JPS596092B2 - 多重光通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報を運ぶ電気信号を伝送するための多重光通
信装置に関し、更に詳しくいえば、パルス光エネルギー
ビームのスペクトル成分より成るＮ個の信号により変調
してそれらのＮ個の信号を多重化する多重光通信装置に
関する。

「回折格子対」と名づけられている光分散器が「量子エ
レクトロニクスに関するＩＥＥＥジヤーナル（１ＥＥＥ
Ｊ０ｕｒｎａ１０ｆＱｕａｎｔｕｎ１Ｅ１ｅｃｔｒ０ｎ
ｉｃｓ）」ＱＥ−５巻、１９６９年９月、４５４〜４５
８ページ所載のトリーシ一（Ｅ．Ｂ．Ｔｒｅａｃｙ）の
論文に示されている。

そのような従来の光学装置を第１図に示す。

この光学装置は反射鏡Ｇで結合された２枚の回折格子Ｒ
，，Ｒ２を有する。２枚の回折格子の面に刻まれた線は
同じ一定の周期性を有し、同一の回折格子と異なる回折
格子の間でそれらの溝は互いに平行である。

モード・ロックトレーサ１１が持続時間Ｄが繰返えし周
期Ｐと比較して非常に短いパルス光エネルギを発生する
。このパルス光の周波数の関数としてのスペクトル内容
は周波数Ｆ。に中心を置く帯域幅Ｂの中にある。持続時
間Ｄは１／Ｂより長いか、等しい。数１０ピコ秒のパル
ス持続時間と数ナノ秒の繰返えし周期が通常達成される
値である。パルス光列はまず格子Ｒ１によつて回折させ
られてから、次に回折格子Ｒ２によつて回折させられる
。

これらの回折格子は、パルス光が回折格子Ｒ２によつて
回折された後で、入力パルス光の帯域Ｂの中に含まれて
いる周波数Ｆ，に対応する全ての光が人射レーザビーム
の方向に平行であつて、空間的に分散させられるように
配置される。従つて、周波数の関数として空間的に分散
された光ビームＦが得られ、光ビームＦの方向に垂直な
ＺＺｌ軸に沿つたその光ビームＦの幅は、帯域Ｂに含ま
れている成分周波数の空間的分散の振幅に対応する。Ｚ
Ｚｌ軸方向に置かれた反射鏡Ｇによつて光ビームＦは反
射され、装置の出力端子に光ビームが得られる。この出
力ビームの向きは入射ビームとは逆であつて、２本の端
の光線Ｆｌ，Ｆ２が往きと戻りにたどる経路の違いに対
応する時間Ｔだけ時間的に分散させられている周期的パ
ルス列で構成される。従つて、入力光信号の各パルスに
対して、第２図ｂに示すように入力帯域Ｂ内の分散フイ
ルタの分散振幅に対応する持続時間Ｔのパルスが得られ
る。このパルスの持続時間Ｔは入力パルスの持続時間Ｄ
よりも長く、与えられたエネルギーに対してはその平均
振幅は小さい。持続時間Ｔは周期Ｐよりも少し短く選ぶ
と有利である。上記の光学装置の出力側で時間の関数と
して得られる光パルスの持続時間と形とは、たとえば、
多少とも吸収性のマスクをＺＺｌ軸に平行となるように
ビームＦの中に置くことにより、空間的に分散されてい
るビームＦの光線に作用することによつて修正できる。

そのマスクによつてレーザ光パルスを較正できる（パリ
科学アカデミ一・レポート０シリーズＢ（ＲｅｐＯｒｔ
ｓＯｆｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｅｄｅｓＳｃｉｅｎｃｅｓ
−ＰＡＲＩＳ−ＳｅｒｉｅｓＢ）、２７０巻、１９７０
年、１６０４〜１６０６ページ所載のデスボア（Ｊ．Ｄ
ＥＳＢＯＩＳ）、ギレ（Ｆ．ＧＩＲＥＳ）、トウールノ
ワ（Ｐ．ＴＯＵＲＮＯＩＳ）の論文参照）。本発明の装
置は前記諸論文に従つて作られた独創的な構造により、
光信号変調信号で情報の多重伝送を可能にするものであ
る。本発明によれば、パルス発光源と、このパルス発光
源から発生されるパルス光に含まれているＮ種類の近接
するスペクトル成分を分散させてＮ個の副搬送波より成
る副搬送波群を発生するように構成された光分散器と、
前記Ｎ個の副搬送波を線上に集束させるために前記光源
と前記光分散器との間に配置される光集束器と、Ｎ種類
の電気信号に従つて前記Ｎ個の副搬送波をそれぞれ変調
するために前記線に沿つて配置されるＮ個の基本光変調
器と、これらのＮ個の光変調器から出たＮ個の変調され
た副搬送波を多重化された伝送チヤンネルへ送るように
構成された出力装置とを備え、前記光分散器は前記パル
ス光を順次分散させるために、同じピツチを有して互い
に平行に配置される２枚の平面格子で構成され、それら
の格子の線は、前記パルス光が前記光分散器へ入射する
方向に平行な経路に沿つて前記副搬送波を伝播させるた
めに互いに平行になつている。

Ｎ種類の電気信号を同時に伝送させるための多重光通信
装置が得られ，る。以下、図面を参照して本発明を詳細
に説明する。

第３図に示す本発明の装置の一実施例は、前記したレー
ザ光源１１と２枚の回折格子Ｒｌ，Ｒ２に加えて、別に
２枚の回折格子Ｒ３，Ｒ４と、Ｎ個の光変調器とを有す
る。本発明の装置に用いる光変調器はたとえば公知の電
気光学的な形式のものである。

この光変調器は電界をかけられる結晶で作られる。制御
電信号Ｆｋでこの電界を変化させると、パイレブリンセ
ンス効果（Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅｅｆｆｅｃｔ）
によつて光が偏光され、それらの偏光は光の強さの変化
へ変えられる。そのような光変調器は雑誌「応用光学（
ＡｐｐｌｌｅｄＯｐｔｉｃｓ）」１９６６年１０月発行
、第５巻第１０号、１６１２〜１６２８ページ所載のカ
ミナウ（ＫＡＭＩＮＯＷ）とターンナ一（ＴＵＲＮＥＲ
）の論文に記述されている。２枚の回折格子Ｒ３，Ｒ４
とＲｌ，Ｒ２は、第３図に対称軸ＺＺによつて示されて
いる入射レーザ光の方向に垂直な平面に関して対称的に
配置される。

ビームＦを構成する種々の光線がたどる光路の長さは周
波数の関数として異なり、そのために光パルスは空間的
と時間的の双方で分散させられることになる。Ｎ個の光
変調器Ｍｈは、回折格子Ｒ２によつて回折された後のビ
ームＦの光線の光路内の回折格子Ｒ２とＲ３の間に置か
れる。光変調器Ｍｋの入力しぼりの大きさがＺＺｌ軸の
方向にＤｋに等しいものとすると、この光変調器はレー
ザ光パルスのスペクトル内容の、Ｆ，を中心とする成分
Ｂｋを変調する。従つてパルスの帯域Ｂは第４図ａに示
すように中心周波数Ｆｌ，ｆ２・・・Ｆ，，ｆＮをそれ
ぞれ有するＮ個の周波数帯Ｂｌ，ｂ２・・・Ｂ，，ｂＮ
に分割される。複数の光変調器を隣接して配置させるこ
とにより、帯域Ｂｋに含まれる周波数に対応する全光路
の光の強さまたは位相を変調することによつて、Ｎ個の
電気信号Ｓｌ，Ｓ２・・・ＳＮに含まれている情報を光
パルスに運ばせることが可能である。

光の強さと位相とに関する伝送特性は周期Ｐよりも短い
時間間隔で変化させることができる。入力しぼりの寸法
Ｄｋは変調信号Ｓの数を増加させることができる最小の
寸法まで小さくされる。

しかし、ビームＦの空間的分散のスペクトル分解能は、
寸法Ｄｋにより定められる帯域Ｄｋより小さいか、それ
と等しいことが必要である。いいかえれば、周波数がＦ
，の単色光ビームは、回折格子Ｒｌ，Ｒ２によつて回折
された後では、対応する光変調器Ｍｋの入力しぼりを完
全に通らなければならない。周波数帯の重なり合いはこ
のようにして避けられる。この分解能を向上させるため
に、レーザ光源１１と回折格子Ｒ１との間にビームをし
ぼるレンズ１２のような光学要素が配置される。

そうすると光変調器Ｍは周波数Ｆｋに対応する光線の焦
点ＹＹｌの上に置かれる。

光の輝度変調の場合には、，光出力信号は第４図ｂに示
すような時間的に分散されて、変調されたパルス列の形
をしている。

一実施例では、時間的分散を行うことなしに信号を加え
ることが可能である。

このために、回折格子Ｒ３，Ｒ４は第５図に従つて、ビ
ームＦの中心軸上の対称中心点０に関して回折格子Ｒ１
とＲ２に対称となるように配置される。別の実施例によ
れば、変調器ＭはビームＦの光線を反射する反射鏡Ｇと
回折格子Ｒ２との間に配置される。

４枚の回折格子の代りに２枚の回折格子を用いる場合に
は、ビームＦの光線を全ての変調器Ｍの上に集束させる
ことはできない。

それらの光線は往きと戻りの方向に集束させることがで
きないから、変調器は反射鏡の上に置かなければならな
い。しかし、反射鏡の反射面は焦点ＹＹｌの軌跡ではな
い。更に別の実施例によれば、この欠点は反射鏡Ｇｋを
各変調器Ｍの出力端子に置くことにより解消され、それ
らの反射鏡は焦点の軌跡ＹＹｌの上に配置される。

しかし、第６図に示すようにこの装置はもはや時間分散
を行わない。いずれの場合にも、出力レーザビームを平
行にするために光学要素を本発明の装置の出力側に配置
させることができる。

本発明の装置は、約５０種類の信号を数１０ギガヘルツ
周波数で多重化する、情報を非常に高速で処理あるいは
伝送するための光学装置に有用である。

以上説明した本発明の装置では、情報をたとえば光学繊
維のような光通路で伝送させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学装置の略図、第２ａ，２ｂ図は第１
図に示す装置の動作を示す図、第３図は本発明の装置を
示し、第４ａ，４ｂ図は第３図に示す装置の動作の説明
図、第５図は本発明の別の実施例の略図、第６図は本発
明の更に別の実施例の略図である。 Ｇ・・・・・・反射鏡、Ｍ・・・・・・光電調器、Ｒ，
，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・・・・・回折格子、１１・・・
・・・光源、１２・・・・・ルンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス発光源と、このパルス発光源から発生される
   パルス光に含まれるＮ種類の近接するスペクトル成分を
   分散させてＮ個の副搬送波より成る副搬送波群を発生す
   るように構成された光分散器と、前記Ｎ個の副搬送波を
   線上に集束させるために前記光源と前記光分散器との間
   に配置される光集束器と、Ｎ種類の電気信号に従つて前
   記Ｎ個の副搬送波をそれぞれ変調するために前記線に沿
   つて配置されるＮ個の基本光変調器と、これらのＮ個の
   光変調器から出たＮ個の変調された副搬送波を多重化さ
   れた伝送チヤンネルへ送るように構成された出力装置と
   を備え、前記光分散器は前記パルス光を順次分散させる
   ために、同じピッチを有して互いに平行に配置される２
   枚の平面格子で構成され、それらの格子の線は、前記副
   搬送波を、前記パルス光が前記光分散器へ入射する方向
   に平行な経路に沿つて伝播させるために互いに平行であ
   ることを特徴とするＮ種類の電気信号を同時に伝送させ
   るための多重光通信装置。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載の装置において、前
   記出力装置は前記平面格子と同一の平面格子を２枚更に
   有し、それらの２枚の平面格子は前記入射方向に垂直な
   平面に関して前記平面格子と対称的に配置される装置。 ３ 特許請求の範囲の第１項に記載の装置において、前
   記出力装置は反射鏡装置を備え、その反射鏡は前記Ｎ個
   の光変調器により供給されたＮ個の副搬送波を反射させ
   るために前記入射方向に対して垂直に配置される装置。 ４ 特許請求の範囲の第３項に記載の装置において、前
   記反射鏡装置は１枚の反射鏡で構成される装置。 ５ 特許請求の範囲第３項に記載の装置において、前記
   反射鏡装置は前記線上に配置されるＮ枚の反射鏡素子で
   構成され、それらの反射鏡素子は前記Ｎ個の光変調器の
   出力面にそれぞれ面する装置。 ６ 特許請求の範囲の第１項に記載の装置において、前
   記出力装置は前記平面格子と同一の別の２枚の平面格子
   を備え、それらの別の平面格子と前記平面格子は対称中
   心を共通に有する装置。 ７ 特許請求の範囲の第６項に記載の装置において、前
   記対称中心は前記線上にある装置。 ８ 特許請求の範囲の第１項に記載の装置において、前
   記光源はモード・ロックドレーザである装置。