and both are incident on the 3 dB coupler 1 again at the same time. At this time, the 3 dB coupler 1 outputs the signal light only to the terminal 1 a and does not output it to the terminal 1 b due to the interference of the signal lights propagating counterclockwise and clockwise in the nonlinear loop (optical fiber loop) 3. That is, when viewed from the input side of the signal light 4, the signal light 4 is reflected by the non-linear loop mirror including the 3 dB coupler 1 and the non-linear loop 3. This is the reason why it is called a loop mirror.
【0009】パルス状の強い制御光5の入力がある場合
には、3dBカプラの端子1cから左回りに伝搬する信
号光4のうち制御光5に重なった部分は、光ファイバル
ープ3を伝搬中に非線形光学効果の一つである相互位相
変調効果により制御光5の強度に比例した位相の変化が
生じる。When a strong pulsed control light 5 is input, the portion of the signal light 4 propagating counterclockwise from the terminal 1c of the 3 dB coupler, which overlaps the control light 5, is propagating through the optical fiber loop 3. In addition, the phase change proportional to the intensity of the control light 5 occurs due to the mutual phase modulation effect which is one of the nonlinear optical effects.
【0010】非線形光学効果を利用しているため、この
光ファイバループ3を非線形ループというのである。そ
して、再び3dBカプラ1に入射した際に、位相の変化
が生じた部分のみが3dBカプラ1における干渉により
端子1bに出力される。即ち、制御光5と重なった信号
光4の部分のみを端子1bに分離することができるので
ある。光フィルタ6は光波長フィルタであり、3dBカ
プラ1の端子1bから出力された信号光から制御光5を
取り除き、分離された信号光部分のみを透過させて取り
出すためのものである。Since the non-linear optical effect is used, this optical fiber loop 3 is called a non-linear loop. Then, when the light enters the 3 dB coupler 1 again, only the portion where the phase change occurs is output to the terminal 1 b due to the interference in the 3 dB coupler 1. That is, only the portion of the signal light 4 overlapping the control light 5 can be separated into the terminal 1b. The optical filter 6 is an optical wavelength filter for removing the control light 5 from the signal light output from the terminal 1b of the 3 dB coupler 1 and transmitting and extracting only the separated signal light portion.
【0011】超高速の光分離を行うためには、光スイッ
チ速度が制御光パルス幅で制限されるため、制御光5と
して細い(幅の狭い)パルスが必要とされる。In order to perform ultra-high-speed light separation, the optical switch speed is limited by the control light pulse width, so a thin (narrow) pulse is required as the control light 5.
【0012】また,超高速の光スイッチを行うために
は、制御光5と信号光4との間の伝搬速度の差(ウォー
クオフと呼ぶ)が小さくなければならない。何故なら、
制御光5と信号光4との重なり部分が伝搬中にずれてし
まうとそれだけスイッチのゲート幅が広がってしまうか
らである。Further, in order to perform an ultrahigh-speed optical switch, the difference in the propagation speed between the control light 5 and the signal light 4 (referred to as walk-off) must be small. Because,
This is because if the overlapping portion of the control light 5 and the signal light 4 is displaced during propagation, the gate width of the switch will be widened accordingly.
【0013】このため、非線形ループ3として図7の様
な遅延時間特性を持つ分散シフトファイバが用いられて
きた。図7において、横軸は光の波長を表し、縦軸は非
線形ループ3における光の遅延時間及び群速度分散を表
す。Therefore, a dispersion-shifted fiber having a delay time characteristic as shown in FIG. 7 has been used as the non-linear loop 3. In FIG. 7, the horizontal axis represents the wavelength of light, and the vertical axis represents the delay time and group velocity dispersion of light in the nonlinear loop 3.
【0014】即ち、分散シフトファイバの零分散波長を
信号光4と制御光5の中間に位置するように設定した分
散シフトファバを用い、信号光4の遅延時間と制御光5
の遅延時間を等しくするものである。That is, the delay time of the signal light 4 and the control light 5 are used by using the dispersion shift fiber in which the zero-dispersion wavelength of the dispersion shift fiber is set between the signal light 4 and the control light 5.
To make the delay times of the two equal.
【0015】これにより、制御光5と信号光4は伝搬中
にずれることがないため、制御光5のパルス幅で決まる
速さで光分離を行なうことができる。ここで、図7に示
している群速度分散は群速度(遅延時間の逆数に比例)
の波長微分であり、その波長におけるパルスの広がりの
程度を表すものである。As a result, the control light 5 and the signal light 4 do not shift during the propagation, so that the light can be separated at a speed determined by the pulse width of the control light 5. Here, the group velocity dispersion shown in FIG. 7 is the group velocity (proportional to the reciprocal of the delay time).
Of the pulse width, and represents the degree of spread of the pulse at that wavelength.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の零分散波長を信号光4と制御光5の中間に位置
するようにして設定した分散シフトファイバを非線形ル
ープ3として用いる方法では、群速度分散値はおよそ
0.065ps/km/nm2 程度の傾きをもつため、
信号光4及び制御光5の波長での群速度分散値がゼロに
ならない。このため、信号光4或いは制御光5のパルス
が非線形ループ3を伝搬中に広がってしまい、入射パル
ス幅ほどの高速のスイッチが実現できないという欠点が
あった。However, in the method of using the dispersion-shifted fiber in which the zero-dispersion wavelength is set in the middle of the signal light 4 and the control light 5 as the nonlinear loop 3 as described above, the group velocity is Since the dispersion value has a slope of about 0.065 ps / km / nm 2 ,
The group velocity dispersion values at the wavelengths of the signal light 4 and the control light 5 do not become zero. For this reason, the pulse of the signal light 4 or the control light 5 spreads during propagation through the nonlinear loop 3, and there is a drawback that a switch as fast as the incident pulse width cannot be realized.
【0017】一方、群速度分散が負の領域では自己位相
変調効果により、パルス幅を広げない或いは狭めるとい
うことが可能であるが、群速度分散が正の領域ではパル
ス幅が広がってしまうため、信号光4と制御光5のどち
らかが必ず正の群速度分散領域になる従来の方法では、
入射パルス幅を広げないような超高速のスイッチが実現
できなかった。On the other hand, in the region where the group velocity dispersion is negative, it is possible to prevent or narrow the pulse width by the self-phase modulation effect, but in the region where the group velocity dispersion is positive, the pulse width is widened. In the conventional method in which either the signal light 4 or the control light 5 is always the positive group velocity dispersion region,
We have not been able to realize an ultra-high-speed switch that does not widen the incident pulse width.
【0018】入射パルス幅tinのガウス形のパルスを長
さLの非線形ループに入射すると、非線形ループ3を出
た後のパルス幅tout は次の (1)式 tout=[tin 2+{(2ln2/π)(1/tin)(λ2/c)DL}2]1/2 …(1) で表される。ここで、λは波長、cは光速、Dは群速度
分散である。When a Gaussian pulse having an incident pulse width t in is incident on a nonlinear loop having a length L, the pulse width t out after leaving the nonlinear loop 3 is expressed by the following equation (1) t out = [t in 2 + {(2ln2 / π) (1 / t in ) (λ 2 / c) DL} 2 ] 1/2 ... (1) Here, λ is the wavelength, c is the speed of light, and D is the group velocity dispersion.
【0019】信号光波長が1.552μmであり、制御
光波長が1.532μmの時、遅延時間を等しくするた
めに、非線形ループ3として用いる分散シフトファイバ
の零分散波長を1.542μmとすると、制御光波長に
おける群速度分散はおよそ0.65ps/km/nmと
なる。数値例として入射パルス幅を500fs(1fs
=10-15 秒)、L=100mとすると、非線形ループ
3を出た後のパルス幅tout は818fsまで広がって
しまう。When the signal light wavelength is 1.552 μm and the control light wavelength is 1.532 μm, the zero-dispersion wavelength of the dispersion shift fiber used as the nonlinear loop 3 is 1.542 μm in order to equalize the delay times. The group velocity dispersion at the control light wavelength is about 0.65 ps / km / nm. As a numerical example, the incident pulse width is 500 fs (1 fs
= 10 −15 seconds) and L = 100 m, the pulse width t out after leaving the non-linear loop 3 expands to 818 fs.
【0020】以上の簡単な見積もりでは非線形ループ3
内における非線形性によるパルスのスペクトルの広がり
を考慮していない。これを考慮にいれると非線形ループ
3を出た後のパルス幅tout は、入射パルス幅の倍の1
ps(1ps=10-12 秒)程度まで広がってしまう。In the above simple estimation, the nonlinear loop 3
It does not take into account the broadening of the pulse spectrum due to the nonlinearity within. Taking this into consideration, the pulse width t out after leaving the nonlinear loop 3 is 1 which is twice the incident pulse width.
It spreads to about ps (1 ps = 10 −12 seconds).
【0021】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、パル
ス幅が広がらず超高速なスイッチが可能な非線形ループ
ミラーを用いた光信号処理装置を提供することにある。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an optical signal processing device using a non-linear loop mirror in which the pulse width does not widen and an ultra-high speed switch is possible.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、結合率が1:1の光カプラと、該光カプ
ラの両出力端子に接続された光ファイバループにより構
成され、前記光カプラによって分岐された信号光の一方
の位相を制御光の入射による非線形光学効果により変化
させ、互いに逆方向に前記光ファイバループを伝搬させ
た後に前記光カプラにて再結合することにより、前記制
御光の有無によって前記信号光をスイッチさせる非線形
ループミラー形の光信号処理装置において、前記光ファ
イバループを零分散分散フラット光ファイバを用いて構
成した光信号処理装置を提案する。To achieve the above object, the present invention comprises an optical coupler having a coupling ratio of 1: 1 and an optical fiber loop connected to both output terminals of the optical coupler. By changing one phase of the signal light branched by the optical coupler by a non-linear optical effect due to the incidence of control light, by propagating the optical fiber loop in mutually opposite directions and then recombining in the optical coupler, In a nonlinear loop mirror type optical signal processing device that switches the signal light depending on the presence or absence of the control light, an optical signal processing device is proposed in which the optical fiber loop is configured by using a zero-dispersion dispersion flat optical fiber.
【0023】[0023]
【作用】本発明によれば、制御光の入力がない場合、例
えば光カプラの第1端子から入射した信号光は、該光カ
プラの第3及び第4の2つの端子に分けて出射され、そ
れぞれ光ファイバループを左回り及び右回りに伝搬し、
両者同時に再び前記光カプラに入射する。この際、前記
光カプラからは、前記光ファイバループを左回り及び右
回りに伝搬した信号光の干渉により前記第1端子にのみ
に信号光が出力され、第2端子には出力されない。即
ち、信号光の入力側(第1端子側)から見ると信号光は
前記光カプラと光ファイバループからなる非線形ループ
ミラーにより反射される。According to the present invention, when there is no control light input, for example, the signal light incident from the first terminal of the optical coupler is separately output to the third and fourth terminals of the optical coupler, Propagate counterclockwise and clockwise respectively in the optical fiber loop,
Both of them simultaneously enter the optical coupler again. At this time, the optical coupler outputs the signal light only to the first terminal but not to the second terminal due to the interference of the signal light propagating counterclockwise and clockwise in the optical fiber loop. That is, when viewed from the input side (first terminal side) of the signal light, the signal light is reflected by the nonlinear loop mirror including the optical coupler and the optical fiber loop.
【0024】一方、パルス状の強い制御光の入力がある
場合には、例えば前記光カプラの第3端子から左回りに
伝搬する信号光のうち制御光に重なった部分には、前記
光ファイバループを伝搬中に非線形光学効果の一つであ
る相互位相変調効果により制御光の強度に比例した位相
の変化が生じる。そして、再び前記光カプラに入射した
際に、位相の変化が生じた部分のみが前記光カプラにお
ける干渉により前記第2端子に出力される。即ち、制御
光と重なった信号光の部分のみが前記第2端子に分離し
て出力される。On the other hand, when there is strong pulsed control light input, for example, in the portion of the signal light propagating counterclockwise from the third terminal of the optical coupler, which overlaps the control light, the optical fiber loop is provided. A phase change proportional to the intensity of the control light occurs due to the mutual phase modulation effect, which is one of the nonlinear optical effects, during propagation. Then, when the light enters the optical coupler again, only the portion where the phase change occurs is output to the second terminal due to the interference in the optical coupler. That is, only the portion of the signal light that overlaps the control light is separated and output to the second terminal.
【0025】ここで、前記光ファイバループは零分散分
散フラット光ファイバからなるので、制御光の波長と信
号光の波長は遅延時間が等しくなる(ウォークオフがゼ
ロである)。このため、制御光と信号光の重なり部分は
前記光ファイバループを伝搬中にずれることなく超高速
なスイッチが可能となる。さらに、制御光の波長と信号
光の波長における群速度分散がともにほぼゼロであるの
で、制御光及び信号光のパルスは前記光ファイバループ
を伝搬中に広がることがない。このため、入射パルス幅
で決まる極めて超高速なスイッチが可能となる。Since the optical fiber loop is composed of a zero-dispersion dispersion flat optical fiber, the delay times of the control light and the signal light are equal (the walk-off is zero). For this reason, the super-high-speed switch can be performed without shifting the overlapping portion of the control light and the signal light during the propagation through the optical fiber loop. Furthermore, since the group velocity dispersions at the wavelength of the control light and the wavelength of the signal light are both substantially zero, the pulses of the control light and the signal light do not spread during the propagation through the optical fiber loop. Therefore, an extremely high-speed switch that is determined by the incident pulse width becomes possible.
【0026】また、制御光波長及び信号光波長の波長が
多少ずれたとしても、広い波長範囲にわたって遅延時間
の差及び群速度分散値はほぼゼロであるため、制御光波
長及び信号光波長の波長の選択の幅が広がる。Even if the wavelengths of the control light wavelength and the signal light wavelength are slightly deviated, since the difference in delay time and the group velocity dispersion value are almost zero over a wide wavelength range, the wavelengths of the control light wavelength and the signal light wavelength are small. A wider range of choices.
【0027】[0027]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図1は本発明の一実施例を示す構成図である。
図において、前述した従来例と同一構成部分は同一符号
をもって表す。また、本実施例と従来例との相違点は従
来例の非線形ループ3に代えて零分散分散フラット光フ
ァイバを用いた非線形ループ7を用いたことにある。即
ち、1は3dBカプラ、2は波長多重カプラ、4は高速
信号光、5は制御光、6は光フィルタ、7は零分散分散
フラット光ファイバを用いた非線形ループである。ここ
で、3dBカプラ1と非線形ループ7により非線形ルー
プミラーが構成される。また、零分散分散フラット光フ
ァイバとは、周知のように零分散形光ファイバと分散フ
ラット形光ファイバの双方の特性を合わせもつ光ファイ
バを言う。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
In the figure, the same components as those in the conventional example described above are represented by the same reference numerals. Further, the difference between this embodiment and the conventional example is that a nonlinear loop 7 using a zero dispersion dispersion flat optical fiber is used instead of the nonlinear loop 3 of the conventional example. That is, 1 is a 3 dB coupler, 2 is a wavelength multiplexing coupler, 4 is high-speed signal light, 5 is control light, 6 is an optical filter, and 7 is a non-linear loop using a zero-dispersion flat optical fiber. Here, the 3 dB coupler 1 and the non-linear loop 7 constitute a non-linear loop mirror. The zero-dispersion flat optical fiber is an optical fiber having the characteristics of both the zero-dispersion optical fiber and the dispersion-flat optical fiber, as is well known.
【0028】さらに、波長多重カプラ2は、3dBカプ
ラ1によって分離された一方の信号光と制御光5を合波
するものであれば、波長多重カプラでなくとも3dBカ
プラ、6:4カプラ等でも良い。Further, the wavelength multiplexing coupler 2 is not limited to the wavelength multiplexing coupler and may be a 3 dB coupler or a 6: 4 coupler as long as it combines one of the signal light separated by the 3 dB coupler 1 and the control light 5. good.
【0029】本実施例の動作原理は、従来の技術で述べ
た通常の非線形ループミラーと同様であるが、制御光5
と信号光4との間のウォークオフが小さく、かつ制御光
5及び信号光4のパルス広がりが小さいことが特徴であ
る。The operating principle of this embodiment is similar to that of the ordinary nonlinear loop mirror described in the prior art, but the control light 5 is used.
The feature is that the walk-off between the signal light 4 and the signal light 4 is small, and the pulse spread of the control light 5 and the signal light 4 is small.
【0030】図2は本発明の最も主要な特徴である非線
形ループ7として用いられる零分散分散フラット光ファ
イバの遅延時間及び群速度分散特性の一例を示す図であ
る。この例は零分散分散フラット光ファイバとして理想
的な特性である。FIG. 2 is a diagram showing an example of delay time and group velocity dispersion characteristics of a zero-dispersion dispersion flat optical fiber used as the nonlinear loop 7, which is the most important feature of the present invention. This example has ideal characteristics as a zero-dispersion flat optical fiber.
【0031】この図2を用いて本発明の特徴を説明す
る。図2において、横軸は光の波長を表し、縦軸は非線
形ループ7における光の遅延時間及び群速度分散を表
す。非線形ループ7において制御光5の波長と信号光4
の波長は遅延時間が等しい(ウォークオフがゼロであ
る)ため、制御光5と信号光4の重なり部分は非線形ル
ープ7を伝搬中にずれることなく超高速なスイッチが可
能となる。さらに、制御光5の波長と信号光4の波長に
おける群速度分散がともにゼロであるので、制御光5及
び信号光4のパルスは非線形ループ7を伝搬中に広がる
ことがない。このため、入射パルス幅で決まる極めて超
高速なスイッチが可能となる。The features of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the wavelength of light and the vertical axis represents the delay time and group velocity dispersion of light in the nonlinear loop 7. In the nonlinear loop 7, the wavelength of the control light 5 and the signal light 4
Since the wavelengths of (1) and (2) have the same delay time (the walk-off is zero), the super-high-speed switch can be performed without shifting the overlapping portion of the control light 5 and the signal light 4 during propagation through the nonlinear loop 7. Furthermore, since the group velocity dispersions at the wavelength of the control light 5 and the wavelength of the signal light 4 are both zero, the pulses of the control light 5 and the signal light 4 do not spread during propagation through the nonlinear loop 7. Therefore, an extremely high-speed switch that is determined by the incident pulse width becomes possible.
【0032】また、制御光の波長及び信号光の波長が図
2に示す位置になく、多少ずれていたとしても広い波長
範囲にわたって遅延時間の差及び群速度分散値はゼロで
あるため、制御光波長及び信号光波長の波長の選択の幅
が広がるという特徴も有している。Further, even if the wavelength of the control light and the wavelength of the signal light are not at the positions shown in FIG. 2 and even if they are slightly deviated, the delay time difference and the group velocity dispersion value are zero over a wide wavelength range. It also has a feature that the range of selection of the wavelength and the wavelength of the signal light is expanded.
【0033】図3は本発明の最も主要な特徴である非線
形ループ7として用いられる零分散分散フラット光ファ
イバの遅延時間及び群速度分散特性の他の例である。こ
の例は、零分散分散フラット光ファイバとして比較的作
成が容易で現実的な特性である。FIG. 3 shows another example of delay time and group velocity dispersion characteristics of the zero dispersion dispersion flat optical fiber used as the nonlinear loop 7, which is the most important feature of the present invention. This example is a characteristic that is relatively easy to make as a zero-dispersion dispersion flat optical fiber and is a realistic characteristic.
【0034】この図3を用いて本発明の特徴を説明す
る。図3において、横軸は光の波長を表し、縦軸は非線
形ループ7における光の遅延時間及び群速度分散を表
す。非線形ループ7において、制御光5の波長と信号光
4の波長は遅延時間が等しい(ウォークオフがゼロであ
る)。また、制御光5の波長及び信号光4の波長におけ
る群速度分散は、分散シフトファイバを用いた図7に示
す従来例に比べて非常に小さいので、非常に短いパルス
を用いてもこの波長におけるパルスの広がりは非常に小
さくなり、非常に短いパルスはそのパルス幅のまま伝搬
する。このため、入射パルス幅によって決まる非常に超
高速なスイッチが可能となる。The features of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength of light, and the vertical axis represents the delay time and group velocity dispersion of light in the nonlinear loop 7. In the non-linear loop 7, the wavelengths of the control light 5 and the signal light 4 have the same delay time (the walk-off is zero). Further, the group velocity dispersion at the wavelength of the control light 5 and the wavelength of the signal light 4 is much smaller than that of the conventional example shown in FIG. 7 which uses a dispersion shift fiber. The spread of the pulse becomes very small, and a very short pulse propagates with its pulse width. For this reason, a very high-speed switch determined by the incident pulse width becomes possible.
【0035】前述した数値を用いて出力のパルス幅t
out を見積ると次のようになる。即ち、信号光4の波長
が1.552μmであり、制御光5の波長が1.532
μmとすると、制御光5の波長における群速度分散はお
よそ0.059ps/km/nmとなり、制御光5の波
長における群速度分散は分散シフトファイバを用いた場
合に比べて、1/10以下となる。The pulse width t of the output is calculated by using the above-mentioned numerical values.
Estimating out is as follows. That is, the wavelength of the signal light 4 is 1.552 μm, and the wavelength of the control light 5 is 1.532.
.mu.m, the group velocity dispersion at the wavelength of the control light 5 is about 0.059 ps / km / nm, and the group velocity dispersion at the wavelength of the control light 5 is 1/10 or less as compared with the case where the dispersion shift fiber is used. Become.
【0036】また、数値例として、入射パルス幅を50
0fs(1fs=10-15 秒)、非線形ループ7の長さ
L=100mとすれば、出力のパルス幅は502fsと
見積もることができ、非線形ループ7として零分散分散
フラット光ファイバを用いた非線形ループミラーによる
パルスの広がりは無視できるほど小さく入射パルス幅t
inのまま伝搬することがわかる。As a numerical example, the incident pulse width is 50
If 0 fs (1 fs = 10 −15 seconds) and the length L of the non-linear loop 7 is 100 m, the pulse width of the output can be estimated to be 502 fs, and the non-linear loop 7 uses a zero-dispersion flat optical fiber. The spread of the pulse due to the mirror is so small that it can be ignored, and the incident pulse width t
it can be seen that the propagation remain in.
【0037】さらに、群速度分散の傾きが非常に小さい
ので、制御光波長及び信号光波長が正確に図3に示すよ
うな位置になく、多少ずれていたとしても遅延時間の差
及び群速度分散値は非常に小さいため、制御光波長及び
信号光波長の選択の幅が広がるという特徴を持ってい
る。Further, since the gradient of the group velocity dispersion is very small, the control light wavelength and the signal light wavelength are not located exactly as shown in FIG. 3, and even if they are slightly deviated, the difference in delay time and the group velocity dispersion. Since the value is very small, it has a feature that the range of selection of the control light wavelength and the signal light wavelength is widened.
【0038】逆に言い換えると制御光波長及び信号光波
長がある決まった波長の場合、若干のパルス広がり及び
若干のウォークオフ(これらはスイッチ速度の低下を意
味するが)を許せば、零分散分散フラット光ファイバの
零分散波長として比較的広い範囲の波長を許容すること
ができる。このため、零分散分散フラット光ファイバの
零分散波長の作製精度をゆるめることができ、本発明に
用いる零分散分散フラット光ファイバの作製歩留まりを
よくすることができるという特徴も有している。In other words, in the case where the control light wavelength and the signal light wavelength have a certain fixed wavelength, if a slight pulse spread and a slight walk-off (these mean a decrease in the switch speed) are allowed, the zero dispersion dispersion is allowed. A relatively wide range of wavelengths can be allowed as the zero dispersion wavelength of the flat optical fiber. Therefore, the zero-dispersion flat optical fiber can be manufactured with less precision in the zero-dispersion wavelength, and the production yield of the zero-dispersion flat optical fiber used in the present invention can be improved.
【0039】尚、これまで制御光波長を短波長側、信号
光波長を長波長側に設定したが、逆に制御光波長を長波
長側、信号光波長を短波長側に設定しても本発明は有効
である。Although the control light wavelength is set to the short wavelength side and the signal light wavelength is set to the long wavelength side so far, the control light wavelength is set to the long wavelength side and the signal light wavelength is set to the short wavelength side. The invention is effective.
【0040】次に、実際の実験例を示し本発明が超高速
動作が可能であることを実証する。図4に、実際の実験
に非線形ループ7として用いられた零分散分散フラット
光ファイバの遅延時間及び群速度分散特性を示す。ここ
では、信号光4の波長を1.525μm、制御光5の波
長を1.545μmと設定している。零分散分散フラッ
ト光ファイバを使用しているため、信号光4と制御光5
との遅延時間の差は、500fs/km(1km伝搬し
たときに500fsのずれが生ずる)であり非常に小さ
い。Next, an actual experimental example is shown to demonstrate that the present invention is capable of ultra-high speed operation. FIG. 4 shows the delay time and group velocity dispersion characteristics of the zero-dispersion dispersion flat optical fiber used as the nonlinear loop 7 in the actual experiment. Here, the wavelength of the signal light 4 is set to 1.525 μm, and the wavelength of the control light 5 is set to 1.545 μm. Since zero-dispersion flat optical fiber is used, signal light 4 and control light 5
The difference in the delay time between and is 500 fs / km (a shift of 500 fs occurs when propagating 1 km), which is very small.
【0041】実験に用いた非線形ループ7の長さLが1
00mであり、信号光4と制御光5との遅延時間の差
(ずれ)は50fs程度と非常に小さくなるため、信号
光4と制御光5とのずれによる動作速度の低下がなく超
高速な動作が可能である。The length L of the nonlinear loop 7 used in the experiment is 1
Since the difference (deviation) in the delay time between the signal light 4 and the control light 5 is about 50 fs, which is extremely small, there is no decrease in the operating speed due to the deviation between the signal light 4 and the control light 5, and the speed is very high. It is possible to operate.
【0042】また、信号光4の波長における群速度分散
は0.05ps/km/nm、制御光5の波長における
群速度分散は−0.08ps/km/nmであり、これ
らは従来の技術で用いられていた分散シフトファイバに
よる非線形ループ3の値に比べると1/10程度であ
り、1ps以下の制御光パルス及び信号光パルスであっ
てもほとんど広がらない。The group velocity dispersion at the wavelength of the signal light 4 is 0.05 ps / km / nm, and the group velocity dispersion at the wavelength of the control light 5 is -0.08 ps / km / nm. The value is about 1/10 of the value of the non-linear loop 3 using the dispersion-shifted fiber that is used, and the control light pulse and the signal light pulse of 1 ps or less hardly spread.
【0043】このため、制御光パルス及び信号光パルス
の広がりにより動作速度の低下がなく、フェムト秒台の
極めて超高速なスイッチ動作が可能となる。従来の技術
の項で説明したように、従来の分散シフトファイバによ
る非線形ループ3を用いた光信号処理装置においては、
ループを伝搬中に1ps以上に広がってしまうため超高
速動作は不可能であった。Therefore, the operation speed does not decrease due to the spread of the control light pulse and the signal light pulse, and the extremely high speed switching operation in the femtosecond range becomes possible. As described in the section of the conventional technique, in the optical signal processing device using the non-linear loop 3 using the conventional dispersion-shifted fiber,
Ultra-high speed operation was impossible because it spreads over 1 ps during propagation through the loop.
【0044】図5に本発明を用いた実験結果を示す。図
5の(a) が制御光パルス、図5の(b) がスイッチされた
信号光である。尚、この実験は本発明の超高速光信号処
理装置の性能を示すための実験であり、信号光として高
速信号ではなく連続光を入射している。FIG. 5 shows the result of an experiment using the present invention. 5A shows the control light pulse, and FIG. 5B shows the switched signal light. It should be noted that this experiment is an experiment for showing the performance of the ultrahigh-speed optical signal processing device of the present invention, and continuous light is incident as the signal light instead of the high-speed signal.
【0045】本実験における装置構成は図1に示す構成
と同様である。信号光4として連続光を入射し、制御光
5としてパルス幅605fsの光パルスを入射したと
き、スイッチされた信号光として770fsのパルスが
得られた。制御光5は非線形ループ7を伝搬中に自己位
相変調効果によりパルス幅が減少して、出力において4
40fsのパルス幅であり、制御光5の広がりによる動
作速度の低下はない。また、スイッチされた信号光は入
射した制御光5と同程度のパルス幅であることから、制
御光5と信号光との伝搬速度の差及び信号光の広がりは
小さい。The apparatus configuration in this experiment is similar to that shown in FIG. When continuous light was made incident as the signal light 4 and an optical pulse having a pulse width of 605 fs was made incident as the control light 5, a pulse of 770 fs was obtained as the switched signal light. The control light 5 has a pulse width reduced by the self-phase modulation effect while propagating through the nonlinear loop 7,
The pulse width is 40 fs, and the operation speed does not decrease due to the spread of the control light 5. Further, since the switched signal light has a pulse width similar to that of the incident control light 5, the difference in propagation speed between the control light 5 and the signal light and the spread of the signal light are small.
【0046】以上のように実験によって、本発明の光信
号処理装置を動作させ、非線形光ファイバループ7とし
て零分散分散フラット光ファイバを用いることにより、
実際に、制御光5と信号光4のパルス幅が広がらないこ
と及び制御光5と信号光4の伝搬速度の差がないことを
示し、動作速度の低下のないことを明らかにした。そし
て、本発明により、従来の技術で実現不可能であった1
ps以下、即ちフェムト秒のオーダーの超高速な信号処
理が可能であることを実証した。As described above, by operating the optical signal processing device of the present invention and using a zero-dispersion flat optical fiber as the non-linear optical fiber loop 7 by experiments,
Actually, it was shown that the pulse widths of the control light 5 and the signal light 4 did not widen and there was no difference in the propagation speed of the control light 5 and the signal light 4, and it was clarified that the operating speed did not decrease. And, according to the present invention, it is impossible to realize by the conventional technique.
It has been demonstrated that ultra-high-speed signal processing of ps or less, that is, femtosecond order is possible.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御光及び信号光のパルス幅を広げることなく、かつ、制
御光と信号光との遅延時間差のない、言い換えれば非常
に超高速な信号処理、特に光DEMUXが可能となる。
従来の技術では不可能であった極めて超高速な信号処理
が可能となる利点が生じる。As described above, according to the present invention, the pulse widths of the control light and the signal light are not widened, and there is no difference in the delay time between the control light and the signal light, in other words, a very high speed. It enables signal processing, especially optical DEMUX.
There is an advantage that extremely high-speed signal processing is possible, which is impossible with the conventional technology.
【0048】これにより、超高速な光信号処理が可能と
なり、超高速な光信号処理装置、特に光DEMUX装置
を安価で提供することが可能になる。As a result, it becomes possible to carry out an ultrahigh-speed optical signal processing, and to provide an ultrahigh-speed optical signal processing device, particularly an optical DEMUX device, at a low cost.
【図1】本発明の一実施例における非線形ループミラー
を用いた光信号処理装置を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical signal processing device using a nonlinear loop mirror according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例における最も主要な特徴であ
る非線形ループとして用いられる零分散分散フラット光
ファイバの遅延時間及び群速度分散特性の一例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of delay time and group velocity dispersion characteristics of a zero-dispersion flat optical fiber used as a non-linear loop, which is the most important feature in one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例における最も主要な特徴であ
る非線形ループとして用いられる零分散分散フラット光
ファイバの遅延時間及び群速度分散特性の一例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of delay time and group velocity dispersion characteristics of a zero-dispersion flat optical fiber used as a non-linear loop, which is the most important feature in one embodiment of the present invention.
【図4】本発明を用いた実際の実験に非線形ループとし
て用いられた零分散分散フラット光ファイバの遅延時間
及び群速度分散特性を示す図FIG. 4 is a diagram showing delay time and group velocity dispersion characteristics of a zero dispersion dispersion flat optical fiber used as a nonlinear loop in an actual experiment using the present invention.
【図5】本発明を用いた実験結果を示す図FIG. 5 is a diagram showing an experimental result using the present invention.
【図6】従来例の方法による非線形ループミラーを用い
た光信号処理装置を示す構成図FIG. 6 is a configuration diagram showing an optical signal processing device using a non-linear loop mirror according to a method of a conventional example.
【図7】従来例の方法において非線形ループとして用い
られる分散シフトファイバの遅延時間及び群速度分散特
性の例を示す図FIG. 7 is a diagram showing an example of delay time and group velocity dispersion characteristics of a dispersion shift fiber used as a non-linear loop in the conventional method.
1…3dBカプラ、1a…3dBカプラ端子、1b…3
dBカプラ端子、1c…3dBカプラ端子、1d…3d
Bカプラ端子、2…波長多重カプラ、3…非線形ルー
プ、4…高速信号光、5…制御光、6…光フィルタ、7
…零分散分散フラット光ファバを用いた非線形ループ。1 ... 3 dB coupler, 1a ... 3 dB coupler terminal, 1b ... 3
dB coupler terminal, 1c ... 3dB coupler terminal, 1d ... 3d
B coupler terminal, 2 ... Wavelength multiplex coupler, 3 ... Non-linear loop, 4 ... High-speed signal light, 5 ... Control light, 6 ... Optical filter, 7
... A non-linear loop using a zero-dispersion dispersion flat optical fiber.
Claims (1)
ラの両出力端子に接続された光ファイバループにより構
成され、前記光カプラによって分岐された信号光の一方
の位相を制御光の入射による非線形光学効果により変化
させ、互いに逆方向に前記光ファイバループを伝搬させ
た後に前記光カプラにて再結合することにより、前記制
御光の有無によって前記信号光をスイッチさせる非線形
ループミラー形の光信号処理装置において、 前記光ファイバループを零分散分散フラット光ファイバ
を用いて構成したことを特徴とする光信号処理装置。1. An optical coupler having a coupling ratio of 1: 1 and an optical fiber loop connected to both output terminals of the optical coupler, wherein one phase of a signal light branched by the optical coupler is a control light. The non-linear loop mirror type that switches the signal light depending on the presence or absence of the control light by changing the nonlinear optical effect due to the incidence of light and propagating the optical fiber loops in opposite directions and then recombining them in the optical coupler. 2. The optical signal processing device according to claim 1, wherein the optical fiber loop is configured by using a zero-dispersion dispersion flat optical fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6285410A JPH08146473A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Optical signal processor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6285410A JPH08146473A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Optical signal processor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08146473A true JPH08146473A (en) | 1996-06-07 |
Family
ID=17691161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6285410A Pending JPH08146473A (en) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | Optical signal processor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08146473A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7423564B2 (en) | 2003-11-17 | 2008-09-09 | Juridical Foundation Osaka Industrial Promotion Organization | Optical signal processing device for A/D converter including optical encoders with nonlinear loop mirrors |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP6285410A patent/JPH08146473A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7423564B2 (en) | 2003-11-17 | 2008-09-09 | Juridical Foundation Osaka Industrial Promotion Organization | Optical signal processing device for A/D converter including optical encoders with nonlinear loop mirrors |
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