JPH1195051A - Optical signal processor and optical signal processing method - Google Patents

Optical signal processor and optical signal processing method

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Publication number
JPH1195051A
JPH1195051A JP9236350A JP23635097A JPH1195051A JP H1195051 A JPH1195051 A JP H1195051A JP 9236350 A JP9236350 A JP 9236350A JP 23635097 A JP23635097 A JP 23635097A JP H1195051 A JPH1195051 A JP H1195051A
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JP
Japan
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optical
waveguide
light
signal processing
optical signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP9236350A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
Katsunari Okamoto
勝就 岡本
Kazunori Naganuma
和則 長沼
Hirokazu Takenouchi
弘和 竹ノ内
Tetsuyoshi Ishii
哲好 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Optical Communication System (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
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  • Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain generation of optical pulses of 1-10 ps, waveform shaping, waveform measurement, waveform recording and correlative processing by providing a mirror for reflecting incidence of light focused by a second means for focusing the optical output of a waveguide array. SOLUTION: After entering a quartz wave guide 1, an input optical signal u (t) is diverged into an array 3 of N-number of wave guides by a star coupler 2. The wave guide array 3 is so set as to have optical path length difference ΔL between an incident face S1 and an outgoing face S2 . Frequency resolution is proportional to Nm at the time of using m-order diffracted light, where N is the number of wave guides of the wave guide array 3. Large resolution can therefore be obtained by enlarging (m). A reflecting space filter 5 is installed at a focal plane S3 of such a wave guide array 3 of high resolution, and when the space frequency pattern of the space filter 5 is made H (v), an optical pattern of U (v) H (v) is reflected and goes back through the wave guide array 3 and star coupler 2 so as to be outputted from the quartz wave guide 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速の光信号を処
理、測定または記憶する方法および装置に関するもので
ある。
The present invention relates to a method and an apparatus for processing, measuring or storing a high-speed optical signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光信号処理回路の一例を図1に示
す。この図において、201,205は回折格子、20
2,204はレンズ、203は空間フィルタあるいは光
記憶媒体である。この光回路に時系列信号光を入射する
と、回折格子201の周波数分解機能とレンズ202の
フーリエ変換機能により、時系列信号光のフーリエ変
換、すなわち周波数スペクトル分布が空間フィルタ20
3上に形成される。周波数スペクトル分布に空間フィル
タ203で変調を加えると、時系列信号の波形を変調す
ることができる。ここでは、時系列信号が極めて高速で
ある場合にも空間フィルタ203によって波形の制御が
可能である。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows an example of a conventional optical signal processing circuit. In this figure, 201 and 205 are diffraction gratings, 20
Reference numeral 2204 denotes a lens, and 203 denotes a spatial filter or an optical storage medium. When the time-series signal light enters the optical circuit, the Fourier transform of the time-series signal light, that is, the frequency spectrum distribution is changed by the spatial filter 20 by the frequency resolution function of the diffraction grating 201 and the Fourier transform function of the lens 202.
3 is formed. When modulation is applied to the frequency spectrum distribution by the spatial filter 203, the waveform of the time-series signal can be modulated. Here, even when the time-series signal is extremely high-speed, the waveform can be controlled by the spatial filter 203.

【0003】一例として、図2上段にて示すパルス幅2
00fs、パルス間隔5psの光信号を入射した場合、
入射光スペクトルは図3上段に示す形状を有しており、
回折格子201、レンズ202を透過後空間フィルタ2
03上では図3中段の破線にて示す光強度分を有し、こ
れを空間フィルタ203にて変調すると、空間フィルタ
203透過後のスペクトルには図3下段にて示す形状と
なる。そして、このスペクトルに対応する時間波形は図
2下段にて示すパルス列となる。こうして、光信号の周
波数スペクトルを空間フィルタ203にて変調すること
により、光信号処理を行うことができる。つまり、フィ
ルタに対応した各種の波形整形が可能となる。
As an example, a pulse width 2 shown in the upper part of FIG.
When an optical signal of 00fs and a pulse interval of 5ps is incident,
The incident light spectrum has the shape shown in the upper part of FIG.
Spatial filter 2 after passing through diffraction grating 201 and lens 202
3 has the light intensity indicated by the broken line in the middle part of FIG. 3, and when this is modulated by the spatial filter 203, the spectrum after passing through the spatial filter 203 has the shape shown in the lower part of FIG. The time waveform corresponding to this spectrum is a pulse train shown in the lower part of FIG. Thus, by modulating the frequency spectrum of the optical signal with the spatial filter 203, optical signal processing can be performed. That is, various waveform shaping corresponding to the filter can be performed.

【0004】また、図1に示す203を光記憶媒体とし
て、時系列信号光と参照光とを同時に入射することによ
り光記憶媒体203上にて双方の光の干渉縞がホログラ
ム記録される。記録後、参照光のみ入射すれば、信号光
が再生されて出力される。このような研究の報告は、例
えば、A. M. Weiner, “Programable shaping of Femto
second optical pulses by use of 128-Element Liquid
Crystal Phase Modulator, ” IEEE J Quntun Electro
nics, Vol.28, No.4, pp.908-920(1992) : A.Weiner et
al.,“Optics Letters, vol.17, pp.224-226(1992)が
ある。
[0004] Further, by using the optical storage medium 203 shown in FIG. 1 and simultaneously inputting the time-series signal light and the reference light, interference fringes of both lights are holographically recorded on the optical storage medium 203. After recording, if only the reference light enters, the signal light is reproduced and output. Reports of such studies can be found, for example, in AM Weiner, “Programmable shaping of Femto
second optical pulses by use of 128-Element Liquid
Crystal Phase Modulator, ”IEEE J Quntun Electro
nics, Vol.28, No.4, pp.908-920 (1992): A.Weiner et
al., "Optics Letters, vol. 17, pp. 224-226 (1992).

【0005】光通信技術の進歩に従って光伝送に利用さ
れる光信号のパルス幅は実用化段階で100ps(e
x;FA−10Gシステム)、次世代の超大容量伝送装
置では1−10psのピコ秒パルスが利用されると考え
られる。フェムト秒領域の光パルスは、安定な光源の研
究開発および材料評価へ用いることが当面の適用領域で
あり、光通信への適用は当面ないものと考えられる。す
なわち、1〜10psの光パルスの光パルス発生、波形
整形、波形測定、波形記録、相関処理等を可能とする基
本的装置、方法が次世代の超大容量システムを構成する
ために必要とされている。
As the optical communication technology advances, the pulse width of an optical signal used for optical transmission is 100 ps (e) at the stage of practical use.
x; FA-10G system), it is considered that a picosecond pulse of 1-10 ps is used in the next generation ultra-large capacity transmission device. The application of femtosecond light pulses to R & D and material evaluation of stable light sources is an immediate area of application, and is not expected to be applied to optical communications for the time being. In other words, basic devices and methods that enable optical pulse generation, waveform shaping, waveform measurement, waveform recording, correlation processing, and the like of optical pulses of 1 to 10 ps are required to configure a next-generation ultra-large-capacity system. I have.

【0006】しかしながら、上述の従来技術では次の問
題を有する。すなわち、上述の変調を行うにしてもある
いはホログラム記録をするにしても、回折格子201,
205、レンズ202,204、空間フィルタ203全
てを高精度に配置する必要があり、外部環境に対して影
響を受けやすくモジュール化も困難で、いわゆる実験室
環境でなければ動作させることが不可能に近い。すなわ
ち、実用として現実的ではない。
[0006] However, the above-mentioned prior art has the following problems. That is, whether the above-described modulation or hologram recording is performed, the diffraction grating 201,
It is necessary to arrange all of the lens 205, the lenses 202 and 204, and the spatial filter 203 with high accuracy, and it is easily affected by the external environment and difficult to modularize. near. That is, it is not practical for practical use.

【0007】また、時系列信号を扱う場合原理的に一次
元の回折格子、レンズにて信号処理が可能なのである
が、回折格子やレンズは二次元配置の冗長な構成とな
り、その点本来的に必要以上な位置合せが必要となる。
In the case of handling time-series signals, one-dimensional diffraction gratings and lenses can process signals in principle, but the diffraction gratings and lenses have a two-dimensionally redundant structure. Unnecessary alignment is required.

【0008】さらに、例えば10ps以上の長いパルス
列を扱う場合あるいはパルス幅の長いパルスを扱う場合
には、入射ビーム径を大きくし大型の回折格子やレンズ
が必要となって装置が大型化せざるを得ない。
Further, for example, when handling a long pulse train of 10 ps or more or when handling a pulse having a long pulse width, the incident beam diameter is increased and a large diffraction grating or lens is required, so that the apparatus must be increased in size. I can't get it.

【0009】すなわち、従来のフェムト秒パルスに対し
て有効な回折格子対とレンズを用いた構成は、ピコ秒パ
ルスに対しては装置が極めて大型になり、伝送装置の3
0×40×3cm程度のパッケージに組み込むことは困
難である。さらに、光ファイバとの接続光学系が必要で
あり、パルスに応じた柔軟な装置設計ができない。
That is, in the conventional configuration using a diffraction grating pair and a lens effective for femtosecond pulses, the device becomes extremely large for picosecond pulses, and the size of the transmission device becomes three.
It is difficult to incorporate it into a package of about 0 × 40 × 3 cm. Further, an optical system for connection to an optical fiber is required, and a flexible device design corresponding to a pulse cannot be made.

【0010】従来、ピコ秒パルスの発生手段には、半導
体モードロックレーザが知られている。
Conventionally, a semiconductor mode-locked laser is known as a means for generating picosecond pulses.

【0011】図4は、従来の短パルス光源として用いら
れるモードロック型レーザの構成を示す。
FIG. 4 shows a configuration of a mode-locked laser used as a conventional short pulse light source.

【0012】図において、モードロック型レーザは、光
増幅媒質51、光増幅媒質51に反転分布を形成する励
起回路52、光共振器を構成するミラー53−1,53
−2、光共振器内に配置される光変調器54、光変調器
54を駆動する回路であるクロック発生器55により構
成される。本構成では、クロック発生器55が光共振器
の共振モード間隔にほぼ等しい周波数またはそのほぼ整
数倍の周波数のクロックで光変調器54を駆動すると、
クロック周波数またはその整数倍の周波数に等しい繰り
返し周波数の光短パルス列が発生する。
In FIG. 1, a mode-locked laser includes an optical amplifying medium 51, an excitation circuit 52 for forming a population inversion in the optical amplifying medium 51, and mirrors 53-1, 53 constituting an optical resonator.
-2, an optical modulator 54 disposed in the optical resonator, and a clock generator 55 which is a circuit for driving the optical modulator 54. In this configuration, when the clock generator 55 drives the optical modulator 54 with a clock having a frequency substantially equal to the resonance mode interval of the optical resonator or a frequency that is almost an integral multiple thereof,
An optical short pulse train having a repetition frequency equal to the clock frequency or an integer multiple thereof is generated.

【0013】図5は、多数の波長の光を同時に発振する
多波長光源の構成を示す。
FIG. 5 shows a configuration of a multi-wavelength light source that simultaneously oscillates light of many wavelengths.

【0014】図において、多波長光源は、光増幅媒質6
1、アレイ導波路回折格子62、光増幅媒質61とアレ
イ導波路回折格子62を結合するレンズ63、光増幅媒
体61の両端面に配置される高反射ミラー64および低
反射コーティング65と、アレイ導波路回折格子62の
他端に配置される高反射ミラー66により構成される。
In the figure, a multi-wavelength light source is a light amplification medium 6.
1, an arrayed waveguide diffraction grating 62, a lens 63 connecting the optical amplification medium 61 and the arrayed waveguide diffraction grating 62, a high reflection mirror 64 and a low reflection coating 65 disposed on both end surfaces of the optical amplification medium 61, The high-reflection mirror 66 is provided at the other end of the waveguide diffraction grating 62.

【0015】アレイ導波路回折格子62は、基板70上
に、1本の入力導波路71と、導波路長差ΔLで順次長
くなる複数本の導波路からなるアレイ導波路73と、複
数本の出力導波路75と、入力導波路71とアレイ導波
路73とを接続するスラブ導波路72と、アレイ導波路
73と出力導波路75とを接続するスラブ導波路74と
を形成したものである。
The arrayed waveguide diffraction grating 62 is composed of a single input waveguide 71, an arrayed waveguide 73 composed of a plurality of waveguides which are sequentially elongated by a waveguide length difference ΔL, and a plurality of waveguides. An output waveguide 75, a slab waveguide 72 connecting the input waveguide 71 and the array waveguide 73, and a slab waveguide 74 connecting the array waveguide 73 and the output waveguide 75 are formed.

【0016】入力導波路71に入射された光は、スラブ
導波路72で回折により広がり、その回折面と垂直に配
置されたアレイ導波路73の各導波路に等位相で入射し
分配される。アレイ導波路73の各導波路を伝搬してス
ラブ導波路74に到達した光には、導波路長差ΔLに対
応する位相差が生じている。この位相差は波長により異
なるので、スラブ導波路74のレンズ効果でその焦点面
(出力導波路75の入力端)に結像する際に、波長ごと
に異なる位置に結像する。したがって、出力導波路75
の各導波路には異なる波長の光が取り出される。
The light incident on the input waveguide 71 is spread by diffraction in the slab waveguide 72, and is incident on each waveguide of the array waveguide 73 arranged perpendicular to the diffraction surface at the same phase and distributed. Light that propagates through each waveguide of the arrayed waveguide 73 and reaches the slab waveguide 74 has a phase difference corresponding to the waveguide length difference ΔL. Since this phase difference differs depending on the wavelength, when an image is formed on the focal plane (the input end of the output waveguide 75) by the lens effect of the slab waveguide 74, an image is formed at a different position for each wavelength. Therefore, the output waveguide 75
Light of different wavelengths is extracted from each waveguide.

【0017】このようなアレイ導波路回折格子62を用
いた多波長光源では、高反射ミラー64と高反射ミラー
66との間に光共振器が形成され、光増幅媒質61を定
常的に励起することにより多数の波長の光を同時に発振
させることができる。
In the multi-wavelength light source using such an arrayed waveguide diffraction grating 62, an optical resonator is formed between the high reflection mirror 64 and the high reflection mirror 66, and the optical amplification medium 61 is constantly excited. Thus, light of many wavelengths can be oscillated simultaneously.

【0018】ところで、従来のモードロック型レーザに
は次のような3つの問題点がある。
The conventional mode-locked laser has the following three problems.

【0019】(1)発振モード包絡線スペクトルが動作
条件で大きく変動し、中心波長およびパルス幅を設定す
ることが困難である。
(1) The oscillation mode envelope spectrum fluctuates greatly under operating conditions, and it is difficult to set the center wavelength and pulse width.

【0020】(2)各モードごとの強度と位相を独立に
制御することができないので、パルス形状の設計が困難
である。
(2) Since the intensity and phase for each mode cannot be controlled independently, it is difficult to design a pulse shape.

【0021】(3)非常に多数のモードが励起される
と、長共振器の半導体媒質の分散および非線形効果でモ
ード間の相関が不十分となり、トランスフォームリミッ
トの光短パルス列を発生させることが困難である。
(3) When a large number of modes are excited, the correlation between the modes becomes insufficient due to the dispersion and nonlinear effect of the semiconductor medium of the long resonator, and a short optical pulse train of the transform limit may be generated. Have difficulty.

【0022】また、図5に示すような多波長光源は、各
モードに対する位相が制御されていないので、モードロ
ックして高繰り返し周波数の光短パルス列を発生させる
ことができない。
Further, in the multi-wavelength light source as shown in FIG. 5, since the phase for each mode is not controlled, it is not possible to lock the mode and generate an optical short pulse train having a high repetition frequency.

【0023】以上説明したように、従来、ピコ秒パルス
の発生手段には、半導体モードロックレーザがあるが、
光通信用光源として利用するためには、位相、強度が安
定であること、中心波長およびパルス幅・パルス形状の
設定(設計・製作)が可能であること、トランスフォー
ムリミットに近い高品質なパルスを発生することが必要
である。しかしながら、現状の半導体モードロックレー
ザではこれらの要求を同時に満たすことは困難である。
また、図1に示す従来技術を半導体モードロック光源に
組み込むことは極めて難しく、研究報告例もない。
As described above, conventionally, a means for generating picosecond pulses includes a semiconductor mode-locked laser.
To be used as a light source for optical communication, the phase and intensity must be stable, the center wavelength, pulse width and pulse shape can be set (designed and manufactured), and high-quality pulses close to the transform limit can be used. It is necessary to generate However, it is difficult for a current semiconductor mode-locked laser to simultaneously satisfy these requirements.
Further, it is extremely difficult to incorporate the conventional technology shown in FIG. 1 into a semiconductor mode-locked light source, and there is no research report.

【0024】ところで、超高速の光伝送装置において
は、光ファイバ中の群速度分散による波形の歪みが伝送
距離を制限する第1の要因である。伝送路の分散特性
は、環境温度の変化、経時的な材質は被覆の変化によっ
て生じる。この分散特性は、また、伝送路の支障切り替
えに付随して別の光ファイバに切り替える場合に変化す
る。あるいは、光ファイバの分散に変化が無くとも、光
源波長やフィルタ特性の変化によって信号光の感受する
分散値は変化する。
In an ultrahigh-speed optical transmission device, waveform distortion due to group velocity dispersion in an optical fiber is the first factor that limits the transmission distance. The dispersion characteristic of the transmission line is caused by a change in environmental temperature and a change in the material over time due to a change in coating. This dispersion characteristic also changes when switching to another optical fiber accompanying the switching of the transmission path. Alternatively, even if the dispersion of the optical fiber does not change, the dispersion value perceived by the signal light changes due to the change in the light source wavelength or the filter characteristics.

【0025】一般に用いられている分散の少ない分散シ
フト光ファイバでも±1ps/nm/km程度の分散が
あるので、80kmの伝送区間では±80ps/nmの
分散となる。20Gbit/sでパルス幅10psの信
号光の光帯域は約1nmであるので、最大80ps程度
のパルス広がりを生じる。ところが、20Gbit/s
信号のタイムスロットは50psであるから、多大な符
号間干渉が生じて大きな誤りが生じる。このため、伝送
路の分散を補償(等化)する装置が、超高速の伝送装置
では不可欠である。
Even a generally used dispersion-shifted optical fiber having a small dispersion has a dispersion of about ± 1 ps / nm / km, and therefore has a dispersion of ± 80 ps / nm in a transmission section of 80 km. Since the optical band of the signal light having a pulse width of 10 ps at 20 Gbit / s is about 1 nm, a pulse spread of about 80 ps at maximum occurs. However, 20 Gbit / s
Since the time slot of the signal is 50 ps, a large amount of intersymbol interference occurs and a large error occurs. For this reason, a device for compensating (equalizing) the dispersion of the transmission path is indispensable for an ultra-high-speed transmission device.

【0026】従来の技術の一例を図6に示す。ここで、
図6中、符号01は光増幅器、02は光スイッチ、03
は分散補償ファイバである。
FIG. 6 shows an example of the prior art. here,
6, reference numeral 01 is an optical amplifier, 02 is an optical switch, 03
Is a dispersion compensating fiber.

【0027】従来の技術は、光信号を伝送路中の分散と
正反対の分散特性を持つ別の光ファイバを通して分散を
補償して良好な波形を得る構成である。
The prior art has a configuration in which an optical signal is compensated for dispersion through another optical fiber having a dispersion characteristic exactly opposite to the dispersion in a transmission line to obtain a good waveform.

【0028】分散補償ファイバ03の分散特性は可変で
きないので、いくつかの分散特性を持つファイバを用意
し、伝送路の分散特性の変化に対応して分散を補償する
のが一般的である。
Since the dispersion characteristics of the dispersion compensating fiber 03 cannot be varied, it is general to prepare fibers having some dispersion characteristics and compensate for the dispersion according to the change in the dispersion characteristics of the transmission line.

【0029】しかしながら、従来の技術には以下のよう
な問題があった。
However, the prior art has the following problems.

【0030】(i)高次の分散の補償が困難である。(I) Compensation for higher-order dispersion is difficult.

【0031】(ii)分散を補償するために多数のファイ
バを用意する必要がある。特に、超高速の光信号では分
散の許容範囲が狭いので、僅かずつ分散値を変えたファ
イバが必要である。このため、装置が大型化し多端子の
光スイッチが必要である。
(Ii) It is necessary to prepare a large number of fibers to compensate for dispersion. In particular, an ultrahigh-speed optical signal has a narrow allowable range of dispersion, so that a fiber whose dispersion value is slightly changed is required. For this reason, the size of the device is increased and a multi-terminal optical switch is required.

【0032】(iii )光スイッチによって分散補償ファ
イバを切り替えるため、切り替え中に光信号の瞬断が生
じる。
(Iii) Since the dispersion compensating fiber is switched by the optical switch, an instantaneous interruption of the optical signal occurs during the switching.

【0033】また、従来の別の技術の一例として、チャ
ープドファイバグレーティング、多断接続されたMZ干
渉器の構成があるが、以下のような問題があった。
As another example of the conventional technique, there is a configuration of a chirped fiber grating and an MZ interferometer connected in multiple cuts, but has the following problems.

【0034】(iv)分散補償の中心波長の制御幅が小さ
く、補償帯域が狭い。
(Iv) The control width of the central wavelength of dispersion compensation is small, and the compensation band is narrow.

【0035】超高速の光伝送装置において光ファイバ中
の自己位相変調による波形の歪みが伝送距離を制限する
第2の原因である。従来の他の一例を図7に示す。ここ
で、図7中、符号04は光送信器、05は高分散ファイ
バ、06は光増幅器、07は光伝送路、08は分散補償
回路、09は光受信器である。
In an ultra-high-speed optical transmission device, waveform distortion due to self-phase modulation in an optical fiber is a second cause of limiting the transmission distance. FIG. 7 shows another conventional example. In FIG. 7, reference numeral 04 denotes an optical transmitter, 05 denotes a high dispersion fiber, 06 denotes an optical amplifier, 07 denotes an optical transmission line, 08 denotes a dispersion compensation circuit, and 09 denotes an optical receiver.

【0036】この構成では分散補償を前提に予め高分散
媒体中に光信号を通してパルス幅を広げて自己位相変調
を低減する伝送方法である。自己位相変調は、光パルス
ピーク強度にほぼ比例して生じるので、パルス幅を広げ
てピークパワーを下げると、低減することができる。分
散は補償して波形を再生できるが、非線形現象である自
己位相変調による波形の劣化は、通常の線形の波形等化
方法では再生することができないので、伝送路中ででき
る限り非線形現象が生じない伝送装置が要求される。
This configuration is a transmission method for reducing self-phase modulation by widening a pulse width through an optical signal in advance in a high dispersion medium on the premise of dispersion compensation. Since the self-phase modulation occurs almost in proportion to the light pulse peak intensity, it can be reduced by increasing the pulse width and decreasing the peak power. The waveform can be reproduced by compensating for the dispersion, but the deterioration of the waveform due to the self-phase modulation, which is a nonlinear phenomenon, cannot be reproduced by the usual linear waveform equalization method. No transmission equipment is required.

【0037】しかしながら、従来の技術には以下のよう
な問題があった。
However, the conventional technique has the following problems.

【0038】(v)伝送路中の分散の変化が予め予測が
できないので、伝送途中で分散が偶然に等化され、自己
位相変調が生じて波形の劣化、誤りの増大が起こる可能
性がある。
(V) Since the change in dispersion in the transmission path cannot be predicted in advance, the dispersion is accidentally equalized in the course of transmission, and there is a possibility that self-phase modulation occurs and the waveform deteriorates and errors increase. .

【0039】このように、従来、ピコ秒パルスの波形整
形(例えば分散補償)手段としては、伝送路中の分散と
正反対の分散特性を持つ別の光ファイバ、チャープドフ
ァイバグレーティング、多段接続されたMZ干渉器があ
る。しかしながら、高次の分散の補償、可変分散補償、
広帯域な補償が困難である。また、図1に示す従来技術
では、補償可能な分散量が非常に小さい。例えば、2p
sのパルス幅の光パルスに対しては5ps/nm程度の
補償しかできない。
As described above, conventionally, as a means for shaping the picosecond pulse (for example, dispersion compensation), another optical fiber having a dispersion characteristic exactly opposite to the dispersion in the transmission line, a chirped fiber grating, and a multistage connection are used. There is an MZ interferometer. However, higher order dispersion compensation, variable dispersion compensation,
Broadband compensation is difficult. Further, in the related art shown in FIG. 1, the amount of dispersion that can be compensated is very small. For example, 2p
For an optical pulse having a pulse width of s, only compensation of about 5 ps / nm can be performed.

【0040】また、上述のような光信号処理装置では、
より高速の光信号の波形を観測することが必要になって
きている。
In the above-described optical signal processing device,
It is becoming necessary to observe higher-speed optical signal waveforms.

【0041】従来、波形測定・記録手段としては、超高
速のO/E変換器あるいは、ストリークカメラがある。
しかしながら、O/E変換器の帯域は高々50GHzで
あり1−10psのピコ秒パルスの測定は不可能であ
る。また、ストリークカメラは光通信の波長帯では感度
が低いため、単一掃引では十分なS/Nが得られず実時
間波形が観測できない。図1に示す従来技術を用いた研
究報告例はない。従来技術をそのまま適用した場合には
フーリエ変換面上に2次元的に光が分布するため、特殊
な光学系を考案しないとS/Nの高い測定が困難であ
る。
Conventionally, as a waveform measuring / recording means, there is an ultra-high-speed O / E converter or a streak camera.
However, the bandwidth of the O / E converter is at most 50 GHz, and it is impossible to measure a picosecond pulse of 1 to 10 ps. Further, since the streak camera has low sensitivity in the wavelength band of optical communication, sufficient S / N cannot be obtained by single sweep, and a real-time waveform cannot be observed. There is no research report using the prior art shown in FIG. If the conventional technique is applied as it is, light is two-dimensionally distributed on the Fourier transform surface, and it is difficult to measure with high S / N unless a special optical system is devised.

【0042】[0042]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
のように、1〜10psの光パルスの発生、波形整形、
波形測定、波形記録、相関処理等を可能にする光信号処
理装置および光信号処理方法を提供することにある。
The object of the present invention is to generate an optical pulse of 1 to 10 ps, shape the waveform,
An object of the present invention is to provide an optical signal processing device and an optical signal processing method that enable waveform measurement, waveform recording, correlation processing, and the like.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】このような課題に適する
本発明に係る光信号処理装置の基本的構成は、光導波路
と、前記光導波路の出力光を等分に分配する第1の手段
と、光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体から
なり、前記出力光を分光する導波路アレイと、前記導波
路アレイの光出力を結像する第2の手段と、前記第2の
手段により結像した光の入射を受けて該入射光を反射す
るミラーとを備えたものである。
The basic structure of an optical signal processing apparatus according to the present invention which is suitable for such a problem is an optical waveguide, and first means for equally dividing output light from the optical waveguide. A waveguide array for separating the output light, a second means for imaging the light output of the waveguide array, and a second means for forming an optical output of the waveguide array. And a mirror for receiving the incident light of an image and reflecting the incident light.

【0044】あるいは、光導波路と、前記光導波路の出
力光を等分に分配する第1の手段と、光路長が一定間隔
で変化する光導波路の集合体からなり、前記出力光を分
光する導波路アレイと、前記導波路アレイの光出力を結
像する第2の手段と、前記第2の手段により結像した光
の入射を受けて該入射光を直線上に分布するとともに該
前記直線上の位置に応じて所望の強度または位相に変調
して反射する空間フィルタとを備えたことを特徴とする
ものである。
Alternatively, an optical waveguide, a first means for equally dividing the output light of the optical waveguide, and an assembly of optical waveguides whose optical path length changes at regular intervals, is a waveguide for separating the output light. A waveguide array, second means for imaging the optical output of the waveguide array, and receiving the light imaged by the second means, distributing the incident light on a straight line, and distributing the incident light on the straight line. And a spatial filter that modulates to a desired intensity or phase according to the position and reflects the reflected light.

【0045】さらに、本発明の光信号処理装置の他の構
成は、第1の光導波路と、前記第1の光導波路の出力光
を等分に分配する第1の手段と、光路長が一定間隔で変
化する光導波路の集合体からなり、前記出力光を分光す
る第1の導波路アレイと、前記第1の導波路アレイの光
出力を結像する第2の手段と、前記第2の手段により結
像した光の入射を受けて該入射光を直線上に分布すると
ともに該直線上の位置に応じて所望の強度に変調し透過
する空間フィルタと、前記空間フィルタで変調された光
を、光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体から
なる第2の導波路アレイに入射する第3の手段と、前記
第2の導波路アレイと、前記第2の導波路アレイの出力
光を一点に収束する第4の手段と、前記第4の手段の出
力光が入射する第2の光導波路とを備えることを特徴と
する。
Further, another configuration of the optical signal processing apparatus according to the present invention includes a first optical waveguide, a first means for equally dividing output light of the first optical waveguide, and an optical path length fixed. A first waveguide array which is composed of a collection of optical waveguides changing at intervals and splits the output light; a second means for imaging the optical output of the first waveguide array; A spatial filter that receives the incident light of the image formed by the means, distributes the incident light on a straight line, modulates the light to a desired intensity in accordance with the position on the straight line, and transmits the modulated light; Third means for entering a second waveguide array comprising an aggregate of optical waveguides whose optical path lengths change at regular intervals, the second waveguide array, and output light of the second waveguide array A fourth means for converging the light into one point, and a fourth means on which the output light of the fourth means is incident. Characterized in that it comprises an optical waveguide for.

【0046】また、本発明の光信号処理装置の他の構成
は、反射型の空間フィルタと、光路長が一定間隔で変化
する光導波路の集合体からなる導波路アレイと、前記反
射型の空間フィルタにコヒーレント光を入力すると同時
に、前記反射型の空間フィルタで変調された前記コヒー
レント光を前記導波路アレイに入射する第1の手段と、
前記導波路アレイの出力光を一点に収束する第2の手段
とを備えたことを特徴とする。
Another configuration of the optical signal processing apparatus according to the present invention includes a reflection type spatial filter, a waveguide array composed of an aggregate of optical waveguides whose optical path length changes at regular intervals, and the reflection type spatial filter. First means for inputting the coherent light to the filter and simultaneously inputting the coherent light modulated by the reflective spatial filter to the waveguide array,
Second means for converging the output light of the waveguide array to one point.

【0047】また、本発明の光信号処理装置のさらに他
の構成は、透過型の空間フィルタと、光路長が一定間隔
で変化する光導波路の集合体からなる導波路アレイと、
前記透過型の空間フィルタにコヒーレント光を入力する
第1の手段と、前記透過型の空間フィルタで変調された
前記コヒーレント光を前記導波路アレイに入射する第2
の手段と、前記導波路アレイの出力光を一点に収束する
第3の手段とを備えたことを特徴とする。
Further, still another configuration of the optical signal processing device of the present invention includes a transmission type spatial filter, a waveguide array including an aggregate of optical waveguides whose optical path length changes at regular intervals, and
First means for inputting coherent light to the transmission-type spatial filter, and second means for inputting the coherent light modulated by the transmission-type spatial filter to the waveguide array
Means, and third means for converging the output light of the waveguide array to one point.

【0048】本発明の光信号処理方法は、導波路アレイ
と空間フィルタとを有する光信号処理装置に、光信号を
入力することにより、前記光信号を周波数スペクトル像
に変換し、前記周波数スペクトル像に前記空間フィルタ
によって所望の変調を施し、変調された前記周波数スペ
クトル像を一点に集光して新たな光信号を得ることを特
徴とする。
According to the optical signal processing method of the present invention, an optical signal is input to an optical signal processing apparatus having a waveguide array and a spatial filter, and the optical signal is converted into a frequency spectrum image. And performing a desired modulation by the spatial filter, and condensing the modulated frequency spectrum image at one point to obtain a new optical signal.

【0049】この光信号処理方法において、用いる光信
号処理装置は、前述の光信号処理装置が望ましい。
In this optical signal processing method, the optical signal processing device used is desirably the aforementioned optical signal processing device.

【0050】また、本発明の光信号処理方法の他の構成
は、導波路アレイと、所望の光信号の周波数スペクトル
に相当とするホログラム像が書き込まれた空間フィルタ
とを有する光信号処理装置に、コヒーレント光を入力す
ることにより、光信号を発生させることを特徴とする。
Another configuration of the optical signal processing method according to the present invention is directed to an optical signal processing apparatus having a waveguide array and a spatial filter on which a hologram image corresponding to a frequency spectrum of a desired optical signal is written. , An optical signal is generated by inputting coherent light.

【0051】また、本発明では、前記基本構成の光信号
処理装置に所定の光部品を組み合わせることにより、短
パルスの発生を可能にすることができる。
Further, according to the present invention, it is possible to generate a short pulse by combining a predetermined optical component with the optical signal processing device having the basic configuration.

【0052】そのような光信号処理装置の基本的構成
は、前述のミラーを有する基本構成の光信号処理装置に
おいて、前記光導波路の入力側に、光共振器内の発振光
を共振モード間隔にほぼ等しい周波数またはその整数倍
の周波数で変調する光変調手段と、光増幅手段とが設け
られ、前記変調手段、前記増幅手段、前記光導波路とが
順に光結合手段により結合され、前記光変調器の前記結
合手段に面しない端面に光反射ミラーが設けられるとと
もに、前記第2の手段の端面に形成されているミラーが
高反射タイプとされて、これら高反射ミラーの間に共振
器が形成され、短パルス光が発生可能になっていること
を特徴とする。
The basic configuration of such an optical signal processing device is as follows. In the optical signal processing device having the above-described basic configuration having a mirror, the oscillating light in the optical resonator is set at the resonance mode interval on the input side of the optical waveguide. Light modulating means for modulating at substantially the same frequency or an integer multiple thereof, and light amplifying means are provided, and the modulating means, the amplifying means, and the optical waveguide are sequentially coupled by an optical coupling means, and the light modulator A light reflecting mirror is provided on an end face not facing the coupling means, and a mirror formed on an end face of the second means is of a high reflection type, and a resonator is formed between these high reflection mirrors. Characterized in that short pulse light can be generated.

【0053】この短パルス光を発生させる構成におい
て、前記アレイ導波路回折格子の一方のスラブ導波路の
焦点面と前記高反射ミラーとの間に所定の間隔で複数本
の出力導波路が配置されていてもよい。
In this configuration for generating short pulse light, a plurality of output waveguides are arranged at a predetermined interval between the focal plane of one slab waveguide of the arrayed waveguide grating and the high reflection mirror. May be.

【0054】同様に、前記複数本の出力導波路を等間隔
に配置してもよい。
Similarly, the plurality of output waveguides may be arranged at equal intervals.

【0055】同様に、各出力導波路に対応する高反射ミ
ラーの反射率がそれぞれ異なっていてもよい。
Similarly, the reflectivity of the high reflection mirror corresponding to each output waveguide may be different.

【0056】同様に、前記複数本の出力導波路に、前記
光共振器内の分散を補償する所定の導波路長差を設定し
てもよい。
Similarly, a predetermined waveguide length difference for compensating dispersion in the optical resonator may be set in the plurality of output waveguides.

【0057】同様に、高反射ミラーに代えて、所定の間
隔に配置された複数個のレンズアレイと、片面に高反射
ミラーを有する液晶空間変調器とを備えてもよい。
Similarly, instead of the high reflection mirror, a plurality of lens arrays arranged at predetermined intervals and a liquid crystal spatial modulator having a high reflection mirror on one side may be provided.

【0058】同様に、高反射ミラーに代えて、複数本の
出力導波路のそれぞれ所定の位置に回折格子を形成して
もよい。
Similarly, a diffraction grating may be formed at a predetermined position on each of the plurality of output waveguides instead of the high reflection mirror.

【0059】同様に、複数本の出力導波路の一部または
全部を合波する光合波器を備えてもよい。
Similarly, an optical multiplexer for multiplexing some or all of the plurality of output waveguides may be provided.

【0060】同様に、各出力導波路に形成される回折格
子の回折効率がそれぞれ異なってもよい。
Similarly, the diffraction efficiencies of the diffraction gratings formed in each output waveguide may be different.

【0061】同様に、アレイ導波路回折格子の一方のス
ラブ導波路の焦点面に所定の間隔で複数個の高反射ミラ
ーを配置したことを特徴とする。
Similarly, a plurality of high reflection mirrors are arranged at predetermined intervals on the focal plane of one slab waveguide of the arrayed waveguide diffraction grating.

【0062】同様に、複数個の高反射ミラーを等間隔に
配置してもよい。
Similarly, a plurality of high reflection mirrors may be arranged at equal intervals.

【0063】同様に、複数個の高反射ミラーの反射率が
それぞれ異なってもよい。
Similarly, the reflectivity of the plurality of high reflection mirrors may be different from each other.

【0064】同様に、高反射ミラーに代えて、スラブ導
波路の焦点面内に所定の間隔で複数個の回折格子を形成
してもよい。
Similarly, a plurality of diffraction gratings may be formed at predetermined intervals in the focal plane of the slab waveguide instead of the high reflection mirror.

【0065】同様に、複数個の回折格子を等間隔に配置
してもよい。
Similarly, a plurality of diffraction gratings may be arranged at equal intervals.

【0066】同様に、複数個の回折格子の回折効率がそ
れぞれ異なってもよい。
Similarly, a plurality of diffraction gratings may have different diffraction efficiencies.

【0067】同様に、複数個の回折格子の各位置をスラ
ブ導波路の焦点面の法線方向に変位させて形成してもよ
い。
Similarly, the positions of the plurality of diffraction gratings may be displaced in the direction normal to the focal plane of the slab waveguide.

【0068】同様に、高反射ミラーに代えて、スラブ導
波路の焦点面に溝を形成し、その溝中に所定の間隔で複
数個のミラーを積層したフィルムを配置してもよい。
Similarly, instead of the high reflection mirror, a groove may be formed in the focal plane of the slab waveguide, and a film in which a plurality of mirrors are laminated at a predetermined interval may be arranged in the groove.

【0069】同様に、前記光変調手段と光増幅手段とを
集積化してもよい。
Similarly, the light modulating means and the light amplifying means may be integrated.

【0070】同様に、各構成要素の一部を光ファイバで
接続してもよい。
Similarly, some of the components may be connected by optical fibers.

【0071】同様に、高反射ミラーの位置を微動機構で
制御できるようにしてもよい。
Similarly, the position of the high reflection mirror may be controlled by a fine movement mechanism.

【0072】同様に、高反射ミラーの間隔がスラブ導波
路の法線方向で変化するようにしてもよい。
Similarly, the interval between the high reflection mirrors may be changed in the normal direction of the slab waveguide.

【0073】また、前記本発明の基本構成の光信号処理
装置を元にして、処理する光信号の波形を観測できる装
置構成が可能である。
Further, based on the optical signal processing device having the basic configuration of the present invention, a device configuration capable of observing the waveform of the optical signal to be processed is possible.

【0074】そのような波形観測可能な光信号処理装置
は、光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本の光導
波路からなるアレイ導波路と、前記光導波路の出力光を
前記アレイ導波路に分配する分配手段と、前記アレイ導
波路の出力光を結像する結像手段と、前記結像手段の焦
点面近傍に配置されて光の像を変調する空間フィルタ
と、前記空間フィルタで変調された光を反射する反射手
段と、前記光導波路にて前記反射手段からの反射光を取
り出すための光分岐手段とから構成されることを特徴と
する。
An optical signal processing apparatus capable of observing such a waveform comprises an optical waveguide, an array waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and an output light from the optical waveguide. A spatial filter arranged near the focal plane of the imaging means for modulating an image of light, and a modulating means for modulating the light with the spatial filter. And a light branching means for taking out the reflected light from the reflecting means in the optical waveguide.

【0075】あるいは、第1の光導波路と、導波路長が
順次長くなる複数本の光導波路からなる第1のアレイ導
波路と、前記第1の光導波路の出力光を前記第1のアレ
イ導波路に分配する分配手段と、前記第1のアレイ導波
路の出力光を結像する第1の結像手段と、前記第1の結
像手段の焦点面近傍に配置されて光の像を変調する空間
フィルタと、さらに、導波路長が順次長くなる複数本の
光導波路からなる第2のアレイ導波路と、前記空間フィ
ルタで変調された光を前記第2のアレイ導波路に結像す
る第2の結像手段と、第2の光導波路と、前記第2のア
レイ導波路の出力光を合波して前記第2の光導波路に結
合する合波手段とから構成されることを特徴とする。
Alternatively, a first optical waveguide, a first array waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and an output light of the first optical waveguide is supplied to the first array waveguide. Distribution means for distributing the light into a wave path; first imaging means for forming an image of the output light from the first arrayed waveguide; and modulation means for disposing a light image arranged near a focal plane of the first imaging means. And a second array waveguide including a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and a second array waveguide that forms an image of light modulated by the spatial filter on the second array waveguide. 2 imaging means, a second optical waveguide, and multiplexing means for multiplexing output light from the second arrayed waveguide and coupling the multiplexed light to the second optical waveguide. I do.

【0076】さらに、第1の光導波路と、導波路長が順
次長くなる複数本の光導波路からなる第1のアレイ導波
路と、前記第1の光導波路の出力光を前記第1のアレイ
導波路に分配する分配手段と、参照光入射用光導波路
と、導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる
第2のアレイ導波路と、前記参照光入射用光導波路の出
力光を前記第2のアレイ導波路に分配する第2の分配手
段と、前記第1のアレイ導波路の出力光と前記第2のア
レイ導波路の出力光を結像する結像手段と、前記結像手
段の焦点面近傍に配置された光記録媒体と、前記第1の
光導波路から前記反射光を取り出すための光分岐手段と
から構成されることを特徴とする。
Further, a first optical waveguide, a first array waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and an output light of the first optical waveguide are supplied to the first array waveguide. A distributing means for distributing the light into a waveguide, an optical waveguide for inputting reference light, a second arrayed waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose lengths are sequentially increased, and an output light from the optical waveguide for inputting reference light. Second distribution means for distributing the light to the second array waveguide, imaging means for imaging the output light of the first array waveguide and the output light of the second array waveguide, and the imaging means And an optical recording medium disposed in the vicinity of the focal plane, and a light branching unit for extracting the reflected light from the first optical waveguide.

【0077】また、この波形観測可能な装置の他の構成
は、第1の光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本
の光導波路からなる第1のアレイ導波路と、前記第1の
光導波路の出力光を前記第1のアレイ導波路に分配する
第1の分配手段と、参照光入射用光導波路と、導波路長
が順次長くなる複数本の光導波路からなる第3のアレイ
導波路と、前記参照光入射用光導波路の出力光を前記第
3のアレイ導波路に分配する第2分配手段と、前記第1
のアレイ導波路の出力光と前記第3のアレイ導波路の出
力光を結像する第1の結像手段と、前記第1の結像手段
の焦点面近傍に配置された光記録媒体と、導波路長が順
次長くなる複数本の光導波路からなる第2のアレイ導波
路と、前記光記録媒体で変調された光を前記第2のアレ
イ導波路に結像する第2の結像手段と、第2の光導波路
と、前記第2のアレイ導波路出力光を合波して前記第2
の光導波路に結合する合波手段とから構成されることを
特徴とする。
Further, another configuration of the apparatus capable of observing the waveform includes a first optical waveguide, a first arrayed waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and the first optical waveguide. First distribution means for distributing the output light of the optical waveguide to the first array waveguide, a reference light incident optical waveguide, and a third array waveguide comprising a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. A waveguide, second distribution means for distributing output light from the reference light incidence optical waveguide to the third array waveguide, and
First imaging means for imaging the output light of the array waveguide and the output light of the third array waveguide, and an optical recording medium arranged near a focal plane of the first imaging means; A second array waveguide including a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and a second imaging unit configured to image light modulated by the optical recording medium on the second array waveguide. Combining the second optical waveguide and the output light of the second array waveguide to form the second optical waveguide.
And a multiplexing means coupled to the optical waveguide.

【0078】さらに、波形観測可能な装置の他の構成
は、第1の光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本
の光導波路からなる第1のアレイ導波路と、前記第1の
光導波路の出力光を前記第1のアレイ導波路に分配する
第1の分配手段と、第1の参照光入射用光導波路と、導
波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2の
アレイ導波路と、前記第1の参照光入射用光導波路の出
力光を前記第2のアレイ導波路に分配する第2の分配手
段と、第2の参照光入射用光導波路と、前記第1のアレ
イ導波路の出力光と前記第2のアレイ導波路の出力光と
前記第2の参照光入射用光導波路の出力光を結像する第
1の結像手段と、前記第1の結像手段の焦点面近傍に配
置された光記録媒体と、前記光記録媒体で変調された光
を結像する第2の結像手段と、前記第2の結像手段の焦
点面近傍に配置された受光器アレイとから構成されたこ
とを特徴とする。
Further, another configuration of the device capable of observing a waveform includes a first optical waveguide, a first arrayed waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and the first optical waveguide. A second distributing means for distributing the output light of the waveguide to the first arrayed waveguide, a first reference light incident optical waveguide, and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. An array waveguide, second distribution means for distributing the output light of the first reference light incident optical waveguide to the second array waveguide, a second reference light incident optical waveguide, and the first First imaging means for imaging the output light from the array waveguide, the output light from the second array waveguide, and the output light from the second reference light incidence optical waveguide, and the first imaging An optical recording medium disposed in the vicinity of the focal plane of the means, and a second imaging device for imaging light modulated by the optical recording medium. Means, characterized in that it is composed of a light receiving device array arranged in the vicinity of the focal plane of the second imaging means.

【0079】前記波形観測可能な装置において、前記結
像手段が円周端面を有するスラブ導波路であってもよ
い。
In the apparatus capable of observing the waveform, the imaging means may be a slab waveguide having a circumferential end face.

【0080】同様に、前記結像手段が、スラブ導波路と
位相空間変調素子とから構成されていてもよい。
Similarly, the imaging means may comprise a slab waveguide and a phase spatial modulation device.

【0081】同様に、前記空間フィルタが位相フィルタ
であってもよく、強度フィルタでも、強度フィルタと位
相フィルタを多段に接続した空間フィルタであってもよ
い。
Similarly, the spatial filter may be a phase filter, an intensity filter, or a spatial filter in which an intensity filter and a phase filter are connected in multiple stages.

【0082】同様に、前記位相空間変調素子の焦点距離
が前記結合手段のスラブ導波路の焦点距離に等しくても
よい。
Similarly, the focal length of the phase spatial modulation element may be equal to the focal length of the slab waveguide of the coupling means.

【0083】同様に、前記空間フィルタと反射手段とを
兼用して多数の部分ミラーから構成されたパターンミラ
ーとしてもよい。
Similarly, a pattern mirror composed of a number of partial mirrors may be used as the spatial filter and the reflection means.

【0084】同様に、前記空間フィルタが位相空間変調
素子の機能を兼用する空間フィルタであってもよい。
Similarly, the spatial filter may be a spatial filter that also functions as a phase spatial modulation element.

【0085】同様に、前記結像手段がレンズであっても
よい。
Similarly, the imaging means may be a lens.

【0086】同様に、前記結像手段が焦点面のスラブ導
波路で、スラブ導波路端に位相調整アレイ導波路を具備
し、位相調整アレイ導波路端が前記空間フィルタに接続
されていてもよい。
Similarly, the imaging means may be a slab waveguide on the focal plane, and a phase adjustment array waveguide may be provided at an end of the slab waveguide, and the end of the phase adjustment array waveguide may be connected to the spatial filter. .

【0087】同様に、前記結像手段が焦点面のスラブ導
波路で、スラブ導波路端に位相調整アレイ導波路を具備
し、位相調整アレイ導波路に光変調器アレイを具備して
もよい。
Similarly, the imaging means may be a slab waveguide at the focal plane, a phase adjustment array waveguide provided at the end of the slab waveguide, and an optical modulator array provided at the phase adjustment array waveguide.

【0088】同様に、前記位相調整アレイ導波路の導波
路間の位相差が2πの整数倍であってもよい。
Similarly, the phase difference between the waveguides of the phase adjustment array waveguide may be an integral multiple of 2π.

【0089】同様に、前記光分岐手段が光サーキュレー
タであってもよい。
Similarly, the light branching means may be an optical circulator.

【0090】同様に、前記結像手段がスラブ導波路であ
り、スラブ導波路端に導波路と垂直方向に光を屈曲させ
る光屈曲手段を具備してもよい。
Similarly, the image forming means may be a slab waveguide, and a light bending means for bending light in a direction perpendicular to the waveguide may be provided at an end of the slab waveguide.

【0091】同様に、前記空間フィルタが、ガラス基
板、透明電極、液晶、液晶配向膜から構成される液晶空
間変調器であってもよい。
Similarly, the spatial filter may be a liquid crystal spatial modulator composed of a glass substrate, a transparent electrode, a liquid crystal, and a liquid crystal alignment film.

【0092】同様に、前記液晶空間変調器内に1/4波
長板を具備してもよい。
Similarly, a 波長 wavelength plate may be provided in the liquid crystal spatial modulator.

【0093】同様に、前記液晶空間変調器の液晶がツイ
ストネマティック型であってもよい。
Similarly, the liquid crystal of the liquid crystal spatial modulator may be of a twisted nematic type.

【0094】また、前記波形観測可能な光信号処理装置
による光信号処理法は、前記光導波路に時系列光信号を
入力することにより、前記時系列光信号を周波数スペク
トル像に変換し、前記周波数スペクトル像に前記空間フ
ィルタによって所望の位相または強度または両方の変調
を施し、変調された光を合波して新しい時系列光信号を
得ることを特徴とする。あるいは、空間フィルタのフィ
ルタ特性が所望の時系列光信号の周波数スペクトルに相
当するパターンのホログラム像であり、コヒーレントパ
ルス光を前記光導波路に入射することにより所望の光信
号を発生することを特徴とするものでもよい。さらに、
光導波路に信号光を入射し、参照光入力用導波路にコヒ
ーレントパルス光の参照光を入射し、記録媒体にホログ
ラム記録し、参照光入力用導波路に別のコヒーレントパ
ルス光の参照光を入射し、信号光の位相共役光を出力す
ることを特徴とするものでもよい。また、光導波路に信
号光を入射し、参照光入力用導波路にコヒーレントパル
ス光の参照光を入射し、記録媒体にホログラム記録し、
参照光入力用導波路に別のコヒーレントパルス光の参照
光を入射し、信号光、あるいは、信号光と参照光の相関
光を出力することを特徴とするものでもよい。さらにま
た、光導波路に信号光を入射し、第1の参照光入力用導
波路にコヒーレントパルス光の参照光を入射し、第2の
参照光入力用導波路に単色光の参照光を入射し、受光器
アレイ上に信号光波形の空間像を形成し、パルス波形を
観測することを特徴とするものでもよい。
In the optical signal processing method using the optical signal processing apparatus capable of observing a waveform, a time-series optical signal is input to the optical waveguide, thereby converting the time-series optical signal into a frequency spectrum image. A desired phase and / or intensity modulation is performed on the spectral image by the spatial filter, and the modulated light is combined to obtain a new time-series optical signal. Alternatively, the filter characteristic of the spatial filter is a hologram image of a pattern corresponding to a frequency spectrum of a desired time-series optical signal, and a desired optical signal is generated by injecting coherent pulse light into the optical waveguide. You may do it. further,
Signal light enters the optical waveguide, coherent pulse light reference light enters the reference light input waveguide, holograms are recorded on the recording medium, and another coherent pulse light reference light enters the reference light input waveguide. Alternatively, the light source may output a phase conjugate light of the signal light. Further, the signal light is incident on the optical waveguide, the reference light of the coherent pulse light is incident on the reference light input waveguide, and the hologram is recorded on the recording medium.
It may be characterized in that another reference light of coherent pulse light is made incident on the reference light input waveguide, and signal light or correlation light between the signal light and the reference light is output. Furthermore, the signal light enters the optical waveguide, the coherent pulse light reference light enters the first reference light input waveguide, and the monochromatic reference light enters the second reference light input waveguide. Alternatively, a spatial image of the signal light waveform may be formed on the photodetector array, and the pulse waveform may be observed.

【0095】また、本発明によれば、前述の基本構成の
光信号処理装置に基づき、処理する光信号の分散補償を
行うことができる光信号処理装置を提供することができ
る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical signal processing device capable of performing dispersion compensation of an optical signal to be processed, based on the optical signal processing device having the above-described basic configuration.

【0096】このような分散補償を行うことのできる光
信号処理装置は、第1の光増幅器と、光波長フィルタ
と、第1の光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本
の光導波路からなる第1のアレイ導波路と、前記第1の
光導波路出力光をアレイ導波路に分配する分配手段と、
前記第1のアレイ導波路出力光を結像する第1の結像手
段と、前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された、
光の像を変調する空間フィルタと、前記空間フィルタで
変調された光を反射する反射手段と、前記第1の光導波
路から前記反射光を取り出すための光分岐手段と、第2
の光増幅器とから構成されることを特徴とする。
An optical signal processing apparatus capable of performing such dispersion compensation includes a first optical amplifier, an optical wavelength filter, a first optical waveguide, and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. A first array waveguide comprising: a first optical waveguide; and a distribution unit for distributing the first optical waveguide output light to the array waveguide;
A first imaging unit for imaging the first arrayed waveguide output light, and a first imaging unit disposed near a focal plane of the first imaging unit;
A spatial filter for modulating an image of light, a reflecting means for reflecting the light modulated by the spatial filter, a light branching means for extracting the reflected light from the first optical waveguide, and a second
And an optical amplifier.

【0097】この分散補償のできる光信号処理装置の他
の構成は、第1の光増幅器と、光波長フィルタと、第1
の光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本の光導波
路からなる第1のアレイ導波路と、前記第1の光導波路
出力光をアレイ導波路に分配する分配手段と、前記第1
のアレイ導波路出力光を結像する第1の結像手段と、前
記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像を
変調する空間フィルタと、導波路長が順次長くなる複数
本の光導波路からなる第2のアレイ導波路と、前記空間
フィルタで変調された光を前記第2のアレイ導波路に結
像する第2の結像手段と、第2の光導波路と、前記第2
のアレイ導波路出力光を合波して前記第2の光導波路に
結合する合波手段と、第2の光増幅器とから構成される
ことを特徴とする。
Another configuration of the optical signal processing device capable of performing the dispersion compensation includes a first optical amplifier, an optical wavelength filter, and a first optical amplifier.
An optical waveguide, a first arrayed waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, distribution means for distributing the first optical waveguide output light to the arrayed waveguide,
A first imaging means for imaging the output light of the arrayed waveguide, a spatial filter arranged near the focal plane of the first imaging means for modulating the light image, and a waveguide having a longer length. A second array waveguide including a plurality of optical waveguides, a second imaging unit configured to image light modulated by the spatial filter on the second array waveguide, and a second optical waveguide. , The second
And a second optical amplifier, which multiplexes the output light of the array waveguide and couples the multiplexed light to the second optical waveguide.

【0098】さらに、前記分散補償型の光信号処理装置
と、光源と、光変調器と、光変調信号発生回路とから構
成される光信号処理装置も可能である。
Further, an optical signal processing device comprising the dispersion compensation type optical signal processing device, a light source, an optical modulator, and an optical modulation signal generating circuit is also possible.

【0099】さらにまた、前記分散報償型の光信号処理
装置と、光受信器と、から構成される光信号処理装置も
可能である。
Further, an optical signal processing device comprising the above-mentioned distributed reward type optical signal processing device and an optical receiver is also possible.

【0100】同様に、前記分散補償型の光信号処理装置
と、光源と、光変調器と、光変調信号発生回路と、から
なる光信号送信回路と、前記分散補償型載の光信号処理
装置と、光受信機と、からなる光信号受信回路と、光伝
送路と、から構成される光信号処理装置も可能である。
Similarly, an optical signal transmission circuit including the dispersion compensation type optical signal processing device, a light source, an optical modulator, and an optical modulation signal generation circuit, and the dispersion compensation type optical signal processing device. An optical signal processing device including an optical signal receiving circuit including an optical signal receiver and an optical transmission path is also possible.

【0101】前記分散補償型の光信号処理装置におい
て、空間フィルタが位相フィルタであり、相対位相φが
空間フィルタ上の位置(x)に対して、
In the dispersion compensation type optical signal processing apparatus, the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is relative to the position (x) on the spatial filter.

【0102】[0102]

【数1】 φ(x)=Mod[ax2 、π] (a:定数) を近似した特性を持ってもよい(Mod[u,v]はv
を法とする剰余を示す。)。
[Equation 1] φ (x) = Mod [ax 2 , π] (a: constant) may have a characteristic (Mod [u, v] is v
Indicates the remainder modulo. ).

【0103】同様に、空間フィルタが位相フィルタであ
り、相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対し
て、
Similarly, the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is determined with respect to the position (x) on the spatial filter.

【0104】[0104]

【数2】 φ(x)=Mod[ax2 、2π] (a:定数) を近似した特性を持ってもよい(Mod[u,v]はv
を法とする剰余を示す。)。
[Mathematical formula-see original document] A characteristic approximating φ (x) = Mod [ax 2 , 2π] (a: constant) may be obtained (Mod [u, v] is v
Indicates the remainder modulo. ).

【0105】同様に、空間フィルタが位相フィルタであ
り、相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対し
て、 φ(x)=π/2(x>0)かつφ(x)=0(x<
0)、あるいは、 φ(x)=0(x>0)かつφ(x)=π/2(x<
0) を近似した特性を持つ、強度変調- 角度変調変換するこ
とを特徴としてもよい。
Similarly, the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is φ (x) = π / 2 (x> 0) and φ (x) = 0 with respect to the position (x) on the spatial filter. (X <
0) or φ (x) = 0 (x> 0) and φ (x) = π / 2 (x <
0) may be characterized by performing intensity modulation-angle modulation conversion having characteristics approximating (0).

【0106】同様に、空間フィルタが位相フィルタであ
り、相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対し
て、 φ(x)=π(x>0)かつφ(x)=0(x<0)、
あるいは、 φ(x)=0(x>0)かつφ(x)=π(x<0) を近似した特性を持つ、強度変調−角度変調変換するこ
とを特徴としてもよい。
Similarly, the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is φ (x) = π (x> 0) and φ (x) = 0 (x <0),
Alternatively, it may be characterized by performing intensity modulation-angle modulation conversion having characteristics approximating φ (x) = 0 (x> 0) and φ (x) = π (x <0).

【0107】また、前記分散補償可能な光信号処理装置
において、空間フィルタが位相フィルタと強度フィルタ
から構成されてもよい。
In the optical signal processing apparatus capable of dispersion compensation, the spatial filter may be constituted by a phase filter and an intensity filter.

【0108】同様に、空間フィルタが、ガラス基板、透
明電極、液晶、液晶配向膜から構成される液晶空間変調
器であってもよい。
Similarly, the spatial filter may be a liquid crystal spatial modulator composed of a glass substrate, a transparent electrode, a liquid crystal, and a liquid crystal alignment film.

【0109】また、前記分散補償可能な光信号処理装置
による光信号処理方法は、前記光信号送信回路の発生す
る光信号の周波数スペクトル位相を変調し、前記光受信
回路で前記光ファイバ中の分散と、前記光信号送信回路
による周波数スペクトル位相変調を補償することを特徴
とする。
Also, the optical signal processing method using the optical signal processing apparatus capable of dispersion compensation modulates the frequency spectrum phase of the optical signal generated by the optical signal transmitting circuit, and controls the dispersion in the optical fiber by the optical receiving circuit. And compensating for frequency spectrum phase modulation by the optical signal transmission circuit.

【0110】同光信号処理方法の他の構成は、前記光信
号送信回路の発生する光信号の周波数スペクトル強度を
変調し、前記光受信回路で前記光ファイバ中の分散と、
前記光信号送信回路による周波数スペクトル強度変調を
補償することを特徴とする。
In another configuration of the optical signal processing method, the frequency spectrum intensity of the optical signal generated by the optical signal transmitting circuit is modulated, and the dispersion in the optical fiber is performed by the optical receiving circuit.
The frequency spectrum intensity modulation by the optical signal transmission circuit is compensated.

【0111】同様に、他の構成は、前記光信号送信回路
の発生する光信号の周波数スペクトル位相及び周波数ス
ペクトル強度を変調し、前記光受信回路で前記光ファイ
バ中の分散と、前記光信号送信回路による周波数スペク
トル位相変調及び周波数スペクトル強度変調を補償する
ことを特徴とする。
Similarly, another configuration modulates a frequency spectrum phase and a frequency spectrum intensity of an optical signal generated by the optical signal transmitting circuit, and the dispersion in the optical fiber and the optical signal transmitting The frequency spectrum phase modulation and the frequency spectrum intensity modulation by the circuit are compensated.

【0112】また、分散補償可能な光信号処理装置のさ
らに他の構成は、短パルス光源と、第1の光増幅器と、
第1の光波長フィルタと、前記第1の光波長フィルタの
出力光をn(整数)本の光に分岐する第1の分岐手段
と、第1のn台の光変調回路と、第1のn本の入出力用
光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本の光導波路
からなる第1のアレイ導波路と、前記第1のn本の入出
力用光導波路の光導波路出力光を前記第1のアレイ導波
路に分配する第1の分配手段と、前記第1のアレイ導波
路出力光を結像する第1の結像手段と、前記第1の結像
手段の焦点面近傍に配置された、光の像を変調する第1
の空間フィルタと、前記第1の空間フィルタで変調され
た光を反射する第1の反射手段と、前記第1のn本の入
出力用光導波路から前記反射光を取り出すための第2の
光分岐手段と、前記n個の第2の光分岐手段からの反射
光を合波する第1の光合波手段と、第2の光増幅器と、
から構成される第1の光信号処理装置と、光伝送路と、
第3の光増幅器と、第2の光波長フィルタと、前記第2
の光波長フィルタの出力光をn(整数)本の光に分岐す
る第3の分岐手段と、第2のn本の入出力用光導波路
と、導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる
第2のアレイ導波路と、前記第2の入出力用光導波路の
光導波路出力光を前記第2のアレイ導波路に分配する第
2の分配手段と、前記第2のアレイ導波路出力光を結像
する第2の結像手段と、前記第2の結像手段の焦点面近
傍に配置された、光の像を変調する第2の空間フィルタ
と、前記第2の空間フィルタで変調された光を反射する
第2の反射手段と、前記第2の入出力用光導波路から前
記反射光を取り出すためのn個の第4の光分岐手段と、
前記n個の第4の光分岐手段からの反射光を受信するn
台の光受信器と、から構成される第2の光信号処理装置
とから構成されることを特徴とする。
Still another configuration of the optical signal processing apparatus capable of dispersion compensation includes a short pulse light source, a first optical amplifier,
A first optical wavelength filter, first branching means for branching the output light of the first optical wavelength filter into n (integer) light beams, a first n light modulation circuits, a first arrayed waveguide composed of n input / output optical waveguides, a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and an optical waveguide output light of the first n input / output optical waveguides. First distributing means for distributing light to the first arrayed waveguide, first imaging means for imaging the output light of the first arrayed waveguide, and near a focal plane of the first imaging means. The first, which is arranged, modulates the image of light
, A first reflection means for reflecting light modulated by the first spatial filter, and a second light for extracting the reflected light from the first n input / output optical waveguides Branching means, first optical multiplexing means for multiplexing the reflected lights from the n second optical branching means, and second optical amplifier;
A first optical signal processing device comprising: an optical transmission line;
A third optical amplifier, a second optical wavelength filter, and the second
Third branching means for branching the output light of the optical wavelength filter into n (integer) light beams, second n input / output optical waveguides, and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased A second array waveguide composed of: a second distribution waveguide for distributing optical waveguide output light of the second input / output optical waveguide to the second array waveguide; and a second array waveguide output. Second imaging means for imaging light, a second spatial filter arranged near the focal plane of the second imaging means for modulating an image of light, and modulation by the second spatial filter Second reflecting means for reflecting the reflected light; n fourth light branching means for extracting the reflected light from the second input / output optical waveguide;
N for receiving the reflected light from the n fourth light splitting means
And a second optical signal processing device comprising the two optical receivers.

【0113】さらにまた、分散補償可能な光信号処理装
置の他の構成は、短パルス光源と、第1の光増幅器と、
第1の光波長フィルタと、前記第1の光波長フィルタの
出力光をn(整数)本の光に分岐する第1の分岐手段
と、第1のn台の光変調回路と、第1のn本の入出力用
光導波路と、導波路長が順次長くなる複数本の光導波路
からなる第1のアレイ導波路と、前記第1の入出力用光
導波路の光導波路出力光を前記第1のアレイ導波路に分
配する第1の分配手段と、前記第1のアレイ導波路出力
光を結像する第1の結像手段と、前記第1の結像手段の
焦点面近傍に配置された、光の像を変調する第1の空間
フィルタと、導波路長が順次長くなる複数本の光導波路
からなる第2のアレイ導波路と、前記第1の空間フィル
タで変調された光を前記第2のアレイ導波路に結像する
第2の結像手段と、第1のn本の出力用光導波路と、前
記第2のアレイ導波路出力光を合波して前記第1のn本
の出力用光導波路に結合する第1の光合波手段と、前記
第1のn本の出力用光導波路出力を合波する第2の光合
波手段と、第2の光増幅器と、から構成される第1の光
信号処理装置と、光伝送路と、第3の光増幅器と、第2
の光波長フィルタと、前記第2の光波長フィルタの出力
光をn(整数)本の光に分岐する第3の分岐手段と、第
2のn本の入出力用光導波路と、導波路長が順次長くな
る複数本の光導波路からなる第3のアレイ導波路と、前
記第2の入出力用光導波路の光導波路出力光を前記第3
のアレイ導波路に分配する第2の分配手段と、前記第3
のアレイ導波路出力光を結像する第3の結像手段と、前
記第3の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像を
変調する第2の空間フィルタと、導波路長が順次長くな
る複数本の光導波路からなる第4のアレイ導波路と、前
記第2の空間フィルタで変調された光を前記第4のアレ
イ導波路に結像する第4の結像手段と、第2のn本の出
力用光導波路と、前記第4のアレイ導波路出力光を合波
して前記第2のn本の出力用光導波路に結合する第3の
光結合手段と、前記第2の出力用光導波路から出力光を
受信するn台の光受信器と、から構成される第2の光信
号処理装置とから構成されることを特徴とする。
Furthermore, another configuration of the optical signal processing apparatus capable of dispersion compensation includes a short pulse light source, a first optical amplifier,
A first optical wavelength filter, first branching means for branching the output light of the first optical wavelength filter into n (integer) light beams, a first n light modulation circuits, a first arrayed waveguide composed of n input / output optical waveguides, a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and an optical waveguide output light of the first input / output optical waveguide, First distributing means for distributing the light to the array waveguide, first imaging means for forming an image of the output light from the first array waveguide, and disposing near the focal plane of the first imaging means. A first spatial filter that modulates an image of light, a second arrayed waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased, and a light modulated by the first spatial filter. A second imaging means for forming an image on the second array waveguide, a first n output optical waveguides, and the second array waveguide. First optical multiplexing means for multiplexing output light and coupling to the first n output optical waveguides; and second optical multiplexing means for multiplexing the output of the first n output optical waveguides Means, a first optical signal processing device comprising a second optical amplifier, an optical transmission line, a third optical amplifier, and a second optical amplifier.
Optical wavelength filter, third branch means for splitting the output light of the second optical wavelength filter into n (integer) light beams, second n input / output optical waveguides, and waveguide length And a third arrayed waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose lengths are sequentially longer, and an optical waveguide output light of the second input / output optical waveguide is transmitted to the third arrayed waveguide.
A second distributing means for distributing to the array waveguides of
Third imaging means for imaging the output light of the arrayed waveguide, a second spatial filter disposed near the focal plane of the third imaging means for modulating the light image, and a waveguide length. A fourth array waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose lengths are sequentially increased, and fourth imaging means for imaging light modulated by the second spatial filter on the fourth array waveguide; A second n output optical waveguides, third optical coupling means for multiplexing the fourth arrayed waveguide output light and coupling the multiplexed output light to the second n output optical waveguides; And a second optical signal processing device comprising n optical receivers for receiving output light from the two output optical waveguides.

【0114】また、前述の本発明の基本構成の光信号処
理装置に基づいて、処理する光信号の波形を実時間で観
測することのできる光信号処理装置を提供することがで
きる。
Further, based on the optical signal processing device having the basic configuration of the present invention, it is possible to provide an optical signal processing device capable of observing the waveform of an optical signal to be processed in real time.

【0115】そのような波形観測可能な光信号処理装置
は、信号光の時系列光信号を空間信号光に変換する第1
の時間−空間変換手段と、参照光の時系列光信号を空間
信号光に変換する第2の時間−空間変換手段と、前記第
1の時間−空間変換手段及び前記第2の時間−空間変換
手段からそれぞれ出力された空間信号光をそれぞれ結像
させ、互いに干渉させる結像手段と、前記結像手段の焦
点面近傍に配置されて前記結像手段に入射した複数の光
信号の干渉光像を受光する受光手段と、前記受光手段の
検出信号から前記信号光の時系列信号を復元する光信号
復元回路とを具備することを特徴とする。
An optical signal processing apparatus capable of observing such a waveform is capable of converting a time-series optical signal of signal light into spatial signal light.
Time-space conversion means, second time-space conversion means for converting a time-series optical signal of reference light into spatial signal light, the first time-space conversion means, and the second time-space conversion Imaging means for forming spatial signal lights respectively output from the means and causing interference with each other, and interference light images of a plurality of optical signals which are arranged near the focal plane of the imaging means and which are incident on the imaging means And a light signal restoring circuit for restoring a time series signal of the signal light from a detection signal of the light receiving means.

【0116】この波形観測可能な光信号処理装置におい
て、前記第1および第2の時間−空間変換手段がアレイ
導波路格子で構成され、前記結像手段が前記空間信号光
をフーリエ変換する機能を有するスラブ導波路で構成さ
れてもよい。
In this optical signal processing apparatus capable of observing a waveform, the first and second time-space converting means are constituted by an arrayed waveguide grating, and the image forming means has a function of performing a Fourier transform on the spatial signal light. It may be constituted by a slab waveguide having the same.

【0117】同様に、前記波形観測可能な光信号処理装
置において、前記第1および第2の時間−空間変換手段
が回折格子で構成され、前記結像手段が前記空間信号光
をフーリエ変換するレンズで構成されてもよい。
Similarly, in the optical signal processing apparatus capable of observing the waveform, the first and second time-space converting means are constituted by diffraction gratings, and the image forming means is a lens for performing Fourier transform of the spatial signal light. May be configured.

【0118】同様に、前記波形観測可能な光信号処理装
置において、前記受光手段がフォトダイオードアレイで
構成されてもよい。
Similarly, in the optical signal processing device capable of observing the waveform, the light receiving means may be constituted by a photodiode array.

【0119】同様に、前記波形観測可能な光信号処理装
置において、前記光信号復元回路は前記受光手段により
検出されたフーリエ変換ホログラムの電界強度分布か
ら、入射した前記信号光の光パルスの電界分布を演算処
理により復元してもよい。
Similarly, in the optical signal processing device capable of observing the waveform, the optical signal restoring circuit calculates the electric field distribution of the light pulse of the incident signal light from the electric field intensity distribution of the Fourier transform hologram detected by the light receiving means. May be restored by arithmetic processing.

【0120】前記波形観測可能な光信号処理装置による
信号処理方法は、未知の信号光の時系列光信号を空間信
号光に変換させる工程と、既知の参照光の時系列光信号
を空間信号光に変換させる工程と、前記信号光の空間信
号と前記参照光の空間信号をそれぞれ結像させて、互い
に干渉させることにより時系列信号の周波数スぺクトル
に相当するパターンのホログラム像を焦点面に形成させ
る工程と、前記ホログラム像を受光して電気信号に変換
させる工程と、前記電気信号に変換されたホログラム像
から前記未知の信号光を所定の演算式を用いて復元する
工程とを有することを特徴とする。
The signal processing method using the optical signal processing apparatus capable of observing a waveform includes a step of converting a time-series optical signal of an unknown signal light into a spatial signal light, and a step of converting a time-series optical signal of a known reference light into a spatial signal light. And forming a spatial signal of the signal light and a spatial signal of the reference light into a hologram image of a pattern corresponding to the frequency spectrum of the time-series signal by causing the spatial light signal and the reference light spatial signal to form interference with each other. Forming, receiving the hologram image and converting it into an electric signal, and restoring the unknown signal light from the hologram image converted into the electric signal using a predetermined arithmetic expression. It is characterized by.

【0121】この光信号処理方法において、前記ホログ
ラム像から前記未知の信号光を復元する工程が、前記焦
点面に形成される前記ホログラム像に既知の参照光の電
界分布から数学的に導出される再生光の電界分布を掛け
合わせる数学的演算操作と、その後のフーリエ変換操作
及び空間−時間変換操作とを有してもよい。
In this optical signal processing method, the step of restoring the unknown signal light from the hologram image is mathematically derived from the electric field distribution of the reference light known in the hologram image formed on the focal plane. It may have a mathematical operation for multiplying the electric field distribution of the reproduction light, followed by a Fourier transform operation and a space-time transform operation.

【0122】さらに、この信号処理方法において、前記
ホログラム像に掛け合わせる前記焦点面における再生光
の電界分布が、入力した前記既知の参照光の前記焦点面
における電界分布の振幅分布の絶対値の2乗で除する因
子を含んでいてもよい。
Further, in this signal processing method, the electric field distribution of the reproduction light on the focal plane to be multiplied by the hologram image is two times the absolute value of the amplitude distribution of the electric field distribution of the input known reference light on the focal plane. It may include a factor to divide by a power.

【0123】[0123]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明は以下の実施形態例に限定されるもので
はない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments.

【0124】(実施形態例1)本発明の第1の実施形態
例に係る光信号の処理を行う方法とその構成を、図8を
参照して説明する。
(Embodiment 1) A method for processing an optical signal according to a first embodiment of the present invention and its configuration will be described with reference to FIG.

【0125】図8に示すように、入力光信号u(t)
は、石英導波路1に入射した後、スターカップラ2によ
って、N本の導波路アレイ3に分岐される。導波路アレ
イ3は、入射面S1 と出射面S2 の間でそれぞれがΔL
の光路長差を持つように設定されている。ここで、S1
は石英導波路1のスターカップラ2への入射端を中心と
する円周上にあり、S2 はS3 の中心を中心とする円周
上に配置した場合にもっとも高性能な分光特性を示す。
As shown in FIG. 8, the input optical signal u (t)
After being incident on the quartz waveguide 1, it is branched by the star coupler 2 into N waveguide arrays 3. The waveguide array 3 has ΔL between the entrance surface S 1 and the exit surface S 2.
Are set so as to have an optical path length difference of Where S 1
Is on the circumference centered on the incident end of the quartz waveguide 1 to the star coupler 2, and S 2 exhibits the highest performance spectral characteristics when arranged on the circumference centered on the center of S 3. .

【0126】そのため、導波路アレイ3からスラブ導波
路4への出射端において、それぞれの光ビームはnΔL
の位相差(nは導波路の屈折率)を持つため、回折格子
と同様な分波機能を持つことが知られている(例えば、
H. Takahashi et al., IEEEJ. Lightwave Tech. Vol.12
(No.6), pp.989-995(1994)); M. K. Smit Electron.Let
t. vol.24, pp.385-386, (1988); C. Dragone et al.,
IEEE photon. Technol. Lett., vol.3, pp.896-899 (19
91) 。
Therefore, at the output end from the waveguide array 3 to the slab waveguide 4, each light beam is nΔL
(N is the refractive index of the waveguide), it is known to have a demultiplexing function similar to a diffraction grating (for example,
H. Takahashi et al., IEEEJ. Lightwave Tech. Vol.12
(No.6), pp.989-995 (1994)); MK Smit Electron.Let
t. vol. 24, pp. 385-386, (1988); C. Dragone et al.,
IEEE photon. Technol. Lett., Vol.3, pp.896-899 (19
91).

【0127】従来、このような導波路アレイ2,3,4
は、波長多重光伝送における光分波器としての使用がよ
く知られている。
Conventionally, such waveguide arrays 2, 3, 4
Is well known for use as an optical demultiplexer in wavelength division multiplexed optical transmission.

【0128】本発明者らは、導波路アレイ3に時系列な
光信号を入射したとき、この光信号の時間周波数スペク
トルがレンズを用いなくとも空間的な像として形成でき
ることを発見した。さらに、本発明者らは、高分解能な
導波路アレイ設計法を見出し、この原理に基づく光信号
処理への応用を考案した。
The present inventors have discovered that when a time-series optical signal is incident on the waveguide array 3, the time-frequency spectrum of the optical signal can be formed as a spatial image without using a lens. Further, the present inventors have found a high-resolution waveguide array design method, and have devised an application to optical signal processing based on this principle.

【0129】すなわち、導波路アレイを用いれば、スラ
ブ導波路4の焦点面S3 においては、入射光信号のフー
リエ変換U(n)を空間的に結像することができる。
That is, when the waveguide array is used, the Fourier transform U (n) of the incident optical signal can be spatially formed on the focal plane S 3 of the slab waveguide 4.

【0130】周波数分解能は、m次の回折光を用いたと
き、Nmに比例することを見いだした。ただし、Nは、
導波路アレイ3の導波路の数である。したがって、mを
大きくすれば、周波数分解能がNに比例する通常の回折
格子に比較して、大きな分解能を得ることができる。こ
の指針にしたがって最適に設計すれば、極めて光分解能
の高い導波路アレイを得ることができ、高速で長い光パ
ルス列のスペクトル分解が可能となる。
It has been found that the frequency resolution is proportional to Nm when m-th order diffracted light is used. Where N is
This is the number of waveguides in the waveguide array 3. Therefore, if m is increased, a higher resolution can be obtained as compared with a normal diffraction grating whose frequency resolution is proportional to N. By optimally designing according to these guidelines, a waveguide array with extremely high optical resolution can be obtained, and spectral decomposition of a long optical pulse train at high speed becomes possible.

【0131】以上のような高分解能の導波路アレイの焦
点面S3 に反射型の空間フィルタ5を設置してやると、
この空間フィルタ5の空間周波数のパターンをH(v)
とすれば、U(v)H(v)の光パターンが反射され
て、アレイ導波路3、スターカップラ2を戻り、石英導
波路1から出射される。
When the reflection-type spatial filter 5 is installed on the focal plane S 3 of the high-resolution waveguide array as described above,
The spatial frequency pattern of the spatial filter 5 is represented by H (v)
Then, the light pattern of U (v) H (v) is reflected, returns to the array waveguide 3 and the star coupler 2, and is emitted from the quartz waveguide 1.

【0132】このときの出力光信号は、u(t)*h
(t)となる。ここで、*は、2つの信号のコンボリュ
ーションを表す。
The output optical signal at this time is u (t) * h
(T). Here, * represents the convolution of two signals.

【0133】すなわち、任意の空間フィルタ5を置くこ
とにより、入射信号光の周波数領域での処理を行うこと
ができる。外部と石英導波路1との入出力は、例えば、
カップラのついた光ファイバを用いて行う。
That is, by providing an arbitrary spatial filter 5, processing in the frequency domain of the incident signal light can be performed. The input and output between the outside and the quartz waveguide 1 are, for example,
This is performed using an optical fiber with a coupler.

【0134】図8の構成において、焦点面S3 は、S2
の中心を中心とする円周上にあるので、空間フィルタ5
が平面である場合、一般に出力波形に歪みが生じる。こ
の歪みは中心周波数に対して2次関数的に位相が変化す
ると、近似されるので、本構成は2次分散特性を持って
いることと、近似的に等しい。これを補正するには、入
力光あるいは出力光を本構成と逆の符号で大きさの等し
い分散媒質を透過させればよい。また、あるいは空間フ
ィルタ5を分散を補償する効果を含めて設計すればよ
い。
In the configuration of FIG. 8, the focal plane S 3 is equal to S 2
On the circumference centered on the center of
Is a plane, the output waveform is generally distorted. Since this distortion is approximated when the phase changes in a quadratic function with respect to the center frequency, this configuration is approximately equal to having the second-order dispersion characteristic. In order to correct this, the input light or the output light may be transmitted through a dispersion medium having the same sign as that of the present configuration and having the same size. Alternatively, the spatial filter 5 may be designed to include the effect of compensating for the dispersion.

【0135】この方法の具体的な応用例として、光信号
u(t)が何らかの装置、例えば、長距離の光ファイバ
通信回線を通り、f(t)=u(t)*h(t)のよう
な歪みを受けた場合を考える。
As a specific application example of this method, an optical signal u (t) passes through some device, for example, a long-distance optical fiber communication line, and f (t) = u (t) * h (t). Consider the case where such distortion has been received.

【0136】この歪んだ信号f(t)を元の信号u
(t)に戻すために、図9に示すような光信号処理装置
を用いることができる。光信号処理の原理を示した図8
では反射型の構成としたが、この図9に示す装置では、
透過型とした。
This distorted signal f (t) is converted to the original signal u
In order to return to (t), an optical signal processing device as shown in FIG. 9 can be used. FIG. 8 showing the principle of optical signal processing
In the apparatus shown in FIG. 9, the reflection type is used.
It was a transmission type.

【0137】図9に示すように、何らかの歪みを持つ光
信号f(t)が光コネクタ6を介して光ファイバ7から
石英光回路8に入射する。
As shown in FIG. 9, an optical signal f (t) having some distortion enters the quartz optical circuit 8 from the optical fiber 7 via the optical connector 6.

【0138】石英光回路8は、図10に示すように、導
波路9,13、スターカップラ10,14、導波路アレ
イ11,15およびスラブ導波路12,16が、空間フ
ィルタ17に対して、左右対称に配置されたものであ
る。
As shown in FIG. 10, the quartz optical circuit 8 includes waveguides 9 and 13, star couplers 10 and 14, waveguide arrays 11 and 15, and slab waveguides 12 and 16 with respect to a spatial filter 17. They are arranged symmetrically.

【0139】導波路アレイ11,15には、偏波依存性
をなくすために、必要に応じて、途中に、半波長板1
8,18が設置される。
The waveguide arrays 11 and 15 may include a half-wave plate 1 on the way as needed to eliminate polarization dependency.
8, 18 are installed.

【0140】入力信号光は、導波路9を伝搬した後、ス
ターカップラ10により導波路アレイ11に入射し、ス
ラブ導波路12内の焦点面S3 にフーリエ変換F(v)
=U(v)H(v)を結像する。
After the input signal light propagates through the waveguide 9, it is incident on the waveguide array 11 by the star coupler 10, and the Fourier transform F (v) is applied to the focal plane S 3 in the slab waveguide 12.
= U (v) H (v) is imaged.

【0141】ここで、空間フィルタ17としては、次の
ようなパターンのものを焦点面に置くと、信号との積に
より、U(v)となる。
Here, when a spatial filter 17 having the following pattern is placed on the focal plane, the spatial filter 17 becomes U (v) by the product of the signal and the spatial filter.

【0142】H* (v)/|H(v)|2 これがスラブ導波路16、導波路アレイ15、スターカ
ップラ14を通ると、逆フーリエ変換され復元された光
信号u(t)が導波路13から取り出せる。強度的に減
衰が大きい場合には、光増幅器19を通して光コネクタ
6により外部に出力される。
H * (v) / | H (v) | 2 When this passes through the slab waveguide 16, the waveguide array 15, and the star coupler 14, the optical signal u (t) that has been subjected to inverse Fourier transform and restored is converted into a waveguide. 13 can be taken out. If the attenuation is large in intensity, it is output to the outside by the optical connector 6 through the optical amplifier 19.

【0143】ここで、空間フィルタ17は、固定パター
ンでも書き換え可能なパターンでもよい。固定パターン
の場合には、ガラス基板などの基板上に蒸着などにより
所定の位相や透過率のパターンを形成したものを設置す
ればよい。また、書き換え可能なパターンとするには、
液晶や半導体からなる光変調器を空間フィルタとして用
い、空間フィルタ制御装置20から出力される電圧によ
り、光変調器上の各ピクセルの位相や透過率を制御す
る。
Here, the spatial filter 17 may be a fixed pattern or a rewritable pattern. In the case of a fixed pattern, a pattern having a predetermined phase and transmittance formed on a substrate such as a glass substrate by vapor deposition or the like may be provided. Also, to make the pattern rewritable,
An optical modulator made of liquid crystal or semiconductor is used as a spatial filter, and the phase and transmittance of each pixel on the optical modulator are controlled by a voltage output from the spatial filter control device 20.

【0144】実際に、図10の構成の光回路を用い、ガ
ラス基板上に作られた固定パターンの空間フィルタによ
り、単パルス幅0.2ps、周期0.5ps、パルス数
100個からなる波長1500nmの光パルス列の歪み
の整形が可能なことを確認した。
Actually, using an optical circuit having the configuration shown in FIG. 10 and a fixed pattern spatial filter formed on a glass substrate, a single pulse width of 0.2 ps, a period of 0.5 ps, and a wavelength of 1500 nm composed of 100 pulses are used. It was confirmed that the distortion of the optical pulse train could be shaped.

【0145】(実施形態例2)本発明の第2の実施形態
例に係る光パルスを発生する方法とその構成について、
図11を参照して説明する。
(Embodiment 2) A method of generating an optical pulse and a configuration thereof according to a second embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIG.

【0146】本実施形態例は、反射型の計算機ホログラ
ム(CGH)21を焦点面S3 に設置したものである。
この計算機ホルグラム21は、例えば、ある光パルス列
u(t)のフーリエ変換U(v)が空間周波数パターン
として書かれている。
[0146] This embodiment is obtained by installing a reflective computer-generated hologram (CGH) 21 on the focal plane S 3.
In the computer Holgram 21, for example, the Fourier transform U (v) of a certain optical pulse train u (t) is written as a spatial frequency pattern.

【0147】したがって、読み出し光を光導波路22か
らスラブ導波路23へ入射すれば、ホログラムから反射
した光パターンU(v)はスラブ導波路23、導波路ア
レイ24、スターカップラ25の順に伝搬し、実施形態
例1で述べた原理により逆フーリエ変換されて、導波路
26から光パルス列u(t)が出射される。
Therefore, when the readout light enters the slab waveguide 23 from the optical waveguide 22, the light pattern U (v) reflected from the hologram propagates in the order of the slab waveguide 23, the waveguide array 24, and the star coupler 25. The light pulse train u (t) is emitted from the waveguide 26 by inverse Fourier transform according to the principle described in the first embodiment.

【0148】この実施形態例では、単なる光パルスを読
み出し光として入射するだけで、計算機ホログラム21
に書かれた任意の光パルス列を発生することができる。
In this embodiment, the computer generated hologram 21 can be obtained simply by inputting a simple light pulse as readout light.
Can be generated.

【0149】なお、本実施形態例の変形例として、例え
ば、図12に示すように、導波路41、スターカップラ
42を介して、読み出し光も導波路アレイ43に入射し
てフーリエ変換像として計算機ホログラム21に入射し
ても良い。ただし、読み出し光は、短い光パルスとすれ
ばよい。
As a modification of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 12, a readout light also enters a waveguide array 43 via a waveguide 41 and a star coupler 42, and becomes a computer as a Fourier transform image. The light may enter the hologram 21. However, the reading light may be a short light pulse.

【0150】また、本実施形態例の他の変形例として、
例えば、図13に示すように、透過型の計算機ホログラ
ム31を用いることもできる。すなわち、導波路アレイ
32と反対側の導波路33からスラブ導波路34へ読み
出し光を入射すると、ホログラムを透過した光パターン
u(v)は、スラブ導波路35、導波路アレイ32、ス
ターカップラ36の順に伝搬し、上記と同様に逆フーリ
エ変換されて、光導波路37から光パルス列u(v)が
出射される。
As another modified example of this embodiment,
For example, as shown in FIG. 13, a transmission type computer generated hologram 31 can be used. That is, when reading light enters the slab waveguide 34 from the waveguide 33 on the side opposite to the waveguide array 32, the light pattern u (v) transmitted through the hologram becomes the slab waveguide 35, the waveguide array 32, and the star coupler 36. , And subjected to inverse Fourier transform in the same manner as described above, and an optical pulse train u (v) is emitted from the optical waveguide 37.

【0151】実際に、図11の構成の光回路を用い、単
パルス幅0.2ps、周期0.5ps、パルス数100
個からなる波長1500nmの光パルス列の発生を確認
した。
Actually, using an optical circuit having the configuration shown in FIG. 11, a single pulse width of 0.2 ps, a period of 0.5 ps, and a pulse number of 100
The generation of an optical pulse train having a wavelength of 1500 nm was confirmed.

【0152】(実施形態例3)本発明の第3の実施形態
例に係る光パルスを一時記憶する方法と構成について、
図14を参照して説明する。本実施形態例では、感光性
の光記録媒体51を焦点面S3 に設置する。
(Embodiment 3) A method and configuration for temporarily storing an optical pulse according to a third embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIG. In the present embodiment, placing the photosensitive optical recording medium 51 in the focal plane S 3.

【0153】図14に示すように、入力光信号u(t)
は、外部から光コネクタ52により装置に導入され、光
増幅器53で増幅される。次に、光カップラ54により
信号用と参照用の光に分けられ、信号光はそのまま石英
光回路55に入射する。
As shown in FIG. 14, the input optical signal u (t)
Is externally introduced into the device by an optical connector 52 and amplified by an optical amplifier 53. Next, the light is divided into signal light and reference light by the optical coupler 54, and the signal light enters the quartz optical circuit 55 as it is.

【0154】石英光回路55において、図15(A)に
示すように、信号光は、導波路56に入射した後、スタ
ーカップラ57によって導波路アレイ58に分岐され
る。
In the quartz optical circuit 55, as shown in FIG. 15A, the signal light enters the waveguide 56 and is branched by the star coupler 57 into the waveguide array 58.

【0155】それぞれの導波路アレイ58からの出射し
た光は、スラブ導波路59を伝搬し、焦点面S3 におい
て、入射光信号のフーリエ変換U(v)を空間的に結像
する。
[0155] Light emitted from each of the waveguide array 58 is propagated through the slab waveguide 59, in the focal plane S 3, the Fourier transform U of the incident light signal (v) spatially imaged.

【0156】一方、信号光から分岐した参照光用の光
は、光カップラ54により分けられ、光変調器60を通
った後、石英光回路55に入射し、図15(A)に示す
ように、参照用導波路61を通り、スラブ導波路59へ
入射する。
On the other hand, the reference light split from the signal light is split by the optical coupler 54, passes through the optical modulator 60, enters the quartz optical circuit 55, and as shown in FIG. Pass through the reference waveguide 61 and enter the slab waveguide 59.

【0157】図15(A)におけるスターカップラ57
の拡大図を図15(B)に示す。ここで、導波路アレイ
58の入射導波路端は円周上に配置されるが、参照用導
波路61からスターカップラ57への入射端を中心とす
る円周上、あるいは導波路56からスターカップラ57
への入射端を中心とする円周上のいずれかに配置され
る。通常は、各々の円周上に配置される導波路数は、ほ
ぼ等しく設定される。
The star coupler 57 shown in FIG.
15B is an enlarged view of FIG. Here, the incident waveguide end of the waveguide array 58 is arranged on the circumference. On the circumference centered on the incident end from the reference waveguide 61 to the star coupler 57, or from the waveguide 56 to the star coupler. 57
At any point on the circumference centered on the incident end to Normally, the number of waveguides arranged on each circumference is set substantially equal.

【0158】その結果、参照光と信号光との干渉により
光記録媒体51上にU(v)がホログラムとして記録さ
れる。
As a result, U (v) is recorded as a hologram on the optical recording medium 51 by interference between the reference light and the signal light.

【0159】その後、参照光と同一波長の光を読み出し
光として導波路W2から入射すれば、ホログラムに記録
されたU(v)が読み出され、スラブ導波路59、導波
路アレイ58、スターカップラ57の順に伝搬する間に
逆フーリエ変換されて導波路56から光パルス列u
(t)が出射される。
After that, if light having the same wavelength as the reference light enters the waveguide W2 as read light, U (v) recorded on the hologram is read, and the slab waveguide 59, the waveguide array 58, the star coupler The light pulse train u is subjected to inverse Fourier transform during propagation in the order of
(T) is emitted.

【0160】なお、ここでは、光変調器60は、参照光
あるいは読み出し光のための光パルスを信号光の一部か
ら切り出す役割を果たす。
Here, the optical modulator 60 plays a role of cutting out an optical pulse for the reference light or the readout light from a part of the signal light.

【0161】このような原理により、光パルス列の記憶
がなされる。
According to such a principle, the light pulse train is stored.

【0162】また、本実施形態例では、反射型の構成で
示したが、ホログラムの反対側に読み出し用の導波路を
設けて透過型のホログラムを用いた構成も可能である。
さらに、図12と同様に参照光および読み出し光を導波
路アレイを通して入射する構成も可能である。
In this embodiment, the reflection type configuration is shown. However, a configuration using a transmission type hologram by providing a reading waveguide on the opposite side of the hologram is also possible.
Further, similarly to FIG. 12, a configuration in which the reference light and the reading light are incident through the waveguide array is also possible.

【0163】光記録媒体51としては、例えば、半導体
の多重量子井戸構造のフォトリフラクティブ素子、感光
膜などを用いることができる。
As the optical recording medium 51, for example, a photorefractive element having a semiconductor multiple quantum well structure, a photosensitive film, or the like can be used.

【0164】また、参照光用導波路を複数設け、それぞ
れの参照光に対応して多数の光パルス列のパターンをホ
ログラム上に多重に記録することも可能である。
It is also possible to provide a plurality of reference light waveguides and record multiple patterns of light pulse trains on the hologram in multiplex in accordance with each reference light.

【0165】なお、焦点面にホログラム媒体のかわりに
光センサアレイを置き、参照光を導入せずに信号光のみ
を導入すれば、信号光のパワースペクトルの観察もでき
る。
If the optical sensor array is placed on the focal plane instead of the hologram medium and only the signal light is introduced without introducing the reference light, the power spectrum of the signal light can be observed.

【0166】(実施形態例4)図8の構成を用いて、導
波路アレイの本数Nを340、回折次数mを59とし
た。入射光は、Cr/YAGレーザの出力を波長フィル
タによって、帯域制限を行い、中心波長1549nm、
スペクトル幅2.3nm、パルス幅1.1psのパルス
を生成して用いた。
(Embodiment 4) Using the configuration of FIG. 8, the number N of waveguide arrays is set to 340, and the diffraction order m is set to 59. For the incident light, the output of the Cr / YAG laser is band-limited by a wavelength filter, and the center wavelength is 1549 nm.
A pulse having a spectrum width of 2.3 nm and a pulse width of 1.1 ps was generated and used.

【0167】以上のような構成で光信号発生を行った場
合の、入射光のパルス波形を図16に示した。また、フ
ィルタとして、焦点面にそれぞれ120GHz、240
GHzのパルス発生用の反射型強度フィルタを設けて処
理した場合の出力波形を図17および図18に示す。図
17および図18により、本発明の光信号処理装置およ
び光信号処理方法が設計通りに機能していることが確認
された。
FIG. 16 shows a pulse waveform of incident light when an optical signal is generated with the above configuration. As a filter, 120 GHz and 240 GHz
FIGS. 17 and 18 show output waveforms when a reflection type intensity filter for generating a GHz pulse is provided and processed. 17 and 18 that the optical signal processing device and the optical signal processing method of the present invention function as designed.

【0168】また、図19に導波路アレイを用いた場合
と、従来の回折格子とレンズを用いた場合とにおいて、
取り扱うパルス幅と処理可能な最大パルス数との関係を
示す。
FIG. 19 shows a case where a waveguide array is used and a case where a conventional diffraction grating and lens are used.
The relationship between the pulse width to be handled and the maximum number of pulses that can be processed is shown.

【0169】本発明の第1の効果は、信号処理能力(処
理可能パルス列長)が原理的に高いことである。図18
から明らかなように、本発明の構成は従来構成に比較し
て処理可能なパルス列長が長く、回折次数(m)を変え
て処理する光パルスのパルス幅に合わせた設計が可能で
ある。数式を用いて、処理可能最大パルス列長(T0
および最小パルス幅(τ)を示すと以下のようになる。
The first effect of the present invention is that the signal processing capability (processable pulse train length) is high in principle. FIG.
As is clear from the above, the configuration of the present invention has a longer pulse train length than the conventional configuration, and can be designed to match the pulse width of the optical pulse to be processed by changing the diffraction order (m). Using the formula, the maximum pulse train length that can be processed (T 0 )
And the minimum pulse width (τ) is as follows.

【0170】[0170]

【数3】 (Equation 3)

【0171】(ただし、従来技術においてはm=1、ν
0 :中心周波数、N:導波路数、従来技術においては光
ビームの照射されている回折格子本数)
(However, in the prior art, m = 1, ν
0 : center frequency, N: number of waveguides, in the prior art, the number of diffraction gratings irradiated with a light beam)

【0172】[0172]

【数4】 (Equation 4)

【0173】(従来技術、d:回折格子の溝間隔、λ
0 :中心波長、f:レンズ焦点距離、Hフィルタ寸法、
α:定数(通常0.3〜0.4、パルス形状による))
(Conventional technology, d: groove spacing of diffraction grating, λ
0 : center wavelength, f: lens focal length, H filter size,
α: constant (normally 0.3 to 0.4, depending on pulse shape)

【0174】[0174]

【数5】 (Equation 5)

【0175】本発明を用いて分散補償等を行う場合、処
理能力は処理可能パルス列長に比例する。すなわち、発
明の回路は、おおよそ従来技術に比較して10倍の能力
を持つ。
When performing dispersion compensation or the like using the present invention, the processing capacity is proportional to the pulse train length that can be processed. That is, the circuit of the invention has approximately ten times the capacity of the prior art.

【0176】第2の効果は、装置の小型化が可能なこと
である。従来技術においては図1から明らかなように全
長4fの大きさになるが、レンズの歪みが少ないことを
条件にすると図18の性能を得るためには少なくともf
=10cm以上、口径10cm以上が必要であり、全長
は60〜70cm程度、幅/高さが30cm程度の大き
さになる。さらに光ファイバ入出力光学系を含めると非
常に大きな装置となり、光通信装置に搭載することは不
可能である。ところが、本発明では光回路を平面内で屈
曲させて配置できることおよび空気よりも導波路材料の
方が屈折率が高いため小型化され、図19の性能を得る
ために10cm角程度の石英基板で製作可能である。半
導体導波路であれば、寸法は5cm角程度になる。
The second effect is that the size of the apparatus can be reduced. In the prior art, the total length is 4f as is clear from FIG. 1, but provided that the distortion of the lens is small, at least f is required to obtain the performance of FIG.
= 10 cm or more and a diameter of 10 cm or more are required, the total length is about 60 to 70 cm, and the width / height is about 30 cm. Furthermore, if an optical fiber input / output optical system is included, the device becomes a very large device and cannot be mounted on an optical communication device. However, in the present invention, the optical circuit can be arranged to be bent in a plane, and the waveguide material has a higher refractive index than air. Therefore, the size is reduced, and in order to obtain the performance of FIG. Can be manufactured. In the case of a semiconductor waveguide, the size is about 5 cm square.

【0177】第3の効果は、その他の光回路との集積化
が可能になることである。例えば光増幅器を内蔵し、損
失の少ない光信号処理が可能となる。
A third effect is that integration with other optical circuits becomes possible. For example, a built-in optical amplifier enables low-loss optical signal processing.

【0178】ピコ秒パルスの発生手段に適用した場合の
効果は、共振器内の分散補償により容易にトランスフォ
ームリミットに近いパルス列を発生することができるこ
と、各モードの制御によりパルス形状を設計できること
である。
The effects when applied to the picosecond pulse generation means are that a pulse train close to the transform limit can be easily generated by dispersion compensation in the resonator, and the pulse shape can be designed by controlling each mode. is there.

【0179】分散補償回路に適用した場合の効果は、高
次の分散の補償、可変分散補償、高帯域な補償が可能と
なる。また、2psのパルス幅の光パルスに対しては1
00ps/nm程度の補償まで可能である。また、キノ
フォーム(フレネルレンズ)をスラブ導波路とフィルタ
/ミラー間に配置して、歪みのない波形整形が可能であ
る。
When the present invention is applied to a dispersion compensating circuit, high-order dispersion compensation, variable dispersion compensation, and high-band compensation can be performed. In addition, for an optical pulse having a pulse width of 2 ps, 1
Compensation up to about 00 ps / nm is possible. In addition, by disposing a kinoform (Fresnel lens) between the slab waveguide and the filter / mirror, waveform shaping without distortion is possible.

【0180】伝送装置に適用した場合の効果は、伝送路
の分散の変化に追従した分散補償が可能であること、自
己位相変調による伝送波形劣化を低減したシステムの構
成が可能であること、強度変調−角度変調変換回路が容
易に構成できることである。
The effects of the present invention when applied to a transmission apparatus are that dispersion compensation following a change in dispersion of a transmission line is possible, a system configuration in which transmission waveform deterioration due to self-phase modulation is reduced is possible, A modulation-to-angle modulation conversion circuit can be easily configured.

【0181】(実施形態例5)図20は、本発明の第5
の実施形態例を示すものである。この実施形態例の装置
では、石英基板101上に、光導波路104の出力光を
分配する第1のスラブ導波路105、導波路長を順次長
くした複数本の光導波路にて形成されスラブ導波路10
5の分配光の光路長を異ならしめて位相差を生ぜしめ分
波するアレイ導波路106、円周端面を有してレンズ機
能を有する第2のスラブ導波路107が集積化されて形
成されている。200はアレイ導波路回折格子である。
(Embodiment 5) FIG. 20 shows a fifth embodiment of the present invention.
1 shows an embodiment of the present invention. In the apparatus of this embodiment, a slab waveguide formed on a quartz substrate 101 by a first slab waveguide 105 for distributing the output light of the optical waveguide 104 and a plurality of optical waveguides having sequentially increased waveguide lengths. 10
The arrayed waveguide 106 that varies the optical path length of the distributed light 5 to generate a phase difference and separates the light, and the second slab waveguide 107 having a circumferential end face and having a lens function are integrated. . Reference numeral 200 denotes an arrayed waveguide diffraction grating.

【0182】石英基板101への光入力側には光ファイ
バ103を介して信号光が入力されるが、この光ファイ
バ103の途中には戻り反射光を取り出すための光サー
キュレータ102が介在されている。この場合、光ファ
イバカップラによっても同じ機能を有して使用可能であ
るが、過剰損失が最低6dBは生じる。
The signal light is input to the quartz substrate 101 through the optical fiber 103 on the light input side, and an optical circulator 102 for extracting the return reflected light is interposed in the optical fiber 103. . In this case, the same function can be used with the optical fiber coupler, but the excess loss is at least 6 dB.

【0183】他方、石英基板101の光出力側には、フ
レネルレンズ108やキノフォームに代表される位相空
間変調素子、空間フィルタ109、反射手段であるミラ
ー110が存在する。
On the other hand, on the light output side of the quartz substrate 101, there are a Fresnel lens 108, a phase spatial modulation element represented by a kinoform, a spatial filter 109, and a mirror 110 serving as a reflection means.

【0184】図21は、石英基板101に備えられる位
相空間変調素子であるフレネルレンズ108や空間フィ
ルタ109等の拡大図である。図21(A)の如く石英
基板111に挟まれるようにしてフレネルレンズ(キノ
フォーム)108、保持基板113、空間フィルタ10
9、ミラー110が設けられ、フレネルレンズ(キノフ
ォーム)108の表面および空間フィルタ109の表面
に低反射フィルタ112が被着形成されている。この場
合、フレネルレンズ(キノフォーム)108の側面形状
は、図21(B)に示すように、等高部分が楕円形状を
なすように形成され、短軸方向の曲率はこのレンズ面と
スラブ導波路107の端面との光学的距離を焦点距離と
するようにし、長軸方向の曲率はスラブ導波路107の
焦点距離と等しくしており、動作波長域にて透明な材料
をエッチングにより製作することができる。なお、上記
フレネルレンズ108の構造およびその製造方法につい
ては、後の実施形態例においてさらに詳しく説明する。
FIG. 21 is an enlarged view of a Fresnel lens 108 and a spatial filter 109 which are phase spatial modulation elements provided on the quartz substrate 101. As shown in FIG. 21A, a Fresnel lens (Kinoform) 108, a holding substrate 113, and a spatial filter 10 are sandwiched between quartz substrates 111.
9. A mirror 110 is provided, and a low reflection filter 112 is formed on the surface of the Fresnel lens (Kinoform) 108 and the surface of the spatial filter 109. In this case, as shown in FIG. 21B, the side surface shape of the Fresnel lens (Kinoform) 108 is formed such that the contour portion has an elliptical shape, and the curvature in the short-axis direction is equal to that of the lens surface and the slab guide. The optical distance from the end face of the waveguide 107 is set to the focal length, the curvature in the long axis direction is equal to the focal length of the slab waveguide 107, and a transparent material is manufactured by etching in the operating wavelength range. Can be. The structure of the Fresnel lens 108 and the method of manufacturing the same will be described in more detail in the following embodiments.

【0185】フレネルレンズよりも、膜厚が厚くなる
が、球面ないし非球面レンズ等を薄膜をエッチングして
製作して、フレネルレンズ108の代わりに用いても良
い。製作方法は、フレネルレンズと同様である。
Although the film thickness is larger than that of the Fresnel lens, a spherical or aspherical lens or the like may be manufactured by etching a thin film and used instead of the Fresnel lens. The manufacturing method is the same as that of the Fresnel lens.

【0186】図20、図21に示す構成に係る機能は、
図1に示す従来の構成での機能と本質的に透過であり、
従来技術にて問題の一つとなっている大型化に関して
は、例えばパルス間隔50ps、パルス幅2psの繰り
返し信号(図22上段)の例をとると、例えば少なくと
も15mm以上のビーム径の光学系が必要であり、レン
ズの有効径を考慮すると50×100cm程度の大きさ
の装置を要することに基づく。これに対して本例では石
英導波路中にて最大約10mmの光路差を設けらればよ
いので、5×5cm程度の基板上に集積化することがで
き、大きさに格段の差が生ずる。
The functions according to the configurations shown in FIGS. 20 and 21 are as follows.
Essentially transparent to the function of the conventional configuration shown in FIG.
Regarding the upsizing which is one of the problems in the prior art, for example, in the case of a repetitive signal with a pulse interval of 50 ps and a pulse width of 2 ps (upper part in FIG. 22), an optical system having a beam diameter of at least 15 mm or more is required In consideration of the effective diameter of the lens, a device having a size of about 50 × 100 cm is required. On the other hand, in the present example, it is sufficient to provide an optical path difference of up to about 10 mm in the quartz waveguide, so that it can be integrated on a substrate of about 5 × 5 cm, and a remarkable difference in size occurs.

【0187】第1のスラブ導波路105、アレイ導波路
106、第2のスラブ導波路107は、石英基板上に集
積化されるのであるが、このうちアレイ導波路106
は、隣接する各導波路をΔLずつ導波路長を異ならし
め、導波路に屈折率をnとするとき隣接する導波路はn
ΔLの光路差を有することになる。すなわち、アレイ導
波路106は回折格子と同じ分波機能を有する。
The first slab waveguide 105, the array waveguide 106, and the second slab waveguide 107 are integrated on a quartz substrate.
Is to make the adjacent waveguides have different waveguide lengths by ΔL, and when the refractive index of the waveguide is n, the adjacent waveguide is n
It will have an optical path difference of ΔL. That is, the array waveguide 106 has the same demultiplexing function as the diffraction grating.

【0188】アレイ導波路106の出射端は、半径fの
円周状に形成されて第2のスラブ導波路107に接続さ
れており、この第2のスラブ導波路107は焦点距離f
のレンズとして機能する。すなわち、レンズの場合、光
軸近傍にてレンズの両側の焦点面間で像のフーリエ変換
機能を有するが、第2のスラブ導波路107についても
アレイ導波路106の出射像の1次元フーリエ変換機能
を有する。なお、第2のスラブ導波路107の焦点は、
この第2のスラブ導波路107の光軸上にて円周面上に
位置することになるので、出射側にフレネルレンズ(キ
ノフォーム)108を備えて焦点面が平面となるように
している。なお、フレネルレンズ(キノフォーム)10
8の導波路面内の焦点距離は上述のfに等しく設定され
る。低反射コーティング112を介して変調をかける空
間フィルタ109、反射のためのミラー110の配置
は、図21(A)に示すとおりであるが、フレネルレン
ズ(キノフォーム)108および空間フィルタ109
(位相フィルタの場合)は、動作波長にて透明な材料を
エッチングして段差を形成して製作でき、また、電子ビ
ームの直接描画により感光材料に対する露光量を調節す
ることにより、露光量に逆比例して現像される厚さが決
まるので、所望の形状を製作できる。また、感光材料を
マスクとして基板をエッチングし、基板の形状を加工
し、フレネルレンズ108および空間フィルタ109を
製作することも可能である。また、強度フィルタの場合
には光吸収膜を短冊状にエッチングし、ラインスペース
比を制御することにより製作できる。なお、位相フィル
タにするか強度フィルタにするかは、前者は設計上難し
いという面があり、後者は損失が大きいという面がある
ので、目的に応じて使い分け、あるいは両者を備えるよ
うにすればよい。
The emission end of the arrayed waveguide 106 is formed in a circular shape with a radius f and connected to a second slab waveguide 107. The second slab waveguide 107 has a focal length f
Functions as a lens. That is, the lens has a Fourier transform function of an image between the focal planes on both sides of the lens near the optical axis, but the second slab waveguide 107 also has a one-dimensional Fourier transform function of the output image of the array waveguide 106. Having. Note that the focus of the second slab waveguide 107 is
Since the second slab waveguide 107 is located on the circumferential surface on the optical axis, a Fresnel lens (Kinoform) 108 is provided on the emission side so that the focal plane is flat. In addition, Fresnel lens (Kinoform) 10
The focal length in the waveguide plane of No. 8 is set equal to the above-mentioned f. The arrangement of the spatial filter 109 for performing modulation via the low reflection coating 112 and the mirror 110 for reflection is as shown in FIG. 21A, but the Fresnel lens (Kinoform) 108 and the spatial filter 109
The phase filter can be manufactured by etching a transparent material at the operating wavelength to form a step, and by adjusting the exposure amount of the photosensitive material by direct writing of the electron beam, it is possible to reverse the exposure amount. Since the thickness to be developed is determined in proportion, a desired shape can be manufactured. Further, it is also possible to manufacture the Fresnel lens 108 and the spatial filter 109 by etching the substrate using the photosensitive material as a mask and processing the shape of the substrate. In the case of an intensity filter, it can be manufactured by etching the light absorbing film into a strip shape and controlling the line space ratio. Note that whether to use a phase filter or an intensity filter is difficult in terms of design in the former case and large in loss in the latter case. Therefore, it is only necessary to use either one according to the purpose or to provide both. .

【0189】図22上段はパルス間隔50ps、パルス
幅2psの繰り返し信号である入射パルス波形を示す。
この入射信号光は図20に示すサーキュレータ102を
透過し、光導波路104に入射し、第1のスラブ導波路
105にてアレイ導波路106の各導波路に分配され
る。ついで、アレイ導波路106にて光路長差に基づき
分波され、第2のスラブ導波路107にてフーリエ変換
が行われ、フレネルレンズ(キノフォーム)108を介
して空間フィルタ(ここでは仮に位相フィルタ)109
にて位相変調を受け、ミラー110にて反射されて戻
り、逆フーリエ変換され光サーキュレータ102から出
力光として取り出される。図22下段は出射光波形を示
しパルスの繰り返しが5倍となっている。
The upper part of FIG. 22 shows an incident pulse waveform which is a repetitive signal having a pulse interval of 50 ps and a pulse width of 2 ps.
This incident signal light passes through the circulator 102 shown in FIG. 20, enters the optical waveguide 104, and is distributed to each waveguide of the array waveguide 106 by the first slab waveguide 105. Next, the light is demultiplexed in the array waveguide 106 based on the optical path length difference, Fourier-transformed in the second slab waveguide 107, and passed through a Fresnel lens (Kinoform) 108 to a spatial filter (here, temporarily a phase filter). ) 109
, Is reflected by the mirror 110 and returned, subjected to inverse Fourier transform, and extracted from the optical circulator 102 as output light. The lower part of FIG. 22 shows the emission light waveform, and the pulse repetition is five times.

【0190】この場合、空間フィルタ109は図23中
段に示す相対位相の位置依存性を有する。
In this case, the spatial filter 109 has a relative phase position dependency shown in the middle part of FIG.

【0191】処理される光パルスのパルス幅をt1 、中
心周波数をv0 とすると、パルス内でn回光振幅が振動
する。
Assuming that the pulse width of the light pulse to be processed is t 1 and the center frequency is v 0 , the light amplitude oscillates n times within the pulse.

【0192】[0192]

【数6】n=v01 このとき、位相変化dが次式を満たす場合、N = v 0 t 1 At this time, when the phase change d satisfies the following equation,

【0193】[0193]

【数7】n≧d/2π 位相変化を[Mathematical formula-see original document] n ≧ d / 2π

【0194】[0194]

【数8】d′≡Mod[d,2π] と近似しても良い(ただし、[u,v]は、vを法とす
る剰余)。
## EQU8 ## d'≡Mod [d, 2π] may be approximated (where [u, v] is a remainder modulo v).

【0195】すなわち、反射型の構成では、位相フィル
タを光が2回透過するので、最大πの位相変化でフィル
タを製作可能である。
That is, in the reflection type configuration, since light passes through the phase filter twice, the filter can be manufactured with a maximum phase change of π.

【0196】また、透過型の場合は、位相変化をd″≡
Mod[d,π]と近似してもよく、最大2πの位相変
化でフィルタを製作可能である。
In the case of the transmission type, the phase change is d ″ d
Mod [d, π] may be approximated, and a filter can be manufactured with a maximum phase change of 2π.

【0197】もちろん、膜厚が厚くなるが、必要な位相
変調量が得られる位相フィルタを用いても良いことは言
うまでもない。
Of course, although the film thickness is increased, it goes without saying that a phase filter capable of obtaining a required phase modulation amount may be used.

【0198】図23上段は入射信号の周波数スペクトル
を示し、図23下段は空間フィルタ109透過後の信号
光の周波数スペクトルを示す。なお、図23下段は位相
変調のみでありスペクトル変化はない。
The upper part of FIG. 23 shows the frequency spectrum of the incident signal, and the lower part of FIG. 23 shows the frequency spectrum of the signal light after passing through the spatial filter 109. Note that the lower part of FIG. 23 shows only phase modulation and no change in spectrum.

【0199】このようにして時系列波形の変調を行うこ
とができる。
Thus, the modulation of the time-series waveform can be performed.

【0200】数式によりこの変調を表現すれば、入射信
号光をu(t)フィルタの透過関数(往復)をh(x)
とし、tを時間、xをフィルタ上の構造上の位置とす
る。周波数スペクトル像はuのフーリエ変換Uを用いて
U(ν(x))と表わされる。ここでνはフィルタの繰
り返し構造に係る周波数を示す。
If this modulation is expressed by a mathematical formula, the transmission function (round trip) of the u (t) filter is represented by h (x)
Where t is time and x is a structural position on the filter. The frequency spectrum image is represented as U (ν (x)) using the Fourier transform U of u. Here, ν indicates the frequency related to the repetitive structure of the filter.

【0201】フィルタ透過後のスペクトルは、S(ν
(x))=U(ν(x))・h(x)となる。そして出
射光の波形は、逆フーリエ変換が施されs(t)=u
(t)*H(t)となる。ここで、*は畳み込み積分を
示す。
The spectrum after passing through the filter is S (ν
(X)) = U (ν (x)) · h (x). Then, the waveform of the emitted light is subjected to inverse Fourier transform, and s (t) = u
(T) * H (t). Here, * indicates a convolution integral.

【0202】図22に示すようにパルスの繰り返し周波
数は5倍となっており、位相フィルタでは同じパターン
の繰り返しで構成されるが、パターンをg(x)、繰り
返し周期をν1 (x1 )とすれば、パルスの繰り返し周
期はその逆数1/ν1 (x1)となる。
As shown in FIG. 22, the pulse repetition frequency is five times, and the phase filter is composed of the same pattern repetition. The pattern is g (x) and the repetition period is ν 1 (x 1 ). Then, the repetition period of the pulse is 1 / ν 1 (x 1 ), its reciprocal.

【0203】また、一般には周期内のパルス強度は異な
り、パルス強度を揃えるためには、各パターンをM系列
に従った2値の位相とすれば良く、例えば繰り返し周期
内を15部分に分割して各位相を(π,0,0,0,
π,0,0,π,π,0,π,0,π,π,π)とすれ
ばよい。
In general, the pulse intensities in the cycle are different, and in order to make the pulse intensities uniform, it is sufficient that each pattern has a binary phase according to the M sequence. For example, the inside of the repetition cycle is divided into 15 parts. Each phase by (π, 0,0,0,
π, 0, 0, π, π, 0, π, 0, π, π, π).

【0204】所望の波形をs(t)、そのフーリエ変換
をS(ν(x))とすればh(x)=S(ν(x))/
U(ν(x))で表わされる透過関数を持つフィルタに
て所望の波形を得ることができる。
Assuming that a desired waveform is s (t) and its Fourier transform is S (ν (x)), h (x) = S (ν (x)) /
A desired waveform can be obtained with a filter having a transmission function represented by U (ν (x)).

【0205】図24は、図20、図21の構造(実施形
態例5)上の変形例を示しており、図24(A)は前述
した空間フィルタ109について位相フィルタ109a
と強度フィルタ109bとを双方備えた例を示してお
り、位相と強度とのいずれか一方の制御とは異なり両方
の制御によって光信号処理範囲が広がるという効果を有
する。
FIG. 24 shows a modification of the structure (Embodiment 5) of FIGS. 20 and 21. FIG. 24A shows a phase filter 109a for the spatial filter 109 described above.
An example in which both the phase filter and the intensity filter 109b are provided is shown, and there is an effect that the optical signal processing range is expanded by controlling both the phase and the intensity, unlike both the controls.

【0206】図24(B)は図21と機能は同じである
が、フレネルレンズ(キノフォーム)108がフィルタ
上面に取付けられた例を示しており、製作は容易とな
る。ただし、フレネルレンズ(キノフォーム)108の
焦点距離はスラブ導波路107の屈折率をnsとすると
きf/nsとしなければならない。
FIG. 24 (B) has the same function as FIG. 21, but shows an example in which a Fresnel lens (Kinoform) 108 is mounted on the upper surface of the filter, which facilitates manufacture. However, the focal length of the Fresnel lens (Kinoform) 108 must be f / ns when the refractive index of the slab waveguide 107 is ns.

【0207】図24(C)は、図21に示すミラー11
0と強度フィルタ109とを兼用したパターンミラー1
14を形成した例を示しており、製作が簡単となる。
FIG. 24C shows the mirror 11 shown in FIG.
Pattern mirror 1 serving both as 0 and intensity filter 109
14 shows an example in which 14 is formed, and the production is simplified.

【0208】図24(D)は、スラブ導波路107やフ
レネルレンズ(キノフォーム)108の代りに、この部
分のみレンズ115を備えた例を示しており、形は若干
大型化するが精度の高いフーリエ変換が可能である。
FIG. 24D shows an example in which, instead of the slab waveguide 107 and the Fresnel lens (Kinoform) 108, a lens 115 is provided only in this portion. Fourier transform is possible.

【0209】また図24(E)は、フレネルレンズ10
8と空間フィルタ(位相フィルタ)109との機能を兼
ねる位相フィルタ116を備えた例を示しており、設計
は煩雑となるが、製作は容易となる。
FIG. 24 (E) shows the Fresnel lens 10
This shows an example in which a phase filter 116 having a function of the spatial filter 8 and the spatial filter (phase filter) 109 is provided, and the design is complicated, but the manufacture is easy.

【0210】本実施形態例5では、石英導波路を用いる
ことを前提に説明したが、InP,GaAs,Si等の
半導体光導波路、LiNbO3 等の誘電体光導波路、ポ
リミド等の有機材料光導波路で同様の光回路を製作でき
ることは言うまでもない。特に、半導体光導波路は屈折
率が大きいためさらに小型化が可能で、光回路内に光増
幅器を設けることも可能である。
The fifth embodiment has been described on the assumption that a quartz waveguide is used. However, semiconductor optical waveguides such as InP, GaAs, and Si, dielectric optical waveguides such as LiNbO 3 , and organic material optical waveguides such as polyimide are used. It is needless to say that a similar optical circuit can be manufactured by the above method. In particular, since the semiconductor optical waveguide has a large refractive index, it can be further miniaturized, and an optical amplifier can be provided in an optical circuit.

【0211】(実施形態例6)図25(A)は図20、
図21に示す空間フィルタを液晶によって製作した例を
示しており、301a,301bは透明電極、302は
配向膜、303はスペーサ、304はネマティック液
晶、305は1/4波長板である。1/4波長板は偏波
依存性のある空間フィルタを用いた場合に、偏波無依存
化するために必要であり、この1/4波長板のf軸・s
軸は導波路面(図25(A)中のA−A′線部分)に対
して45度傾けて配置される。液晶の配向は導波路面
(図25(A)中のA−A′線部分)に平行あるいは垂
直なホモジニアス配向する液晶と配向膜が用いられる。
(Embodiment 6) FIG.
21 shows an example in which the spatial filter shown in FIG. 21 is made of liquid crystal, where 301a and 301b are transparent electrodes, 302 is an alignment film, 303 is a spacer, 304 is a nematic liquid crystal, and 305 is a 波長 wavelength plate. The quarter-wave plate is necessary to make the polarization independent when a spatial filter having polarization dependence is used.
The axis is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the waveguide surface (the line AA 'in FIG. 25A). For the alignment of the liquid crystal, a liquid crystal and an alignment film that are homogeneously aligned parallel or perpendicular to the waveguide surface (the AA ′ line portion in FIG. 25A) are used.

【0212】図25(B)は透明電極301aの構成を
示しており、短冊状の電極を有して、各電極に任意の電
圧が印加できるようになっている。電圧を印加すること
によって液晶の配向が変化し透明電極301a,301
b間にて位相差が変化し、短冊状に電極が設けられてい
るので任意の空間位相フィルタを実現することができ
る。すなわち、本例においては、位相フィルタを調整す
ることで必要に応じた光信号処理を行うことが可能とな
る。また、液晶にツイストネマティック液晶を用いても
良い。この場合1/4波長板は不要である。印加電圧が
十分に高いと偏波無依存の位相変調器として機能する。
FIG. 25B shows the structure of the transparent electrode 301a, which has strip-shaped electrodes so that an arbitrary voltage can be applied to each electrode. When a voltage is applied, the orientation of the liquid crystal changes, and the transparent electrodes 301a, 301
Since the phase difference changes between b and the electrodes are provided in a strip shape, an arbitrary spatial phase filter can be realized. That is, in the present example, it is possible to perform optical signal processing as needed by adjusting the phase filter. Further, a twisted nematic liquid crystal may be used as the liquid crystal. In this case, a quarter wave plate is not required. When the applied voltage is sufficiently high, it functions as a polarization-independent phase modulator.

【0213】(実施形態例7)図26は、本発明の第7
の実施形態例を示しており、光路を屈曲させて一層小型
化した例を示している。図26において、401は光導
波路のコア、402はミラー、403は斜め(7〜8
度)の端面の溝である。本例ではスラブ導波路107の
焦点面がミラー110上になるように光を屈曲するため
の溝403とミラー402から光屈曲部が形成される。
本例では、フィルタを石英基板上に配置できるのでいっ
そうの小型化が可能となる。溝は反応性イオンエッチン
グ装置を用いて容易に作成可能である。
(Embodiment 7) FIG. 26 shows a seventh embodiment of the present invention.
In this embodiment, the optical path is bent to further reduce the size. 26, reference numeral 401 denotes a core of an optical waveguide, 402 denotes a mirror, and 403 denotes an oblique (7 to 8).
Degree) is the groove on the end face. In this example, a light bending portion is formed by the groove 403 and the mirror 402 for bending light so that the focal plane of the slab waveguide 107 is on the mirror 110.
In this example, the filter can be arranged on the quartz substrate, so that the size can be further reduced. The groove can be easily formed using a reactive ion etching apparatus.

【0214】(実施形態例8)図27は透過型の構造を
示しており、ここではヒートシンク101Aに第1のア
レイ導波路106を有する第1の石英基板101Aと第
2のアレイ導波路505を有する第2の石英基板101
Bとが配置された構造となっている。そして、この二個
の石英基板101A,101B上の配置は対称な構造と
なっている。つまり、第1の石英基板101A上には分
布のための第1のスラブ導波路105、第1のアレイ導
波路106、結像のための第2のスラブ導波路107が
集積され、第2の石英基板101B上にも結像のための
第1のスラブ導波路504、(第2の)アレイ導波路5
05、合波のための第2のスラブ導波路506が集積さ
れている。そして、石英基板101Aと101B間に空
間フィルタ等が配置される。なお、502は光増幅器を
示す。
(Embodiment 8) FIG. 27 shows a transmission type structure in which a first quartz substrate 101A having a first arrayed waveguide 106 and a second arrayed waveguide 505 are provided on a heat sink 101A. Second quartz substrate 101 having
B are arranged. The arrangement on the two quartz substrates 101A and 101B has a symmetric structure. That is, the first slab waveguide 105 for distribution, the first array waveguide 106, and the second slab waveguide 107 for imaging are integrated on the first quartz substrate 101A, The first slab waveguide 504 and the (second) array waveguide 5 for imaging also on the quartz substrate 101B.
05, a second slab waveguide 506 for multiplexing is integrated. Then, a spatial filter and the like are arranged between the quartz substrates 101A and 101B. Reference numeral 502 denotes an optical amplifier.

【0215】第1のアレイ導波路回折格子200Aはヒ
ートシンク501上の石英基板101A上に形成され、
第2のアレイ導波路回折格子200Bは同じくヒートシ
ンク501上の石英基板101B上に形成され、空間フ
ィルタを中心に対称に配置されている。第1のアレイ導
波路回折格子200Aは光導波路104、第1のスラブ
導波路105、アレイ導波路106、第2のスラブ導波
路107から構成されている。他方の第2のアレイ導波
路回折格子200Bも、同様に第1のスラブ導波路50
4、アレイ導波路505、第2のスラブ導波路506、
光導波路507とから構成されている。
The first arrayed waveguide diffraction grating 200A is formed on a quartz substrate 101A on a heat sink 501,
The second arrayed waveguide diffraction grating 200B is also formed on the quartz substrate 101B on the heat sink 501, and is arranged symmetrically about the spatial filter. The first arrayed waveguide diffraction grating 200A includes an optical waveguide 104, a first slab waveguide 105, an arrayed waveguide 106, and a second slab waveguide 107. Similarly, the second array waveguide diffraction grating 200B also has the first slab waveguide 50B.
4, array waveguide 505, second slab waveguide 506,
And an optical waveguide 507.

【0216】図28は拡大図であり、空間フィルタは図
25と同様のフィルタであるが、透過型のため少なくと
も位相差(2π)が得られるようにする必要がある。ま
た、図25のミラー110および1/4波長板305は
不要なので省かれている。この構成は偏波依存性がある
ので、偏波無依存化する場合は、フィルタを2段直交し
て接続すればよい。本例の透過型の構成は図20で示し
た構成と動作上は透過である。装置は大型化するが、図
20のサーキュレータ102が不要となり損失が低減で
きる。図27の503はフィルタ制御装置を示す。
FIG. 28 is an enlarged view. The spatial filter is the same as that of FIG. 25, but it is necessary to obtain at least a phase difference (2π) because it is a transmission type. Also, since the mirror 110 and the quarter-wave plate 305 in FIG. 25 are unnecessary, they are omitted. Since this configuration has polarization dependence, when making polarization independent, filters may be connected in two stages orthogonally. The transmission type configuration of this example is transparent in terms of operation and the configuration shown in FIG. Although the size of the device is increased, the loss can be reduced because the circulator 102 of FIG. 20 becomes unnecessary. Reference numeral 503 in FIG. 27 indicates a filter control device.

【0217】図29は、図27、図28に示した前記実
施形態例8の変形例を示しており、図29(A)は、固
定の空間フィルタ109を用いる例、図29(B)はフ
レネルレンズ(キノフォーム)108をフィルタ基板上
に形成した例、図29(C)はフレネルレンズ(キノフ
ォーム)と位相フィルタとを兼用する位相フィルタ11
6を用いた例、図29(D)は第1のスラブ導波路10
7,504の代りにレンズ115を用いた例を示してい
る。この場合、空間フィルタは透過型のため位相差が少
なくとも(2π)得られるようになっている。
FIG. 29 shows a modification of the eighth embodiment shown in FIGS. 27 and 28. FIG. 29 (A) shows an example using a fixed spatial filter 109, and FIG. FIG. 29C shows an example in which a Fresnel lens (Kinoform) 108 is formed on a filter substrate, and FIG.
FIG. 29D shows an example using the first slab waveguide 10.
An example is shown in which a lens 115 is used instead of 7,504. In this case, since the spatial filter is a transmission type, a phase difference of at least (2π) can be obtained.

【0218】(実施形態例9)図30は透過型の他の例
を示すもので、加熱により位相調整を行う例を示してい
る。すなわち、601はアレイ導波路、602は加熱電
極、603は配線、604は制御装置である。図31に
アレイ導波路601の拡大図を示す。ここで、605は
導波路中に設けられた溝、606は接続損失を減らすた
めの導波路テーパ構造、607は1/2波長板である。
溝605、テーパ606、1/2波長板607の構造
は、導波路の偏波依存性を低減する構造で、必要に応じ
て他のアレイ導波路にも用いることができる。一般に材
料の屈折率は温度依存性を持つので加熱することにより
導波路の光路長すなわち位相を変調することができる。
ここでは電極602の電流を調整することでアレイ導波
路601の各導波路の位相を調整することが可能であ
る。すなわち、アレイ導波路601の入射端がスラブ導
波路107によるフーリエ変換面になるように配置され
れば、アレイ導波路601、加熱電極602、溝60
5、テーパ606、1/2波長板607は、可変の位相
フィルタとして機能する。位相制御を容易にするために
アレイ導波路601の各導波路間の位相差は2πの整数
倍となるように製作される。本例においても図25の場
合と同様に任意の位相変化と、柔軟な光信号が可能とな
る。
(Embodiment 9) FIG. 30 shows another example of the transmission type, in which the phase is adjusted by heating. That is, 601 is an array waveguide, 602 is a heating electrode, 603 is a wiring, and 604 is a control device. FIG. 31 shows an enlarged view of the arrayed waveguide 601. Here, 605 is a groove provided in the waveguide, 606 is a waveguide taper structure for reducing connection loss, and 607 is a half-wave plate.
The structures of the groove 605, the taper 606, and the half-wave plate 607 are structures that reduce the polarization dependence of the waveguide, and can be used for other arrayed waveguides as needed. Generally, since the refractive index of a material has temperature dependence, the optical path length, that is, the phase of the waveguide can be modulated by heating.
Here, it is possible to adjust the phase of each waveguide of the arrayed waveguide 601 by adjusting the current of the electrode 602. That is, if the incident end of the arrayed waveguide 601 is arranged so as to be a Fourier transform plane by the slab waveguide 107, the arrayed waveguide 601, the heating electrode 602, the groove 60
5, the taper 606 and the half-wave plate 607 function as a variable phase filter. In order to facilitate the phase control, the array waveguide 601 is manufactured so that the phase difference between the waveguides is an integral multiple of 2π. Also in this example, an arbitrary phase change and a flexible optical signal are possible as in the case of FIG.

【0219】なお、図31内において仮想線にて示すよ
うに中央に空間フィルタと1/2波長板を置いて位相調
整アレイ導波路端に接続されるようにも構成することが
できる。
It is to be noted that a spatial filter and a half-wave plate may be placed at the center and connected to the end of the phase adjustment array waveguide as shown by a virtual line in FIG.

【0220】(実施形態例10)図32は、ホログラム
記録についての例を示しており、701は参照光入力用
導波路、702は第2の分配手段であるスラブ導波路、
703は第2のアレイ導波路、704は光記録媒体であ
る。704には半導体MQW、チタン酸バリウム等のフ
ォトリフラクティブ結晶、サーモプラスチック等を用い
ることができる。ここで、信号光の光学系104〜10
6と参照光の光学系701〜703は同じ構成である。
サーキュレータ102に信号光、光導波路701にコヒ
ーレントな短パルス参照光を入射すると、信号光と参照
光はフーリエ変換されて媒体704上で干渉し、ホログ
ラム記録される。記録後、再びコヒーレントな短パルス
参照光を入射すると、サーキュレータ102より信号光
の位相共役光出力される。すなわち、本例は超高速の光
信号を記録し位相共役光を発生する機能を持つ。
(Embodiment 10) FIG. 32 shows an example of hologram recording, in which 701 is a reference light input waveguide, 702 is a slab waveguide as a second distribution means,
703 is a second array waveguide, and 704 is an optical recording medium. For the semiconductor layer 704, a semiconductor MQW, a photorefractive crystal such as barium titanate, a thermoplastic, or the like can be used. Here, the optical systems 104 to 10 of the signal light
6 and the reference light optical systems 701 to 703 have the same configuration.
When signal light enters the circulator 102 and coherent short-pulse reference light enters the optical waveguide 701, the signal light and the reference light undergo Fourier transform, interfere on the medium 704, and are recorded as holograms. After recording, when the coherent short pulse reference light is incident again, the circulator 102 outputs the phase conjugate light of the signal light. That is, this embodiment has a function of recording an ultra-high-speed optical signal and generating phase conjugate light.

【0221】(実施形態例11)図33は、ホログラム
記録の他の例であり、透過型を示している。ここで、8
01は第2の結像手段であるスラブ導波路、802はア
レイ導波路、803は合波手段であるスラブ導波路、8
04は光導波路である。図32の例と同様に第1の導波
路104に信号光、導波路701に参照光を入射する
と、導波路704上に光信号がホログラム記録される。
記録後、再びコヒーレントな短パルス参照光を入射する
と導波路804より、信号光が再生される。参照光の代
わりに別の信号光を入射すれば二つの信号光間の相関信
号を出力することが可能である。
(Embodiment 11) FIG. 33 shows another example of hologram recording, showing a transmission type. Where 8
01 is a slab waveguide as a second imaging means, 802 is an array waveguide, 803 is a slab waveguide as a multiplexing means, 8
04 is an optical waveguide. When signal light enters the first waveguide 104 and reference light enters the waveguide 701 as in the example of FIG. 32, an optical signal is holographically recorded on the waveguide 704.
After recording, when the coherent short-pulse reference light is incident again, the signal light is reproduced from the waveguide 804. If another signal light is incident instead of the reference light, it is possible to output a correlation signal between the two signal lights.

【0222】(実施形態例12)図34は、超高速光信
号の波形観測例を示すもので、901は単色光のCW光
源、902は光導波路、903はスラブ導波路、904
は光受光器アレイである。導波路104は信号光、導波
路701に参照光を入射すると、媒体704上のホログ
ラムにより回折される。回折光がアレイ904上に結像
すると、時間波形が空間光強度分布として形成される。
アレイ904で電気信号に変換し、パラレルシリアル変
換回路905にて時系列信号に変換することで超高速の
光信号の波形を観測することができる。また、光フィル
タ906は必要に応じてCW光源901の波長を信号光
および制御光と異なる波長に設定し、信号光および参照
光のアレイ904への入射をさえぎるようになってい
る。
(Embodiment 12) FIG. 34 shows an example of waveform observation of an ultra-high-speed optical signal, in which reference numeral 901 denotes a monochromatic CW light source, 902 denotes an optical waveguide, 903 denotes a slab waveguide, and 904 denotes a slab waveguide.
Is an optical receiver array. When the signal light and the reference light enter the waveguide 701, the waveguide 104 is diffracted by the hologram on the medium 704. When the diffracted light forms an image on the array 904, a time waveform is formed as a spatial light intensity distribution.
By converting the signal into an electrical signal in the array 904 and converting it into a time-series signal in the parallel-serial conversion circuit 905, it is possible to observe the waveform of an ultra-high-speed optical signal. Further, the optical filter 906 sets the wavelength of the CW light source 901 to a wavelength different from that of the signal light and the control light as needed, so as to block the signal light and the reference light from entering the array 904.

【0223】なお、今までの各図の説明において、同一
符号は同一部分を示している。
In the description of the drawings, the same reference numerals denote the same parts.

【0224】また、結像手段としてのスラブ導波路10
7,504等は、フレネルレンズ(キノフォーム)10
8と組合せて、焦点面を平面としたのであるが、また周
波数空間での光信号処理は焦点面で行わないと一般に大
きな歪みが生ずるのであるが、焦点面の湾曲の程度によ
っては、フレネルレンズ等を除くことも可能となる。す
なわち、結像手段をスラブ導波路のみにて形成すること
ができる。
The slab waveguide 10 as an imaging means
7,504 etc. are Fresnel lenses (Kinoform) 10
8, the focal plane is made flat. If the optical signal processing in the frequency space is not performed on the focal plane, large distortion generally occurs. However, depending on the degree of curvature of the focal plane, the Fresnel lens Etc. can be excluded. That is, the imaging means can be formed only of the slab waveguide.

【0225】また、上記各図の説明にあって前述の如く
空間位相フィルタまたは強度フィルタとし、もしくは双
方を備えたものでもよい。
In the description of each of the above figures, a spatial phase filter or an intensity filter may be used as described above, or both may be provided.

【0226】また、図20の例ではフレネルレンズ(キ
ノフォーム)の焦点距離を結合手段のスラブ導波路の焦
点距離と等しいことを述べたが、必ずしも等しくする必
要もなく分散を生ずるか分散補償をするかの違いにより
決定できる。
Also, in the example of FIG. 20, it has been described that the focal length of the Fresnel lens (Kinoform) is equal to the focal length of the slab waveguide of the coupling means. Can be determined.

【0227】さらに、図26(B)に示す垂直方向屈曲
手段を、例えば図32にても適用できるが、この場合に
は図26(B)に示す空間フィルタ109やミラー11
0は光記録媒体に置き換えることになる。
The vertical bending means shown in FIG. 26B can be applied to, for example, FIG. 32. In this case, the spatial filter 109 and the mirror 11 shown in FIG.
0 is replaced with an optical recording medium.

【0228】以上の例示にても明らかな如く、前記各実
施形態例の各図の例示は必要に応じて相互に適用するこ
とが可能である。
As is clear from the above examples, the illustrations in the drawings of the embodiments can be applied to each other as needed.

【0229】(実施形態例13)図35に本発明の実施
形態例13を示す。この実施形態例12は、前記実施形
態例4の装置と基本構造は類似しているが、光源側に光
増幅器120、光フィルタ121、光増幅器122が設
けられていることが異なる。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 35 shows a thirteenth embodiment of the present invention. The twelfth embodiment has a similar basic structure to that of the fourth embodiment, except that an optical amplifier 120, an optical filter 121, and an optical amplifier 122 are provided on the light source side.

【0230】フレネルレンズ近傍の詳しい構成図を図3
6に示す。ここで、図36中、符号111は石英基板、
112は低反射コーティング膜、113は保持基板であ
る。
FIG. 3 is a detailed configuration diagram near the Fresnel lens.
6 is shown. Here, in FIG. 36, reference numeral 111 denotes a quartz substrate,
112 is a low reflection coating film, and 113 is a holding substrate.

【0231】上記フレネルレンズ108は、動作波長域
で透明な材料をエッチングして製作することができる。
フレネルレンズ108の等高図は楕円形状をしている。
フレネルレンズ108の短軸方向の曲率はレンズ面とス
ラブ導波路107の端面の光学的距離の焦点距離を持つ
ようにする。また、フレネルレンズ108の長軸方向の
曲率はスラブ導波路107の焦点距離と等しくなるよう
にする。
The Fresnel lens 108 can be manufactured by etching a transparent material in the operating wavelength range.
The contour diagram of the Fresnel lens 108 has an elliptical shape.
The curvature in the minor axis direction of the Fresnel lens 108 has a focal length equal to the optical distance between the lens surface and the end face of the slab waveguide 107. Further, the curvature in the major axis direction of the Fresnel lens 108 is made equal to the focal length of the slab waveguide 107.

【0232】光ファイバ103に入射された信号光は、
光増幅器120で増幅され、光フィルタ121で不要な
ASE光を除去された後、サーキュレータ102を透過
し、光導波路104に入力する。次に、第1のスラブ導
波路105で信号光はアレイ導波路106の各導波路に
分配される。アレイ導波路106の隣接する各導波路は
ΔLずつ導波路長が異なる。このため、導波路の屈折率
をnとすると、隣接する導波路はnΔLの位相差を持
つ。すなわち、アレイ導波路106は回折格子と同じ分
波機能を持つ。
The signal light incident on the optical fiber 103 is
After being amplified by the optical amplifier 120 and unnecessary ASE light is removed by the optical filter 121, the ASE light passes through the circulator 102 and enters the optical waveguide 104. Next, the signal light is distributed to each waveguide of the arrayed waveguide 106 in the first slab waveguide 105. Each waveguide adjacent to the array waveguide 106 has a different waveguide length by ΔL. Therefore, assuming that the refractive index of the waveguide is n, adjacent waveguides have a phase difference of nΔL. That is, the array waveguide 106 has the same demultiplexing function as the diffraction grating.

【0233】このため、第1のスラブ導波路105、ア
レイ導波路106および第2のスラブ導波路107で構
成されるアレイ導波路回折格子200は、波長多重伝送
装置における合分波器として従来より用いられている。
For this reason, the array waveguide diffraction grating 200 composed of the first slab waveguide 105, the array waveguide 106 and the second slab waveguide 107 is conventionally used as a multiplexer / demultiplexer in a wavelength division multiplexing transmission apparatus. Used.

【0234】アレイ導波路106の出射端は、第2のス
ラブ導波路107に接続されているが、半径fの円周上
に配置されている。すなわち、第2のスラブ導波路10
7は焦点距離fのレンズとして機能する。
The emitting end of the arrayed waveguide 106 is connected to the second slab waveguide 107, but is arranged on the circumference of the radius f. That is, the second slab waveguide 10
Reference numeral 7 functions as a lens having a focal length f.

【0235】上記第2のスラブ導波路107の焦点面
は、該第2のスラブ導波路107の光軸上でアレイ導波
路106の出射端を中心とする円周上に位置することに
なる。
The focal plane of the second slab waveguide 107 is located on the optical axis of the second slab waveguide 107 on the circumference centered on the emission end of the array waveguide 106.

【0236】本発明における周波数空間での光信号処理
は、焦点面で行わないと、一般に大きな歪みが生じる。
このため、フレネルレンズ108が上記スラブ導波路1
07の出射側に配置される。該フレネルレンズ108に
より焦点面が平面に変換される。フレネルレンズ108
の導波路面内の焦点距離はfに等しく設定される。
If the optical signal processing in the frequency space according to the present invention is not performed on the focal plane, large distortion generally occurs.
Therefore, the Fresnel lens 108 is connected to the slab waveguide 1.
07 on the exit side. The focal plane is converted to a plane by the Fresnel lens 108. Fresnel lens 108
Is set equal to f in the waveguide plane.

【0237】入射光は空間フィルタ109を透過し、ミ
ラー110で反射し、再び空間フィルタ109を透過す
る。
The incident light transmits through the spatial filter 109, is reflected by the mirror 110, and transmits through the spatial filter 109 again.

【0238】図37および図38に空間フィルタ109
およびフレネルレンズ108の詳細図を示す。ここで、
空間フィルタ109およびフレネルレンズ108は同様
のプロセスで作製が可能である。空間フィルタ109の
厚みは、信号の中心波長λ0、nL は空間フィルタ10
9の材質の屈折率とすると、反射型では往復で最大2π
の位相差が必要であるから、λ0 /(2nL )に等し
い。
FIGS. 37 and 38 show spatial filter 109.
3 shows a detailed view of the Fresnel lens 108. here,
The spatial filter 109 and the Fresnel lens 108 can be manufactured by a similar process. The thickness of the spatial filter 109 is the center wavelength λ 0 of the signal, and n L is the spatial filter 10.
Assuming that the refractive index of the material is 9, the reflection type has a maximum of 2π for reciprocation.
Λ 0 / (2n L ).

【0239】また、フレネルレンズはレンズ中から空気
中に光が出射するので、レンズのあつみは内方向(x)
では第2のスラブ導波路107の焦点面を平面に変換す
るため、第2のスラブ導波路107に等しい焦点距離を
持つように設計される。
In the Fresnel lens, light is emitted from the inside of the lens to the air.
In this example, the focal plane of the second slab waveguide 107 is converted into a plane, so that the second slab waveguide 107 is designed to have a focal length equal to that of the second slab waveguide 107.

【0240】また、導波路基板に垂直な方向(y)の曲
率は、レンズからの出射光を平行光に変換するため、石
英基板111内での焦点距離が該石英基板111の厚さ
に等しくなるように設定される。x方向およびy方向の
曲率をRx およびRy とするとフレネルレンズ108の
楕円環は次の式(1)で示される。
The curvature in the direction (y) perpendicular to the waveguide substrate is such that the focal length in the quartz substrate 111 is equal to the thickness of the quartz substrate 111 in order to convert the light emitted from the lens into parallel light. Is set to Assuming that the curvatures in the x and y directions are R x and R y , the elliptical ring of the Fresnel lens 108 is represented by the following equation (1).

【0241】なお、m=1,2,…(整数)曲面の不連
続に対応する。
Note that m = 1, 2,... (Integer) corresponds to discontinuity of a curved surface.

【0242】[0242]

【数9】 (Equation 9)

【0243】また、曲率Rと焦点距離fとは次の式
(2)で変換される。
The curvature R and the focal length f are converted by the following equation (2).

【0244】[0244]

【数10】 R=(nL −1)f (2) 空間フィルタ109およびフレネルレンズ108は、例
えばPMGI(PolyMethiGlutarImide)を電子ビーム露光
機で露光して、現像することで製作することができる。
R = (n L −1) f (2) The spatial filter 109 and the Fresnel lens 108 can be manufactured by, for example, exposing PMGI (PolyMethiGlutarImide) with an electron beam exposure machine and developing it.

【0245】図39にはPMGIの現像深さの露光依存
性のグラフを示す。
FIG. 39 is a graph showing the dependence of the development depth of PMGI on exposure.

【0246】また、PMGIをマスクにして、石英基板
111をエッチングして製作することも可能である。こ
れを図40に示す。
Further, the quartz substrate 111 can be manufactured by etching using the PMGI as a mask. This is shown in FIG.

【0247】形状が反転するので、必要に応じて反転し
た露光パターンが必要である。
Since the shape is inverted, an inverted exposure pattern is required if necessary.

【0248】また、石英基板111を元にしてレプリカ
を作製しても良いことはいうまでもない。
It goes without saying that a replica may be produced based on the quartz substrate 111.

【0249】数式で表現するために、入射信号光をu
(t)、空間フィルタ109の透過関数(往復)をh
(x)と仮定する。
In order to express by an equation, the incident signal light is expressed by u
(T), the transmission function (round trip) of the spatial filter 109 is represented by h
Assume (x).

【0250】ここで、tは時間、xは空間フィルタ10
9上での位置である。
Here, t is time, x is the spatial filter 10
9 above.

【0251】信号光u(t)は、上記アレイ導波路10
6によって分光され、空間フィルタ109上の異なった
位置xに焦点を結ぶ。この分光された周波数スペクトル
像はuのフーリエ変換Uを用いてU(ω(x))と表さ
れる。信号の中心周波数がx=0に対応するとする空間
フィルタ109の透過後のスペクトルは、下記(3)式
のように示される。
The signal light u (t) passes through the array waveguide 10
6 and focuses on different positions x on the spatial filter 109. The separated frequency spectrum image is represented as U (ω (x)) using the Fourier transform U of u. The spectrum after passing through the spatial filter 109 where the center frequency of the signal corresponds to x = 0 is expressed by the following equation (3).

【0252】[0252]

【数11】 U(ω(x))・h(x) (3) 反射光は再びアレイ導波路106を透過し、逆フーリエ
変換される。
U (ω (x)) · h (x) (3) The reflected light again passes through the arrayed waveguide 106 and undergoes inverse Fourier transform.

【0253】さて、群速度分散のある媒質中を光が透過
すると、周波数空間での入出力関係は下記(4)および
(5)式で示される。
When light passes through a medium having group velocity dispersion, the input / output relationship in the frequency space is expressed by the following equations (4) and (5).

【0254】[0254]

【数12】 (Equation 12)

【0255】ここで、ωは角周波数でω0 は中心角周波
数であり、位相項の第1項は絶対位相、第2項は時間軸
上での位置、第3項が群速度分散を示す。第4項以降は
高次の分散効果を示す。主として第3項の効果によって
パルス広がりが生じる。
Here, ω is the angular frequency and ω 0 is the central angular frequency, the first term of the phase term indicates the absolute phase, the second term indicates the position on the time axis, and the third term indicates the group velocity dispersion. . The fourth and subsequent terms show higher-order dispersion effects. The pulse spread mainly occurs due to the effect of the third term.

【0256】ところが、下記(6)式で示される位相フ
ィルタを用意して、本実施の形態の光回路でフーリエ変
換後に位相フィルタを透過させれば、上記(3)式よ
り、第3項をキャンセルすることができるので、群速度
分散による波形劣化を等化することができる。
However, if a phase filter represented by the following equation (6) is prepared and transmitted through the phase filter after the Fourier transform in the optical circuit of the present embodiment, the third term is obtained from the above equation (3). Since cancellation is possible, waveform deterioration due to group velocity dispersion can be equalized.

【0257】[0257]

【数13】 (Equation 13)

【0258】位相フィルタは図40に示したように、動
作波長帯域で透明な材料をエッチングして製作すること
が可能である。位相差の大きいフィルタの製作は困難で
あるので、反射型の構成ではπの位相差で折り返してフ
ィルタを製作すると良い。反射型の場合は、光がフィル
タを2回透過するので、分散補償フィルタの特性式は、
次式となる。
As shown in FIG. 40, the phase filter can be manufactured by etching a transparent material in the operating wavelength band. Since it is difficult to manufacture a filter having a large phase difference, it is preferable to manufacture the filter by folding the filter with a phase difference of π in the reflection type configuration. In the case of the reflection type, since the light passes through the filter twice, the characteristic equation of the dispersion compensation filter is as follows.
The following equation is obtained.

【0259】[0259]

【数14】 [Equation 14]

【0260】(6)および(6′)式は、100fs以
上のパルス幅の光に対して、この近似は有効である。も
ちろん、位相差に等しい厚さのフィルタを製作しても良
いことは言うまでもない。
In the expressions (6) and (6 '), this approximation is effective for light having a pulse width of 100 fs or more. Needless to say, a filter having a thickness equal to the phase difference may be manufactured.

【0261】図41および図42に実施形態例12のフ
ィルタ特性の例を示す。ここでは、群速度分散のある媒
質でのフーリエ位相の変化を補償する分散補償用フィル
タの特性がフーリエ変換面においてax2 であると仮定
した。
FIGS. 41 and 42 show examples of the filter characteristics of the twelfth embodiment. Here, assume that the characteristics of the dispersion compensating filter to compensate for changes in the Fourier phase of a medium of the group velocity dispersion is ax 2 in the Fourier transform plane.

【0262】図41および図42は分散の正負に対応し
ている。
FIGS. 41 and 42 correspond to the positive and negative of the variance.

【0263】この結果、相対位相φが空間フィルタ上の
位置(x)に対して、φ(x)=Mod[ax2 ,π]
(a:定数)を近似した特性を持つ光回路を作製するこ
とができる(Mod[u,v]はuのvに対する剰余を
示す)。
As a result, when the relative phase φ is relative to the position (x) on the spatial filter, φ (x) = Mod [ax 2 , π]
An optical circuit having characteristics approximating (a: constant) can be manufactured (Mod [u, v] indicates the remainder of u relative to v).

【0264】本実施形態例13では固定の分散値の補償
しかできないが、上記式(5)の高次の項まで補償する
フィルタを用意すれば、上記式(3)〜式(6′)よ
り、高次の分散を補償できることが可能となる。
In the thirteenth embodiment, only a fixed dispersion value can be compensated. However, if a filter for compensating up to higher-order terms of the above equation (5) is prepared, the above equations (3) to (6 ') are obtained. , Higher order dispersion can be compensated.

【0265】(実施形態例14)本発明の第14の実施
形態例を前出の図25(A)、図25(B)と、図35
を参照して説明する。本実施形態例装置の位相フィルタ
は図25(A)、図25(B)に示したものであり、そ
の他の部分は図35に示す第1の実施形態例と同じ構成
であるので、その説明は省略する。
(Embodiment 14) FIGS. 25A and 25B show a fourteenth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. The phase filter of the device of the present embodiment is shown in FIGS. 25A and 25B, and the other parts have the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 35. Is omitted.

【0266】上記1/4波長305は偏波依存性のある
空間フィルタを用いた場合に、偏波無依存化するために
必要である。液晶の配向は導波路面に平行あるいは垂直
なホモジニアス配向する液晶と配向膜が用いられる。1
/4波長板305のf軸・s軸は導波路面(図25
(A)のA−A′線部分)に対して45度傾けて配置さ
れる。
The 1 / wavelength 305 is necessary to make the polarization independent when a spatial filter having polarization dependence is used. For the alignment of the liquid crystal, a liquid crystal and an alignment film that are homogeneously aligned parallel or perpendicular to the waveguide surface are used. 1
The f-axis and s-axis of the 波長 wavelength plate 305 correspond to the waveguide surface (FIG. 25).
(A-A 'line portion of (A)) is arranged at an angle of 45 degrees.

【0267】図25(B)に示すように、透明電極30
1−aは短冊状の電極になっており、各電極に任意の電
圧が印加できるようになっている。電圧を印加すると液
晶の配向が変化し、透明電極301−aと301−b間
の位相差が変化する。短冊状に電極が設けられているの
で、任意の空間位相フィルタを実現することができる。
すなわち、本実施形態例においては、位相フィルタを調
整することで、分散補償の中心波長を変えたり、分散補
償量を変えたり、必要に応じた分散補償を行うことが可
能となる。
As shown in FIG. 25B, the transparent electrode 30
1-a is a strip-shaped electrode, and an arbitrary voltage can be applied to each electrode. When a voltage is applied, the orientation of the liquid crystal changes, and the phase difference between the transparent electrodes 301-a and 301-b changes. Since the electrodes are provided in a strip shape, an arbitrary spatial phase filter can be realized.
That is, in the present embodiment, by adjusting the phase filter, it is possible to change the central wavelength of dispersion compensation, change the amount of dispersion compensation, and perform dispersion compensation as needed.

【0268】(実施形態例15)本発明の実施形態例1
5を図43と、前出の図28とを参照して説明する。
(Embodiment 15) Embodiment 1 of the present invention
5 will be described with reference to FIG. 43 and FIG. 28 described above.

【0269】ここで、図43中、符号200Aは第1の
アレイ導波路回折格子、200Bは第2のアレイ導波路
回折格子、501はヒートシンク、503はフィルタ制
御装置、504は第2の結像手段であるスラブ導波路、
505は第2のアレイ導波路、506は合波手段である
スラブ導波路、507は第2の光導波路である。
In FIG. 43, reference numeral 200A denotes a first arrayed waveguide diffraction grating, 200B denotes a second arrayed waveguide diffraction grating, 501 denotes a heat sink, 503 denotes a filter control device, and 504 denotes a second image formation. A slab waveguide,
505 is a second arrayed waveguide, 506 is a slab waveguide which is a multiplexing means, and 507 is a second optical waveguide.

【0270】前記光導波路104、第1のスラブ導波路
105、アレイ導波路106および第2のスラブ導波路
107と、第1のスラブ導波路404、アレイ導波路5
05および第2のスラブ導波路506、光導波路507
とは、対称の構造である。
The optical waveguide 104, the first slab waveguide 105, the array waveguide 106, the second slab waveguide 107, the first slab waveguide 404, and the array waveguide 5
05 and second slab waveguide 506, optical waveguide 507
Is a symmetrical structure.

【0271】本実施形態例の空間フィルタ(図28)は
第14の実施形態例と同様のフィルタであるが、透過型
のため倍の位相差(2π)が得られるようにする必要が
ある。また、ミラーおよび1/4波長板は不要なので省
かれている。この構成は偏波依存性があるので、偏波無
依存化する場合は、位相差(π)が得られるフィルタを
2段直交して接続すればよい。本実施形態例の透過型の
構成は第13および第14の実施形態例で示した反射型
構成と動作上は等価である。
The spatial filter of this embodiment (FIG. 28) is the same as that of the fourteenth embodiment, but it is necessary to obtain a double phase difference (2π) because it is a transmission type. Further, since a mirror and a quarter-wave plate are unnecessary, they are omitted. Since this configuration has polarization dependence, when making polarization independent, it is only necessary to connect two filters orthogonal to each other to obtain a phase difference (π). The transmissive configuration of this embodiment is equivalent in operation to the reflective configuration shown in the thirteenth and fourteenth embodiments.

【0272】(実施形態例16)図44に本発明の実施
形態例16を示す。
(Embodiment 16) FIG. 44 shows Embodiment 16 of the present invention.

【0273】ここで、図44中、符号1001は光源、
1002は光変調器、1003は光変調信号発生回路、
1004は第12から第14の実施形態例に示したいず
れかの光信号処理装置、1005は光伝送路で光ファイ
バ、光フィルタ、光増幅器等で構成され、1006は第
12から第14の実施形態例に示したいずれかの光信号
処理装置、1007は光受信器である。
In FIG. 44, reference numeral 1001 denotes a light source,
1002 is an optical modulator, 1003 is an optical modulation signal generation circuit,
1004 is any one of the optical signal processing devices shown in the twelfth to fourteenth embodiments, 1005 is an optical transmission line composed of an optical fiber, an optical filter, an optical amplifier, etc., and 1006 is the twelfth to fourteenth embodiments. One of the optical signal processing devices 1007 shown in the embodiment example is an optical receiver.

【0274】伝送路中で、信号劣化の大きな要因である
自己位相変調は、光パルスピーク強度にほぼ比例して生
じる。平均パワーを維持したままパルス幅を広げてピー
クパワーを下げて自己位相変調を低減することができ
る。
In the transmission path, self-phase modulation, which is a major cause of signal deterioration, occurs almost in proportion to the light pulse peak intensity. The self-phase modulation can be reduced by increasing the pulse width and lowering the peak power while maintaining the average power.

【0275】本実施形態例では、光信号処理装置100
4において位相変調を施し、波形をスクランブルして光
強度を平坦化し、光信号のピーク強度を低減する。
In this embodiment, the optical signal processing device 100
In step 4, phase modulation is performed, the waveform is scrambled, the light intensity is flattened, and the peak intensity of the optical signal is reduced.

【0276】図45に変調器出力光強度の時間波形と、
光信号処理装置1004透過後の出力波形の例を示す。
FIG. 45 shows a time waveform of the output light intensity of the modulator.
An example of an output waveform after transmission through the optical signal processing device 1004 is shown.

【0277】伝送路の分散は主として上記式(3)の第
3項の群速度分散で、周波数に対して2次の項である。
The dispersion of the transmission line is mainly the group velocity dispersion of the third term of the above equation (3), and is a quadratic term with respect to the frequency.

【0278】光信号処理装置1004の位相フィルタに
よるスクランブルを2次の項主体で行うと、伝送路途中
で伝送路の分散特性と補償しあって波形が再生し、自己
位相変調が大きく生じて波形が補償不可能に劣化する可
能性がある。このため、位相フィルタの特性は、2次の
項ならば伝送路の分散と同じ符号の分散が生じるように
する。あるいは、3次以上の項を用いるか、あるいは全
くランダムな位相変化を持つフィルタを用いる。
When the scrambling by the phase filter of the optical signal processing device 1004 is mainly performed by the second-order terms, the waveform is reproduced by compensating for the dispersion characteristic of the transmission line in the middle of the transmission line, and the self-phase modulation is greatly generated, and the waveform is regenerated. May be degraded beyond compensation. For this reason, the characteristic of the phase filter is such that if the term is a quadratic term, the dispersion of the same sign as the dispersion of the transmission path occurs. Alternatively, a third-order or higher-order term is used, or a filter having a completely random phase change is used.

【0279】実施形態例13の光信号処理装置を用いた
場合について、位相フィルタの例を図46(3次以上の
項を用いる)および図47(全くランダムな位相変化)
に示す。受信側の光信号処理装置1006の位相フィル
タは、伝送路で分散と光信号処理装置1004で予め与
えられた位相スクランブルを補償するように設計され
る。数式で表現するために、光変調器1002から出力
される信号光をu(t)、光信号処理装置1004の位
相フィルタの特性を(反射型の場合は往復)をh1 (ω
(x))(フーリエ変換をH1 (t))、伝送路の分散
で生じる波形歪みをJ(t)と過程すると、光信号処理
装置1006へ入射される信号光s(t)は次式(7)
で近似される。なお、式中、*はコンボリューションを
意味する。
In the case where the optical signal processing apparatus of Embodiment 13 is used, examples of the phase filter are shown in FIG. 46 (using a third or higher order term) and FIG. 47 (a completely random phase change).
Shown in The phase filter of the optical signal processing device 1006 on the receiving side is designed so as to compensate for dispersion and phase scrambling given in advance by the optical signal processing device 1004 in the transmission path. In order to express by a mathematical expression, u (t) represents the signal light output from the optical modulator 1002, and h 1 (ω represents the characteristic of the phase filter of the optical signal processing device 1004 (reciprocation in the case of the reflection type).
(X)) (where the Fourier transform is H 1 (t)) and the waveform distortion caused by the dispersion of the transmission path is J (t), the signal light s (t) incident on the optical signal processing device 1006 becomes (7)
Is approximated by In the formula, * means convolution.

【0280】[0280]

【数15】 s(t)=u(t)*H1 (t)*J(t) (7) 元の波形を再生するためには、光信号処理装置506の
位相フィルタの特性を次の式(8)のように定めればよ
い。
S (t) = u (t) * H 1 (t) * J (t) (7) In order to reproduce the original waveform, the characteristic of the phase filter of the optical signal processing device 506 is changed as follows. What is necessary is just to determine like Formula (8).

【0281】[0281]

【数16】 (Equation 16)

【0282】また、光スペクトル強度の送信側での変調
が受信側での光S/Nを改善できる場合がある。すなわ
ち、S/Nは周波数に対して一様ではないので、光信号
処理装置504は強度フィルタを用いてS/Nが低い周
波数の信号を強調して送信し、受信側で伝送路の分散を
補償する位相フィルタと、送信側と逆の特性の強度フィ
ルタを用いるとS/Nが周波数に対して等化されて受信
感度を高めることができる。
In some cases, the modulation of the optical spectrum intensity on the transmitting side can improve the optical S / N on the receiving side. That is, since the S / N is not uniform with respect to the frequency, the optical signal processing device 504 emphasizes and transmits the signal of the low S / N frequency using the intensity filter, and reduces the dispersion of the transmission line on the receiving side. If a phase filter to be compensated and an intensity filter having characteristics opposite to those of the transmitting side are used, the S / N is equalized with respect to the frequency, and the receiving sensitivity can be increased.

【0283】また、受信側の光信号処理装置1006の
強度フィルタに中心周波数近傍のみを低減するフィルタ
を用いて、時間波形の低周波数成分を減衰させて、非線
形効果などで生じる符号間干渉を低減して受信感度を高
めることができる。このような強度フィルタの特性を図
48に示す。
Further, a low frequency component of the time waveform is attenuated by using a filter for reducing only the vicinity of the center frequency as an intensity filter of the optical signal processing device 1006 on the receiving side, thereby reducing intersymbol interference caused by a non-linear effect or the like. Thus, the receiving sensitivity can be increased. FIG. 48 shows the characteristics of such an intensity filter.

【0284】(実施形態例17)本発明の実施形態例1
7の位相フィルタの特性図を反射型構成について図49
(A)、図49(B)に示す。フィルタ以外の回路の構
成は実施形態例13〜16と同様である。入射信号光が
強度変調された信号光であるとする。強度変調信号の周
波数スペクトル振幅を図50(A)に示す。キャリア周
波数の上下に側波帯が生じる。これに対して角度変調さ
れた信号光のスペクトル振幅は図50(B)に示す形状
になり、上下の側波帯の位相が反転しているところが強
度変調の周波数スペクトル振幅との相違点である。
(Embodiment 17) Embodiment 1 of the present invention
FIG. 49 shows the characteristic diagram of the phase filter of FIG.
(A) and FIG. 49 (B). The configuration of the circuit other than the filter is the same as in the thirteenth to sixteenth embodiments. It is assumed that the incident signal light is intensity-modulated signal light. FIG. 50A shows the frequency spectrum amplitude of the intensity modulation signal. Sidebands occur above and below the carrier frequency. On the other hand, the spectrum amplitude of the angle-modulated signal light has the shape shown in FIG. 50B, and the point where the phases of the upper and lower sidebands are inverted is a difference from the frequency spectrum amplitude of the intensity modulation. .

【0285】すなわち、図50(A)、図50(B)に
示したように、位相フィルタの特性を反射型の場合、 φ(x)=π/2(x>0)かつφ(x)=0(x<
0)、あるいは φ(x)=0(x>0)かつφ(x)=π/2(x<
0) とすれば、強度変調から角度変調への変調形式の変換が
行われる。逆変換は位相反転したフィルタを用いれば良
いことは言うまでもない。また、透過型のフィルタで
は、位相変化量が2倍になるので、 φ(x)=π(x>0)かつφ(x)=0(x<0)、
あるいは φ(x)=0(x>0)かつφ(x)=π(x<0) とすればよい。角度変調光は、光平均強度がほぼ一定で
あるので、非線形効果が生じにくく伝送距離を長くする
ことが可能である。
That is, as shown in FIGS. 50A and 50B, when the characteristic of the phase filter is a reflection type, φ (x) = π / 2 (x> 0) and φ (x) = 0 (x <
0) or φ (x) = 0 (x> 0) and φ (x) = π / 2 (x <
0), the conversion of the modulation format from the intensity modulation to the angle modulation is performed. It goes without saying that the inverse conversion may be performed using a filter whose phase has been inverted. Further, in the transmission type filter, since the amount of phase change is doubled, φ (x) = π (x> 0) and φ (x) = 0 (x <0);
Alternatively, φ (x) = 0 (x> 0) and φ (x) = π (x <0) may be set. Since the angle-modulated light has a substantially constant light average intensity, a nonlinear effect hardly occurs and the transmission distance can be extended.

【0286】また、実施形態例16と同様に、強度フィ
ルタも用いてS/Nが低い周波数の信号を強調して送信
し、受信側で送信側と逆の特性の強度フィルタを用いて
受信感度を高めることが可能である。
Also, as in the sixteenth embodiment, a signal having a low S / N frequency is emphasized and transmitted using an intensity filter, and the receiving sensitivity is used on the receiving side using an intensity filter having characteristics opposite to those of the transmitting side. It is possible to increase.

【0287】(実施形態例18)本発明の実施形態例1
8を示す。ここで、図51中、符号1011は短パルス
光源、1012は光増幅器、1013は光波長フィル
タ、1014は光分岐素子、1015はn台の光変調回
路、1016はn台の光サーキュレータ、1017はn
本の入力用導波路、1018は光合分波素子、1019
は光増幅器、1020は光伝送路、1021は光増幅
器、1022は光波長フィルタ、1023は光分岐素
子、1024はn台の光サーキュレータ、1025はn
台の光受信回路である。
(Embodiment 18) Embodiment 1 of the present invention
8 is shown. 51, reference numeral 1011 denotes a short pulse light source, 1012 denotes an optical amplifier, 1013 denotes an optical wavelength filter, 1014 denotes an optical branching device, 1015 denotes n optical modulation circuits, 1016 denotes n optical circulators, and 1017 denotes an optical circulator. n
The input waveguide 1018 is an optical multiplexing / demultiplexing device, and 1019
Is an optical amplifier, 1020 is an optical transmission line, 1021 is an optical amplifier, 1022 is an optical wavelength filter, 1023 is an optical branch element, 1024 is n optical circulators, and 1025 is n
Light receiving circuits.

【0288】前述した実施形態例17とは、主として光
信号の多重化を行っている点が異なる。
The difference from the seventeenth embodiment described above is that optical signals are mainly multiplexed.

【0289】短パルスを用いた光通信の場合、多くはパ
ルス幅で光の帯域幅が決定する。
In the case of optical communication using short pulses, the bandwidth of light is generally determined by the pulse width.

【0290】最小パルス間隔がパルス幅程度まで狭める
ことができれば、帯域を有効利用できる。
If the minimum pulse interval can be reduced to about the pulse width, the band can be used effectively.

【0291】しかしながら、変調回路の動作速度は高々
50Gbit/sであるので、パルス幅1psの場合の
帯域(ガウス波形で約400GHz)を有効に利用する
ことができない。このため、本実施形態例では、変調回
路の動作速度範囲内にするため、パルスをn個の変調回
路に分岐して変調する。
However, since the operating speed of the modulation circuit is at most 50 Gbit / s, the band (about 400 GHz in a Gaussian waveform) in the case of a pulse width of 1 ps cannot be used effectively. For this reason, in this embodiment, the pulse is branched and modulated into n modulation circuits in order to keep the operating speed range of the modulation circuit.

【0292】本実施形態例では、各々の変調信号に周波
数領域で異なる位相変調を加えた上で合波・多重するよ
うにしている。
In the present embodiment, different modulation signals are added to each modulation signal in the frequency domain and then multiplexed / multiplexed.

【0293】この場合、各々の変調信号に対する位相変
調が互いに相関が少なくなるように行う。
In this case, the phase modulation for each modulation signal is performed so that the correlation between them becomes small.

【0294】このような位相変調には、例えば異なるP
N(Pseudorandom Noise)系列やM(Maximum Length cod
e) 系列を用いればよい。
In such phase modulation, for example, different P
N (Pseudorandom Noise) series and M (Maximum Length cod
e) A sequence may be used.

【0295】空間フィルタの位相は系列の[1,0]に
従って、反射型の構成では、相対位相が[0,π/2]
で変化させて構成する。
The phase of the spatial filter follows the sequence [1, 0]. In the reflection type configuration, the relative phase is [0, π / 2].
It is configured by changing with.

【0296】図52にフィルタ平面上での平均光強度分
布の包絡線を示す。
FIG. 52 shows the envelope of the average light intensity distribution on the filter plane.

【0297】各変調信号の中心周波数は同じであるが、
フィルタ平面上では入力導波路の位置が異なることを反
映して異なる位置に結像する。
Although the center frequency of each modulated signal is the same,
On the filter plane, an image is formed at a different position reflecting that the position of the input waveguide is different.

【0298】k−1,k,k+1番目のチャンネルに対
応する光強度分布は、入力光導波路のスラブ導波路10
5への接続部での間隔dinに等しい間隔で分離される。
The light intensity distribution corresponding to the (k−1), k, and k + 1-th channels is determined by the slab waveguide 10 of the input optical waveguide.
5 at a distance equal to the distance d in at the connection to 5.

【0299】このため、各々の変調信号に異なる位相変
調を周波数領域で行うことが可能となる。位相変調され
た光は光サーキュレータ1016で光号は素子1018
に導波され、多重される。
For this reason, it becomes possible to perform different phase modulation on each modulation signal in the frequency domain. The phase-modulated light is an optical circulator 1016 and the light signal is an element 1018.
And are multiplexed.

【0300】受信側では、光信号はn本に分岐される
が、各々の分岐信号に対して送信側の光信号処理装置と
位相共役の空間フィルタを用いて周波数領域で復調を行
う。
On the receiving side, the optical signal is branched into n signals, and each of the branched signals is demodulated in the frequency domain using a spatial filter having a phase conjugate with the optical signal processing device on the transmitting side.

【0301】各磯変調の相関が少なければ、その他の信
号波形は再生されず、平均的な背景雑音が存在するだけ
である。
If the correlation of each modulation is small, other signal waveforms are not reproduced, and only average background noise is present.

【0302】パルスの有無を背景雑音から識別するため
に、受信回路はパルスに十分に応答する高速性を持たな
ければならない。超高速の識別には、光非線形素子、非
線形受光素子を用いるか、高速の光電変換素子とフリッ
プフロップ回路が用いられる。
In order to discriminate the presence / absence of a pulse from background noise, the receiving circuit must have a high-speed response to the pulse. For ultra-high-speed discrimination, an optical nonlinear element or a nonlinear light-receiving element is used, or a high-speed photoelectric conversion element and a flip-flop circuit are used.

【0303】図53には、変調信号、位相変調後、再生
後の復調信号の波形を図示する。すなわち、本実施形態
例は、光周波数領域でのスペクトラム拡散伝送装置とし
て機能する。多重数が多くなるに従って、位相変調の相
関を全ての組合せに対して減らすことが困難になるの
で、背景雑音が増大し、多重が困難となるが、パルス幅
に相当する帯域を50%程度の効率で利用することが可
能である。
FIG. 53 shows the waveforms of the modulated signal, the demodulated signal after the phase modulation, and the reproduced signal. That is, the present embodiment functions as a spread spectrum transmission apparatus in the optical frequency domain. As the number of multiplexes increases, it becomes more difficult to reduce the correlation of phase modulation for all combinations, so that background noise increases and multiplexing becomes more difficult, but the band corresponding to the pulse width is reduced by about 50%. It can be used with efficiency.

【0304】例えば1psのパルスを用いて、チャンネ
ル変調速度50Gbit/sで4チャンネル、総計20
0Gbit/s程度の伝送装置を構成することが可能と
なる。
For example, using 1 ps pulses, 4 channels at a channel modulation speed of 50 Gbit / s, a total of 20 channels
It is possible to configure a transmission device of about 0 Gbit / s.

【0305】(実施形態例19)本発明の実施形態例1
9を示す。ここで、図54中、符号1031は短パルス
光源、1032は光増幅器、1033は光波長フィル
タ、1034は光分岐素子、1035はn台の光変調回
路、1036,1037,109は図43に示したのと
同様な透過型光信号処理装置であり、入出力導波路をn
本に増やした装置、1038は光号は素子、1039は
光増幅器、1040は光伝送路、1041は光増幅器、
1042は光波長フィルタ、1043は光分岐素子、1
044,1045,109は前述と同様図43に示した
のと同様な透過型光信号処理装置であり、1046はn
台の光受信回路である。
(Embodiment 19) Embodiment 1 of the present invention
9 is shown. In FIG. 54, reference numeral 1031 denotes a short pulse light source, 1032 denotes an optical amplifier, 1033 denotes an optical wavelength filter, 1034 denotes an optical branching element, 1035 denotes n optical modulation circuits, 1036, 1037, and 109 denote FIG. This is a transmission type optical signal processing device similar to that described above, wherein the input / output waveguide is n
1038 is an optical element, 1039 is an optical amplifier, 1040 is an optical transmission line, 1041 is an optical amplifier,
1042 is an optical wavelength filter, 1043 is an optical branching element, 1
Reference numerals 044, 1045, and 109 denote transmission optical signal processing devices similar to those shown in FIG.
Light receiving circuits.

【0306】本実施形態例では、前述した実施形態例1
8を透過型の位相変調回路で構成したもので、その動作
は実施形態例18と同様である。
In this embodiment, the first embodiment described above is used.
8 is composed of a transmission type phase modulation circuit, and its operation is the same as that of the eighteenth embodiment.

【0307】ただし、透過型のため、空間フィルタは相
対位相が[0,π]で変化させて構成する。
However, since it is a transmission type, the spatial filter is formed by changing the relative phase at [0, π].

【0308】(実施形態例20)図55は本発明の実施
形態例20を示すもので、この実施形態例20の装置は
短パルス光源である。
(Embodiment 20) FIG. 55 shows Embodiment 20 of the present invention. The device of Embodiment 20 is a short pulse light source.

【0309】図において、本発明の短パルス光源は、光
変調器2011、光変調器2011を駆動する駆動回路
2012、光増幅媒質2013、光増幅媒質1013に
反転分布を形成する励起回路2014、図5に示したア
レイ導波路回折格子62から入力導波路71を省いたア
レイ導波路回折格子2015、光変調器(光変調手段)
2011と光増幅媒質(光増幅手段)2013を結合す
る光結合手段2016、光増幅媒質1013とアレイ導
波路回折格子2015を2013を結合する光結合手段
2017を有する。光変調器2011の光結合手段20
16側には低反射コーティング2018が施され、その
反対側(外側)には高反射ミラー2019が配置され
る。アレイ導波路回折格子2015の光結合手段201
7側には低反射コーティング2020が施され、その反
対側(外側)には高反射ミラー2021が配置される。
In the figure, the short pulse light source of the present invention includes an optical modulator 2011, a driving circuit 2012 for driving the optical modulator 2011, an optical amplification medium 2013, and an excitation circuit 2014 for forming an inversion distribution in the optical amplification medium 1013. 5, an optical modulator (optical modulation means) in which the input waveguide 71 is omitted from the array waveguide diffraction grating 62 shown in FIG.
The optical coupling unit 2016 includes an optical coupling unit 2016 that couples the optical amplifying medium (optical amplifying unit) 2013 with the optical amplifying medium 2013 and an optical coupling unit 2017 that couples the optical amplifying medium 1013 and the arrayed waveguide diffraction grating 2015. Optical coupling means 20 of optical modulator 2011
On the 16 side, a low reflection coating 2018 is applied, and on the opposite side (outside), a high reflection mirror 2019 is arranged. Optical coupling means 201 of arrayed waveguide diffraction grating 2015
The low-reflection coating 2020 is provided on the seventh side, and the high-reflection mirror 2021 is disposed on the opposite side (outside).

【0310】なお、光変調器2011には、MQW変調
器、LN変調器、その他を用いることができる。光増幅
媒質2013には、進行波型半導体光増幅器、希土類添
加光ファイバ増幅器、その他を用いることができる。励
起回路1014は、光増幅媒質1013が進行波型半導
体光増幅器の場合は電流源、希土類添加光ファイバ増幅
器の場合は励起光源となる。また、アレイ導波路回折格
子2015の基板70には、石英基板の他に、InPや
GaAs等の半導体基板を用いることができる。
Note that an MQW modulator, an LN modulator, or the like can be used as the optical modulator 2011. As the optical amplification medium 2013, a traveling-wave semiconductor optical amplifier, a rare-earth-doped optical fiber amplifier, or the like can be used. The pump circuit 1014 is a current source when the optical amplifying medium 1013 is a traveling-wave type semiconductor optical amplifier, and is a pump light source when the optical amplifying medium 1013 is a rare earth-doped optical fiber amplifier. In addition, as the substrate 70 of the arrayed waveguide diffraction grating 2015, a semiconductor substrate such as InP or GaAs can be used in addition to a quartz substrate.

【0311】アレイ導波路回折格子2015は、基板7
0上にスラブ導波路72、導波路長差ΔLで順次長くな
る複数本の導波路からなるアレイ導波路73、スラブ導
波路74、複数本の出力導波路75が形成された構成で
ある。
[0311] The arrayed waveguide diffraction grating 2015 is
A slab waveguide 72, an arrayed waveguide 73 composed of a plurality of waveguides which are sequentially elongated by a waveguide length difference ΔL, a slab waveguide 74, and a plurality of output waveguides 75 are formed on the optical waveguide 0.

【0312】ここで、スラブ導波路72,74の屈折率
をns 、アレイ導波路73の屈折率をnc 、アレイ導波
路73のスラブ導波路端面における間隔をd、スラブ導
波路74の中心軸を基準にした結像方向をθ、焦点距離
をfs 、光の波長をλとすると、結像位置は、
Here, the refractive index of the slab waveguides 72 and 74 is n s , the refractive index of the array waveguide 73 is n c , the interval of the array waveguide 73 at the slab waveguide end face is d, and the center of the slab waveguide 74 is d. Assuming that the imaging direction with respect to the axis is θ, the focal length is f s , and the wavelength of light is λ, the imaging position is

【0313】[0313]

【数17】ns d sinθ+nc ΔL=mλ (m
=1,2,…) で与えられる。mの値は、通常数十から数百である。ス
ラブ導波路72に入射する光の周波数とスラブ導波路7
4の焦点面における結像位置xの関係は、図56に示す
ようになる。なお、アレイ導波路73の線分散(dx/
df=fs ・dθ/df)は、1〔μm/GHz〕であ
る。
[Mathematical formula-see original document] n s d sin θ + n c ΔL = mλ (m
= 1, 2,...). The value of m is usually several tens to several hundreds. Frequency of light incident on slab waveguide 72 and slab waveguide 7
The relationship between the imaging positions x on the focal plane 4 is as shown in FIG. Note that the linear dispersion (dx /
df = f s · dθ / df ) is a 1 [μm / GHz].

【0314】スラブ導波路72に入射した光は、スラブ
導波路74の端面にΔxの間隔で接続された出力導波路
75を介して高反射ミラー2021で反射され、再びス
ラブ導波路72から逆方向に出射される。このようなア
レイ導波路回折格子2015の反射スペクトルは、出力
導波路75の間隔Δxとコア幅に応じたものとなる。例
えば、Δxを50μm、コア幅を10μmとしたときの
反射スペクトルを図57に示す。出力導波路75の配置
に応じて、50GHzごとに反射ピークをもつくし形の
反射スペクトルが得られる。
The light incident on the slab waveguide 72 is reflected by the high reflection mirror 2021 via the output waveguide 75 connected to the end face of the slab waveguide 74 at an interval of Δx, and is again reflected from the slab waveguide 72 in the opposite direction. Is emitted. The reflection spectrum of such an arrayed waveguide diffraction grating 2015 depends on the interval Δx of the output waveguide 75 and the core width. For example, FIG. 57 shows a reflection spectrum when Δx is 50 μm and the core width is 10 μm. Depending on the arrangement of the output waveguide 75, a reflection spectrum having a reflection peak at every 50 GHz is obtained.

【0315】本実施形態例の構成では、高反射ミラー2
019と高反射ミラー2021との間に光共振器が形成
され、光増幅媒質2013での利得が十分に大きい場合
に多数の波長の光を同時に発振させることができる。さ
らに、駆動回路2012により周波数fの制限波で光変
調器2011を駆動して十分に深い変調をかけると、発
振縦モード間に結合が生じてモードロック発振する。な
お、駆動する周波数fは、高反射ミラー2019と高反
射ミラー2021の等価光学距離をLeff 、kを整数と
して、
In the configuration of this embodiment, the high reflection mirror 2
An optical resonator is formed between the optical amplifier 019 and the high-reflection mirror 2021, and when the gain in the optical amplification medium 2013 is sufficiently large, light of many wavelengths can be oscillated simultaneously. Further, when the drive circuit 2012 drives the optical modulator 2011 with the limited wave of the frequency f to apply sufficiently deep modulation, coupling occurs between the oscillation longitudinal modes, and mode-lock oscillation occurs. Note that the driving frequency f is determined by setting the equivalent optical distance between the high reflection mirror 2019 and the high reflection mirror 2021 to L eff and k to an integer.

【0316】[0316]

【数18】 f=k・c/(2・Leff )=Δx/(dx/df) と表される。このとき、各縦モードの位相関係が一定に
保たれ、繰り返し周波数fの光短パルス列が生成され
る。発振波長スペクトルを図58に示し、発振パルス波
形を図59に示す。
F = k · c / (2 · L eff ) = Δx / (dx / df) At this time, the phase relationship of each longitudinal mode is kept constant, and an optical short pulse train having a repetition frequency f is generated. The oscillation wavelength spectrum is shown in FIG. 58, and the oscillation pulse waveform is shown in FIG.

【0317】従来のモードロック型レーザでは、各モー
ドの周波数を設定することが困難であった。しかし、本
実施形態例の構成では、各モードの周波数がアレイ導波
路回折格子2015の出力導波路75の間隔Δxによっ
て決められるので、各モードの周波数を詳細に設定する
ことができる。さらに、アレイ導波路回折格子2015
が石英基板上に形成される場合には、温度変動に対して
も安定な周波数での発振が可能である。
With the conventional mode-locked laser, it was difficult to set the frequency of each mode. However, in the configuration of the present embodiment, since the frequency of each mode is determined by the interval Δx between the output waveguides 75 of the arrayed waveguide grating 2015, the frequency of each mode can be set in detail. Further, the array waveguide diffraction grating 2015
Is formed on a quartz substrate, it is possible to oscillate at a stable frequency even with temperature fluctuations.

【0318】また、従来のモードロック型レーザでは、
パルス幅を設定することが困難であった。しかし、本実
施形態例の構成では、アレイ導波路回折格子15の出力
導波路75の本数および高反射ミラー2021の反射率
を制御することにより、すなわち発振スペクトル幅を設
定することにより、パルス幅をあらかじめ設定すること
ができる。例えば、図60に示すようなガウス型の包絡
線スペクトルを実現することができる。このとき、時間
軸上でのパルス波形もガウス型となる。
In a conventional mode-locked laser,
It was difficult to set the pulse width. However, in the configuration of the present embodiment, the pulse width is controlled by controlling the number of output waveguides 75 of the arrayed waveguide grating 15 and the reflectance of the high reflection mirror 2021, that is, by setting the oscillation spectrum width. Can be set in advance. For example, a Gaussian envelope spectrum as shown in FIG. 60 can be realized. At this time, the pulse waveform on the time axis also becomes Gaussian.

【0319】(実施形態例21)図61は、本発明の実
施形態例21を示すもので、この実施形態例装置は短パ
ルス光源である。
(Embodiment 21) FIG. 61 shows Embodiment 21 of the present invention. The apparatus of this embodiment is a short pulse light source.

【0320】基本的な構成は、図55に示す実施形態例
20と同じである。ここでは、アレイ導波路回折格子2
015のスラブ導波路74および出力導波路75部分の
拡大図を示す。
The basic structure is the same as that of the twentieth embodiment shown in FIG. Here, the arrayed waveguide diffraction grating 2
15 shows an enlarged view of a slab waveguide 74 and an output waveguide 75 portion.

【0321】本実施形態例の特徴は、出力導波路75の
各導波路の長さを変え、光共振器内の分散を補償できる
ように設定したところにある。
The feature of this embodiment is that the length of each waveguide of the output waveguide 75 is changed so that dispersion in the optical resonator can be compensated.

【0322】一般に、半導体材料は大きな分散をもって
おり、本発明の光共振器内の分散のほとんどは、光変調
器2011および光増幅媒質2013における半導体の
材料分散であると考えられる。この分散の大きさは、
0.005ps/nm程度である。1μm/GHzの線
分散をもつアレイ導波路73に対して、50μm間隔に
出力導波路75を配置する場合には、隣接する導波路長
の差を0.4μmとすれば、光共振器内の分散を補償す
ることが可能である。ただし、各導波路長は各モードに
対する共振器中の位相差がmπ(m=0,1,2,…)
となるように微調整される。
Generally, the semiconductor material has a large dispersion, and it is considered that most of the dispersion in the optical resonator of the present invention is a material dispersion of the semiconductor in the optical modulator 2011 and the optical amplification medium 2013. The magnitude of this variance is
It is about 0.005 ps / nm. In the case where the output waveguides 75 are arranged at 50 μm intervals with respect to the array waveguide 73 having a linear dispersion of 1 μm / GHz, if the difference between adjacent waveguide lengths is 0.4 μm, the inside of the optical resonator can be reduced. It is possible to compensate for dispersion. However, for each waveguide length, the phase difference in the resonator for each mode is mπ (m = 0, 1, 2,...)
Is fine-tuned so that

【0323】このため、隣接する導波路長の差を以下の
ようにしてもよい。
Therefore, the difference between adjacent waveguide lengths may be set as follows.

【0324】[0324]

【数19】 [Equation 19]

【0325】ここで、λK はK番目のモードの波長、n
eff は出力導波路の実効屈折率である。これにより、ト
ランスフォームリミットに近いパルスを生成することが
できる。また、フリースペクトルレンジの大きいアレイ
導波路回折格子2015を用いれば、サブピコ秒の極超
短パルス列を生成することができる。
Here, λ K is the wavelength of the K-th mode, n
eff is the effective refractive index of the output waveguide. Thereby, a pulse close to the transform limit can be generated. When the arrayed waveguide grating 2015 having a large free spectrum range is used, a sub-picosecond ultra-short pulse train can be generated.

【0326】(実施形態例22)図62(A)は、本発
明の実施形態例22を示すもので、本実施形態例装置は
短パルス光源である。
(Embodiment 22) FIG. 62A shows Embodiment 22 of the present invention, and the device of this embodiment is a short pulse light source.

【0327】本実施形態例の基本的な構成は、図55に
示す実施形態例20と同じである。ここでは、実施形態
例20におけるアレイ導波路回折格子2015の出力導
波路75部分の拡大図を示す。
The basic structure of this embodiment is the same as that of the twentieth embodiment shown in FIG. Here, an enlarged view of the output waveguide 75 portion of the arrayed waveguide diffraction grating 2015 in Embodiment 20 is shown.

【0328】本実施形態例の特徴は、出力導波路75の
端面の高反射ミラー2021に代えて、レンズアレイと
片面に高反射ミラーを有する液晶空間変調器を配置する
ところにある。レンズアレイは、Δxの間隔で配置され
る分布屈折率型レンズ2022により構成される。液晶
空間変調器は、偏光板2023、ガラス基板2024−
1、Δxの間隔で配置される透明電極2025および配
向膜2026に挟まれたツイストネマティック液晶20
27、高反射ミラー2028、ガラス基板2024−2
を積層した構成である。出力導波路75の端面、分布屈
折率型レンズ2022および偏光板2023の両面に
は、低反射コーティング2029が施される。
The feature of this embodiment is that a liquid crystal spatial modulator having a lens array and a high-reflection mirror on one side is disposed instead of the high-reflection mirror 2021 on the end face of the output waveguide 75. The lens array is composed of distributed index lenses 2022 arranged at intervals of Δx. The liquid crystal spatial modulator includes a polarizing plate 2023, a glass substrate 2024-
1. Twisted nematic liquid crystal 20 sandwiched between transparent electrode 2025 and alignment film 2026 arranged at intervals of Δx
27, high reflection mirror 2028, glass substrate 2024-2
Are laminated. A low-reflection coating 2029 is applied to both ends of the output waveguide 75, the distributed index lens 2022, and the polarizing plate 2023.

【0329】液晶空間変調器は、対向する透明電極20
25間に電圧を印加することにより、高反射ミラー20
28から出力導波路75への反射率を制御することがで
きる。これにより、ダイナミックにモードの制御が可能
であり、必要に応じてパルス波形を代えることができ
る。
The liquid crystal spatial modulator is provided with a transparent electrode 20 facing the liquid crystal.
By applying a voltage between the mirrors 25,
The reflectance from 28 to the output waveguide 75 can be controlled. As a result, the mode can be dynamically controlled, and the pulse waveform can be changed as needed.

【0330】なお、この場合の空間変調器は上記液晶空
間変調器に限らず、MQW変調器、フランツケルディッ
シュ効果による変調器、LN変調器、光非線形材料によ
る変調器など、他の変調器を利用することができる。
The spatial modulator in this case is not limited to the liquid crystal spatial modulator described above, but may be another modulator such as an MQW modulator, a modulator using the Franz-Keldysh effect, an LN modulator, or a modulator using an optical nonlinear material. Can be used.

【0331】また、共振器内分散補償を行うには、前述
した分散補償用の位相フィルタを用いても良いことは言
うまでもない。この場合の断面構成を図62(B)に示
す。図中、符号74はスラブ導波路であり、2024は
保持基板、2028は高反射ミラー、3000は分散補
償用位相フィルタである。
In order to perform intra-cavity dispersion compensation, it goes without saying that the above-described phase filter for dispersion compensation may be used. FIG. 62B shows a cross-sectional configuration in this case. In the figure, reference numeral 74 denotes a slab waveguide, 2024 denotes a holding substrate, 2028 denotes a high reflection mirror, and 3000 denotes a dispersion compensation phase filter.

【0332】(実施形態例23)図63は、本発明の実
施形態例23を示すものである(短パルス光源)。
Embodiment 23 FIG. 63 shows Embodiment 23 of the present invention (short pulse light source).

【0333】本実施形態例の基本的な構成は、図55に
示す実施形態例20と同じである。ここでは、アレイ導
波路回折格子2015のスラブ導波路74および出力導
波路75部分の拡大図を示す。
The basic structure of this embodiment is the same as that of the twentieth embodiment shown in FIG. Here, an enlarged view of the slab waveguide 74 and the output waveguide 75 of the arrayed waveguide diffraction grating 2015 is shown.

【0334】本実施形態例の特徴は、高反射ミラー20
21を用いる代わりに、出力導波路75の中に回折格子
2030を形成するところにある。この回折格子203
0は、非常に狭帯域の高反射ミラーとして機能させるこ
とができ、また分光特性をもつので、非常に詳細にモー
ド波長を設定することができる。さらに、回折格子20
30をそれぞれ適当な位置に配置することにより、前記
実施形態例21と同様に光共振器内の分散補償が可能と
なり、トランスフォームリミットに近いパルスを生成す
ることができる。
This embodiment is characterized in that the high reflection mirror 20
Instead of using 21, a diffraction grating 2030 is formed in the output waveguide 75. This diffraction grating 203
0 can function as a very narrow band high-reflection mirror and has spectral characteristics, so that the mode wavelength can be set very precisely. Further, the diffraction grating 20
By arranging the 30s at appropriate positions, dispersion compensation in the optical resonator becomes possible as in the twenty-first embodiment, and a pulse close to the transform limit can be generated.

【0335】(実施形態例24)図64は、本発明の実
施形態例24を示すものである(短パルス光源)。
Embodiment 24 FIG. 64 shows Embodiment 24 of the present invention (short pulse light source).

【0336】本実施形態例の基本的な構成は、図55に
示す実施形態例20と同じである。ここでは、アレイ導
波路回折格子2015のスラブ導波路74および出力導
波路75部分の拡大図を示す。
The basic structure of this embodiment is the same as that of the twentieth embodiment shown in FIG. Here, an enlarged view of the slab waveguide 74 and the output waveguide 75 of the arrayed waveguide diffraction grating 2015 is shown.

【0337】本実施形態例の特徴は、実施形態例23の
ように回折格子2030が形成された出力導波路75の
2本または3本以上の導波路を光合波器2031に接続
するところにある。光合波器2031によって出力導波
路75の所定の導波路からの光を結合することにより、
モードロック発振している場合の所定のモードを結合
し、各種のパルス波形を生成することができる。例え
ば、奇数または偶数番号のモードのみを結合して出力す
れば、モードロック周波数の2倍繰り返し周波数の光短
パルス列を生成することができる。
The feature of this embodiment is that two or more waveguides of the output waveguide 75 on which the diffraction grating 2030 is formed as in the twenty-third embodiment are connected to the optical multiplexer 2031. . By coupling light from a predetermined waveguide of the output waveguide 75 by the optical multiplexer 2031,
By combining predetermined modes in the case of mode-lock oscillation, various pulse waveforms can be generated. For example, if only odd-numbered or even-numbered modes are combined and output, an optical short pulse train having a repetition frequency twice as high as the mode-lock frequency can be generated.

【0338】(実施形態例25)図65は、本発明の実
施形態例25を示すものである(短パルス光源)。
(Embodiment 25) FIG. 65 shows Embodiment 25 of the present invention (short pulse light source).

【0339】図において、アレイ導波路回折格子203
2は、実施形態例20におけるアレイ導波路回折格子2
015から出力導波路75を省き、スラブ導波路74の
焦点面にΔxの間隔で複数個の高反射ミラー2021を
配置した構成である。その他の構成は実施形態例20と
同様である。
In the figure, the arrayed waveguide diffraction grating 203
2 is the arrayed waveguide diffraction grating 2 in Embodiment 20.
In this configuration, the output waveguide 75 is omitted from 015, and a plurality of high reflection mirrors 2021 are arranged on the focal plane of the slab waveguide 74 at intervals of Δx. Other configurations are the same as those of the twentieth embodiment.

【0340】図66は、アレイ導波路回折格子2032
のスラブ導波路74部分の拡大図を示す。
FIG. 66 shows an arrayed waveguide diffraction grating 2032.
Is an enlarged view of the slab waveguide 74 of FIG.

【0341】図において、アレイ導波路回折格子203
2の基板70の端面は、スラブ導波路74の焦点面に沿
って切断され、その端面上にΔxの間隔で複数個の高反
射ミラー2021が配置される。また、高反射ミラー2
021以外の部分からの端面反射を低減するために、基
板70の端面には全面に低反射コーティングが施されて
いる。
In the figure, the arrayed waveguide diffraction grating 203
The end face of the second substrate 70 is cut along the focal plane of the slab waveguide 74, and a plurality of high reflection mirrors 2021 are arranged on the end face at intervals of Δx. In addition, high reflection mirror 2
In order to reduce end surface reflection from portions other than 021, a low reflection coating is applied to the entire end surface of the substrate 70.

【0342】(実施形態例26)図67は、本発明の実
施形態例26を示すものである(短パルス光源)。
(Embodiment 26) FIG. 67 shows Embodiment 26 of the present invention (short pulse light source).

【0343】本実施形態例26の基本的な構成は、図6
5に示す実施形態例25と同じである。ここでは、アレ
イ導波路回折格子2032のスラブ導波路74部分の拡
大図を示す。
The basic configuration of the twenty-sixth embodiment is shown in FIG.
This is the same as Embodiment 25 shown in FIG. Here, an enlarged view of the slab waveguide 74 portion of the arrayed waveguide diffraction grating 2032 is shown.

【0344】本実施形態例の特徴は、高反射ミラー20
21を用いる代わりに、スラブ導波路74の焦点面上に
回折格子2033を形成するところにある。
This embodiment is characterized in that the high reflection mirror 20
Instead of using 21, a diffraction grating 2033 is formed on the focal plane of the slab waveguide 74.

【0345】この回折格子2033は、光ファイバ中に
形成する回折格子と同様に紫外線を用いて書き込むこと
ができる。石英基板では、回折格子の結合定数が小さく
かつ損失が小さいので、回折格子2033を非常に狭帯
域の高反射ミラーとして機能させることができる。さら
に、アレイ導波路回折格子2032の分光機能を加え
て、スラブ導波路74中の回折格子2033による高反
射ミラーが分光特性をもつので、非常に詳細にモード波
長を設定することができる。また、回折格子2033の
各位置をそれぞれ焦点面の法線上に変位させて形成する
ことにより、実施形態例21と同様に光共振器内の分散
補償が可能となり、トランスフォームリミットに近いパ
ルスを生成することができる。
[0345] This diffraction grating 2033 can be written using ultraviolet rays, similarly to the diffraction grating formed in the optical fiber. In a quartz substrate, since the coupling constant of the diffraction grating is small and the loss is small, the diffraction grating 2033 can function as a very narrow band high reflection mirror. Further, since the high reflection mirror formed by the diffraction grating 2033 in the slab waveguide 74 has a spectral characteristic in addition to the spectral function of the arrayed waveguide diffraction grating 2032, the mode wavelength can be set very precisely. Also, by displacing each position of the diffraction grating 2033 on the normal to the focal plane, dispersion compensation in the optical resonator becomes possible as in the twenty-first embodiment, and a pulse close to the transform limit is generated. can do.

【0346】(実施形態例27)図68は、本発明の実
施形態例27を示すものである(短パルス光源)。
(Embodiment 27) FIG. 68 shows Embodiment 27 of the present invention (short pulse light source).

【0347】基本的な構成は、図67に示す実施形態例
26と同じである。ここでは、アレイ導波路回折格子2
032のスラブ導波路74部分の拡大図を示す。図68
(A)は平面図であり、図68(B)は図68(A)の
A−A′線で沿う断面図である。符号76は導波路コア
である。
The basic structure is the same as that of the embodiment 26 shown in FIG. Here, the arrayed waveguide diffraction grating 2
An enlarged view of a portion 032 of the slab waveguide 74 is shown. Fig. 68
(A) is a plan view, and FIG. 68 (B) is a cross-sectional view along the line AA ′ in FIG. 68 (A). Reference numeral 76 denotes a waveguide core.

【0348】本実施形態例の特徴は、高反射ミラー20
21を用いる代わりに、スラブ導波路74の焦点面上に
沿って基板70に対して垂直な溝2034を形成し、そ
の溝中に複数のミラー2035が形成されたポリイミド
フィルム2036を挿入したところにある。
This embodiment is characterized in that the high reflection mirror 20
Instead of using 21, a groove 2034 perpendicular to the substrate 70 is formed along the focal plane of the slab waveguide 74, and a polyimide film 2036 on which a plurality of mirrors 2035 are formed is inserted into the groove. is there.

【0349】このポリイミドフィルム2036は、導波
路端面からの不要な反射光を除くために、動作波長で透
明で導波路の等価屈折率との屈折率差が小さい接着剤2
037で固定される。また、ポリイミドフィルム203
6のミラー2035のない部分からの反射光を除くため
に、その表面には低反射コーティング2038が施され
る。また、裏面からの反射を避けるために、裏面側には
光吸収フィルム2039が積層される。なお、本実施形
態例では、ポリイミドフィルム以外にも各種フィルムを
用いることができる。なお、上記実施形態例21〜27
におけるアレイ導波路回折格子は、短パルス光源におい
て設定したが、これら実施形態例におけるアレイ導波路
回折格子は、波形整形、分散補償などの別の応用にも適
用可能である。
The polyimide film 2036 is made of an adhesive 2 which is transparent at the operating wavelength and has a small refractive index difference from the equivalent refractive index of the waveguide in order to remove unnecessary reflected light from the end face of the waveguide.
Fixed at 037. In addition, polyimide film 203
In order to remove the reflected light from the part without the mirror 2035, a low reflection coating 2038 is applied to the surface. In order to avoid reflection from the back surface, a light absorbing film 2039 is laminated on the back surface side. In this embodiment, various films other than the polyimide film can be used. In addition, the said Embodiment Example 21-27
Although the arrayed waveguide grating in the above is set for a short pulse light source, the arrayed waveguide grating in these embodiments can be applied to other applications such as waveform shaping and dispersion compensation.

【0350】(実施形態例28)図69は、本発明の実
施形態例28を示すものである(短パルス光源)。
(Embodiment 28) FIG. 69 shows Embodiment 28 of the present invention (short pulse light source).

【0351】本実施形態例では、光変調器2011と光
増幅媒質2013を集積化した構成を示す。n−InP
基板2040に、光変調用MQW層2041、i−In
Pエッチストップ層2042、レーザ用MQW層204
3、n−InP層2044、n−InGaAsP層20
45、AuZnNi電極2046を積層し、n−InP
層2040の裏面にAuGeNi電極2047を取り付
ける。光変調器2011側の端面には高反射ミラー20
48(2019)、光増幅媒質2013側の端面には低
反射コーティング2049が施される。このような集積
化により、短パルス光源の部品点数が減少し、光結合手
段がアレイ導波路回折格子2015,2032との間の
1ケ所ですむので、経済的で信頼性の高い短パルス光源
を実現することができる。
In this embodiment, a configuration in which the optical modulator 2011 and the optical amplifying medium 2013 are integrated is shown. n-InP
An MQW layer for light modulation 2041, i-In
P etch stop layer 2042, laser MQW layer 204
3, n-InP layer 2044, n-InGaAsP layer 20
45, an AuZnNi electrode 2046 is laminated, and n-InP
An AuGeNi electrode 2047 is attached to the back surface of the layer 2040. A high reflection mirror 20 is provided on the end face on the side of the optical modulator 2011.
48 (2019), a low-reflection coating 2049 is applied to the end surface on the optical amplification medium 2013 side. Such integration reduces the number of components of the short pulse light source, and requires only one optical coupling means between the arrayed waveguide gratings 2015 and 2032, so that an economical and highly reliable short pulse light source can be used. Can be realized.

【0352】(実施形態例29)図70において、21
01は、出力面に低反射構造が設けられ、反対の端面に
高反射構造が設けられたファイバ出力型光変調器であ
り、2102は変調器駆動回路、2103はファイバ出
力型光増幅媒質、2104は増幅媒質励起回路、210
5は4端子型光サーキュレータ、2106は無反射終端
器、2107は光カップラ、2108は偏波保持型光フ
ァイバ、2109はアレイ導波路回折格子、2110は
光導波路、2111は第1のスラブ導波路、2112は
導波路アレイ、2113は第2のスラブ導波路、211
4はレンズ、2115は高反射ミラー、2116は微動
台である。
(Embodiment 29) Referring to FIG.
Reference numeral 01 denotes a fiber output type optical modulator in which a low reflection structure is provided on the output surface and a high reflection structure is provided on the opposite end surface. Reference numeral 2102 denotes a modulator driving circuit, 2103 denotes a fiber output type optical amplification medium, and 2104. Is an amplification medium excitation circuit, 210
5 is a four-terminal optical circulator, 2106 is a non-reflection terminator, 2107 is an optical coupler, 2108 is a polarization maintaining optical fiber, 2109 is an arrayed waveguide diffraction grating, 2110 is an optical waveguide, 2111 is a first slab waveguide. , 2112 is a waveguide array, 2113 is a second slab waveguide, 211
4 is a lens, 2115 is a high reflection mirror, and 2116 is a fine movement table.

【0353】図70の高反射ミラー2115の拡大図を
図71に示す。図71(A)は平面構成図、図71
(B)は端面図である。ここで、2117は石英基板、
2118は点反射コーティング、2119はAu/Cr
等の高反射ミラーである。各ミラー2119の幅は一定
であり、図71(A)のy方向に隣接ミラー間隔が変化
するように構成されている。
FIG. 71 is an enlarged view of the high reflection mirror 2115 of FIG. FIG. 71A is a plan view, FIG.
(B) is an end view. Here, 2117 is a quartz substrate,
2118 is a point reflection coating, 2119 is Au / Cr
Etc. are high reflection mirrors. The width of each mirror 2119 is constant, and the distance between adjacent mirrors changes in the y direction in FIG. 71 (A).

【0354】図72に、高反射ミラー2115近傍の配
置図を示す。図中、2120はレンズ基板、2114は
レンズで、2109の結像面を円筒面から平面に変換す
る作用を有する。ミラー2115のある面が結像面に一
致するように配置される。この図で紙面に垂直な向きが
y方向、また、y軸の回りの回転角をθとする。ミラー
2115に連結された微動台2116により、x,y方
向およびθ方向に微動することができる。この実施形態
例では、ミラー2115をx方向に移動することによ
り、モードロック発振時の中心周波数と各モードの発振
周波数を制御することができる。y方向に移動すること
により、ミラー2119の間隔が変化するので、モード
の間隔、すなわち、パルスの繰り返し周期を制御するこ
とができる。さらに、モードロック状態が生じやすいよ
うに、θ方向を制御し、共振器内の遅延時間をパルスの
繰り返し周期の整数倍あるいは整数分の一になるように
する。
FIG. 72 is a layout diagram showing the vicinity of the high reflection mirror 2115. In the figure, reference numeral 2120 denotes a lens substrate, and 2114 denotes a lens. The mirror 2115 is arranged so that a certain surface thereof coincides with the image forming surface. In this figure, the direction perpendicular to the paper surface is the y direction, and the rotation angle around the y axis is θ. The fine movement table 2116 connected to the mirror 2115 enables fine movement in the x, y and θ directions. In this embodiment, by moving the mirror 2115 in the x direction, it is possible to control the center frequency during mode-lock oscillation and the oscillation frequency of each mode. By moving in the y direction, the interval between the mirrors 2119 changes, so that the mode interval, that is, the pulse repetition period can be controlled. Further, the θ direction is controlled so that the mode locked state is easily generated, and the delay time in the resonator is set to be an integral multiple or a fraction of the pulse repetition period.

【0355】本実施形態例29では、パルス列の繰り返
し周期および中心周波数を容易に制御できる特徴を持
つ。図面では、光ファイバの各部品を接続するように示
したが、他の実施形態例と同様にレンズで接続してもよ
いことは、言うまでもない。また、他の実施形態例にお
いても、本実施形態例と同様に光ファイバで接続するこ
とは、言うまでもない。
The twenty-ninth embodiment has a feature that the repetition period and the center frequency of the pulse train can be easily controlled. In the drawings, each component of the optical fiber is shown to be connected, but it is needless to say that it may be connected by a lens as in the other embodiments. Also, in other embodiments, it is needless to say that the connection is made by an optical fiber as in the present embodiment.

【0356】(実施形態例30)図73(A)は、本発
明の実施形態例30を示すもので、本実施形態例は、光
信号の実時間波形の観察が可能な光信号処理装置に関す
る。
Embodiment 30 FIG. 73A shows Embodiment 30 of the present invention. This embodiment relates to an optical signal processing apparatus capable of observing a real-time waveform of an optical signal. .

【0357】図73(A)において、3101は信号光
を入射させるための信号光用入射導波路である。310
2は第1のスラブ導波路であって、信号光用入射導波路
3101の出力光をアレイ導波路3103に分配する機
能を持つ。アレイ導波路3103は入射信号光を時間−
空間変換する機能を持つ。
In FIG. 73A, reference numeral 3101 denotes a signal light incidence waveguide for making signal light incident. 310
Reference numeral 2 denotes a first slab waveguide, which has a function of distributing the output light of the signal light incident waveguide 3101 to the array waveguide 3103. The array waveguide 3103 converts the incident signal light into time-
It has a function to perform spatial conversion.

【0358】また、3104は参照光を入射させるため
の参照光用入射導波路である。3105は参照光用の第
1のスラブ導波路であって、参照光用入射導波路310
4の出力光をアレイ導波路3106に分配する機能を持
つ。アレイ導波路3106は入射参照光を時間−空間変
換する機能を持つ。
Reference numeral 3104 denotes a reference light incidence waveguide for allowing reference light to enter. Reference numeral 3105 denotes a first slab waveguide for reference light, which is an input waveguide 310 for reference light.
4 has a function of distributing the output light to the array waveguide 3106. The array waveguide 3106 has a function of performing time-space conversion of the incident reference light.

【0359】3107は第2のスラブ導波路であり、ア
レイ導波路3103とアレイ導波路3106とから出力
した出力光をそれぞれフーリエ変換させる機能を持つ。
3108は光検出ダイオード(PD)アレイであり、第
2のスラブ導波路3107によりフーリエ変換された信
号光と参照光との干渉によって、第2のスラブ導波路3
107の焦点面に形成されるフーリエ変換ホログラムの
電界強度分布を検出する。3109はPDアレイ310
8により検出されたフーリエ変換ホログラムの電界強度
分布から入力した上記信号光を復元する光信号復元回路
である。また、200は、前記導波路3101,310
4、スラブ導波路3102、3105、4107、アレ
イ導波路3103,3106から構成されるアレイ導波
路回折格子である。
[0359] Reference numeral 3107 denotes a second slab waveguide, which has a function of performing Fourier transform on output lights output from the array waveguides 3103 and 3106, respectively.
Reference numeral 3108 denotes a photodetector diode (PD) array. The interference between the signal light Fourier-transformed by the second slab waveguide 3107 and the reference light results in the second slab waveguide 3PD.
The electric field intensity distribution of the Fourier transform hologram formed on the focal plane 107 is detected. 3109 is a PD array 310
8 is an optical signal restoring circuit for restoring the signal light input from the electric field intensity distribution of the Fourier transform hologram detected by 8. Also, 200 is the waveguide 3101, 310
4. An arrayed waveguide diffraction grating composed of slab waveguides 3102, 3105, 4107 and arrayed waveguides 3103, 3106.

【0360】ここで、アレイ導波路3103とアレイ導
波路3106によって信号光を時間−空間変換する際
に、時間軸に対して空間軸が互いに反転すると、ホログ
ラムが得られないので、2つのアレイ導波路3103,
3106は、図73(A)に示したように同じ方向に曲
げ、これによりアレイ導波路の出射面上で時間軸に対す
る空間軸の符号を揃えている。
Here, when the signal light is time-space converted by the array waveguides 3103 and 3106, if the spatial axes are inverted with respect to the time axis, no hologram can be obtained. Wave path 3103
3106 is bent in the same direction as shown in FIG. 73 (A), whereby the signs of the spatial axis with respect to the time axis are aligned on the emission surface of the arrayed waveguide.

【0361】また、本実施形態例30では、PDアレイ
3108は第2のスラブ導波路3107の焦点面にほぼ
密着させているが、さらに第2のスラブ導波路107の
焦点面上にレンズを設けて位相補償を行ってもよい。ま
た、2つの導波路アレイを設計する際には、図73のよ
うに、信号光用アレイ導波路3103はその出射側、ま
た参照光用アレイ導波路3106はその入射側に、それ
ぞれ1cm程度の直線のアレイ導波路を付け加えること
で、アレイ導波路同士が互いに重ならないようにしてい
る。
In the thirtieth embodiment, the PD array 3108 is almost in close contact with the focal plane of the second slab waveguide 3107, but a lens is further provided on the focal plane of the second slab waveguide 107. Phase compensation may be performed. When designing two waveguide arrays, as shown in FIG. 73, the signal light array waveguide 3103 is on the exit side, and the reference light array waveguide 3106 is on the incidence side thereof, about 1 cm each. The addition of a straight array waveguide prevents the array waveguides from overlapping each other.

【0362】また、同等の機能を有する構成として、図
73(B)のようにすることも可能である。図73
(B)において、符号3110は参照光用の第2のスラ
ブ導波路、3111はハーフミラーである。ハーフミラ
ー3111は導波路を形成後、基板にダイシングソーに
よって溝を作製し、挿入することで導入する。ハーフミ
ラー3111の位置は、スラブ導波路3110に入射し
た参照光がハーフミラー3111において反射し、スラ
ブ導波路3107の焦点面に結像するように決定する。
このとき、オフアクシスホログラムの構成にするために
は、参照光の光軸は、信号光の光軸に対して、3度から
30度程度の角度をなすようにする必要がある。信号光
と参照光のなる角度はできるだけ小さい方が分解能が良
くなるが、信号光と参照光とを分離させるためには、図
73(C)に示すように、参照光および信号光のそれぞ
れのビームが重ならない程度に大きくする必要がある。
FIG. 73B shows a structure having equivalent functions. Figure 73
In (B), reference numeral 3110 denotes a second slab waveguide for reference light, and 3111 denotes a half mirror. The half mirror 3111 is formed by forming a groove in a substrate using a dicing saw after forming a waveguide, and inserting the groove into the groove. The position of the half mirror 3111 is determined so that the reference light incident on the slab waveguide 3110 is reflected by the half mirror 3111 and forms an image on the focal plane of the slab waveguide 3107.
At this time, in order to form an off-axis hologram, the optical axis of the reference light needs to form an angle of about 3 to 30 degrees with respect to the optical axis of the signal light. The smaller the angle between the signal light and the reference light is, the better the resolution is. However, in order to separate the signal light and the reference light, as shown in FIG. It must be large enough so that the beams do not overlap.

【0363】図73(A)における導波路は、一例とし
て次のようにして形成した。まず、単結晶シリコンの基
板上に、火炎加水分解体積法(FHD法)によって下部
クラッド層、コア層の順にガラス微粒子膜として堆積さ
せた後、アニール炉中で高温に加熱し、シリコン基板上
を覆う透明なガラス膜とする。その後、導波路の形にパ
ターニングを施し、ドライエッチングを用いて、不要な
コア層を除去した後、再びFHD法を用いて上部クラッ
ド層を堆積させ、高温に加熱して上部クラッド層を透明
化させる。本実施形態例30では、このような作製法を
用いたが、InPなどの半導体層にコア層としてInG
aAsPなどのクラッドよりも屈折率の高い半導体をエ
ピタキシャル成長させ、パターニング、エッチングの
後、再びInPを上部クラッド層として再成長させて作
製した半導体の導波路構造についても同様の機能を持つ
ことは明らかである。この場合は、使用したい波長域に
おいて材料が透明であることが望ましい。
The waveguide in FIG. 73A was formed as follows as an example. First, a lower clad layer and a core layer are sequentially deposited as a glass fine particle film on a single crystal silicon substrate by a flame hydrolysis volumetric method (FHD method), and then heated to a high temperature in an annealing furnace. A transparent glass film to cover. Thereafter, patterning is performed in the shape of a waveguide, and unnecessary core layers are removed using dry etching. Then, the upper cladding layer is deposited again using the FHD method, and heated to a high temperature to make the upper cladding layer transparent. Let it. In Embodiment 30 of the present invention, such a manufacturing method is used, but a semiconductor layer such as InP is formed of InG as a core layer.
It is clear that a semiconductor waveguide structure manufactured by epitaxially growing a semiconductor having a higher refractive index than the cladding such as aAsP, patterning and etching, and then re-growing InP as an upper cladding layer again has the same function. is there. In this case, it is desirable that the material is transparent in a wavelength range to be used.

【0364】また、本実施形態例で用いた光検出ダイオ
ードアレイの詳細図を図73(D)に示す。256個の
1次元アレイで1個の光検出ダイオードの大きさは、縦
200μm、横30μmであり、それぞれのピクセルが
周期50μmで並んでいる。各ピクセルで発生した電荷
は、電荷積分器3114に蓄積される。蓄積された電荷
は、CMOSのシフトレジスタ3115によって、ピク
セルを順次操作していくことで読み出される。また、光
信号復元回路3109は、光検出ダイオードアレイによ
って検出したホログラム干渉縞の分布に対して、後述の
数学的操作を行うための電子計算機およびプログラム、
復元した元の光信号の電界分布を表示させるための表示
装置から構成されている。
FIG. 73D shows a detailed view of the photodetector diode array used in this embodiment. The size of one photodetector diode in a 256 one-dimensional array is 200 μm in length and 30 μm in width, and each pixel is arranged at a period of 50 μm. The charge generated in each pixel is stored in the charge integrator 3114. The accumulated charge is read out by sequentially operating pixels by a CMOS shift register 3115. Further, the optical signal restoration circuit 3109 includes an electronic computer and a program for performing a mathematical operation described later on the distribution of the hologram interference fringes detected by the light detection diode array,
It comprises a display device for displaying the restored electric field distribution of the original optical signal.

【0365】また、本実施形態例で用いた光検出ダイオ
ードアレイの詳細図を図73(D)に示す。256個の
1次元アレイで1個の光検出ダイオードの大きさは、縦
200μm、横30μmであり、それぞれのピクセルが
周期50μmで並んでいる。各ピクセルで発生した電荷
は、電荷積分器3114に蓄積される。蓄積された電荷
は、CMOSのシフトレジスタ3115によって、ピク
セルを順次操作していくことで読み出される。
FIG. 73D shows a detailed view of the photodetector diode array used in this embodiment. The size of one photodetector diode in a 256 one-dimensional array is 200 μm in length and 30 μm in width, and each pixel is arranged at a period of 50 μm. The charge generated in each pixel is stored in the charge integrator 3114. The accumulated charge is read out by sequentially operating pixels by a CMOS shift register 3115.

【0366】また、光信号復元回路3109は、光検出
ダイオードアレイによって検出したホログラム干渉縞の
分布に対して、後述の数学的操作を行うための電子計算
機およびプログラム、復元した元の光信号の電界分布を
表示させるための表示装置から構成されている。
The optical signal restoration circuit 3109 is provided with an electronic computer and a program for performing a mathematical operation to be described later on the distribution of the hologram interference fringes detected by the light detection diode array, and an electric field of the restored original optical signal. It comprises a display device for displaying the distribution.

【0367】導波路3101に観測を行いたい信号光s
1(t)を入射させ、導波路3102に既知の参照光r
1(t)を入射させた場合には、それぞれのアレイ導波
路3103,3106の出射端では、座標軸をx1とし
た場合、信号光および参照光は時間−空間変換を受け、
それぞれs2(x1)およびr2(x1)と変換され
る。これらの光信号s2(x1)およびr2(x1)は
スラブ導波路107を伝搬する際に回折によってフーリ
エ変換され、スラブ導波路3107の焦点面上で信号光
および参照光は焦点面座標における空間周波数軸をξと
すると、それぞれS(ξ)およびR(ξ)と変換され
る。ただし、S(ξ),R(ξ)はそれぞれs2(x
1),r2(x1)のフーリエ変換である。スラブ導波
路3107の焦点面ではS(ξ)およびR(ξ)は互い
に干渉してホログラムを形成する。このホログラムの電
界強度分布G(ξ)を数式で表現すると、
The signal light s to be observed in the waveguide 3101
1 (t) is incident, and the known reference light r
When 1 (t) is incident, the signal light and the reference light undergo time-space conversion at the emission ends of the respective arrayed waveguides 3103 and 3106, when the coordinate axis is x1, and
They are converted to s2 (x1) and r2 (x1), respectively. These optical signals s2 (x1) and r2 (x1) are Fourier-transformed by diffraction when propagating through the slab waveguide 107. On the focal plane of the slab waveguide 3107, the signal light and the reference light are converted into spatial frequencies in the focal plane coordinates. If the axis is ξ, they are converted to S (ξ) and R (ξ), respectively. Where S (ξ) and R (ξ) are s2 (x
1), Fourier transform of r2 (x1). At the focal plane of the slab waveguide 3107, S (ξ) and R (ξ) interfere with each other to form a hologram. When the electric field intensity distribution G (ξ) of this hologram is expressed by a mathematical formula,

【0368】[0368]

【数20】 (Equation 20)

【0369】[0369]

【数21】 (Equation 21)

【0370】が導出できる。上式(12)中には明示さ
れていないが、ここでスラブ導波路3107において、
信号光s2(x1)と参照光r2(x1)とは異なる位
置から入射させていることから、これはホログラフイ技
術におけるオフアクシス法と等価な構成である。
The following can be derived. Although not explicitly shown in the above equation (12), here, in the slab waveguide 3107,
Since the signal light s2 (x1) and the reference light r2 (x1) are incident from different positions, this is a configuration equivalent to the off-axis method in the holographic technique.

【0371】したがって、上式(12)に現れるそれぞ
れの項、
Therefore, each term appearing in the above equation (12),

【0372】[0372]

【数22】 (Equation 22)

【0373】は、それぞれ0次、+1次、−1次の回折
成分に相当し、その回折方向は異なる。故に、光信号復
元回路3109において、観測したい電界成分S(ξ) を
数式上で分離して導出することが可能となる。
Correspond to the 0th-order, + 1st-order, and -1st-order diffraction components, respectively, and have different diffraction directions. Therefore, in the optical signal restoration circuit 3109, it is possible to derive the electric field component S (分離) to be observed by separating it on a mathematical expression.

【0374】また、実際には、第2のスラブ導波路31
07の焦点面は、円弧状であるが、本実施形態例では、
焦点面の近傍で直線上に切断しており、焦点面と切断面
とは厳密には一致しない。つまり、時間−空間変化され
た信号光は、直線切断面において厳密なフーリエ変換像
にはなっていない。このため、光検出ダイオードアレイ
3108で受光したホログラムの干渉縞から元の信号波
形を再生する場合、逆フーリエ変換を行う時点で誤差が
生じる。
In addition, actually, the second slab waveguide 31
Although the focal plane of 07 is arc-shaped, in this embodiment,
It is cut on a straight line near the focal plane, and the focal plane and the cut plane do not exactly match. That is, the signal light that has been subjected to the time-space change is not a strict Fourier transform image on the straight section plane. For this reason, when reproducing the original signal waveform from the interference fringes of the hologram received by the light detection diode array 3108, an error occurs at the time of performing the inverse Fourier transform.

【0375】本実施形態例では、このような誤差が生じ
る問題を解決する方法として、第2のスラブ導波路31
07の切断面に位相のずれによる分散を補償するフレネ
ルレンズを貼り付けることにより補正を行ったが、フレ
ネルレンズによらなくとも、上述のように計算によって
信号光の波形を再生する場合、レンズによる回折を計算
する過程、つまり、逆フーリエ変換を行う過程におい
て、フーリエ変換によらず、より一般的な回折の式を用
い、位相のズレによる分散を補償して、回折光の計算を
することにより、その補正を行うことも可能である。
In the present embodiment, as a method for solving such a problem that an error occurs, the second slab waveguide 31 is used.
The correction was performed by attaching a Fresnel lens that compensates for dispersion due to a phase shift to the cut surface of the 07, but if the waveform of the signal light is reproduced by calculation as described above without using the Fresnel lens, the In the process of calculating the diffraction, that is, in the process of performing the inverse Fourier transform, by using a more general diffraction formula, not using the Fourier transform, compensating for the dispersion due to the phase shift, and calculating the diffracted light , Can be corrected.

【0376】また、実際には、第2のスラブ導波路31
07の焦点面は、円弧状であるが、本実施形態例では、
焦点面の近傍で直線上に切断しており、焦点面と切断面
とは厳密には一致しない。つまり、時間−空間変化され
た信号光は、直線切断面において厳密なフーリエ変換像
にはなっていない。このため、光検出ダイオードアレイ
3108で受光したホログラムの干渉縞から元の信号波
形を再生する場合、逆フーリエ変換を行う時点で誤差が
生じる。
Also, in practice, the second slab waveguide 31
Although the focal plane of 07 is arc-shaped, in this embodiment,
It is cut on a straight line near the focal plane, and the focal plane and the cut plane do not exactly match. That is, the signal light that has been subjected to the time-space change is not a strict Fourier transform image on the straight section plane. For this reason, when reproducing the original signal waveform from the interference fringes of the hologram received by the light detection diode array 3108, an error occurs at the time of performing the inverse Fourier transform.

【0377】本実施形態例では、このような誤差が生じ
る問題を解決する方法として、第2のスラブ導波路31
07の切断面に位相のずれによる分散を補償するフレネ
ルレンズを貼り付けることにより補正を行ったが、フレ
ネルレンズによらなくとも、上述のように計算によって
信号光の波形を再生する場合、レンズによる回折を計算
する過程、つまり、逆フーリエ変換を行う過程におい
て、フーリエ変換によらず、より一般的な回折の式を用
い、位相のズレによる分散を補償して、回折光の計算を
することにより、その補正を行うことも可能である。実
際に図73(A)の光学系を用いて、パルス幅1ps、
パルス間隔が約4.2psの13個のパルス列1組を、
信号光として信号光用入射導波路3101から入射し、
パルス幅1psのトランスフォームリミテッドに近い単
パルス光を、参照光として参照光用入射導波路3104
から入射した場合の、フーリエ変換ホログラムの電界強
度分布から、入射した信号光パルス列の電界分布を数学
的に復元することが可能なことを確認した。
In this embodiment, as a method for solving such a problem that an error occurs, the second slab waveguide 31 is used.
The correction was performed by attaching a Fresnel lens that compensates for dispersion due to a phase shift to the cut surface of the 07, but if the waveform of the signal light is reproduced by calculation as described above without using the Fresnel lens, the In the process of calculating the diffraction, that is, in the process of performing the inverse Fourier transform, by using a more general diffraction formula, not using the Fourier transform, compensating for the dispersion due to the phase shift, and calculating the diffracted light , Can be corrected. Actually, using the optical system shown in FIG.
A set of 13 pulse trains with a pulse interval of about 4.2 ps
Incident from the signal light incident waveguide 3101 as signal light,
Single-pulse light having a pulse width of 1 ps and being close to transform limited is used as a reference light incident waveguide 3104 as reference light.
It was confirmed that the electric field distribution of the incident signal light pulse train can be mathematically restored from the electric field intensity distribution of the Fourier transform hologram when the light is incident from the.

【0378】(実施形態例31)図74は、本発明の実
施形態例31を示すもので、波形観測可能な光信号処理
装置に関する。図74において、3201は回折格子で
あり、入射信号光3204と入射参照光3205とを時
間−空間変換する機能を持つ。3202はレンズであ
り、回折格子3201で回折された信号光と参照光とを
フーリエ変換する機能を持つ。3203は光検出ダイオ
ード(PD)アレイであり、レンズ3202の焦点面近
傍に配置されており、フーリエ変換された信号光と参照
光との干渉によってレンズ3202の焦点面に形成され
るフーリエ変換ホログラムの電界強度分布を検出する。
3206はPDアレイ3203により検出されたフーリ
エ変換ホログラムの電界強度分布から入力した上記信号
光を復元する光信号復元回路である。前記実施形態例3
0の場合と同様にオフアクシス法のフーリエ変換ホログ
ラムから数学的操作によって信号光を導出することが可
能である。
Embodiment 31 FIG. 74 shows Embodiment 31 of the present invention, and relates to an optical signal processing device capable of observing a waveform. In FIG. 74, reference numeral 3201 denotes a diffraction grating, which has a function of performing time-space conversion of the incident signal light 3204 and the incident reference light 3205. Reference numeral 3202 denotes a lens, which has a function of performing Fourier transform on the signal light diffracted by the diffraction grating 3201 and the reference light. Reference numeral 3203 denotes a photodetector diode (PD) array, which is arranged in the vicinity of the focal plane of the lens 3202, and includes a Fourier transform hologram formed on the focal plane of the lens 3202 by interference between the Fourier transformed signal light and the reference light. Detect the electric field strength distribution.
Reference numeral 3206 denotes an optical signal restoration circuit for restoring the input signal light from the electric field intensity distribution of the Fourier transform hologram detected by the PD array 3203. Example 3 of the embodiment
As in the case of 0, it is possible to derive a signal light from the off-axis Fourier transform hologram by mathematical operation.

【0379】実際に光学定盤上に、図74のような光学
系を配置し、この光学系に、パルス幅0.3ps、パル
ス間隔が約8.3psの100個のパルス列に適当な変
調を加えたランダムな信号を入射し、パルス幅0.1p
sのトランスフオームリミテッドに近い単パルスを参照
光として入射した場合のフーリエ変換ホログラムの電界
強度分布から、入射したパルス信号の電界分布を数学的
に復元することが可能なことを確認した。
An optical system as shown in FIG. 74 is actually arranged on an optical surface plate, and an appropriate modulation is applied to this optical system to a train of 100 pulses having a pulse width of 0.3 ps and a pulse interval of about 8.3 ps. Inject the added random signal, pulse width 0.1p
It was confirmed that the electric field distribution of the incident pulse signal can be mathematically restored from the electric field intensity distribution of the Fourier transform hologram when a single pulse close to s transform-limited is incident as the reference light.

【0380】[0380]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1〜10psの光パルスの発生、波形整形、波形測定、
波形記録、相関処理等を可能にする光信号処理装置およ
び光信号処理方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
Generation of 1-10ps optical pulse, waveform shaping, waveform measurement,
An optical signal processing device and an optical signal processing method capable of performing waveform recording, correlation processing, and the like can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の光信号処理装置の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional optical signal processing device.

【図2】従来装置における入射光信号および出力信号の
パルス強度を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing pulse intensities of an incident optical signal and an output signal in a conventional device.

【図3】従来装置における入射光信号の光スペクトル
と、該光信号の空間フィルタ透過率と、出射光信号の光
スペクトルとの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship among an optical spectrum of an incident optical signal, a spatial filter transmittance of the optical signal, and an optical spectrum of an output optical signal in the conventional device.

【図4】従来の短パルス光源として用いられるモードロ
ック型レーザの構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a mode-locked laser used as a conventional short pulse light source.

【図5】従来の、多数の波長の光を同時に発振する多波
長光源の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional multi-wavelength light source that simultaneously oscillates light of many wavelengths.

【図6】従来の、分散補償可能な光信号処理装置の構成
図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional optical signal processing device capable of dispersion compensation.

【図7】従来の他の、分散補償可能な光信号処理装置の
構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of another conventional optical signal processing apparatus capable of dispersion compensation.

【図8】本発明の第1の実施形態例を示すもので、本発
明の光信号処理装置の構成図である。
FIG. 8 shows the first embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of an optical signal processing device of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施形態例を示すもので、本発
明の光信号処理装置の他の構成図である。
FIG. 9 shows the first embodiment of the present invention, and is another configuration diagram of the optical signal processing device of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施形態例を示すもので、本
発明の光信号処理装置のさらに他の構成図である。
FIG. 10 shows a first embodiment of the present invention, and is a further configuration diagram of the optical signal processing device of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施形態例を示すもので、本
発明の光信号処理装置の構成図である。
FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of an optical signal processing device of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施形態例の光信号処理装置
の変形例を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a modified example of the optical signal processing device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施形態例の光信号処理装置
の他の変形例を示す構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating another modified example of the optical signal processing device according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施形態例を示すもので、本
発明の光信号処理装置の構成図である。
FIG. 14 shows a third embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of an optical signal processing device of the present invention.

【図15】(A)は本発明の第3の実施形態例の光信号
処理装置の導波路アレイ部分の構成図、(B)は(A)
に示した光信号処理装置のスターカップラ部分の拡大図
である。
FIG. 15A is a configuration diagram of a waveguide array part of an optical signal processing device according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a star coupler portion of the optical signal processing device shown in FIG.

【図16】本発明の第4の実施形態例を説明するための
もので、本実施形態例の光信号処理装置装置への入射光
のパルス波形を示す図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention, and is a diagram showing a pulse waveform of light incident on an optical signal processing device of the present embodiment.

【図17】本発明の第4の実施形態例を説明するための
もので、本実施形態例の光信号処理装置装置への出射光
のパルス波形を示す図である。
FIG. 17 is a view for explaining a fourth embodiment of the present invention and is a diagram showing a pulse waveform of light emitted to an optical signal processing device of the present embodiment.

【図18】本発明の第4の実施形態例を説明するための
もので、本実施形態例の光信号処理装置装置への出射光
のパルス波形を示す図である。
FIG. 18 is a view for explaining a fourth embodiment of the present invention and is a diagram showing a pulse waveform of light emitted to an optical signal processing device of the present embodiment.

【図19】本発明の第4の実施形態例の装置と従来装置
を用いた場合における、それぞれの取り扱う光パルス幅
と、処理可能な最大光パルス数との関係を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the respective light pulse widths to be handled and the maximum number of light pulses that can be processed when the device according to the fourth embodiment of the present invention and the conventional device are used.

【図20】本発明の第5の実施形態例を示すもので、本
発明の光信号処理装置の構成図である。
FIG. 20 shows a fifth embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of an optical signal processing device of the present invention.

【図21】(A)は本発明の第5の実施形態例の光信号
処理装置のフレネルレンズ部分の拡大断面図、(B)は
本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置のフレネル
レンズの平面構成図である。
FIG. 21A is an enlarged cross-sectional view of a Fresnel lens portion of an optical signal processing device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 21B is an optical signal processing device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a Fresnel lens.

【図22】本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置
における入射光信号および出力信号のパルス強度を示す
図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating pulse intensities of an incident optical signal and an output signal in the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置
における入射光信号の光スペクトルと、位相フィルタの
相対位置と、出射光信号の光スペクトルとの関係を示す
図である。
FIG. 23 is a diagram illustrating a relationship between an optical spectrum of an incident optical signal, a relative position of a phase filter, and an optical spectrum of an output optical signal in the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図24】(A)は本発明の第5の実施形態例の光信号
処理装置の変形例のフレネルレンズ部分の拡大断面図、
(B)は本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置の
他の変形例のフレネルレンズ部分の拡大断面図、(C)
は本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置のさらに
他の変形例のフレネルレンズ部分の拡大断面図、(D)
は本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置のさらに
他の変形例のフレネルレンズ部分の拡大断面図、(E)
は本発明の第5の実施形態例の光信号処理装置のさらに
他の変形例のフレネルレンズ部分の拡大断面図である。
FIG. 24A is an enlarged sectional view of a Fresnel lens part of a modification of the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention;
(B) is an enlarged sectional view of a Fresnel lens part of another modification of the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention, and (C).
Is an enlarged sectional view of a Fresnel lens part of still another modification of the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention, and (D).
FIG. 14E is an enlarged cross-sectional view of a Fresnel lens part of still another modification of the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a Fresnel lens portion of still another modification of the optical signal processing device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図25】(A)は本発明の第6の実施形態例を示すも
ので、本発明の光信号処理装置の液晶からなる空間フィ
ルタ部分の断面構成図、(B)は本発明の第6の実施形
態例の光信号処理装置の空間フィルタを構成する透明電
極の平面構成図である。
FIG. 25 (A) shows a sixth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional configuration view of a spatial filter portion composed of liquid crystal of the optical signal processing device of the present invention, and FIG. 25 (B) is a sixth embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a transparent electrode constituting a spatial filter of the optical signal processing device according to the embodiment.

【図26】(A)は本発明の第7の実施形態例を示すも
ので、本発明の光信号処理装置のスラブ導波路の出口近
傍の平面構成図、(B)は本発明の第7の実施形態例の
光信号処理装置のスラブ導波路の出口近傍の断面構成図
である。
FIG. 26A shows a seventh embodiment of the present invention, and is a plan view of the vicinity of an exit of a slab waveguide of an optical signal processing device of the present invention, and FIG. 26B is a seventh embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram near an exit of a slab waveguide of the optical signal processing device according to the embodiment.

【図27】本発明の第8の実施形態例の光信号処理装置
の構成図である。
FIG. 27 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第8の実施形態例の光信号処理装置
の中央部分に設けた空間フィルタ近傍の拡大断面図であ
る。
FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view near a spatial filter provided in a central portion of an optical signal processing device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図29】(A)は本発明の第8の実施形態例の光信号
処理装置の変形例を示すもので、同装置の空間フィルタ
近傍の拡大断面図、(B)は本発明の第8の実施形態例
の光信号処理装置の他の変形例を示すもので、同装置の
空間フィルタ近傍の拡大断面図、(C)は本発明の第8
の実施形態例の光信号処理装置のさらに他の変形例を示
すもので、同装置の空間フィルタ近傍の拡大断面図、
(D)は本発明の第8の実施形態例の光信号処理装置の
さらに他の変形例を示すもので、同装置の空間フィルタ
近傍の拡大断面図である。
FIG. 29A shows a modified example of the optical signal processing device according to the eighth embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view near the spatial filter of the device, and FIG. FIG. 13 shows another modification of the optical signal processing device according to the embodiment of the present invention, in which an enlarged cross-sectional view near the spatial filter of the device is shown.
An optical signal processing apparatus according to another embodiment of the present invention is a modification of the embodiment, an enlarged cross-sectional view near the spatial filter of the apparatus,
(D) shows still another modified example of the optical signal processing device according to the eighth embodiment of the present invention, and is an enlarged sectional view near the spatial filter of the device.

【図30】本発明の第9の実施形態例の光信号処理装置
の構成図である。
FIG. 30 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第9の実施形態例の光信号処理装置
のアレイ導波路の拡大構成図である。
FIG. 31 is an enlarged configuration diagram of an arrayed waveguide of an optical signal processing device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第10の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 32 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第11の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 33 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図34】本発明の第12の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 34 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第13の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 35 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図36】本発明の第13の実施形態例の光信号処理装
置のフレネルレンズ近傍の断面構成図である。
FIG. 36 is a cross-sectional configuration diagram near a Fresnel lens of an optical signal processing device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図37】(A)は本発明の第13の実施形態例の光信
号処理装置の空間フィルタの上面図、(B)は本発明の
第13の実施形態例の光信号処理装置の空間フィルタの
断面図である。
FIG. 37 (A) is a top view of a spatial filter of the optical signal processing device according to the thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 37 (B) is a spatial filter of the optical signal processing device according to the thirteenth embodiment of the present invention; FIG.

【図38】(A)は本発明の第13の実施形態例の光信
号処理装置のフレネルレンズの縦断面図、(B)は本発
明の第13の実施形態例の光信号処理装置のフレネルレ
ンズの上面図、(C)は本発明の第13の実施形態例の
光信号処理装置のフレネルレンズの横断面図である。
38A is a longitudinal sectional view of a Fresnel lens of an optical signal processing device according to a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 38B is a Fresnel lens of the optical signal processing device according to the thirteenth embodiment of the present invention. (C) is a cross-sectional view of a Fresnel lens of an optical signal processing device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図39】本発明の第13の実施形態例の光信号処理装
置の空間フィルタおよびフレネルレンズに用いられるP
MGIの現像深さの露光依存性を示す図である。
FIG. 39 illustrates a P used in a spatial filter and a Fresnel lens of an optical signal processing device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the exposure dependency of the development depth of MGI.

【図40】本発明の第13の実施形態例の光信号処理装
置において、PMGIをマスクにして石英基板をエッチ
ングして形成したフレネルレンズの断面構成図である。
FIG. 40 is a sectional view of a Fresnel lens formed by etching a quartz substrate using PMGI as a mask in the optical signal processing device according to the thirteenth embodiment of the present invention.

【図41】本発明の第13の実施形態例の光信号処理装
置のフィルタ特性(正の分散)を示す図である。
FIG. 41 is a diagram illustrating filter characteristics (positive dispersion) of the optical signal processing device according to the thirteenth embodiment of the present invention.

【図42】本発明の第13の実施形態例の光信号処理装
置のフィルタ特性(負の分散)を示す図である。
FIG. 42 is a diagram illustrating filter characteristics (negative dispersion) of the optical signal processing device according to the thirteenth embodiment of the present invention.

【図43】本発明の第15の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 43 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図44】本発明の第16の実施形態例を示すもので、
本発明における広義の光信号処理装置のブロック図であ
る。
FIG. 44 shows a sixteenth embodiment of the present invention.
1 is a block diagram of an optical signal processing device in a broad sense according to the present invention.

【図45】本発明の第16の実施形態例の光信号処理装
置の変調器の出力光強度の時間波形と、本装置の構成要
素の一つである光信号処理装置を透過後の出力波形とを
示す図である。
FIG. 45 is a time waveform of the output light intensity of the modulator of the optical signal processing device according to the sixteenth embodiment of the present invention, and the output waveform after transmission through the optical signal processing device which is one of the components of the device. FIG.

【図46】本発明の第16の実施形態例において、構成
要素の光信号処理装置として実施形態例13の装置を用
いた場合の位相フィルタ(3次以上の項を用いる)の特
性を示す図である。
FIG. 46 is a diagram illustrating characteristics of a phase filter (using a third-order or higher-order term) in a case where the device of the thirteenth embodiment is used as an optical signal processing device of a component in the sixteenth embodiment of the present invention. It is.

【図47】本発明の第16の実施形態例において、構成
要素の光信号処理装置として実施形態例13の装置を用
いた場合の位相フィルタ(全くランダムな位相変化)の
特性を示す図である。
FIG. 47 is a diagram illustrating characteristics of a phase filter (a completely random phase change) when the device of the thirteenth embodiment is used as an optical signal processing device of a component in the sixteenth embodiment of the present invention. .

【図48】本発明の第16の実施形態例において、構成
要素の受信側の光信号処理装置の強度フィルタに中心周
波数近傍のみを低減するフィルタを用いた場合の強度フ
ィルタの特性を示す図である。
FIG. 48 is a diagram illustrating characteristics of an intensity filter in a case where a filter that reduces only the vicinity of the center frequency is used as an intensity filter of the optical signal processing device on the receiving side of the components in the sixteenth embodiment of the present invention. is there.

【図49】(A)は本発明の第17の実施形態例の光信
号処理装置の位相フィルタの特性を反射型構成の場合に
ついて示す図、(B)は本発明の第17の実施形態例の
光信号処理装置の位相フィルタの特性を反射型構成の場
合について示す図である。
FIG. 49A is a diagram showing characteristics of a phase filter of an optical signal processing device according to a seventeenth embodiment of the present invention in the case of a reflection type configuration, and FIG. 49B is a diagram showing a seventeenth embodiment of the present invention; FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of a phase filter of the optical signal processing device of the reflection type configuration.

【図50】(A)は本発明の第17の実施形態例におい
て、強度変調信号の周波数スペクトル振幅を示す図、
(B)は本発明の第17の実施形態例において、角度変
調信号の周波数スペクトル振幅を示す図である。
FIG. 50A is a diagram showing a frequency spectrum amplitude of an intensity modulation signal in a seventeenth embodiment of the present invention;
(B) is a figure which shows the frequency spectrum amplitude of an angle modulation signal in the 17th Embodiment of this invention.

【図51】本発明の第18の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 51 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【図52】本発明の第18の実施形態例におけるフィル
タ平面上での平均光強度分布を示す図である。
FIG. 52 is a diagram showing an average light intensity distribution on a filter plane in an eighteenth embodiment of the present invention.

【図53】本発明の第18の実施形態例における、変調
信号、位相変調後の信号、および再生後の復調信号の、
それぞれの波形を示す図である。
FIG. 53 is a diagram illustrating a modulated signal, a signal after phase modulation, and a demodulated signal after reproduction according to an eighteenth embodiment of the present invention.
It is a figure showing each waveform.

【図54】本発明の第19の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 54 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a nineteenth embodiment of the present invention.

【図55】本発明の第20の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の構成図である。
FIG. 55 is a configuration diagram of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twentieth embodiment of the present invention.

【図56】本発明の第20の実施形態例において、スラ
ブ導波路72に入射する光の周波数と、スラブ導波路7
4の焦点面における結像位置xの関係を示す図である。
FIG. 56 shows the frequency of light incident on the slab waveguide 72 and the slab waveguide 7 in the twentieth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship of an imaging position x on a focal plane No. 4;

【図57】本発明の第20の実施形態例において、出力
導波路75の間隔Δxを50μm、コア幅を10μmと
した時の反射スペクトルを示す図である。
FIG. 57 is a diagram showing a reflection spectrum when the interval Δx between the output waveguides 75 is 50 μm and the core width is 10 μm in the twentieth embodiment of the present invention.

【図58】本発明の第20の実施形態例の光信号処理装
置の発振波長スペクトルを示す図である。
FIG. 58 is a diagram showing an oscillation wavelength spectrum of the optical signal processing device according to the twentieth embodiment of the present invention.

【図59】本発明の第20の実施形態例の光信号処理装
置の発振パルス波長を示す図である。
FIG. 59 is a diagram showing the oscillation pulse wavelength of the optical signal processing device according to the twentieth embodiment of the present invention.

【図60】本発明の第20の実施形態例の光信号処理装
置によって実現することのできる発振波長スペクトルの
一例を示す図である。
FIG. 60 is a diagram showing an example of an oscillation wavelength spectrum that can be realized by the optical signal processing device according to the twentieth embodiment of the present invention.

【図61】本発明の第21の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の要部の拡大図である。
FIG. 61 is an enlarged view of a main part of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【図62】(A)は本発明の第22の実施形態例の光信
号処理装置(短パルス光源)の要部の拡大図、(B)は
本発明の第22の実施形態例の光信号処理装置(短パル
ス光源)において共振器内の分散補償を行うために用い
る位相フィルタ近傍の構成図である。
FIG. 62A is an enlarged view of a main part of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-second embodiment of the present invention, and FIG. 62B is an optical signal according to the twenty-second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a configuration diagram near a phase filter used for performing dispersion compensation in a resonator in a processing device (short pulse light source).

【図63】本発明の第23の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の要部の拡大図である。
FIG. 63 is an enlarged view of a main part of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-third embodiment of the present invention.

【図64】本発明の第24の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の要部の拡大図である。
FIG. 64 is an enlarged view of a main part of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-fourth embodiment of the present invention.

【図65】本発明の第25の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の構成図である。
FIG. 65 is a configuration diagram of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-fifth embodiment of the present invention.

【図66】図65に示した装置の要部の拡大図である。FIG. 66 is an enlarged view of a main part of the device shown in FIG. 65.

【図67】本発明の第26の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の要部の拡大図である。
FIG. 67 is an enlarged view of a main part of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.

【図68】(A)は本発明の第27の実施形態例の光信
号処理装置(短パルス光源)の要部の拡大図、(B)は
(A)のA−A′線に沿う断面図である。
FIG. 68A is an enlarged view of a main part of an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-seventh embodiment of the present invention, and FIG. 68B is a cross section taken along line AA ′ of FIG. FIG.

【図69】本発明の第28の実施形態例の光信号処理装
置(短パルス光源)の断面構成図である。
FIG. 69 is a sectional view showing an optical signal processing device (short pulse light source) according to a twenty-eighth embodiment of the present invention.

【図70】本発明の第29の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 70 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a twenty-ninth embodiment of the present invention.

【図71】(A)は本発明の第29の実施形態例の光信
号処理装置の高反射ミラーの平面構成図、(B)は本発
明の第29の実施形態例の光信号処理装置の高反射ミラ
ー部分の断面構成図である。
FIG. 71 (A) is a plan view of a high reflection mirror of an optical signal processing device according to a twenty-ninth embodiment of the present invention, and FIG. 71 (B) is an optical signal processing device according to a twenty-ninth embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of a high reflection mirror portion.

【図72】本発明の第29の実施形態例の光信号処理装
置の高反射ミラー近傍の配置を示す図である。
FIG. 72 is a diagram showing an arrangement near a high reflection mirror of an optical signal processing device according to a twenty-ninth embodiment of the present invention.

【図73】(A)は本発明の第30の実施形態例の光信
号処理装置の構成図、(B)は本発明の第30の実施形
態例の光信号処理装置の変形例の構成図、(C)は
(B)に示した構成の要部拡大図、(D)は本発明の第
30の実施形態例の光信号処理装置に用いた光検出ダイ
オードアレイの構成図である。
73A is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a thirtieth embodiment of the present invention, and FIG. 73B is a configuration diagram of a modification of the optical signal processing device according to the thirtieth embodiment of the present invention; (C) is an enlarged view of a main part of the configuration shown in (B), and (D) is a configuration diagram of a photodetector diode array used in the optical signal processing device according to the thirtieth embodiment of the present invention.

【図74】本発明の第31の実施形態例の光信号処理装
置の構成図である。
FIG. 74 is a configuration diagram of an optical signal processing device according to a thirty-first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英導波路 2,10,14,25,36,42,57 スターカッ
プラ 3,11,15,24,32,43,58 導波路アレ
イ 4,12,16,23,34,35,59 スラブ導波
路 5,17,109 空間フィルタ 6,52 光コネクタ 7 光ファイバ 8 石英光回路 9,13,22,26,33,37,41,56 光導
波路 18 半波長板 19,53,120,122,502,1017,10
19,1021,1032,1039 光増幅器 20 空間フィルタ制御装置 21 反射型の計算機ホログラム(CGH) 31 透過型の計算機ホログラム 51 光記録媒体 54 光カップラ 55 石英光回路 60 光変調器 61 参照用導波路 101,111 石英基板 102 光サーキュレータ 103 光ファイバ 104,507,804,902 光導波路 105,504,211,3102 第1のスラブ導波
路 106,601,802,3103,3106 アレイ
導波路 107,506,2113,3107 第2のスラブ導
波路 108 フレネルレンズ 109a,116 位相フィルタ 109b 強度フィルタ 110,402,2035 ミラー 101A 第1の石英基板 101B 第2の石英基板 112 低反射フィルタ 113 保持基板 114 パターンミラー 115,2114,3202 レンズ 121,906 光フィルタ 200 アレイ導波路回折格子 200A 第1のアレイ導波路回折格子 200B 第2のアレイ導波路回折格子 301a,301b 透明電極 302 配向膜 303 スペーサ 304 ネマティック液晶 305 1/4波長板 401 光導波路のコア 403 斜め(7−8度)の端面の溝 501 ヒートシンク 503 フィルタ制御装置 505 第2のアレイ導波路 602 加熱電極 603 配線 604 制御装置 605 導波路中に設けられた溝 606 接続損失を減らすための導波路テーパ構造 607 1/2波長板 701 参照光入力用導波路 702 第2の分配手段であるスラブ導波路 703 第2のアレイ導波路 704 光記録媒体 801 第2の結像手段であるスラブ導波路 803 合波手段であるスラブ導波路 901 単色光のCW光源 903 スラブ導波路 904 光受光器アレイ 905 パラレルシリアル変換回路 1001 光源 1002,2011 光変調器 1003 光変調信号発生回路 1004 第13から第15の実施例に示したいずれか
の光信号処理装置 1005,1020,1040 光伝送路 1006 第13から第15の実施例に示したいずれか
の光信号処理装置 1007 光受信器 1011,1031 短パルス光源 1013,1022,1033,1041 光波長フィ
ルタ 1014,1023,1034,1042 光分岐素子 1015,1035 n台の光変調回路 1016,1024 n台の光サーキュレータ 1017 n本の入力用導波路 1018 光合分波素子 1025 n台の光受信回路 1036,1037,109,1044,1045,1
049 透過型光信号処理装置 1038 光合波素子 1046 n台の光受信回路 2012 駆動回路 2013,2103 光増幅媒質 2014 励起回路 2015,2032,2109 アレイ導波路回折格子 2016,2017 光結合手段 2018,2020,2028,2038,2049
低反射コーティング 2019,2021,2048,2115 高反射ミラ
ー 2020 分布屈折率型レンズ 2023 偏光板 2024 保持基板 2024−1,2024−2 ガラス基板 2025 透明電極 2026 配向膜 2027 ツイストネマティック液晶 2029 反射コーティング 2030,2033,3201 回折格子 2031 光合波器 2034 基板に対して垂直な溝 2036 ポリイミドフィルム 2039 光吸収フィルム 2040 n−InP基板 2041 光変調用MQW層 2042 i−InPエッチストップ層 2043 レーザ用MQW層 2044 n−InP層 2045 n−InGaAsP層 2046 AuZnNi電極 2047 AuGeNi電極 2102 変調器駆動回路 2104 増幅媒質励起回路 2105 4端子型光サーキュレータ 2106 無反射終端器 2107 光カップラ 2108 偏波保持型光ファイバ 2110 光導波路 2112 導波路アレイ 2116,2116 微動台 2117 石英基板 2118 点反射コーティング 2119 Au/Cr等の高反射ミラー 2120 レンズ基板 2115,2119 ミラー 3000 分散補償用位相フィルタ 3101 信号光を入射させるための信号光用入射導波
路 3104 参照光を入射させるための参照光用入射導波
路 3105 参照光用の第1のスラブ導波路 3108,3203 光検出ダイオード(PD)アレイ 3109,3206 PDアレイにより検出されたフー
リエ変換ホログラムの電界強度分布から入力した信号光
を復元する光信号復元回路 3110 参照光用の第2のスラブ導波路 3111 ハーフミラー 3114 電荷積分器 3115 CMOSのシフトレジスタ 3204 入射信号光 3205 入射参照光
1 Quartz Waveguide 2, 10, 14, 25, 36, 42, 57 Star Coupler 3, 11, 15, 24, 32, 43, 58 Waveguide Array 4, 12, 16, 23, 34, 35, 59 Slab Conductor Wave path 5, 17, 109 Spatial filter 6, 52 Optical connector 7 Optical fiber 8 Quartz optical circuit 9, 13, 22, 26, 33, 37, 41, 56 Optical waveguide 18 Half-wave plate 19, 53, 120, 122, 502 , 1017,10
19, 1021, 1032, 1039 Optical amplifier 20 Spatial filter control device 21 Reflection type computer hologram (CGH) 31 Transmission type computer hologram 51 Optical recording medium 54 Optical coupler 55 Quartz optical circuit 60 Optical modulator 61 Reference waveguide 101 , 111 quartz substrate 102 optical circulator 103 optical fiber 104, 507, 804, 902 optical waveguide 105, 504, 211, 3102 first slab waveguide 106, 601, 802, 3103, 3106 array waveguide 107, 506, 2113 3107 Second slab waveguide 108 Fresnel lens 109a, 116 Phase filter 109b Intensity filter 110, 402, 2035 Mirror 101A First quartz substrate 101B Second quartz substrate 112 Low reflection filter 113 Holding substrate 1 4 Pattern mirror 115, 2114, 3202 Lens 121, 906 Optical filter 200 Array waveguide diffraction grating 200A First array waveguide diffraction grating 200B Second array waveguide diffraction grating 301a, 301b Transparent electrode 302 Alignment film 303 Spacer 304 Nematic Liquid crystal 305 Quarter wave plate 401 Optical waveguide core 403 Diagonal (7-8 degree) end face groove 501 Heat sink 503 Filter control device 505 Second array waveguide 602 Heating electrode 603 Wiring 604 Control device 605 In waveguide Provided groove 606 Waveguide taper structure for reducing connection loss 607 波長 wavelength plate 701 Reference light input waveguide 702 Slab waveguide 703 as second distribution means 703 Second array waveguide 704 Optical recording medium 801 Second imaging means Slab waveguide 803 Slab waveguide 901 which is a multiplexing means 901 Monochromatic CW light source 903 Slab waveguide 904 Optical receiver array 905 Parallel-serial conversion circuit 1001 Light source 1002, 2011 Optical modulator 1003 Optical modulation signal generation circuit 1004 From thirteenth Any one of the optical signal processing devices 1005, 1020, and 1040 shown in the fifteenth embodiment 1006 One of the optical signal processing devices shown in the thirteenth to fifteenth embodiments 1007 Optical receivers 1011 and 1031 Short Pulse light sources 1013, 1022, 1033, 1041 Optical wavelength filters 1014, 1023, 1034, 1042 Optical branching elements 1015, 1035 n optical modulation circuits 1016, 1024 n optical circulators 1017 n input waveguides 1018 optical coupling Wave element 1025 n units 1036, 1037, 109, 1044, 1045, 1
049 Transmission optical signal processing device 1038 Optical multiplexing element 1046 n optical receiving circuits 2012 Drive circuit 2013, 2103 Optical amplification medium 2014 Excitation circuit 2015, 2032, 2109 Array waveguide diffraction grating 2016, 2017 Optical coupling means 2018, 2020, 2028, 2038, 2049
Low reflection coating 2019, 2021, 2048, 2115 High reflection mirror 2020 Distributed index lens 2023 Polarizing plate 2024 Holding substrate 2024-1, 2024-2 Glass substrate 2025 Transparent electrode 2026 Alignment film 2027 Twisted nematic liquid crystal 2029 Reflection coating 2030, 2033 , 3201 diffraction grating 2031 optical multiplexer 2034 groove perpendicular to substrate 2036 polyimide film 2039 light absorption film 2040 n-InP substrate 2041 MQW layer for light modulation 2042 i-InP etch stop layer 2043 MQW layer for laser 2044 n-InP Layer 2045 n-InGaAsP layer 2046 AuZnNi electrode 2047 AuGeNi electrode 2102 Modulator drive circuit 2104 Amplification medium excitation circuit 2105 4 terminals Type optical circulator 2106 Non-reflection terminator 2107 Optical coupler 2108 Polarization-maintaining optical fiber 2110 Optical waveguide 2112 Waveguide array 2116,2116 Fine adjustment table 2117 Quartz substrate 2118 Point reflection coating 2119 High reflection mirror such as Au / Cr 2120 Lens substrate 2115 , 2119 Mirror 3000 Dispersion Compensation Phase Filter 3101 Signal Light Incident Waveguide for Injecting Signal Light 3104 Reference Light Incident Waveguide for Injecting Reference Light 3105 First Slab Waveguide for Reference Light 3108, 3203 Photodetector diode (PD) array 3109, 3206 Optical signal restoration circuit for restoring input signal light from electric field intensity distribution of Fourier transform hologram detected by PD array 3110 Second slab waveguide for reference light 311 Half mirror 3114 charge integrator 3115 CMOS shift register 3204 incident signal light 3205 incident reference beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G03H 1/02 G03H 1/02 G06E 3/00 G06E 3/00 G11C 13/04 G11C 13/04 Z (31)優先権主張番号 特願平9−58877 (32)優先日 平9(1997)3月13日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平9−179469 (32)優先日 平9(1997)7月4日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平9−199704 (32)優先日 平9(1997)7月25日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 長沼 和則 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 竹ノ内 弘和 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 石井 哲好 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G03H 1/02 G03H 1/02 G06E 3/00 G06E 3/00 G11C 13/04 G11C 13/04 Z (31) Claim number of priority Patent application Hei 9-58877 (32) Priority date Hei 9 (1997) March 13 (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Patent application Hei 9-179469 (32) Priority date 9 (1997) July 4 (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 9-199704 (32) Priority date Hei 9 (1997) July 25 (33) Priority Claiming country Japan (JP) (72) Inventor Kazunori Naganuma 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Within Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hirokazu Takenouchi 3-192 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Tetsuyoshi Ishii Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Eye # 19 No. 2, Nippon Telegraph and Telephone Corporation in the

Claims (88)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波路と、 前記光導波路の出力光を等分に分配する第1の手段と、 光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体からな
り、前記出力光を分光する導波路アレイと、 前記導波路アレイの光出力を結像する第2の手段と、 前記第2の手段により結像した光の入射を受けて該入射
光を反射するミラーとを備えたことを特徴とする光信号
処理装置。
1. An optical waveguide comprising: an optical waveguide; first means for equally dividing output light of the optical waveguide; and an assembly of optical waveguides whose optical path lengths change at regular intervals. A waveguide array; second means for imaging the optical output of the waveguide array; and a mirror for receiving the light imaged by the second means and reflecting the incident light. Optical signal processing device.
【請求項2】 光導波路と、 前記光導波路の出力光を等分に分配する第1の手段と、 光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体からな
り、前記出力光を分光する導波路アレイと、 前記導波路アレイの光出力を結像する第2の手段と、 前記第2の手段により結像した光の入射を受けて該入射
光を直線上に分布するとともに該前記直線上の位置に応
じて所望の強度または位相に変調して反射する空間フィ
ルタとを備えたことを特徴とする光信号処理装置。
2. An optical waveguide comprising: an optical waveguide; first means for equally dividing the output light of the optical waveguide; and an aggregate of optical waveguides whose optical path lengths change at regular intervals. A waveguide array; second means for imaging the optical output of the waveguide array; receiving the light imaged by the second means, distributing the incident light on a straight line, and An optical signal processing device comprising: a spatial filter that modulates and reflects a desired intensity or phase according to the position of the light.
【請求項3】 第1の光導波路と、 前記第1の光導波路の出力光を等分に分配する第1の手
段と、 光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体からな
り、前記出力光を分光する第1の導波路アレイと、 前記第1の導波路アレイの光出力を結像する第2の手段
と、 前記第2の手段により結像した光の入射を受けて該入射
光を直線上に分布するとともに該直線上の位置に応じて
所望の強度に変調し透過する空間フィルタと、 前記空間フィルタで変調された光を、光路長が一定間隔
で変化する光導波路の集合体からなる第2の導波路アレ
イに入射する第3の手段と、 前記第2の導波路アレイと、 前記第2の導波路アレイの出力光を一点に収束する第4
の手段と、 前記第4の手段の出力光が入射する第2の光導波路とを
備えることを特徴とする光信号処理装置。
3. An assembly of a first optical waveguide, first means for equally dividing output light of the first optical waveguide, and an optical waveguide whose optical path length changes at regular intervals, A first waveguide array that splits output light, a second unit that forms an image of the optical output of the first waveguide array, and an incident light that receives the light that is imaged by the second unit. A spatial filter that distributes light on a straight line and modulates and transmits the light to a desired intensity according to the position on the straight line, and a set of optical waveguides whose optical path lengths are changed at regular intervals by the light modulated by the spatial filter. A third means for entering a second waveguide array made of a body, the second waveguide array, and a fourth means for converging output light of the second waveguide array to one point.
And a second optical waveguide into which the output light of the fourth means is incident.
【請求項4】 導波路アレイ格子と空間フィルタとを有
する光信号処理装置に、光信号を入力することにより、 前記光信号を周波数スペクトル像に変換し、前記周波数
スペクトル像に前記空間フィルタによって所望の変調を
施し、変調された前記周波数スペクトル像を一点に集光
して新たな光信号を得ることを特徴とする光信号処理方
法。
4. An optical signal input to an optical signal processing device having a waveguide array grating and a spatial filter converts the optical signal into a frequency spectrum image. And modulating the frequency spectrum image to a single point to obtain a new optical signal.
【請求項5】 前記光信号処理装置が、請求項2または
3に記載の光信号処理装置であることを特徴とする請求
項4に記載の光信号処理方法。
5. The optical signal processing method according to claim 4, wherein the optical signal processing device is the optical signal processing device according to claim 2 or 3.
【請求項6】 反射型の空間フィルタと、 光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体からなる
導波路アレイと、 前記反射型の空間フィルタにコヒーレント光を入力する
と同時に、前記反射型の空間フィルタで変調された前記
コヒーレント光を前記導波路アレイに入射する第1の手
段と、 前記導波路アレイの出力光を一点に収束する第2の手段
とを備えたことを特徴とする光信号処理装置。
6. A reflection type spatial filter, a waveguide array comprising an aggregate of optical waveguides whose optical path lengths change at regular intervals, and a coherent light input to the reflection type spatial filter and the reflection type spatial filter. An optical signal comprising: first means for inputting the coherent light modulated by a spatial filter into the waveguide array; and second means for converging output light from the waveguide array to one point. Processing equipment.
【請求項7】 透過型の空間フィルタと、 光路長が一定間隔で変化する光導波路の集合体からなる
導波路アレイと、 前記透過型の空間フィルタにコヒーレント光を入力する
第1の手段と、 前記透過型の空間フィルタで変調された前記コヒーレン
ト光を前記導波路アレイに入射する第2の手段と、 前記導波路アレイの出力光を一点に収束する第3の手段
とを備えたことを特徴とする光信号処理装置。
7. A transmission type spatial filter, a waveguide array including an aggregate of optical waveguides whose optical path lengths change at regular intervals, a first means for inputting coherent light to the transmission type spatial filter, A second means for injecting the coherent light modulated by the transmission type spatial filter into the waveguide array; and a third means for converging output light from the waveguide array to one point. Optical signal processing device.
【請求項8】 導波路アレイ格子と、所望の光信号の周
波数スペクトルに相当とするホログラム像が書き込まれ
た空間フィルタとを有する光信号処理装置に、コヒーレ
ント光を入力することにより、光信号を発生させること
を特徴とする光信号処理方法。
8. Coherent light is input to an optical signal processing device having a waveguide array grating and a spatial filter on which a hologram image corresponding to a frequency spectrum of a desired optical signal is written, so that an optical signal is input. An optical signal processing method characterized by generating the signal.
【請求項9】 前記光信号処理装置が、請求項6または
7に記載の光信号処理装置であることを特徴とする請求
項4に記載の光信号処理方法。
9. The optical signal processing method according to claim 4, wherein the optical signal processing device is the optical signal processing device according to claim 6.
【請求項10】 請求項2に記載の光信号処理装置の光
導波路に代えて第1および第2の光導波路を用い、前記
空間フィルタに代えて光記録媒体を用いたことを特徴と
する光信号処理装置。
10. An optical signal processing apparatus according to claim 2, wherein first and second optical waveguides are used in place of the optical waveguide, and an optical recording medium is used in place of said spatial filter. Signal processing device.
【請求項11】 請求項3に記載の光信号処理装置の空
間フィルタに代えて光記録媒体を用いたことを特徴とす
る光信号処理装置。
11. An optical signal processing apparatus, wherein an optical recording medium is used in place of the spatial filter of the optical signal processing apparatus according to claim 3.
【請求項12】 前記光記録媒体がフォトリフラクティ
ブ素子または感光膜であることを特徴とする請求項10
または11に記載の光信号処理装置。
12. The optical recording medium according to claim 10, wherein the optical recording medium is a photorefractive element or a photosensitive film.
Or the optical signal processing device according to 11.
【請求項13】 請求項10、11および12のいずれ
かに記載の光信号処理装置を用い、該装置の第1の光導
波路に光信号を入力し、該装置の第2の光導波路に参照
光を入力して前記光信号の記録を行うことを特徴とする
光信号処理方法。
13. An optical signal processing device according to claim 10, wherein an optical signal is input to a first optical waveguide of the device, and is referred to a second optical waveguide of the device. An optical signal processing method, wherein the optical signal is recorded by inputting light.
【請求項14】 請求項2に記載の光信号処理装置の空
間フィルタに代えて光センサアレイを用いたことを特徴
とする光信号処理装置。
14. An optical signal processing apparatus according to claim 2, wherein an optical sensor array is used in place of the spatial filter of the optical signal processing apparatus according to claim 2.
【請求項15】 請求項14に記載の光信号処理装置を
用い、該装置の光導波路に光信号を入力して前記光セン
サアレイの出力を測定することを特徴とする光信号処理
方法。
15. An optical signal processing method using the optical signal processing device according to claim 14, wherein an optical signal is input to an optical waveguide of the device and an output of the optical sensor array is measured.
【請求項16】 前記光導波路アレイ格子の回折次数を
mとし、mの値が2以上であることを特徴とする請求項
2、3、6、7、10、11または14のいずれかに記
載の光信号処理装置。
16. The method according to claim 2, wherein the diffraction order of the optical waveguide array grating is m, and the value of m is 2 or more. Optical signal processing device.
【請求項17】 請求項1に記載の光信号処理装置にお
いて、 前記光導波路の入力側に、光共振器内の発振光を共振モ
ード間隔にほぼ等しい周波数またはその整数倍の周波数
で変調する光変調手段と、光増幅手段とが設けられ、 前記変調手段、前記増幅手段、前記光導波路とが順に光
結合手段により結合され、 前記光変調器の前記結合手段に面しない端面に光反射ミ
ラーが設けられるとともに、前記第2の手段の端面に形
成されているミラーが高反射タイプとされて、これら高
反射ミラーの間に共振器が形成され、短パルス光が発生
可能になっていることを特徴とする光信号処理装置。
17. The optical signal processing device according to claim 1, wherein the light that modulates the oscillation light in the optical resonator at the input side of the optical waveguide at a frequency substantially equal to the resonance mode interval or an integer multiple thereof. A modulating unit and an optical amplifying unit are provided; the modulating unit, the amplifying unit, and the optical waveguide are sequentially coupled by an optical coupling unit; and a light reflection mirror is provided on an end surface of the optical modulator that does not face the coupling unit. Provided that the mirror formed on the end face of the second means is of a high reflection type, a resonator is formed between these high reflection mirrors, and short pulse light can be generated. An optical signal processing device.
【請求項18】 請求項17に記載の光信号処理装置に
おいて、前記アレイ導波路回折格子の一方のスラブ導波
路の焦点面と前記高反射ミラーとの間に所定の間隔で複
数本の出力導波路が配置されていることを特徴とする光
信号処理装置。
18. The optical signal processing device according to claim 17, wherein a plurality of output waveguides are provided at a predetermined interval between a focal plane of one slab waveguide of the arrayed waveguide grating and the high reflection mirror. An optical signal processing device, wherein a wave path is arranged.
【請求項19】 請求項18に記載の光信号処理装置に
おいて、前記複数本の出力導波路を等間隔に配置したこ
とを特徴とする光信号処理装置。
19. The optical signal processing device according to claim 18, wherein the plurality of output waveguides are arranged at equal intervals.
【請求項20】 請求項18または19に記載の光信号
処理装置において、各出力導波路に対応する高反射ミラ
ーの反射率がそれぞれ異なることを特徴とする光信号処
理装置。
20. The optical signal processing device according to claim 18, wherein the reflectance of the high reflection mirror corresponding to each output waveguide is different.
【請求項21】 請求項18ないし20のいずれかに記
載の光信号処理装置において、前記複数本の出力導波路
に、前記光共振器内の分散を補償する所定の導波路長差
を設定したことを特徴とする光信号処理装置。
21. The optical signal processing device according to claim 18, wherein a predetermined waveguide length difference for compensating dispersion in the optical resonator is set in the plurality of output waveguides. An optical signal processing device characterized by the above-mentioned.
【請求項22】 請求項18ないし21のいずれかに記
載の光信号処理装置において、高反射ミラーに代えて、
所定の間隔に配置された複数個のレンズアレイと、片面
に高反射ミラーを有する液晶空間変調器とを備えたこと
を特徴とする光信号処理装置。
22. The optical signal processing device according to claim 18, wherein the high-reflection mirror is replaced with a high-reflection mirror.
An optical signal processing device comprising: a plurality of lens arrays arranged at predetermined intervals; and a liquid crystal spatial modulator having a high reflection mirror on one surface.
【請求項23】 請求項18または19に記載の光信号
処理装置において、高反射ミラーに代えて、複数本の出
力導波路のそれぞれ所定の位置に回折格子を形成したこ
とを特徴とする光信号処理装置。
23. The optical signal processing apparatus according to claim 18, wherein a diffraction grating is formed at a predetermined position on each of the plurality of output waveguides instead of the high reflection mirror. Processing equipment.
【請求項24】 請求項23に記載の光信号処理装置に
おいて、複数本の出力導波路の一部または全部を合波す
る光合波器を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
24. The optical signal processing device according to claim 23, further comprising an optical multiplexer for multiplexing a part or all of the plurality of output waveguides.
【請求項25】 請求項23または24に記載の光信号
処理装置において、各出力導波路に形成される回折格子
の回折効率がそれぞれ異なることを特徴とする光信号処
理装置。
25. The optical signal processing apparatus according to claim 23, wherein diffraction efficiencies of diffraction gratings formed in the respective output waveguides are different from each other.
【請求項26】 請求項17に記載の光信号処理装置に
おいて、アレイ導波路回折格子の一方のスラブ導波路の
焦点面に所定の間隔で複数個の高反射ミラーを配置した
ことを特徴とする光信号処理装置。
26. The optical signal processing device according to claim 17, wherein a plurality of high reflection mirrors are arranged at predetermined intervals on a focal plane of one slab waveguide of the arrayed waveguide diffraction grating. Optical signal processing device.
【請求項27】 請求項26に記載の光信号処理装置に
おいて、複数個の高反射ミラーを等間隔に配置したこと
を特徴とする光信号処理装置。
27. The optical signal processing device according to claim 26, wherein a plurality of high reflection mirrors are arranged at equal intervals.
【請求項28】 請求項26または27に記載の光信号
処理装置において、複数個の高反射ミラーの反射率がそ
れぞれ異なることを特徴とする光信号処理装置。
28. The optical signal processing device according to claim 26, wherein the plurality of high reflection mirrors have different reflectivities.
【請求項29】 請求項26に記載の光信号処理装置に
おいて、高反射ミラーに代えて、スラブ導波路の焦点面
内に所定の間隔で複数個の回折格子を形成したことを特
徴とする光信号処理装置。
29. The optical signal processing apparatus according to claim 26, wherein a plurality of diffraction gratings are formed at predetermined intervals in a focal plane of the slab waveguide instead of the high reflection mirror. Signal processing device.
【請求項30】 請求項29に記載の光信号処理装置に
おいて、複数個の回折格子を等間隔に配置したことを特
徴とする光信号処理装置。
30. The optical signal processing device according to claim 29, wherein a plurality of diffraction gratings are arranged at equal intervals.
【請求項31】 請求項29または30に記載の光信号
処理装置において、複数個の回折格子の回折効率がそれ
ぞれ異なることを特徴とする光信号処理装置。
31. The optical signal processing device according to claim 29, wherein a plurality of diffraction gratings have different diffraction efficiencies.
【請求項32】 請求項29ないし31のいずれかに記
載の光信号処理装置において、複数個の回折格子の各位
置をスラブ導波路の焦点面の法線方向に変位させて形成
したことを特徴とする光信号処理装置。
32. The optical signal processing device according to claim 29, wherein each position of the plurality of diffraction gratings is formed by being displaced in a direction normal to a focal plane of the slab waveguide. Optical signal processing device.
【請求項33】 請求項26に記載の光信号処理装置に
おいて、高反射ミラーに代えて、スラブ導波路の焦点面
に溝を形成し、その溝中に所定の間隔で複数個のミラー
を積層したフィルムを配置したことを特徴とする光信号
処理装置。
33. The optical signal processing device according to claim 26, wherein a groove is formed in the focal plane of the slab waveguide instead of the high reflection mirror, and a plurality of mirrors are stacked at a predetermined interval in the groove. An optical signal processing device comprising a film arranged thereon.
【請求項34】 請求項17ないし33のいずれかに記
載の光信号処理装置において、光変調手段と光増幅手段
とを集積化した構成であることを特徴する光信号処理装
置。
34. The optical signal processing device according to claim 17, wherein the optical signal processing device has a configuration in which an optical modulation unit and an optical amplification unit are integrated.
【請求項35】 請求項17ないし34のいずれかに記
載の光信号処理装置において、各構成要素の一部を光フ
ァイバで接続したことを特徴とする光信号処理装置。
35. The optical signal processing device according to claim 17, wherein a part of each component is connected by an optical fiber.
【請求項36】 請求項17ないし35のいずれかに記
載の光信号処理装置において、高反射ミラーの位置を微
動機構で制御できることを特徴とする光信号処理装置。
36. The optical signal processing device according to claim 17, wherein the position of the high reflection mirror can be controlled by a fine movement mechanism.
【請求項37】 請求項17ないし36のいずれかに記
載の光信号処理装置において、高反射ミラーの間隔がス
ラブ導波路の法線方向で変化していることを特徴とする
光信号処理装置。
37. The optical signal processing device according to claim 17, wherein an interval between the high reflection mirrors changes in a normal direction of the slab waveguide.
【請求項38】 光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなるアレ
イ導波路と、 前記光導波路の出力光を前記アレイ導波路に分配する分
配手段と、 前記アレイ導波路の出力光を結像する結像手段と、 前記結像手段の焦点面近傍に配置されて光の像を変調す
る空間フィルタと、 前記空間フィルタで変調された光を反射する反射手段
と、 前記光導波路にて前記反射手段からの反射光を取り出す
ための光分岐手段とから構成されることを特徴とする光
信号処理装置。
38. An optical waveguide, an array waveguide composed of a plurality of optical waveguides having sequentially increasing waveguide lengths, distribution means for distributing output light of the optical waveguide to the array waveguide, and the array waveguide Image forming means for forming an image of the output light, a spatial filter disposed near a focal plane of the image forming means for modulating an image of light, a reflecting means for reflecting light modulated by the spatial filter, An optical signal processing device comprising: a light branching unit for extracting reflected light from the reflection unit in the optical waveguide.
【請求項39】 第1の光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の光導波路の出力光を前記第1のアレイ導波路
に分配する分配手段と、 前記第1のアレイ導波路の出力光を結像する第1の結像
手段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置されて光の像を
変調する空間フィルタと、 さらに、導波路長が順次長くなる複数本の光導波路から
なる第2のアレイ導波路と、 前記空間フィルタで変調された光を前記第2のアレイ導
波路に結像する第2の結像手段と、 第2の光導波路と、 前記第2のアレイ導波路の出力光を合波して前記第2の
光導波路に結合する合波手段とから構成されることを特
徴とする光信号処理装置。
39. A first optical waveguide comprising: a first optical waveguide; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, distribution means for distributing the output light of the first optical waveguide to the first array waveguide, and first imaging means for imaging the output light of the first array waveguide A spatial filter arranged near the focal plane of the first imaging means for modulating an image of light, and a second array waveguide composed of a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. A second imaging means for imaging the light modulated by the spatial filter on the second arrayed waveguide; a second optical waveguide; and multiplexing the output light of the second arrayed waveguide. And a multiplexing means coupled to the second optical waveguide.
【請求項40】 第1の光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の光導波路の出力光を前記第1のアレイ導波路
に分配する分配手段と、 参照光入射用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2
のアレイ導波路と、 前記参照光入射用光導波路の出力光を前記第2のアレイ
導波路に分配する第2の分配手段と、 前記第1のアレイ導波路の出力光と前記第2のアレイ導
波路の出力光を結像する結像手段と、 前記結像手段の焦点面近傍に配置された光記録媒体と、 前記第1の光導波路から前記反射光を取り出すための光
分岐手段とから構成されることを特徴とする光信号処理
装置。
40. A first optical waveguide comprising: a first optical waveguide; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, distribution means for distributing output light of the first optical waveguide to the first array waveguide, a reference light incident optical waveguide, and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. The second consisting of
An array waveguide, a second distribution unit that distributes output light of the reference light incidence optical waveguide to the second array waveguide, and output light of the first array waveguide and the second array. Imaging means for imaging the output light of the waveguide; an optical recording medium arranged near the focal plane of the imaging means; and a light branching means for extracting the reflected light from the first optical waveguide. An optical signal processing device comprising:
【請求項41】 第1の光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の光導波路の出力光を前記第1のアレイ導波路
に分配する第1の分配手段と、 参照光入射用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第3
のアレイ導波路と、 前記参照光入射用光導波路の出力光を前記第3のアレイ
導波路に分配する第2分配手段と、 前記第1のアレイ導波路の出力光と前記第3のアレイ導
波路の出力光を結像する第1の結像手段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された光記録媒
体と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2
のアレイ導波路と、 前記光記録媒体で変調された光を前記第2のアレイ導波
路に結像する第2の結像手段と、 第2の光導波路と、 前記第2のアレイ導波路出力光を合波して前記第2の光
導波路に結合する合波手段とから構成されることを特徴
とする光信号処理装置。
41. A first optical waveguide comprising: a first optical waveguide; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, first distribution means for distributing the output light of the first optical waveguide to the first array waveguide, a reference light incidence optical waveguide, and a plurality of waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. Of the third optical waveguide
An array waveguide, a second distribution unit that distributes output light of the reference light incident optical waveguide to the third array waveguide, and output light of the first array waveguide and the third array waveguide. A first imaging means for imaging the output light of the wave path; an optical recording medium disposed near a focal plane of the first imaging means; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. Second
An array waveguide, a second imaging unit that images light modulated by the optical recording medium on the second array waveguide, a second optical waveguide, and an output of the second array waveguide. Multiplexing means for multiplexing light and coupling the multiplexed light to the second optical waveguide.
【請求項42】 第1の光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の光導波路の出力光を前記第1のアレイ導波路
に分配する第1の分配手段と、 第1の参照光入射用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2
のアレイ導波路と、 前記第1の参照光入射用光導波路の出力光を前記第2の
アレイ導波路に分配する第2の分配手段と、 第2の参照光入射用光導波路と、 前記第1のアレイ導波路の出力光と前記第2のアレイ導
波路の出力光と前記第2の参照光入射用光導波路の出力
光を結像する第1の結像手段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された光記録媒
体と、 前記光記録媒体で変調された光を結像する第2の結像手
段と、 前記第2の結像手段の焦点面近傍に配置された受光器ア
レイとから構成されたことを特徴とする光信号処理装
置。
42. A first optical waveguide comprising: a first optical waveguide; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, first distribution means for distributing the output light of the first optical waveguide to the first array waveguide, a first reference light incidence optical waveguide, and a waveguide having a sequentially longer length. The second consisting of a plurality of optical waveguides
An array waveguide, a second distribution unit that distributes output light of the first reference light incident optical waveguide to the second array waveguide, a second reference light incident optical waveguide, A first imaging means for imaging the output light of the first array waveguide, the output light of the second array waveguide, and the output light of the second reference light incidence optical waveguide; An optical recording medium arranged near the focal plane of the imaging means; a second imaging means for imaging light modulated by the optical recording medium; and an optical recording medium arranged near the focal plane of the second imaging means. An optical signal processing device comprising: a light receiving array;
【請求項43】 請求項38ないし42のいずれかに記
載の光信号処理装置において、前記結像手段が円周端面
を有するスラブ導波路であることを特徴とする光信号処
理装置。
43. An optical signal processing apparatus according to claim 38, wherein said imaging means is a slab waveguide having a circumferential end face.
【請求項44】 請求項38ないし42のいずれかに記
載の光信号処理装置において、前記結像手段が、スラブ
導波路と位相空間変調素子とから構成されていることを
特徴とする光信号処理装置。
44. An optical signal processing apparatus according to claim 38, wherein said image forming means comprises a slab waveguide and a phase spatial modulation element. apparatus.
【請求項45】 請求項38または39に記載の光信号
処理装置において、前記空間フィルタが位相フィルタで
あることを特徴とする光信号処理装置。
45. The optical signal processing device according to claim 38, wherein the spatial filter is a phase filter.
【請求項46】 請求項38または39に記載の光信号
処理装置において、前記空間フィルタが強度フィルタで
あることを特徴とする光信号処理装置。
46. The optical signal processing device according to claim 38, wherein the spatial filter is an intensity filter.
【請求項47】 請求項38または39に記載の光信号
処理装置において、前記空間フィルタが、強度フィルタ
と位相フィルタを多段に接続した空間フィルタであるこ
とを特徴とする光信号処理装置。
47. The optical signal processing device according to claim 38, wherein the spatial filter is a spatial filter in which an intensity filter and a phase filter are connected in multiple stages.
【請求項48】 請求項43に記載の光信号処理装置に
おいて、前記位相空間変調素子の焦点距離が前記結合手
段のスラブ導波路の焦点距離に等しいことを特徴とする
光信号処理装置。
48. The optical signal processing device according to claim 43, wherein a focal length of said phase spatial modulation element is equal to a focal length of a slab waveguide of said coupling means.
【請求項49】 請求項38に記載の光信号処理装置に
おいて、前記空間フィルタと反射手段とを兼用して多数
の部分ミラーから構成されたパターンミラーとしたこと
を特徴とする光信号処理装置。
49. The optical signal processing apparatus according to claim 38, wherein the spatial filter and the reflection means are combined to form a pattern mirror composed of a number of partial mirrors.
【請求項50】 請求項38または39に記載の光信号
処理装置において、前記空間フィルタが位相空間変調素
子の機能を兼用する空間フィルタであることを特徴とす
る光信号処理装置。
50. The optical signal processing device according to claim 38, wherein the spatial filter is a spatial filter that also functions as a phase spatial modulation element.
【請求項51】 請求項38ないし42のいずれかに記
載の光信号処理装置において、前記結像手段がレンズで
あることを特徴とする光信号処理装置。
51. The optical signal processing device according to claim 38, wherein said image forming means is a lens.
【請求項52】 請求項38または39に記載の光信号
処理装置において、前記結像手段が焦点面のスラブ導波
路で、スラブ導波路端に位相調整アレイ導波路を具備
し、位相調整アレイ導波路端が前記空間フィルタに接続
されていることを特徴とする光信号処理装置。
52. The optical signal processing apparatus according to claim 38, wherein the imaging means is a slab waveguide on a focal plane, and a phase adjustment array waveguide is provided at an end of the slab waveguide. An optical signal processing device, wherein a wave path end is connected to the spatial filter.
【請求項53】 請求項52に記載の光信号処理装置に
おいて、前記結像手段が焦点面のスラブ導波路で、スラ
ブ導波路端に位相調整アレイ導波路を具備し、位相調整
アレイ導波路に光変調器アレイを具備することを特徴と
する光信号処理装置。
53. The optical signal processing apparatus according to claim 52, wherein the imaging means is a slab waveguide on a focal plane, and a phase adjustment array waveguide is provided at an end of the slab waveguide. An optical signal processing device comprising an optical modulator array.
【請求項54】 請求項52に記載の光信号処理装置に
おいて、前記位相調整アレイ導波路の導波路間の位相差
が2πの整数倍であることを特徴とする光信号処理装
置。
54. The optical signal processing device according to claim 52, wherein a phase difference between the waveguides of the phase adjustment array waveguide is an integral multiple of 2π.
【請求項55】 請求項38または40に記載の光信号
処理装置において、前記光分岐手段が光サーキュレータ
であることを特徴とする光信号処理装置。
55. The optical signal processing device according to claim 38, wherein said optical branching means is an optical circulator.
【請求項56】 請求項38または40に記載の光信号
処理装置において、前記結像手段がスラブ導波路であ
り、スラブ導波路端に導波路と垂直方向に光を屈曲させ
る光屈曲手段を具備することを特徴とする光信号処理装
置。
56. The optical signal processing device according to claim 38, wherein the imaging means is a slab waveguide, and a light bending means for bending light in a direction perpendicular to the waveguide at an end of the slab waveguide. An optical signal processing device comprising:
【請求項57】 請求項38または39に記載の光信号
処理装置において、前記空間フィルタが、ガラス基板、
透明電極、液晶、液晶配向膜から構成される液晶空間変
調器であることを特徴とする光信号処理装置。
57. The optical signal processing device according to claim 38, wherein the spatial filter is a glass substrate,
An optical signal processing device comprising a liquid crystal spatial modulator comprising a transparent electrode, a liquid crystal, and a liquid crystal alignment film.
【請求項58】 請求項57に記載の光信号処理装置に
おいて、前記液晶空間変調器内に1/4波長板を具備す
ることを特徴とする光信号処理装置。
58. The optical signal processing apparatus according to claim 57, further comprising a quarter-wave plate in the liquid crystal spatial modulator.
【請求項59】 請求項57に記載の光信号処理装置に
おいて、前記液晶空間変調器の液晶がツイストネマティ
ック型である特徴とする光信号処理装置。
59. The optical signal processing device according to claim 57, wherein the liquid crystal of the liquid crystal spatial modulator is a twisted nematic type.
【請求項60】 請求項38、39、43ないし59の
いずれかに記載の光信号処理装置による光信号処理方法
であって、 前記光導波路に時系列光信号を入力することにより、前
記時系列光信号を周波数スペクトル像に変換し、前記周
波数スペクトル像に前記空間フィルタによって所望の位
相または強度または両方の変調を施し、変調された光を
合波して新しい時系列光信号を得ることを特徴とする光
信号処理方法。
60. An optical signal processing method using the optical signal processing device according to claim 38, wherein a time-series optical signal is input to the optical waveguide, whereby the time-series optical signal is input to the optical waveguide. Converting the optical signal into a frequency spectrum image, applying a desired phase and / or intensity modulation to the frequency spectrum image by the spatial filter, and combining the modulated light to obtain a new time-series optical signal. Optical signal processing method.
【請求項61】 請求項38、39、43ないし59の
いずれかに記載の光信号処理装置による光信号処理方法
であって、 空間フィルタのフィルタ特性が所望の時系列光信号の周
波数スペクトルに相当するパターンのホログラム像であ
り、コヒーレントパルス光を前記光導波路に入射するこ
とにより所望の光信号を発生することを特徴とする光信
号処理方法。
61. An optical signal processing method using the optical signal processing device according to claim 38, wherein a filter characteristic of the spatial filter corresponds to a frequency spectrum of a desired time-series optical signal. An optical signal processing method, wherein a desired optical signal is generated by inputting coherent pulsed light to the optical waveguide, which is a hologram image of a pattern to be formed.
【請求項62】 請求項40、43、44、51、5
5、56のいずれかに記載の光信号処理装置による光信
号処理方法であって、 光導波路に信号光を入射し、参照光入力用導波路にコヒ
ーレントパルス光の参照光を入射し、記録媒体にホログ
ラム記録し、参照光入力用導波路に別のコヒーレントパ
ルス光の参照光を入射し、信号光の位相共役光を出力す
ることを特徴とする光信号処理方法。
62. Claims 40, 43, 44, 51, 5
57. An optical signal processing method using the optical signal processing device according to any one of items 5 and 56, wherein the signal light is incident on the optical waveguide, and the reference light of coherent pulse light is incident on the reference light input waveguide. A hologram recording, a reference light of another coherent pulse light is incident on the reference light input waveguide, and a phase conjugate light of the signal light is output.
【請求項63】 請求項40、42、43、51のいず
れかに記載の光信号処理装置による光信号処理方法であ
って、 光導波路に信号光を入射し、参照光入力用導波路にコヒ
ーレントパルス光の参照光を入射し、記録媒体にホログ
ラム記録し、参照光入力用導波路に別のコヒーレントパ
ルス光の参照光を入射し、信号光、あるいは、信号光と
参照光の相関光を出力することを特徴とする光信号処理
方法。
63. An optical signal processing method using the optical signal processing device according to claim 40, wherein signal light is incident on the optical waveguide and coherently incident on the reference light input waveguide. Pulse light reference light is incident, hologram recording is performed on the recording medium, another coherent pulse light reference light is incident on the reference light input waveguide, and signal light or correlation light between the signal light and the reference light is output. An optical signal processing method.
【請求項64】 請求項42、43、44、51のいず
れかに記載の光信号処理装置による光信号処理方法であ
って、 光導波路に信号光を入射し、第1の参照光入力用導波路
にコヒーレントパルス光の参照光を入射し、第2の参照
光入力用導波路に単色光の参照光を入射し、受光器アレ
イ上に信号光波形の空間像を形成し、パルス波形を観測
することを特徴とする光信号処理方法。
64. An optical signal processing method by the optical signal processing device according to claim 42, wherein the signal light is incident on the optical waveguide, and the first reference light input guide is provided. The reference light of coherent pulse light is incident on the waveguide, the reference light of monochromatic light is incident on the second reference light input waveguide, and a spatial image of the signal light waveform is formed on the photodetector array, and the pulse waveform is observed. An optical signal processing method.
【請求項65】 第1の光増幅器と、 光波長フィルタと、 第1の光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の光導波路出力光をアレイ導波路に分配する分
配手段と、 前記第1のアレイ導波路出力光を結像する第1の結像手
段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像
を変調する空間フィルタと、 前記空間フィルタで変調された光を反射する反射手段
と、 前記第1の光導波路から前記反射光を取り出すための光
分岐手段と、 第2の光増幅器とから構成されることを特徴とする光信
号処理装置。
65. A first optical amplifier comprising: a first optical amplifier; an optical wavelength filter; a first optical waveguide; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, distribution means for distributing the first optical waveguide output light to the array waveguide, first imaging means for forming an image of the first array waveguide output light, and the first A spatial filter disposed near the focal plane of the imaging means for modulating an image of light, a reflecting means for reflecting the light modulated by the spatial filter, and for extracting the reflected light from the first optical waveguide An optical signal processing apparatus comprising: an optical branching unit of (1) and a second optical amplifier.
【請求項66】 第1の光増幅器と、 光波長フィルタと、 第1の光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の光導波路出力光をアレイ導波路に分配する分
配手段と、 前記第1のアレイ導波路出力光を結像する第1の結像手
段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像
を変調する空間フィルタと、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2
のアレイ導波路と、 前記空間フィルタで変調された光を前記第2のアレイ導
波路に結像する第2の結像手段と、 第2の光導波路と、 前記第2のアレイ導波路出力光を合波して前記第2の光
導波路に結合する合波手段と、 第2の光増幅器とから構成されることを特徴とする光信
号処理装置。
66. A first optical amplifier comprising: a first optical amplifier; an optical wavelength filter; a first optical waveguide; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, distribution means for distributing the first optical waveguide output light to the array waveguide, first imaging means for forming an image of the first array waveguide output light, and the first A second spatial filter disposed in the vicinity of the focal plane of the imaging means and configured to modulate a light image; and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, a second imaging means for imaging the light modulated by the spatial filter on the second array waveguide, a second optical waveguide, and the second array waveguide output light An optical signal processing device, comprising: a multiplexing means for multiplexing the second optical waveguide and coupling to the second optical waveguide; and a second optical amplifier.
【請求項67】 前記請求項65または66に記載の光
信号処理装置と、 光源と、 光変調器と、 光変調信号発生回路とから構成されることを特徴とする
光信号処理装置。
67. An optical signal processing device comprising: the optical signal processing device according to claim 65; a light source; an optical modulator; and an optical modulation signal generation circuit.
【請求項68】 前記請求項65または66に記載の光
信号処理装置と、 光受信器とから構成されることを特徴とする光信号処理
装置。
68. An optical signal processing device comprising: the optical signal processing device according to claim 65; and an optical receiver.
【請求項69】 前記請求項65または66に記載の光
信号処理装置と、光源と、光変調器と、光変調信号発生
回路と、からなる光信号送信回路と、 前記請求項65または66に記載の光信号処理装置と、
光受信機と、からなる光信号受信回路と、 光伝送路とから構成されることを特徴とする光信号処理
装置。
69. An optical signal transmission circuit comprising: the optical signal processing device according to claim 65 or 66; a light source; an optical modulator; and an optical modulation signal generation circuit. An optical signal processing device according to
An optical signal processing device comprising: an optical receiver; an optical signal receiving circuit including the optical receiver; and an optical transmission line.
【請求項70】 請求項65に記載の光信号処理装置に
おいて、 空間フィルタが位相フィルタであり、 相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対して、 φ(x)=Mod[ax2 ,π](a:定数)を近似し
た特性を持つことを特徴とする光信号処理装置。
70. The optical signal processing device according to claim 65, wherein the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is relative to a position (x) on the spatial filter, φ (x) = Mod [ax 2 , Π] (a: a constant).
【請求項71】 請求項66に記載の光信号処理装置に
おいて、 空間フィルタが位相フィルタであり、 相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対して、 φ(x)=Mod[ax2 ,2π](a:定数)を近似
した特性を持つことを特徴とする光信号処理装置。
71. The optical signal processing device according to claim 66, wherein the spatial filter is a phase filter, and a relative phase φ is a position (x) on the spatial filter, and φ (x) = Mod [ax 2 , 2π] (a: constant).
【請求項72】 請求項65に記載の光信号処理装置に
おいて、 空間フィルタが位相フィルタであり、 相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対して、 φ(x)=π/2(x>0)かつφ(x)=0(x<
0)、あるいは、 φ(x)=0(x>0)かつφ(x)=π/2(x<
0)を近似した特性を持つ、強度変調−角度変調変換す
ることを特徴とする光信号処理装置。
72. The optical signal processing device according to claim 65, wherein the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is relative to the position (x) on the spatial filter, φ (x) = π / 2 ( x> 0) and φ (x) = 0 (x <
0) or φ (x) = 0 (x> 0) and φ (x) = π / 2 (x <
An optical signal processing device which performs intensity modulation-angle modulation conversion having characteristics approximating 0).
【請求項73】 請求項66に記載の光信号処理装置に
おいて、 空間フィルタが位相フィルタであり、 相対位相φが空間フィルタ上の位置(x)に対して、 φ(x)=π(x>0)かつφ(x)=0(x<0)、
あるいは、 φ(x)=0(x>0)かつφ(x)=π(x<0)を
近似した特性を持つ、強度変調−角度変調変換すること
を特徴とする光信号処理装置。
73. The optical signal processing device according to claim 66, wherein the spatial filter is a phase filter, and the relative phase φ is relative to a position (x) on the spatial filter, φ (x) = π (x> 0) and φ (x) = 0 (x <0),
Alternatively, an optical signal processing apparatus that performs intensity modulation-angle modulation conversion having characteristics approximating φ (x) = 0 (x> 0) and φ (x) = π (x <0).
【請求項74】 請求項65ないし73のいずれかに記
載の光信号処理装置において、 空間フィルタが位相フィルタと強度フィルタから構成さ
れることを特徴とする光信号処理装置。
74. The optical signal processing device according to claim 65, wherein the spatial filter comprises a phase filter and an intensity filter.
【請求項75】 請求項65ないし73のいずれかに記
載の光信号処理装置において、 空間フィルタが、ガラス基板、透明電極、液晶、液晶配
向膜から構成される液晶空間変調器であることを特徴と
する光信号処理装置。
75. The optical signal processing device according to claim 65, wherein the spatial filter is a liquid crystal spatial modulator including a glass substrate, a transparent electrode, a liquid crystal, and a liquid crystal alignment film. Optical signal processing device.
【請求項76】 前記請求項69に記載の光信号処理装
置を用いて、 前記光信号送信回路の発生する光信号の周波数スペクト
ル位相を変調し、 前記光受信回路で前記光ファイバ中の分散と、前記光信
号送信回路による周波数スペクトル位相変調を補償する
ことを特徴とする光信号処理方法。
76. The optical signal processing device according to claim 69, wherein the frequency spectrum phase of the optical signal generated by the optical signal transmission circuit is modulated, and the dispersion in the optical fiber is performed by the optical reception circuit. And compensating frequency spectrum phase modulation by the optical signal transmission circuit.
【請求項77】 前記請求項69に記載の光信号処理装
置を用いて、 前記光信号送信回路の発生する光信号の周波数スペクト
ル強度を変調し、 前記光受信回路で前記光ファイバ中の分散と、前記光信
号送信回路による周波数スペクトル強度変調を補償する
ことを特徴とする光信号処理方法。
77. The optical signal processing device according to claim 69, wherein the frequency spectrum intensity of the optical signal generated by the optical signal transmission circuit is modulated, and the dispersion in the optical fiber is modulated by the optical reception circuit. And compensating frequency spectrum intensity modulation by the optical signal transmission circuit.
【請求項78】 前記請求項69に記載の光信号処理装
置を用いて、 前記光信号送信回路の発生する光信号の周波数スペクト
ル位相及び周波数スペクトル強度を変調し、 前記光受信回路で前記光ファイバ中の分散と、前記光信
号送信回路による周波数スペクトル位相変調及び周波数
スペクトル強度変調を補償することを特徴とする光信号
処理方法。
78. The optical signal processing apparatus according to claim 69, wherein a frequency spectrum phase and a frequency spectrum intensity of an optical signal generated by the optical signal transmitting circuit are modulated, and the optical fiber is transmitted to the optical receiving circuit. An optical signal processing method comprising compensating for dispersion in the medium and frequency spectrum phase modulation and frequency spectrum intensity modulation by the optical signal transmission circuit.
【請求項79】 短パルス光源と、 第1の光増幅器と、 第1の光波長フィルタと、 前記第1の光波長フィルタの出力光をn(整数)本の光
に分岐する第1の分岐手段と、 第1のn台の光変調回路と、 第1のn本の入出力用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1のn本の入出力用光導波路の光導波路出力光を
前記第1のアレイ導波路に分配する第1の分配手段と、 前記第1のアレイ導波路出力光を結像する第1の結像手
段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像
を変調する第1の空間フィルタと、 前記第1の空間フィルタで変調された光を反射する第1
の反射手段と、 前記第1のn本の入出力用光導波路から前記反射光を取
り出すための第2の光分岐手段と、 前記n個の第2の光分岐手段からの反射光を合波する第
1の光合波手段と、 第2の光増幅器と、から構成される第1の光信号処理装
置と、 光伝送路と、 第3の光増幅器と、 第2の光波長フィルタと、 前記第2の光波長フィルタの出力光をn(整数)本の光
に分岐する第3の分岐手段と、 第2のn本の入出力用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2
のアレイ導波路と、 前記第2の入出力用光導波路の光導波路出力光を前記第
2のアレイ導波路に分配する第2の分配手段と、 前記第2のアレイ導波路出力光を結像する第2の結像手
段と、 前記第2の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像
を変調する第2の空間フィルタと、 前記第2の空間フィルタで変調された光を反射する第2
の反射手段と、 前記第2の入出力用光導波路から前記反射光を取り出す
ためのn個の第4の光分岐手段と、 前記n個の第4の光分岐手段からの反射光を受信するn
台の光受信器と、 から構成される第2の光信号処理装置と から構成されることを特徴とする光信号処理装置。
79. A short-pulse light source, a first optical amplifier, a first optical wavelength filter, and a first branch for branching output light of the first optical wavelength filter into n (integer) light beams. Means, a first n optical modulation circuits, a first n input / output optical waveguides, and a first optical waveguide comprising a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, first distribution means for distributing the optical waveguide output light of the first n input / output optical waveguides to the first array waveguide, and the first array waveguide output light First imaging means for imaging light, a first spatial filter arranged near the focal plane of the first imaging means for modulating an image of light, and modulated by the first spatial filter. The first that reflects the light
Reflection means; second light branching means for extracting the reflected light from the first n input / output optical waveguides; and multiplexing the reflected lights from the n second light branching means. A first optical signal processing device comprising: a first optical multiplexing unit, a second optical amplifier, an optical transmission line, a third optical amplifier, a second optical wavelength filter, Third branching means for branching the output light of the second optical wavelength filter into n (integer) light beams, second n input / output optical waveguides, and a plurality of waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. A second optical waveguide
An array waveguide, a second distribution unit that distributes the optical waveguide output light of the second input / output optical waveguide to the second array waveguide, and forms an image of the second array waveguide output light. A second image forming means, a second spatial filter arranged near the focal plane of the second image forming means for modulating an image of light, and a light modulated by the second spatial filter. Reflective second
Reflecting means; n fourth optical branching means for extracting the reflected light from the second input / output optical waveguide; and receiving reflected light from the n fourth optical branching means. n
An optical signal processing device comprising: two optical receivers; and a second optical signal processing device comprising:
【請求項80】 短パルス光源と、 第1の光増幅器と、 第1の光波長フィルタと、 前記第1の光波長フィルタの出力光をn(整数)本の光
に分岐する第1の分岐手段と、 第1のn台の光変調回路と、 第1のn本の入出力用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第1
のアレイ導波路と、 前記第1の入出力用光導波路の光導波路出力光を前記第
1のアレイ導波路に分配する第1の分配手段と、 前記第1のアレイ導波路出力光を結像する第1の結像手
段と、 前記第1の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像
を変調する第1の空間フィルタと、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第2
のアレイ導波路と、 前記第1の空間フィルタで変調された光を前記第2のア
レイ導波路に結像する第2の結像手段と、 第1のn本の出力用光導波路と、 前記第2のアレイ導波路出力光を合波して前記第1のn
本の出力用光導波路に結合する第1の光合波手段と、 前記第1のn本の出力用光導波路出力を合波する第2の
光合波手段と、 第2の光増幅器と、 から構成される第1の光信号処理装置と、光伝送路と、 第3の光増幅器と、 第2の光波長フィルタと、 前記第2の光波長フィルタの出力光をn(整数)本の光
に分岐する第3の分岐手段と、 第2のn本の入出力用光導波路と、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第3
のアレイ導波路と、 前記第2の入出力用光導波路の光導波路出力光を前記第
3のアレイ導波路に分配する第2の分配手段と、 前記第3のアレイ導波路出力光を結像する第3の結像手
段と、 前記第3の結像手段の焦点面近傍に配置された、光の像
を変調する第2の空間フィルタと、 導波路長が順次長くなる複数本の光導波路からなる第4
のアレイ導波路と、 前記第2の空間フィルタで変調された光を前記第4のア
レイ導波路に結像する第4の結像手段と、 第2のn本の出力用光導波路と、 前記第4のアレイ導波路出力光を合波して前記第2のn
本の出力用光導波路に結合する第3の光結合手段と、 前記第2の出力用光導波路から出力光を受信するn台の
光受信器と、 から構成される第2の光信号処理装置とから構成される
ことを特徴とする光信号処理装置。
80. A short-pulse light source, a first optical amplifier, a first optical wavelength filter, and a first branch for branching output light of the first optical wavelength filter into n (integer) light beams. Means, a first n optical modulation circuits, a first n input / output optical waveguides, and a first optical waveguide comprising a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, a first distribution unit that distributes the optical waveguide output light of the first input / output optical waveguide to the first array waveguide, and forms an image of the first array waveguide output light. A first image forming means, a first spatial filter arranged near a focal plane of the first image forming means for modulating a light image, and a plurality of optical waveguides having a sequentially increased waveguide length The second consisting of
An array waveguide, a second imaging unit that images light modulated by the first spatial filter on the second array waveguide, a first n output optical waveguides, The output light of the second array waveguide is multiplexed to form the first n
A first optical multiplexing means for coupling to the output optical waveguides, a second optical multiplexing means for multiplexing the outputs of the first n output optical waveguides, and a second optical amplifier. A first optical signal processing device, an optical transmission line, a third optical amplifier, a second optical wavelength filter, and output light of the second optical wavelength filter is converted into n (integer) lights. A third branching means for branching; a second n input / output optical waveguides; and a third optical waveguide comprising a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased.
An array waveguide, a second distribution unit that distributes the optical waveguide output light of the second input / output optical waveguide to the third array waveguide, and forms an image of the third array waveguide output light. A third spatial filter arranged in the vicinity of the focal plane of the third imaging means, for modulating a light image, and a plurality of optical waveguides whose waveguide lengths are sequentially increased. The fourth consisting of
An array waveguide, a fourth imaging means for imaging light modulated by the second spatial filter on the fourth array waveguide, a second n output optical waveguides, The output light of the fourth array waveguide is multiplexed to form the second n
A second optical signal processing device comprising: third optical coupling means coupled to the output optical waveguide; and n optical receivers for receiving output light from the second output optical waveguide. An optical signal processing device comprising:
【請求項81】 信号光の時系列光信号を空間信号光に
変換する第1の時間−空間変換手段と、 参照光の時系列光信号を空間信号光に変換する第2の時
間−空間変換手段と、 前記第1の時間−空間変換手段及び前記第2の時間−空
間変換手段からそれぞれ出力された空間信号光をそれぞ
れ結像させ、互いに干渉させる結像手段と、 前記結像手段の焦点面近傍に配置されて前記結像手段に
入射した複数の光信号の干渉光像を受光する受光手段
と、 前記受光手段の検出信号から前記信号光の時系列信号を
復元する光信号復元回路とを具備することを特徴とする
光信号処理装置。
81. First time-space conversion means for converting a time-series optical signal of signal light into spatial signal light, and second time-space conversion for converting a time-series optical signal of reference light into spatial signal light Means, imaging means for forming spatial signal lights respectively output from the first time-space conversion means and the second time-space conversion means and causing them to interfere with each other, and a focal point of the imaging means A light receiving unit that is arranged near a surface and receives an interference light image of a plurality of optical signals incident on the imaging unit; and an optical signal restoration circuit that restores a time-series signal of the signal light from a detection signal of the light receiving unit. An optical signal processing device comprising:
【請求項82】 請求項81に記載の光信号処理装置に
おいて、 前記第1および第2の時間−空間変換手段がアレイ導波
路格子で構成され、前記結像手段が前記空間信号光をフ
ーリエ変換する機能を有するスラブ導波路で構成される
ことを特徴とする光信号処理装置。
82. The optical signal processing device according to claim 81, wherein said first and second time-space conversion means are constituted by an arrayed waveguide grating, and said imaging means is a Fourier transform of said space signal light. An optical signal processing device comprising a slab waveguide having a function of performing
【請求項83】 請求項81に記載の光信号処理装置に
おいて、 前記第1および第2の時間−空間変換手段が回折格子で
構成され、前記結像手段が前記空間信号光をフーリエ変
換するレンズで構成されることを特徴とする光信号処理
装置。
83. The optical signal processing apparatus according to claim 81, wherein said first and second time-space converting means are constituted by diffraction gratings, and said image forming means performs a Fourier transform of said spatial signal light. An optical signal processing device comprising:
【請求項84】 請求項81ないし83のいずれかに記
載の光信号処理装置において、 前記受光手段がフォトダイオードアレイで構成されるこ
とを特徴とする光信号処理装置。
84. The optical signal processing device according to claim 81, wherein said light receiving means comprises a photodiode array.
【請求項85】 請求項81ないし84のいずれかに記
載の光信号処理装置において、 前記光信号復元回路は前記受光手段により検出されたフ
ーリエ変換ホログラムの電界強度分布から、入射した前
記信号光の光パルスの電界分布を演算処理により復元す
ることを特徴とする光信号処理装置。
85. The optical signal processing device according to any one of claims 81 to 84, wherein the optical signal restoring circuit calculates the intensity of the incident signal light from an electric field intensity distribution of a Fourier transform hologram detected by the light receiving unit. An optical signal processing device for restoring an electric field distribution of an optical pulse by arithmetic processing.
【請求項86】 未知の信号光の時系列光信号を空間信
号光に変換させる工程と、 既知の参照光の時系列光信号を空間信号光に変換させる
工程と、 前記信号光の空間信号と前記参照光の空間信号をそれぞ
れ結像させて、互いに干渉させることにより時系列信号
の周波数スぺクトルに相当するパターンのホログラム像
を焦点面に形成させる工程と、 前記ホログラム像を受光して電気信号に変換させる工程
と、 前記電気信号に変換されたホログラム像から前記未知の
信号光を所定の演算式を用いて復元する工程とを有する
ことを特徴とする光信号処理方法。
86. A step of converting a time-series optical signal of an unknown signal light into a spatial signal light; a step of converting a time-series optical signal of a known reference light into a spatial signal light; Forming a hologram image of a pattern corresponding to a frequency spectrum of a time-series signal on a focal plane by forming spatial signals of the reference light and causing the spatial signals to interfere with each other; An optical signal processing method, comprising: converting the signal light into a signal; and restoring the unknown signal light from the hologram image converted into the electric signal using a predetermined arithmetic expression.
【請求項87】 請求項86に記載の光信号処理方法に
おいて、 前記ホログラム像から前記未知の信号光を復元する工程
が、前記焦点面に形成される前記ホログラム像に既知の
参照光の電界分布から数学的に導出される再生光の電界
分布を掛け合わせる数学的演算操作と、その後のフーリ
エ変換操作及び空間−時間変換操作とを有することを特
徴とする光信号処理方法。
87. The optical signal processing method according to claim 86, wherein the step of restoring the unknown signal light from the hologram image includes an electric field distribution of a reference light known in the hologram image formed on the focal plane. 1. An optical signal processing method comprising: a mathematical operation for multiplying an electric field distribution of a reproduction light mathematically derived from a mathematical operation, followed by a Fourier transform operation and a space-time transform operation.
【請求項88】 請求項87に記載の光信号処理方法に
おいて、 前記ホログラム像に掛け合わせる前記焦点面における再
生光の電界分布が、入力した前記既知の参照光の前記焦
点面における電界分布の振幅分布の絶対値の2乗で除す
る因子を含んでいることを特徴とする光信号処理方法。
88. The optical signal processing method according to claim 87, wherein the electric field distribution of the reproduction light on the focal plane multiplied by the hologram image is the amplitude of the electric field distribution of the input known reference light on the focal plane. An optical signal processing method comprising a factor divided by a square of an absolute value of a distribution.
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