JPH09214470A - 多重分離位相制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高速光時分割多重通信に使用する光デマル
チプレクサを長時間駆動し続けても安定にパルス分離動
作を行ない続けることを可能とする分離位相制御装置を
提供すること。 【解決手段】 複数のパルス列が時分割多重された入力
光信号から抽出したクロックからなる駆動信号によって
光ゲートを駆動し、該光ゲートでは、該時分割多重され
たパルス列のうち１つ以上の系列を受信するために選択
することによって、該入力光信号の多重分離を行なう光
デマルチプレクサにおいて、該多重分離の位相を制御す
る多重分離位相制御装置であって、前記光ゲートにて選
択されなかったパルス系列の情報に基づいて、前記光ゲ
ートの駆動信号の位相および前記時分割多重された入力
光信号の位相のうち少なくとも一方を変化させて、前記
選択されるパルス系列の最適化を行なうことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光時分割多
重通信に用いる光デマルチプレクサの分離位相制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信では、ビットレートが大変
な勢いで高速化されており、実験レベルでは数十Ｇｂｐ
ｓというビットレートでの伝送実験の報告も珍しくなく
なってきている。しかしながら、数十Ｇｂｐｓのデータ
信号をそのまま送受信しようとすると、送信器及び受信
器内の電気コンポーネントに要求される帯域は０Ｈｚ〜
数十ＧＨｚ（およそビットレート程度）までと大変広く
なり、現状ではこのようなコンポーネントを実現するの
は非常に難しい。

【０００３】そこで、このような超高速光通信を実現す
るために、光時分割多重を用いて高速化を図っている。
すなわち、送信側では、より低いビットレートで独立に
データ変調された複数の超短光パルス列を少しずつ位相
をずらせて重ね合わせて、実質的に数十Ｇｂｐｓを実現
する。受信側では、電気信号に変換する前の光信号の時
点で、重ね合わせたパルス列を再び元の低いビットレー
トのパルス列に分離した後、各々のパルス列を受信する
ものである。

【０００４】上記のように受信側で光信号からパルス列
を分離する装置を、光デマルチプレクサという。従来の
光デマルチプレクサとしては、例えば、図２３のような
構成が知られている。図２３中、１０２は光分配器、１
０３は光ゲート、１０７はクロック抽出部、１０９は光
受信器、１２４は固定移相器（１８０°）である。

【０００５】この光デマルチプレクサでは、入射してき
た光信号を元の低いビットレートのパルス列と同じ系列
数（図２３では２系列）の信号に分岐し、それぞれの枝
に備えられた変調器（光ゲート）１０３をその枝で取り
出すべきパルス列のビットが来るタイミングでオンにし
て、各ビットがそれを取り出すべき変調器１０３のみを
透過するようにする。このように機能させる変調器を光
ゲートと言う。図２４の例は、光ゲートによりビットを
１つおきに取り出す様子（２多重のときの片側分）を示
したものである。

【０００６】従来の光デマルチプレクサとしては、図２
３のような構成の他に、これをツリー状に接続した図２
５のような構成がある。ここでは、４系列のビット列を
取り出している。なお、図２５中、１２５は１／２分周
器である。

【０００７】また、変調器１０３の代わりに光スイッチ
１０８を使った図２６のような構成も考えられる。これ
らのような構成にとっては、光デマルチプレクサの光ゲ
ート１０３あるいは光スイッチ１０８を駆動する駆動信
号の位相が重要である。例えば、図２３の光デマルチプ
レクサにおいて各光ゲート１０３のオンになるタイミン
グが、図２４のようになっていれば良いが、その位相が
ずれて、図２７（ａ）あるいは（ｂ）のようになると、
正しい分離動作が得られない。

【０００８】光時分割多重された信号は非常に高速であ
るため、光ゲートあるいは光スイッチの駆動信号と光信
号の遅延差がほんの数ｐｓｅｃ〜数十ｐｓｅｃずれただ
けで（ずれの許容範囲は多重されたビットレートにより
異なる）、正しい分離動作が不可能となる。この程度の
遅延のずれは、系の規模にもよるが、例えば周囲の気温
が変わっただけでも十分起こり得るものである。

【０００９】しかし、光デマルチプレクサでパルス分離
に用いる光ゲートあるいは光スイッチを駆動する信号と
入力光信号との位相差が、周囲の環境によって変化する
ことに対する対策がなく、長時間光デマルチプレクサを
駆動し続けた場合、正しい分離動作が出来なくなるおそ
れがあった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
光デマルチプレクサの光ゲートあるいは光スイッチを駆
動する信号と光信号との位相差が、周囲の環境によって
変化することに対する対策が立てられておらず、長時間
光デマルチプレクサを駆動し続けた場合、正しい分離動
作が出来なくなるおそれがあった。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、超高速光時分割多重通信に使用する光デマルチ
プレクサを長時間駆動し続けても安定にパルス分離動作
を行ない続けることを可能とする分離位相制御装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
複数のパルス列が時分割多重された入力光信号から抽出
したクロックからなる駆動信号によって光ゲートを駆動
し、該光ゲートでは、該時分割多重されたパルス列のう
ち１つ以上の系列を受信するために選択することによっ
て、該入力光信号の多重分離を行なう光デマルチプレク
サにおいて、該多重分離の位相を制御する多重分離位相
制御装置であって、前記光ゲートにて選択されなかった
パルス系列の情報に基づいて、前記光ゲートの駆動信号
の位相および前記時分割多重された入力光信号の位相の
うち少なくとも一方を変化させて、前記選択されるパル
ス系列の最適化を行なうことを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、時分割多重系の光デマル
チプレクサにおいて、その光ゲートによって選択されな
かったパルス系列の情報を利用し、光ゲートを駆動する
タイミングをフィードバック制御することによって、選
択されるパルス系列のパルスが温度などの周囲環境の変
化等によらず、最も適切な位相状態にすることができ
る。

【００１４】ここで、選択されるパルス系列が最適化さ
れた状態とは、例えば、光パルスが光ゲート波形のほぼ
中央でゲートされるような状態、あるいは光パルスが隣
接するスイッチ時刻のほぼ中央にいるごとき状態であ
る。

【００１５】本発明（請求項２）は、複数のパルス列が
時分割多重された入力光信号から抽出したクロックから
なる駆動信号により電界吸収型光変調器を変調して、該
入力光信号の多重分離を行なう光デマルチプレクサにお
いて、該多重分離の位相を制御する多重分離位相制御装
置であって、前記電界吸収型光変調器に吸収された光パ
ルスによって得られる情報に基づいて、前記電界吸収型
光変調器より以前の光信号パスおよび前記電界吸収型光
変調器の駆動信号のパスの少なくとも一方に挿入された
可変移相器（光の可変移相器または電気の可変移相器）
の位相を制御して、前記電界吸収型光変調器を透過する
パルス列のパルスが光ゲート波形のほぼ中央でゲートさ
れるようにすることを特徴とする。

【００１６】本発明によれば、電界吸収型光変調器にて
吸収された（すなわち、選択されなかった）光パルスに
よって得られる情報に基づいて、パルス分離動作の最も
適切な位相状態からのずれを検出し、その情報を（光ま
たは電気の）可変移相器にフィードバックすることで、
電界吸収型光変調器を透過するパルス列のパルスが時間
的にゲート波形のほぼ中央に来るようにすることができ
る。

【００１７】本発明（請求項３）は、複数のパルス列が
時分割多重された入力光信号から抽出したクロックから
なる駆動信号により光ゲートまたは光スイッチを駆動し
て、該入力光信号の多重分離を行なう光デマルチプレク
サにおいて、該多重分離の位相を制御する多重分離位相
制御装置であって、分離された光信号がゲートされた波
形に含まれる信号パルスと伝送系中の光増幅器による自
然放出光との相対的な位置の情報に基づいて、前記光ゲ
ートまたは光スイッチより以前の光信号パスおよび前記
光ゲートまたは光スイッチの駆動信号のパスの少なくと
も一方に挿入された可変移相器（光の可変移相器または
電気の可変移相器）の位相を制御して、多重分離された
パルス列のパルスがゲート波形のほぼ中央でゲートされ
るようにすることを特徴とする。

【００１８】本発明によれば、光信号をゲートした波形
に含まれる信号パルスと伝送系中の光増幅器による自然
放出光との相対的な位置の情報に基づいて、パルス分離
動作の最も適切な位相状態からのずれを検出し、その情
報を（光または電気の）可変移相器にフィードバックす
ることで、多重分離されたパルス列のパルスが時間的に
ゲート波形のほぼ中央に来るようにすることができる。

【００１９】以上のような本発明によれば、たとえ周囲
環境の温度変化の発生等があっても、最適な位相状態で
パルス分離させることができる。また、選択されなかっ
たパルス系列の情報を利用することによって、選択され
たパルス系列を分岐する必要がなく、構成が簡単にな
る。

【００２０】また、フィードバック制御を行なうことに
より、経年変化や部品の交換などによって、温度に対す
る系の遅延変動の特性が変わっても対応でき、長期間安
定な光デマルチプレクシング動作が可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態では、時
分割多重されたパルス系列を電界吸収型光変調器を使用
して多重分離する。例えば、２多重されたパルス系列を
多重分離する場合、光を２つに分岐して、それぞれのパ
スに電界吸収型光変調器を挿入し、それぞれの電界吸収
型光変調器で異なる系列が選択（透過）されるようにす
る。このとき、それぞれの電界吸収型光変調器で選択
（透過）されなかった系列は、電界吸収型光変調器に吸
収される（図１参照）。

【００２２】電界吸収型光変調器は、元来、フォトダイ
オードから派生したものであり、フォトダイオードの吸
収波長端の印加電界依存性を利用したものである。した
がって、電界吸収光変調器で吸収された系列は、「電界
吸収型光変調器」という形態のフォトダイオードで検出
されたと考えることができる。

【００２３】２つの系列を光時分割多重する場合、一方
の系列が時間軸上で他方の系列のちょうど中間に入るよ
うに多重される。また、電界吸収型光変調器を光デマル
チプレクサとして使用する場合、その駆動電圧は、通
常、正弦波である。したがって、電界吸収型光変調器が
形成する光ゲートのほぼ中間で選択される系列が透過す
る場合、電界吸収型光変調器で吸収される系列も、正弦
波駆動電圧がほぼピークになっているタイミングで吸収
される。電界吸収型光変調器は、逆方向電圧では光吸収
量（ｄＢ）は印加電圧にほぼ比例する。そのため、正弦
波のピークで光パルスが吸収されれば、それによって生
ずる光電流は、ピーク以外のところで吸収された場合よ
りも大きい。また、電圧のピークで光電流が最も大きく
なるということは、電界吸収型光変調器で熱に変換され
る電力が最も大きくなるということである。

【００２４】したがって、本実施形態では、電界吸収型
光変調器で検出される光電流量、あるいは、発熱量、電
力などを検出し、フィードバックをかけることによっ
て、吸収される系列のパルスが正弦波のほぼピークで吸
収されるようにでき、その結果、選択される系列が、光
ゲートのほぼ中央で透過するように制御することができ
る。

【００２５】また、本発明の一実施形態では、時分割多
重されたパルス系列を光スイッチを使用して多重分離す
るもので、この場合、光スイッチで選択されなかった光
信号をフォトディテクタなどで検出し、フィードバック
をかける。あるいは、時分割多重されたパルス系列を変
調器を使用して多重分離するもので、この場合、光スイ
ッチで選択されなかった光が光スイッチ内部で散乱光と
なったものをフォトディテクタなどで検出し、フィード
バックをかける（図２参照）。

【００２６】また、本発明の一実施形態では、以下のよ
うにしてフィードバック制御をおこなう。パルスを多重
分離すると、純粋にパルスのみが取り出されるのではな
く、パルスを中心として、その周辺もゲートされる。近
年の光通信では、伝送系の中に光増幅器が使用されるこ
とが多く、現在実用化されている光増幅器、エルビウム
ドープファイバ光増幅器、半導体光増幅器などでは、入
力光信号を増幅するだけでなく、自然放出光と呼ばれる
背景雑音を出す。

【００２７】自然放出光は、非常に帯域の広いランダム
な雑音であり、図１６のように時間的に一様である。し
たがって、このような自然放出光の混入した信号光を多
重分離すると、図１７（ａ）のような形にゲートされ
る。すなわち、自然放出光はちょうどゲート波形の形に
ゲートされる。図１７（ｂ）のように自然放出光は、パ
ルス列によって形成される純粋な信号光よりもはるかに
帯域が広く、自然放出光と信号光が混ざった光から、自
然放出光の大部分を光フィルタなどを使って分離するこ
とができる。自然放出光と信号光（わずかに自然放出光
が混ざっている）を分けると、図１８（ａ），（ｂ）の
ようになる。

【００２８】したがって、自然放出光と信号光の時間的
な相対位置を比較、検出し、フィードバックすることに
より、信号パルスがゲート波形のほぼ中央に来るように
制御することができる。

【００２９】以下、本実施形態をより詳しく説明する。 （第１の実施形態）まず、第１の実施形態について説明
する。

【００３０】本実施形態は、光時分割多重された光入力
を、該光入力自体（または該光入力からパルス分離した
光出力あるいはこれを電気信号に変換したもの）から抽
出されたクロックを元にして生成された駆動信号により
駆動される光ゲートによりパルス分離する光デマルチプ
レクサにおいて、多重された光パルス列を正しい位相で
分離するために、フィードバック制御を行なうものであ
る。

【００３１】図１に、本実施形態の光デマルチプレクサ
の構成を示す。本実施形態は、パルス分離素子に光ゲー
トを用いた１：２の光デマルチプレクサの一例を示して
おり、光分配器２_a ，２_b 、光ゲートとして用いる電界
吸収型光変調器１３₁ ，１３₂ 、可変移相器４₁ ，４
₂ 、信号処理部６₁ ，６₂ 、クロック抽出回路７を備え
ている。

【００３２】図１のように本実施形態の光デマルチプレ
クサ１では、入射された光信号の一部を光分配器２_a で
分岐した後、クロック抽出回路７でクロック成分を抽出
し、パルス分離に用いる駆動信号を生成する。

【００３３】光分配器２_a で分岐された残りの光は、パ
ルス分離のために次の光分配器２_bで２分岐され、２つ
の電界吸収型光変調器１３₁ ，１３₂ に夫々入射され、
多重分離されることになる。このとき、２つのパスでは
異なるパルス系列が選択される。

【００３４】クロック抽出回路７から２つの電界吸収型
光変調器１３₁ ，１３₂ へ駆動信号を送る駆動信号パス
には、分岐部ｂ１の後方部分に可変移相器４₁ ，４₂ が
夫々挿入される形で配置されており、これら可変移相器
４₁ ，４₂ は、対応する信号処理部６₁ ，６₂ からの信
号に応じた量だけ駆動信号を移相させる。

【００３５】ここで、本実施形態では、前述したように
電界吸収型光変調器１３₁ ，１３₂で吸収される光パル
ス系列の情報を、信号処理部６₁ ，６₂ で検出、処理
し、可変移相器４₁ ，４₂ にフィードバックをかける。
すなわち、電界吸収型光変調器で検出される光電流量、
あるいは、発熱量、電力などを検出し、この検出量が最
大になるように、つまり吸収される系列のパルスが光ゲ
ート波形、例えば正弦波のほぼピークで吸収されるよう
に、可変移相器４₁ ，４₂ に駆動信号の位相を変移させ
ることによって、選択される系列を光ゲートのほぼ中央
で透過させるように制御する。なお言うまでもなく２系
列のパルス分離を行なうために、電界吸収型光変調器１
３₁ ，１３₂ に与える２つの駆動信号の間の位相差自体
は光入力パルスの位相を基準として常に１８０度となる
ように設定される。

【００３６】本実施形態によれば、時分割多重系の光デ
マルチプレクサにおいて、その光ゲートによって選択さ
れなかったパルス系列の情報を利用し、光ゲートを駆動
するタイミングをフィードバック制御することによっ
て、選択されるパルス系列のパルスが温度などの周囲環
境の変化等によらず、時間的にゲート波形のほぼ中央に
来るようにすることができ、長期間安定な光デマルチプ
レクシング動作が可能になる。

【００３７】また、選択されなかったパルス系列の情報
を利用することによって、選択されたパルス系列を分岐
する必要がなく、構成が簡単になる。なお、可変移相器
４は、制御信号に対して連続的に位相が変化するものが
望ましい。また、ディスクリートに変化するものでも、
位相が変化する際に信号がとぎれたりしないもの（ある
いは、とぎれてもその時間が１ビットよりも非常に短く
ほとんど動作に悪影響を及ぼさないもの）であれば、使
用することができる。

【００３８】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。図２に、本実施形態の光デマルチプ
レクサの構成を示す。

【００３９】本実施形態は、光ゲートとして光スイッチ
を使用した場合の１：２光デマルチプレクサの一例を示
しており、光分配器２_a ，２_b 、光ゲートとして用いる
光スイッチ８₁ ，８₂ 、可変移相器４₁ ，４₂ 、信号処
理部６₁ ，６₂ 、クロック抽出回路７、フォトディテク
タ１１₁ ，１１₂ を備えている。

【００４０】本実施形態の光デマルチプレクサは、基本
的には、上記の実施形態と同様であるが、光ゲートとし
て光スイッチ８₁ ，８₂ を用いる点、フィードバック制
御を行なうための検出器としてフォトディテクタ１１を
設けてある点が相違する。ここでは、先の実施形態との
相違を中心に説明する。

【００４１】光スイッチ８₁ ，８₂ は、半導体またはＬ
ｉＮｂＯ₃ などでできており、駆動信号の周波数に同期
して、２つの出力に交互に信号を出力する。本実施形態
では、その一方を多重分離出力として選択、出力し、他
方を位相制御用の信号として検出する。このとき、位相
制御情報としては、前述したような自然放出光と信号パ
ルスの位相比較検出でも良いし、光スイッチのゲート波
形が図３（ａ）のように（矩形ではなく）なだらかなも
のであれば、フォトディテクタで検出される光電流、あ
るいは、ビットレートの周波数が最大になるように制御
すれば良い。

【００４２】なお、図２における光ゲートとして使用し
た光スイッチ８₁ ，８₂ の代わりに、Ｙ分岐を使用した
マッハ・ツェンダー型など吸収型、スイッチ型でない変
調器を用いることもできる。この場合は、光ゲートで選
択されない光は変調器内部で散乱光となるので、これを
フォトディテクタなどで検出し、光スイッチの場合と同
様にして、フィードバック制御を行なえば良い。

【００４３】本実施形態によれば、時分割多重系の光デ
マルチプレクサにおいて、その光ゲートによって選択さ
れなかったパルス系列の情報を利用し、光ゲートを駆動
するタイミングをフィードバック制御することによっ
て、選択されるパルス系列のパルスが温度などの周囲環
境の変化等によらず、時間的にゲート波形のほぼ中央に
来るようにすることができ、長期間安定な光デマルチプ
レクシング動作が可能になる。

【００４４】また、選択されなかったパルス系列の情報
を利用することによって、選択されたパルス系列を分岐
する必要がなく、構成が簡単になる。ここで、制御方法
の一例について説明する。

【００４５】本実施形態では、電界吸収型光変調器やフ
ォトディテクタなどで検出する光電流量、あるいは、発
熱量、電力など、フィードバックのための検出信号を最
大にするための制御では、山登り法のように可変移相器
４の位相を常に少量前後させて、検出信号が増える方に
位相を変化させていく。どちらに振っても、検出信号が
減少する位相が、最適点である。あるいは、ある閾値よ
りも検出信号が減少したら可変移相器４の位相を少量前
後させて、検出信号が増える方向に位相を変化させてい
っても良い。

【００４６】このとき、光ゲートのゲート波形は、図３
（ａ）のように中央近辺が最大となり、両端に近付くに
つれて低くなっていくような波形である方が好ましい。
図３（ｂ）のように、矩形のゲート波形ではゲート波形
の位相を少々前後させても、ゲート波形の端に近付くま
では、光ゲートを透過する光パワーにほとんど変化がな
く、検出信号に変化がみられないからである。逆に、な
まったゲート波形を与える方法は、単純に正弦波で光ゲ
ートを駆動すると矩形のゲート波形でなくなまったゲー
ト波形しか得られないＬｉＮＯ₃ 変調器による光ゲート
（あるいはスイッチ）に向いている。

【００４７】（本実施形態の変形例）以上の実施形態で
は、図１や図２のように固定移相器を省き、各光ゲート
（例えば、電界吸収型光変調器１３₁ ，１３₂ あるいは
光スイッチ８₁ ，８₂ ）に与える駆動信号間に設定する
位相差（上記の２多重では１８０°）は、可変移相器だ
けで制御するものとして説明したが、図４のように固定
移相器２４を併用しても構わない。

【００４８】また、以上の実施形態では、図１や図２の
ようにそれぞれの光ゲートから信号検出を行ない、クロ
ック抽出部７から光ゲートまでのパスで分岐部ｂ１の後
方部分に可変移相器４₁ ，４₂ を夫々挿入しているが、
駆動信号の分岐部ｂ１から先の２つのパスおよび光分岐
部から光ゲートまでの２つの光パスＣ，Ｄの遅延量が既
知で、周囲環境の変化などによる遅延特性がほぼ同一で
あれば、図５に示すように分岐部ｂ１より前方の部分
（図中のＡの部分）に可変移相器を１つだけ配置しても
良い。この場合、可変移相器、信号処理部などの数が少
なくて済むという利点がある。なお、図中２５は、固定
移相器である。

【００４９】さらには、駆動信号のパスに電気信号用の
可変移相器を挿入する代わりに、図６（ａ）のように、
各光ゲートと光分配器との間（図１，２中のＣ，Ｄの位
置）にそれぞれ光の可変移相器３４を入れても良いし、
あるいは図６（ｂ）のように、光ゲートに対する光分配
器の前（図１，２中のＢの位置）に１つだけ光の可変移
相器３４を入れても良い。

【００５０】以上の例では、各光ゲートに与える駆動信
号に位相差を設けて、パルス分離を行なうものとしてい
たが、その代わりに、光ゲートと光分配器の間に固定移
相器を設け、各光ゲートに入力する光信号の間に位相差
を与えて、パルス分離を行なっても良い。また、この場
合において、前述のように各光ゲートと光分配器との間
にそれぞれ光の可変移相器を挿入する構成を採用すると
きは、図１，２のごとく固定移相器の働きを可変移相器
で果たすようにしても良いし、図４のごとく固定移相器
と可変移相器を独立に設けても良い。

【００５１】以上では、パルス分離素子に光ゲートを用
いた光デマルチプレクサの一例として、説明を分かりや
すくするために、１：２の光デマルチプレクサで説明を
行なっているが、言うまでもなく、本発明は、各系統の
パルス列を３６０／ｎ（ｎは２以上の整数）度づつずら
して取り出す１：ｎの光デマルチプレクサに適用可能で
ある。この場合も、電気信号の可変移相器および光の可
変移相器のいずれを用いても良いし、それらを各系統に
共通に１つ設けても良いし、各系統ごとに１つずつ設け
ても良い。

【００５２】以上の各例では、クロックは入力光信号か
ら抽出しているが、図７のように光デマルチプレクサさ
れた信号から得る場合、あるいは図８のように受信器か
ら得る場合も考えられる。それらの場合は、クロックを
抽出するところまで含めた系を出来るだけコンパクトに
集めて内部の温度にむらがないように系を構成し、前述
の場合と同様に温度測定し、位相制御すると良い。な
お、図７中、１は光デマルチプレクサ、２は光分配器、
７はクロック抽出部であり、図８中、１は光デマルチプ
レクサ、９は光受信器、１０はクロック信号あるいは光
ゲートまたは光スイッチの駆動信号である。このように
光ゲートあるいは光スイッチの駆動信号を出力するクロ
ック抽出部に対する入力を得るまでのパスとして種々の
方法が使用できる点は、以下の各実施形態でも同様であ
る。

【００５３】（第３の実施形態）次に、電界吸収型光変
調器から位相制御用の信号を検出するいくつかの方法を
具体的に説明する。

【００５４】なお、以下では、説明を分かりやすくする
ために、時分割でｎ（ｎは２以上の整数）多重された光
信号から１系列取り出す部分を基本構成として示し、全
体の構成の説明は省略している。

【００５５】図９は、本実施形態の光デマルチプレクサ
の基本構成の一例であり、可変移相器４、信号処理部
６、電界吸収型光変調器（光ゲート）１３、バイアスＴ
回路１４、光電流検出回路１５を備える。なお、図中で
は光分配器やクロック抽出部等を省略しているが前述の
実施形態や変形例で述べたように種々のものが考えられ
る。

【００５６】本実施形態のように光ゲートとして電界吸
収型光変調器を用いた場合、入射光の吸収損失（ｄＢ）
は、電界吸収型光変調器に印加された電圧に比例する。
そのようにして、電界吸収型光変調器に吸収された光は
変調器に流れる光電流となる。

【００５７】したがって、最適な位相状態を保持するた
めには、図９のように、電界吸収型光変調器１３に流れ
る光電流を、バイアスＴ回路１４を介し光電流検出回路
１５にて検出し、該光電流が最大になるように、すなわ
ち電界吸収型光変調器１３の駆動電圧が最大のときに
（吸収されるべき）パルスが吸収されるように、信号処
理部６により可変移相器４の位相を山登り法などで制御
すれば良い。ただし、このときの光ゲートの幅は、例え
ば図１０（ａ）のように、時分割多重されたビット列の
１ビットの幅ｗよりも大きいことが望ましい。そのよう
にしない場合、例えば図１０（ｂ）のように、２多重の
系ならば２系列とも吸収している状態が光電流を最大と
する状態になってしまうからである。

【００５８】図１１は、本実施形態の光デマルチプレク
サの基本構成の他の例であり、可変移相器４、信号処理
部６、電界吸収型光変調器（光ゲート）１３、バイアス
Ｔ回路１４、サーキュレータ１６、高周波成分検出回路
１７を備えている。なお、図中では光分配器やクロック
抽出部等を省略しているが前述の実施形態や変形例で述
べたように種々のものが考えられる。

【００５９】上記の実施形態では電界吸収型光変調器１
３により吸収された光電流の直流成分を検出して制御を
行なったが、本実施形態のように高周波成分を検出して
制御を行なうようにしても良い。すなわち、本実施形態
では、図１１のようにバイアスＴ回路１４およびサーキ
ュレータ１６を介し高周波成分検出回路１７にて高周波
成分を検出する。そして、信号処理部６により該高周波
成分が最大になるように可変移相器４を制御する。これ
により、最適な位相状態を保持することができる。特に
２多重の場合は、光電流から１系列分のキャリア周波数
成分を検出することによって、ゲート幅に制限を設けな
くても良くなる。

【００６０】ところで、２多重で電界吸収型光変調器を
光ゲートとして使用する場合、吸収するパルスが駆動信
号の吸収部分の中心に来るように制御することによっ
て、同様に透過するパルスを光ゲート波形の中心に来る
ようにすることが可能である。例えば、電界吸収型光変
調器の駆動波形が図１２（ａ）に示すような状態にある
とき、吸収されるパルス（吸収電流量）が図１２（ｂ）
のＡの位置にあるときが、電界吸収型光変調器で消費さ
れる電力が最大であるため、その消費電力を測定し、そ
れが最大になるように山登り法などによって駆動信号の
位相または光信号の位相を制御すれば良い。

【００６１】消費電力を測定する方法としては、電界吸
収型光変調器のチップの近傍にサーミスタなどの温度測
定素子を配置し（あるいは電界吸収型光変調器のチップ
と集積化し）その温度を測定する方法がある。

【００６２】あるいは、図１３のような回路を電界吸収
型光変調器１３の周辺に構成し、抵抗器Ｒ₁ の両端の電
位ｖ１と電界吸収型光変調器１３および抵抗器Ｒ₁ の両
端の電位ｖ２とを図示しない掛け算器にて掛け算するこ
とで疑似的に電力を求めても良い。この場合、ｖ２と電
界吸収型光変調器１３にかかる電圧との位相ずれが小さ
いように抵抗器Ｒ１は出来るだけ小さい抵抗のものにす
ると良い。また、掛け算器までの回路は途中でｖ１とｖ
２の位相差がずれないように、出来るだけコンパクトに
作るのが良い。

【００６３】図１４は、本実施形態の光デマルチプレク
サの基本構成のさらに他の例であり、可変移相器４、信
号処理部６、電界吸収型光変調器（光ゲート）１３、バ
イアスＴ回路１４、抵抗１８を備える。なお、図中では
光分配器やクロック抽出部等を省略しているが前述の実
施形態や変形例で述べたように種々のものが考えられ
る。

【００６４】光ゲートとして電界吸収型光変調器を用い
る場合、電界吸収型光変調器はダイオードであるため、
図１５（ａ）のように駆動信号の一部がプラスに振り込
むと電界吸収型光変調器にダイオードの順方向電流が流
れる。ダイオードの順方向特性は図１５（ｂ）のよう
に、一般に温度によって変化する。したがって、駆動電
圧として同じ値のプラスの電圧を与えても、流れる順方
向電流は電界吸収型光変調器の内部温度によって変化す
る。

【００６５】したがって、図１４のような回路で順方向
電流の変化を測定することによって、電界吸収型光変調
器内での発熱による温度変化、さらには消費されている
電力を知ることができる。これによって、図１２
（ａ），（ｂ）で説明したものと同様にして消費電力が
最大になるように制御すればよい。

【００６６】なお、本実施形態においても、パルス分離
を行なう複数の系列の各々ごとに可変遅延器４を設ける
代わりに、クロック抽出部７と分岐部の間のパスに１つ
だけ可変遅延器４を設けても良い点（図５参照）、可変
遅延器を光パスのほうに挿入しても良い点（図６参照）
など、前述の実施形態や変形例で説明した点と同様のこ
とが言える。

【００６７】電界吸収型光変調器の光電流を検出してフ
ィードバックをかける方法の長所としては、光ゲート波
形が図３（ｂ）のように矩形であったとしても、光パル
スが光ゲートのほぼ中心に来るようにできることであ
る。これは、以下に述べる実施形態についても同様であ
る。また、電界吸収型光変調器の光電流を検出する方法
では、位相制御情報を得るために光ゲート出力を分岐す
る必要がなく、特別な光−電気変換素子が不要で、構成
が簡素になる。

【００６８】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。前述したようにパルスが多
重分離される場合、純粋にパルスのみが取り出されるの
ではなく、パルスを中心として、その周辺もゲートされ
る。また、近年の光通信では、伝送系の中に光増幅器が
使用されることが多く、現在実用化されている光増幅
器、エルビウムドープファイバ光増幅器、半導体光増幅
器などは、入力光信号を増幅するだけでなく、自然放出
光と呼ばれる背景雑音を出す。自然放出光は、非常に帯
域の広いランダムな雑音であり、図１６のように時間的
に一様である。したがって、このような自然放出光の混
入した信号光を多重分離すると、図１７（ａ）のように
形にゲートされる。すなわち、自然放出光はちょうどゲ
ート波形の形にゲートされる。このような光ゲート出力
または光スイッチ出力の光スペクトルは、自然放出光を
含めて、図１７（ｂ）のようになる。

【００６９】本実施形態では、このような場合、光ゲー
ト出力または光スイッチ出力の一部を分岐した後、光フ
ィルタを用いて、図１８（ａ）および（ｂ）のように自
然放出光を中心とした部分と信号を中心とした部分に分
離する。

【００７０】分離方法としては、図１９のように光分配
器２の後段に透過特性の異なる２つのフィルタ１９_a ，
１９_b を設けても良いし、図２０のように光合分波器２
０を用いて信号光を透過し、透過されなかった残りの成
分（自然放出光成分）が反射してきたものを拾っても良
い。

【００７１】これらの信号光および自然放出光を図２１
のように夫々フォトディテクタ１１_a ，１１_b で検出
し、夫々バンドパスフィルタ２１_a ，２１_b を介し、位
相比較器２２でそれぞれのキャリア周波数成分（例えば
分離したビット列のビットレートが１０Ｇｂｐｓなら１
０ＧＨｚ成分）の位相を比較することによって、ゲート
された自然放出光の中心と信号パルス位置がどの程度ず
れているかが分かる。ゲートされた自然放出光の波形は
ゲート波形そのものなので、信号パルスと光ゲート波形
の中心がどの程度ずれているかわかることになる。これ
をフィードバック情報として、図示しない信号処理部か
ら図示しない可変移相器にフィードバックすれば良い。

【００７２】このように、自然放出光と信号光の時間的
な相対位置を比較、検出し、フィードバックすることに
より、信号パルスがゲート波形のほぼ中央に来るように
できる。

【００７３】なお、信号光については、フォトディテク
タ１１_a と位相比較器２２の間のバンドパスフィルタ２
１_a を省いても構わない。あるいは、図１９や図２０の
ようにして、信号パルスと自然放出光を光フィルタで分
離した後、図２２のように、これらをバランス型レシー
バのそれぞれのフォトダイオード１１に入射する。この
場合、各々のフォトダイオード１１の出力は引き算され
るので、バランス型レシーバの出力のキャリア周波数成
分が最小になるように、図示しない信号処理部を用いて
図示しない可変移相器をフィードバック制御すれば良
い。

【００７４】なお、本実施形態においても、パルス分離
を行なう複数の系列の各々ごとに可変遅延器４を設ける
代わりに、クロック抽出部７と分岐部の間のパスに１つ
だけ可変遅延器４を設けても良い点（図５参照）、可変
遅延器を光パスのほうに挿入しても良い点（図６参照）
など、前述の実施形態や変形例で説明した点と同様のこ
とが言える。

【００７５】以上説明してきた各実施形態のように、フ
ィードバック制御を行なうことの利点は、経年変化や部
品の交換などによって、温度に対する系の遅延変動の特
性が変わっても対応でき、長期間安定な光デマルチプレ
クシング動作を可能にすることである。本発明は、上述
した実施の形態に限定されるものではなく、その技術的
範囲において種々変形して実施することができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、時分割多重系の光デマ
ルチプレクサにおいて、その光ゲートによって選択され
なかったパルス系列の情報を利用し、光ゲートを駆動す
るタイミングをフィードバック制御することによって、
周囲環境の温度変化の発生等によらず、最適な位相状態
でパルス分離させることができる（例えば、選択される
パルス系列のパルスが時間的にゲート波形のほぼ中央に
来るようにすることができる）。

【００７７】また、選択されなかったパルス系列の情報
を利用することによって、選択されたパルス系列を分岐
する必要がなく、構成が簡単になる。また、フィードバ
ック制御を行なうことにより、経年変化や部品の交換な
どによって、温度に対する系の遅延変動の特性が変わっ
ても対応でき、長期間安定な光デマルチプレクシング動
作が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る光デマルチプレクサの構
成を示す図

【図２】第２の実施形態に係る光デマルチプレクサの他
の構成を示す図

【図３】光ゲートのゲート波形と光パルスの関係を説明
するための図

【図４】本実施形態の変形例を示す図

【図５】本実施形態の他の変形例を示す図

【図６】本実施形態のさらに他の変形例を示す図

【図７】本実施形態の変形例を示す図

【図８】本実施形態の他の変形例を示す図

【図９】第３の実施形態に係る光デマルチプレクサの基
本構成を示す図

【図１０】光ゲートのゲート波形と光パルスの関係を説
明するための図

【図１１】同実施形態に係る光デマルチプレクサの基本
構成の他の例を示す図

【図１２】電界吸収型光変調器の駆動波形と吸収電流量
の関係を示す図

【図１３】同実施形態の他の例を示す図

【図１４】同実施形態に係る光デマルチプレクサのさら
に他の構成を示す図

【図１５】電界吸収型光変調器の電圧−順方向電流特性
を示す図

【図１６】信号光に混入した自然放出光を説明するため
の図

【図１７】自然放出光が多量に混入した光ゲート出力信
号を示す図

【図１８】光ゲートの出力信号を分離した信号を示す図

【図１９】第４の実施形態の光デマルチプレクサの信号
分離の構成を示す図

【図２０】同実施形態の光デマルチプレクサの信号分離
の他の構成を示す図

【図２１】同実施形態の光デマルチプレクサの位相差検
出の構成を示す図

【図２２】同実施形態の光デマルチプレクサの位相差検
出の構成を示す図

【図２３】従来の光デマルチプレクサの一例を示す図

【図２４】光デマルチプレクサのパルス分離の動作を説
明するための図

【図２５】従来の光デマルチプレクサの他の例を示す図

【図２６】従来の光デマルチプレクサのさらに他の例を
示す図

【図２７】従来の光デマルチプレクサにおける位相ずれ
を説明するための図

【符号の説明】

１…光デマルチプレクサ ２，２_a ，２_b ，２_c …光分配器 ４，４´，４₁ ，４₂ …可変移相器 ６，６₁ ，６₂ …信号処理部 ７…クロック抽出部 ８…光スイッチ ９…光受信器 １１，１１_a ，１１_b …フォトディテクタ １２…バンドパスフィルタ １３，１３₁ ，１３₂ …電界吸収型光変調器 １４…バイアスＴ回路 １５…光電流検出回路 １６…サーキュレータ １７…高周波成分検出回路 １８…抵抗 １９_a ，１９_b …光フィルタ ２０…光合分波器 ２１_a ，２１_b …バンドパスフィルタ ２２…位相比較器 ２４…固定移相器 ３４…可変移相器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のパルス列が時分割多重された入力光
   信号から抽出したクロックからなる駆動信号によって光
   ゲートを駆動し、該光ゲートでは、該時分割多重された
   パルス列のうち１つ以上の系列を受信するために選択す
   ることによって、該入力光信号の多重分離を行なう光デ
   マルチプレクサにおいて、該多重分離の位相を制御する
   多重分離位相制御装置であって、 前記光ゲートにて選択されなかったパルス系列の情報に
   基づいて、前記光ゲートの駆動信号の位相および前記時
   分割多重された入力光信号の位相のうち少なくとも一方
   を変化させて、前記選択されるパルス系列の最適化を行
   なうことを特徴とする多重分離位相制御装置。
2. 【請求項２】複数のパルス列が時分割多重された入力光
   信号から抽出したクロックからなる駆動信号により電界
   吸収型光変調器を変調して、該入力光信号の多重分離を
   行なう光デマルチプレクサにおいて、該多重分離の位相
   を制御する多重分離位相制御装置であって、 前記電界吸収型光変調器に吸収された光パルスによって
   得られる情報に基づいて、前記電界吸収型光変調器より
   以前の光信号パスおよび前記電界吸収型光変調器の駆動
   信号のパスの少なくとも一方に挿入された可変移相器の
   位相を制御して、前記電界吸収型光変調器を透過するパ
   ルス列のパルスが光ゲート波形のほぼ中央でゲートされ
   るようにすることを特徴とする多重分離位相制御装置。
3. 【請求項３】複数のパルス列が時分割多重された入力光
   信号から抽出したクロックからなる駆動信号により光ゲ
   ートまたは光スイッチを駆動して、該入力光信号の多重
   分離を行なう光デマルチプレクサにおいて、該多重分離
   の位相を制御する多重分離位相制御装置であって、 分離された光信号がゲートされた波形に含まれる信号パ
   ルスと伝送系中の光増幅器による自然放出光との相対的
   な位置の情報に基づいて、前記光ゲートまたは光スイッ
   チより以前の光信号パスおよび前記光ゲートまたは光ス
   イッチの駆動信号のパスの少なくとも一方に挿入された
   可変移相器の位相を制御して、多重分離されたパルス列
   のパルスがゲート波形のほぼ中央でゲートされるように
   することを特徴とする多重分離位相制御装置。