JPH0882812A

JPH0882812A - 光多段分離装置

Info

Publication number: JPH0882812A
Application number: JP6216910A
Authority: JP
Inventors: Saeko Oshiba; 小枝子大柴; Shin Arataira; 慎荒平; Satoko Kutsuzawa; 聡子沓澤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】構成が簡単で、かつ伝送損失が少ない光多段
分離装置を提供する。【構成】ビットレートＢ（ｂｉｔ／ｓ）の入力光信号
パルスと同期している、繰り返し周波数がＮ（Ｈｚ）
（Ｎは正の整数）の光クロックパルスのそれぞれをＮ個
の光クロックパルスに分配する光分配器１０と、分配さ
れた各光クロックパルスを個別に遅延させるＮ個の光遅
延器１２と、この光遅延器の出力端にそれぞれ接続され
たＮ個の光分離器１４とを具えている。また、光分離器
は、入力光信号パルスと光遅延器で遅延された遅延光ク
ロックパルスを合波する光合波器１８と、合波されたそ
れぞれの光パルスを新たな再生信号を発生させるための
非線形手段１８と、再生された信号を前記入力光信号パ
ルス及び光クロックパルスから分波し、かつ入力光信号
パルスを次段の光分離器に導くための光分波器２０とを
具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光多段分離装置、特
に、時分割多重された光信号を、光デマルチプレクシン
グしてビットレート（ｂｉｔ／ｓ）の低い複数チャネル
の光パルス信号に分離するための光多段分離装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光多段分離装置の一例が、特開平
５−３４６５９８号公報（以下、文献Ｉという。）に開
示されている。

【０００３】この光多段分離装置は、光合波器と光ファ
イバと光分波器とから構成されている。

【０００４】入力光信号パルスから各列毎に低速データ
列を取り出すときは、ビットレート（ｂｉｔ／ｓ）の光
強度変調された入力光信号パルス（ディジタル光信号パ
ルス）を、繰返し周波数がＢ／Ｎ（Ｈｚ）（Ｎは正の整
数）の光クロックパルスと共に光合波器に入力し、その
後、両パルスを光ファイバに入力する。このとき入力さ
れた光クロックパルスと入力光信号パルスとは同期させ
てある。

【０００５】また、両パルスは、光ファイバ中の４光子
混合により、入力光信号パルスの内、光クロックパルス
と時間的に重なった光信号をもつデータ（このデータを
光再生信号ともいう。）が光再生信号として新たに発生
する。この光再生信号を光分波器によって分離して低速
データ列として出力している。

【０００６】更に、入力光信号パルスと光クロックパル
スとは、次段の光遅延器（例えば光ファイバ）に導か
れ、光ファイバの波長分散を利用して両パルスを、１タ
イムスロット分だけずらすことにより２段目の光再生信
号を光分波器から出力する。このような動作を順次繰返
すことにより、Ｎ個の光ファイバを用いてパルス繰り返
し周波数がＢ／Ｎ（Ｈｚ）に落とされたＮチャネルの光
信号を出力することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光多段分離装置において、１タイムスロット分の入力光
信号パルス及び光クロックパルスの時間をずらすのに、
例えば光ファイバの光遅延器を用いて行う場合、ファイ
バ中の波長分散（ここで、波長分散とは光ファイバ中の
伝送速度が波長によって異なる現象をいう。）を利用し
てそれぞれのパルスを１タイムスロット分ずらす方法が
取られていた。すなわち、光ファイバ中を入力光信号パ
ルスと光クロックパルスが伝送していくとき、それぞれ
のパルスの波長差（Δλ）によって時間ずれが生じる。
このようにして、入力光信号パルスと光クロックパルス
を光ファイバ中で１タイムスロット分だけずらすことに
よって各光分波器から光再生信号を出力していた。

【０００８】しかし、従来の装置を用いて入力光信号パ
ルスと光クロックパルスの遅延を行うには、以下のよう
な問題があった。文献Ｉに記載されている計算によれ
ば、変換効率２０ｄＢを得るためには、入力光信号パル
スのピーク強度を０．５Ｗとし、分散Ｄを−１ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍとしたとき、入力光信号パルスと光クロックパ
ルスの波長差ΔλがΔλ＝２ｎｍとなる。このため、光
ファイバ中の波長分散を利用して入力信号パルスと光ク
ロックパルスを１タイムスロットだけずらすためには光
ファイバ長が長くなる。以下、その理由について述べ
る。

【０００９】例えば、波長差ΔλをΔλ＝２ｎｍとし、
光分散値ＤをＤ＝−１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとするとき、伝
送時の両パルスの時間ずれΔｔは次式で表される。

【００１０】 Δｔ＝Δλ×Ｄ×Ｌ＝２×（−１）×Ｌ（１）となる。ただし、Ｌ：光ファイバ長（ｋｍ）とする。

【００１１】両パルスを１タイムスロット分だけずらす
ためには（１）式から伝送ファイバ長Ｌが求まる。

【００１２】Ｌ＝Δｔ／（Δλ×Ｄ）（ｋｍ）（２）例えばビットレートＢが４０Ｇｂｉｔ／ｓとするとき、
１タイムスロットの時間ずれΔｔは、Δｔ＝２５ｐｓと
なる。従って、光ファイバ長Ｌは、（２）式を用いて計
算すると２．５ｋｍになる。

【００１３】更に、ビットレートＢが１０Ｇｂｉｔ／ｓ
の場合、時間ずれΔｔは、１００ｐｓになるので、光フ
ァイバ長は更に長くなって５０ｋｍになる。このため、
光ファイバ中に伝送損失（約０．５ｄＢ／ｋｍ）が生じ
る結果となり、この損失を補償するための光増幅器が必
要となる。

【００１４】更に、光ファイバ中を入力光信号パルスと
光クロックパルスを伝送させるとき、公知の通り両パル
スのパルス幅が拡がるため（「やさしい光ファイバ通
信」電気通信協会発行、昭和６０年６月、ｐ６１参
照）、このパルス幅の拡がりを補正するための装置も必
要になる。このため、装置構成が複雑となり、ジッタや
装置を付加することにより発生する雑音によって伝送中
の光信号誤り率が増加するという問題があった。

【００１５】このため、装置構成が簡単で、光ファイバ
による伝送損失の少ない光多段分離装置の開発が望まれ
ていた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の光
多段分離装置は、ビットレートＢ（ｂｉｔ／ｓ）の入力
光信号パルスと同期しているパルス繰り返し周波数がＢ
／Ｎ（Ｈｚ）（Ｎは正の整数）の光クロックパルスをＮ
個の該光クロックパルスに分配する光分配器と、この分
配器からの光クロックパルスの各々を個別に遅延させる
Ｎ個の光遅延器と、この光遅延器の出力端にそれぞれ接
続されかつ互いに順次に接続されたＮ個の光分離器とを
具えている。そして、この光分離器は、入力光信号パル
スと光遅延器で遅延された遅延光クロックパルスを合波
する光合波器と、合波されたそれぞれの光パルスをから
新たな再生信号を発生させるための３次の非線形効果を
もった非線形手段と、この非線形手段で再生された光再
生信号を、入力光信号パルス及び遅延光クロックパルス
から分波し、かつ入力光信号パルスを次段の光分離器に
導くための光分波器とを含んでいる。

【００１７】

【作用】この発明の光多段分離装置によれば、光クロッ
クパルスをＮ個に分配するための光分配器と、この光分
配器からの光クロックパルスの各々を個別に遅延させる
Ｎ個の光遅延器と、この光遅延器の出力端にそれぞれ接
続されかつ互いに順次に接続されたＮ個の光分離器を具
えている。このため、光分配器で１対Ｎに分配された光
クロックパルスは、Ｎ個の光遅延器にそれぞれ個別に入
力される。このとき光遅延器により、遅延された遅延光
クロックパルスを必要とするタイムスロット分をずらし
て入力光信号パルスと時間的に重ね合わせることができ
る。しかも、光遅延器として光ファイバを用いた場合、
光クロックパルスを入力光信号パルスに対して１タイム
スロット分ずらすための光ファイバ長を短くすることが
できるので（詳細は後述する。）、従来、光ファイバ中
で発生していた伝送損失や遅延光クロックパルスの波形
ひずみがなくなる。

【００１８】また、光分離器は、入力信号パルスと光遅
延器で遅延された遅延光クロックパルスを合波する光合
波器と３次の非線形効果をもった非線形手段と再生信号
を他の入力光信号パルスや遅延光クロックパルスから分
波し、かつ入力光信号パルスを次段の光分離器に導くた
めの光分波器とを具えている。このため、非線形手段に
より４光子混合によって入力光信号パルスと遅延光クロ
ックパルスとのタイミング時間が重なって発生した再生
信号を各段に設けた光分波器からＮチャンネルの光パル
ス信号として順次取り出すことができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の光多段分
離装置について説明する。なお、図１及び図３は、この
発明の構成が理解できる程度に構成成分を概略的に示
し、図４では、この発明が理解できる程度に各構成成分
の形状、大きさ及び配置を概略的に示してあるにすぎな
い。したがって、この発明は以下に述べる実施例にのみ
限定されるものではない。

【００２０】［この発明の装置構成］図１を参照してこ
の発明の光多段分離装置（以下装置という。）の構成に
ついて説明する。なお、図１は、この発明の装置構成を
説明するためのブロック図である。

【００２１】この発明の装置は、Ｎ個の光クロックパル
スに分配するための光分配器と、Ｎ個の光遅延器と、こ
の光遅延器にそれぞれ対応して設けられた光分離器とか
ら構成されている。また、各光分離器１４（１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ及び１４ｄ）は、光合波器１６（１６ａ，
１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄ）と３次の非線形効果をもっ
た非線形手段１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ及び１８
ｄ）と光分波器２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び２０
ｄ）とからそれぞれ構成されている。ここでは、Ｎ＝４
の場合について説明する。したがって、光遅延器１２
は、４つの光分配器１０に対し並列に設けてあり、それ
ぞれを１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄで示し、所要
に応じ光遅延器を代表して１２で表す。また、これら光
遅延器１２ａ〜１２ｄに接続されている光分離器を１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ及び１４ｄで示し、所要に応じて光
分離器を代表して１４で表す。

【００２２】これら光分離器１４ａ〜１４ｄは、この順
序で直列に接続されている。すなわち、光合波器１６
ａ，非線形手段１８ａ、光分波器２０ａ、光合波器１６
ｂ，非線形手段１８ｂ、光分波器２０ｂ・・・・・、光
合波器１６ｄ，非線形手段１８ｄ、光分波器２０ｄと接
続されていて、各光合波器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び
１６ｄには、光ファイバ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１
２ｄがそれぞれ接続され、光分波器２０ａ，２０ｂ，２
０ｃ及び２０ｄからは、光パルス列２６、２８、３０、
３２がそれぞれ出力するように構成されている。

【００２３】次に、装置の各構成部分について説明す
る。光分配器１０として、例えば光カプラを用いる。以
下、光分配器を光カプラと称する。この光カプラ１０
は、１個の光クロックパルス列２２をＮ個の遅延器１２
ａ、１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄに同時に分配させるため
のものである。

【００２４】また、光遅延器１２として、例えば光ファ
イバを用いている。以下、光遅延器１２を光ファイバと
称する。この光ファイバ１２は、波長に応じた伝送速度
を有しているので、その長さを調整しておけば、波長が
一定の光クロックパルス列２２が光ファイバを通過する
とき所定の時間だけ遅延させて光ファイバ１２より出力
するようにしてある。

【００２５】また、光合波器１６は、入力光信号パルス
列２４と光クロックパルス列２２を合波させるためのも
のである。

【００２６】また、３次の非線形効果をもった非線形手
段１８として、例えば半導体増幅器を用いる。以下、非
線形手段１８を半導体増幅器と称する。

【００２７】図４は、この半導体増幅器の構造を示すた
めの斜視図である。

【００２８】この半導体増幅器１８は、光導波路５０
と、この光導波路５０の上下方向をはさむ下側クラッド
層５２及び上側クラッド層５４と、光導波路の左右方向
を挟む２段構造の電流ブロック層５６及び５８とを具え
ている。

【００２９】更に、光導波路５０の上側には、上部電極
６０を設けてあり、光導波路５０の下側には下部電極６
２を設けてある。そして、光入射方向及び光出力方向側
の端面をＡＲコート６４及び６６によりコーテイングし
てある。

【００３０】更に、この装置は、光分波器２０を具えて
おり、この光分波器２０は、半導体増幅器１８で再生さ
れた再生信号を入力光信号パルスや光クロックパルスか
ら分波し、かつ入力光信号パルスを次段の光合波器１６
に導くためのものである。

【００３１】以下、光合波器１６ａ、半導体増幅器１８
ａ及び光分波器２０ａを含む光分離器１４を第１段と称
し、光合波器１６ｂ、半導体増幅器１８ｂ及び光分波器
２０ｂを含む光分離器１４を第２段と称し、順次第３
段、第４段と称して説明する。

【００３２】［装置の動作説明］次に、図１及び図２を
参照してこの装置から多段に分離された低速データ列の
出力パルス信号を取り出すときの動作について説明す
る。なお、図２は装置の動作を説明するためのタイムチ
ャート図である。

【００３３】入力光信号パルス列２４として、ビットレ
ートＢ（ｂｉｔ／ｓ）に光強度変調されたデジタル光信
号パルスを用いる。この入力光信号パルス列２４の各パ
ルスは、それぞれを例えばａ、ｂ、ｃ、ｄ、ａ・・・ａ
とする。

【００３４】一方、入力光信号パルス列２４と同期させ
た光クロックパルス列２２の各パルスは、一定の繰返し
周期Ｔ_c で例えば時刻ｘ₁ 、ｘ₂ 及びｘ₃ で発生してい
るものとする。尚、光クロックパルス列２２の周波数を
Ｂ／Ｎ（Ｈｚ）（ただし、Ｎは正の整数）とする。

【００３５】更に、この光クロックパルス列２２は、入
力光信号パルス列２４と同程度のパルス幅をもってい
る。尚、図１では、入力光信号列２４をａ、ｂ、ｃ、ｄ
・・・ａの９個を示し、光クロックパルス列２２を時刻
ｘ₁ 、ｘ₂ 及びｘ₃ の３個を示してあるが、実際にはそ
てぞれのパルスが複数個連続して発生しているものとす
る。そして、この実施例では、光クロックパルスの繰返
し周期Ｔ_c 中に４個の入力光信号パルスａ、ｂ、ｃ、ｄ
が発生する関係にあるとする。

【００３６】まず、入力信号パルス列２４は、ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ａ、ｂ、ｃ・・・の順に光合波器１６ａに入射
される。これらの光分離器１４ａ〜１４ｄは実質的に信
号の遅延をもたらせないと考えて良いので、入力光信号
パルスａ、ｂ、ｃ、・・・の１つずつは、実質的に各光
合波器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄに入射される
と考えて良い。従って、Ｔ_i の周期で各パルスａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ａ・・・がこの順序で順次に、同時に各光分離
器１４に供給される。

【００３７】一方、光クロックパルス列２２の各パルス
は、１対Ｎの光カプラ１０によって分配されてそれぞれ
の光ファイバ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄに入射
する（図２の（ＩＩ）参照）。この実施例では、４個の
光ファイバ（光遅延器）１２ａ，１２ｂ、１２ｃ及び１
２ｄをそれぞれ（Ｔ₀ ）、（Ｔ₀ ＋Ｔ₁ ）、（Ｔ₀ ＋２
Ｔ₁ ）、（Ｔ₀ ＋３Ｔ₁ ）・・・（Ｔ₀ ＋ＮＴ₁ ）とい
うように一定の時間周期だけ遅延された遅延光クロック
パルスとなって出力される（図２の（ＩＩＩ）参照）。
従って、この遅延光クロックパルスが光ファイバ１２ａ
〜１２ｄから順次に入力光信号パルス列２４のパルス
ａ，ｂ，ｃ及びｄと時間的に一致して出力するように光
ファイバ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各々が調節
されている。

【００３８】ここで、図２を参照して光ファイバ中での
光クロックパルス列２２の遅延の調整方法について詳細
に説明する。

【００３９】一般に、光ファイバの長さと伝送時間との
間には次式（３）で求められる。

【００４０】Ｔ＝Ｌ／Ｃ（３）但し、光ファイバの長さをＬ（ｃｍ）とし、光速をＣと
する。但し、Ｃ＝３×１０¹⁰ｃｍ／ｓである。

【００４１】この図に示す実施例では、光ファイバ１２
ａ〜１２ｄを４本使用したものとして説明する。光ファ
イバ１２ａから出力された遅延光クロックパルスは、時
刻ｔ₁ ，ｔ₅ 及びｔ₉ の光クロックパルス列２２と入力
光信号パルス列２４中の信号ａとタイミングを合わせて
ある。

【００４２】光ファイバ１２ｂから出力された遅延光ク
ロックパルスは、時刻ｔ₂ 及びｔ₆の遅延光クロックパ
ルス列２２と入力光信号パルス列２４中の信号ｂとのタ
イミングを合わせてある。同様にして、光ファイバ１２
ｃ及び１２ｄでは、順次遅延光クロックパルスの時刻を
入力光信号の周期Ｔ_i 、すなわち１タイムスロット分ず
らして入力光信号パルス列２４の信号ｃ及び信号ｄとそ
れぞれタイミングを合わせてある。そのためには、上述
した遅延時間Ｔ₁ を入力光信号パルスの発生周期Ｔ_i を
一致させ、かつ光ファイバ１２ａからの遅延光クロック
パルスの発生時刻と入力光信号パルスの最初のパルスａ
の光分離器１４への入力時刻と一致させておく。これ
は、（３）式において遅延時間Ｔ₀ と光速度Ｃがわかっ
ているので、Ｔ＝Ｔ₀ として長さＬがわかり、１２ａの
光ファイバの長さＬをその値（Ｔ₀×Ｃ）とすれば良
い。

【００４３】一方、各光ファイバ１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ及び１２ｄから遅延光クロックパルスが出力する時刻
を１タイムスロット（Ｔ_i ）分だけずらすために必要な
光ファイバ長Ｌは（３）式により計算される。

【００４４】遅延時間Ｔは、光ファイバ長を光速で割っ
た値になるからＴ＝Ｔ₁ とし、（３）式から求めること
ができる。

【００４５】例えば、１０ＧＨｚでの１タイムスロット
分だけ時間をずらすには、遅延時間Ｔは、Ｔ＝１００ｐ
ｓであるから、（３）式から光ファイバ長Ｌを求めると
３ｃｍとなる。

【００４６】更に、４０ＧＨｚでは、遅延時間ＴはＴ＝
２５ｐｓになるから、光ファイバ長Ｌを求めると０．７
５ｃｍになる。

【００４７】このように、光クロックパルスを入力光信
号パルスの繰返し周期Ｔ_i に相当する１タイムスロット
分だけ遅延させるのに必要な光ファイバ長Ｌは従来より
もかなり短くて済むので、光ファイバ中を光クロックパ
ルスが伝送するときの伝送損失や光クロックパルスのパ
ルス波形の歪みはなくなる。

【００４８】次に、この入力光信号パルスと遅延光クロ
ックパルスとによって低速データ列を発生する場合につ
いて説明する。

【００４９】既に説明したように、順次に、周期Ｔ_i で
発生する入力光信号パルスａ，ｂ，ｃ，ｄ，ａ・・・が
各光分離器１４のそれぞれの光分波器１６ａ，１６ｂ，
１６ｃ及び１６ｄに、この順序でこの時間間隔Ｔ_i で供
給される。このときの入力光信号パルス列の一部を図２
の（ＩＶ）に示してある。

【００５０】一方、これら光合波器１６ａ、１６ｂ，１
６ｃ及び１６ｄには、同一時刻に発生した光クロックパ
ルスが光ファイバ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄに
それぞれ分配されて、これら光ファイバを経て、遅延光
クロックパルスとして出力させる。このとき、既に説明
したように、光ファイバ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１
２ｄでの遅延時間を調整してあるので、これら光ファイ
バから出力される遅延光クロックパルスの時間差は、光
ファイバ１２ａ〜１２ｄ間で、それぞれＴ₁ （＝Ｔ_i ）
となる。そして、今、光ファイバ１２ａからの遅延光ク
ロックパルスが出力して、第１段目の光合波器１６ａに
入射する時刻と入力光信号パルスａがこの光合波器１６
ａに入射する時刻とを時刻ｔ₁ に一致させてあるので、
両信号は同時に第１段目の光合波器１４ａに処理される
（図２の（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）参照）。しかしなが
ら、この時刻ｔ₁ では、第２、第３、第４段目の光分離
器１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの光合波器１６ｂ，１６ｃ、
１６ｄには、遅延光クロックパルスが入力されていない
ので、これら第２、第３、第４段目の光分離器ではなん
ら信号処理が行われない。

【００５１】次に、この遅延光クロックパルスの発生
は、Ｔ₁ （＝Ｔ_i ）時間経過した時刻ｔ₂ には、今度は
光ファイバ１２ｂからの遅延光クロックパルスが第２段
目の光分離器１４ｂに入力する。この時刻ｔ₂ では、次
の入力光信号パルスｂが各段の光分離器に同時に入力さ
れるので、両信号は第２段目の光分離器１４ｂに同時に
入力して信号処理される（図２の（ＩＩＩ）及び（Ｉ
Ｖ）参照）。

【００５２】同様にして、時刻ｔ₂ よりもＴ₁ （＝Ｔ
_i ）だけ遅れた時刻ｔ₃ に、光ファイバ１２ｃからの遅
延光クロックパルスと入力光信号パルスｃが同時に第３
段目の光分離器１４ｃの光合波器１６ｃに入力して、こ
の光分離器１４ｃで信号処理させる。更に、時刻ｔ₃ よ
りもＴ₁ （＝Ｔ_i ）だけ遅れた時刻ｔ₄ に、光ファイバ
１２ｄからの遅延光クロックパルスと入力光信号パルス
ｄが同時に第４段目の光分離器１４ｄに入力してこの光
分離器１４ｄで信号処理される。

【００５３】次に、このような各段の光分離器１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにおいて、両信号が同時に入力
されると半導体増幅器１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ
にそれぞれ供給される。その１例を第１段目の光分離器
１４ａの場合について説明する。

【００５４】同時に入力したこの遅延光クロックパルス
と入力光信号パルスは、半導体増幅器１８ａへ入射され
る。このとき、半導体増幅器１８ａの上部電極と下部電
極間に所定のバイアス電圧を印加することにより起こる
４光波混合の現象により、半導体増幅器中で新たに発生
した再生信号と遅延光クロックパルスとが時間的に一致
している場合に、このときの当該再生信号を光分波器２
０ａで分波し、この光分波器２０ａから低速データ２６
（光パルス信号とも称する。）として出力される。同様
にして、第２段目では、光分波器２０ｂから光ファイバ
１２ｂからの遅延光クロックパルスと入力光信号パルス
ｂとにより、時刻ｔ₂ に再生信号を低速データ２８とし
て出力され、第３段目では、時刻ｔ₃ に光分波器２０ｃ
から再生信号を低速データ３０として出力され、第４段
目では、時刻ｔ₄ に光分波器２０ｄから再生信号を低速
データ３２として出力される（図２の（ＩＩＩ）、（Ｉ
Ｖ）及び（Ｖ）参照）。

【００５５】同様に入力光信号パルス列２４の次のサイ
クルの各信号ａ，ｂ，ｃ，ｄについても各段において光
ファイバ１２ａ〜１２ｄのそれぞれからの遅延光クロッ
クパルスとの同時入力によって、第１段目の光分波器２
０からは、時刻ｔ₅ に、第２段目の光分波器２０ｂから
は時刻ｔ₆ に、第３段目の光分波器２０ｃからは、時刻
ｔ₇ に、第４段目の光分波器２０ｄからは、時刻ｔ₈ に
それぞれ再生信号を低速データとして出力される（図２
の（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（Ｖ）参照）。このよう
に、入力光信号パルスが続く限り、各段から低速データ
が順次に、出力され、これら各段から出力される低速デ
ータがそれぞれ低速データ列２６，２８，３０，３２を
形成する（図１及び図２参照）。尚、この実施例では既
に説明したように、入力光信号パルス列２４の周期Ｔ_i
と光クロックパルス列２２の周期Ｔ_C とは、Ｔ_c ＝４Ｔ
_i の関係としてあるので、光合波器１６ａに入射される
入力光信号パルス列２４と遅延光クロックパルス列２２
とのタイミングは時刻ｔ₁ 、ｔ₅ 及びｔ₉ で合ってい
る。

【００５６】上述した４光子混合については、文献ＯＧ
Ｅ９０−８６、ｐｐ．１〜６にも開示されており、周知
であるが、図３を参照して半導体増幅器中での４光子混
合の原理について説明する。

【００５７】図３は、半導体増幅器中で３次の非線形効
果により第４の波長（再生信号）が発生する原理を説明
するための図である。なお、ここでいう４光子結合と
は、半導体増幅器２０中の３次の非線形効果により、波
長の異なる２波あるいは３波の入力光から位相整合条件
を満足する第４の波長の光が発生する現象をいう。

【００５８】今、第１段目の光分離器１４ａを例に挙げ
て説明する。任意の時間順次のパルスからなる入力光信
号パルス列（Ｓ_i ）（このとき各パルスの角周波数をω
₁ とする。）と、繰返し周波数がＢ／Ｎ（Ｈｚ）の光ク
ロックパルス列（Ｓ_c ）（このときの各パルスの角周波
数をω₂ とする。）とが合波器１６ａを介して半導体増
幅器１８ａに入射すると４光子混合により角周波数ω₃
（ω₃ ＝２ω₁ −ω₂あるいは２ω₂ −ω₁ ）の光パル
ス列（Ｓ₀ ）が発生する。

【００５９】この半導体双幅器１８ａは、４光子混合に
基づいて、これに、入力光信号パルス列Ｓ_i の各信号
と、光クロックパルス列Ｓ_c の各信号とが供給されたと
き、両信号の論理積が再生信号（角周波数はω₃ であ
る。）として出力する。従って、この実施例では、光ク
ロックパルス列Ｓ_c が、時刻ｔ₁ 、ｔ₂ ・・・ｔ₆ とし
て半導体増幅器１８ａに入射されるとすると、入力光信
号パルス列Ｓ_i と光クロックパルス列Ｓ_c の各信号が時
間的に重なる（一致する）時刻ｔ₁ 、ｔ₃ 、ｔ₄ 及びｔ
₅ に再生信号が発生する。

【００６０】このように、４光子混合によって発生した
光パルス列Ｓ₀ は、入力光信号パルスＳ_i と光クロック
パルスＳ_c とが同時に半導体増幅器１８ａに入射したと
きのみ発生するため、発生した光（再生光）は両パルス
の論理積となっているので、ビットレートがＢ／Ｎに落
とされた光パルス列となる。

【００６１】上述した図１、図２の実施例では、説明を
簡略化するため、光ファイバと光分離器をそれぞれ４個
ずつ示してあるが、実際はＮ個の光ファイバと光分離器
が設けられている。このため、所要に応じてＮ個の低速
データ列が得られる。その場合には、Ｎ個の半導体増幅
器を用いることによりビットレートがＢ／Ｎ（ｂｉｔ／
ｓ）に落とされたＮチャネルの光再生信号を各光分波器
からそれぞれ出力させることができる。

【００６２】上述したことから理解できるように、この
発明の実施例では光クロックパルスと入力光信号パルス
とを１タイムスロット分だけずらすには、Ｎ個の光遅延
器（光ファイバ）によって予め遅延させるため、光ファ
イバ長は短くて済む。したがって、従来のように光ファ
イバ中の伝送損失や信号のパルス幅の拡がりも回避でき
るので、装置の全体構成も簡単になり、ジッタとか構成
を付加することによって生じる雑音もなくなる。このた
め、出力信号の誤り率も減少するという利点がある。

【００６３】上述したこの発明の実施例では、光分配器
に光カプラを用いたが、光カプラの代わりにハーフミラ
ーを用いても良い。

【００６４】また、光遅延器として光ファイバを用いて
説明したが、光遅延器に用いる光ファイバ長が短いの
で、光ファイバの代わりに光遅延器として光導波路を用
いてこの光導波路と光カプラと光合波器とを集積化する
こともできる。

【００６５】また、この実施例では、３次の非線形効果
をもった非線形手段に半導体増幅器を用いたが、例えば
半導体増幅器の代わりに光ファイバを用いても良い。

【００６６】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明では、従来のように、光分離器中に遅延器を設ける
必要がなくなるので、その分、光ファイバを伝送すると
き発生する入力光信号パルスや遅延光クロックパルスの
伝送損失が減少する。

【００６７】また、従来のように、光分離器中に遅延器
を設けたり、光ファイバ中の伝送損失を補償するための
光増幅器や入力光信号パルス及び遅延光クロックパルス
のパルス幅の拡がりを補正するための装置なども必要が
なくなるので、装置も簡単になり、したがって、ジッタ
や雑音による信号の誤り率も減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光多段分離装置の構成を説明するた
めに供するブロック図である。

【図２】この発明の動作を説明するために供するタイム
チャート図である。

【図３】この発明の半導体増幅装置の光再生信号の形成
される様子を説明するために供する説明図である。

【図４】この発明の半導体増幅器の構造を説明するため
に供する斜視図である。

【符号の説明】

１０：光カプラ１２（１２ａ〜１２ｄ）：光ファイバ１４（１４ａ〜１４ｄ）：光分離器１６（１６ａ〜１６ｄ）：光合波器１８（１８ａ〜１８ｄ）：半導体増幅器２０（２０ａ〜２０ｄ）：光分波器２２：光クロックパルス２４：入力光信号パルス２６、２８、３０、３２：低速データ列（光パルス列）５０：光導波路５２：下側クラッド層５４：上側クラッド層５６、５８：電流ブロック層６０：上部電極６２：下部電極６４、６６：ＡＲコート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビットレートＢ（ｂｉｔ／ｓ）の入力光
信号パルスと同期しているパルス繰り返し周波数がＢ／
Ｎ（Ｈｚ）（Ｎは正の整数）の光クロックパルスをＮ個
の該光クロックパルスに分配する光分配器と、該光分配器からの該光クロックパルスの各々を個別に遅
延させるＮ個の光遅延器と、該光遅延器の出力端にそれぞれ接続されかつ互いに順次
に接続されたＮ個の光分離器とを具え、前記光分離器は、前記入力光信号パルスと前記光遅延器
で遅延された遅延光クロックパルスを合波する光合波器
と、合波されたそれぞれの光パルスから新たな再生信号を発
生させるための３次の非線形効果をもった非線形手段
と、該非線形手段で再生された信号を前記入力光信号パルス
及び前記遅延光クロックパルスから分波し、かつ入力光
信号パルスを次段の光分離器に導くための光分波器とを
含むことを特徴とする光多段分離装置。