JP2000236302A - 光ディジタル再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速フォトダイオードを不要にする。 【解決手段】 本線系からの信号光（波長λｉ）は、光
入力端子３０から波長変換器３２に入力する。波長変換
器３２では、ＥＡ変調器３６に信号光とプローブ光源３
８からのＣＷプローブ光（波長λｊ）が入射する。ＥＡ
変調器３６から出力されるプローブ光は、信号光の波形
を反映した波形を具備し、光サーキュレータ３４によ
り、波長変換器４６に供給される。ＥＡ変調器３６はま
た、入射信号光の強度変動を反映したフォトカレントを
発生し、クロック抽出回路４０はそのフォトカレントか
らクロック成分を抽出する。波長変換器４６では、プロ
ーブ光源５２が、クロック抽出回路４０により抽出され
たクロック周波数のプローブ・パルス光（波長λｋ）を
発生し、ＬＤアンプ５０が、波長変換器３２からの信号
光（λｊ）の波形をプローブ・パルス光（λｋ）に重ね
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディジタル再生
装置に関し、より具体的には、光のままで光信号を再生
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】将来の大容量波長分割多重（ＷＤＭ）光
ネットワーク上の光クロスコネクトノードでは、１波長
あたりのビットレート及び多重波長数の増大に伴い、光
信号を各波長ごとに電気的に終端して再生中継する方式
に代わり、光信号のまま情報を再生する全光信号再生方
式が注目されている。

【０００３】あらかじめ経路ごとに使用波長が割り当て
られたＷＤＭ光ネットワークの場合、光ディジタル再生
装置の入波長と出力波長は一致する必要があるが、波長
変換を積極的に導入したＷＤＭ光ネットワークでは波長
の再利用により波長数を節約できる。この場合、光ディ
ジタル再生装置の入波長と出力波長は一致しないことも
ある。そこで、従来の光ディジタル再生装置は、何れの
光ネットワークにも適用できるような汎用性を持たせる
ために、２段の波長変換部を具備する構成が採用されて
いる。

【０００４】従来の光ディジタル再生装置の概略構成ブ
ロック図を図４に示す。入力端子１０には、本線系から
の信号光が入力する。入力端子１０に入力する信号光
（波長λｉ）は、光カップラ１２により分波されて高速
フォトダイオード１４に入力し、電気信号に変換されて
クロック抽出回路１６に印加される。クロック抽出回路
１６は、フォトダイオード１４の出力から、信号光のク
ロック成分を抽出する。

【０００５】入力端子１０に入力する信号光（波長λ
ｉ）はまた、波長変換器１８に入力する。波長変換器１
８は、入力端子１０から入力する信号光を別の波長λｊ
に変換する。波長変換器１８により波長λｊに波長変換
された信号光は、第２の波長変換器２０に入力する。波
長変換器２０は、波長変換器１８の出力光が入力する光
入力端子のほかにクロック入力端子を具備する。クロッ
ク入力端子には、クロック抽出回路１６により抽出され
たクロックが、アンプ２２で増幅され、位相シフタ２４
により位相をシフト（調整）されて入力する。波長変換
器２０は、そのクロック入力端子に入力するクロックか
ら形成されるは長λｋのＲＺプローブ・パルス光の波形
に波長変換器１８からの波長λｊの信号光を重ねあわせ
て、出力する。これにより、信号光の波長が波長λｊか
ら波長λｋに変換され、同時に、信号光がリタイミング
及び波形整形される。

【０００６】抽出したクロックにより、初段の波長変換
器でリタイミング及び波形整形（リシェーピング）する
ようにした従来例もある（例えば、１９９８年２月に開
催された光ファイバコンファレンスにおけるＢ．Ｌａｖ
ｉｇｎｅ他，”Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙ
ｓｉｓ ｏｆ ＳＯＡ−ｂａｓｅｄ ２Ｒ ａｎｄ３Ｒ
ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ
ｆｕｔｕｒｅ ＷＤＭ ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＯＦ
Ｃ’９８，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．
３２４−３２５参照）。図５は、その従来例の概略構成
ブロック図を示す。

【０００７】入力端子１１０には、波長λ０の入力信号
光（ＮＲＺ光パルス）が本線系から入力する。入力端子
１１０に入力する信号光（波長λ０）は、光カップラ１
１２により分波されてクロック再生回路１１４に入力す
る。クロック再生回路１１４は高速フォトダイオードを
具備し、光カップラ１１２からの光パルスを電気信号に
変換し、信号光に含まれるクロック成分を電気的に抽出
する。ＬＤ駆動回路１１６は、クロック再生回路１１４
により再生されたクロックに従って、ＤＦＢレーザ１１
８及び１２０をパルス駆動する。ＤＦＢレーザ１１８及
び１２０は、互いに異なる波長λ１，λ２でレーザ発振
し、クロック再生回路１１４で再生されたクロックに同
期したパルス光（プローブパルス光）を出力する。ＤＦ
Ｂレーザ１１８，１２０から出力されるプローブパルス
光は合波器１２２により合波されて、半導体光増幅器
（ＳＯＡ）１２４の一端面に入射する。

【０００８】入力端子１１０に入力する信号光（波長λ
０）はまた、光サーキュレータ１２６のポートＡに入力
して、そのポートＢから出力される。ポートＢから出力
される入力信号光は、ＳＯＡ１２４の別の端面に入射す
る。ＳＯＡ１２４内で、波長λ０の信号光と波長λ１，
λ２のプローブパルス光は互いに逆方向に進行し、その
間に、クロス・ゲイン・モジュレーション作用により、
信号光のパルス波形又はビット情報がプローブパルス光
に転写される。即ち、ＳＯＡ１２４から光サーキュレー
タ１２６のポートＢに向けて出射するプローブパルス光
は、入力端子１１０に入力する信号光（波長λ０）と同
じビット情報を搬送するＲＺパルスになっている。

【０００９】ＳＯＡ１２４から出力されるプローブパル
ス光（波長λ１＋λ２）は、光サーキュレータ１２６の
ポートＢに入力し、そのポートＣから出力して、波長分
離素子１２８により波長λ１の成分と波長λ２の成分に
分離される。波長分離素子１２８により分離された波長
λ１の成分と波長λ２の成分は、異なる光路１３０ａ，
１３０ｂを伝搬して、合波器１３２により合波される。
光路１３０ａ，１３０ｂは、例えば、波長λ２の成分の
伝搬時間が波長λ１の成分の伝搬時間に対して１ビット
期間の半分だけ遅れるように設定されている。これによ
り、合波器１３２による合波後では、パルス光は、ＮＲ
Ｚ光パルスになっている。

【００１０】合波器１３２の出力光はマッハツェンダ干
渉計型（ＭＺＩ）波長変換器１３４の第１の端面の第１
ポートに入力し、ＭＺＩ波長変換器１３４内の一方の光
路に導かれる。ＭＺＩ波長変換器１３４の第２の端面に
は、ＤＦＢレーザ１３６からＣＷレーザ光が入射する。
ＤＦＢレーザ１３６の発振波長λｉは、ＤＦＢレーザ１
１８，１２０の発振波長λ１，λ２の何れとも異なる。
ＤＦＢレーザ１３６の出力光は、ＭＺＩ波長変換器１
３４内で分波されて２つの光路を伝搬して再度、合波さ
れ、ＭＺＩ波長変換器１３４の第１端面の第２ポートか
ら出力される。ＭＺＩ波長変換器１３４内の１つの光路
には、合波器１３２の出力光が逆方向に伝搬する。ＭＺ
Ｉ波長変換器１３４は、波長λ１＋λ２のパルス信号
を、波長λｉに変換する。ＳＯＡ１２４及びＭＺＩ波長
変換器１３４において信号波形はそれぞれ反転されて、
最終的な出力として非反転の再生された光信号波形を得
ることができる。ＭＺＩ波長変換器１３４における波長
変換は、主として消光比を改善することを目的とする。

【００１１】光バンドパスフィルタ１３８は、ＭＺＩ波
長変換器１３４の第１端面の第２ポートから出力される
光から波長λｉの成分のみを抽出する。各部での反射に
より波長λ０，λ１，λ２の光が混入するのを防止する
ためである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す従来例で
は、クロック抽出のために光カップラ１２、高速フォト
ダイオード１４及びクロック抽出回路１６を必要とす
る。各波長ごとに全光信号再生を行う場合、ノードに配
備される光カップラ１２及びフォトダイオード１４が波
長数分だけ必要となり、コストの上昇と信頼性の低下を
招く。

【００１３】図５に示す従来例では、第１段の波長変換
で２つのプローブ光源を必要とし、これが、信頼性を低
下させ、コストを増大させる。また、２つの波長λ１，
λ２を分離する波長分離素子１２８が必要になり、これ
が、コストを増大させる。ＤＦＢレーザ１１８，１２０
の発振波長を、長期にわたり波長分離素子１２８の波長
分離特性に合致させなければならず、このためには、高
度の波長安定化技術が必要となる。

【００１４】本発明は、これらの問題点を解決し、より
高い信頼性で光パルス信号を光のまま再生する光ディジ
タル再生装置を提示することを目的とする。

【００１５】本発明はまた、高速フォトダイオードを不
要にして、信頼性を向上し、コストを低減した光ディジ
タル再生装置を提示することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ディジタ
ル再生装置は、入力信号光を光のままでディジタル再生
する光ディジタル再生装置であって、第１のプローブ光
を発生する第１のプローブ光発生手段、及び当該入力信
号光の光強度波形に従い、当該第１のプローブ光発生手
段から出力される当該第１のプローブ光の波形を変形す
る第１の光演算素子を具備する第１の光演算器と、当該
第１の光演算素子から発生されるフォトカレントから当
該入力信号光のクロック成分を抽出するクロック抽出手
段と、当該クロック抽出手段から出力されるクロックに
応じてパルス化された第２のプローブ光を発生する第２
のプローブ発生手段、及び、当該第１の光演算器の出力
光により搬送される信号に従い、当該第２のプローブ光
発生手段から出力される当該第２のプローブ・パルス光
をサンプリングする第２の光演算素子を具備する第２の
光演算器とからなることを特徴とする。

【００１７】第１の光演算器の第１の光演算素子から入
力信号光のクロックを抽出するので、クロック抽出のた
めの高速フォトダイオード及び分波のための光カップラ
が不要になる。これにより、光素子を削減でき、信頼性
の向上とコスト低減を達成できる。第２の光演算器で
は、抽出したクロックによりプローブ・パルス光を生成
して、第１の光演算器の出力光と波形演算することによ
り、信号光をリタイミングでき、波形整形できる。

【００１８】第１のプローブ光発生手段が発生するプロ
ーブ光をＣＷ光とすることにより、クロック抽出が容易
になる。第１の光演算素子は、例えば、所定ＤＣバイア
スを印加されたＥＡ変調器からなる。

【００１９】クロック抽出手段は、抽出されたクロック
を位相調整する位相調整手段を具備する。これにより、
第２の光演算器における光演算、所謂、波長変換でリタ
イミング及び波形整形を適切なタイミングで行える。

【００２０】第１の光演算器に、当該第１の光演算素子
により演算されたプローブ光を取り出す第１の抽出手段
を設け、第２の光演算器に、当該第２の光演算素子によ
り演算されたプローブ光を取り出す第２の抽出手段を設
けることで、それぞれ第１の光演算素子及び第２の光演
算素子で例えば、信号光とプローブ光を逆方向から入射
しても、波形演算されたプローブ光を信号光とは分離し
て効率的に取り出せる。即ち、各素子の配置が容易にな
る。

【００２１】第１のプローブ光発生手段の発生するプロ
ーブ光の波長λｊを入力信号光の波長λｉとは異なるも
のにすることで、干渉とクロストークの問題を軽減又は
解消できる。

【００２２】第２のプローブ光発生手段の発生するプロ
ーブ光の波長λｋを第１のプローブ光発生手段の発生す
るプローブ光λｊの波長とは異なるものにすることで、
ここでも、干渉とクロストークの問題を軽減又は解消で
きる。

【００２３】光パルス拡幅手段を設けることにより、入
力信号光のジッタに強くなり、第２の光演算器におい
て、正しいタイミングの信号光パルスを得ることができ
る。光パルス拡幅手段は、例えば、入力光を２つに分割
し、各分割光を異なる光路を伝搬させた後、合波する手
段からなる。光パルス拡幅手段は、高分散媒質からな
る。光パルス拡幅手段は例えば、高分散媒質チャープト
グレーティング・ファイバと、入力光を当該チャープト
グレーティング・ファイバに供給し、当該チャープトグ
レーティング・ファイバからの反射光を外部に出力する
光サーキュレータとからなる。このような受動素子を使
用することにより、長期にわたり安定した動作を期待で
き、信頼性の高い３Ｒ再生装置を実現できる。第１の光
演算器で２波長のプローブ光発生手段を必要としない。
これもまた、信頼性の向上に寄与する。

【００２４】高分散媒質又はチャープトファイバ・グレ
ーティングを使用する光パルス拡幅手段に対しては、当
該第１の光演算器に、第１のプローブ光発生手段から出
力される当該第１のプローブ光を、当該クロック抽出手
段により抽出されたクロックに従い位相変調する位相変
調手段を設けることで、光パルス拡幅手段をより小型化
できる。例えば、高分散媒質は例えば高分散ファイバか
らなり、その長さを大幅に短縮、例えば半減できる。

【００２５】上述の光パルス拡幅手段を使用する場合、
第１のプローブ光発生手段を、インコヒーレント光発生
手段及び多波長光発生手段の少なくとも一方からなるよ
うにすることで、干渉の悪影響を防ぎ、また、光パルス
拡幅効果を高めることができる。

【００２６】光パルス拡幅手段はまた、互いに直交する
偏波で伝搬特性が異なる媒質からなるからなるものであ
ってもよい。第１のプローブ光発生手段からこの光パル
ス拡幅手段までの光路を偏波保持型にする必要があるも
のの、非常に簡単な構成で光パルスを拡げることができ
る。

【００２７】更に、当該第１の光演算器の出力と当該第
２の光演算器の入力との間にあって、当該クロック抽出
手段から出力されるクロックに従い、当該第１の光演算
器の出力光を光ゲートする光ゲート装置を設けることに
より、消光比を改善できる。この光ゲート装置と上述の
光パルス拡幅手段と併用することで、第２の光演算器に
おけるサンプリングで失敗の確率が低下する。

【００２８】光ゲート装置が、当該クロック抽出手段か
ら出力されるクロックの位相を自動調整する位相制御手
段を具備することにより、この光ゲート装置の光ゲート
作用を入力信号光のジッタに追従させることができる。
これもまた、ジッタに対する余裕を増すことにつなが
る。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００３０】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。３０は、本線系からの信号光（波長λ
ｉ）が入力する光入力端子である。光入力端子３０から
の信号光（波長λｉ）は、波長変換器３２に入力する。
波長変換器３２は、ポートＡの入力光をポートＢに出力
し、ポートＢの入力光をポートＣに出力する３ポート
Ａ，Ｂ，Ｃの光サーキュレータ３４、一定ＤＣ電圧でバ
イアスされた電気吸収（ＥＡ）型光変調器３６、及び、
波長λｉとは異なる波長λｊのＣＷプローブ光を発生す
るプローブ光源３８からなる。

【００３１】光入力端子３０からの信号光（波長λｉ）
が、光サーキュレータ３４のポートＡに入力し、光サー
キュレータ３４のポートＢはＥＡ変調器３６の一端面と
光学的に結合し、プローブ光源３８から出力されるプロ
ーブ光（波長λｊ）がＥＡ変調器３６の他端面に入射す
る。光サーキュレータ３４のポートＣの出力光が、波長
変換器３２の波長変換出力となる。このような波長変換
器３２の詳細は、平成８年特許願第２３３７９６号明細
書及び図面（特に図１）に詳細に説明されている。

【００３２】ＥＡ変調器３６の電極には、入力光（光サ
ーキュレータ３４のポートＢからの波長λｉの信号光）
の強度変化に応じたフォトカレントが発生する。発生し
たフォトカレントはクロック抽出回路４０に印加され、
クロック抽出回路４０は入力するフォトカレントからク
ロック成分を抽出及び再生し、電気クロック信号を出力
する。ＥＡ変調器３６の電極におけるフォトカレントの
発生とクロック抽出の技術については、平成９年特許願
第１８９７４８号明細書及び図面に詳細に説明されてい
る。

【００３３】クロック抽出回路４０により抽出されたク
ロックは、アンプ４２により増幅され、位相シフタ４４
により位相シフト（位相調整）されて、第２の波長変換
器４６に印加される。

【００３４】波長変換器３２（の光サーキュレータ３４
のポートＣ）から出力される波長λｊの信号光は、第２
の波長変換器４６に入力する。波長変換器４６は、光サ
ーキュレータ３４と同様の３ポートＡ，Ｂ，Ｃの光サー
キュレータ４８、半導体レーザ増幅器５０、及び、半導
体レーザ増幅器５０における波長変換のためにパルス位
相及びパルス周波数を調整されたプローブ・パルス光
（波長λｋ）を発生するプローブ光源５２からなる。プ
ローブ光源５２は例えば、離散的に発振波長を変更でき
る波長可変光源５４と、波長可変光源５４の出力レーザ
光を強度変調する光変調器５６からなる。光変調器５６
には変調信号として、クロック抽出回路４０から出力す
るクロックをアンプ４２で増幅し、位相シフタ４４によ
り位相シフト（位相調整）した信号が印加される。

【００３５】半導体レーザ増幅器５０は、波長変換器３
２のＥＡ変調器３６と同様に、波長変換素子として作用
する。半導体レーザ増幅器５０の代わりにＥＡ変調器を
使用しても良いことは、平成８年特許願第２３３７９６
号明細書からも明らかである。波長変換器４６ではもは
やクロック成分を抽出する必要が無いので、半導体レー
ザ増幅器５０を使用した。半導体レーザ増幅器５０の代
わりに、Ｊｏｕｎａｌｏｆ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．６，ｐｐ．９
４２−９５４，１９９６に記載されるクロスフェーズモ
ジュレーション効果による波長変換素子を用いても良
い。

【００３６】波長変換器３２からの信号光（波長λｊ）
は、光サーキュレータ４８のポートＡに入力し、光サー
キュレータ４８のポートＢから出力されて半導体レーザ
増幅器５０の一端面に入射する。プローブ光源５２で
は、波長可変光源５４が波長λｋのＣＷ光を発生する。
波長λｋは離散的に変更でき、λｋ＝λｉであってもよ
い。先に説明したように、クロック抽出回路４０から出
力されるクロックが、アンプ４２及び位相シフタ４４を
介してＥＡ変調器５６の電極に印加されており、ＥＡ変
調器５６は、クロック抽出回路４０の出力するクロック
に従って波長可変光源５４の出力光をＲＺ波形に強度変
調する。プローブ光源５２の出力光（波長λｋ）が、半
導体レーザ増幅器５０の他端面に入射し、半導体レーザ
増幅器５０において波長λｊの信号光波形を重ねられて
光サーキュレータ４８のポートＢに入射し、光サーキュ
レータ４８のポートＣから出力する。光サーキュレータ
４８のポートＣの出力光が、波長変換器４６の波長変換
出力となり、光出力端子５８から外部（本線系）に出力
される。

【００３７】ＥＡ変調器５６と波長可変光源５４の部分
の代わりに、高速変調可能な半導体レーザ・ダイオード
を用いて、ＥＣＯＣ（ヨーロピアン・コンファレンス・
オブ・オプチカル・コミュニケーション）‘９７，２２
−２５，Ｓｅｐ． ’９７Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕ
ｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．４４８，Ｐｏｓｔ ｄｅａ
ｄ ｌｉｎｅ ｐａｐｅｒｓ ｐｐ．８９−９２に記載
されるように、ゲインスイッチ効果によりクロックに応
じたＲＺプローブ光を発生させてもよい。

【００３８】本実施例の動作を説明する。本線系からの
信号光（波長λｉ）は、光入力端子３０から波長変換器
３２に入力する。波長変換器３２に入力した信号光（波
長λｉ）は、光サーキュレータ３４のポートＡからポー
トＢに転送され、ＥＡ変調器３６の一端面に入射する。
プローブ光源３８から出力されるＣＷプローブ光（波長
λｊ）がＥＡ変調器３６の他端面に入射する。ＥＡ変調
器３６内を波長λｉの信号光と波長λｊのＣＷプローブ
光が互いに逆方向に進行し、その間に、平成８年特許願
第２３３７９６号に説明されるように、信号光（λｉ）
の波形がプローブ光（波長λｊ）に転写される。この結
果、波長変換器３２に入射する信号光（波長λｉ）と基
本的に同じ情報を保持するプローブ光（波長λｊ）が光
サーキュレータ３４のポートＢに入射する。

【００３９】ＥＡ変調器３６により波長λｊに波長変換
された信号光、即ち、ＥＡ変調器３６を透過したプロー
ブ光は、光サーキュレータ３４のポートＢに入力し、ポ
ートＣから第２の波長変換器４６に出力される。波長変
換器３２により、信号光は波長λｉから波長λｊに波長
変換されたことになる。

【００４０】ＥＡ変調器３６の電極には、平成９年特許
願第１８９７４８号に詳細に説明されているように、そ
の入射光の強度変動を反映して変動するフォトカレント
が発生する。強度変動する入射光は、光サーキュレータ
３４のポートＢからの信号光（波長λｉ）であるので、
発生するフォトカレントは、光入力端子３０に入力する
信号光（波長λｉ）のクロック成分を具備する。クロッ
ク抽出回路４０はそのフォトカレントからクロック成分
を抽出する。クロック抽出回路４０により抽出されたク
ロックは、アンプ４２により増幅され、位相シフタ４４
により位相シフト（調整）されて、波長変換器４６にお
けるリタイミング及び波形整形のために、波長変換器４
６のプローブ光源５２のＥＡ変調器５６の電極に印加さ
れる。クロック抽出にフォトカレントを使用するので、
従来例の光カップラ１２及び高速フォトダイオード１４
は不要になる。

【００４１】波長変換器４６は、基本的には波長変換器
３２と同様の動作により、入力する信号光の波長λｊを
波長λｋに変換する。なお、波長λｋは、光入力端子３
０に入力する信号光の波長λｉと一致しても、一致しな
くても良い。

【００４２】波長変換器４６に入力した信号光（波長λ
ｊ）は、光サーキュレータ４８のポートＡからポートＢ
に転送され、半導体レーザ増幅器５０の一端面に入射す
る。プローブ光源５２では、波長可変光源５４が波長λ
ｋのＣＷ光を発生し、ＥＡ変調器５６に印加する。ＥＡ
変調器５６には、クロック抽出回路４０の出力クロック
をアンプ４２で増幅し、位相シフタ４４により位相調整
した信号が変調信号として印加されており、ＥＡ変調器
５６はこの変調信号に従って波長可変光源５４からのＣ
Ｗプローブ光を強度変調してプローブ・パルス光を生成
する。生成されたプローブ・パルス光（波長λｋ）は、
半導体レーザ増幅器５０の他端面に入射する。

【００４３】半導体レーザ増幅器５０内を光サーキュレ
ータ４８からの波長λｊの信号光と、プローブ光源５２
からの波長λｋのプローブ・パルス光とが互いに逆方向
に進行し、その間に、波長変換器３２のＥＡ変調器３６
と同様の作用により、信号光（波長λｊ）の波形がプロ
ーブ光（波長λｋ）に転写される。この結果、波長変換
器４６に入射する信号光（波長λｊ）と基本的に同じ情
報を保持するプローブ光（波長λｋ）が光サーキュレー
タ４８のポートＢに入射し、ポートＣから光出力端子５
８に出力される。即ち、光入力端子５８から、波長λｋ
の信号光が外部（本線系）に出力される。

【００４４】波長変換器４６では、プローブ光源５２の
発生するプローブ光が、光入力端子３０に入力する信号
光（波長λｉ）のクロックと同じ繰り返し周波数でパル
ス化されているので、半導体レーザ増幅器５０では、波
長変換と同時に、リタイミングと波形整形が行われる。

【００４５】本実施例を、例えば光クロス・コネクト装
置に利用することで、より柔軟な経路選択が可能にな
る。図２は、その光クロスコネクトノードの概略構成ブ
ロック図を示す。

【００４６】６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄはそれぞ
れ異なる光伝送路からの波長分割多重光が入力する光入
力端子である。ここでは、光入力端子６０ａ〜６０ｄの
入力光は、Ｍ波長（Ｍは例えば、１６とか３２であ
る。）が波長分割多重されたものであるとする。６２ａ
〜６２ｄは、光入力端子６０ａ〜６０ｄからの波長多重
光を増幅する光アンプ、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４
ｄはそれぞれ、光アンプ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２
ｄの出力光を個別波長に分離する波長分離素子（具体的
には、１×Ｍのアレイ導波路格子）である。波長分離素
子６４ａの各波長の出力はそれぞれ、図１に示す構成か
らなる全光信号再生装置６６ａ−１〜６６ａ−Ｍを介し
て、Ｍ×４光スイッチ６８ａの各入力に接続する。波長
分離素子６４ｂ，６４ｃ，６４ｄの各波長の出力につい
ても同様に、図１に示す構成からなる全光信号再生装置
６６ｂ−１〜６６ｂ−Ｍ，６６ｃ−１〜６６ｃ−Ｍ，６
６ｄ−１〜６６ｄ−Ｍを介して、Ｍ×４光スイッチ６８
ｂ，６８ｃ，６８ｄの各入力に接続する。

【００４７】Ｍ×４光スイッチ６８ａの４つの出力のそ
れぞれは、４×１光カップラ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，
７０ｄの第１入力に接続し、Ｍ×４光スイッチ６８ｂの
４つの出力のそれぞれは、４×１光カップラ７０ａ，７
０ｂ，７０ｃ，７０ｄの第２入力に接続し、Ｍ×４光ス
イッチ６８ｃの４つの出力のそれぞれは、４×１光カッ
プラ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの第３入力に接続
し、Ｍ×４光スイッチ６８ｄの４つの出力のそれぞれ
は、４×１光カップラ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ
の第４入力に接続する。

【００４８】４×１光カップラ７０ａ〜７０ｄの出力は
それぞれ、光アンプ７２ａ〜７２ｄを介して光出力端子
７４ａ〜７４ｄに接続する。光出力端子７４ａ〜７４ｄ
は互いに異なる光伝送路に接続する。

【００４９】図２に示すクロスコネクト装置の動作を説
明する。入力端子６０ａ〜６０ｄに入力した波長多重光
は、それぞれ光アンプ６２ａ〜６２ｄにより増幅されて
波長分離素子６４ａ〜６４ｄに入射し、個々の信号波長
に分離される。波長分離素子６４ａ〜６４ｄから出力さ
れる各波長の信号光は、それぞれ、図１に示す構成から
なる全光信号再生装置６６ａ−１〜６６ａ−Ｍ，６６ｂ
−１〜６６ｂ−Ｍ，６６ｃ−１〜６６ｃ−Ｍ，６６ｄ−
１〜６６ｄ−Ｍによりリタイミング及び波形整形、並び
に必要により波長変換されて、Ｍ×４光スイッチ６８
ｂ，６８ｃ，６８ｄの各入力に接続する。

【００５０】Ｍ×４光スイッチ６８ａ〜６８ｄは、Ｍ個
の入力光入力光を所望の組み合わせて４つの出力ポート
に配分することができる。Ｍ×４光スイッチ６８ａ〜６
８ｄの第１出力ポートの出力光は４×１光カップラ７０
ａで合波（波長分割多重）され、Ｍ×４光スイッチ６８
ａ〜６８ｄの第２出力ポートの出力光は４×１光カップ
ラ７０ｂで合波（波長分割多重）され、Ｍ×４光スイッ
チ６８ａ〜６８ｄの第３出力ポートの出力光は４×１光
カップラ７０ｃで合波（波長分割多重）され、Ｍ×４光
スイッチ６８ａ〜６８ｄの第４出力ポートの出力光は４
×１光カップラ７０ｄで合波（波長分割多重）される。
光カップラ７０ａ〜７０ｄの合波出力光はそれぞれ、光
アンプ７２ａ〜７２ｄで光増幅され、出力端子７４ａ〜
７４ｄから外部に出力される。

【００５１】波長分離後の個別波長を全光信号再生装置
６６ａ−１〜Ｍ，６６ｂ−１〜Ｍ，６６ｃ−１〜Ｍ，６
６ｄ−１〜Ｍにより必要により波長変換して、Ｍ×４光
スイッチ６８ａ〜６８ｄにより出力先を選択することに
より、複数のリング・ネットワークの結合点でリングを
越えた光信号の伝送を可能にする。また、障害等のイベ
ントに応じた経路選択も可能になる。

【００５２】図１に示す実施例で、出力波長λｋは、光
ネットワークで使用される波長に可能な限り一致するの
が好ましい。波長分割多重された多数の波長、例えば、
３２波長を波長分離する素子として、アレイ導波路格子
が有力視されている。図３は、アレイ導波路格子を使用
して波長選択性を持たせた波長可変プローブ光源の概略
構成ブロック図を示す。図３に示す波長可変プローブ光
源はファイバ・リング・レーザになっており、そこで
は、波長を分離するアレイ導波路格子８０、発振波長を
選択する光スイッチ８２、光増幅器８４、抽出クロック
（位相シフタ４４の出力）によりレーザ光をパルス化す
るＥＡ変調器８６、縦モードロック周波数を抽出クロッ
ク周波数に一致させるための半導体レーザ増幅器８８及
び光カップラ９０，９２がリングを構成するように接続
されている。

【００５３】アレイ導波路格子８０は光カップラ９２の
一方の出力光をλ１〜λ３２の３２波長に分離し、光ス
イッチ８２が、アレイ導波路格子８０の各波長の出力の
内の１波長（即ち、発振波長）を選択する。光スイッチ
８２により選択された波長光は、光増幅器８４により増
幅され、ＥＡ変調器８６に入射する。ＥＡ変調器８６の
電極には、位相シフタ４４からのクロック信号が印加さ
れており、入射光はそのクロックにより強度変調され、
モードロック短パルス光（ＲＺパルス光）となる。

【００５４】ＥＡ変調器８６の出力光は、半導体レーザ
増幅器８８に入射し、ここで増幅され、位相調整され
る。即ち、半導体レーザ増幅器８８の出力光は光カップ
ラ９０により２分割され、一方が光カップラ９２に、他
方が高速波形モニタ９４に入射する。高速波形モニタ９
４は入射光を光電変換し、光パルス波形をモニタする。
光パルス波形が所望のものになるように、高速波形モニ
タ９４は、半導体レーザ増幅器８８に印加するバイアス
をバイアス制御回路９６により制御する。これにより、
モードロック周波数を抽出クロック周波数に一致させ
る。

【００５５】光カップラ９２に入射した光は、２分割さ
れ、一方がアレイ導波路格子８０に入力し、他方が、プ
ローブ・パルス光として外部に出力される。このように
して、光ネットワークで指定される複数の波長に一致す
る波長を選択できる。

【００５６】波長変換器３２と同４６の間に、光パルス
幅を拡げる光パルス拡幅器を設けると、ジッタに強くす
ることができる。図６は、その変更実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付
してある。９８は、波長変換器３２（の光サーキュレー
タ３４のポートＣ）から出力される光パルスのパルス幅
を拡げる光パルス拡幅器である。

【００５７】図５に示す従来例のように、異なる波長の
２つのプローブ光を使用し、異なる光路長を伝搬した後
に合波する構成では、２つのプローブ光源を必要とする
だけでなく、波長分離素子１２８により２つの波長を高
精度に分離しなければならないので、２つの波長を高度
に安定化しなければならない。従って、長期にわたり高
い信頼性を確保することが難しく、高価なものになって
しまう。

【００５８】これに対し、図６に示す実施例では、光パ
ルス拡幅器９８が石英製光導波路によるマッハツェンダ
干渉計からなるので、長期にわたり安定した伝送特性を
保持でき、装置全体の信頼性が向上する。光パルス拡幅
器９８では、波長変換器３２から光パルス拡幅器９８に
入射した光パルス（波長λｊ）は、分波器９８ａにより
２分割され、光路長の異なる２つの光路９８ｂ，９８ｃ
を伝搬する。２つの光路９８ｂ，９８ｃを伝搬した光
は、合波器９８ｄにより合波されて、第２の波長変換器
４６の光サーキュレータ４８のポートＡに入射する。２
つの光路９８ｂ，９８ｃの光路長は、合波器９８ｄにお
ける合波により光パルス幅が２倍程度にまで拡がるよう
に、その差を調節してある。合波器９８ｄによる合波の
際に、２つの光路９８ｂ，９８ｃを伝搬した光パルスが
時間軸上で重なる部分で干渉を生じ、合波後の光パルス
波形が変動する。一方の光路９８ｃにヒータ９８ｅを配
置し、その温度を調節することで、光路９８ｂ，９８ｃ
間の光位相差を、合成後の波形が最適な形（ピークが平
坦な波形）になるように調節する。

【００５９】ヒータ９８ｅを設ける代わりに、分波器９
８ａ及び合波器９８ｄを偏光ビームスプリッタとし、光
路９８ｂ上をＴＥ波（又はＴＭ波）、光路９８ｃ上をＴ
Ｍ波（又はＴＥ波）をそれぞれ伝搬させるようにすれば
よい。この場合、プローブ光源３８から光パルス拡幅器
９８までの光路で偏波を保存する必要がある。

【００６０】光パルス拡幅器９８により光パルスのパル
ス幅を拡げておいて、波長変換器４６では、パルス幅の
拡がった光パルスによりプローブ・パルス光をサンプリ
ングするので、タイミング及び波形共に良好な光パルス
出力を得ることができる。光パルス拡幅器９８が長期に
わたり伝達特性を安定的に維持できる受動素子からなる
ので、本実施例は、長期にわたり安定した光再生機能を
維持できる。いうまでもないが、故障も少ない。

【００６１】光パルス拡幅器９８として高分散媒質、例
えば、累積波長分散を補償するのに使用される高分散フ
ァイバでもよい。但し、現状の高分散ファイバを使用す
る場合、数ｋｍ乃至数１０ｋｍにもわたる長いものが必
要となる。より大きな波長分散値の高分散ファイバが得
られれば、それだけ短いものでよくなることは明らかで
ある。これに対しては、位相変調を併用することで、高
分散媒質の長さを短縮できる。図７は、その実施例の概
略構成ブロック図を示す。図７に示す実施例では、第１
の波長変換器に位相変調器を組み込み、入力光パルスに
同期してプローブ光を位相変調するようにした。位相変
調によるチャーピングにより、高分散媒質内で光パルス
のパルス幅が時間軸上で拡がることを利用する。

【００６２】図７に示す実施例の構成と動作を説明す
る。入力端子１４０には、本線系から波長λｉのＲＺ光
パルス信号が入力する。光入力端子１４０に入力したＲ
Ｚ光パルスは、波長変換器１４２の光サーキュレータ１
４４のポートＡに入力する。光サーキュレータ１４４
は、ポートＡの入力光をポートＢから出力し、ポートＢ
の入力光をポートＣから出力する光素子である。光サー
キュレータ１４４のポートＢはＥＡ変調器１４６の一端
面と光学的に結合し、ＥＡ変調器１４６の他端面には、
プローブ光源１５０から出力される波長λｊ（≠λｉ）
のＣＷプローブ光が位相変調器１４８を介して入射す
る。ＥＡ変調器１４６は、ＥＡ変調器３６と同様に一定
ＤＣ電圧を印加されている。

【００６３】ＥＡ変調器３６と同様に、ＥＡ変調器１４
６でも、その電極に入力光の強度変化に応じたフォトカ
レントが発生する。発生したフォトカレントはクロック
抽出回路１５２に印加され、クロック抽出回路１５２は
入力するフォトカレントからクロック成分を抽出及び再
生する。クロック抽出回路１５２により抽出されたクロ
ックは、アンプ１５４により増幅され、位相シフタ１５
６により位相シフト（位相調整）されて、位相変調器１
４８に印加される。これにより、位相変調器１４８はプ
ローブ光源１５０から出力されるプローブ光を、光サー
キュレータ１４４のポートＢからＥＡ変調器１４６に入
力する波長λｉのＲＺ光パルスに同期して位相変調す
る。図８は、位相変調器１４８における位相変調と、光
サーキュレータ１４４のポートＢからＥＡ変調器１４６
に入力する波長λｉのＲＺ光パルスとの関係の模式図を
示す。図８（Ａ）はＲＺ光パルスのタイミングを示し、
図８（Ｂ）は位相変調器１４８による位相変化を示す。
図８（Ａ）の縦軸は光強度、横軸は時間をそれぞれ示
す。図８（Ｂ）の縦軸は位相、横軸は時間をそれぞれ示
す。

【００６４】ＥＡ変調器１４６内では、波長λｉのＲＺ
光パルスと波長λｊのＣＷプローブ光が互いに逆方向に
進行する。これにより、波長λｊのプローブ光の光強度
が、波長λｉのＲＺ光パルスの光強度変化を反映したも
のとなり、信号を搬送する光キャリアの波長が、波長λ
ｉから波長λｊに変換されたことになる。

【００６５】ＥＡ変調器１４６から出力される波長λｊ
のプローブ光は、光サーキュレータ１４４のポートＢに
入力し、そのポートＣから波長変換器１４２の外に出力
される。光サーキュレータ１４４のポートＣの出力光
は、波長λｊのみを通過する光バンドパスフィルタ１５
８及び、光パルス幅を時間軸上で拡げる光パルス拡幅器
１６０を介して第２の波長変換器１６２に入力する。光
バンドパスフィルタ１５８は、波長λｉの成分が後段に
供給されるのを防止するために設けられる。光パルス拡
幅器１６０は、例えば、波長λｊで大きな波長分散を具
備する高分散媒体、例えば高分散ファイバからなる。光
パルス内で図８に示すような関係で位相が変動している
光パルスが波長分散の大きな媒質内を通過すると、光パ
ルスのパルス幅が時間的な前後に拡がることを利用す
る。位相変調器１４８における位相変調、具体的には位
相シフタ１５６による位相調整量は、このようなパルス
幅拡張をもたらすように設定される。例えば、１０Ｇｂ
ｉｔ／ｓの伝送レートの場合で、光パルス拡幅器１６０
は、光フィルタ１５８からの波長λｊの光パルスのパル
ス幅を、２０〜３０ｐｓから４０〜６０ｐｓに、即ち２
倍程度に拡張する。

【００６６】光パルス拡幅器１６０の出力光は第２の波
長変換器１６２の光サーキュレータ１６４のポートＡに
入力し、ポートＢから出力する。光サーキュレータ１６
４のポートＢの出力光はＥＡ変調器１６６の一方の面に
入射する。波長変換器１６２は、波長λｊとは異なる波
長λｋのＣＷプローブ光を出力する第２のプローブ光源
１６８を具備する。λｋはλｉと等しくても良い。プロ
ーブ光源１６８から出力されるプローブ光はＥＡ変調器
１７０に入力する。位相シフタ１７２は、アンプ１５４
の出力、即ち、クロック抽出回路１５２により抽出及び
再生されたクロックの位相を調節して、ＥＡ変調器１７
０の電極に印加する。ＥＡ変調器１７０は、位相シフタ
１７２の出力に応じてプローブ光源１６８の出力光を強
度変調する。ＥＡ変調器１７０の出力は、クロック抽出
回路１５２により抽出及び再生されたクロックと同じ周
波数のＲＺ光パルス列になっており、これが、ＥＡ変調
器１６６にその他面から入射する。

【００６７】ＥＡ変調器１６６では、光サーキュレータ
１６４のポートＢの出力光（波長λｊ）と、ＥＡ変調器
１７０から入力するＲＺパルス化されたプローブ光（波
長λｋ）が、互いに逆方向に進行する。ＥＡ変調器１４
６の場合と同様に、ＲＺ化されたプローブ光は、光サー
キュレータ１６４のポートＢの出力光（波長λｊ）の強
度によりゲート又はサンプリングされる。その結果とし
て、信号を搬送する光キャリアが、波長λｊの光から波
長λｋの光に変更されることになる。ＥＡ変調器１６６
の代わりに、半導体レーザ増幅器を使用しても良い。ゲ
インの点では、半導体レーザ増幅器の方が好ましいが、
信号対雑音比及び非反転出力波形が得られる点では、Ｅ
Ａ変調器の方が好ましい。

【００６８】ＥＡ変調器１６６を通過した波長λｋのプ
ローブ光は、光入力端子１４０に入力するパルス信号光
を、所謂、３Ｒ（Ｒｅｔｉｍｉｎｇ，Ｒｅｓｈａｐｉｎ
ｇ及びＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）再生したものになっ
ている。ＥＡ変調器１６６を通過した波長λｋのプロー
ブ光は、光サーキュレータ１６４のポートＢに入力し、
そのポートＣから出力される。光サーキュレータ１６４
のポートＣには、波長λｋのみを透過する光バンドパス
フィルタ１７４が接続し、これにより、光サーキュレー
タ１６４のポートＣの出力光から波長λｋの成分のみが
抽出される。光バンドパスフィルタ１７４の出力光は光
出力端子１７６から外部に出力される。光バンドパスフ
ィルタ１７４を設けることにより、余分な光、例えば、
ＥＡ変調器１６６の端面で反射された波長λｊの光が外
部に出力されるのを防止できる。

【００６９】図７に示す実施例では、位相変調器１４８
による位相変調と高分散媒質を使用する光パルス拡幅器
１６０とを併用することにより、光パルス拡幅器１６０
で使用される高分散媒質の長さを大幅に短縮でき、光パ
ルス拡幅器１６０自体を、ひいては、図示実施例の全体
を小型化できる。図５に示す従来例では、光パルス幅を
時間軸上で拡げるのに２つのプローブ光源１１８，１２
０、ＡＷＧのような波長分離素子１２８、所定光路差の
２つの光路１３０ａ，１３０ｂ及び合波器１３２を必要
としたが、本実施例では、単一のプローブ光源１５０で
済み、合分波も不要になるので、コストを低減できると
共に、信頼性も向上する。また、調整要素が少なくなる
ので、製造及び保守が容易になる。

【００７０】光パルス拡幅器１６０としては、上述した
ように、累積波長分散を補償するのに使用される高分散
の光ファイバ、いわゆる分散等化ファイバのみからなる
ものを使用しても良いが、図９に示すように、チャープ
トファイバグレーティングと光サーキュレータを組み合
わせたものを使用しても良い。チャープトファイバグレ
ーティングは、その作用上、高分散ファイバと同視でき
る。図９に示す構成では、光バンドパスフィルタ１５８
の出力光は、光サーキュレータ１８０のポートＡに入射
する。光サーキュレータ１８０のポートＢには、チャー
プトファイバグレーティング１８２が接続する。チャー
プトファイバグレーティング１８２は、その長手方向に
反射波長がシフトしているグレーティング素子である。
本実施例では、グレーティングの長波長反射側を光サー
キュレータ１８０のポートＢに接続する。チャープトフ
ァイバグレーティング１８２のほぼ中間位置での反射波
長を波長λｊとしてある。光サーキュレータ１８０のポ
ートＣが光サーキュレータ１６４のポートＡに接続す
る。

【００７１】図９に示す構成では、光バンドパスフィル
タ１５８の出力光は、光サーキュレータ１８０のポート
Ａに入力し、ポートＢから出力されて、チャープトファ
イバ・グレーティング１８２に入射する。チャープトフ
ァイバ・グレーティング１８２は、実質的に高分散ファ
イバと同様に機能し、チャープトファイバ・グレーティ
ング１８２の反射パルス光は、そのパルス幅が入力パル
ス光よりも時間軸上で拡がる。チャープトファイバ・グ
レーティング１８２で反射したパルス光は、光サーキュ
レータ１８０のポートＢに入力し、そのポートＣから出
射して、光サーキュレータ１６４のポートＡに入射す
る。

【００７２】チャープトファイバ・グレーティング１８
２の長さが１ｃｍ程度であるときには、パルス幅が数フ
ェムト秒の光パルスを数ｐｓ程度にしか拡幅できない
が、数ｍ程度の長さを実現した場合には、上述の高分散
ファイバの場合と同程度のパルス拡幅が可能になる。

【００７３】チャープトファイバ・グレーティング１８
２を、終端を全反射化した高分散ファイバで置換でき
る。その場合、高分散ファイバの長さを、高分散ファイ
バを透過状態で使用する場合に比べて半分にできること
は明らかである。

【００７４】光パルス幅を拡張する手段として高分散媒
質を使用する場合、光源として単一縦モード発振のレー
ザを使用せずに、安定に同時多モード発振するファブリ
ペロー・レーザ又は多波長レーザを使用することによ
り、波長分散によるパルス拡幅効果を増加させることが
できる。

【００７５】図１０は、その実施例の概略構成ブロック
図を示す。入力端子２１０には、本線系から波長λｉの
ＲＺ光パルス信号が入力する。光入力端子２１０に入力
したＲＺ光パルスは、エルビウム添加光増幅ファイバ
（ＥＤＦＡ）２１２により光増幅されて、第１の波長変
換器２１４に入力する。第１の波長変換器２１４では、
光増幅ファイバ２１２の出力光が光サーキュレータ２１
６のポートＡに入力し、そのポートＢからＥＡ変調器２
１８の一端面に入射する。プローブ光源２２０は、イン
コヒーレント光源又は多波長光源からなり、入力信号光
の波長λｉとは異なる波長λｊのプローブ光を発生す
る。プローブ光源２２０の出力光は、ＥＤＦＡ２２２に
より光増幅されてＥＡ変調器２１８の他端面に入射す
る。ＥＡ変調器２１８は、ＥＡ変調器３６，１４４と同
様に一定ＤＣ電圧を印加されている。

【００７６】ＥＡ変調器２１８内では、波長λｉのＲＺ
光パルスと波長λｊのＣＷプローブ光が互いに逆方向に
進行する。これにより、波長λｊのプローブ光の光強度
が、波長λｉのＲＺ光パルスの光強度変化を反映したも
のとなり、信号を搬送する光キャリアの波長が、波長λ
ｉから波長λｊに変換されたことになる。

【００７７】ＥＡ変調器２１８から出力される波長λｊ
のプローブ光は、光サーキュレータ２１６のポートＢに
入力し、そのポートＣから波長変換器２１４の外に出力
される。光サーキュレータ２１６のポートＣの出力光
は、波長λｊのみを通過する光バンドパスフィルタ２２
４及び、光パルス幅を時間軸上で拡げる光パルス拡幅器
２２６を介して第２の波長変換器２３０に入力する。

【００７８】光バンドパスフィルタ２２４は、波長λｉ
の成分が後段に供給されるのを防止するために設けられ
る。光パルス拡幅器２２６は、図６に示すマッハツェン
ダ干渉計からなる光パルス拡幅器９８、波長λｊで大き
な波長分散を具備する高分散媒体、例えば高分散ファイ
バ、又は、図９に示すチャプトグレーティング・ファイ
バを使用する構成からなる。図１０に示す実施例では、
プローブ光源２２０がインコヒーレント光源又は多波長
光源のようにスペクトルの広い光を発生するので、例え
ば、高分散ファイバを使用した場合でも、その長さは短
くてよくなり、従って、第１段の波長変換器２１４でプ
ローブ光を予め位相変調しておかなくてもよくなる。ま
た、光パルス拡幅器２２６として、図６に示すマッハツ
ェンダ干渉計からなる光パルス拡幅器９８を採用する場
合には、プローブ光源２２０としてインコヒーレント光
源を使用することにより、干渉の影響を軽減又は緩和で
きる。

【００７９】光パルス拡幅器２２６の出力光は第２の波
長変換器２３０に入力し、ＥＤＦＡ２３２により光増幅
されて、光サーキュレータ２３４のポートＡに入力し、
ポートＢから出力する。光サーキュレータ２３４のポー
トＢの出力光はＥＡ変調器２３６の一方の面に入射す
る。波長変換器２３０は、波長λｊとは異なる波長λｋ
のＣＷプローブ光を出力する第２のプローブ光源２３８
を具備する。λｋはλｉと等しくても良い。プローブ光
源２３８から出力されるプローブ光はＥＡ変調器２４０
に入力する。ＥＡ変調器２４０は、後述するように、入
力端子２１０に入力する光パルスから再生されたクロッ
クに応じてプローブ光源２３８の出力プローブ光を強度
変調してＲＺパルス化する。ＥＡ変調器２４０によりＲ
Ｚパルス化されたプローブ光は、ＥＤＦＡ２４２により
光増幅されてＥＡ変調器２３６の他面に入射する。

【００８０】ＥＡ変調器３６，１４４と同様に、ＥＡ変
調器２１８でも、その電極に入力する光の強度変化（具
体的には、入力端子２１０に入力する信号光の強度変
化）に応じたフォトカレントが発生する。発生したフォ
トカレントはクロック抽出回路２４６に印加され、クロ
ック抽出回路２４６は入力するフォトカレントからクロ
ック成分を抽出及び再生する。クロック抽出回路２４６
により抽出されたクロックは、位相シフタ２４８により
位相調整され、アンプ２５０により増幅されてＥＡ変調
器２４０に、その駆動信号として印加される。アンプ２
５０の出力電圧に従って、ＥＡ変調器２４０はプローブ
光源２３８の出力光を上述の通りＲＺ光パルス化する。
ＥＡ変調器２４０の出力は、クロック抽出回路１４６に
より抽出及び再生されたクロックと同じ周波数のＲＺ光
パルス列になっている。

【００８１】ＥＡ変調器２３６では、光サーキュレータ
２３４のポートＢの出力光（波長λｊ）と、ＥＤＦＡ２
４２から入力するＲＺパルス化されたプローブ光（波長
λｋ）が、互いに逆方向に進行する。ＥＡ変調器２１８
での作用と同様の作用により、ＲＺ化されたプローブ光
は、光サーキュレータ２３４のポートＢの出力光（波長
λｊ）の強度によりサンプリング又はゲートされる。そ
の結果として、信号を搬送する光キャリアが、波長λｊ
の光から波長λｋの光に変更されることになる。

【００８２】ＥＡ変調器２３６を通過した波長λｋのプ
ローブ光は、光入力端子２１０に入力するパルス信号光
を、３Ｒ再生したものになっている。ＥＡ変調器２３６
を通過した波長λｋのプローブ光は、光サーキュレータ
２３４のポートＢに入力し、そのポートＣから出力され
る。光サーキュレータ２３４のポートＣには、波長λｋ
のみを透過する光バンドパスフィルタ２５２が接続す
る。光バンドパスフィルタ２５２は、光サーキュレータ
２３４のポートＣの出力光から波長λｋの成分のみを透
過する。光バンドパスフィルタ２５２の出力光は光出力
端子２５４から外部に出力される。光バンドパスフィル
タ２５２を設けることにより、余分な光、例えば、ＥＡ
変調器２３６の端面で反射された波長λｊの光が外部に
出力されるのを防止できる。

【００８３】図１１は、偏波による伝搬時間差を利用し
て光パルス幅を拡張するようにした実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。図１０と同じ構成要素には同じ符号を
付してある。本実施例では、第１の波長変換器のプロー
ブ光源としてインコヒーレント光源又は多波長光源を使
用せず、図１に示す実施例と同様に、単一波長で狭スペ
クトルのレーザ光源を使用する。そして、プローブ光の
ＴＥ波とＴＭ波の伝搬遅延時間の差を利用して、光パル
ス幅を拡張する。

【００８４】波長変換器２１４ａは、波長変換器２１４
のプローブ光源２２０の代わりに、狭スペクトルの単一
波長λｊでレーザ発振するプローブ光源２６０を具備す
る。波長変換器２１４ａは、入力端子２１０に入力する
波長λｉの信号光を波長λｊに変換し、光サーキュレー
タ２１６のポートＣから外部に出力する。図１０に示す
実施例と同様に、光サーキュレータ２１６のポートＣの
出力光は、波長λｊのみを通過する光バンドパスフィル
タ２２４に入射し、ここで、波長λｊのみを抽出され
る。

【００８５】偏波調整器２６２は、光バンドパスフィル
タ２２４の出力光の偏波を、偏波分散媒質２６４の主軸
（ファースト軸又はスロー軸）に対して４５゜傾くよう
に調整して、偏波分散媒質２６４に入射する。このよう
な偏波調整が不要のときには、偏波調整器２６２を省略
できることは明らかである。偏波分散媒質２６４は、入
力光パルス幅相当の大きな偏波分散を具備する偏波保存
ファイバ又は石英光導波路（ＰＬＣ）からなる。いうま
でもないが、この実施例では、プローブ光源２６０から
偏波分散媒質２６４までの光路を、偏波面保存の伝送媒
体としておく。

【００８６】偏波分散媒質２６４の長さは、光パルスが
伝搬する過程で、スロー軸の光パルスがファースト軸の
光パルスに対して１パルス幅分程度遅れ、その結果、偏
波分散媒質２６４の出力段階で、直交する偏波の光パル
スが時間軸上で光パルス幅程度、ずれて合波するように
調整される。即ち、偏波分散媒質２６４は、偏波方向の
伝搬時間の差を利用して、光パルス幅を拡幅する。図１
２は、ファースト軸上の光パルスとスロー軸上の光パル
スの伝搬の様子と合波後の光パルス波形を示す模式図を
示す。

【００８７】入力端子２１０に入力する信号光は、長い
伝送路を伝送してくるので、その偏波がランダムに変動
する可能性がある。従って、図１１に示す実施例では、
光サーキュレータ２１６のポートＢとＥＡ変調器２１８
との間の偏波保存ファイバの長さは、入力信号光がそれ
を伝搬する間に偏波分散の影響を受けない程度に短くし
ておく必要がある。

【００８８】偏波分散媒質２６４により光パルス幅を拡
げられたパルス光（波長λｊ）は、波長変換器２３０に
入力する。波長変換器２３０の動作は、図１０に示す実
施例と同じであるので、詳細な説明を省略する。

【００８９】図１１に示す実施例を、消光比を大きくす
ると共に、Ｓ／Ｎ比を改善するように変更した実施例を
説明する。図１３は、その変更実施例の概略構成ブロッ
ク図を示す。図１１と同じ構成要素には、同じ符号を付
してある。

【００９０】図１３に示す実施例では、光バンドパスフ
ィルタ２２４と偏波調整器２６２の間に、光ゲート装置
２７０を配置した。光ゲート装置２７０は、クロック抽
出回路２４６により抽出されたクロックに従い、光バン
ドパス・フィルタ２２４の出力光から信号パルス部分を
打ち抜く。本実施例では、ジッタ変動に追従できるよう
に、ゲート結果に応じてゲートのタイミングを自動調整
するようにした。

【００９１】図１３に示す実施例の変更部分を詳細に説
明する。光ゲート装置２７０では、ＥＤＦＡ２７２が、
光バンドパスフィルタ２２４の出力光を増幅し、ＭＺ光
強度変調器２７４が、ＥＤＦＡ２７２の出力光から信号
光のマーク部分をゲートする。ＭＺ光強度変調器２７４
の作用の詳細は後述する。分波器２７６は、ＭＺ光強度
変調器２７４の出力光のほとんどを偏波調整器２６２に
供給し、残りを位相制御装置２７８に供給する。位相制
御装置２７８は、入射光を電気信号に変換するフォトダ
イオードと、フォトダイオードの出力から、クロックの
位相を制御する位相制御信号を生成する回路を具備す
る。そのフォトダイオードは、信号のクロック周波数に
追従できる程度の低速のものでよく、安価に入手でき
る。位相シフタ２８０は、クロック抽出回路２４６によ
り抽出されたクロックの位相を、位相制御装置２７８か
らの位相誤差信号により指定されるシフト量だけシフト
する。位相シフタ２８０により位相シフトされたクロッ
クはアンプ２８２により増幅され、変調信号又は光ゲー
ト制御信号としてＭＺ光強度変調器２７４に印加され
る。

【００９２】分波器２７６、位相制御装置２７８、位相
シフタ２８０及びアンプ２８２により、ＭＺ光強度変調
器２７４は、ＭＺ光強度変調器２７４の出力光の平均パ
ワーが最大になるように帰還制御される。

【００９３】クロック抽出回路２４６から出力されるク
ロック波形は、通常、正弦波である。ＭＺ光強度変調器
２７４の、変調信号電圧に対する透過特性は、通常、図
１４に示すように正弦波状になる。従って、正弦波変調
信号（アンプ２８２の出力）の電圧振幅をＶｐ、バイア
ス電圧をＶｐ／２付近に調整すると、ＭＺ光強度変調器
２７４に矩形の光ゲート動作を行なわせることができ
る。図１５は、光ゲート動作の模式図を示す。図１５
（Ａ）は、光ゲート装置２７０の入力光信号の波形、同
（Ｂ）は、ＭＺ光強度変調器２７４による光ゲート特
性、同（Ｃ）は、光ゲート装置２７０の出力波形をそれ
ぞれ示す。この光ゲート動作により、光ゲート装置２７
０は、入力光パルス信号の信号対雑音比及び消光比を改
善することができる。スペース部分（信号‘０’の部
分）では雑音が残留するが、この雑音は、第２の波長変
換器２３０のＥＡ変調器２３６の動作バイアス電圧を適
切に設定することで、除去できる。ＥＡ光変調器のバイ
アス電圧（逆バイアス電圧）に対する吸収損失特性は、
図１６に示すように、バイアス電圧を深くするほど、ス
ペース部分の雑音を圧縮するようになるからである（枝
川他、ＯＦＣ‘９７，ＴｕＯ５，ｐｐ． ７７−７８，
１９９７参照）。図１６では、縦軸は透過率、横軸は入
力光強度をそれぞれ示す。

【００９４】光ゲート動作を行なわせるＭＺ光強度変調
器２７４は、狭帯域クロック信号で変調すればよく、広
帯域の変調特性を要求されないので、容易にしかも安価
なものを入手できる。このような用途に使用し得るＭＺ
光強度変調器は例えば、ＬｉＮｂＯ_３（リチウムナイオ
ベート）光導波路を用いたものがある。

【００９５】位相制御装置２７８を設けたことにより、
光ゲート動作を入力光パルスのジッタ変動に自動で追従
させることが可能になる。第２の波長変換器２３０で
も、ＥＡ変調器２４０の出力光の平均パワーが最大にな
るように、位相シフタ２４８の位相シフト量を制御す
る、位相制御装置２７８と同様の位相制御装置を設ける
ことにより、全光再生装置内で発生するジッタを吸収す
ることができる。

【００９６】図１７は、位相制御装置２７８の概略構成
ブロック図を示す。制御回路２８４は、位相シフタ２８
０の位相シフト量を制御する位相誤差信号を出力する。
低周波発振器２８６は、伝送光パルスのビットレートに
比べて充分低い周波数、例えば、数ｋＨｚで発振する。
制御回路２８４から出力される誤差信号に低周波発振器
２８６の出力が加算されて、位相シフタ２８０の制御入
力に印加される。これにより、位相シフタ２８０は、ク
ロック抽出回路２４６からのクロック信号の位相を誤差
信号で指定される量だけシフトすると共に、低周波発振
器２８６の出力周波数で変調（ディザリング）する。位
相変調器２８０により位相シフトされ、位相変調された
クロックはアンプ２８２により増幅され、バイアス電源
２９２から出力されるバイアス電圧でバイアスされてＭ
Ｚ光強度変調器２７４に印加される。ＭＺ光強度変調器
２７４における光ゲートと、入力光パルスとの関係を図
１８に示す。光ゲートのタイミングが、低周波数発振器
２８６の発振周波数で変動する。

【００９７】上述のように、ＭＺ光強度変調器２７４の
出力光の一部が分波器２７６で分波されて、位相制御装
置２７８の低速受光素子２８８に入力する。受光素子２
８８は、分波器２７６からの光パルスを電気パルスに変
換し、ミキサ２９０に供給する。ミキサ２９０には、低
周波発振器２８６の出力が印加されている。ミキサ２９
０は両入力を乗算して、位相シフタ２８０で導入した変
調信号を同期検波（ロックイン検波）し、検波結果を制
御回路２８４に供給する。このロックイン検波により、
光ゲートの平均位相と光パルスの位相との差に応じた図
１９に示すような位相弁別特性を得ることができる。制
御回路２８４は、ミキサ２９０の出力に従い、ＭＺ光強
度変調器２７４における光ゲート中にその入力光パルス
が入る方向に位相シフタ２８０の位相シフト量を変更す
る上述の位相誤差信号を発生し、位相シフタ２８０に供
給する。

【００９８】このような自動位相制御ループを採用する
ことにより、位相シフタ２８０の位相シフト量を、位相
誤差信号がゼロの付近にロックさせるような値に自動調
整できる。制御帯域は、伝送路で生じるジッタの帯域を
カバーできればよい。この構成では、入力光パルスの光
強度が変動していても、単峰光パルスである限り、安定
な自動位相制御が可能になる。但し、低周波発振器２８
６から出力される変調信号による位相変位量が大きすぎ
ると、ＭＺ光強度変調器２７４の出力光に強度変動雑音
が発生し、これが信号品質を劣化させるので、変調信号
の振幅は必要最低限とするのが好ましい。

【００９９】ＭＺ光強度変調器２７４の代わりにＥＡ変
調器を使用する場合、光ゲートの位相が信号光パルスに
対してずれているときには、平成９年特許願第１８９７
４８号に詳細に説明されているように、信号光（の一
部）が吸収され、変調器電極に流れるフォトカレントが
増加するので、これを利用して、同様の自動位相制御を
実現することもできる。

【０１００】光ゲート装置２７０は、図１、図６及び図
１０に示す各実施例にも適用することができる。

【０１０１】図６及び図７では、素子間に光アンプ（Ｅ
ＤＦＡ）を図示していないが、実際には、例えば、図１
０に示す実施例の光アンプ２１２，２２２，２３２，２
４２に相当する位置に光アンプが挿入される。光レベル
が十分な箇所では、光アンプは不要になることはいうま
でもない。

【０１０２】上記各実施例では、波長変換素子、即ち、
ＥＡ変調器３６，１４６，１６６，２１８，２３６内で
信号光とプローブ光が逆方向に伝搬するように、波長変
換素子に信号光とプローブ光を入射しているが、これら
が同方向に伝搬するように変更しても良い。

【０１０３】図２０は、波長変換素子内で信号光とプロ
ーブ光を同方向に伝搬させるように、図１３に示す実施
例を変更した例の概略構成ブロック図を示す。光入力端
子３１０には、本線系から波長λｉのＲＺ光パルス信号
が入力する。光入力端子３１０に入力したＲＺ光パルス
は、ＥＤＦＡ３１２により光増幅されて、第１の波長変
換器３１４に入力する。

【０１０４】第１の波長変換器３１４では、プローブ光
源３１６が、入力信号光の波長λｉとは異なる狭スペク
トルの単一波長λｊのプローブ光を発生する。プローブ
光源３１６の出力光は、ＥＤＦＡ３１８により光増幅さ
れてＷＤＭカップラ３２０に入射する。ＷＤＭカップラ
３２２にはＥＤＦＡ３１２の出力光も入射しており、Ｗ
ＤＭカップラ３２０は両入射光を合波してＥＡ変調器３
２２に供給する。ＷＤＭカップラ３２０は、例えば、図
２１に示すような誘電体多層膜フィルタからなる。１乃
至２ｄＢ程度の挿入損失で信号光とプローブ光を合波で
きる。ファイバ・カップラを用いても良いが、その場
合、３ｄＢ以上の分岐損失が発生する。

【０１０５】ＥＡ変調器３２２は、ＥＡ変調器３６，１
４４，２１８と同様に一定ＤＣ電圧を印加されている。
ＥＡ変調器３２２内では、波長λｉのＲＺ光パルスと波
長λｊのＣＷプローブ光が同方向に進行し、その間に、
波長λｊのプローブ光の光強度が、波長λｉのＲＺ光パ
ルスの光強度変化を反映したものとなり、信号を搬送す
る光キャリアの波長が、波長λｉから波長λｊに変換さ
れる。

【０１０６】光バンドパスフィルタ３２４は、ＥＡ変調
器３２２の出力光（波長λｉの原信号光と波長λｊのプ
ローブ光）から波長λｊ成分のみを抽出する。光バンド
パスフィルタ３２４の出力光が、第１の波長変換器３１
４の出力光となる。ＥＡ変調器３２２の出力光が波長λ
ｉの原信号光と波長λｊのプローブ光の両方を含むの
で、波長変換器３１４は必ず、その出力段に光バンドパ
スフィルタ３２４を具備しなければならない。

【０１０７】ＥＡ変調器３６，１４４，２１８と同様
に、ＥＡ変調器３２２も、その電極に入力する光の強度
変化（具体的には、波長λｉの原信号光の強度変化）に
応じたフォトカレントを発生する。発生したフォトカレ
ントはクロック抽出回路３２６に印加される。クロック
抽出回路３２６は、クロック抽出回路２４６と同様に、
入力するフォトカレントからクロック成分を抽出及び再
生する。

【０１０８】波長変換器３１４（光バンドパスフィルタ
３２４）の出力光は、光ゲート装置３２８に印加され
る。光ゲート装置３２８は光ゲート装置２７０と同じ構
成からなり、全く同じに動作する。すなわち、光ゲート
装置３２８は、クロック抽出回路３２６により抽出され
たクロックに従い、光バンドパス・フィルタ３２４の出
力光から信号パルス部分を打ち抜く。

【０１０９】光ゲート装置３２８の出力光は、光パルス
拡幅器３３０に入射する。光パルス拡幅器３３０は、図
１１及び図１３に示す実施例と同様に、偏波調整器２６
２と同じ偏波調整器３３２及び偏波分散媒質２６４と同
じ偏波分散媒質３３４からなる。光パルス拡幅器３３０
は、図１１及び図１３に示す実施例における偏波調整器
２６２及び偏波分散媒質２６４と全く同様に作用し、光
ゲート装置３２８の出力光パルスの光パルス幅を時間軸
上で拡張する。偏波により光パルス幅を拡張するので、
プローブ光源３１６から偏波分散媒質３３４までの光路
を、偏波面保存の伝送媒体としておくことは勿論であ
る。

【０１１０】光パルス拡幅器３３０の出力光は、第２の
波長変換器３３６に入射する。また、クロック抽出回路
３２６により抽出され出力されるクロックは、位相シフ
タ３３８により位相調整され、アンプ３４０により増幅
されて第２の波長変換器３３６に印加される。

【０１１１】第２の波長変換器３３６では、ＥＤＦＡ３
４２が、光パルス拡幅器３３４の出力光を光増幅し、Ｗ
ＤＭカップラ３４４に供給する。プローブ光源３４６
は、第１のプローブ光の波長λｊとは異なる波長λｋの
第２のプローブ光を発生する。波長λｋは波原信号光の
長λｉと等しくても良い。プローブ光源３４６から出力
されるプローブ光はＥＡ変調器３４８に入力する。ＥＡ
変調器３４８の電極には、アンプ３４０の出力信号が印
加される。即ち、ＥＡ変調器３４８は、クロック抽出回
路３２６から出力されるクロックに従って駆動され、プ
ローブ光源３４６の出力プローブ光を強度変調してＲＺ
パルス化する。ＥＡ変調器３４８によりＲＺパルス化さ
れたプローブ光は、ＥＤＦＡ３５０により光増幅されて
ＷＤＭカップラ３４６に供給される。

【０１１２】ＷＤＭカップラ３４４は、ＥＤＦＡ３４
２，３５０の出力光を合波し、その合波光をＥＡ変調器
３５２に供給する。ＷＤＭカップラ３４４もまた、ＷＤ
Ｍカップラ３２０と同様に誘電体多層膜からなる。ＥＡ
変調器３５２は、ＥＡ変調器２３６と同様に一定ＤＣ電
圧を印加されている。ＥＡ変調器３５４内では、光パル
ス拡幅器３３０の出力光（波長λｊの第２のプローブ
光）と、ＥＡ変調器３４８によりＲＺ光パルス化された
波長λｋの第２のプローブが同方向に進行し、その間
に、波長λｋの第２のプローブパルス光が、光パルス拡
幅器３３０の出力光によりサンプリングされる。これに
より、信号を搬送する光キャリアの波長が、波長λｊか
ら波長λｋに変換されると共に、パルス波形が整形され
ると共に信号パルスがリタイミングされる。

【０１１３】光バンドパスフィルタ３５４は、ＥＡ変調
器３５２の出力光（波長λｊの第１のプローブ光と波長
λｋの第２のプローブ光）から波長λｋ成分のみを抽出
する。光バンドパスフィルタ３５４の出力光が、第２の
波長変換器３３６の出力光として出力端子３５６から外
部に出力される。ＥＡ変調器３５２の出力光が波長λｊ
の成分と波長λｋの成分の両方を含むので、波長変換器
３３６は必ず、その出力段に光バンドパスフィルタ３５
４を具備しなければならない。

【０１１４】波長変換素子内で信号光とプローブ光を同
方向に伝搬させることは、他の実施例、即ち、図１、図
６、図７及び図１１に示す各実施例にも適用できる。

【０１１５】ＷＤＭカップラ３４４もまた、ＷＤＭカッ
プラ３２０と同様に、図２１に示すような誘電体多層膜
フィルタからなる。

【０１１６】上記各実施例において、位相シフタ４４，
１７２，２４８は、その位相調整量を自動制御できるも
のであるのが好ましい。例えば、出力端子５８，１７
６，２５４の出力光に従って、位相シフタ４４，１７
２，２４８の位相調整量を自動制御する位相制御回路を
外部に設ければよい。その位相制御回路の構成は、位相
制御回路２７８と同様でよい。

【０１１７】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、より少ない素子で信号光を光のま
ま再生し、リタイミング及び波形整形することができ
る。高価な高速フォトダイオードが不要になるので、コ
ストを低減できる。素子数を少なくできるので、信頼性
が向上する。また、本発明によれば、入力信号光のジッ
タに強くなり、信号対雑音比及び消光比を改善でき、信
号の抜けを効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図２】 本実施例を使用する光クロスコネクト装置の
概略構成ブロック図である。

【図３】 波長分割多重伝送システムに適した波長可変
プローブ光源の概略構成ブロック図である。

【図４】 従来の光ディジタル再生装置の概略構成ブロ
ック図である。

【図５】 従来の光ディジタル再生装置の概略構成ブロ
ック図である。

【図６】 本発明の第２実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図７】 本発明の第３実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図８】 位相変調器１４８における位相変調と、ＥＡ
変調器１４６に入力する波長λｉのＲＺ光パルスとの関
係の模式図であり、図８（Ａ）はＲＺ光パルスのタイミ
ングを示し、図８（Ｂ）は位相変調器１４８による位相
変化を示す。

【図９】 光パルス拡幅器の別の構成例を示す概略構成
ブロック図である。

【図１０】 本発明の第４実施例の概略構成ブロック図
である。

【図１１】 本発明の第５実施例の概略構成ブロック図
である。

【図１２】 偏波分散媒質２６４のファースト軸上の光
パルスとスロー軸上の光パルスの伝搬の様子と合波後の
光パルス波形を示す模式図である。

【図１３】 本発明の第６実施例の概略構成ブロック図
である。

【図１４】 ＭＺ光強度変調器２７４の、変調信号電圧
に対する透過特性の模式図である。

【図１５】 ＭＺ光強度変調器２７４による光ゲート動
作の模式図であり、図１５（Ａ）は、光ゲート装置２７
０の入力光信号の波形、同（Ｂ）は、ＭＺ光強度変調器
２７４による光ゲート特性、同（Ｃ）は、光ゲート装置
２７０の出力波形をそれぞれ示す。

【図１６】 ＥＡ光変調器のバイアス電圧（逆バイアス
電圧）に対する吸収損失特性である。

【図１７】 位相制御装置２７８の概略構成ブロック図
である。

【図１８】 ＭＺ光強度変調器２７４における光ゲート
と入力光パルスとの関係の模式図である。

【図１９】 図１７に示す構成による位相弁別特性の模
式図である。

【図２０】 波長変換素子内で信号光とプローブ光が同
方向に伝搬する変更実施例の概略構成ブロック図であ
る。

【図２１】 ＷＤＭカップラ３２０の構成例である。

【符号の説明】

１０：入力端子 １２：光カップラ １４：高速フォトダイオード １６：クロック抽出回路 １８：波長変換器 ２０：波長変換器 ２２：アンプ ２４：位相シフタ ３０：光入力端子 ３２：波長変換器 ３４：光サーキュレータ ３６：電気吸収（ＥＡ）型光変調器 ３８：プローブ光源 ４０：クロック抽出回路 ４２：アンプ ４４：位相シフタ ４６：波長変換器 ４８：光サーキュレータ ５０：半導体レーザ増幅器 ５２：プローブ光源 ５４：波長可変光源 ５６：光変調器 ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ：光入力端子 ６２ａ〜６２ｄ：光アンプ ６４ａ〜６４ｄ：波長分離素子（例えば、１×Ｍのアレ
イ導波路格子） ６６ａ−１〜６６ａ−Ｍ：全光信号再生装置 ６６ｂ−１〜６６ｂ−Ｍ：全光信号再生装置 ６６ｃ−１〜６６ｃ−Ｍ：全光信号再生装置 ６６ｄ−１〜６６ｄ−Ｍ：全光信号再生装置 ６８ａ〜６８ｄ：Ｍ×４光スイッチ ７０ａ〜７０ｄ：４×１光カップラ ７２ａ〜７２ｄ：光アンプ ７４ａ〜７４ｄ：光出力端子 ８０：アレイ導波路格子 ８２：光スイッチ ８４：光増幅器 ８６：ＥＡ変調器 ８８：半導体レーザ増幅器 ９０，９２：光カップラ ９４：高速波形モニタ ９６：バイアス制御回路 ９８：光パルス拡幅器 ９８ａ：分波器 ９８ｂ，９８ｃ：光路 ９８ｄ：合波器 ９８ｅ：ヒータ １１０：入力端子 １１２：光カップラ １１４：クロック再生回路 １１６：ＬＤ駆動回路 １１８，１２０：ＤＦＢレーザ １２２：合波器 １２４：半導体光増幅器（ＳＯＡ） １２６：光サーキュレータ １２８：波長分離素子 １３０ａ，１３０ｂ：光路 １３２：合波器 １３４：マッハツェンダ干渉型波長変換器 １３６：ＤＦＢレーザ １３８：光バンドパスフィルタ １４０：入力端子 １４２：波長変換器 １４４：光サーキュレータ １４６：ＥＡ変調器 １４８：位相変調器 １５０：プローブ光源 １５２：クロック抽出回路 １５４：アンプ １５６：位相シフタ １５８：光バンドパスフィルタ １６０：光パルス拡幅器 １６２：波長変換器 １６４：光サーキュレータ １６６：ＥＡ変調器 １６８：プローブ光源 １７０：ＥＡ変調器 １７２：位相シフタ １７４：光バンドパスフィルタ １７６：光出力端子 １８０：光サーキュレータ １８２：チャープトファイバグレーティング ２１０：入力端子 ２１２：エルビウム添加光増幅ファイバ（ＥＤＦＡ） ２１４：波長変換器 ２１４ａ：波長変換器 ２１６：光サーキュレータ ２１８：ＥＡ変調器 ２２０：プローブ光源 ２２２：ＥＤＦＡ ２２４：光バンドパスフィルタ ２２６：光パルス拡幅器 ２３０：波長変換器 ２３２：エルビウム添加光増幅ファイバ（ＥＤＦＡ） ２３４：光サーキュレータ ２３６：ＥＡ変調器 ２３８：プローブ光源 ２４０：ＥＡ変調器 ２４２：エルビウム添加光増幅ファイバ（ＥＤＦＡ） ２４６：クロック抽出回路 ２４８：位相シフタ ２５０：アンプ ２５２：光バンドパスフィルタ ２５４：光出力端子 ２６０：プローブ光源 ２６２：偏波調整器 ２６４：偏波分散媒質 ２７０：光ゲート装置 ２７２：エルビウム添加光増幅ファイバ（ＥＤＦＡ） ２７４：ＭＺ光強度変調器 ２７６：分波器 ２７８：位相制御装置 ２８０：位相シフタ ２８２：アンプ ２８４：制御回路 ２８６：低周波発振器 ２８８：受光素子 ２９０：ミキサ ２９２：バイアス電源 ３１０：光入力端子 ３１２：ＥＤＦＡ ３１４：波長変換器 ３１６：プローブ光源 ３１８：ＥＤＦＡ ３２０：ＷＤＭカップラ ３２２：ＥＡ変調器 ３２４：光バンドパスフィルタ ３２６：クロック抽出回路 ３２８：光ゲート装置 ３３０：光パルス拡幅器 ３３２：偏波調整器 ３３４：偏波分散媒質 ３３６：波長変換器 ３３８：位相シフタ ３４０：アンプ ３４２：ＥＤＦＡ ３４４：ＷＤＭカップラ ３４６：プローブ光源 ３４８：ＥＡ変調器 ３５０：ＥＤＦＡ ３５２：ＥＡ変調器 ３５４：光バンドパスフィルタ ３５６：出力端子

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正敏 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号ケイデ ィディ株式会社内 (72)発明者 枝川 登 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号ケイデ ィディ株式会社内 (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号ケイデ ィディ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA08 AA13 BA01 CA05 CA06 CA09 DA16 KA18 KA19 KA20 2K002 AA02 AB12 AB13 AB25 BA02 CA13 GA10 HA30 5K002 AA06 BA02 BA06 BA21 CA08 CA12 CA15 CA16 DA07

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号光を光のままでディジタル再生
   する光ディジタル再生装置であって、 第１のプローブ光を発生する第１のプローブ光発生手
   段、及び当該入力信号光の光強度波形に従い、当該第１
   のプローブ光発生手段から出力される当該第１のプロー
   ブ光の波形を変形する第１の光演算素子を具備する第１
   の光演算器と、 当該第１の光演算素子から発生されるフォトカレントか
   ら当該入力信号光のクロック成分を抽出するクロック抽
   出手段と、 当該クロック抽出手段から出力されるクロックに応じて
   パルス化された第２のプローブ光を発生する第２のプロ
   ーブ光発生手段、及び、当該第１の光演算器から出力さ
   れる当該第１のプローブ光に従い、当該第２のプローブ
   光発生手段から出力される当該第２のプローブ・パルス
   光をサンプリングする第２の光演算素子を具備する第２
   の光演算器とからなることを特徴とする光ディジタル再
   生装置。
2. 【請求項２】 当該第１のプローブ光発生手段が発生す
   る当該第１のプローブ光はＣＷ光である請求項１に記載
   の光ディジタル再生装置。
3. 【請求項３】 当該第１の光演算素子が、所定ＤＣバイ
   アスを印加されたＥＡ変調器からなる請求項１に記載の
   光ディジタル再生装置。
4. 【請求項４】 当該クロック抽出手段が、抽出されたク
   ロックを位相調整する位相調整手段を具備する請求項１
   に記載の光ディジタル再生装置。
5. 【請求項５】 当該第１の光演算器が更に、当該第１の
   光演算素子により演算された当該第１のプローブ光を抽
   出して外部に出力する第１の抽出手段を具備し、当該第
   ２の光演算器が更に、当該第２の光演算素子により演算
   された当該第２のプローブ光を抽出して外部に出力する
   第２の抽出手段を具備する請求項１に記載の光ディジタ
   ル再生装置。
6. 【請求項６】 当該第１のプローブ光発生手段の発生す
   る当該第１のプローブ光の波長が当該入力信号光の波長
   とは異なる請求項１に記載の光ディジタル再生装置。
7. 【請求項７】 当該第２のプローブ光発生手段の発生す
   る当該第２のプローブ光の波長が当該第１のプローブ光
   発生手段の発生する当該第１のプローブ光の波長とは異
   なる請求項１又は６に記載の光ディジタル再生装置。
8. 【請求項８】 更に、当該第１の光演算器の出力と当該
   第２の光演算器の入力との間にあって、当該第１の光演
   算器から出力される光パルスのパルス幅を拡幅する光パ
   ルス拡幅手段を具備し、当該光パルス拡幅手段が、入力
   光を２つに分割し、各分割光を異なる光路を伝搬させた
   後、合波する手段からなる請求項１に記載の光ディジタ
   ル再生装置。
9. 【請求項９】 更に、当該第１の光演算器の出力と当該
   第２の光演算器の入力との間にあって、当該第１の光演
   算器から出力される光パルスのパルス幅を拡幅する光パ
   ルス拡幅手段を具備し、当該光パルス拡幅手段が、高分
   散媒質からなる請求項１に記載の光ディジタル再生装
   置。
10. 【請求項１０】 更に、当該第１の光演算器の出力と当
    該第２の光演算器の入力との間にあって、当該第１の光
    演算器から出力される光パルスのパルス幅を拡幅する光
    パルス拡幅手段を具備し、当該光パルス拡幅手段が、チ
    ャープトグレーティング・ファイバと、入力光を当該チ
    ャープトグレーティング・ファイバに供給し、当該チャ
    ープトグレーティング・ファイバからの反射光を外部に
    出力する光サーキュレータとからなる請求項１に記載の
    光ディジタル再生装置。
11. 【請求項１１】 当該第１のプローブ光発生手段が、当
    該第１のプローブ光を出力するプローブ光源と、当該プ
    ローブ光源から出力される当該第１のプローブ光を、当
    該クロック抽出手段により抽出されたクロックに従い位
    相変調する位相変調手段を具備する請求項９又は１０に
    記載の光ディジタル再生装置。
12. 【請求項１２】 当該第１のプローブ光発生手段は、イ
    ンコヒーレント光発生手段及び多波長光発生手段の少な
    くとも一方からなる請求項８、９又は１０に記載の光デ
    ィジタル再生装置。
13. 【請求項１３】 更に、当該第１の光演算器の出力と当
    該第２の光演算器の入力との間にあって、当該第１の光
    演算器から出力される光パルスのパルス幅を拡幅する光
    パルス拡幅手段を具備し、当該光パルス拡幅手段が、互
    いに直交する偏波で伝搬特性が異なる媒質からなる請求
    項１に記載の光ディジタル再生装置。
14. 【請求項１４】 更に、当該第１の光演算器の出力と当
    該第２の光演算器の入力との間にあって、当該クロック
    抽出手段から出力されるクロックに従い、当該第１の光
    演算器の出力光を光ゲートする光ゲート装置を具備する
    請求項１に記載の光ディジタル再生装置。
15. 【請求項１５】 当該光ゲート装置が、当該クロック抽
    出手段から出力されるクロックの位相を自動調整する位
    相制御手段を具備する請求項１４に記載の光ディジタル
    再生装置。
16. 【請求項１６】 当該光ゲート装置は、当該第１の光演
    算器の出力光を光ゲートする光ゲート素子と、当該クロ
    ック抽出手段から出力されるクロックの位相をシフトす
    る位相シフト手段と、当該光ゲート素子の出力光を電気
    信号に変換する受光素子と、当該受光素子から出力され
    る電気信号に従い、当該位相シフト手段における位相シ
    フト量を制御する制御手段とからなる請求項１４に記載
    の光ディジタル再生装置。
17. 【請求項１７】 入力信号光を光のままでディジタル再
    生する光ディジタル再生装置であって、 第１のプローブ光を発生する第１のプローブ光発生手段
    を具備し、当該入力信号光の波形を当該第１のプローブ
    光に転写する第１の光演算器と、 入力光を２つに分割し、各分割光を異なる光路を伝搬さ
    せた後、合波する手段からなり、当該第１の光演算器か
    ら出力される光のパルス幅を拡張する光パルス拡幅手段
    と、 第２のプローブ光を発生する第２のプローブ光発生手段
    を具備し、当該光パルス拡幅手段の出力光により、当該
    第２のプローブ光発生手段から出力される当該第２のプ
    ローブ光をサンプリングする第２の光演算器と、 当該入力信号光に含まれるクロック成分を抽出するクロ
    ック抽出手段とからなり、当該第１のプローブ光発生手
    段及び当該第２のプローブ光発生手段の少なくとも一方
    が、当該クロック抽出手段の出力に応じてパルス化され
    たプローブ光を出力することを特徴とする光ディジタル
    再生装置。
18. 【請求項１８】 当該第２のプローブ光発生手段が、当
    該クロック抽出手段の出力に応じてパルス化された当該
    第２のプローブ光を出力する請求項１７に記載の光ディ
    ジタル再生装置。
19. 【請求項１９】 当該第１のプローブ光の波長が当該入
    力信号光の波長とは異なり、当該第２のプローブ光の波
    長が当該第１のプローブ光の波長とは異なる請求項１７
    に記載の光ディジタル再生装置。
20. 【請求項２０】 入力信号光を光のままでディジタル再
    生する光ディジタル再生装置であって、 第１のプローブ光を発生する第１のプローブ光発生手段
    を具備し、当該入力信号光の波形を当該第１のプローブ
    光に転写する第１の光演算器と、 高分散媒質を具備し、当該第１の光演算器から出力され
    る光のパルス幅を拡張する光パルス拡幅手段と、 第２のプローブ光を発生する第２のプローブ光発生手段
    を具備し、当該光パルス拡幅手段の出力光により、当該
    第２のプローブ光発生手段から出力される当該第２のプ
    ローブ光をサンプリングする第２の光演算器と、 当該入力信号光に含まれるクロック成分を抽出するクロ
    ック抽出手段とからなり、当該第１のプローブ光発生手
    段及び当該第２のプローブ光発生手段の少なくとも一方
    が、当該クロック抽出手段の出力に応じてパルス化され
    たプローブ光を出力することを特徴とする光ディジタル
    再生装置。
21. 【請求項２１】 当該第２のプローブ光発生手段が、当
    該クロック抽出手段の出力に応じてパルス化された当該
    第２のプローブ光を出力する請求項２０に記載の光ディ
    ジタル再生装置。
22. 【請求項２２】 当該第１のプローブ光の波長が当該入
    力信号光の波長とは異なり、当該第２のプローブ光の波
    長が当該第１のプローブ光の波長とは異なる請求項２０
    に記載の光ディジタル再生装置。
23. 【請求項２３】 当該光パルス拡幅手段が、当該高分散
    媒質としてのチャープトグレーティング・ファイバと、
    入力光を当該チャープトグレーティング・ファイバに供
    給し、当該チャープトグレーティング・ファイバからの
    反射光を外部に出力する光サーキュレータとからなる請
    求項２０に記載の光ディジタル再生装置。
24. 【請求項２４】 当該第１のプローブ光発生手段が、当
    該第１のプローブ光を出力するプローブ光源と、当該プ
    ローブ光源から出力される当該第１のプローブ光を、当
    該クロック抽出手段により抽出されたクロックに従い位
    相変調する位相変調手段を具備する請求項２０に記載の
    光ディジタル再生装置。
25. 【請求項２５】 当該第１のプローブ光発生手段は、イ
    ンコヒーレント光発生手段及び多波長光発生手段の少な
    くとも一方からなる請求項２０に記載の光ディジタル再
    生装置。
26. 【請求項２６】 入力信号光を光のままでディジタル再
    生する光ディジタル再生装置であって、 第１のプローブ光を発生する第１のプローブ光発生手段
    を具備し、当該入力信号光の波形を当該第１のプローブ
    光に転写する第１の光演算器と、 互いに直交する偏波で伝搬特性が異なる媒質を具備し、
    当該第１の光演算器から出力される光のパルス幅を拡張
    する光パルス拡幅手段と、 第２のプローブ光を発生する第２のプローブ光発生手段
    を具備し、当該光パルス拡幅手段の出力光により、当該
    第２のプローブ光発生手段から出力される当該第２のプ
    ローブ光をサンプリングする第２の光演算器と、 当該入力信号光に含まれるクロック成分を抽出するクロ
    ック抽出手段とからなり、当該第１のプローブ光発生手
    段及び当該第２のプローブ光発生手段の少なくとも一方
    が、当該クロック抽出手段の出力に応じてパルス化され
    たプローブ光を出力することを特徴とする光ディジタル
    再生装置。
27. 【請求項２７】 当該第２のプローブ光発生手段が、当
    該クロック抽出手段の出力に応じてパルス化された当該
    第２のプローブ光を出力する請求項２６に記載の光ディ
    ジタル再生装置。
28. 【請求項２８】 当該第１のプローブ光の波長が当該入
    力信号光の波長とは異なり、当該第２のプローブ光の波
    長が当該第１のプローブ光の波長とは異なる請求項２６
    に記載の光ディジタル再生装置。
29. 【請求項２９】 入力信号光を光のままでディジタル再
    生する光ディジタル再生装置であって、 当該入力信号光に含まれるクロック成分を抽出するクロ
    ック抽出手段と、 第１のプローブ光を発生する第１のプローブ光発生手段
    を具備し、当該入力信号光の波形を当該第１のプローブ
    光に転写する第１の光演算器と、 当該クロック抽出手段から出力されるクロックに従い、
    当該第１の光演算器の出力光を光ゲートする光ゲート装
    置と、 当該光ゲート装置から出力される光のパルス幅を拡張す
    る光パルス拡幅手段と、 第２のプローブ光を発生する第２のプローブ光発生手段
    を具備し、当該光パルス拡幅手段の出力光により、当該
    第２のプローブ光発生手段から出力される当該第２のプ
    ローブ光をサンプリングする第２の光演算器とからな
    り、当該第１のプローブ光発生手段及び当該第２のプロ
    ーブ光発生手段の少なくとも一方が、当該クロック抽出
    手段の出力に応じてパルス化されたプローブ光を出力す
    ることを特徴とする光ディジタル再生装置。
30. 【請求項３０】 当該光ゲート装置が、当該クロック抽
    出手段から出力されるクロックの位相を自動調整する位
    相制御手段を具備する請求項２９に記載の光ディジタル
    再生装置。
31. 【請求項３１】 当該光ゲート装置は、当該第１の光演
    算器の出力光を光ゲートする光ゲート素子と、当該クロ
    ック抽出手段から出力されるクロックの位相をシフトす
    る位相シフト手段と、当該光ゲート素子の出力光を電気
    信号に変換する受光素子と、当該受光素子から出力され
    る電気信号に従い、当該位相シフト手段における位相シ
    フト量を制御する制御手段とからなる請求項２９に記載
    の光ディジタル再生装置。