JPH08163026A - Optical clock signal recovery device - Google Patents
Optical clock signal recovery deviceInfo
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- JPH08163026A JPH08163026A JP6295099A JP29509994A JPH08163026A JP H08163026 A JPH08163026 A JP H08163026A JP 6295099 A JP6295099 A JP 6295099A JP 29509994 A JP29509994 A JP 29509994A JP H08163026 A JPH08163026 A JP H08163026A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光通信に利用する。本発
明は光信号中継装置に利用するに適する。特に、光信号
の光クロック信号再生技術に関する。The present invention is used in optical communication. The present invention is suitable for use in an optical signal repeater. In particular, it relates to an optical clock signal reproduction technique for an optical signal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来例を図５を参照して説明する。図５
は従来例装置のブロック構成図である。本発明に関係の
大きい従来技術として、図５に示すような光ＰＬＬがあ
る(S.Kawanishi and M.Saruwatari,"New-type phase-lo
cked loop using traveling-wave laser diode optical
amplifier for very high speed optical transmissio
n,"Electron.Lett.vol.24,pp.1452-1453,1988.) 。１は
レーザ、２は光カプラ、３は半導体レーザ増幅器（ＬＤ
増幅器）を用いた光信号相関器、４はフォトダイオー
ド、５は位相比較器、６は電圧制御型可変周波数発振器
（以下、Voltage-Controlled-Oscilator:VCOという）、
７は固定周波数発振器、８は光伝送路、１０はミキサで
ある。2. Description of the Related Art A conventional example will be described with reference to FIG. Figure 5
FIG. 7 is a block diagram of a conventional device. An optical PLL as shown in FIG. 5 is one of the related arts having a great relation to the present invention (S. Kawawanishi and M. Saruwatari, "New-type phase-lo".
cked loop using traveling-wave laser diode optical
amplifier for very high speed optical transmissio
n, "Electron. Lett. vol. 24, pp. 1452-1453, 1988.). 1 is a laser, 2 is an optical coupler, 3 is a semiconductor laser amplifier (LD).
An optical signal correlator using an amplifier, 4 is a photodiode, 5 is a phase comparator, 6 is a voltage-controlled variable frequency oscillator (hereinafter referred to as Voltage-Controlled-Oscilator: VCO),
Reference numeral 7 is a fixed frequency oscillator, 8 is an optical transmission line, and 10 is a mixer.
【０００３】従来例の動作を説明する。レーザ１はＶＣ
Ｏ６の発振周波数（光クロック信号周波数）で周期的に
強度変調されて光クロック信号を発生する。光クロック
信号は光信号データ列とともに光信号相関器３に入射す
る。光信号相関器３は光信号データ列と光クロック信号
の位相差に比例する強度の光信号を出力する。ＶＣＯ６
でレーザ１を通して光クロック信号を発生するときに
は、固定周波数発振器７（その発振周波数は光クロック
信号周波数に比べてずっと小さい）の周波数を加算す
る。だから光信号データ列と光クロック信号周波数は僅
かにずれることになり、光信号相関器３の出力は周期的
に変動する。光信号相関器３の出力の位相と、固定周波
数発振器７の位相を位相比較器５によって比較し、これ
らが常に一致するようにＶＣＯ６の発振周波数を制御す
る。これによって得られるＶＣＯ６の発振周波数は、光
信号データ列の光クロック信号に同期する。The operation of the conventional example will be described. Laser 1 is VC
The intensity is periodically modulated at the oscillation frequency of O6 (optical clock signal frequency) to generate an optical clock signal. The optical clock signal enters the optical signal correlator 3 together with the optical signal data string. The optical signal correlator 3 outputs an optical signal having an intensity proportional to the phase difference between the optical signal data string and the optical clock signal. VCO6
When the optical clock signal is generated through the laser 1, the frequency of the fixed frequency oscillator 7 (its oscillation frequency is much smaller than the optical clock signal frequency) is added. Therefore, the optical signal data train and the optical clock signal frequency are slightly deviated from each other, and the output of the optical signal correlator 3 changes periodically. The phase of the output of the optical signal correlator 3 and the phase of the fixed frequency oscillator 7 are compared by the phase comparator 5, and the oscillation frequency of the VCO 6 is controlled so that these always match. The oscillation frequency of the VCO 6 obtained by this is synchronized with the optical clock signal of the optical signal data string.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この従来例の長所は、
光信号相関器として非常に高速なものが得られるため
に、１００Ｇｂｐｓを超えるようなビットレートにも対
応可能なことである。しかしながら、得られる光クロッ
ク信号はＶＣＯからの電気信号であるため、その発振周
波数は電気回路によって制限される。上記に引用した文
献では、１００Ｇｂｐｓの光信号データ列の１／１６に
分周された約６．３ＧＨｚの光クロック信号を抽出して
いるが、これは電気回路の帯域制限により直接１００Ｇ
Ｈｚの光クロック信号を取り出せないからである。光信
号を電気信号に変換することなく中継する全光中継器な
どでは、分周された光クロック信号ではなく、ビット列
に直接同期した光クロック信号が便利なことが多い。従
来例はこのような要請に応えることが出来ない。The advantages of this conventional example are as follows.
Since an extremely high-speed optical signal correlator can be obtained, it is possible to support a bit rate exceeding 100 Gbps. However, since the obtained optical clock signal is an electric signal from the VCO, its oscillation frequency is limited by the electric circuit. In the literature cited above, an optical clock signal of about 6.3 GHz divided into 1/16 of the optical signal data train of 100 Gbps is extracted, but this is directly 100 G due to the band limitation of the electric circuit.
This is because the optical clock signal of Hz cannot be extracted. In an all-optical repeater that relays an optical signal without converting it into an electrical signal, an optical clock signal that is directly synchronized with a bit string is often convenient rather than a divided optical clock signal. The conventional example cannot meet such a request.
【０００５】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、電気回路が追随出来ない領域（１００Ｇｂｐｓ
以上）において、ビット周期に直接同期した、高速な光
クロック信号を取り出すことができる光クロック信号再
生装置を提供することを目的とする。本発明は、光信号
を電気信号に変換することなく中継する全光中継器に利
用するに適する光クロック信号再生装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made against such a background, and it is an area (100 Gbps) where an electric circuit cannot follow.
In the above), it is an object of the present invention to provide an optical clock signal regenerator capable of extracting a high-speed optical clock signal that is directly synchronized with a bit period. An object of the present invention is to provide an optical clock signal regenerator suitable for use in an all-optical repeater that repeats an optical signal without converting it into an electric signal.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、光クロック信
号の発生手段として、その差が光クロック信号周期にほ
ぼ等しい異なる周波数で発振する二台のレーザ光を合波
し、そのビート信号を光クロック信号とすることを特徴
とする。光クロック信号の同期は二つのレーザの発振周
波数の片方若しくは両方を制御することによって、ビー
ト周波数を変更することによって行う。これによって、
ビットレートに同期した高速な電気信号は全く必要なく
なるため高速動作が可能となる。The present invention, as a means for generating an optical clock signal, combines two laser lights oscillating at different frequencies, the difference of which is approximately equal to the optical clock signal period, and outputs the beat signal. An optical clock signal is used. The synchronization of the optical clock signal is performed by changing the beat frequency by controlling one or both of the oscillation frequencies of the two lasers. by this,
High-speed operation is possible because a high-speed electric signal synchronized with the bit rate is not needed at all.
【０００７】すなわち、本発明は光クロック信号再生装
置であり、その特徴とするところは、互いに独立であり
それぞれ周波数ｆ1 およびｆ2 を発生する第一の光信号
発振器（１１）および第二の光信号発振器（１２）と、
この第一および第二の光信号発振器の出力光を合波しそ
の周波数の差分の周波数（ｆ1 −ｆ2 ）を含む光信号を
出力する第一の光カプラ（２１）と、この光カプラの出
力光の位相と光信号データ列の位相との位相差を検出す
る光信号相関検出手段と、この光信号相関検出手段の検
出出力にしたがって前記位相差が最小となるように前記
第一およびまたは前記第二の光信号発振器の発振周波数
を制御する手段（４、１３）とを備え、前記差分の周波
数（ｆ1 −ｆ2 ）を再生光クロック信号とするところに
ある。That is, the present invention is an optical clock signal regenerator, which is characterized by a first optical signal oscillator (11) and a second optical signal oscillator (11) that are independent of each other and generate frequencies f 1 and f 2 , respectively. An optical signal oscillator (12),
A first optical coupler (21) which combines the output lights of the first and second optical signal oscillators and outputs an optical signal containing a frequency difference (f 1 -f 2 ) of the frequencies, and this optical coupler. Optical signal correlation detection means for detecting the phase difference between the phase of the output light and the phase of the optical signal data string, and the first and the first and Alternatively, a means (4, 13) for controlling the oscillation frequency of the second optical signal oscillator is provided, and the difference frequency (f 1 −f 2 ) is used as the regenerated optical clock signal.
【０００８】光信号相関検出手段は、前記差分の周波数
および光信号データ列が入力する第二の光カプラ（２
２）と、この第二の光カプラの出力光に現れる信号位相
の一致を識別する光信号相関器（３）とを備え、前記光
信号相関器（３）は、前記光カプラの出力光の強度にし
たがって増幅利得が変化する光信号増幅手段（１５）を
含むことが望ましい。The optical signal correlation detecting means is a second optical coupler (2) to which the frequency of the difference and the optical signal data string are input.
2) and an optical signal correlator (3) for identifying the coincidence of the signal phases appearing in the output light of the second optical coupler, and the optical signal correlator (3) is provided for the output light of the optical coupler. It is desirable to include an optical signal amplification means (15) whose amplification gain changes according to the intensity.
【０００９】あるいは、光信号相関検出手段は、前記差
分の周波数および光信号データ列が入力する第二の光カ
プラ（２２）と、この第二の光カプラの出力光に現れる
信号位相の一致を識別する光信号相関器（３）とを備
え、前記光信号相関器（３）は、前記光カプラの出力光
の信号強度と前記光信号データ列の信号強度との積に比
例する信号強度を有する光信号を発生（１７）する手段
を含む構成とすることもできる。Alternatively, the optical signal correlation detecting means matches the second optical coupler (22) to which the difference frequency and the optical signal data string are input with the signal phase appearing in the output light of the second optical coupler. An optical signal correlator (3) for identifying the optical signal correlator (3), the optical signal correlator (3) having a signal intensity proportional to a product of a signal intensity of output light of the optical coupler and a signal intensity of the optical signal data string. It is also possible to adopt a configuration that includes means for generating (17) the optical signal that it has.
【００１０】本発明の他の構成としては、互いに独立で
ありそれぞれ周波数ｆ1 およびｆ2を発生する第一の光
信号発振器（１１）および第二の光信号発振器（１２）
と、この第一および第二の光信号発振器の出力光をそれ
ぞれ分岐する第三の光カプラ（２３）および第四の光カ
プラ（２４）と、この第三の光カプラ（２３）の分岐さ
れた出力光の一方の周波数を制御入力にしたがってシフ
トさせる周波数シフタ（１４）と、この制御入力に周波
数Δｆを供給する固定周波数発振器（７）とを備え、こ
の周波数シフタ（１４）の出力光および前記第四の光カ
プラ（２４）の一方の分岐出力を入力とする第五の光カ
プラ（２５）と、前記第三の光カプラ（２３）の他方の
出力および前記第四の光カプラ（２４）の他方の出力を
入力とする第六の光カプラ（２６）と、この第五の光カ
プラの出力光の位相と光信号データ列の位相との位相差
（Δｆ＋α）を検出する光信号相関検出手段と、この位
相差（Δｆ＋α）と前記固定周波数発振器の出力周波数
（Δｆ）とが一致する（α＝０）ように第一およびまた
は第二の光信号発振器の発振周波数を制御する手段とを
備える構成とすることもできる。As another configuration of the present invention, a first optical signal oscillator (11) and a second optical signal oscillator (12) which are independent of each other and generate frequencies f 1 and f 2 , respectively.
A third optical coupler (23) and a fourth optical coupler (24) for branching output lights of the first and second optical signal oscillators, respectively, and a branch of the third optical coupler (23). The frequency shifter (14) for shifting one frequency of the output light according to the control input and the fixed frequency oscillator (7) for supplying the frequency Δf to the control input are provided, and the output light of the frequency shifter (14) and A fifth optical coupler (25) having one branch output of the fourth optical coupler (24) as an input, the other output of the third optical coupler (23) and the fourth optical coupler (24). ) And a sixth optical coupler (26) which receives the other output of (5), and an optical signal correlation for detecting the phase difference (Δf + α) between the phase of the output light of the fifth optical coupler and the phase of the optical signal data string. The detection means and this phase difference (Δf + α) It is also possible to employ a configuration including means for controlling the oscillation frequencies of the first and / or second optical signal oscillators so that the output frequency (Δf) of the fixed frequency oscillator matches (α = 0).
【００１１】[0011]
【作用】二台の光信号発振器の出力光を合波しその周波
数差分、すなわちビート信号の周波数を有する光信号を
出力する。この光信号の位相と光信号データ列の位相と
の位相差を検出する。この検出出力にしたがってこの位
相差が最小となるように二台の光信号発振器の発振周波
数を制御してビート信号の周波数を調整する。二台の内
の一方の光信号発振器の発振周波数を制御すればよい。
これにより、ビート信号は、光クロック信号周波数に同
期する。このビート信号を再生された光クロック信号と
して出力させる。The output lights of the two optical signal oscillators are combined and the optical signal having the frequency difference, that is, the frequency of the beat signal is output. The phase difference between the phase of this optical signal and the phase of the optical signal data string is detected. In accordance with this detection output, the oscillation frequencies of the two optical signal oscillators are controlled so that this phase difference is minimized, and the frequency of the beat signal is adjusted. The oscillation frequency of one of the two optical signal oscillators may be controlled.
This causes the beat signal to synchronize with the optical clock signal frequency. This beat signal is output as a regenerated optical clock signal.
【００１２】位相差の検出は、例えば、ビート信号の周
波数を有する光信号の強度にしたがって光信号データ列
を増幅する増幅利得が変化するような光信号増幅手段を
用いることにより、位相差が最も小さくなったときに、
増幅利得が最も小さくなるため、増幅出力が最小にな
り、位相差が最小になったことが検出できる。The phase difference is detected by using an optical signal amplifying means that changes the amplification gain for amplifying the optical signal data string according to the intensity of the optical signal having the frequency of the beat signal, for example. When it gets smaller,
Since the amplification gain is the smallest, it can be detected that the amplification output is minimized and the phase difference is minimized.
【００１３】あるいは、ビート信号の周波数を有する光
信号と光信号データ列との光信号強度の積に比例する信
号強度を有する光信号を発生する手段を用いることによ
り、位相差が最も小さくなったとき、新たに発生される
光信号の強度が最大になり、位相差が最小になったこと
が検出できる。Alternatively, the phase difference is minimized by using the means for generating an optical signal having a signal intensity proportional to the product of the optical signal intensity of the optical signal having the frequency of the beat signal and the optical signal intensity of the optical signal data train. At this time, it can be detected that the intensity of the newly generated optical signal is maximized and the phase difference is minimized.
【００１４】本発明を実現するその他の方法としては、
二台の光信号発振器の出力光を合波する以前に、一方の
出力光にΔｆの周波数シフトを与えておき、その後に、
二つの出力光を合波すれば、前述したものと同様のビー
ト信号の周波数に、さらにΔｆを加えた周波数を有する
光信号が生じる。この光信号の位相と光信号データ列の
位相との位相差を検出すると、光信号の位相と光信号デ
ータ列の位相とが一致したときには、Δｆ分の位相差が
生じる。このことを利用して、検出される位相差がΔｆ
となるように、二台の光信号発振器の発振周波数を制御
すればよい。As another method for realizing the present invention,
Before combining the output lights of the two optical signal oscillators, one output light is given a frequency shift of Δf, and then,
When the two output lights are combined, an optical signal having a frequency obtained by adding Δf to the frequency of the beat signal similar to that described above is generated. When the phase difference between the phase of the optical signal and the phase of the optical signal data string is detected, when the phase of the optical signal matches the phase of the optical signal data string, a phase difference of Δf occurs. Utilizing this fact, the detected phase difference is Δf.
The oscillation frequencies of the two optical signal oscillators may be controlled so that
【００１５】[0015]
（第一実施例）本発明第一実施例を図１を参照して説明
する。図１は本発明第一実施例装置のブロック構成図で
ある。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
【００１６】本発明は光クロック信号再生装置であり、
その特徴とするところは、互いに独立でありそれぞれ周
波数ｆ1 およびｆ2 を発生する光信号発振器としてのレ
ーザダイオード１１および１２と、このレーザダイオー
ド１１および１２の出力光を合波しその周波数の差分の
周波数（ｆ1 −ｆ2 ）を含む光信号を出力する光カプラ
２１と、この光カプラ２１の出力光の位相と光信号デー
タ列の位相との位相差を検出する光信号相関検出手段と
しての光カプラ２２および光信号相関器３と、この光信
号相関器３の検出出力にしたがって前記位相差が最小と
なるようにレーザダイオード１１の発振周波数を制御す
る手段としてのフォトダイオード４および制御回路１３
とを備え、前記差分の周波数（ｆ1 −ｆ2 ）を再生光ク
ロック信号として光カプラ２１から出力するところにあ
る。The present invention is an optical clock signal regenerator,
The characteristic is that laser diodes 11 and 12 as optical signal oscillators which are independent of each other and generate frequencies f 1 and f 2 , respectively, and the output light of these laser diodes 11 and 12 are combined and the difference in their frequencies is obtained. As an optical signal correlation detecting means for detecting the phase difference between the phase of the output light of this optical coupler 21 and the phase of the optical signal data sequence, and the optical coupler 21 for outputting the optical signal including the frequency (f 1 −f 2 ) of Optical coupler 22 and optical signal correlator 3, and a photodiode 4 and a control circuit as means for controlling the oscillation frequency of the laser diode 11 so that the phase difference is minimized according to the detection output of the optical signal correlator 3. Thirteen
And the frequency (f 1 −f 2 ) of the difference is output from the optical coupler 21 as a regenerated optical clock signal.
【００１７】次に、本発明第一実施例の動作を説明す
る。レーザダイオード１１および１２はそれぞれ光周波
数ｆ1 、ｆ2 で単一モード連続発振し、光周波数ｆ1 、
ｆ2 の差は光クロック信号周波数にほぼ等しいように設
定されている。本発明第一実施例では、レーザダイオー
ド１１および１２の内、少なくとも一方はその発振光周
波数が外部からの制御信号によって可変であって、発振
光周波数の差（ｆ1 −ｆ2 ）が調整出来ることが必要で
ある。以下では、レーザダイオード１１の発振光周波数
が可変であり、レーザダイオード１２の発振光周波数は
固定されているとして説明する。Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described. The laser diode 11 and 12 are respectively single-mode continuous oscillation light frequencies f 1, f 2, and the optical frequency f 1,
The difference in f 2 is set to be substantially equal to the optical clock signal frequency. In the first embodiment of the present invention, the oscillation light frequency of at least one of the laser diodes 11 and 12 is variable by an external control signal, and the difference between the oscillation light frequencies (f 1 −f 2 ) can be adjusted. It is necessary. In the description below, the oscillation light frequency of the laser diode 11 is variable, and the oscillation light frequency of the laser diode 12 is fixed.
【００１８】レーザダイオード１１および１２から出力
された光は光カプラ２１によって合波され、その合成波
の振幅は、 １／｜ｆ1 −ｆ2 ｜ を周期として正弦波的に変化する。レーザダイオード１
１および１２の合成波は光カプラ２２によって光信号デ
ータ列と合波され、その後、光信号相関器３に入力され
る。ただし、光信号データ列はreturn-to-zero(RZ)コー
ドにより強度変調されたものである。The lights output from the laser diodes 11 and 12 are combined by the optical coupler 21, and the amplitude of the combined wave changes sinusoidally with a cycle of 1 / | f 1 -f 2 |. Laser diode 1
The combined waves of 1 and 12 are combined with the optical signal data string by the optical coupler 22, and then input to the optical signal correlator 3. However, the optical signal data sequence is intensity-modulated by a return-to-zero (RZ) code.
【００１９】光信号相関器３は、レーザダイオード１１
および１２の合成波と光信号データ列の位相が一致した
ときに最も大きな光信号もしくは最も小さな光信号を出
力し、両者の位相差を検出する機能を持つものである。
光信号相関器３の出力信号はフォトダイオード４によっ
て電気信号に変換される。制御回路１３は電気信号に変
換された光信号相関器３の出力をモニタしながらそれが
最大（あるいは最小）となるようにレーザダイオード１
１の発振光周波数を制御する。以上の操作によって光カ
プラ２２によって合成されたレーザダイオード１１およ
び１２の合成波の周期、 １／｜ｆ1 −ｆ2 ｜ は、光信号データ列のビット周期に同期した光クロック
信号を得る。The optical signal correlator 3 comprises a laser diode 11
It has a function of outputting the largest optical signal or the smallest optical signal when the phases of the composite waves of 12 and 12 and the optical signal data string match each other, and detecting the phase difference between them.
The output signal of the optical signal correlator 3 is converted into an electric signal by the photodiode 4. The control circuit 13 monitors the output of the optical signal correlator 3 converted into an electric signal, and makes the laser diode 1 have the maximum (or minimum) output.
The oscillation frequency of 1 is controlled. The period of the combined wave of the laser diodes 11 and 12 synthesized by the optical coupler 22 by the above operation, 1 / | f 1 −f 2 |, obtains the optical clock signal synchronized with the bit period of the optical signal data string.
【００２０】本発明第一実施例で使用される電気信号
は、フォトダイオード４の出力とレーザダイオード１１
の制御信号であるが、これらはともに、 Δｆ1 ＋Δｆ2 程度の帯域を持つ。ただしΔｆ1 、Δｆ2 はそれぞれレ
ーザダイオード１１および１２の発振光周波数の変動幅
である。これらは通常、本発明第一実施例が適用される
と考えられるビットレート（１０ＧＨｚ若くはそれ以
上）に比べれば遙かに小さく、比較的簡単にＭＨｚ程度
の安定度を得ることができる。したがって高速な電気信
号を使用することなくビット同期を実現することができ
る。The electric signal used in the first embodiment of the present invention is the output of the photodiode 4 and the laser diode 11.
These control signals have a band of about Δf 1 + Δf 2 . However, Δf 1 and Δf 2 are the fluctuation widths of the oscillation light frequencies of the laser diodes 11 and 12, respectively. These are usually much smaller than the bit rate (10 GHz or higher) at which the first embodiment of the present invention is considered to be applied, and the stability of about MHz can be obtained relatively easily. Therefore, bit synchronization can be realized without using a high-speed electric signal.
【００２１】光信号相関器３の構成を図２および図３を
参照して説明する。図２および図３は光信号相関器３の
ブロック構成図である。光信号相関器３としては、以下
のような二種類の構成のいずれでも使用することが出来
る。図２に示すように、半導体レーザダイオード光増
幅器１５（ＬＤ増幅器）にレーザダイオード１１および
１２の合成波（光クロック信号）と光信号データ列を入
射する。光クロック信号はＬＤ増幅器１５の利得を変調
し、光クロック信号強度が大きいときにＬＤ増幅器１５
の利得は小さくなる。したがって光データ信号の出力の
平均は、光クロック信号と光信号データ列の位相が一致
したときに最も小さくなる。光クロック信号と光信号デ
ータ列は異なる波長を持っていてＬＤ増幅器１５を出た
後に、波長フィルタ１６により分離され、光信号データ
列のみを取り出す。The configuration of the optical signal correlator 3 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are block configuration diagrams of the optical signal correlator 3. As the optical signal correlator 3, any of the following two types of configurations can be used. As shown in FIG. 2, a combined wave (optical clock signal) of the laser diodes 11 and 12 and an optical signal data string are incident on the semiconductor laser diode optical amplifier 15 (LD amplifier). The optical clock signal modulates the gain of the LD amplifier 15, and when the optical clock signal strength is large, the LD amplifier 15
The gain of is small. Therefore, the average output of the optical data signal becomes the smallest when the phases of the optical clock signal and the optical signal data sequence match. The optical clock signal and the optical signal data string have different wavelengths, and after leaving the LD amplifier 15, they are separated by the wavelength filter 16 to extract only the optical signal data string.
【００２２】図３に示すように、光非線形特性をもつ
媒体１７（光ファイバ、ＬＤ増幅器その他）に光クロッ
ク信号と光信号データ列を入力する。両者の波長は異な
っており、非線形効果（４光波混合）によってこれらの
波長とは異なる第３の波長を生じ、その強度が両信号の
積に比例する光信号を得る。この第３の波長の光強度は
光クロック信号と光信号データ列の位相が一致したとき
に最も大きくなる。この第３の波長だけが波長フィルタ
１６により取り出される。As shown in FIG. 3, an optical clock signal and an optical signal data string are input to a medium 17 (optical fiber, LD amplifier, etc.) having an optical nonlinear characteristic. Both wavelengths are different, and a third wavelength different from these wavelengths is generated by a non-linear effect (four-wave mixing), and an optical signal whose intensity is proportional to the product of both signals is obtained. The light intensity of the third wavelength becomes maximum when the phases of the optical clock signal and the optical signal data string match. Only this third wavelength is taken out by the wavelength filter 16.
【００２３】（第二実施例）本発明第二実施例を図４を
参照して説明する。図４は本発明第二実施例装置のブロ
ック構成図である。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the apparatus of the second embodiment of the present invention.
【００２４】本発明第二実施例として示す光クロック信
号再生装置は、互いに独立でありそれぞれ周波数ｆ1 お
よびｆ2 を発生するレーザダイオード１１および１２
と、このレーザダイオード１１および１２の出力光をそ
れぞれ分岐する光カプラ２３および２４と、この光カプ
ラ２３の分岐された出力光の一方の周波数を制御入力に
したがってシフトさせる音響光学周波数シフタ１４と、
この制御入力に周波数Δｆを供給する固定周波数発振器
７とを備え、この音響光学周波数シフタ１４の出力光お
よび光カプラ２４の一方の分岐出力を入力とする光カプ
ラ２５と、光カプラ２３の他方の出力および光カプラ２
４の他方の出力を入力とする光カプラ２６と、この光カ
プラ２５の出力光の位相と光信号データ列の位相との位
相差（Δｆ＋α）を検出する光信号相関器３と、この位
相差（Δｆ＋α）と固定周波数発振器７の出力周波数
（Δｆ）とが一致する（α＝０）ようにレーザダイオー
ド１１の発振周波数を制御する制御回路１３とを備えて
いる。The optical clock signal regenerator shown as the second embodiment of the present invention is laser diodes 11 and 12 which are independent of each other and generate frequencies f 1 and f 2 , respectively.
An optical coupler 23 and 24 for branching the output light of the laser diodes 11 and 12, respectively, and an acousto-optic frequency shifter 14 for shifting one frequency of the branched output light of the optical coupler 23 according to a control input.
A fixed frequency oscillator 7 for supplying a frequency Δf to the control input is provided, and the output light of the acousto-optic frequency shifter 14 and one of the branched outputs of the optical coupler 24 are input, and the other of the optical coupler 23. Output and optical coupler 2
4, the optical coupler 26 having the other output of 4 as an input, the optical signal correlator 3 for detecting the phase difference (Δf + α) between the phase of the output light of the optical coupler 25 and the phase of the optical signal data string, and the phase difference The control circuit 13 controls the oscillation frequency of the laser diode 11 so that (Δf + α) and the output frequency (Δf) of the fixed frequency oscillator 7 match (α = 0).
【００２５】本発明第二実施例の動作を説明する。本発
明第一実施例と同じくレーザダイオード１１の発振光周
波数は可変であり、レーザダイオード１２の発振光周波
数は固定されている。これらの発振光周波数差を制御す
ることによって再生された光クロック信号を得る点は本
発明第一実施例と同様である。レーザダイオード１１お
よび１２の出力光は、それぞれ光カプラ２３、２４によ
って分岐され、その一方はそれぞれ光カプラ２６によっ
て合波され、そのビート信号が再生された光クロック信
号出力となる。光カプラ２３により分岐されたもう一方
の出力光には、光周波数を変更するための音響光学周波
数シフタ１４が挿入され、その後に光カプラ２５によ
り、光カプラ２４の出力光と合波される。The operation of the second embodiment of the present invention will be described. As in the first embodiment of the present invention, the oscillation light frequency of the laser diode 11 is variable, and the oscillation light frequency of the laser diode 12 is fixed. The point that the regenerated optical clock signal is obtained by controlling the oscillating light frequency difference is the same as in the first embodiment of the present invention. The output lights of the laser diodes 11 and 12 are branched by the optical couplers 23 and 24, respectively, and one of them is multiplexed by the optical coupler 26, and the beat signal is regenerated as an optical clock signal output. An acousto-optic frequency shifter 14 for changing the optical frequency is inserted into the other output light branched by the optical coupler 23, and thereafter, the output light of the optical coupler 24 is multiplexed by the optical coupler 25.
【００２６】音響光学周波数シフタ１４はΔｆなる固定
周波数発振器７によって駆動されており、レーザダイオ
ード１１の光周波数をΔｆだけ変更して出力する働きを
する。ただし、Δｆは｜ｆ1 −ｆ2 ｜に比較してずっと
小さいものとする。その結果光カプラ２7 の出力信号の
強度は、 １／（｜ｆ1 −ｆ2 ｜±Δｆ） （符号はｆ1 、ｆ2 の内、大きい方に音響光学周波数シ
フタが挿入されたときに＋、小さい方に挿入されたとき
−を採る）を周期として変動する。光カプラ２５の出力
は光カプラ２２によって光信号データ列と合波され、光
信号相関器３に入力される。光信号相関器３の機能は本
発明第一実施例と全く同一であり、本発明第二実施例で
はその出力の強度は、 １／〔Δｆ−（｜ｆ1 −ｆ2 ｜−ｆ）〕 を周期として変動する。ただしｆはビットレートであ
る。したがって、光クロック信号の周期とビットレート
とが同期したときには、光信号相関器３の出力の変動周
期はΔｆに等しくなる。位相比較器５は、光信号相関器
３の出力とΔｆ異なる固定周波数発振器７の位相を比較
し、それらが一致するようにレーザダイオード１１の周
波数を制御する。これによって光カプラ２６の出力はビ
ットレートに完全に同期する。この場合に必要な制御回
路その他の帯域は本発明第一実施例に準ずる。The acousto-optic frequency shifter 14 is driven by the fixed frequency oscillator 7 of Δf, and has a function of changing the optical frequency of the laser diode 11 by Δf and outputting it. However, Δf is much smaller than | f 1 −f 2 |. The intensity of the output signal resulting optical coupler 2 7, 1 / (| f 1 -f 2 | ± Δf) ( sign of f 1, f 2, when the acousto-optic frequency shifter is inserted in the larger +, And when inserted in the smaller one-takes). The output of the optical coupler 25 is combined with the optical signal data string by the optical coupler 22 and input to the optical signal correlator 3. Function of the optical signal correlator 3 are exactly the same as the present invention first embodiment, the intensity of the output in the present invention the second embodiment, 1 / [Δf- (| f 1 -f 2 | -f) ] Fluctuates as the cycle. However, f is a bit rate. Therefore, when the cycle of the optical clock signal and the bit rate are synchronized, the fluctuation cycle of the output of the optical signal correlator 3 becomes equal to Δf. The phase comparator 5 compares the output of the optical signal correlator 3 with the phase of the fixed frequency oscillator 7 that differs by Δf, and controls the frequency of the laser diode 11 so that they match. As a result, the output of the optical coupler 26 is completely synchronized with the bit rate. The control circuit and other bands required in this case are in accordance with the first embodiment of the present invention.
【００２７】本発明第一および第二実施例で用いたレー
ザは単一光周波数で発振すればレーザダイオードに限ら
なくてもよい。The lasers used in the first and second embodiments of the present invention are not limited to laser diodes as long as they oscillate at a single optical frequency.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気回路が追随出来ない領域（１００Ｇｂｐｓ以上）に
おいて、ビット周期に直接同期した、高速な光クロック
信号を取り出すことができる。光信号を電気信号に変換
することなく中継する全光中継器に利用するに適する光
クロック信号再生装置を実現することができる。As described above, according to the present invention,
In a region where the electric circuit cannot follow (100 Gbps or more), a high-speed optical clock signal directly synchronized with the bit period can be taken out. An optical clock signal regenerator suitable for use in an all-optical repeater that repeats an optical signal without converting it into an electrical signal can be realized.
【図１】本発明第一実施例装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block configuration diagram of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】光信号相関器のブロック構成図。FIG. 2 is a block configuration diagram of an optical signal correlator.
【図３】光信号相関器のブロック構成図。FIG. 3 is a block configuration diagram of an optical signal correlator.
【図４】本発明第二実施例装置のブロック構成図。FIG. 4 is a block configuration diagram of a second embodiment device of the present invention.
【図５】従来例装置のブロック構成図。FIG. 5 is a block diagram of a conventional device.
２、２１〜２６ 光カプラ ３ 光信号相関器 ４ フォトダイオード ５ 位相比較器 ７ 固定周波数発振器 ８ 光伝送路 １０ ミキサ １１、１２ レーザダイオード １３ 制御回路 １４ 音響光学周波数シフタ １５ 半導体レーザダイオード光増幅器 １６ 波長フィルタ １７ 媒体 2, 21-26 Optical coupler 3 Optical signal correlator 4 Photodiode 5 Phase comparator 7 Fixed frequency oscillator 8 Optical transmission line 10 Mixer 11, 12 Laser diode 13 Control circuit 14 Acousto-optic frequency shifter 15 Semiconductor laser diode optical amplifier 16 Wavelength Filter 17 medium
Claims (4)
よびｆ2 を発生する第一の光信号発振器（１１）および
第二の光信号発振器（１２）と、 この第一および第二の光信号発振器の出力光を合波しそ
の周波数の差分の周波数（ｆ1 −ｆ2 ）を含む光信号を
出力する第一の光カプラ（２１）と、 この光カプラの出力光の位相と光信号データ列の位相と
の位相差を検出する光信号相関検出手段と、 この光信号相関検出手段の検出出力にしたがって前記位
相差が最小となるように前記第一およびまたは前記第二
の光信号発振器の発振周波数を制御する手段（４、１
３）とを備え、 前記差分の周波数（ｆ1 −ｆ2 ）を再生光クロック信号
とすることを特徴とする光クロック信号再生装置。1. A first optical signal oscillator (11) and a second optical signal oscillator (12) which are independent of each other and generate frequencies f 1 and f 2 , respectively, and the first and second optical signal oscillators. A first optical coupler (21) that combines the output lights of the above and outputs an optical signal including the frequency difference (f 1 −f 2 ) of the frequencies, and the phase of the output light of this optical coupler and the optical signal data string. Optical signal correlation detection means for detecting a phase difference from the phase of the first optical signal oscillator and the oscillation of the first and / or the second optical signal oscillator so as to minimize the phase difference according to the detection output of the optical signal correlation detection means. Means for controlling the frequency (4, 1)
3) and an optical clock signal regenerator which uses the difference frequency (f 1 −f 2 ) as a regenerated optical clock signal.
数および光信号データ列が入力する第二の光カプラ（２
２）と、この第二の光カプラの出力光に現れる信号位相
の一致を識別する光信号相関器（３）とを備え、 前記光信号相関器（３）は、前記光カプラの出力光の強
度にしたがって増幅利得が変化する光信号増幅手段（１
５）を含む請求項１記載の光クロック信号再生装置。2. An optical signal correlation detecting means is provided with a second optical coupler (2) to which the frequency of the difference and the optical signal data string are input.
2) and an optical signal correlator (3) for identifying the coincidence of the signal phases appearing in the output light of the second optical coupler, wherein the optical signal correlator (3) is for the output light of the optical coupler. Optical signal amplification means (1
The optical clock signal regenerator according to claim 1, including 5).
数および光信号データ列が入力する第二の光カプラ（２
２）と、この第二の光カプラの出力光に現れる信号位相
の一致を識別する光信号相関器（３）とを備え、 前記光信号相関器（３）は、前記光カプラの出力光の信
号強度と前記光信号データ列の信号強度との積に比例す
る信号強度を有する光信号を発生（１７）する手段を含
む請求項１記載の光クロック信号再生装置。3. An optical signal correlation detecting means is provided with a second optical coupler (2) to which the frequency of the difference and the optical signal data string are input.
2) and an optical signal correlator (3) for identifying the coincidence of the signal phases appearing in the output light of the second optical coupler, wherein the optical signal correlator (3) is for the output light of the optical coupler. The optical clock signal regenerator according to claim 1, further comprising means for generating (17) an optical signal having a signal strength proportional to a product of a signal strength and a signal strength of the optical signal data string.
よびｆ2 を発生する第一の光信号発振器（１１）および
第二の光信号発振器（１２）と、この第一および第二の
光信号発振器の出力光をそれぞれ分岐する第三の光カプ
ラ（２３）および第四の光カプラ（２４）と、この第三
の光カプラ（２３）の分岐された出力光の一方の周波数
を制御入力にしたがってシフトさせる周波数シフタ（１
４）と、この制御入力に周波数Δｆを供給する固定周波
数発振器（７）とを備え、 この周波数シフタ（１４）の出力光および前記第四の光
カプラ（２４）の一方の分岐出力を入力とする第五の光
カプラ（２５）と、前記第三の光カプラ（２３）の他方
の出力および前記第四の光カプラ（２４）の他方の出力
を入力とする第六の光カプラ（２６）と、 この第五の光カプラの出力光の位相と光信号データ列の
位相との位相差（Δｆ＋α）を検出する光信号相関検出
手段と、 この位相差（Δｆ＋α）と前記固定周波数発振器の出力
周波数（Δｆ）とが一致する（α＝０）ように第一およ
びまたは第二の光信号発振器の発振周波数を制御する手
段とを備えたことを特徴とする光クロック信号再生装
置。4. A first optical signal oscillator (11) and a second optical signal oscillator (12) which are independent of each other and generate frequencies f 1 and f 2 , respectively, and the first and second optical signal oscillators. A third optical coupler (23) and a fourth optical coupler (24) for respectively branching the output lights of the above, and one frequency of the branched output light of the third optical coupler (23) according to the control input. Frequency shifter to shift (1
4) and a fixed frequency oscillator (7) for supplying a frequency Δf to the control input, and the output light of the frequency shifter (14) and one branch output of the fourth optical coupler (24) are input. A fifth optical coupler (25), and a sixth optical coupler (26) having the other output of the third optical coupler (23) and the other output of the fourth optical coupler (24) as inputs. And optical signal correlation detecting means for detecting a phase difference (Δf + α) between the phase of the output light of the fifth optical coupler and the phase of the optical signal data string, and the phase difference (Δf + α) and the output of the fixed frequency oscillator. An optical clock signal regenerator comprising means for controlling the oscillation frequencies of the first and / or second optical signal oscillators so that the frequency (Δf) matches (α = 0).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6295099A JPH08163026A (en) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Optical clock signal recovery device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6295099A JPH08163026A (en) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Optical clock signal recovery device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08163026A true JPH08163026A (en) | 1996-06-21 |
Family
ID=17816291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6295099A Pending JPH08163026A (en) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | Optical clock signal recovery device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08163026A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001010045A2 (en) * | 1999-08-03 | 2001-02-08 | Alcatel | Optical differentiation device |
| US7151897B2 (en) | 2001-12-04 | 2006-12-19 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical clock phase-locked loop circuit |
| US9531397B2 (en) | 2014-12-19 | 2016-12-27 | Seiko Epson Corporation | Atomic resonance transition device, atomic oscillator, timepiece, electronic apparatus and moving object |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP6295099A patent/JPH08163026A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2001010045A2 (en) * | 1999-08-03 | 2001-02-08 | Alcatel | Optical differentiation device |
| FR2797331A1 (en) * | 1999-08-03 | 2001-02-09 | Cit Alcatel | OPTICAL DIFFERENTIATOR |
| WO2001010045A3 (en) * | 1999-08-03 | 2001-08-30 | Cit Alcatel | Optical differentiation device |
| US6628855B1 (en) | 1999-08-03 | 2003-09-30 | Alcatel | Optical differentiation device |
| US7151897B2 (en) | 2001-12-04 | 2006-12-19 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical clock phase-locked loop circuit |
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