JPH11502944A

JPH11502944A - ダークパルス生成と伝送

Info

Publication number: JPH11502944A
Application number: JP8529105A
Authority: JP
Inventors: エリス、アンドリュー・デイビッド
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1999-03-09
Also published as: US6381056B1; EP0818091A1; CN1185254A; CN1080491C; AU5158296A; WO1996031029A1; EP0818091B1; DE69636098T2; DE69636098D1

Abstract

(57)【要約】多数の光学的にカスケード接続された電子吸収変調器（ＥＡＭs ，２００，２１０，２２０，…）が電気的にバイアスされて、光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号を作る。カスケード接続されたＥＡＭs の第１のものへの光入力は実質的にＣＷ光ビームである。動作にあたっては、各ＥＡＭは正常バイアスされて光の伝送（透過）ができるようにされ、またデータは短期間だけ光の伝送を阻止することによって表わされ、それによって光の上に暗い（ダーク）パルスが重なるようにする。こうして、ダークパルス間の光は乱されずに残り、また後段のＥＡＭs によるさらなる変調が行なわれうるようにしている。このようにして、各ＥＡＭは全体のＯＴＤＭ信号の単一データチャンネルを作るようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】ダークパルス生成と伝送この発明は光信号及び光通信で使用するための光信号生成に係り、また、光時分割多重（ＯＴＤＭ）での特定の応用を見出すものである。ＯＴＤＭ信号の使用は現在では商用広帯域エレクトロニクスの到達範囲を超えた総合データ容量へのアクセスと、大容量エレクトロニクススイッチへの資源なしに光のルート形成をする付加されたフレキシビリティ（融通性）との両面を提供している。一般に、短いパルスは伝統的なＯＴＤＭデータシーケンスを作るために符号化されてインターリーブできるし、あるいは変調器が使われてパルス整形をし、いくつかのこのようなシーケンスを組合せて光多重信号を形成できる。このような光技術はともに複数の光経路と、光路長の正確な同時性とを必要とする。また、このような既知の構成でのＯＴＤＭインターリーバで重要とされるのは、データチャンネル間でその出力に干渉効果を避けるために十分に大きな消滅（消光）比を示すことである。さらに、ＯＴＤＭシステムの最大ラインレート（例えはば１００ＧＨｚ）はベースレート（例えば１０ＧＨｚ）パルスの幅によって大幅に決められることが“Transmission of a true singl polarization 40 Gbit/s Soli ton data signal ”，Electronics Letters ,vol.29,no.11,pp920-992.に強調されている。ＯＴＤＭ信号を作るための１つの代りの方法は“All-optical time division multiplexing using four-wave mixing ”，Electronics Letters ,vol.30,no.2 0,pp1697-1698に記述されている。この論文ではＯＴＤＭは、１００ＧＨｚ１５４７ｎｍの光信号を時間遅延した６．３Ｇｂｉｔ／ｓ信号により修正し、４波混合を経て１５５７ｎｍ１００Ｇｂｉｔ／ｓ信号でサブチャンネルを生成するようにして得られている。この方法は一連の波長分割マルチプレクサでそれぞれがサブチャンネル又はデータチャンネルをＯＴＤＭ流に加えるものを必要とする。この方法は１００ＧＨｚ信号の消滅比に関する拘束条件を緩和してはいるが、光遅延の正確な制御は依然として必要である。この方法と他の方法で、出願人が知っているものは、“明るいパルス（ブライトパルス）”ＯＴＤＭ伝送と呼んでよいものだけを取扱っている。この発明者は、光通信システムで“ダーク（暗い）パルス”を“明るい（ブライトパルス）に置換えて情報を帯びた成分とするものを実現することが可能でありしかも有利であることを明らかにした。一つの特徴によると、この発明は光データ信号を生成する方法を提供し、そこではダークパルスでデータシーケンスを表わすものが複数のダークパルス生成器によって光入力に印加され、光ファイバに沿って後段の伝送をするための生成器に向うようにされる。光入力は光放射の実質的に連続したバーストで成り、連続波光信号生成器の出力として用意されるようなものでよい。代って、光入力は光クロックによって送出されるようなパルス列で成ることもできる。光クロックで送出されるような到来パルス列の効果は、ブライトパルスがパルス列から失なわれるようなものである。この明細書では、“ダークパルス”は時間的な空隙（ギャップ）すなわち、強度が減少した放射の領域が到来光放射すなわち光ビーム内にあることである。（一般に光通信では、強調されるのは速度であり、したがって短いパルス長は有利であるけれども、用語“ダークパルス”は時間的空隙すなわち強度が減少した放射の長さについての限界を用語自体が示していると解釈してはならない。ブライトパルスに代ってダークパルスを使用する有利なことは光信号生成が簡単化されることで、後述されるところである。各ダークパルス生成器はそれぞれのデータ信号を送出し、これらがＯＴＤＭ信号を送出するために一緒にインターリーブされる。インターリーブを用意するとくに便利な方法はダークパルス生成器を共通基板上に組立て、光学的に整列して、ダークパルスデータ列を搬送する１つの出力が次のものに直ちに加えられ、次のものは自分自身をＯＴＤＭ信号の別の時間スロットに加えられるものである。後に述べるように、これは光遅延線の使用を回避するが、なおダークパルス生成器間での電気的同期を用意する必要がある。（この発明の実施例はＯＴＤＭに限定されないことに留意したい。もっともこの発明から恩恵を受ける他の応用があることははっきりしている。例えば、継続するダークパルス生成器によって生成される継続的ダークパルスという手段によって単一の出力を作ることは可能である。このような構成は速度の利点で恩恵を与えることになる。）ＯＴＤＭにおいてダークパルスを使用することはとくに有利である。ダークパルスＯＴＤＭにとってパルス整列は依然重要であるが、消滅比はブライトパルスＯＴＤＭにおけるよりも問題が少ない。この理由は、ブライトパルスＯＴＤＭでは、複数の平行した光路を用意して、各パルス生成器が、他のパルス生成器によって印加される“ブロッテング・アウト（消去）”パルスなしに、自己のパルスを加えることができるようにしなければならないことである。これらの複数の光路は再結合されねばならず、それが背景の位相変動が原因で干渉問題を生じさる。ランダムな干渉は、例えば４チャネルシステム内で約４０ｄＢの消滅比がなければ誤差を生じさせる。しかし、ダークパルスＯＴＤＭでは、１つの光路しかなく、そこで光路の再結合をする必要はなく、前記干渉効果は単に発生しない。ダークパルスＯＴＤＭにおける消滅比についての拘束条件は依然として残るが、それは受信機における電力見込みの問題である。妥当な消滅比で４チャネルシステム、ダークパルスＯＴＤＭに対するものは、１５ｄＢ程度となりそうである。好ましい実施例では、ダークパルス生成器の各々はＯＴＤＭ信号の１データチャンネル分だけのダークパルスを生成する。エレクトロニクスはしたがって単一データチャネルだけのデータレートに限定される。全体の光信号データレートはそこで商用広帯域エレクトロニクスの総合データレートを超えることができる。好ましいのは、ダークパルス生成器が高と低の両方の光伝送状態と高い光消滅比とをもつ光変調器を含むことである（上述のようにブライトパルスＯＴＤＭに必要とされるような高いものではない）。一方又は他方の状態での動作は例えば電気的バイアス信号によって決められてよい。光消滅比は上述のように、例えば４データチャンネルシステムでは４０ｄＢよりも著しく小さくでき、例えば１０ないし３０ｄＢの範囲とし、妥当な値として１５ｄＢ程度があげられる。出願人は適切な光変調器が電子吸収変調器（ＥＡＭ）であることを示した。ＥＡＭ用の適切な電気バイアス信号はクロック（例えば正弦波）と、例えば単純なパワースプリット構成を用いて組合されたデータ成分を含み、そこではクロックとデータ成分の両方が負の場合にダークパルスが形成される。このような構成は電気領域での信号処理の必要がないようにしており、こうでないときには、適切なデータ符号化したバイアス信号を送出する場合に電気領域での処理を要する。好ましくは、ＥＡＭはバイアスされて、光ビーム入力上でダークパルスを符号化するために短時間だけ大きな光エネルギーの減衰（消滅、消光）を作り出す。データが何もないときには電気信号は大きな光透過（伝送）状態となるようにＥＡＭをバイアスするようにしている。この発明の好ましい実施例では、複数のＥＡＭが光学的にカスケード接続（従属継続）され、単一光源からの光ビーム上にダークパルスを生成するようにされている。好ましくは、各ＥＡＭは１つのＯＴＤＭチャンネルを生成するようにされている。この構成はそれが生成するダークパルス間で実質的に乱れがない光を各ＥＡＭが残すという点で利点があり、カスケード内の各後段の変調器が次に乱れがない光を変調する。こうして適当な電気的タイミングで高速ＯＴＤＭデータ信号を生成することが可能である。理論的には、ＥＡＭはいくつでもカスケード接続されて、単一光源からＯＴＤＭ信号のデータチャンネルをいくつでも用意できる。これに対して、他の既知の方法で複数のＥＡＭs とブライトパルスを用いるものは、複数の光源か、１つの光源で複数の出力をもつものか何れかを必要とし、相当のＯＴＤＭ信号を送出することになる。実際には、この発明によりカスケード接続されるＥＡＭs の数は各変調器から得られる最短パルス幅により制限されることになる。例えば、生成できる最短ダークパルスが１０ｐｓであるとすると、１０個だけの変調器が列１２（１０Ｇｂｉｔ／s）で置かれて１００Ｇｂｉｔ／ｓのデータを作る。しかし、５ｐｓより短い幅をもつダークパルスが生成できるときは、２倍の数の変調器がカスケード接続されてよい。カスケード接続できる変調器の数についての別な制限は、各ＥＡＭにより生ずる光損失に起因するものであり、その理由はＥＡＭがその高光透過状態でも若干の損失を生ずることによる。しかし、このような損失に対しては光増幅を１又は複数のＥＡＭs の間に含めることによって補償される。例えば、１又は複数の光ファイバ増幅器として、希土類をドープしたファイバ増幅器でエルビウム又はプラセオジミウムを用いたものを使ってＥＡＭs 間に増幅を備えることができる。有利なことは、光学的にカスケード接続したＥＡＭs の使用は、時間スロット整列が、ＥＡＭsを用いてダークパルスを生成するときには、実質的に電気的領域だけで行なえることである。このようにして、光遅延線が一般には時間スロット整列をするためには不要となる。この発明の特に有利な形態では、複数のＥＡＭs が集積され、単一半導体（例えばＩｎＰ）基板上に、カスケード光整列で、ＥＡＭs を形成することにより集積がされる。また好ましくは、単一光源が同じ基板上に集積され、カスケード接続された変調器と光学的に整列されて、単一のＯＴＤＭ信号生成デバイスを作ってもよい。都合よく、ＯＴＤＭ信号生成器用の全体の光システムはこうして単一半導体デバイスとして用意される。このようなデバイスは比較的安価でコンパクトであり、既知のデバイスやシステムと対比される。これらいずれの“集積された”構成でも、ＥＡＭs の隣接するものの間に半導体光増幅器を用いることが可能なことは当然である。ＥＡＭに代るダークパルス生成器は光ＡＮＤゲートであり、例えばＡＮＤゲートが非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ）を用いて実現され、スイッチング窓（光スイッチング信号で作られる）で動作して、主伝送路から１パルス幅期間だけ代りの経路へ光透過を切換える。しかし、一般にＮＯＬＭは光ファイバの長い長さを必要とし、それに若干の非線形性（非線形半導体デバイスやドープした光ファイバのような）を伴い、既知の位相変調効果によってスイッチングを作り出す。このような構成は上述のＥＡＭのように便利でもまた堅牢でもない。またＮＯＬＭ用のスイッチング窓は光信号により作られることを要し、電気信号により直接生成できない。こうして、このようなシステムは少くともパルス生成用に２つの光学段階（光パルス形成段階と光窓段階）を必要とし、例えばＥＡＭs により生成されたダークパルスを用いるという利点を弱めてしまう。第２の特徴によると、この発明は、ＯＴＤＭで使用するための光変調器であり、この変調器は複数の光学的にカスケード接続された手段で成り、この手段は光源から該第１の手段へ接続する光入力上にダークパルスを生成するためのものであり、ダークパルスはＯＴＤＭデータシーケンスを表わすものである。光入力は例えば実質的に連続な光ビーム又は一連のブライトパルスで成る光クロックで構成されていてよい。第３の特徴によると、この発明は光信号生成器であって：１つの光源と；該光源によって生成された光入力上にダークパルスを生成するための複数の手段であって、該手段は光学的に接続された整列状態にあり、該手段の第１のものは該光源から光を受けるようにされており；該手段の最後のものからの光を光ファイバ通信システムに接続するための手段とから構成されている光信号生成器である。ここでも、光入力は例えば実質的に連続か又はブライトパルスの正規列で成るクロックパルス列でよい。第４の特徴によると、この発明は半導体デバイスであって：半導体基板であって、その上に複数の電子吸収変調器が光学的に接続された整列状態で組立てられるものと、各変調器に電気的駆動を与えるための手段とで成り、各電子吸収変調器とその電気的駆動とは、使用時には、到来する光ビーム上にダークパルスを生成するようにされ、各変調器によって生成されたパルスはＯＴＤＭ光信号の単一データチャンネルを用意することができるようにされているデバイスである。光ビーム用の光源もまた変調器と光学的に接続された整列状態でこの半導体基板上に組立てられると便利である。第５の特徴によると、この発明はダークパルス列を含む光信号を送出し、この信号はＯＴＤＭデータシーケンスを用意するために時間スロットに区分されている。第６の特徴によると、この発明は上記のこの発明の特徴のいずれかによる少くとも１つの信号生成用構成を含んだ光通信網を用意している。この発明の実施例を実質的に連続な到来する光ビーム、又はブライトパルス入力のような他の入力のいずれかを使用することについて上述しているが、非連続入力と印加されることになるダークパルスとの間で正確なタイミングに対する要件があることが分ると思う。例えば、到来するクロック信号とダークパルスとの間では、ダークパルスがクロック信号から選択したブライトパルスを除去するためであるときには、同期をとらねばなならないことは明らかである。これは例えばＥＡＭs の場合には電気的バイアス信号によって行なわれる。この発明の別な特徴によると、光変調器であって：光クロック源と；該クロック源から受けた光を選択的にオフにスイッチするための複数の手段であって、該手段は光学的に接続された整列状態にあり、該手段の第１のものは該クロック源からの光を受けるようにされているものと；該手段の最後のものからの光を光ファイバ通信システムに接続するための手段とから成る光変調器である。この発明の実施例と単に例として添付の図面を参照して記述して行く。ここで、図１は１つのＥＡＭと共働するこの発明によるシステムを示す。図２はＥＡＭの典型的な動作特性を示すグラフである。図３は図１のシステムにより用意された光出力信号を表わす。図４は３つのＥＡＭs が共働するシステムを示す。図５は図４のシステムにより送出された光出力信号のアイダイヤグラムである。ダークパルスを生成するのに便利なシステムを記述して行く。説明を容易にするだけのために、最初は１つだけのＥＡＭと共働するシステムの場合を記述して行く。実際には複数のＥＡＭが後に詳述するように利用される。図１では、１５５５ｎｍＤＦＢ（分布帰還形）レーザ源１１０がＥＡＭ１２０に接続され、そのパワーレベルは−２ｄＢｍである。このＥＡＭは最大消滅比２０ｄＢ、平均吸収特性２．５ｄＢ／Ｖを備えている。１０ＧＨｚ正弦波ドライブ１４２がパワースプリッタ１４０を経てデータ源１４４から１０Ｇｂｉｔ／ｓデータシーケンスと同期されてそこに受動的に加えられる（スプリックは２つの信号を結合させるために逆に使われている）。適当なパワースプリッタはＷｉｌｔｒｏｎ社のＫ２４０Ｂで、ＡｎｒｉｔｓｕＷｉｌｔｒｏｎ社から入手できる。正弦波とデータシーケンス信号レベルの両方は２．５Ｖｐ−ｐ振幅を有する。結果信号はデータ信号によって決まるオフセット電圧を有する正弦波を含み、その相対的振幅はデータ０に対するサイクルの最大値がデータ１に対する最小レベルよりも下になるようにされている。この正確な構成の使用は本質的なことではなく、１０ＧＨｚサイクルの全体がデータ１に対する変調器の低吸収領域内に留まることが確実となるようなものであればよいことが分かると思う。電気信号がＥＡＭ１２０に加えられ、ＤＣバイアスが調節されて、データ１に対する全サイクルが低い消滅を与えることが確実となるようにし、データ０に対するサイクルのトラフ（谷）が高消滅を与えるようにする。この結果、ダークパルスがデータ０に対して形成され、低い消滅がデータ１に対して維持される。このシステムでの使用に適したＥＡＭは例えば“Generation of 6.3ps oplica l pulses at a 10GHz repetition rate using a packaged EAM and dispersion compensating fibre”，Electronics Letters ,vol.30,pp1700-1701 に記述されているもので、ここで参照することとする。このＥＡＭの吸収特性は図２に再製されている。図２では、ＥＡＭが正又は低い負バイアスで低い消滅の動作領域をもち、高い逆バイアスで高い消滅の動作領域をもち、かつ両者間で指数的に変る動作領域をもっている、サリトンに似たダークパルスの生成を支持するのはこのＥＡＭの指数関数的に変る動作領域である。理論では、生成されたダークパルスは逆sｅｃｈ²パルス（すなわち逆ソリトン）と似ていて次の形をもたねばならない：Ｐ(t) ＝（Peak Power）×（1-sech (1.76(t／τ))²）（式１）ここでτはピークパワー半値でのパルス値でのパルス幅を表わす。動作上は、ＥＡＭは電気的にバイアスされて、データと正弦波が共に負にならない限り、低い損失状態に留まる。言い換えれば、ＥＡＭは両方の電気信号成分が負にならなければ光を透明する。こうして、ダークパルスが、図３に示すように、データ零に対して生成され、それが式１の理論形式と非常に近いものとなる。図４は３つのＥＡＭs をもつこの発明によるシステムを示す。このシステムでは、３つのＥＡＭs ４００，４１０，４２０が光学的にカスケード接続、すなわち光学的結合整列状態に配列されていて、光源１００として１５５５ｎｍＤＦＢレーザで成るものを備えている。便宜的に、レーザ光は標準の遠隔通信用光ファイバ１０５を用いて第１のＥＡＭ４００に接続されており、光のパワーレベルは −２ｄＢｍである。この例では、光増幅器４０５，４１５，４２５は、例えばＥＤＦＡs であり、各ＥＡＭに続きＥＡＭs 内で生じた損失を補償する。増幅器は一般にＥＡＭs により生じた光損失を補償することが必要な場合にだけ採用される。図１に示したシステムと同様に、各ＥＡＭはデータチャンネルスロットＡ，Ｂ又はＣ内に並べられた正弦波成分とデータ成分とで成る電気信号によって駆動される。３つの電気駆動信号が必要であるから、電気的タイミング回路４５０が必要で、データ信号Ａ，Ｂ，Ｃが正弦波を正しく整列し、かつ第３の増幅器４２５の下流へ出力される求められているＯＴＤＭ信号の正しいスロット位置内にも整列するのを確かなものとしている。光源は変調器と分離でき、光源からの光は、上述のように、例えば光ファイバを経て変調器に接続されている。しかし、別の構成では、光源とＥＡＭs とは共通の半導体基板上に集積されたデバイスとして組立てられている。便宜さを別として、この構成には利点があり、各変調器間の結合損失と光源と第１の変調器との間の結合損失とが低減される。また、必要であれば、増幅が１又は複数のＥＡＭs 間でＳＬＡs （半導体レーザ増幅器）を集積することによって用意できる。光学的、音響光学的、もしくは電子光学的変調器のいずれの形式のものでも、必要な透過、消滅もしくはスイッチング性質を備えてダークパルスを送出できるものであればこの発明を実現するのに適したものであることは当業者が理解できるところであろう。ＥＡＭを駆動するための上述の電気的バイアス機構は２つの理由でとくに有利である。第１に、各ＥＡＭをバイアスするのに１つだけの電気信号を必要とすること、また第２に電気信号はいずれもの電気的処理を要しないことである。電気的処理は次の文献に記載されている方法を用いるときには必要とされる。“Gene ration of 2.5 Gbit/s soliton data stream with an integrated laser modula tor transmitter”，Electronics Letters ，vol.30,pp1880-1881. ＥＡＭs はその低光損失領域で動作しているときでも若干の光損失を蒙る。ＥＡＭの光損失量は光源からの光が伝わる光変調器部分の長さによってその一部が決まる。したがって、２つの変調器又は複数の変調器部分で成る既知の変調器機構では、先ず電気的正弦波駆動信号を用いて光パルス流を生成し、次に電気的データ信号を用いてこのパルス流上にデータを変調するが、両方の変調器又は変調器部分が光の挿入損失を生ずる。この点について提案されていいるシステムでは、データチャンネル当り１つの変調器（部分）しかないので、このシステムは本来、複数の変調器又は変調器部分を使う他の機構よりも、１つのデータチャンネルを生成するのに、もっと低挿入損失を全体でもたらす。上述のように、光放射は実質的に連続したバーストとの形態である。明らかに、バーストの継続期間は応用に依る。トランク（幹線）通信網の例では、トラヒックは大部分の時間存在することになりそうであり、光源は常時オンとなろう。代って、それほど繁忙でない光リンクでは、光源はデータ伝送のときだけ、もしくは（例えばパケット交換網では）その一部だけが必要とされる。そこで、“実質的に連続”というのはデータ伝送の間は連続というように解釈する。上述のものとは別な実施例では、第１のＥＡＭに入力されるＣＷ光は光クロック、例えば正弦波又はパルス流に代ることができる。そこで、ダークパルス生成用に使用したのと同じ一般的システム構成で、各ＥＡＭは光クロックの１時間スロットを変調するために使用できる。言い換えると、各ＥＡＭは、指定されたデータチャンネルのデータ符号化要件に依存して、光の透過又は透過抑制のいずれかをすることができる。例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓの光クロックパルス流に対して、１０個のＥＡＭがカスケード接続されて１０の１０Ｇｂｉｔ／ｓチャンネルを符号化できる。また、この構成により動作している１又は複数のＥＡＭはＯＴＤＭシステム内の１又は複数のチャンネル用のデータ挿入デバイスとして使用できる。本発明の記述で開示した理論を応用することによってデータ変調もしくは挿入機能を実現することは当業者にとって容易に可能であろう。この発明の実施態様として、１つのＥＡＭの次に他のＥＡＭがないもしくは増幅器がないが、光信号列に対して作用する他のデバイスが続くものがあり得ることは理解できる。このような態様はそのＥＡＭが信号を先に進めることができるやり方から依然として利益を受けることになる。例えば、他のところからの到来データ列にある信号を加えたいというときである。この発明の実施例で、１つだけのＥＡＭが備えられたものでもそれをすることができる。ダークパルスを生成するために上述したレベルシフトした正弦波バイアス信号が、単一の電気入力ＥＡＭに加えられたときにブライトパルスを生成するのに適したものであることも当業者は理解できよう。この電気信号はこの場合、データと正弦波成分が正でなければ、高い光消滅状態にＥＡＭを維持するようにされている必要がある。このような構成は適切なバイアス信号を生成するために電気信号処理を不要とし、またその故に、簡単で堅牢な解決をもたらす。したがって、この構成はソリトンもしくは通常のＯＴＤＭ信号の生成用に使用できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年２月２１日【補正内容】トパルス）”ＯＴＤＭ伝送と呼んでよいものだけを取扱っている。この発明者は、光通信システムで“ダーク（暗い）パルス”を“明るい（ブライトパルス）に置換えて情報を帯びた成分とするものを実現することが可能でありしかも有利であることを明らかにした。一つの特徴によると、この発明は光データ信号を生成する方法を提供し、そこではダークパルスで１又は複数のデータシーケンスを表わすものが光ファイバに沿って後段の伝送をするために少なくとも２つのダークパルス生成器によって該生成器が受けた光入力信号に印加され、該ダークパルス生成器は光入力と光学的な結合整列状態にあるようにされる。光入力は光放射の実質的に連続したバーストで成り、連続波光信号生成器の出力として用意されるようなものでよい。代って、光入力は光クロックによって送出されるようなパルス列で成ることもできる。光クロックで送出されるような到来パルス列の効果は、ブライトパルスがパルス列から失なわれるようなものである。この明細書では、“ダークパルス”は時間的な空隙（ギャップ）すなわち、強度が減少した放射の領域が到来光放射すなわち光ビーム内にあることである。（一般に光通信では、強調されるのは速度であり、したがって短いパルス長は有利であるけれども、用語“ダークパルス”は時間的空隙すなわち強度が減少した放射の長さについての限界を用語自体が示していると解釈してはならない。ブライトパルスに代ってダークパルスを使用する有利なことは光信号生成が簡単化されることで、後述されるところである。各ダークパルス生成器はそれぞれのデータ信号を送出し、これらがＯＴＤＭ信号を送出するために一緒にインターリーブされる。インターリーブを用意するとくに便利な方法はダークパルス生成器を共通基板上に組立て、光学的に整列して、ダークパルスデータ列を搬送する１つの出力が次のものに直ちに加えられ、次のものは自分自身をＯＴＤＭ信号の別の時間スロットに加えられるものである。後に述べるように、これは光遅延線の使用を回避するが、なおダークパルス生成器間での電気的同期を用意する必要がある。（この発明の実施例はＯＴＤＭに限定されないことに留意したい。もっともこの発明から恩恵を受ける他の応用があることははっきりしている。例えば、継続複数のＥＡＭs の間に含めることによって補償される。例えば、１又は複数の光ファイバ増幅器として、希土類をドープしたファイバ増幅器でエルビウム又はプラセオジミウムを用いたものを使ってＥＡＭs 間に増幅を備えることができる。有利なことは、光学的にカスケード接続したＥＡＭs の使用は、時間スロット整列が、ＥＡＭs を用いてダークパルスを生成するときには、実質的に電気的領域だけで行なえることである。このようにして、光遅延線が一般には時間スロット整列をするためには不要となる。この発明の特に有利な形態では、複数のＥＡＭs が集積され、単一半導体（例えばＩｎＰ）基板上に、カスケード光整列で、ＥＡＭs を形成することにより集積がされる。また好ましくは、単一光源が同じ基板上に集積され、カスケード接続された変調器と光学的に整列されて、単一のＯＴＤＭ信号生成デバイスを作ってもよい。都合よく、ＯＴＤＭ信号生成器用の全体の光システムはこうして単一半導体デバイスとして用意される。このようなデバイスは比較的安価でコンパクトであり、既知のデバイスやシステムと対比される。これらいずれの“集積された”構成でも、ＥＡＭs の隣接するものの間に半導体光増幅器を用いることが可能なことは当然である。ＥＡＭに代るダークパルス生成器は光ＡＮＤゲートであり、例えばＡＮＤゲートが非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ）を用いて実現され、スイッチング窓（光スイッチング信号で作られる）で動作して、主伝送路から１パルス幅期間だけ代りの経路へ光透過を切換える。しかし、一般にＮＯＬＭは光ファイバの長い長さを必要とし、それに若干の非線形性（非線形半導体デバイスやドープした光ファイバのような）を伴い、既知の位相変調効果によってスイッチングを作り出す。このような構成は上述のＥＡＭのように便利でもまた堅牢でもない。またＮＯＬＭ用のスイッチング窓は光信号により作られることを要し、電気信号により直接生成できない。こうして、このようなシステムは少くともパルス生成用に２つの光学段階（光パルス形成段階と光窓段階）を必要とし、例えばＥＡＭs により生成されたダークパルスを用いるという利点を弱めてしまう。第２の特徴によると、この発明は、ＯＴＤＭで使用するための光変調器であり、この変調器は少なくとも２つの光学的にカスケード接続された手段で成り、この手段は光源から該第１の手段へ接続する光入力上に１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスを生成するためのものである。光入力は例えば実質的に連続な光ビーム又は一連のブライトパルスで成る光クロックで構成されていてよい。第３の特徴によると、この発明は光信号生成器であって：１つの光源と；該光源によって生成された光入力上にダークパルスを生成するための複数の手段であって、該手段は光学的に接続された整列状態にあり、該手段の第１のものは該光源から光を受けるようにされており；該手段の最後のものからの光を光ファイバ通信システムに接続するための手段とから構成されている光信号生成器である。ここでも、光入力は例えば実質的に連続か又はブライトパルスの正規列で成るクロックパルス列でよい。第４の特徴によると、この発明は半導体デバイスであって：半導体基板であって、その上に複数の電子吸収変調器が光学的に接続された整列状態で組立てられるものと、各変調器に電気的駆動を与えるための手段とで成り、各電子吸収変調器とその電気的駆動とは、使用時には、到来する光ビーム上に１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスを生成するようにされ、各変調器によって生成されたパルスはＯＴＤＭ光信号の単一データチャンネルを用意することができるようにされているデバイスである。光ビーム用の光源もまた変調器と光学的に接続された整列状態でこの半導体基板上に組立てられると便利である。第５の特徴によると、この発明はダークパルス列を含む光信号を送出し、この信号はＯＴＤＭデータシーケンスを用意するために時間スロットに区分されている。第６の特徴によると、この発明は上記のこの発明の特徴のいずれかによる少くとも１つの信号生成用構成を含んだ光通信網を用意している。この発明の実施例を実質的に連続な到来する光ビーム、又はブライトパルス入力のような他の入力のいずれかを使用することについて上述しているが、非連続入力と印加されることになるダークパルスとの間で正確なタイミングに対する要件があることが分ると思う。例えば、到来するクロック信号とダークパルスとの間では、ダークパルスがクロック信号から選択したブライトパルスを除去するためであるときには、同期をとらねばなならないことは明らかである。これは例えばＥＡＭs の場合には電気的バイアス信号によって行なわれる。この発明の別な特徴によると、光変調器であって：光クロック源と；１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスを生成するために、該クロック源から受けた光を選択的にオフにスイッチするための複数の手段であって、該手段は光学的に接続された整列状態にあって、該手段の第１のものが該クロック源からの光を受けるようにされている複数の手段と；該手段の最後のものからの光を光ファイバ通信システムに接続するための手段とから成る光変調器である。本発明のさらに別の特徴によると、ｉ）高光透過状態と低光透過状態とを有する電子吸収変調器と； ii）この電子吸収変調器への電気バイアス入力と； iii）この電子吸収変調器への電気データ入力と；から成り、該データ入力は該バイアス入力と組合せて該電子吸収変調器の状態を少なくとも一時的に低透過状態に変えるようにした光変調器が提供される。この発明の実施例と単に例として添付の図面を参照して記述して行く。ここで、図１は１つのＥＡＭと共働するこの発明によるシステムを示す。図２はＥＡＭの典型的な動作特性を示すグラフである。図３は図１のシステムにより用意された光出力信号を表わす。図４は３つのＥＡＭs が共働するシステムを示す。図５は図４のシステムにより送出された光出力信号のアイダイヤグラムである。ダークパルスを生成するのに便利なシステムを記述して行く。説明を容易にするだけのために、最初は１つだけのＥＡＭと共働するシステムの場合を記述して行く。実際には複数のＥＡＭが後に詳述するように利用される。図１では、１５５５ｎｍＤＦＢ（分布帰還形）レーザ源１１０がＥＡＭ１２０に接続され、そのパワーレベルは−２ｄＢｍである。このＥＡＭは最大消滅比２０ｄＢ、平均吸収特性２．５ｄＢ／Ｖを備えている。１０ＧＨｚ正弦波ドライブ１４２がパワースプリッタ１４０を経てデータ源１４４から１０Ｇｂｉｔ／ｓデータシーケンスと同期されてそこに受動的に加えられる（スプリックは２つの信号を結合させるために逆に使われている）。適当なパワースプリッタはＷｉｌｔｒｏｎ社のＫ２４０Ｂで、ＡｎｒｉｔｓｕＷｉｌｔｒｏｎ社から入手できる。請求の範囲１．光データ信号を生成する方法であって、１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスが少くとも２つのダークパルス生成器によって該生成器により受けた光入力に加えられて光ファイバに沿って後に伝送されるようにされており、このダークパルス生成器は該光入力と光学的な結合整列状態にある方法。２．前記光入力は光放射の実質的に連続なバーストを含む請求項１記載の方法。３．前記光入力はブライトパルス列を含む請求項１記載の方法。４．各ダークパルス生成器はＯＴＤＭ信号のそれぞれのデータチャンネルを表わすダークパルスを生成する請求項１ないし３のいずれか１項記載の方法。５．各ダークパルス生成器は光変調器を含む請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。６．ダークパルス生成器が電子吸収変調器を含む請求項５記載の方法。７．少くとも２つの光学的にカスケード接続されたダークパルス生成器であって、光源から該生成器の第１のものへ結合された光入力信号上１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスを生成するための光変調器。８．前記ダークパルス生成器の各々は、使用時に、多チャンネルデータ信号内のそれぞれのデータチャンネルを表わすパルスを生成する請求項７記載の変調器。９．前記多チャンネル信号はＯＴＤＭ信号を含み、かつ前記生成器の各々はＯＴＤＭ信号のそれぞれの時間スロットを指定されている請求項８記載の変調器。 10．前記ダークパルス生成器には前記ダークパルスを送出するための電気的駆動がそれぞれ備えられており、この電気的駆動でそれぞれの生成器に向うものは相対的なタイミングを含めたパルス生成についての制御を行うものである請求項７ないし９のいずれか１項記載の変調器。 11．前記生成器の各々は単一の光変調器を含む請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の変調器。 12．前記生成器の各々は電子吸収変調器である請求項１１記載の変調器。 13．前記生成器は半導体材料の共通片上に組立てられている請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の変調器。 14．光源は前記半導体材料の共通片上に第１の変調器と光学的に整列して組立てられており、この光源によって前記光入力が用意される請求項１３記載の変調器。 15．光源と；該光源によって用意された光入力上に１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスを生成するための複数の手段であって、該手段は光学的な結合整列状態にあって該光源からの光を該手段の第１のものが受けるようにされている複数の手段と；該手段の最後のものから光ファイバ通信システムへ光を結合させるための手段とから成る光信号生成器。 16．前記光源は光放射の実質的に連続したバーストを送出する請求項１５記載の光信号生成器。 17．前記光源はブライトパルス流を送出し、前記光信号生成器はさらに同期手段を備えてパルス流内でブライトパルスにダークパルスの生成を同期させるようにした請求項１６記載の光信号生成器。 18．前記ダークパルス生成用手段は、ＯＴＤＭ信号の割当てられた時間スロット内で光入力信号上にダークパルスを生成するために、各々が独立して制御可能である、請求項１５ないし１７のいずれか１項記載の光信号生成器。 19．その上に少くとも２つの電子吸収変調器が光学的な結合整列状態で組立てられる半導体基板と、各変調器に電気的駆動を与えるための手段とから成り、各電子吸収変調器とその電気的駆動とは、使用時に、該変調器の第１のものへの光ビーム入力上にダークパルスを生成することができるようにされている半導体装置。 20．さらに、前記基板上に光源が組立てられて、前記変調器への光入力が作られるようにされて成る請求項１９記載の半導体装置。 21．各変調器へ電気駆動を送るための手段が同期されていて、各変調器は光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号内の割当てられた時間スロットのためにダークパルスを送出できるようにされた請求項１９又は２０記載の半導体装置。 22．光クロック源と；１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスを生成するために、該クロック源から受けた光を選択的にオフにスイッチするための複数の手段であって、該手段は光学的な結合整列状態にあって該手段の第１のものが該クロック源からの光を受けるようにされている複数の手段と；該手段の最後のものから光ファイバ通信システムへ光を結合させるための手段とから成る光変調器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｊ 14/08 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．光データ信号を生成する方法であって、１又は複数のデータシーケンスを表わすダークパルスが少くとも２つのダークパルス生成器によって該生成器の光入力に加えられて光ファイバに沿って後に伝送されるようにされており、このダークパルス生成器は該光入力に対して直列に配置されている方法。２．前記光入力は光放射の実質的に連続なバーストを含む請求項１記載の方法。３．前記光入力はブライトパルス列を含む請求項１記載の方法。４．各ダークパルス生成器はＯＴＤＭ信号のそれぞれのデータチャンネルを表わすダークパルスを生成する請求項１ないし３のいずれか１項記載の方法。５．各ダークパルス生成器は光変調器を含む請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。６．ダークパルス生成器が電子吸収変調器を含む請求項５記載の方法。７．少くとも２つの光学的にカスケード接続されたダークパルス生成器であって、光源から該生成器の第１のものへ結合された光入力に対してダークパルスを生成するための光変調器。８．前記ダークパルス生成器の各々は、使用時に、多チャンネルデータ信号内のそれぞれのデータチャンネルを表わすパルスを生成する請求項７記載の変調器。９．前記多チャンネル信号はＯＴＤＭ信号を含み、かつ前記生成器の各々はＯＴＤＭ信号のそれぞれの時間スロットを指定されている請求項８記載の変調器。 10．前記ダークパルス生成器には前記ダークパルスを送出するための電気的駆動がそれぞれ備えられており、この電気的駆動でそれぞれの生成器に向うものは相対的なタイミングを含めたパルス生成についての制御を行うものである請求項７ないし９のいずれか１項記載の変調器。 11．前記生成器の各々は単一の光変調器を含む請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の変調器。 12．前記生成器の各々は電子吸収変調器である請求項１１記載の変調器。 13．前記生成器は半導体材料の共通片上に組立てられている請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の変調器。 14．光源は前記半導体材料の共通片上に第１の変調器と光学的に整列して組立てられており、この光源によって前記光入力が用意される請求項１３記載の変調器。 15．光源と；該光源によって用意された光入力上にダークパルスを生成するための複数の手段であって、該手段は光学的な結合整列状態にあって該光源からの光を該手段の第１のものが受けるようにされている複数の手段と；該手段の最後のものから光ファイバ通信システムへ光を結合させるための手段とから成る光信号生成器。 16．前記光源は光放射の実質的に連続したバーストを送出する請求項１５記載の光信号生成器。 17．前記光源はブライトパルス流を送出し、前記光信号生成器はさらに同期手段を備えてパルス流内でブライトパルスにダークパルスの生成を同期させるようにした請求項１６記載の光信号生成器。 18．前記ダークパルス生成用手段は、ＯＴＤＭ信号の割当てられた時間スロット内で光入力上にダークパルスを生成するために、各々が独立して制御可能である、請求項１５ないし１７のいずれか１項記載の光信号生成器。 19．その上に少くとも２つの電子吸収変調器が光学的な結合整列状態で組立てられる半導体基板と、各変調器に電気的駆動を与えるための手段とから成り、各電子吸収変調器とその電気的駆動とは、使用時に、該変調器の第１のものへの光ビーム入力上にダークパルスを生成することができるようにされている半導体装置。 20．さらに、前記基板上に光源が組立てられて、前記変調器への光入力が作られるようにされて成る請求項１９記載の半導体装置。 21．各変調器へ電気駆動を送るための手段が同期されていて、各変調器はＯＴＤＭ信号内の割当てられた時間スロットのためにダークパルスを送出できるようにされた請求項１９又は２０記載の半導体装置。 22．ダークパルスデータ列を含み、ＯＴＤＭデータシーケンスを作るために区分されている光信号。 23．請求項１ないし６のいずれか１項記載の方法で生成された請求項２２記載の光信号。 24．光クロック源と；該クロック源から受けた光を選択的にオフにスイッチするための複数の手段であって、該手段は光学的な結合整列状態にあって該クロック源からの光を該手段の第１のものが受けるようにされている複数の手段と；該手段の最後のものから光ファイバ通信システムへ光を結合させるための手段とから成る光変調器。 25．到来する光信号上にダークパルスを生成するようにされた電子吸収変調器を含む光変調器。 26．ｉ）高光透過状態と低光透過状態とを有する電子吸収変調器と； ii）この電子吸収変調器への電気バイアス入力と； iii）この電子吸収変調器への電気データ入力と；から成り、該データ入力は該バイアス入力と組合せて該電子吸収変調器の状態を少くとも一時的に低透過状態に変えるようにした光変調器。 27．前記電気バイアス入力は高レベルと低レベルとの間で変化する信号を含み、また前記データ入力との組合せはバイアス入力の少くととも低い部分を電子吸収変調器の状態が低透過状態に変るのに必要なレベル以下とするものである請求項２６記載の光変調器。 28．前記データ入力が電気パルスを含む請求項２７記載の光変調器。