JPH04257131A - 超短光パルス変調回路 - Google Patents

超短光パルス変調回路

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JPH04257131A
JPH04257131A JP3018723A JP1872391A JPH04257131A JP H04257131 A JPH04257131 A JP H04257131A JP 3018723 A JP3018723 A JP 3018723A JP 1872391 A JP1872391 A JP 1872391A JP H04257131 A JPH04257131 A JP H04257131A
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optical
optical pulse
pulse train
ultrashort
cascade compressor
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JP3018723A
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Masahito Tsukada
塚田 雅人
Yoshihiro Shimazu
佳弘 島津
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H04J14/00Optical multiplex systems
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光パルスの高多重化が可
能な超短光パルス変調回路に関し、特に、装置的構成を
削減し、更に、光スイッチ等の能動素子の使用を控える
ことによりシステムの複雑化を解消し、消費電力を低減
し、光パワーロス及びS/N比の劣化を抑えるように改
良したものである。
【0002】
【従来の技術】図6、図7を参照して超短光パルス変調
回路の第1、第2の各従来技術を説明する。
【0003】第1の従来技術では、図6に示すように、
レーザ発振器1から出射した光パルス列2を1×N型光
分岐器3によってN本並列に分岐し、それぞれの光パル
ス列4を外部変調器5で別々に変調したのち、各パルス
列6に長短N本の光ファイバ7で相対的な時間遅延を与
え、これらをN×1型光カプラ8で合流することにより
、N多重された光パルス列9が出射される。
【0004】これらN個の各外部変調器5は、外部から
入力されてくる電気信号10に基づき、シフトレジスタ
11の各段の出力信号12により制御され、光パルス列
4を1パルスごとに変調する。
【0005】また、N本の光ファイバ7の遅延量は、そ
れぞれ、t・c/n、2t・c/n、…N・t・c/n
と設定される。ここで、tは光パルス幅、cは光速、n
は光ファイバコアの屈折率である。
【0006】しかしながら、第1の従来技術には、以下
に示す2つの問題点がある。 ■  外部変調器5の数が光パルスを多重するだけN個
必要となる。 ■  N出力の光分岐器3とN入力の光カプラ8の組合
せで回路が構成されるため、光パルスのパワーロスが大
きい。
【0007】一方、第2の従来技術では、図7に示すよ
うに、レーザ発振器1から出射した繰り返し周波数Vの
光パルス列2を外部変調器5で強度変調し、変調後の光
パルス列6をマルチプレクサモジュール13がN段直列
に接続したものに与えている。
【0008】ここで、各マルチプレクサモジュール13
は1×2型の光スイッチ14と、相対的な遅延量を与え
る2本の光ファイバ15と、2×1型の光カプラ16か
らなる。そして、K段目(K=1〜N)のマルチプレク
サモジュール13において光スイッチ14をV/2K 
の周期で駆動し、2本の光ファイバ15,15間の相対
遅延量を2K {(1/V)−t}c/nとすることに
より、N段目を出射した光パルス列17は、2N 本の
パルスが1群となったものとして得られる。
【0009】この第2の従来技術は、前述の第1の従来
技術に対して、外部変調器5の数等、装置的構成を削減
することができると共に、光パルスのパワーロスを減少
させることができるという利点がある。
【0010】しかしながら第2の従来技術には、以下に
示す問題点■,■がある。 ■  光スイッチ14を多数N個使用することにより、
スイッチ制御信号のタイミング設定等が必要となるため
、システムが複雑になり、またシステム全体の消費電力
が増大する。 ■  また、光スイッチ14での挿入損失やS/N比の
劣化が大きい場合には、スイッチ数が多いので、トータ
ルでの光パルスのパワーロスや波形劣化が問題となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記第1、第
2各従来技術の問題点に鑑み、装置的構成を削減し、更
に、光スイッチ等の能動素子の使用を控えることにより
システムの複雑化を解消し、消費電力を低減し、光パワ
ーロス及びS/N比の劣化を抑えるように改良した超短
光パルス変調回路を提供することを目的とするものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による超短光パル
ス変調回路の構成は、周期Tの光パルス列を出力するレ
ーザ発振器と、このレーザ発振器から出力された光パル
ス列を外部入力の電気信号によりオン、オフする外部変
調器と、入力される光パルス列を1対1にパワー分岐す
る2×2型光カプラをその光カプラの2つの出力間に相
対的な時間遅延を持たせる2本の光ファイバによりN段
連結することによりなり、前記外部変調器に接続された
カスケードコンプレッサと、このカスケードコンプレッ
サに接続され、カスケードコンプレッサの出力から必要
な光パルス群のみを切り出す光スイッチとを備えること
を特徴とするものである。この場合、必要に応じて、カ
スケードコンプレッサの初段の光カプラを2×2型の代
りに1×2型光カプラにしたり、あるいは終段の光カプ
ラを2×2型の代りに2×1型光カプラとすることが可
能である。
【0013】
【作用】レーザ発振器から出射された周期Tの光パルス
列は、外部変調器においてビットレートV(V=1/T
)の電気信号により変調された後、光カプラがN段連結
したカスケードコンプレッサを通過し、そのうち必要な
パルス群のみが光スイッチにより切り出される。ここで
、カスケードコンプレッサでは、初段の2本の光ファイ
バによりT−t、2段目で2(T−t)、N段目で2N
 (T−t)なる相対的時間遅延を与え、最後に光スイ
ッチにより、先頭が1番目のパルスとして正しく多光量
化された光パルス群のみを切り出す。但し、tはTより
小なる任意時間である。これにより、2N 本の光パル
スが間隔tで多重化されて光スイッチから出射する。
【0014】
【実施例】以下、図面に示す実施例とともに本発明を詳
細に説明する。
【0015】図1に本発明の一実施例の超短光パルス変
調回路を示す。同図に示すように、本実施例の超短光パ
ルス変調回路20は、半導体レーザ発振器1と、外部変
調器5と、カスケードコンプレッサ18と、光スイッチ
19をこの順に直列に接続して構成したものである。
【0016】外部変調器5は、入力電気信号5Aに基づ
き、変調可能な帯域で光パルス列を1パルスごとにオン
又はオフする光強度変調器である。ここで、半導体レー
ザ発振器1からの超短光パルス列2の周期をTとすると
、電気信号5AのビットレートVはV=1/Tとされる
。この外部変調器5から出射される光パルス列6がカス
ケードコンプレッサ18に入力される。
【0017】カスケードコンプレッサ18は図2に示す
ように、N個の2×2型光カプラ21−1,21−2,
…21−NをN−1で1つの遅延用光ファイバ対22−
1,22−2,…22−N−1で1つずつ接続したもの
である。ここで、j(j=1,2,…N−1)段の光フ
ァイバ対21−jの相対的時間遅延をj(T−t)とし
ている。tはt<Tなる任意時間である。2×2型光フ
ァイバは2つの入力端からの光パルスをそれぞれ2つの
出力端に1対1にパワー分岐する。従って、両出力端の
光パルス列は同じものとなる。外部変調器5の出力端は
初段の2×2型光カプラ21−1の一方の入力端に接続
してある。また、終段の2×2型光カプラ21−Nの一
方の出力端を光スイッチ19の入力端に接続してある。
【0018】光スイッチ19には、カスケードコンプレ
ッサ18より出射された光パルス列23から周期2N 
・Tで1つの光パルス群のみを選択して出力光パルス列
24とするようなゲート信号19Aを与えられる。
【0019】従って、上述の超短光パルス変調回路20
では、図3に示すように変調が行われる。以下、これを
説明する。
【0020】即ち、半導体レーザ発振器1から周期Tの
超短光パルス列2が出射され、この光パルス列2は外部
変調器5に入力される。外部変調器5は、ビートレット
Vの入力電気信号5Aに基づき変調可能な帯域で光パル
ス列2を1パルス毎に変調する。
【0021】但し、ここでは、光パルス列2の変調以降
の変化を見やすくするため、全てのビットがハイレベル
(オール1)の入力電気信号5Aで変調を行ったものと
している。従って、外部変調器5に入力する光パルス列
2と、これから出力される光パルス列6とは結果的に同
一となる。
【0022】この後、図3(a) に示すように、周期
Tの光パルス列6がカスケードコンプレッサ18に入力
されると、2段目の2×2光カプラ21−2が出射する
光パルス列は2つの出力端いずれでも、図3(b) に
示すように、間隔tで並んだ光パルスが2本ごとに周期
Tで出射されたものとなる。そして、N段目の光カプラ
21−Nを出射する光パルス列23(カスケードコンプ
レッサ18の出力)は、2つの出力端いずれでも、図3
(c) に示すように、間隔tで並んだ光パルスが2N
 本ごとに周期Tで出射されたものとなる。なお、1段
目の光カプラ21−1の2つの出力端からは入力端と同
じ光パルス列が出射されるが、これらは光ファイバ対2
2−1によってT−tなる相対的遅延が与えられて2段
目の各入力端に入射する。
【0023】そこで、光スイッチ19に図3(d) に
示すような周期2N ・Tで1つの光パルス群のみを選
択するt(2N −1)以上、T未満のパルス幅のゲー
ト信号19Aを与えて光パルスの切り出しを行う。これ
により、光スイッチ19が出射する光パルス列24は図
3(e) に示すように、先頭が1番目の光パルスとし
て正しく2N 多重されている光パルス群のみとなる。
【0024】ここで、カスケードコンプレッサ18の途
中で、真の光パルスとダミーの光パルスとの時間間隔が
短かくなって光スイッチ19のスイッチング速度では切
り出しが不能となる場合は、途中で一旦別の光スイッチ
を介入して光パルスの切り出しを2段階に分けることに
よって、必要な光パルス群のみを得ることが可能となる
【0025】なお、外部変調器5の出力端は、カスケー
ドコンプレッサ18の初段の光カプラ21−1の2つの
入力端のうち、一方にのみ接続すれば十分である。従っ
て、初段の光カプラとしては2×2型の光カプラの代り
に、1×2型の光カプラを使用することが可能である。
【0026】同様に、光スイッチ19の入力端は、カス
ケードコンプレッサ18の終段(N段目)の光カプラ2
1−Nの2つの出力端のうち、一方にのみ接続すれば十
分である。従って、終段の光カプラとしては2×2型の
光カプラの代りに、2×1型の光カプラを使用すること
も可能である。
【0027】次に、図4を参照して本発明の他の実施例
を説明する。本実施例は、前述した図1に示す超短光パ
ルス変調回路20を複数m個使用するものである。
【0028】即ち、図4に示すようにm個の超短光パル
ス変調回路20−1,20−2,…20−mは、それぞ
れ相対的な時間遅延を有するm−1本の光ファイバ25
−1,25−2,…25−(m−1)を介して並列に、
m×1型の光カプラ26に接続されている。各超短光パ
ルス変調回路は図3(e) に示す光パルス列25を出
射するものである。また、各光ファイバ25−1,25
−2,…25−(m−1)はそれぞれ、2N ・t,2
N ・t・2,…2N ・t・(m−1)の遅延量を有
している。但し、2N ・tは2N 本まとめられた光
パルス群の時間幅である。
【0029】従って、各超短光パルス変調回路20−1
,20−2,…20−mから出射した光パルス列24は
各光ファイバ25−1,25−2,…25−(m−1)
を通過する際に遅延し、図5に示すような時系列の光パ
ルス列24,24−1,24−2,…24−(m−1)
となり、m×1型光カプラ26で合流して出射すると同
図5に示す連続的な光パルス列27となる。
【0030】つまり、図4に示した実施例では、或る超
短光パルス変調回路が出射する光パルス列24の空白な
時間幅内に、他の超短光パルス変調回路より出射された
光パルス群を多重することにより、原理的には、光パル
ス幅の逆数程度の情報速度を持つ超高速光ハイウェイが
実現される。なお、多重度は、各光パルス列が重畳しな
いように、遅延量、超短光パルス変調回路20の数など
を調整することにより決定すると良い。
【0031】
【発明の効果】以上実施例に基づいて具体的に説明した
ように、本発明ではカスケードコンプレッサにより多重
化を累積的に行う。従って、第1の従来技術のような並
列型の多重化に比べて、外部変調器などの装置的構成が
大幅に削減して、全体の小型化を図ることができる。更
に、第2の従来技術のような同じ直列処理的な多重化に
比べても、光スイッチのような能動素子の使用を最小限
に抑えているため、タイミング設定などに要するシステ
ムの複雑化を防ぐことができ、システム全体の消費電力
を低減できる。また、光スイッチでの光パルスのパワー
ロスやS/N比の劣化を抑えることができることにより
、システム全体の挿入損失や波形劣化が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる超短光パルス変調回
路を示す回路図。
【図2】カスケードコンプレッサの構成例を示す図。
【図3】各光パルスと、光スイッチへのゲート信号との
関係を示す図。
【図4】本発明の他の実施例を示す図。
【図5】各超短光パルス変調回路出射後の光パルス列と
、m×1型光カプラ出射後の光パルス列との関係を示す
図。
【図6】第1の従来技術を示す図。
【図7】第2の従来技術を示す図。
【符号の説明】
1  レーザ発振器 5  外部変調器 5A  電気信号 18  カスケードコンプレッサ 19  光スイッチ 19A  ゲート信号 20,20−1〜20−m  超短光パルス変調回路2
1−1〜21−N  2×2型光カプラ22−1〜22
−(N−1)  光ファイバ(遅延線)25−1〜25
−(m−1)  光ファイバ(遅延線)26  m×1
型光カプラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  周期Tの光パルス列を出力するレーザ
    発振器と、このレーザ発振器から出力された光パルス列
    を外部入力の電気信号によりオン、オフする外部変調器
    と、入力される光パルス列を1対1にパワー分岐する2
    ×2型光カプラをその光カプラの2つの出力間に相対的
    な時間遅延を持たせる2本の光ファイバによりN段連結
    することによりなり、前記外部変調器に接続されたカス
    ケードコンプレッサと、このカスケードコンプレッサに
    接続され、カスケードコンプレッサの出力から必要な光
    パルス群のみを切り出す光スイッチとを備えることを特
    徴とする超短光パルス変調回路。
  2. 【請求項2】  カスケードコンプレッサの初段の光カ
    プラが2×2型光カプラの代りに1×2型光カプラであ
    ることを特徴とする請求項1記載の超短光パルス変調回
    路。
  3. 【請求項3】  カスケードコンプレッサの終段の光カ
    プラが2×2型光カプラの代りに2×1型光カプラであ
    ることを特徴とする請求項1記載の超短光パルス変調回
    路。
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CN115555706A (zh) * 2021-07-02 2023-01-03 住友重机械工业株式会社 激光控制装置及激光脉冲切取方法

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