JPH08307391A - 時間多重化光パルス列分離方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波長が変化する局部光パルス列を多重化光パ
ルス列と光混合させて４光波混合作用によりチャンネル
ごとに異なる波長の光パルス列を発生させることによ
り、この多重化光パルス列のチャンネルごとの分離を簡
単に行うことができる時間多重化光パルス列分離方法及
びその装置を提供する。 【構成】 各光パルスごとに波長が変化する局部光パル
ス列を発生する局部光パルス列発生器４と、この局部光
パルス列を多重化光パルス列と結合させる光結合器１
と、これら結合された局部光パルス列と多重化光パルス
列とに４光波混合作用を施す４光波混合光ファイバ２
と、この４光波混合作用により新たに発生した波長の光
パルス列のみを分離出力する分光器３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リターンゼロ方式の
光パルス列を時間的に多重化して高密度な多重化光パル
ス列として伝送する場合において、受信側でこの多重化
光パルス列をチャンネルごとの光パルス列に分離するた
めの時間多重化光パルス列分離方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ソリトンパルスは、光ファイバにおけ
る分散と、光強度により屈折率が変化する非線形効果
（自己位相変調効果）とが釣り合うことにより成立す
る。従って、この光ソリトンパルスは、ごくわずかな分
散が生じるように、光ファイバのゼロ分散波長よりも２
〜１０ｎｍ程度長波長側の光を用いる。ゼロ分散波長と
は、光ファイバの分散値が０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ（ｐｓは
ｐ秒を表す）となる光の波長をいい、通常の光ファイバ
では１．３μｍや１．５μｍ付近の波長がゼロ分散波長
となる。また、この光ソリトンパルスは、光強度が非線
形効果を起こす程度に十分に強くなければならないた
め、例えばＦＷＨＭ（光パルスがピークパワーの半分以
上の振幅を持続する時間）が１０〜１５ｐｓでピークパ
ワーが１０〜２０ｍＷ程度の急峻な光パルスとする必要
がある。なお、この光パルスのＦＷＨＭは、１ｐｓやそ
れ以下のものを用いた実験も報告されている。

【０００３】上記光ソリトンパルスは、本来は光パルス
が孤立波として伝送されるものであるが、光ソリトン伝
送では、この光パルスを所定周期の光パルス列として伝
送する。この際、各光パルスは、所定のＦＷＨＭとピー
クパワーを要するため、ディジタル信号の“０”と
“１”に応じてこの光パルスを透過又は遮断させること
により光パルスの有無による強度変調（振幅変調）が行
われる。また、この光ソリトン伝送における光パルス列
は、各光パルスの間に光のない状態が十分な時間必要と
なるため、ノンリターンゼロ方式（ＮＲＺ方式）を用い
るのが一般的な通常の光通信とは異なり、リターンゼロ
方式（ＲＺ方式）の信号となる。

【０００４】ところで、信号の電気的な伝送では、１０
Ｇｂｉｔ／ｓ（Ｇビット毎秒）を大きく超えると、電気
信号のパルス幅が極度に狭くなるため非常に扱い難いも
のとなり実用的ではなくなる。しかし、光ソリトン伝送
では、１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度の場合、各光パルス
の時間間隔が１００ｐｓとなるため、ＦＷＨＭを１０ｐ
ｓとしても光のない時間を十二分に確保できる。このた
め、１系列の光パルス列に別の信号系列の光パルス列を
時間をずらして重畳すれば、複数の信号系列の光パルス
列を高密度に多重化して超高速度の光通信が可能とな
る。例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの光パルス列を８チャンネ
ル多重化した８０Ｇｂｉｔ／ｓの多重化光パルス列や１
６チャンネル多重化した１６０Ｇｂｉｔ／ｓの多重化光
パルス列の伝送実験の報告が既になされている。

【０００５】図３に４チャンネルの光パルス列を多重化
する光パルス時間多重化装置の一例を示す。この光パル
ス時間多重化装置は、周期が１００ｐｓの基本光パルス
列が光分配器２１に入力されるようになっている。光分
配器２１は、入力された１系列の基本光パルス列を４チ
ャンネルの基本光パルス列に等分配して出力する光回路
素子である。この光分配器２１から出力された４チャン
ネルの基本光パルス列は、それぞれ光変調器２２ａ〜２
２ｄと光遅延器２３ａ〜２３ｄとを介して光結合器２４
に入力される。光変調器２２ａ〜２２ｄは、それぞれが
対応するチャンネルの電気的なディジタル信号からなる
伝送信号に応じて、光パルスの透過又は遮断を制御する
ことにより、光パルス列に変調を加える回路素子であ
る。光遅延器２３ａ〜２３ｄは、光パルス列を所定の遅
延時間だけ遅延させる光回路素子であり、素子の光路長
を変更することにより、チャンネルごとにこの遅延時間
を０ｐｓ，２５ｐｓ，５０ｐｓ及び７５ｐｓに設定し
て、順次２５ｐｓずつの時間差（９０°ずつの位相差）
が生じるようにしている。光結合器２４は、入力された
４チャンネルの光パルス列を結合させて、１系列の多重
化光パルス列を出力する光回路素子である。

【０００６】この光パルス時間多重化装置は、周期１０
０ｐｓ（１０Ｇｂｉｔ／ｓ）の４チャンネルの基本光パ
ルス列に光変調器２２ａ〜２２ｄによってそれぞれ独立
に変調を加えると共に、光遅延器２３ａ〜２３ｄによっ
て順次２５ｐｓずつ時間をずらすことにより、各チャン
ネルの光パルスを周期１００ｐｓの間に等間隔に配置す
る。そして、これらの光パルス列を光結合器２４によっ
て結合させることにより、４０Ｇｂｉｔ／ｓの多重化光
パルス列を得ることができる。なお、図３に示した多重
化光パルス列の波形は、説明を分かり易くするために、
伝送信号の全ビットが例えば“１”となり基本光パルス
列の光パルスが光変調器２２ａ〜２２ｄで全て透過され
た場合を示す。また、以下に示す多重化光パルス列の波
形についても同様である。

【０００７】上記多重化光パルス列を用いて光通信を行
う場合、受信側では、光学的な手段によってこの多重化
光パルス列を電気的に取り扱いが容易な伝送速度となる
各チャンネルごとの光パルス列に分離する必要がある。
このようなチャンネルごとの分離を行う従来の時間多重
化光パルス列分離装置の一例を図４に示す。この時間多
重化光パルス列分離装置は、伝送されて来た多重化光パ
ルス列を光分配器５に入力するようになっている。光分
配器５は、図３に示した光分配器２１と同様の構成の光
回路素子であり、３デシベルカプラを組み合わせること
により、入力された１系列の光パルス列をパワーがそれ
ぞれ１／４に減少した４チャンネルの光パルス列に等分
配して出力する。この光分配器５から出力された４チャ
ンネルの多重化光パルス列は、それぞれ光アンドゲート
６ａ〜６ｄに入力される。

【０００８】また、この受信側では、送信側の基本光パ
ルス列と同等の局部基本光パルス列、即ち多重化光パル
ス列のいずれかのチャンネルの光パルス列に位相が一致
する周期１００ｐｓの局部基本光パルス列が生成され、
この局部基本光パルス列が光分配器７に入力されるよう
になっている。光分配器７も、図３に示した光分配器２
１と同様の構成の光回路素子である。この光分配器７か
ら出力された４チャンネルの局部基本光パルス列は、そ
れぞれ光遅延器８ａ〜８ｄを介して対応するチャンネル
の光アンドゲート６ａ〜６ｄに入力される。各光遅延器
８ａ〜８ｄも、図３に示した光遅延器２３ａ〜２３ｄと
同様の構成であり、チャンネルごとに遅延時間を０ｐ
ｓ，２５ｐｓ，５０ｐｓ及び７５ｐｓにそれぞれ設定さ
れている。なお、ここでは、多重化光パルス列と局部基
本光パルス列の各光パルスのＦＷＨＭを１０ｐｓとす
る。

【０００９】上記各光アンドゲート６ａ〜６ｄは、光分
配器５で分配された多重化光パルス列と光遅延器８ａ〜
８ｄでチャンネルごとに２５ｐｓずつ時間をずらした局
部基本光パルス列との論理積を取る光回路素子であり、
これら双方の光パルス列が同時に光パルスを有する場合
にのみこの光パルスを出力する。従って、これら各チャ
ンネルの光アンドゲート６ａ〜６ｄからは、多重化光パ
ルス列の中のそれぞれが対応するチャンネルの光パルス
のみが出力され、それ以外の全ての光パルスがマスクさ
れるので、この多重化光パルス列をチャンネルごとの光
パルス列に分離することができる。そして、これら各チ
ャンネルごとに分離された光パルス列は、４０Ｇｂｉｔ
／ｓの多重化光パルス列に対して、電気的な信号処理が
容易となる１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度に低下するの
で、それぞれ光電変換により電気信号に変換して元の伝
送信号を復調することができる。

【００１０】上記光アンドゲート６ａ〜６ｄとなる光回
路素子としては、光ファイバ等における非線形性による
４光波混合作用を利用したものが知られている。４光波
混合作用は、例えば光ファイバのゼロ分散波長をλ０と
し、波長がこのλ０の近傍のλ１である強度が１０ｍＷ
程度の光と、波長がこのλ０の近傍ではあるがλ1とは
異なるλ２である強度が同じく１０ｍＷ程度の光をこの
光ファイバに入力すると、λ１やλ２とは異なる波長λ
３の光が発生する現象である。即ち、ゼロ分散波長λ０
が１．５５１μｍの場合、波長λ１がλ０と同じ１．５
５１μｍの光と、波長λ２が１．５５２５μｍの光をこ
の光ファイバに入力すると、波長λ３が１．５４９５μ
ｍとなる光が発生する。そして、この波長λ３は、波長
λ１とλ２の関数となって一意に定まり、このように双
方の光の波長が接近している場合には、これらの波長の
関係が近似的にλ２＋λ３＝２×λ１となる。ただし、
このような光ファイバに波長がλ１やλ２の光を単独で
入力したとしても、波長λ３の光は発生しない。従っ
て、この光ファイバは、波長がλ１とλ２の光が同時に
入力された場合にのみ波長がλ３の光を発生するので、
波長選択フィルタによってここで新たに発生した波長λ
３の光のみを取り出せば、２系列の光の論理積を取った
光出力を得ることができる。

【００１１】上記４光波混合作用を利用した従来の時間
多重化光パルス列分離装置は、図５に示すように、各光
アンドゲート６ａ〜６ｄがそれぞれ光結合器９と４光波
混合光ファイバ３と波長選択フィルタ１１とによって構
成される。また、他の構成部材については、図４に示し
た時間多重化光パルス列分離装置と同じである。ただ
し、ここでは、光分配器５に入力する多重化光パルス列
の波長をλ２＝１．５５２５μｍとし、光分配器７に入
力する局部基本光パルス列の波長をλ１＝１．５５１μ
ｍとする。

【００１２】各チャンネルの光結合器９は、図３に示し
た光結合器２４と同様の構成であるが、ここでは２系列
の光パルス列を１系列に結合させるだけなので単一の３
デシベルカプラからなり、光分配器５で分配された当該
チャンネルの多重化光パルス列と、当該チャンネルの光
遅延器８ａ〜８ｄで遅延された局部基本光パルス列とを
結合する。各チャンネルの４光波混合光ファイバ３は、
ゼロ分散波長がλ0＝１．５５１μｍである４光波混合
作用を生じる光ファイバであり、光結合器９で結合され
た波長λ１とλ２の光パルス列をそれぞれ光波混合す
る。従って、この４光波混合光ファイバ３では、各チャ
ンネルに共通の多重化光パルス列とチャンネルごとに時
間がずれた局部基本光パルス列とが光波混合され、この
局部基本光パルス列の各光パルスと同時に多重化光パル
ス列の光パルスが入力された場合に限り、４光波混合作
用によって波長がλ３＝１．５４９５μｍの光パルスが
発生する。各チャンネルの波長選択フィルタ１１は、波
長がλ３＝１．５４９５μｍを中心とするごく限られた
範囲内の光のみを通過させる光フィルタであり、４光波
混合光ファイバ３から出力された光パルス列の中から４
光波混合作用によって発生した光パルス列のみを選択し
て取り出す。この結果、各チャンネルの波長選択フィル
タ１１からは、多重化光パルス列における当該チャンネ
ルの光パルスのみが取り出され、これら光結合器９と４
光波混合光ファイバ３と波長選択フィルタ１１とからな
る各光アンドゲート６ａ〜６ｄが図４に示したものと同
じ機能を実現するので、この多重化光パルス列をチャン
ネルごとの光パルス列に分離することができる。

【００１３】また、上記光アンドゲート６ａ〜６ｄとな
る光回路素子として、光ファイバ等における非線形性に
よる相互位相変調効果を利用したものも知られている。
例えば光ファイバに数百ｍＷ程度の光を入力すると、光
カー効果によってこの光ファイバの屈折率が変化する。
そこで、このような数百ｍＷ程度の光と共にこれとは波
長が異なる数ｍＷ程度の光を同時に入力すると、この数
ｍＷ程度の光の位相が変化することになる。相互位相変
調効果は、この数ｍＷ程度の光の位相が数百ｍＷ程度の
光の影響を受けて変化する現象をいい、これによって位
相の変化した光のみを取り出せば、２系列の光の論理積
を取った光出力を得ることができる。そして、上記図５
における各光遅延器８ａ〜８ｄから出力される局部基本
光パルス列を各光パルスのピークパワーが数百ｍＷ程度
のものとし、４光波混合光ファイバ３を相互位相変調効
果を生じさせるものとし、波長選択フィルタ１１を位相
弁別器に入れ替えれば、図５の時間多重化光パルス列分
離装置がこの相互位相変調効果を利用するものとなる。

【００１４】上記相互位相変調効果を利用して多重化光
パルス列のチャンネルごとの分離を一括して行うことが
できる時間多重化光パルス列分離装置も従来から報告さ
れている。この時間多重化光パルス列分離装置は、図６
に示すように、多重化光パルス列と局部光パルス列が光
結合器１に入力されるようになっている。多重化光パル
ス列は、図４及び図５と同様に、周期１００ｐｓの基本
光パルス列に変調を加えて多重化したものである。ただ
し、ここでは説明を簡単にするために、２チャンネルの
基本光パルス列を５０ｐｓだけずらして多重化した多重
化光パルス列について示す。また、この多重化光パルス
列の各光パルスのピークパワーは数ｍＷ程度のものとす
る。局部光パルス列は、光の強度が正規分布曲線状に大
きく変化する山型の光パルスが周期１００ｐｓで繰り返
し現れる光パルス列である。また、この局部光パルス列
の各光パルスのピークパワーは数百ｍＷ程度に達するも
のとする。そして、この局部光パルス列は、山型の各光
パルスの時間幅の間に多重化光パルス列の各チャンネル
の２つの光パルスが重なるように同期させて光結合器１
に入力される。ただし、図６に示す局部光パルス列の波
形では、対比を明確にするために、１点鎖線で示した多
重化光パルス列のピークパワーをこの局部光パルス列の
ピークパワーに一致させて表している。

【００１５】光結合器１は、図５に示した光結合器９と
同様の構成である。そして、この光結合器１で結合され
た光パルス列は、相互位相変調光ファイバ１０に入力さ
れる。相互位相変調光ファイバ１０は、相互位相変調効
果を生じさせる光ファイバである。従って、多重化光パ
ルス列の各光パルスは、同時に入力される局部光パルス
列の光強度に応じて位相が変化する。しかも、ここでは
局部光パルス列における各光パルスの光強度の時間微分
値も変化するので、多重化光パルス列の各光パルスの位
相の変化は波長の変化となって現れる。即ち、局部光パ
ルス列の各光パルスの前半の半周期では、光強度の時間
微分値が正の値で変化するので、多重化光パルス列の各
光パルスの波長は長波長側にシフトし、後半の半周期で
は、光強度の時間微分値が負の値で変化するので、多重
化光パルス列の各光パルスの波長は短波長側にシフトす
る。また、多重化光パルス列が３チャンネル以上の光パ
ルス列を多重化した場合であっても、各チャンネルに対
応する局部光パルス列の光強度の時間微分値が異なるよ
うにしておけば、多重化光パルス列の各光パルスの波長
のシフト量を相違させることができる。

【００１６】上記のようにして相互位相変調光ファイバ
１０で相互位相変調効果を受けた光パルス列は、分光器
４に入力される。分光器４は、入力された光を分光して
特定の波長の光を取り出す光回路素子であり、ここでは
多重化光パルス列の波長が相互位相変調効果により長波
長側にシフトされた波長と短波長側にシフトされた波長
との２系統の光パルス列のみを出力するようになってい
る。従って、この分光器４は、多重化光パルス列におけ
る各周期の前半の光パルスのみからなる光パルス列と後
半の光パルスのみからなる光パルス列とを分けて出力す
ることにより、チャンネルごとの分離を行うことができ
る。しかも、図６に示した時間多重化光パルス列分離装
置では、１系列の局部光パルス列によって、この多重化
光パルス列のチャンネルごとの分離を一括して行うこと
ができるため、装置構成が簡単になるという利点も有す
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記図４及
び図５に示した従来の時間多重化光パルス列分離装置で
は、４光波混合作用と相互位相変調効果のいずれを利用
する場合にも、光アンドゲート６ａ〜６ｄがチャンネル
総数分（上記例では４組）だけ必要となり、装置が大型
かつ高価になるという問題があった。しかも、多重化光
パルス列を光分配器５でチャンネルごとに分配する際
に、光パルスのパワーが減少するので（上記例では４チ
ャンネルに分配するためにパワーも１／４に減少す
る）、多重化チャンネル数や伝送距離が制限されるとい
う問題もあった。

【００１８】また、上記図６に示した相互位相変調効果
を利用する従来の時間多重化光パルス列分離装置では、
光アンドゲート６ａ〜６ｄに相当する光回路素子がチャ
ンネル総数にかかわりなく１組で済むという利点はある
ものの、局部光パルス列が数百ｍＷという非常に大きな
ピークパワーを必要とするため、通常の半導体レーザで
は出力し得ず、局部光パルス列の発生装置が大型化し高
価になるという問題があった。しかも、図６に示したよ
うに、局部光パルス列の光強度の時間微分値を変化させ
る場合には、この光強度の変化を高精度に制御する必要
があり、これによって局部光パルス列の発生装置がさら
に高価になるという問題もあった。

【００１９】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであり、波長が変化する局部光パルス列を多重化光
パルス列と光波混合させて４光波混合作用によりチャン
ネルごとに異なる波長の光パルス列を発生させることに
より、この多重化光パルス列のチャンネルごとの分離を
簡単に行うことができる時間多重化光パルス列分離方法
及びその装置を提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明の時間多
重化光パルス列分離方法は、上記課題を解決するため
に、同一波長の光による同一周期の基本光パルス列を
チャンネルごとに順次時間をずらして重畳させたフォー
マットであって、各光パルスに強度変調が加えられた多
重化光パルス列と、この多重化光パルス列の光の波長の
近傍において、基本光パルス列の周期ごとに波長が繰り
返し変化する局部光とを結合させて４光波混合作用を施
し、この４光波混合作用を施した光から特定波長の光を
取り出すことにより、多重化光パルス列からチャンネル
ごとの光パルス列を分離することを特徴とする。

【００２１】また、この発明の時間多重化光パルス列分
離装置は、同一波長の光による同一周期の基本光パル
ス列をチャンネルごとに順次時間をずらして重畳させた
フォーマットであって、各光パルスに強度変調が加えら
れた多重化光パルス列からチャンネルごとの光パルス列
を分離する時間多重化光パルス列分離装置において、多
重化光パルス列の光の波長の近傍において、基本光パル
ス列の周期ごとに波長が繰り返し同一の変化を行う局部
光を発生する局部光発生器と、この局部光発生部が発生
した局部光と多重化光パルス列とを結合させる光結合器
と、この光結合器で結合させた光に４光波混合作用を施
す４光波混合器と、この４光波混合器で４光波混合作用
を施した光を分光する分光器とを備えたことを特徴とす
る。

【００２２】さらに、前記の多重化光パルス列にお
けるチャンネルの総数をＮとし、このチャンネル間の時
間間隔をＴとし、この多重化光パルス列の各光パルスの
時間幅をＷとした場合に、前記の局部光発生器が、
（Ｎ−１）×Ｔ＋Ｗよりも広い時間幅を有する光パルス
であり、かつ、この時間幅の間に波長が連続的に所定の
変化を行う光パルスが基本光パルス列の周期で繰り返し
現れる光パルス列を局部光として発生させるものである
ことを特徴とする。

【００２３】

【作用】の手段によれば、多重化光パルス列と局部光
とが結合されて４光波混合作用が施されるので、この多
重化光パルス列の各光パルスは、チャンネル間では互い
に相違し同じチャンネル同士では共通の波長の局部光と
混合されることになる。ここで、４光波混合作用とは、
非線形媒体に波長λ１の光とこの波長λ１とは異なる波
長λ２の光を同時に入力したときに、これら波長λ１と
波長λ２の関数であって、波長λ１及び波長λ２とは異
なる波長λ３の光が発生する現象をいう。従って、この
４光波混合作用を施した光には、多重化光パルス列の特
定のチャンネルに光パルスが存在した場合にのみ、この
光パルスの波長と当該チャンネルに対応する局部光の波
長とによって一意に定まる別の波長の光パルスが現れ、
また、他のチャンネルについても同様にそれぞれ異なる
波長の光パルスが現れる。そこで、これら新たな波長の
光パルスをそれぞれ波長ごとに分けて取り出せば、多重
化光パルス列からチャンネルごとの光パルス列を分離す
ることができる。

【００２４】この結果、の時間多重化光パルス列分離
方法によれば、多重化光パルス列のチャンネルごとの分
離を１系列の局部光によって一括して行うことができ
る。しかも、ここで用いる局部光は、波長が繰り返し変
化すればよいので、ピークパワーを特に大きくしたり強
度変化を高精度に制御する必要がなくなる。

【００２５】また、の手段によれば、局部光発生器が
発生した局部光を光結合器が多重化光パルス列と結合さ
せて４光波混合器に送る。このため、４光波混合器で
は、多重化光パルス列の各光パルスがチャンネル間では
互いに相違し同じチャンネル同士では共通の波長の局部
光と混合されて４光波混合作用を受けることになるの
で、多重化光パルス列の各チャンネルに光パルスが存在
した場合にのみチャンネルごとに異なる別の波長の光パ
ルスが発生する。そこで、これら新たな波長の光パルス
を分光器によってそれぞれ波長ごとに分けて取り出せ
ば、多重化光パルス列からチャンネルごとの光パルス列
を分離することができる。

【００２６】この結果、の時間多重化光パルス列分離
装置によれば、局部光発生器から発せられた１系列の局
部光を光結合器により一括して多重化光パルス列と結合
させて１個の４光波混合器に送るだけで、分光器によっ
てチャンネルごとの分離ができるので、装置構成を簡易
化することができる。しかも、局部光発生器は、波長が
繰り返し変化する局部光を発すればよいので、この局部
光のピークパワーを特に大きくしたり強度変化を高精度
に制御する必要がなくなり、小型かつ安価な装置によっ
て実現することができる。

【００２７】さらに、の手段によれば、局部光発生器
から発せられる局部光の各光パルスが、多重化光パルス
列における基本光パルス列の各周期内で全てのチャンネ
ルの光パルスと重なって結合されるので、前記の場合
と同様に、チャンネルごとに異なる別の波長の光パルス
を発生させることができる。そして、このように各光パ
ルスの時間幅の間に波長が連続的に変化する局部光は、
半導体レーザに高速度で強いパルス変調の電流を流した
場合のチャープ特性を利用したり、分散の大きい光ファ
イバに時間幅の短い光パルスを通過させることにより容
易に得ることができる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照して説明する。

【００２９】図１及び図２は本発明の一実施例を示すも
のであって、図１は時間多重化光パルス列分離装置のブ
ロック図、図２は多重化光パルス列と局部光パルス列の
波形図である。なお、図５及び図６に示した従来例と同
様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

【００３０】本実施例では、２チャンネル多重化した２
０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度の多重化光パルス列をチャン
ネルごとの１０Ｇｂｉｔ／ｓの光パルス列に分離する時
間多重化光パルス列分離装置とこの装置を用いた光パル
ス時間多重化方法について説明する。

【００３１】この時間多重化光パルス列分離装置は、図
１に示すように、１組の光結合器１と局部光パルス列発
生器２と４光波混合光ファイバ３と分光器４とで構成さ
れる。光結合器１は、２系統の光を１系統に結合する３
デシベルカプラによって構成され、送信側から伝送され
て来る多重化光パルス列と局部光パルス列発生器２から
送られて来る局部光パルス列とが入力されるようになっ
ている。多重化光パルス列は、波長がλ２＝１．５５２
５μｍであり周期が１００ｐｓの２チャンネルの基本光
パルス列に、電気的なディジタル信号の伝送信号によっ
てチャンネルごとに各光パルスの透過又は遮断を制御し
て変調を加えると共に、時間を５０ｐｓずらして（位相
を１８０°ずらして）重畳したものであり、送信側から
光ソリトン伝送により伝送されて来たものである。ま
た、この多重化光パルス列の各光パルスのＦＷＨＭは１
０ｐｓとする。なお、この多重化光パルス列は、フォー
マットが２チャンネル多重化したものであれば、周期が
５０ｐｓの光パルス列に対して一括して変調を加えた後
に、これを２チャンネル多重化した光パルス列として取
り扱うようにしたものであってもよい。

【００３２】局部光パルス列発生器２は、図示しない回
路で発生させた多重化光パルス列に同期するクロック信
号に基づいて局部光パルス列を出力する。局部光パルス
列は、図２に示すように、時間幅が６０ｐｓ以上の光パ
ルスが周期１００ｐｓで繰り返し現れる光パルス列であ
る。そして、この局部光パルス列は、クロック信号に基
づき、各光パルスが多重化光パルス列の第１チャンネル
の光パルスＰ１の直前で立ち上がるような位相で発生さ
れる。この局部光パルス列の光パルスの時間幅は、チャ
ンネル総数をＮとし、チャンネル間の時間間隔をＴと
し、多重化光パルス列の各光パルスの時間幅をＷとした
場合に、（Ｎ−１）×Ｔ＋Ｗによって計算されるもので
あり、ここでは、チャンネル総数がＮ＝２で、チャンネ
ル間の時間間隔がＴ＝５０ｐｓで、多重化光パルス列の
各光パルスの時間幅をＦＷＨＭで表すとＷ＝１０ｐｓと
なるので、これによって６０ｐｓ以上の時間幅が算出さ
れる。時間幅をこのように定めると、この光パルスは、
多重化光パルス列の第１チャンネルの光パルスＰ１の直
前に立ち上がることにより、６０ｐｓ以上の時間幅の間
にこの多重化光パルス列における第１チャンネルの光パ
ルスＰ１と第２チャンネルの光パルスＰ２とに確実に重
ね合わせることができるようになる。なお、この図２に
おいても、上記図３の場合と同様に、多重化光パルス列
の波形を全ての光パルスＰ１，Ｐ２が光変調器で透過さ
れたものとして示す。

【００３３】また、局部光パルス列の各光パルスは、６
０ｐｓ以上の時間幅の間に波長λ１が徐々にシフトする
ようになっている。即ち、本実施例では、図２に示すよ
うに、多重化光パルス列における第１チャンネルの光パ
ルスＰ１のピークと重なる位置で波長がλ１＝１．５５
０５μｍとなり、第２チャンネルの光パルスＰ２のピー
クと重なる位置では波長がλ１＝１．５５１０μｍとな
って、この間に波長が０．５ｎｍ長波長側にシフトす
る。このような局部光パルス列における各光パルスの波
長の変化は、例えば半導体レーザに高速度で強いパルス
変調の電流を流した場合に現れるチャープ特性によって
容易に得ることができる。このチャープ特性は、半導体
中のキャリア密度が時間変化すると、導波路の屈折率が
変化するために放射される光の波長も変化するという特
性であり、このチャープ特性によって得た光パルスは、
時間幅の後方ほど波長が長波長側にシフトすることにな
る。また、このような光パルスの波長の変化は、時間幅
が１ｐｓ程度の短い光パルスを分散の大きい光ファイバ
に通すことによっても容易に得ることができる。時間幅
が１ｐｓ程度の光パルスは、通常は２ｎｍ以上の範囲の
波長成分を含んでいる。そして、この光パルスを例えば
全長で４０ｐｓ／ｎｍの分散を有する光ファイバに入力
すると、時間幅が８０ｐｓ以上の光パルスが出力され、
しかも、この光パルスの波長が２ｎｍ以上の範囲内で長
波長の成分ほど時間幅の後方に分布することになる。従
って、局部光パルス列発生器２は、これら半導体レーザ
のチャープ特性や光ファイバの分散を利用して局部光パ
ルス列を発生させればよい。ただし、局部光パルス列の
各光パルスの波長変化は、多重化光パルス列における各
チャンネルの光パルスに重なる位置での波長がそれぞれ
異なればよいので、必ずしも上記のように連続的に長波
長側にシフトするものである必要はない。

【００３４】図１に示す４光波混合光ファイバ３は、ゼ
ロ分散波長がλ０＝１．５５１μｍで長さが２５ｋｍで
ある４光波混合作用を生じる光ファイバであり、光結合
器１で結合された波長λ２の多重化光パルス列と波長λ
１の局部光パルス列とを光波混合する。従って、この４
光波混合光ファイバ３では、波長が一定のλ２＝１．５
５２５μｍである多重化光パルス列における第１チャン
ネルの光パルスＰ1と、局部光パルス列の光パルスにお
ける波長がλ１＝１．５５０５μｍとなる部分の光とが
光波混合され、この第１チャンネルの光パルスＰ１が送
信側で変調により透過されている場合には、４光波混合
作用によって波長がλ３＝１．５４８５μｍとなる光パ
ルスが発生する。また、波長が同じくλ２＝１．５５２
５μｍである多重化光パルス列における第２チャンネル
の光パルスＰ２と、局部光パルス列の光パルスにおける
波長がλ１＝１．５５１０μｍとなる部分の光とが光波
混合され、この第２チャンネルの光パルスＰ２が送信側
で変調により透過されている場合には、４光波混合作用
によって波長がλ３＝１．５４９５μｍとなる光パルス
が発生する。

【００３５】分光器４は、回折格子等によって構成され
る光回路素子であり、入力された光を分光して特定の波
長の光を取り出すことができる。そして、本実施例で
は、上記４光波混合作用によって新たに発生した波長が
λ３＝１．５４８５μｍの光パルスと波長がλ３＝１．
５４９５μｍの光パルスとからなる２系統の光パルス列
を別個に出力するようになっている。従って、この分光
器４は、多重化光パルス列における第１チャンネルの光
パルス列と第２チャンネルの光パルス列とを分離して出
力することができる。

【００３６】上記構成によれば、４光波混合光ファイバ
３において、多重化光パルス列における第１チャンネル
の光パルスＰ１と局部光パルス列の光パルスにおける波
長がλ１＝１．５５０５μｍとなる部分の光との論理積
が演算されて、この演算結果を波長がλ３＝１．５４８
５μｍの光パルスの有無として得ると共に、第２チャン
ネルの光パルスＰ２と局部光パルス列の光パルスにおけ
る波長がλ１＝１．５５１０μｍとなる部分の光との論
理積が演算されて、この演算結果を波長がλ３＝１．５
４９５μｍの光パルスの有無として得ることができる。
そして、これら２種類の波長λ３の光パルス列が分光器
４から別個に出力されるので、１系統の局部光パルス列
のみを用いて、２０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度の多重化光
パルス列からチャンネルごとの１０Ｇｂｉｔ／ｓの光パ
ルス列を一括して分離することができる。また、このよ
うにしてチャンネルごとに分離した光パルス列をそれぞ
れ光電変換により電気信号に変換して元の伝送信号を復
調することができる。

【００３７】この結果、本実施例の時間多重化光パルス
列分離装置とこの装置を用いた時間多重化光パルス列分
離方法は、１組の光結合器１と局部光パルス列発生器２
と４光波混合光ファイバ３と分光器４のみを用いて、多
重化光パルス列をチャンネルごとに一括して分離するこ
とができるので、装置を小型かつ安価にすることができ
る。また、多重化光パルス列は、光結合器１によってパ
ワーが１／２に減少されるが、チャンネル数が多い場合
にもこれ以上のパワーの減少はないので、多重化チャン
ネル数や伝送距離が必要以上に制限されることもなくな
る。

【００３８】しかも、局部光パルス列発生器２は、特に
光強度の大きい局部光パルス列を発生させる必要がない
ので、通常の出力の半導体レーザを用いることが可能と
なり、また、波長変化による４光波混合作用を利用する
ため、光強度の変化を高精度に制御する必要がなくなる
ので、この局部光パルス列発生器２を小型かつ安価な装
置とすることができる。

【００３９】なお、上記実施例では、２チャンネルの時
間多重化を行った場合について説明したが、本発明はこ
れに限らず、他の複数チャンネルの時間多重化が行われ
た多重化光パルス列についても同様に実施することがで
きる。また、上記実施例では、基本光パルス列の周期を
１００ｐｓとしたが、本発明はこれに限らず、他の周期
であっても同様に実施することができる。

【００４０】さらに、上記実施例では、多重化光パルス
列のチャンネル間の時間間隔を等間隔の５０ｐｓとした
が、この時間間隔は必ずしも等間隔である必要はない。
例えば、チャンネル総数をＮとし、等間隔ではない各チ
ャンネル間の時間間隔をＴｉ（ｉは１〜Ｎ−１の範囲の
整数）とし、これらの時間間隔Ｔｉの総和をΣＴｉで表
した場合に、局部光パルス列の光パルスの時間幅をΣＴ
ｉ＋Ｗより広くすればよい。

【００４１】また、上記実施例では、光ソリトン伝送を
行う場合についてのみ説明したが、リターンゼロ方式の
光パルス列を伝送する場合であれば、本発明は同様に実
施することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の時間多重化光パルス列分離方法及びその装置によれ
ば、多重化光パルス列の分離を１系統の局部光によって
一括して行うので、小型かつ安価な装置で多重化光パル
ス列をチャンネルごとに分離することができるようにな
る。また、局部光の光強度を特に大きくする必要がない
ので、通常の出力の半導体レーザを用いることが可能と
なり、しかも、波長変化による４光波混合作用を利用す
るため、光強度の変化を高精度に制御する必要がなくな
るので、この局部光を小型かつ安価な発生装置によって
発生させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであって、時間多
重化光パルス列分離装置のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示すものであって、図２は
多重化光パルス列と局部光パルス列の波形図である。

【図３】送信側の光パルス時間多重化装置のブロック図
である。

【図４】従来例を示すものであって、時間多重化光パル
ス列分離装置のブロック図である。

【図５】従来例を示すものであって、時間多重化光パル
ス列分離装置のブロック図である。

【図６】従来例を示すものであって、時間多重化光パル
ス列分離装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 光結合器 ２ 局部光パルス列発生器 ３ ４光波混合光ファイバ ４ 分光器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一波長の光による同一周期の基本光パ
   ルス列をチャンネルごとに順次時間をずらして重畳させ
   たフォーマットであって、各光パルスに強度変調が加え
   られた多重化光パルス列と、この多重化光パルス列の光
   の波長の近傍において、基本光パルス列の周期ごとに波
   長が繰り返し変化する局部光とを結合させて４光波混合
   作用を施し、この４光波混合作用を施した光から特定波
   長の光を取り出すことにより、多重化光パルス列からチ
   ャンネルごとの光パルス列を分離することを特徴とする
   時間多重化光パルス列分離方法。
2. 【請求項２】 同一波長の光による同一周期の基本光パ
   ルス列をチャンネルごとに順次時間をずらして重畳させ
   たフォーマットであって、各光パルスに強度変調が加え
   られた多重化光パルス列からチャンネルごとの光パルス
   列を分離する時間多重化光パルス列分離装置において、 多重化光パルス列の光の波長の近傍において、基本光パ
   ルス列の周期ごとに波長が繰り返し同一の変化を行う局
   部光を発生する局部光発生器と、 この局部光発生部が発生した局部光と多重化光パルス列
   とを結合させる光結合器と、 この光結合器で結合させた光に４光波混合作用を施す４
   光波混合器と、 この４光波混合器で４光波混合作用を施した光を分光す
   る分光器とを備えたことを特徴とする時間多重化光パル
   ス列分離装置。
3. 【請求項３】 前記多重化光パルス列におけるチャンネ
   ルの総数をＮとし、このチャンネル間の時間間隔をＴと
   し、この多重化光パルス列の各光パルスの時間幅をＷと
   した場合に、 前記局部光発生器が、（Ｎ−１）×Ｔ＋Ｗよりも広い時
   間幅を有する光パルスであり、かつ、この時間幅の間に
   波長が連続的に所定の変化を行う光パルスが基本光パル
   ス列の周期で繰り返し現れる光パルス列を局部光として
   発生させるものであることを特徴とする請求項２に記載
   の時間多重化光パルス列分離装置。