JPH08152656A - 光時分割分離回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受光系において光の損失を生ずることなく、
単一の非線形光学素子を用いてタイミング抽出回路、光
時分割分離回路の両機能を同時に実現させた装置を提供
する。 【構成】 非線形光学媒質に信号光パルスおよび２波長
の制御光パルスを入射して、非線形光学効果によってこ
の２つの制御光パルスと信号光パルスの間に生じた第４
および第５の波長を取り出し、一方をタイミング抽出
に、他方を時分割分離に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高速光通信における
光中継装置、光端局装置あるいは光信号処理において必
要とされる高速時分割多重ディジタル光信号の時分割分
離回路に利用する。

【０００２】

【従来の技術】以下に図面を参照して従来の光時分割分
離回路を説明する。

【０００３】図５は従来の光時分割分離回路の構成を示
すものである。この従来の光時分割分離回路は、信号光
が入力される信号光入射ポート１１、時分割分離のため
のタイミング信号を発生する電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１２と、低周波の信号を発生する低周波発振器１３と、
ＶＣＯ１２の出力と低周波発振器１３の出力とを混合す
るマイクロ波帯のミキサ１４と、このミキサ１４の出力
により制御され波長λclk の光パルス列を出力する光ク
ロックパルス発生器１５と、電圧制御発振器１２の出力
によって制御され波長λcontの光パルス列を出力する制
御光パルス発生器１６と、入力された信号光を分岐する
光分波器１８と、光クロックパルス発生器１５の出力光
と分岐された信号光とを合波する光合波器１７と、制御
光パルス発生器１６の出力光と分岐された信号光とを合
波する光合波器１９と、光合波器１７で合波された光が
入力され非線形光学効果を施す進行波型半導体レーザ増
幅器２０と、光合波器１９で合波された光が入力され光
出力ポート２５へ分離された光時分割信号を出力する時
分割分離回路２１と、進行波型半導体レーザ増幅器２０
の出力から波長λclk の光を通過させる光学バンドパス
フィルタ（ＢＰＦ）２２と、この光学バンドパスフィル
タ２２を通過した光を電気信号に変換する受光回路２３
と、変換された電気信号と低周波発振器１３の信号との
位相比較を行う位相比較器２４とを備えている。なお、
低周波発振器１３と位相比較器２４との間には周波数逓
倍器２６が配置されている。

【０００４】このように、従来、全光信号処理を用いた
受信系においては、光信号を光分波器１８によって二つ
に分けて、一方はタイミング抽出回路に、他方は時分割
分離回路２１に入力していた。

【０００５】この従来例の回路の詳細については、 〔１〕S.Kawanishi et al.,"100Gbit/s,200km optical
transmission experiment using extremely low jitter
PLL timing extraction and all-optical demultiplex
ing based on polarization insensitive four-wave mi
xing," Electron.Lett., 1994,301,pp.800-801.に述べ
られている。

【０００６】まず、この図５に示す回路でのタイミング
抽出の動作を説明する。信号光入射ポート１１から入射
した信号光パルスは、光分波器１８によって分岐され、
一方は光クロックパルス発生器１５から発生した光クロ
ックと光合波器１７を通して進行波型半導体レーザ増幅
器２０に入力する。進行波型半導体レーザ増幅器２０に
おいては、増幅器の有する非線形光学効果によって、増
幅器で信号光とクロック光の強度の積に比例した第３の
波長の光を発生させる。この第３の波長の光を発生させ
る非線形光学効果としては、４光波混合や和周波光発生
などが挙げられる。

【０００７】図６に、一例として４光波混合の場合の入
射信号光の波長λsig 、クロック光の波長λclk の関係
を示す。ここで、発生する４光波混合光の波長λclk.
_FWM と入力光波長との間は、 １／λclk._FWM ＝２／λsig −１／λclk （１） の関係が成立する。また、和周波光発生の場合には、発
生する和周波光の波長λclk._SAM との入力光波長の関係
は、 １／λclk._SAM ＝１／λsig ＋１／λclk （２） である。いまここで、信号光の波長λsig 、クロック光
の波長λclk を適当に選ぶことによって、発生した第３
の波長の光のみを、光学バンドパスフィルタ２２によっ
て取り出すことができる。実際、隣接する光の波長差を
１０ｎｍ程度以上とすれば、現在市販されている波長分
離フィルタを用いて分離することができる。この光学バ
ンドパスフィルタ２２によって分離された光は、光学バ
ンドパスフィルタ２２を通して受光回路２３によって受
光され、位相比較器２４の一方に入力する。

【０００８】次に、電圧制御発振器１２の発振周波数を
ｆ₀ とする。ｆ₀ の値としては、信号光入射ポート１１
から入力する信号光のビットレートがｎｆ₀ （ｎは１以
上の整数）となるように設定する。この電圧制御発振器
１２の出力が、低周波発振器１３およびミキサ１４によ
って周波数がシフトされ、光クロックパルス発生器１５
を駆動し、繰り返し周波数がｆ₀ ＋Δｆ（またはｆ₀ −
Δｆあるいはｆ₀ ±Δｆ）の光クロックパルスを発生さ
せる。本発明が対象とする全光時分割分離回路では、光
クロックパルスの波形としては、正弦波状ではなくて、
パルス幅が細く、高調波成分を含んでいることが必要で
ある。

【０００９】いま、発生する光パルス列の時間波形Ｐc
(t)がガウス状であるとすると、次の（３）式のように
表される。

【００１０】

【数１】 ここで、Ａ、αは定数、Ｔ＝１／（ｆ₀ ＋Δｆ）であ
る。このＰc(t)をフーリエ級数に展開すると次の（４）
式のようになる。

【００１１】

【数２】 この（４）式をみると、第２項には、ｎ倍高調波成分ｎ
（ｆ₀ ＋Δｆ）が存在することがわかる。この第ｎ高調
波成分は、ｎが大きくなるにつれて係数が小さくなるた
め減少するが、パルス幅が狭い（αが小さい）ときに
は、係数が大きくなって十分な強度の第ｎ高調波を発生
させることが可能である。

【００１２】高ビットレートの信号光に対して十分なレ
ベルの相関信号を発生させるためには、発生するクロッ
クパルスのパルス幅が狭い必要がある。現在超短光パル
ス光源として、ゲインスイッチ半導体レーザや、モード
同期レーザなどを用いれば、５ｐｓ以下のパルス幅の光
パルスを発生させることは比較的容易であり、この光パ
ルスを用いれば、１００Ｇbit/s 以上の光信号に対して
も相関検出を行うことが可能である。

【００１３】いま、簡単のため光信号パルスと光クロッ
クのエンベロープが正弦波であるとし、各々Ｐs(t)、Ｐ
c(t)とすると次の（５）、（６）式のように表される。

【００１４】 Ｐs(t)＝Ｐs ｛１＋sin ｎ（２πｆ₀ ｔ＋φ(t) ）｝ （５） Ｐc(t)＝Ｐc ｛１＋sin ２ｎπ（ｆ₀ ＋Δｆ）ｔ｝ （６） ここで、Ｐs 、Ｐc は定数である。また、φ(t) は光信
号パルスと光クロックの位相差（パルス位置の相対時間
差）であり、この量がＰＬＬによって制御して０もしく
は一定値にするべき量である。

【００１５】この両光が光相関検出器に入力して発生し
た相関信号を受光回路（例えばＰＩＮ−ＰＤ）に入力し
たときのフォトカレントＯs(t)は次の（７）式で表され
る。

【００１６】

【数３】 ここで、ｅは電子の電荷、ηはＰＩＮ−ＰＤの量子効
率、ｈνはフォトンのエネルギである（７）式の最後の
項が光クロックとの相関によって生じたｎΔｆ成分であ
り、この式から明らかなように光信号パルスと光クロッ
クパルスの位相差の相対的な変動φ(t) は、低周波のΔ
ｆ成分に含まれる位相変動ｎφ(t) に置き換えられるこ
とになる。このΔｆ成分の出力ともとの低周波発振器１
３のΔｆ信号出力を周波数逓倍器２６でｎ逓倍した出力
との位相比較を位相比較器２４で行えば、位相φ(t) の
変化すなわち、位相差成分が検出されるので、これを電
圧制御発振器１２にフィードバックすることによりＰＬ
Ｌ動作が達成される。

【００１７】なお、ｎ＝１の場合、すなわちクロック周
波数と信号光ビットレートが同じ場合には、周波数逓倍
器２６は不要である。

【００１８】以上のようにしてタイミング抽出されたク
ロックによって制御光パルス発生器１６が駆動され、こ
の制御光パルスが光合波器１９を通して時分割分離回路
２１に入射して信号光の時分割分離が行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例の構
成では、受信系で光信号のパワーを分岐してＰＬＬ回路
と光時分割分離回路に入力している。この従来構成にお
いては、受信系に光分岐手段として光分岐器、タイミン
グ抽出回路、光時分割分離回路をそれぞれ別個に容易す
る必要があり、受信系全体が複雑になるだけでなく、信
号光を分岐することによって生じる光の損失によって受
光感度が劣化する問題点があった。

【００２０】本発明の目的は、上述の問題点を解決する
もので、受光系において光の損失を生じることなく、ま
た受光系に非線形光学媒質を用いる単一の非線形光学素
子によってタイミング抽出回路、光時分割分離回路の両
機能を同時に実現させる構成を提供することにある。

【００２１】また本発明の他の目的は、非線形光学媒質
として知られている半導体レーザ増幅器や光ファイバを
用いることで、容易にタイミング抽出と時分割分離の両
機能を有する光時分割分離回路を提供することにある。

【００２２】また本発明の他の目的は、小型でしかも超
高速の動作が実現でき、超高速光通信や光信号処理を用
いることができる光時分割分離回路を提供することにあ
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、第一の波長の
光パルス列を発生する第一の光パルス光源と、第二の波
長の光パルス列を発生する第二の光パルス光源と、光非
線形媒質と、入力される第三の波長の信号光と前記第一
の波長の光パルス列および前記第二の波長の光パルス列
とを前記光非線形媒質に入射する手段と、前記光非線形
媒質の非線形光学効果により生ずる第四および第五の波
長の光を分離する手段と、前記第四の波長の光からタイ
ミング抽出を行い、前記第一の光パルス光源および前記
第二の光パルス光源の出力光パルスのタイミングを制御
する手段とを備え、前記第四の波長の光は前記第一の波
長の光パルスと前記信号光との強度の積に比例した信号
であり、前記第五の波長の光は前記第二の波長の光パル
スと前記信号光との強度の積に比例した信号であり、前
記第五の波長の光が時分割分離された信号として出力さ
れることを特徴とする。

【００２４】なお、前記第一の光パルス光源の出力光パ
ルス列の周波数は前記信号光のビットレートに相当する
周波数からΔｆだけずれた値に設定されたことが好まし
い。

【００２５】また、第一の波長と第二の波長とは、第三
の波長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の
波長から前記第４の波長の光が前記光非線形媒質中で４
光波混合によって発生し、前記第二の波長の光および前
記第三の波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒
質中で４光波混合によって発生する波長関係に設定され
たことが好ましい。

【００２６】また、第一の波長と第二の波長とは、第三
の波長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の
波長から前記第４の波長の光が前記光非線形媒質中で和
周波光として発生し、前記第二の波長の光および前記第
三の波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒質中
で和周波光として発生する波長関係に設定されたことが
好ましい。

【００２７】また、第一の光パルス光源および第二の光
パルス光源の出力光パルスのタイミングを制御する手段
は、前記分離された第四の波長の光から抽出されたタイ
ミング信号と前記第一の光パルス光源のタイミング信号
とを比較してその位相誤差が小さくなるように、前記第
一の光パルス光源および第二の光パルス光源の出力タイ
ミングを帰還制御するループバック制御回路を含むこと
が好ましい。

【００２８】また、光非線形媒質は、半導体レーザ増幅
器あるいは光ファイバであることができる。

【００２９】また、第四および第五の波長の光を分離す
る手段の後段に、それぞれ第四および第五の波長の光を
通過させる光学バンドパスフィルタを設けることが好ま
しい。

【００３０】

【作用】非線形光学媒質に信号光パルスおよび２波長の
制御光パルスを入射して、非線形光学効果によって、こ
の二つの制御光パルスと信号光パルスとの間に生じた第
４の波長および第５の波長のうち一方をタイミング抽出
に、他方を時分割分離に使用する。タイミング抽出され
た信号は電圧制御発振器にフィードバックされ、ＰＬＬ
が構成される。

【００３１】これにより、信号光を時分割分離回路とタ
イミング抽出回路とに光分岐器を用いて分岐する必要は
なく、受光系で光損失を生ずることがない。また単一の
非線形光学媒質で二つの信号を分離できるため、回路の
構成素子が少なくてすみ、また小型化を図ることができ
る。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３３】図１は、本発明の第一実施例の構成を示す
図である。この第一実施例の全光時分割分離回路は、信
号光入射ポート１０１と、制御光パルス発生器１０２
と、光クロックパルス発生器１０３と、光合波器１０
５、１０６と、光非線形媒質１０７と、光分波器１０８
と、タイミング抽出回路１０９と、光出力ポート１１０
とを備えた構成である。その接続について述べると、制
御光パルス発生器１０２と光クロックパルス発生器１０
３の出力光は光合波器１０５に入力される。光合波器１
０５の出力と信号光入射ポート１０１は光合波器１０６
の入力側に接続されている。光合波器１０６の出力は光
非線形媒質１０７に入力され、光非線形媒質１０７の出
力は光分波器１０８に入力されている。光分波器１０８
の一方の出力はタイミング抽出回路１０９に入力され、
タイミング抽出回路１０９の出力は制御光パルス発生器
１０２に入力される。なお、制御光パルス発生器１０２
と光クロックパルス発生器１０３と同期して動作する構
成である。また光分波器１０８の他方の出力は光出力ポ
ート１１０に導かれている。

【００３４】なお、図１の構成では、光分波器１０８と
タイミング抽出回路１０９との間に光学バンドパスフィ
ルタ１１１が設けられ、光分波器１０８と光出力ポート
１１０との間に光学バンドパスフィルタ１１４が設けら
れている。

【００３５】本第一実施例の特徴とするところは、第一
の波長（λclk ）の光パルス列を発生する第一の光パル
ス光源である光クロックパルス発生器１０３と、第二の
波長（λcont）の光パルス列を発生する第二の光パルス
光源である制御光パルス発生器１０２と、光非線形媒質
１０７と、信号光入射ポート１０１から入力される第三
の波長の信号光と第一の波長の光パルス列および前記第
二の波長の光パルス列とを光非線形媒質１０７に入射す
る手段としての光合波器１０５および１０６と、光非線
形媒質１０７の非線形光学効果によって生じた第四およ
び第五の波長の光を分離する手段としての光分波器１０
８と、第四の波長の光からタイミング抽出を行い、制御
光パルス発生器１０２および光クロックパルス発生器１
０３の出力光パルスのタイミングを制御する手段として
のタイミング抽出回路１０９とを備え、第四の波長の光
は第一の波長の光パルスと信号光との強度の積に比例し
た信号であり、第五の波長の光は第二の波長の光パルス
と信号光との強度の積に比例した信号であり、第五の波
長の光が光出力ポート１１０から時分割分離された信号
として出力されることにある。

【００３６】次に本第一実施例の動作を説明する。

【００３７】まず、信号光入射ポート１０１から信号光
パルスが入射して光合波器１０６に入る。一方、制御光
パルス発生器１０２から発生した波長λcontの制御光パ
ルスは、光合波器１０５、１０６を通して光非線形媒質
１０７に入力する。また、この制御光パルスの繰り返し
に同期した波長λclk を有する光クロックパルスが光ク
ロックパルス発生器１０３から発生して光合波器１０
５、１０６を通して光非線形媒質１０７に入力する。こ
こで、制御光パルス発生器１０２と光クロックパルス発
生器１０３とを接続する符号１０４は、両者を同期させ
るための信号線を示している。

【００３８】この制御光パルス発生器１０２の発生する
制御光パルスの周波数は、入射信号のビットレートに相
当する周波数ｆ₀ の整数分の１である１／（ｆ₀ ／Ｎ）
に設定される。ただし、Ｎは１以上の整数であり、本実
施例回路による時分割分離の多重分離数に相当する。

【００３９】光非線形媒質１０７においては、光非線形
媒質の有する非線形光学効果によって、媒質中で信号光
とクロック光の強度の積および信号光と制御光の強度の
積に比例した第４および第５の光を発生させる。この第
４および第５の光を発生させる非線形光学効果として
は、従来技術で説明した４光波混合や和周波光発生など
が挙げられる。

【００４０】いま、ここで、信号光の波長λsig 、クロ
ック光の波長λclk および制御光の波長λcontの波長差
を適当に選ぶことによって、発生した波長λ^* cont. の
第４の光および波長λ^* clk を、光分波器１０８によっ
て各々別々に取り出すことができるように設定すること
ができる。この光非線形媒質１０７に入力される波長と
出力される波長の関係は図２に示されている。実際に、
λ^* cont. およびλ^* clk の波長差を１０ｎｍ程度以上
とすれば、現在市販されている波長分離フィルタを光分
波器１０８として用いることができる。この波長分離フ
ィルタを用いる光分波器１０８で分離された光のうち、
信号光とクロック光とによって発生した第４の波長成分
λ^* clk は、タイミング抽出回路１０９に導かれる。こ
のとき、第４の波長成分λ^* clk に混入する自然放出光
や他の波長成分を除去するためにタイミング抽出回路１
０９の前に光学バンドパスフィルタ１１１を用いてもよ
い。また、光分波器１０８によって分離された第５の波
長成分λ^* cont. は、時分割分離された信号出力であ
り、必要に応じて光学バンドパスフィルタ１１４を用い
て雑音成分を除去し、光出力ポート１１０に導くことに
よって時分割分離出力が得られる。

【００４１】図３は、信号光、制御光および４光波混合
光パルスのタイムチャートを示したものである。この図
３に示すように、信号光パルスと制御光パルスの時間位
置が重なった箇所においてのみ、４光波混合出力すなわ
ち多重分離出力が発生しているのがわかる。

【００４２】光非線形媒質１０７としては、非線形光学
効果を奏する光回路素子であればよく、光ファイバや半
導体レーザ増幅器、その他の非線形光学効果を有する無
機光学材料あるいは有機光学材料で作成された光導波路
などを用いることができる。

【００４３】次に本発明の第二実施例を図４により説明
する。

【００４４】図４は本発明の第二実施例の構成を示すも
のである。この第二実施例の光時分割分離回路は、信号
光入射ポート４０１と、信号光のビットレートに相当す
る周波数ｆ₀ の１／Ｎの周波数（ｆ₀ ／Ｎ）を発振する
電圧制御発振器（ＶＣＯ）４０２と、周波数Δｆで発振
する低周波発振器４０３と、電圧制御発振器４０２の出
力と低周波発振器４０３の出力を混合するミキサ４０４
と、電圧制御発振器４０２の出力によって波長λcontの
光パルスを出力する制御光パルス発生器４０５と、ミキ
サ４０４の出力によって波長λclk の光パルスを出力す
る光クロックパルス発生器４０６と、制御光パルス発生
器４０５の光出力と光クロックパルス発生器４０６の光
出力とを合波する光合波器４０７と、この光合波器４０
７の光出力と信号光入射ポートから入力された信号光と
を合波する光合波器４０８と、この光合波器４０８の出
力が入力される進行波型半導体レーザ増幅器４０９と、
この進行波型半導体レーザ増幅器４０９の出力が入力さ
れて信号光とλcontおよびλclk の光の４光波混合光で
ある波長λclk._FWM と波長λcont. _FWM の光を分離して
出力する光分波器４１０と、この波長λclk._FWM の光を
通過させる光バンドパスフィルタ４１１と、通過された
波長λclk._FWM の光を電気信号に変換する受光回４１２
と、変換されたクロック信号と低周波発振器４０３の出
力とを比較し比較結果を電圧制御発振器４０２に制御信
号として与える位相比較器４１３と、光分波器４１０で
分離された波長λcont. _FWM を通過させる光バンドパス
フィルタ４１４と、この光バンドパスフィルタ４１４の
出力を光時分割分離出力として出力する光出力ポート４
１５を備える。

【００４５】この本発明第二実施例の動作を説明する。

【００４６】まず、信号光入射ポート４０１から信号光
パルスが入射して光合波器４０８に入る。一方電圧制御
発振器４０２の出力は、２分されて一方は制御光パルス
発生器４０５を駆動する。この電圧制御発振器４０２の
発振周波数は入射信号のビットレートに相当する周波数
ｆ₀ の整数分の１（１／（ｆ₀ Ｎ））に設定される。た
だし、Ｎは１以上の整数であり、本回路による時分割分
離の多重分離数に相当する。制御光パルス発生器４０５
から発生した制御光パルスは、光合波器４０７、４０８
を通して進行波型半導体レーザ増幅器４０９に入力す
る。一方、２分された電圧制御発振器４０２の他方の出
力は、ミキサ４０４に入力され、ここで低周波発生器４
０３（周波数Δｆ）と周波数混合されて周波数がΔｆだ
けシフトされた（ｆ₀ ／Ｎ−Δｆ）または（ｆ₀ ／Ｎ＋
Δｆ）あるいはその両方の周波数成分を発生する。この
ミキサ４０４の出力を用いて光クロックパルス発生器４
０６を駆動し、発生した光クロックは、光合波器４０
７、４０８を通して進行波型半導体レーザ増幅器４０９
に入力される。進行波型半導体レーザ増幅器４０９にお
いては、進行波型半導体レーザ増幅器４０９の有する非
線形光学効果によって媒質中で、図６と同様に４光波混
合出力を発生する。ここで、発生する４光波混合光の波
長と入力光波長との間には、 １／λcont. _FWM ＝２／λsig −１／λcont （８） １／λclk. _FWM＝２／λsig −１／λclk （９） の関係が成立する。

【００４７】いまここで、信号光の波長λsig 、クロッ
ク光の波長λclk および制御光の波長λcontの波長差を
適当に選ぶことによって、発生した４波混合光λcont.
_FWMおよびλclk. _FWMを、光学フィルタで構成された光
分波器４１０で各々別々に取り出すことができるように
設定する。実際、λcont. _FWM およびλclk. _FWMの波長
差を１０ｎｍ程度以上とすれば、現在市販されている波
長分離フィルタを用いることができる。この光分波器４
１０によって分離された光のうち、信号光とクロック光
によって発生した４光波混合成分λclk. _FWMは、受光回
路４１２によって電気信号に変換される。このとき、４
光波混合成分λclk. _FWMに混入する自然放出光や他の波
長成分を除去するために受光回路４１２の前に光学バン
ドパスフィルタ４１１を用いることができる。受光回路
４１２の出力は、電気信号による位相比較を行う位相比
較器４１３に入力されて、ここで低周波発振器４０３の
出力と位相比較され、この位相比較結果が電圧制御発振
器４０２にフィードバックされてＰＬＬ動作が実現され
る。このＰＬＬ回路の動作の詳細については、〔２〕O.
Kamatani et al.,"Prescaled 6.3 GHz clock recovery
from 50 Gbit/sTDM optical signal with 50 GHz PLL u
suing four-wave mixing in a travelling-wave laser
diode optical amplifier," Electron.Lett. vol.30,p
p.807-809, 1994に述べられている。

【００４８】また、光分波器４１０によって分離された
他のλcont. _FWM 成分は、時分割分離された信号出力で
あり、必要に応じて光学バンドパスフィルタ４１４を用
いて雑音成分を除去し、光出力ポート４１５へ導くこと
によって時分割分離出力が得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
進行波型半導体レーザ増幅器その他の光非線形媒質中の
超高速非線形光学効果による４光波混合あるいは和周波
数光発生を用いることにより、超高速時分割多重信号に
同期したクロックを再生し、さらにこのクロックを用い
て全光時間分割分離を行うことができる。

【００５０】また、受信系に光分岐手段を必要としない
ため、受信系において光損失が生ずることがなく、受信
感度の劣化を生ずることがない全光時分割分離を行うこ
とができる。

【００５１】しかも、単一の非線形光学素子により４光
波混合あるいは和周波数光発生を行うことができるた
め、回路構成が簡単で受信系を複雑にすることなく全光
時分割分離回路を実現でき、小型でしかも超高速の動作
を実現できるため、超高速光通信や光信号処理の分野で
利用すればその効果が大きい。

【００５２】また、光非線形媒質へ信号光、制御光およ
びクロック光を入射する構成としては単純な光合波回路
を用いることができるため、回路構成を簡単化できる。

【００５３】また、光非線形媒質として、非線形光学効
果の特性の知られた光ファイバあるいは半導体レーザ増
幅器を用いるため、扱い易く、容易に非線形光学効果に
よる４光波混合光あるいは和周波数光を出力することが
できる。

【００５４】また、光クロックパルスを信号光のビット
レートの周波数よりΔｆずらし、抽出されたタイミング
信号と位相比較を行うことができ、タイミング制御の精
度を高めることができる。また、ＰＬＬ回路でもって正
確なタイミング信号を抽出できる。

【００５５】また、非線形光学効果により生じた第４お
よび第５の波長の光を分離した後の光出力を光バンドパ
スフィルタを通過させることにより自然放出光や他の波
長成分を除去でき、感度ならびに精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成を示す図。

【図２】進行波型半導体レーザ増幅器に入射する信号光
の波長λsig 、クロック光の波長λclk および制御光の
波長λcontの関係を示す図。

【図３】信号光、制御光および分離された光パルスのタ
イムチャートを示す図。

【図４】本発明の第二実施例の構成を示す図。

【図５】従来技術の構成を示す図。

【図６】４光波混合の場合の入射信号光の波長λsig 、
クロック光の波長λclk の関係を示す図。

【符号の説明】

１１、１０１、４０１ 信号光入射ポート １２、４０２ 電圧制御発振器 １３、４０３ 低周波発振器 １４、４０４ ミキサ １５、１０３、４０６ 光クロックパルス発生器 １６、１０２、４０５ 制御光パルス発生器 １７、１９、１０５、１０６、４０７、４０８ 光合波
器 １８、１０８、４１０ 光分波器 ２０、４０９ 進行波型半導体レーザ増幅器 ２１ 時分割分離回路 ２２、１１１、１１４、４１１、４１４ 光バンドパス
フィルタ ２３、４１２ 受光回路 ２４、４１３ 位相比較器 ２５、１１０、４１５ 光出力ポート ２６ 周波数逓倍器 １０４ 同期用信号線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の波長の光パルス列を発生する第一
   の光パルス光源と、 第二の波長の光パルス列を発生する第二の光パルス光源
   と、 光非線形媒質と、 入力される第三の波長の信号光と前記第一の波長の光パ
   ルス列および前記第二の波長の光パルス列とを前記光非
   線形媒質に入射する手段と、 前記光非線形媒質の非線形光学効果により生ずる第四お
   よび第五の波長の光を分離する手段と、 前記第四の波長の光からタイミング抽出を行い、前記第
   一の光パルス光源および前記第二の光パルス光源の出力
   光パルスのタイミングを制御する手段とを備え、 前記第四の波長の光は前記第一の波長の光パルスと前記
   信号光との強度の積に比例した信号であり、 前記第五の波長の光は前記第二の波長の光パルスと前記
   信号光との強度の積に比例した信号であり、 前記第五の波長の光が時分割分離された信号として出力
   されることを特徴とする光時分割分離回路。
2. 【請求項２】 前記第一の光パルス光源の出力光パルス
   列の周波数は前記信号光のビットレートに相当する周波
   数からΔｆだけずれた値に設定された請求項１記載の光
   時分割分離回路。
3. 【請求項３】 第一の波長と第二の波長とは、第三の波
   長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の波長
   から前記第４の波長の光が前記光非線形媒質中で４光波
   混合によって発生し、前記第二の波長の光および前記第
   三の波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒質中
   で４光波混合によって発生する波長関係に設定された請
   求項１または２記載の光時分割分離回路。
4. 【請求項４】 第一の波長と第二の波長とは、第三の波
   長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の波長
   から前記第４の波長の光が前記光非線形媒質中で和周波
   光として発生し、前記第二の波長の光および前記第三の
   波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒質中で和
   周波光として発生する波長関係に設定された請求項１ま
   たは２記載の光時分割分離回路。
5. 【請求項５】 第一の光パルス光源および第二の光パル
   ス光源の出力光パルスのタイミングを制御する手段は、 前記分離された第四の波長の光から抽出されたタイミン
   グ信号と前記第一の光パルス光源のタイミング信号とを
   比較してその位相誤差が小さくなるように、前記第一の
   光パルス光源および第二の光パルス光源の出力タイミン
   グを帰還制御するループバック制御回路を含む請求項１
   ないし４のいずれか記載の光時分割分離回路。
6. 【請求項６】 光非線形媒質は、半導体レーザ増幅器で
   ある請求項１ないし５のいずれか記載の光時分割分離回
   路。
7. 【請求項７】 光非線形媒質は、光ファイバである請求
   項１ないし５のいずれか記載の光時分割分離回路。
8. 【請求項８】 第四および第五の波長の光を分離する手
   段の後段に、それぞれ第四および第五の波長の光を通過
   させる光学バンドパスフィルタを設けた請求項１ないし
   ７のいずれか記載の光時分割分離回路。