JPH0422930A - 光識別再生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信装置に関し、特に、伝送路を伝搬してき
た微弱な時分割多重された光信号パルス列に対し、光領
域で、等化増幅、リタイミング、識別再生を行う全光型
の光識別再生器に関するものである。

（従来の技術） 現在の光通信装置においては、実際に光信号が流れてい
るのは伝送路の部分のみであり、中継器においては、光
信号は−たん電気信号に変換され、電子回路によって、
等化増幅、リタイミング、識別再生の処理を施されてか
ら、再び光信号に戻されて伝送されている。このように
、光／電気変換、電気／光変換を行うため、装置構成が
非常に複雑になっている。また、電子回路による処理で
は、１０〜数１０Ｇｂ／ｓあたりのビット・レートに原
理的な処理速度限界が存在する。以上述べたような電気
的処理が介在することによる、装置構成の複雑化、処理
速度の制限の問題を解決するためには、光信号を電気信
号に変換することなく、光信号のままで高速に処理する
光中継器が必要である。

このような全光型の光中継器としては、従来よりファイ
バ中の誘導ラマン散乱や誘導ブリリアン散乱、または半
導体レーザやエルビウム添加ファイバ中の誘導放出を利
用して、光フアイバ伝搬に伴い減衰した光信号を、光信
号のままで直接増幅する光直接増幅器があり、誘導ブリ
リアン増幅器以外はサブピコセカンドの応答速度を有し
ている。

誘導ラマン増幅に関しては、Ｙ、　Ａｏｋｉ：　”Ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｆｉｂｅｒ　Ｒａｍａｎ　ａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｐｐｌｉ
ｃａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｄｅｇｉｔａｌ　ｏｐｔｉｃ
ａｌ　ｃｏｍ＋ｗｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ、
’ＩＥＥＥ　Ｊ、　Ｌｉｇｈｔｈａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ、、ＬＴ−６（１９８８）１２２５−１２３９．、誘
導ブリリアン増幅に関しては、Ｃ１Ｇ、　Ａｔｋｉｎｓ
　ｅｔ　ａｌ、：　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　
Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　　ｉ
ｎ　　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　　ｏｐｔｉｃａｌ　　ｔｒａ
ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ、’　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　　Ｌ
ｅｔｔ、、２２（１９８６）５５６−５５８．、半導体
レーザアンプに関しては、Ｔ、　Ｍｕｋａｉ　ｅｔ　ａ
ｌ、：’０ｐｔｉｃａｌ　　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏ
ｎ　　ｂｙ　　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒ
ｓ、　”　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　Ｓ
ｅｍｉｍｅｔａｌｓ、　２２（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒ
ｅｓｓ、　１９８５）２６５−３１９．、エルビウム添
加ファイバアンプに関しては、Ｄ、Ｎ、Ｐａｙｎｅ　ｅ
ｔ　ａｌ：Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ　　１ａ
ｓｅｒｓ　　ａｎｄ　　ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ。

ＥＣ０Ｃ’８８．　Ｌ　（１９８Ｂ）４９−５３、にそ
れぞれ詳細に述べられている。

（発明が解決しようとする課題） 前記の光直接増幅器は、高速応答性を有するものの、基
本的に線形増幅器であり、長距離多段中継時には、雑音
・ジッタの累積、分散による波形劣化という問題が生じ
てくる。これらの問題点を解決するためには、光の領域
で等化増幅、リタイミング、識別再生を行う光再生増幅
が必要不可欠である。本発明は以上の点を鑑み、電子回
路的速度制限を受けずに、超高速で動作可能な全光型の
光識別再生器を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の光識別再生器は、光伝送路より入力した光信号
パルスと、これに同期した光クロックパルスとを入力し
、光信号パルスのうち、両者が時間的に重なった部分の
みを増幅して、増幅された光を出力する光増幅器と、こ
の光増幅器の光出力を入力し、この光入力の光強度に対
して非線形な光強度の光を出力する光閾値素子とを備え
る。

（作　用） 光強度変調された２値ディジタル光信号パルス列は、光
強度の減衰と波形歪を受けながら、光伝送路を伝搬し、
本発明の光識別器に入力される。

また本発明には含まれない光タイミング抽出回路により
作り出され、入力光信号パルス列に同期し、パルス時間
幅が入力信号パルスより十分狭い光クロックパルスは、
パルスのピークが入力信号光パルスの平均的なピーク位
置になるように位相を調整されて、本発明の光識別器に
入力される。光信号パルス列と光クロックパルスは、ま
ず光増幅器に入力され、ここで光信号パルスのうち、光
クロックパルスと時間的に重なった部分のみが増幅され
て、光増幅器から出力される。これにより、光信号パル
スのジッタが吸収され（リタイミング）、波形が整形さ
れる（等化増幅）。

増幅された光信号パルスは、個々の入力光信号パルスが
もともと持つ振幅雑音に加えて、光信号のピーク位置と
光クロックパルスのピーク位置との間のずれに起因する
振幅の不揃いや、光増幅器の自然放出光雑音を持ってい
る。これらは光入力強度または光入力エネルギーに対し
て、光出力強度または光出力エネルギーが階段状の非線
形な応答を示す光閾値素子に入力されることにより、識
別され（識別再生）、振幅雑音のない光信号パルス列と
して出力される。

（実施例） 第１図（ａ）は本発明の光識別再生器の一実施例の構成
を示す図であって、１は光強度変調された２値デイジタ
ルの入力光信号パルス列であり、光伝送路を伝搬する間
に光強度の減衰と波形歪を受けている。２は本発明には
含まれない光タイミング抽出回路により作り出され、入
力光信号パルス列１に同期し、パルス時間幅が入力信号
パルス１より十分狭い光クロックパルスである。これら
の光強度波形を第１図ら）に示す。個々の入力光信号パ
ルスは振幅雑音に加えて、光信号のピーク位置と光クロ
ックパルスのピーク位置との間にランダムなずれ（ジッ
タ）を持っている。光信号パルス列と光クロックパルス
は、光クロックパルスのピークが入力信号光パルスの平
均的なピーク位置になるように位相を調整されて、合波
器５で合波され、光増幅器７に入力される。ここで光信
号パルスのうち、光クロックパルスと時間的に重なった
部分のみが増幅され、増幅された光信号パルスは光分波
器６で光クロックパルスや自然放出光から分離される。

これにより、光信号パルスのジッタが吸収され（リタイ
ミング）、波形が整形される（等化増幅）。

増幅された光信号パルスは、第１図（′ｂ）に示すよう
に、個々の入力光信号パルスがもともと持つ振幅雑音に
加えて、光信号のピーク位置と光クロックパルスのピー
ク位置との間のずれに起因する振幅の不揃いや、光振幅
器の自然放出光雑音を持っている。これらは光入力強度
または光入力エネルギーに対して、光出力強度または光
出力エネルギーが階段状の非線形な応答を示す光閾値素
子８に入力されることにより識別され（識別再生）、振
幅雑音のない光信号パルス列４として出力される。

入力光信号パルスの光強度が小さく、光増幅器の利得だ
けでは不十分な場合には、光合波器５の前に半導体レー
ザアンプや希土類添加ファイバアンプ等の光増幅器を置
くことができる。また、光閾値素子８の入力光強度また
は出力光強度が所定の大きさに満たない場合には、同様
の光増幅器を光閾値素子８の前または後に１くことがで
きる。

次に本発明の構成要素である光増幅器と光閾値素子につ
いて順次、詳細に説明する。

１−マン　　− 第２図（ａ）は、本発明で用いることができる誘導ラマ
ン散乱を利用した光増幅器の構成例を示し、工は入力光
信号パルス列、２は光クロックパルス、９はダイクロイ
ックミラー、１０は単一モード光ファイバ、１１は光フ
ィルタである。第２図（ｂ）は第２図（ａ）中の各点Ａ
、Ｂ、Ｃにおける光スペクトルを示す。

ラマン散乱とは単色光（ポンプ光）を物質に照射したと
きに、その物質の光学フォノンと照射単色光との相互作
用により、物質に固有な量だけ長波長側に波長がずれた
光（ストークス光）がその散乱光のなかに混じってくる
現象である。物質として光ファイバのような非晶質を用
いた場合は、結晶を用いた場合に比べてストークス光の
スペクトル幅は広く、そのピーク強度は低い。酸化物ガ
ラスとしてＧｅＯ□＋　’ｚｏｓ＋　ＳｒＯ□を例にと
り、ラマン利得係数を第３図に示す。通常の光ファイバ
の材料として用いられるＳｉＯ□は波長のずれ（ストー
クスシフト量）として、５０〜６００ｃｍ−’の範囲に
わたって利得を有し、ストークスシフト量４４０Ｃ！Ｏ
−’の場合、Ｉ　ＸＩＯ”　ｃｍ／−の利得を持つ。こ
の広い利得帯域をラマン利得帯域と呼ぶことにする。誘
導ラマン散乱とは、強いポンプ光を用いたとき、誘導放
出によりコヒーレントなストークス光を発生する現象で
ある。また、ラマン利得帯域内の波長の光をポンプ光と
同時に入射させると、ポンプ光から利得を得て、入射光
が増幅される。

シリカ系のファイバの場合、ラマン利得係数として上記
の値を使い、実効コア断面積をｌＸｌ０−”ＣＩＤ２、
ポンプ光パワーを５−、ファイバ長１１ｖとすれば、２
１．７ｄＢの利得が得られることになる。誘導ラマン散
乱は広い利得帯域と、高い増幅率、サブピコ秒の応答速
度を持つ。さらに、利得をポンプ光によって変化させる
ことができるので、極短パルスのポンプ光を用いて、ピ
コ〜サブピコ秒の非常に短い時間のゲーティングが可能
である。

第２図において、入力光信号パルス列１と、これに同期
し、パルス時間幅が入力光信号パルスより十分狭い光ク
ロックパルス２を、ダイクロイックミラー９で合波し、
単一モート光ファイバ１０に入射する。ここで、光クロ
ックパルスはポンプ光として用い、信号光パルスの波長
はラマン利得帯域内にあるものとする。誘導ラマン散乱
はポンプ光強度に明確な闇値を持たないが、ポンプ光強
度は、信号光パルスなしの状態ではポンプ光だけで強い
ストークス光が発生しないような値に設定して置く　（
第２図（ｂ）の■）。このときの弱いストークス光を通
常の共振器構造を持つレーザにならって自然放出光と呼
ぶことにする。

このような極短パルスの光クロックパルスと光信号パル
ス列を、光クロックパルスのピークが入力光信号パルス
の平均的なピーク位置になるように位相を調整して、光
ファイバに入射する。光信号パルスが“１゛″のときは
、光信号パルスのうち、光クロック光パルスと時間的に
重なる部分だけが増幅される。一方、光信号パルスが′
°０°“のときは、増幅は行われず、弱い自然放出光の
みが現れる。増幅された信号光パルスは、第２図（ｂ）
の■に示すような透過帯域を持つ光フィルタ１１により
、クロック光パルスと自然放出光から分離されて、出力
される。

通常、ポンプ光波長が異常分散領域にあると、誘導ラマ
ン散乱よりも後述する変調不安定の方が、より弱いポン
プ光強度で発生し易い。これを避けるためには、ポンプ
光波長において常分散を有するような単一モードファイ
バを用いればよい。

さらにポンプ光と信号光の群速度差に起因するウオーク
オフをさせるには、零分散波長がポンプ光波長と信号光
波長の中間になるようにファイバを設計し、ポンプ光と
信号光の群遅延をなくせばよい。

またこのように信号光波長が異常分散領域にあると、光
強度に依存して物質の屈折率が変化する光力−効果によ
るチャーピングと異常分散により、光信号がラマン増幅
を受けてその強度が強くなり、高次のソリトンが発生す
る場合には、パルスの圧縮が起こる（ソリトン圧縮）。

これを利用して、パルスの整形を行うことができる。

またダイクロイックミラー９、または光フィルタ１１の
代わりに、これらと同一の特性を有する光フアイバ部品
を用いてもよい。

変■不支足増監器 次に本発明で用いることができる変調不安定に基づく光
増幅器について説明する。第４図（ａ）は、本発明で用
いることができる変調不安定を利用した光増幅器の構成
例を示し、１は光信号光パルス列、２はクロック光パル
ス、９はダイクロイックミラー、ＩＯはクロック光パル
スの波長において異常分散を有する単一モード光ファイ
バ、１１は光フィルタである。また第４図（ｂ）は、単
一モード光ファイバ１０の分散特性および第４図（ａ）
中の各点Ａ。

Ｂ、Ｃにおける光スペクトルを示す。

変調不安定とは、光ファイバに単色光の連続波を入射し
たとき、その振幅が安定ではなく、わずかな振幅の雑音
が成長し、ソリトン化する現象である。周波数領域では
、ポンプ光（角周波数ωＰ、波数ｋｐ）　、ストークス
光（角周波数ωＳ、波数ｋｓ）アンチストークス光（角
周波数ωａ１波数ｋａ）の間のパラメトリック４光子混
合で表わされる。これらの光は次式の関係を満たす必要
がある。

２ωＰ＝ωＳ＋ωａ（１） ２　ｋｐ−ｋｓ−ｋａ−０（２） （２）式は位相整合条件であり、ポンプ光波長が使用す
る光ファイバの異常分散領域にあるとき、ポンプ光によ
るカー効果による非線形な屈折率変化と線形分散がつり
合って、位相整合条件が満足されるストークス波長が存
在する。このようにポンプ光が異常分散領域にあるとき
には、パラメトリック４光子混合を介してポンプ光から
利得を得て、サイドバンドが成長する。サイドバンドの
利得係数の波長依存性は次式で表わされる。

ｇ（Ω）、に’Ω”［２ωｎ、Ｅ”／（ｃｋ’Ω”）−
１１”！／２　　　（３）ここで、Ωはポンプ光との角
周波数差、ｋ＃はポンプ光波長における波数にの２階微
分、ωはポンプ光の角周波数、ｎｆは非線形カ一定数（
１，２２Ｘ　１０−”Ｉ１２／ｖす、Ｅは電界振幅、Ｃ
は真空中の光速である。

この様子を横軸をポンプ光の角周波数からの差にとって
第５図に示す。利得係数は位相整合条件が完全に成立す
る角周波数Ω□８で最大となり、これは、 Ωｍ、ｘ　＝（ωｎＪ２／ｃｋ″）１／２　　　　　　
（４）で与えられる。ｋ″は群速度分散りを用いて、ｋ
＝Ｄλ２／２πＣと表わされるがら、Ω□８、従って利
得帯域は、群速度分散が小さいほど、またポンプ光強度
が強いほど大きくなる。そのときの最大利得係数ｇ□、
は、 ｇｍｊｘ　＝ｎｚωＥ２／２ｃ　　　　　　　　　　（
５）出なり、ポンプ光強度が強いほど大きくなる。−例
として、ポンプ光強度を釦、非線形カ一定数を３．２　
Ｘｌ０−１６ｃｍ２八、ファイバの実効コア断面積をＩ
　Ｘｌ０−’Ｃ′ｍ”　、波長を１．５５μｍとすれば
、最大利得係数ｇ１１．．ｌは３．２　Ｘ　１０−”／
ｍとなる。ファイバ長を２ｋｍとすれば、２８ｄＢの利
得が得られる。

変調不安定に基づ（パラメトリンク増幅は、広い利得帯
域と、高い増幅率、ピコ秒の応答速度を持つ。さらに利
得をポンプ光によって変化させることができるので、極
短パルスのポンプ光を用いて、ピコ秒の非常に短い時間
のゲーティングが可能である。

第４図において、入力光信号パルス列１と、これに同期
し、パルス時間幅が入力信号パルスより十分狭い光クロ
ックパルス２を、グイクロイックミラー９で合波し、単
一モード光ファイバｌｏに入射する。ここで、光クロッ
クパルスはポンプ光として用い、信号光パルスの波長は
変調不安定利得帯域内にあるものとする。ポンプ光強度
は、信号光パルスなしの状態ではポンプ光だけで強いス
トーク光、アンチストークス光が発生しないような値に
設定して置く　（第４図の）の■）。このときの弱いス
トークス光、アンチストークス光を通常の共振器構造を
持つレーザにならって自然放出光と呼ぶことにする。

このような極短パルスの光クロックパルスと光信号パル
ス列を、光クロックパルスのピークが入力光信号パルス
の平均的なピーク位置になるように位相を調整して、光
ファイバに入射する。光信号パルスが１”のときは、光
信号パルスのうちの光クロック光パルスと時間的に重な
る部分だけが増幅されるとともに、パラメトリンク増幅
により、入射信号光のスペクトルをポンプ光の周波数で
おりかえした周波数にも増幅された信号光が現れる（第
４図（ｂ）の■）。一方、光信号パルスが“０°′のと
きは、増幅は行われず、弱い自然放出光のみが現れる。

増幅された二つの信号光パルスは、第４図（ｂ）の■に
示すような透過帯域ａまたは透過帯域すを持つ光フィル
タ１１により、いずれが一方が分離されて、出力される
。入射する信号光の波長はストークス光側、アンチスト
ークス光側のいずれの側の利得帯域内にあってもよく、
また増幅された光信号パルスのうち、いずれの光信号パ
ルスを出力として取り出してもよい。

またグイクロイックミラー９または光フィルタ１１の代
わりに、これらと同一の特性を有する光フアイバ部品を
用いてもよい。

第６図（ａ）は本発明で用いることができる非線形Ｓａ
ｇｎａｃ干渉計に基づく光閾値素子の構成例を示す図で
あって、１８は光アイソレータ、１９はパワー分岐比が
０．５ではない光カップラ、２０は光フアイバループで
ある。人力光１３はアイソレータ１８を通過した後、光
カップラで二つに分岐された後、時計回り光１４、反時
計回り光１５となって、光フアイバループ２０を互いに
逆回りに伝搬する。その後、時計回り光１４、反時計回
り光１５は再び光カップラ１９に戻り、一部はボートＰ
＋から出力され、もと来た方向へ戻る光１６となり、残
りはボートＰ２から出力される光１７となる。

光カップラ１９の分散比が０．５でない場合には、時計
回り光１４と反時計回り光１５の光強度が異なるので、
光力−効果によって引き起こされる自己位相変調の大き
さが異なり、このためループ伝搬後の両者の間に位相差
Δφが生じる。ボートＰｚから出力される光１７の光パ
ワーＩｔ（ｔ）は次式で与えられるように位相差Δφに
依存して変化する。

Ｉｙ（ｔ）＝１゜（ｔ）　（１−２ｋ（１−ｋ）（１＋
ｃｏｓΔφ）　）　　（６）Δφ−２πｎｚＬ（１−２
ｋ）　Ｉｏ（ｔ）　／λＡ（７）ここで、Ｉｏ（ｔ）は
入力光パワー波形、ｎ２は非線形定数、Ｌはループ長、
ｋは光カップラのパワー分岐比、λは波長、Ａは実効コ
ア断面積である。

この様子を横軸を入力光の光パワー、縦軸をボートＰ２
から出力される光１７の光パワーにとり、第７図に示す
。光力−効果による自己位相変調はフェムト秒オーダの
応答速度を有することから、ボートｐｚから出力される
光エフは入射光の瞬時光パワーに依存して変化する。こ
の図から明らかなように、ボートＰｚから出力される光
１７の光パワーは、入力光パワーに対して階段状の非線
形な応答を示すので、超高速の闇値素子として利用でき
る。ボートＰ、から出力される光１６はアイソレータ１
８により除去される。

この応答をより急峻なものにするためには、第６図（ｂ
）に示すように、今述べた非線形Ｓａｇｎａｃ干渉計を
多数個縦列に接続すればよい。このときの応答を非線形
Ｓａｇｎａｃ干渉計の縦列数をｎをパラメータにとり、
第７図（′ｂ）に示す。縦列数を多くするほど、応答が
急峻になっていくことがわかる。

ボートＰｚの出力光は、入力光の瞬時光パワーに依存し
て変化する。通常の入力光の光波形は矩形でないので、
ボートＰｇの出力光はこの光閾値素子を通過することに
より、闇値処理と同時に波形歪をも被ることになる。こ
れを避けるためには、入力光波長において、異常分散を
有する光ファイバを光フアイバループ２０に用い、時計
回り光１４と反時計回り光１５を光ソリトンとして伝搬
させればよい。

光ソリトンとは群速度分散によるパルス広がりが、光力
−効果によって引き起こされる自己位相変調に伴うチャ
ーピングによる狭パルス化で相殺され、波形歪なしに光
フアイバ中を長距離伝搬する特殊な光パルスである。通
常の光パルスが前記のように光パルスの瞬時光パワーに
比例して自己位相変調を受けるので、位相変化の大きさ
はパルスの各点において異なるのに対して、光ソリトン
はパルス全体にわたって自己位相変調による位相変化が
一定であるという特徴を有する。

従って、光フアイバ中を伝搬する時計回り光、反時計回
り光が、ソリトンとして伝搬する条件を満たすようなパ
ルス幅と光パワーを持つように設定すれば、第７図（Ｃ
）に示すように、ボートＰｚの出力光は入射光パルスの
瞬時光パワーではなく、入射光パルスの持つエネルギー
に依存して、出射エネルギーが階段状の応答をし、出力
波形は波形歪を受けない。またこのようなソリトン条件
を満たす非線形Ｓａｇｎａｃ干渉計を多数個縦列に接続
すれば、より急峻な闇値特性が得られる。

カップラに　づく 第８図（ａ）は本発明で用いることができる非線形カッ
プラに基づく光閾値素子の構成例を示す図であって、２
５は光カップラ、２１は入力ポート、２２゜２３は出力
ポートである。入力ボート２１に入力された入力光１３
は、その光パワーが小さく、これによる光カツプラ２５
中の光力−効果が無視できるときは、光導波路２６から
光導波路２７にすべて結合し、出力ポート２３に出力さ
れるものとする。入力光１３の光パワーが強くなると、
これによる光力−効果によって、光カップラ２５の中の
光導波路の屈折率が変化し、結合条件が変わって、入力
光の一部は光導波路２６から光導波路２７に結合するこ
となく、ボート２２から出力される。ボート２２から出
力される光１７の光パワーＰ。Ｕ、は次式で表わすこと
ができる。

Ｐ　ｏｕｔ＝　Ｐ　ｉｎ　［１＋ｃｎ　（π、（Ｐ、、
、／ＰＣ）”）］／２　　　（８）ここで、Ｐ、、ｌは
入力光パワー、ｃｎはヤコビの楕円関数、ＰＣは入力光
の半分が出力ポート２２に出力される入力光パワーであ
り、次式で表わすことができる。

Ｐｅ＝Ａλ／Ｌｃｎｚ　　　　　　　　　（９）ここで
、ｎ２は非線形定数、Ｌ、は入力光パワーが小さ（非線
形効果が無視できるときに、入力光がすべて隣り合う導
波路に結合するのに必要なカップラの長さ、λは波長、
Ａは導波路の実効コア断面積である。この様子を横軸を
入力光の光パワ、縦軸を出力ポート２２から出力される
光１７の光パワーにとり、第９図に示す。光力−効果に
よる屈折率変化はフェムト秒オーダの応答速度を有する
ことから、出力ポート２２から出力される光１７の入射
光の瞬時光パワーに依存して変化する。第９図から明ら
かなように、出力ポート２２から出力される光１７の光
パワーは、入力光パワーに対して階段状の応答を示すの
で、超高速の闇値素子として利用できる。

この応答をより急峻なものとするためには、第８図（ｂ
）に示すように、今述べた非線形カップラを多数個縦列
に接続すればよい。このときの応答を非線形カップラの
縦列数ｎをパラメータにとり、第９図に示す。縦列数を
多くするほど、応答が急峻になっていくことがわかる。

出力ポート２２からの出力光は、入力光の瞬時光パワー
に依存して変化する。通常の入力光の光波形は矩形でな
いので、出力ポート２２からの出力光は、この光閾値素
子を通過することにより、閾値処理と同時に波形歪をも
被ることになる。これを避けるためには、入力光波長に
おいて、異常分散を有する光導波路で光カップラ２５を
構成し、入力光を光ソリトンとして伝搬させればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光識別再生器は、光線形
増幅器の持つ雑音・ジッタの累積、分散による波形劣化
という問題を解決し、光の領域で等化増幅、リタイミン
グ、識別再生を超高速で行う光再生増幅を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の構成を示す図、第１
図（ｂ）は本発明の詳細な説明するための光強度波形の
タイムチャート、 第２図（ａ）は本発明で光増幅器として用いることがで
きる誘導ラマン増幅器の構成例を示す図、第２図（ｂ）
はその動作を波長領域で説明する図、第３図はガラスの
ラマン散乱係数の波長依存性を示す図、 第４図（ａ）は本発明で光増幅器として用いることがで
きる変調不安定増幅器の構成例を示す図、第４図（ｂ）
はその動作を波長領域で説明する図、第５図は変調不安
定利得係数の光周波数依存性をポンプ光の角周波数との
差で表わした図、第６図は本発明で光閾値素子として用
いることができる非線形Ｓａｇｎａｃ干渉形の構成例を
示す図、第７図は第６図に示す構成例の光入出力特性を
示す図、 第８図は本発明で光閾値素子として用いることができる
非線形カップラの構成例を示す図、第９図は第８図に示
す構成例の入出力特性を示す図である。 １・・・入力光信号パルス列　２・・・クロック光パル
ス３・・・分波された光クロックパルス ４・・・再生された光信号パルス列 ５・・・光合波器　　　　　　６・・・光分波器７・・
・光増幅器　　　　　　８・・・光閾値素子９・・・ダ
イクロイックミラー １０・・・単一モード光ファイバ １１・・・光フィルタ １２・・・増幅された光信号パルス列 １３・・・光入力　　　　　　　１４・・・時計回り光
１５・・・反時計回り光　　　　１６・・・戻る光１７
・・・出力される光　　　　１８・・・光アイソレータ
１９・・・光カップラ　　　　　２０・・・光フアイバ
ループ２１・・・入カポ−）　　　　　　２２．２３・
・・出力ボート２４・・・出力される光 ２５・・・光カップラ ２６．２７ ・・・光導波路 特 許 出 願 人 日本電信電話株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光伝送路より入力した光信号パルスと、これに同期
   した光クロックパルスとを入力し、光信号光パルスのう
   ち、両者が時間的に重なった部分のみを増幅して、増幅
   された光を出力する光増幅器と、 該光増幅器の光出力を入力し、この光入力 の光強度または光エネルギーに対して非線形な光強度ま
   たは光エネルギーの光を出力する光閾値素子と を備えたことを特徴とする光識別再生器。 ２、請求項１に記載の光識別再生器において、前記光増
   幅器は、単一モード光ファイバと、前記光クロックパル
   スと前記光信号パルス を該単一モード光ファイバに入射する光学系と、 該光単一モードファイバから出射した光か ら増幅された光パルス信号を分離する光フィルタとを備
   え、 前記光パルス信号の波長は、前記光クロッ クパルスを前記単一モード光ファイバに入射したときの
   ラマン利得帯域内にあることを特徴とする光識別再生器
   。 ３、請求項１に記載の光識別再生器において、前記光増
   幅器は、前記光クロックパルスの波長において異常分散
   を有する単一モード光ファイバと、 前記光クロックパルスと前記光信号パルス を該単一モード光ファイバに入射する光学系と、 該光ファイバから出射して増幅された光パ ルス信号を分離する光フィルタとを備え、 前記光パルス信号の波長は、前記光クロッ クパルスを前記単一モード光ファイバに入射したときの
   変調不安定利得帯域内にあることを特徴とする光識別再
   生器。 ４、請求項１ないし３のいずれかに記載の光識別再生器
   において、前記光閾値素子は、光カー媒質をその光ルー
   プ中に備え、その光カップラの分岐比が１対１ではない
   非線形サグナック（Ｓａｇｎａｃ）干渉計から構成され
   、これを１段または多段に接続した構成であることを特
   徴とする光識別再生器。 ５、請求項１ないし３のいずれかに記載の光識別再生器
   において、前記光閾値素子は、入射光強度に応じて、非
   線形に分岐比が変化する非線形光カップラからなり、こ
   れを１段または多段に接続した構成であることを特徴と
   する光識別再生器。