JPH0882813A

JPH0882813A - 光識別再生器

Info

Publication number: JPH0882813A
Application number: JP6217671A
Authority: JP
Inventors: Akira Hirano; 章平野; Hiroyuki Tsuda; 裕之津田; Akira Takahashi; 亮高橋; Kazuo Hagimoto; 和男萩本; Yuichi Kawamura; 裕一河村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】光識別再生器において、波長依存性および温
度依存性を低減させる。【構成】入力光信号を光波形整形器を用いてそのパル
ス幅を調整し、光増幅器により増幅して光クロック信号
と光合波器により合波し、ＩｎＰ基板上に生成された多
重量子井戸層による可飽和吸収体を光スイッチング素子
として用いて光信号の再生を行い光分波器を用いて所望
の再生光信号を取り出す。【効果】光信号の遅延が小さくなる。ハードウェア構
成が簡単化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信に利用する。本発
明は光中継器に利用する。特に、全光再生中継技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光通信において、ディジタル光信号（デ
ータ）を電気信号に変換することなく中継するために、
光ファイバの非線形光学効果を利用した光識別再生器が
提案されている。そのような非線形光学効果を利用した
光識別再生器としては、非線形サニャックミラーを使っ
たものがある。

【０００３】この従来例を図２１および図２２を参照し
て説明する。図２１は非線形サニャックミラーの構成図
である。図２２は光再生の原理を説明するための図であ
る。サニャックミラーとは、光ファイバループと３ｄＢ
カプラとを組み合わせたもので、通常これに入射した光
はもと来た方向に反射される。サニャックミラーの光フ
ァイバとして、光非線形性の大きなものを使用したのが
非線形サニャックミラーである。図２１に示したような
構成をとる。これは、ディジタル光信号（以下、光信号
と略す）を相互位相変調効果が充分に得られるパワーに
まで増幅する手段である光増幅器２５、光ファイバ２
３、３ｄＢの光カプラ２４、光クロック信号成分だけを
再生光として取り出すための光波長フィルタ１５を具備
するものである。もし、ループの途中で互いに反対方向
に伝搬する光の相互の位相差がπになると、ミラーから
の出力光は入射したのとは異なる光ファイバへと出て行
く。この系に入射した光クロック信号は、光信号のない
ときには光ファイバ２３での互いに反対方向に伝搬する
光ａ、ｂの間の位相差はないので入射した方へ戻って行
く。しかし、このａ、ｂ間の位相差をちょうどπにする
だけの光信号が、光増幅器２を通して加えられれば、入
射した光クロック信号は再生光としてもう一方の光ファ
イバへと出て行く。

【０００４】すなわち、光信号に同期し、かつパルスの
時間軸方向の揺らぎ（ジッタ）や、振幅の揺らぎ（ＡＭ
ノイズ）のない光クロック信号を非線形サニャックミラ
ーに導き、サニャックミラーのループの部分に増幅した
光信号を加え、これによる光クロック信号の相互位相変
調による位相回転量がちょうどπになるようにすると、
光クロック信号はサニャックミラーを通過して行く。光
ファイバ中の光の伝搬速度は、波長によって異なるので
波長λ₂の光クロック信号から見ると、波長λ₁の光信
号の時間軸上の位置は図２２の上段の矢印に示したよう
にドリフトして行く（ウォークオフ）。光信号と光クロ
ック信号とが、光ファイバの中央で出会うように光パワ
ーや光ファイバの長さを設定してあれば、光信号によっ
て光クロック信号を反射させたり、透過させたりするこ
とができる。この透過される光クロック信号を再生され
た光信号とすることで光信号の再生が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例の構成では、 ΔΦ∝（ＰＬｎ₂）／λ のような関係が成り立ち、光ファイバ長と、光パワー、
波長の設定に制限が加わる。ここで、ΔΦは、相互位相
変調効果による光クロック信号の相対的位相変化量、Ｐ
は光信号のピークパワー、Ｌは非線形ファイバの長さ、
ｎ₂は光ファイバの非線形光学定数、λは光信号の波長
である。ここでΔΦはπになる必要があるが、この式が
示すように、波長を変更しようとすれば、光信号のパワ
ーと光ファイバの長さを変えなければならない。さらに
光信号のウォークオフの調整も必要になる。つまり、異
なる波長を持つ光信号を臨機応変に処理することができ
ない。また、光ファイバの長さは周囲の温度変化によっ
て伸縮するため、ΔΦがπからずれてしまう。また、光
ファイバの長さが数ｋｍにもなるため光信号に数μｓの
遅延がかかる。

【０００６】このような従来例の問題点は、第一に光信
号（データ）に対する光識別再生器の動作する波長範囲
が狭いことに起因する。このため、光波長を複数並列に
使用する光ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplex) 伝
送システムや、光波長を光パスとして活用するネットワ
ークの構築が困難となる。第一の課題は、光識別再生器
の波長依存性を小さくし、広い波長範囲にわたって識別
再生動作を実現するところにある。

【０００７】第二に、光ファイバの温度変化による伸縮
がもたらす消光比の劣化である。これは光クロック信号
のスイッチングが不完全となることを意味し、光信号の
再生ができなくなる。これを避けるためには、光ファイ
バ全体を恒温槽に入れる必要があるが、これには大掛か
りな温度制御システムを必要とし、実用の光伝送システ
ムとするには問題がある。第二の課題は、光識別動作の
温度依存性の低減である。

【０００８】第三には、光信号に数μｓの遅延がかかる
ので異なる光伝送区間で光信号の同期をとることが困難
になる。第三の課題は、光遅延の小さい光識別再生器の
実現である。

【０００９】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、波長依存性を小さくし、広い波長範囲にわたっ
て識別再生動作を実現することができる光識別再生器を
提供することを目的とする。本発明は、光識別動作の温
度依存性を低減することができる光識別再生器を提供す
ることを目的とする。本発明は、光信号の遅延の小さい
光識別再生器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明において、前述し
た第一の課題である光識別再生器の適用波長帯域の拡大
として、低温成長させた多重量子井戸層による可飽和吸
収体を用いた数ピコ秒以下程度の緩和時間を持ち、数十
ｎｍ程度の波長範囲にわたって消光比が充分に得られる
光スイッチング素子を用いることを特徴とする。ここ
で、可飽和吸収体とは、光の吸収が強いほど吸収係数が
小さくなる光学素子の総称である。

【００１１】さらに第二の課題である光識別動作の温度
依存性の低減および第三の課題である光信号の遅延の除
去として、その原因となっている光ファイバの伸縮の影
響を避けるため、構成要素として光ファイバを用いない
ことを特徴とする。

【００１２】すなわち、本発明の第一の観点は光識別再
生器であり、その特徴とするところは、入力光が所定強
度以上であるときに透過状態となる光スイッチング素子
と、この光スイッチング素子に光信号および光クロック
信号を導入する光導入手段とを備え、光信号および光ク
ロック信号はそれぞれの光強度が前記所定強度以下であ
り、光信号および光クロック信号の合成光強度が前記所
定強度以上に設定されるところにある。これにより、光
ファイバを構成要素として用いない光識別再生器を実現
することができる。

【００１３】前記光導入手段は、光信号および光クロッ
ク信号を合成する合波器と、この合波器の出力を前記光
スイッチング素子に結合する光回路とを含むことが望ま
しい。これにより、効率よく光スイッチング素子に光信
号を入射させることができる。

【００１４】光信号の波長（λ₁）と光クロック信号の
波長（λ₂）とは異なり、前記光スイッチング素子の出
力回路に光クロック信号の波長（λ₂）を透過し光信号
の波長（λ₁）を阻止する光分波器を備えることが望ま
しい。

【００１５】前記光スイッチング素子は、ＩｎＰ基板上
に生成された多重量子井戸層による可飽和吸収体を含む
ことが望ましい。この多重量子井戸層は、ドーパントと
してｐ型元素が１０¹⁷ｃｍ^-3以上添加されることが望ま
しい。このｐ型元素はＢｅであることが望ましい。

【００１６】前記光スイッチング素子の両面に低反射膜
が設けられ、その片面が入射面でありその他面が出射面
となることが望ましい。

【００１７】前記光スイッチング素子の片面には低反射
膜が設けられ、他面には透過光を反射する高反射膜が設
けられ、入射面と出射面は同一面である構成とすること
もできる。

【００１８】前記光導入手段は、光信号および光クロッ
ク信号の光強度をそれぞれ調節する手段を含むことが望
ましい。

【００１９】前記光導入手段は、光信号のパルス幅を整
形する光波形整形器を含むことが望ましい。これによ
り、光信号のパルス幅を光識別動作に最適なように調整
することができる。

【００２０】前記光スイッチング素子の入射角と出射角
とが互いに異なる構成とすることもできる。これによ
り、光合波器と光分波器とを異なる位置に設置すること
ができるため、入力光と出力光とを分離するための光回
路を省略することができる。

【００２１】前記光導入手段には、光信号と光クロック
信号との偏波面が互いに直交するように調節する偏波制
御手段が設けられ、前記光分波器には、前記光スイッチ
ング素子の出力回路に直交偏波成分をそれぞれ分離する
検光子を備える構成とすることもできる。

【００２２】本発明の第二の観点は、光スイッチング素
子の製造方法であり、その特徴とするところは、ＩｎＰ
基板上に摂氏１５０度ないし４００度で多重量子井戸層
を成長させながら、ドーパントとしてｐ型元素を添加す
ることにより可飽和吸収体を生成するところにある。

【００２３】

【作用】入力光信号を光波形整形器を用いてそのパルス
幅を調整し、光増幅器により増幅して光クロック信号と
光合波器により合波し、ＩｎＰ基板上に生成された多重
量子井戸層による可飽和吸収体を光スイッチング素子と
して用いて光信号の再生を行い光分波器を用いて所望の
再生光信号を取り出す。

【００２４】すなわち、光クロック信号と入力光信号と
のパワーが加算されるタイミングに光スイッチング素子
は光を通過させる。したがって、光クロック信号のパル
スにしたがい再生された光信号が得られる。

【００２５】光合波器と光スイッチング素子との間に光
導入手段を介挿し、より高効率に光信号を光スイッチン
グ素子に入射させるようにすることがよい。

【００２６】光スイッチング素子は、その両面に低反射
膜を成長させた透過型であってもよいし、その片面には
高反射膜処理が施された反射型であってもよい。

【００２７】この光スイッチング素子に用いる多重量子
井戸層は、成長温度が１５０度から４００度の間の低温
成長層であり、かつドーパントとしてｐ型元素またはＢ
ｅを１０¹⁷ｃｍ^-3以上添加されているものである。

【００２８】光合波器の前段に、光信号のパルス幅をあ
らかじめ定められた幅に整形することがよい。さらに、
光信号および光クロック信号の光強度をそれぞれ調節す
ることがよい。

【００２９】光スイッチング素子に放熱板を備え、光信
号の照射により発生する熱を放熱させるようにしてもよ
い。

【００３０】光合波器から光スイッチング素子に入射す
る光信号の入射角と高反射膜から出射される出射光の出
射角とが互いに異なるようにしておけば、光合波器およ
び光分波器の設置位置をずらすことができる。

【００３１】光合波時に、光信号と光クロック信号との
偏波面が互いに直交するように制御し、光分波時には、
直交偏波成分をそれぞれ分離するようにして、所望の再
生光信号を分離することもできる。

【００３２】

【実施例】

（第一実施例）本発明第一実施例を図１に示す。図１は
本発明第一実施例のブロック構成図である。

【００３３】本発明は光識別再生器であり、その特徴と
するところは、入力光が所定強度以上であるときに透過
状態となる光スイッチング素子２０と、この光スイッチ
ング素子２０に光信号および光クロック信号を導入する
光導入手段としての光合波器１、コリメータ３、集光器
４とを備え、光信号および光クロック信号はそれぞれの
光強度が前記所定強度以下であり、光信号および光クロ
ック信号の合成光強度が前記所定強度以上に設定される
ところにある。

【００３４】光信号の波長（λ₁）と光クロック信号の
波長（λ₂）とは異なり、光スイッチング素子２０の出
力回路に光クロック信号の波長（λ₂）を透過し光信号
の波長（λ₁）を阻止する光分波器２を備えている。

【００３５】光スイッチング素子２０は、ＩｎＰ基板上
６に生成された多重量子井戸層７による可飽和吸収体を
含む。この多重量子井戸層は、ドーパントとしてｐ型元
素であるＢｅが１０¹⁷ｃｍ^-3以上添加される。

【００３６】本発明第一実施例では、光スイッチング素
子２０の両面に低反射膜５が設けられ、その片面が入射
面でありその他面が出射面となる。

【００３７】コリメータ３は、光ファイバ１１のコアか
ら光を空間系に平行光線として取り出せるように光学レ
ンズを構成してあるものである。これはまた、空間系の
平行光線を光ファイバ１１のコアへと絞り込むこともで
きる。集光器４は、コリメータ３によって空間系に取り
出された光パルスを強い光パワーを必要とする可飽和吸
収体７上に絞り込む働きをする。ここで留意すべきこと
は、可飽和吸収体７は、その非線形な応答を実現するた
めには、大きな光パワーを必要とするため、十分にコリ
メータ３によって光束を広げ、十分大きな開口数を持つ
集光器４を使用し、可飽和吸収体７上の一点に絞り込ま
なければならない。低反射膜５、ＩｎＰ基板６、可飽和
吸収体７は、透過型可飽和吸収体スイッチを構成する。
可飽和吸収体７は、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系多重
量子井戸で、従来温度である５００度より低温の１５０
度から４００度で成長させてある。さらにドーパントと
してｐ型元素であるＢｅを１０¹⁷ｃｍ^-3以上添加したも
のである。このような成長条件を採用することで、キャ
リア再結合時間を数ピコ秒以下にまで短縮できる。光分
波器２はいろいろな波長の光から、あらかじめ設定して
おいた波長の光だけを選択して透過させるものである。

【００３８】図２は、可飽和吸収体における波長と吸収
計数との関係を示す図である。この可飽和吸収体７は図
２に示すように光が強いときには吸収係数が小さくなる
ことで透明になり、弱いときには吸収係数が大きくなり
光が通らなくなる。つまり、図３は、可飽和吸収体にお
ける光強度と透過率との関係を示す図であるが、このよ
うに光強度が大きくなるにしたがって、透過率が大きく
なるという特性を持つ。

【００３９】本発明第一実施例の動作を図１にもとづい
て説明する。光合波器１としてＷＤＭ(Wavelength Divi
sion Multiplex) カプラ１４を用い、光分波器２として
光波長フィルタを用いたものである。図４は、ＷＤＭカ
プラを示す図であるが、ＷＤＭカプラ１４は図４に示し
たように、ある定められた波長λ₁の光はそのまま通過
し、ある定められた波長λ₂の光は異なる光端子に出力
される性質を持つ光合波器１である。図４では、波長λ
₁の光はａで示された光端子へ入力されたものはｃで示
される光端子へ通り抜けるが、波長λ₂の光は、ａで示
される光端子へ入力されたものはｄで示される光端子へ
出力され、ｂで示された光端子へ入力されたものはｃで
示された光端子へとスイッチされる。ＷＤＭカプラ１４
により光クロック信号と重ねられた光信号はコリメータ
３により空間に平行光として取り出される。この取り出
された光信号を集光器４を用いて、可飽和吸収体７上の
同一の点へと絞り込む。このとき、絞られるビームスポ
ット径を小さくして光強度を強くするために、開口数の
大きな集光器４を用いる必要がある。

【００４０】図５は、振幅揺らぎおよびタイミングジッ
タを示す図であるが、図５（ａ）に示すように、入射す
る光信号のパルスには、先に述べたように伝送路におけ
る劣化のために振幅ノイズ、ジッタノイズが重畳されて
いる。一方、図５（ｂ）に示すように、光源から供給さ
れる光クロック信号パルスは入射する光信号に同期して
おり、かつ振幅ノイズ、ジッタノイズともに抑えられて
いるものとする。ただし、ここでは、光源によって供給
する光クロック信号の波長は光信号の持つ波長とは異な
るものである。この２つの光が可飽和吸収体７上の点
で、増幅された光信号と光クロック信号パルスの和のパ
ワーにより可飽和吸収体７が透明になる効果により、光
信号による光クロック信号のスイッチングが起こり、図
５（ｃ）に示すように、光信号に乗っていたデータ列が
光クロック信号に乗せられて再生光信号となる。すなわ
ち、光信号と光クロック信号との論理積（ＡＮＤ）の部
分のみが可飽和吸収体７を透過して再生光信号となる。

【００４１】ここで、これらの光のパワー配分が光識別
動作を行う上で、重要な要素となる。例えば、光信号と
光クロック信号のパワーを均等にとると、光信号による
光クロック信号のゲートの消光比が充分とれなくなる。
つまり、光クロック信号自身で可飽和吸収体７のゲート
を開いてしまい、ジッタの吸収が不可能になる。さら
に、これにデータ信号による変調がかかり、振幅ノイズ
の除去も不可能になる。したがって、充分な光識別動作
ができるためには、光信号光を光クロック信号よりも、
充分大きく増幅してやる必要がある。そうすれば、増幅
された光信号により、可飽和吸収体７のゲートの開き、
光クロック信号パルスが可飽和吸収体７を通り抜けるこ
とができる。振幅ノイズは、この可飽和吸収体７の閾値
特性（ある光パワー以上では透過率が変化しなくなるこ
と）により除かれる。この可飽和吸収体７を通り抜けて
得られた光クロック信号は、振幅ノイズ、ジッタノイズ
ともに軽減され、入力信号によってコーディングされて
いる。コリメータ３を通して光ファイバ中に戻し、光波
長フィルタにより光クロック信号成分だけを再生光とし
て取り出す。つまり、光信号を入力すれば再生された光
信号が得られる。

【００４２】図６は、本発明第一実施例のその他の構成
を示すブロック構成図であるが、このような機能を実現
するその他の方法として図６に示すように、光分波器１
として光サーキュレータ１３を用いる構成が考えられ
る。これは、光サーキュレータ１３、コリメータ３、集
光器４、低反射膜５、ＩｎＰ基板６、可飽和吸収体７よ
り構成される。図７は、光サーキュレータを示す図であ
るが、光サーキュレータ１３は図７に示したように、光
の伝搬する向きによって、その分岐方向が変わるもので
ある。図８は、本発明第一実施例のその他の構成を示す
ブロック構成図であるが、図８に示すように、光信号
と、光クロック信号の空間系における光路を分けた構成
も考えられる。これは、コリメータ３、集光器４、低反
射膜５、ＩｎＰ基板６、可飽和吸収体７より構成され
る。（第二実施例）本発明第二実施例を図９に示す。これ
は、光合波器１、光分波器２、コリメータ３、光源、集
光器４、低反射膜５、ＩｎＰ基板６、可飽和吸収体７、
高反射膜８より構成される。ここでは光合波器１として
ＷＤＭカプラ１４、光分波器２として光サーキュレータ
１３を用いたものである。低反射膜５、ＩｎＰ基板６、
可飽和吸収体７、高反射膜８は反射型可飽和吸収体スイ
ッチを構成する。多重量子井戸層の表面に高反射膜８が
形成されるとともにＩｎＰ基板６側には低反射膜５が形
成され、ＩｎＰ基板６側から光を入射し、かつ出射する
反射型に設定されている。

【００４３】本発明第二実施例の動作は本発明第一実施
例に準ずる。図１０は、光スイッチチング素子の構造を
示す図であるが、図１０（ａ）に示すように、この可飽
和吸収体７が成長している面には高反射膜８が施してあ
り、かつ、ＩｎＰ基板６側には低反射膜５が施してあ
る。これは、図１０（ｂ）に示すように、両端面に低反
射膜５を施してある透過型の構成よりも、可飽和吸収特
性の感度を上げるためである。

【００４４】本発明第二実施例である反射型の構成の利
点を以下に示す。図１０に示したように吸収の飽和が起
き始める領域では、透過型構成では最初の厚みｄを通り
抜けたあと、さらに厚みｄの初期状態の部分を通らなけ
ればならない。反射型構成では、最初の厚みｄの距離を
通ったあと、さらに厚みｄを今度は同じ光路で引き返す
ため、吸収飽和を起こしつつある領域を折り返し戻るこ
とになる。図１１は、可飽和吸収体における光強度と透
過率との関係を示す図であるが、この場合には、図１１
に示すように、初期状態からキャリアを励起させる必要
がなくなるので、同じ光の強さで透過型よりもより大き
な最大透過率を達成できる。つまり、反射型構成をとる
ことで可飽和吸収体７への入射光と出射光の光路に重な
りが生じ、光子密度の増加により最大透過率が大きくな
って、消光比が透過型構成よりも大きくとれる。いい換
えると、同じ消光比を得るために必要な可飽和吸収体７
上での光パワーを小さくできる。光信号と光クロック信
号の光路が反射の前後で一致し、消光比の拡大効果が最
も大きくなる。この効果は光信号か光クロック信号のど
ちらか一方のみの光路が一致する構成よりもさらに大き
い。反射型構成とすることで、集光器４とコリメータ３
の系を透過型のように入射と出射で二つ構成する必要が
なくなるので、構成が容易になる利点を持つ。

【００４５】本発明第二実施例では、光信号を増幅して
から光クロック信号と重ねているが、先に光信号と光ク
ロック信号を重ねてから増幅する構成も可能である。図
１２〜図１６は、本発明第二実施例のその他の構成を示
すブロック構成図であるが、本発明第二実施例のような
機能を実現するそのほかの構成として、図１２のように
可飽和吸収体７への光の出入りを二つの光束に分ける構
成も可能である。これは、コリメータ３、光合波器１、
光分波器２として光サーキュレータ１３、集光器４、低
反射膜５、ＩｎＰ基板６、可飽和吸収体７、高反射膜８
より構成される。光クロック信号と光信号の波長を同じ
にすることができるので、波長変換をともなわない構成
も容易に実現できる。

【００４６】図１３のように、光サーキュレータ１３の
代わりに光合波器１、光分波器２としてＷＤＭカプラ１
４を使うことも可能である。これは、コリメータ３、Ｗ
ＤＭカプラ１４、集光器４、低反射膜５、ＩｎＰ基板
６、可飽和吸収体７、高反射膜８より構成される。

【００４７】図１４のように、光信号と光クロック信号
で、独立な光路をとる構成も可能である。これは、コリ
メータ３、集光器４、低反射膜５、８、ＩｎＰ基板６、
可飽和吸収体７、高反射膜８より構成される。これは、
光信号が、可飽和吸収体７への入射と出射とで同じ光路
をとる。

【００４８】図１５のように、光クロック信号が、可飽
和吸収体７への入射と出射とで同じ光路をとる構成も可
能である。ここでは光合波器１、光分波器２として光サ
ーキュレータ１３を用いている。

【００４９】図１６のように、光信号の入射と出射、お
よび光クロック信号の入射と出射それぞれに別々の光路
をとる構成も可能である。光信号と光クロック信号の可
飽和吸収体７上で出会うジオメトリーは、本構成ではそ
の光路の可飽和吸収体７上への投影が一直線上で角度に
して０度であるが、これは０度から１８０度（２つのパ
ルスの光路の向きが正反対）まで任意の角度が可能であ
る。

【００５０】図１７は、放熱板を装着したスイッチング
素子を示す図であるが、図１７に示すように、可飽和吸
収体７上で発生する熱を効率よく伝導して逃がすことを
目的とする放熱板９をとりつけることが可能である。こ
の放熱板９は、その熱伝導の効率を上げるため、可飽和
吸収体７との接触面積を大きくする必要がある。しか
し、光路を遮ってはならないので、それをさえぎらない
程度の大きさの穴が開けてある。このようなヒートシン
ク９により、可飽和吸収体７の耐久性、あるいは消光比
が向上する。

【００５１】光クロック信号は、ジッタノイズ（パルス
の時間軸上の位置が揺らぐこと）がなく振幅ノイズ（パ
ルスのピーク値が揺らぐこと）もないことが要求され
る。このような光クロック信号は、例えばモードロック
のファイバリングレーザを用いて実現できる。図１８
は、波形整形の状態を示す図であるが、図１８に示すよ
うに、光波形整形器１０は、光信号のパルス幅を光識別
動作に最適なように調整する。光波形整形器１０として
は、石英導波路以外にも、光ファイバ、エタロン、回折
格子等が使用できる。一般に入射する光信号は波長が時
間的に変化する波長チャーピングを起こしている。光波
長整形器１０は最適な分散特性を持つ石英光導波路で、
波長チャーピングを起こして光信号のパルス幅を調節す
る機能を持つ。このような調整により、タイミングジッ
タを吸収することができる。なぜなら、入射する光信号
のパルス幅を光クロック信号よりも、光信号の持つジッ
タ程度広くとると、図５に示しているように、光波形整
形器１０によって広がったパルス幅分だけ、光信号のパ
ルスが時間軸上で揺らいでも、このジッタノイズは可飽
和吸収体７におけるスイッチング過程で吸収される。

【００５２】これは例えば、パルス幅が５ｐｓの光信号
がジッタノイズとして１ｐｓ程度を持っているときに
は、光信号のパルス幅を６ｐｓかそれ以上にすることで
ある。光識別特性の向上のためには、可飽和吸収体７の
非線形性の大きな光パワーレベルで動かす必要がある。
このために、光信号を適切なレベルにまで強くする光増
幅器１２を本光識別器の前段に入れてもよい。光増幅器
１２は、光ファイバのコアに、希土類元素であるエルビ
ウムを添加して、光通信に使用する１．５５μｍ帯の波
長の光を増幅することができる光ファイバアンプであ
る。この光ファイバアンプは１．４８あるいは０．９８
μｍの光を励起光源として使用し、この励起光源によっ
て励起したエルビウムドープファイバ中を光信号である
１．５５μｍ帯の光を通すことで起こる誘導放出過程を
利用し、光信号を増幅する。

【００５３】図１９は、波形整形器の介挿状態を示す図
であるが、これら光波形整形器１０、光増幅器１２は図
１９（ａ）〜（ｄ）のように、その順番は任意な構成が
可能である。図１９（ａ）に示すように、まず光波形整
形器１０により光信号のパルス幅を整形し、図１９
（ｂ）に示すように、その後段のいずれかの位置で光増
幅器１２により光信号を増幅することもできるし、図１
９（ｃ）に示すように、光増幅器１２により光信号を増
幅した直後に、光波形整形器１０によりパルス幅を整形
してもよい。また、図１９（ｄ）に示すように、光波形
整形器１０により光信号のパルス幅を整形した直後に、
光増幅器１０により光信号を増幅してもよい。

【００５４】図２０は、その他の実施例の構成を示す図
であるが、光信号と光クロック信号の空間系における光
路を分ける代わりに、図２０（ａ）に示すように、偏波
制御器１７によりこれら二つの光の偏波を直交させ光合
波器１により合波し、この合波光を透過型あるいは反射
型の可飽和吸収体に入射し、この後、図２０（ｂ）に示
すように、光分波器２および検光子１８により、これら
を分離し、再生光を取り出す構成も考えられる。この構
成は、本発明第一実施例で示した構成にも、本発明第二
実施例で示した構成にも同様に用いることができる。

【００５５】以上の実施例では、光波形整形器１０を用
いたパルス幅調整を行うことで、ジッタノイズの吸収を
行うことができる。可飽和吸収体７に数ｐｓ以下の飽和
時間を持つものを使用しており、従来よりも高速の全光
型識別再生処理が可能となる。この可飽和吸収体７の吸
収飽和が起こる波長域は、２０ｎｍ程度以上あり、その
範囲の中では自由に波長を選べるため、光源に使用する
光の波長の選択自由度がある。すなわち、従来技術では
なかった波長変換と識別再生とを同時に行う光回路とな
る。

【００５６】光増幅器１２として使用しているエルビウ
ムドープファイバアンプは、半導体光増幅器で置き換え
ることが可能である。可飽和吸収体７に用いる結晶材料
としては、前記のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系につい
て説明したが、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ（Ｇａ）ＡｌＡｓ
系、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ歪超格子系、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ歪超格子
系においても同様の効果が実現できる。また、光波形整
形器１０として、光ファイバ、エタロン、または回折格
子を用いることもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波長依存性を小さくし、広い波長範囲にわたって識別再
生動作を実現することができる。光識別動作の温度依存
性を低減することができる。光信号の遅延を小さくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例のブロック構成図。

【図２】可飽和吸収体における波長と吸収計数との関係
を示す図。

【図３】可飽和吸収体における光強度と透過率との関係
を示す図。

【図４】ＷＤＭカプラを示す図。

【図５】振幅揺らぎおよびタイミングジッタを示す図。

【図６】本発明第一実施例のその他の構成を示すブロッ
ク構成図。

【図７】光サーキュレータを示す図。

【図８】本発明第一実施例のその他の構成を示すブロッ
ク構成図。

【図９】本発明第二実施例のブロック構成図。

【図１０】光スイッチチング素子の構造を示す図。

【図１１】可飽和吸収体における光強度と透過率との関
係を示す図。

【図１２】本発明第二実施例のその他の構成を示すブロ
ック構成図。

【図１３】本発明第二実施例のその他の構成を示すブロ
ック構成図。

【図１４】本発明第二実施例のその他の構成を示すブロ
ック構成図。

【図１５】本発明第二実施例のその他の構成を示すブロ
ック構成図。

【図１６】本発明第二実施例のその他の構成を示すブロ
ック構成図。

【図１７】放熱板を装着したスイッチング素子を示す
図。

【図１８】波形整形の状態を示す図。

【図１９】波形整形器の介挿状態を示す図。

【図２０】その他の実施例の構成を示す図。

【図２１】従来例の構成を示す図。

【図２２】光信号と再生光との関係を示す図。

【符号の説明】

１光合波器２光分波器３コリメータ４集光器５低反射膜６ＩｎＰ基板７可飽和吸収体８高反射体９放熱板１０光波形整形器１１、２３光ファイバ１２光増幅器１３光サーキュレータ１４ＷＤＭカプラ１５光波長フィルタ１７偏波制御器１８検光子２０光スイッチング素子２４光カプラ２５光増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/16 (72)発明者萩本和男東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者河村裕一東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力光が所定強度以上であるときに透過
状態となる光スイッチング素子と、この光スイッチング
素子にディジタル光信号および光クロック信号を導入す
る光導入手段とを備え、ディジタル光信号および光クロック信号はそれぞれの光
強度が前記所定強度以下であり、ディジタル光信号およ
び光クロック信号の合成光強度が前記所定強度以上に設
定されたことを特徴とする光識別再生器。
【請求項２】前記光導入手段は、ディジタル光信号お
よび光クロック信号を合成する合波器と、この合波器の
出力を前記光スイッチング素子に結合する光回路とを含
む請求項１記載の光識別再生器。
【請求項３】ディジタル光信号の波長（λ₁）と光ク
ロック信号の波長（λ₂）とは異なり、前記光スイッチ
ング素子の出力回路に光クロック信号の波長（λ₂）を
透過しディジタル光信号の波長（λ₁）を阻止する光分
波器を備えた請求項１または２記載の光識別再生器。
【請求項４】前記光スイッチング素子は、ＩｎＰ基板
上に生成された多重量子井戸層による可飽和吸収体を含
む請求項１記載の光識別再生器。
【請求項５】前記多重量子井戸層は、ドーパントとし
てｐ型元素が１０¹⁷ｃｍ^-3以上添加される請求項４記載
の光識別再生器。
【請求項６】前記ｐ型元素はＢｅである請求項５記載
の光識別再生器。
【請求項７】前記光スイッチング素子の両面に低反射
膜が設けられ、その片面が入射面でありその他面が出射
面となる請求項１記載の光識別再生器。
【請求項８】前記光スイッチング素子の片面には低反
射膜が設けられ、他面には透過光を反射する高反射膜が
設けられ、入射面と出射面は同一面である請求項１記載
の光識別再生器。
【請求項９】前記光導入手段は、ディジタル光信号お
よび光クロック信号の光強度をそれぞれ調節する手段を
含む請求項１記載の光識別再生器。
【請求項１０】前記光導入手段は、ディジタル光信号
のパルス幅を整形する光波形整形器を含む請求項１記載
の光識別再生器。
【請求項１１】前記光スイッチング素子の入射角と出
射角とが互いに異なる請求項８記載の光識別再生器。
【請求項１２】前記光導入手段には、ディジタル光信
号と光クロック信号との偏波面が互いに直交するように
調節する偏波制御手段が設けられ、前記光分波器には、前記光スイッチング素子の出力回路
に直交偏波成分をそれぞれ分離する検光子を備えた請求
項１記載の光識別再生器。
【請求項１３】ＩｎＰ基板上に摂氏１５０度ないし４
００度で多重量子井戸層を成長させながら、ドーパント
としてｐ型元素を添加することにより可飽和吸収体を生
成する光スイッチング素子の製造方法。