JPH0818539A

JPH0818539A - 光時分割多重信号分離方式

Info

Publication number: JPH0818539A
Application number: JP6148992A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Kikuchi; 信彦菊池
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】光時分割多重技術を用いた超高速光伝送シス
テムにおいて、偏波依存性がなく、高速動作が可能で小
型の光ＤＥＭＵＸ方式を提供する。【構成】時分割多重された信号光と、周期的な短パル
スを生成するクロック光源１００の出力光を合波して半
導体光増幅器に入力し、ついで遅延時間τの光干渉計１
０２に入力する。半導体光増幅器中ではクロック光によ
って信号光に相互位相変調（ＸＰＭ）を引き起こし、光
干渉１０２で強度変調に変換する。遅延時間τ(<１／Ｒ
b)より高速な位相変調成分のみを強度変調に変換するこ
とができるので、キャリア寿命に制限されない高速なス
イッチングが可能。また信号光の偏波状態の変動の影響
を受けない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高速光伝送方式のひ
とつである光時分割多重(ＯＴＤＭ)伝送において用いら
れる光多重信号分離方式（ＤＥＭＵＸ）に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ伝送の伝送速度は年々着実に
高速化を続け、現在では10Gbit/sの光伝送系が実用化さ
れようとしている。しかしながら、電気回路の帯域等の
限界から40Gbit/sの超高速伝送においては、従来の技術
での対応が極めて困難になると予想される。近年、光時
分割多重（ＯＴＤＭ）技術を用いることにより、電気回
路を高速化することなく、40〜100Gbit/sといった大容
量伝送を実現する方式の研究が盛んに検討されている。
この方式では光時分割多重信号分離（ＤＥＭＵＸ）回路
を用いて、伝送されてきた超高速光信号を低速の光信号
に分離して受信する。例えば、高速光スイッチを利用し
て40Gbit/sの光パルス列から4つ置きに一つのパルスを
切り出すことにより10Gbit/sの光信号に変換することが
可能となる。このような分離操作はすべて光の領域で行
われるため電気回路の動作速度は10Gbit/s程度でも40-1
00Gbit/sといった大容量の光伝送が可能となる。

【０００３】光時分割多重伝送で用いられる光ＤＥＭＵ
Ｘ回路としては、半導体光増幅器や光ファイバ中の非線
形光学効果を利用する手法が検討されている。光ＤＥＭ
ＵＸ回路はクロック光のオン／オフで信号光の出力のオ
ン／オフを制御する光ＡＮＤ回路である。このような光
回路の例としては、例えば、オプティカルアンプリフ
ァイアズアンドゼアアプリケイションズテクニ
カルダイジェスト、Vol.14（1993年）、第356頁から
第359頁、（ Optical Amplifiers and TheirApplicati
ons Technical Digest , Vol. 14 , (Optical Society
of America,Washington D.C. ,1993.), pp356-359.）に
は、光ＡＮＤ回路を光ループミラー構成で実現した例が
示されている。図２は上記従来例における光ＤＥＭＵＸ
回路の構成を示した図である。

【０００４】光ループミラー２００には信号光とクロッ
ク光が入力されており、信号光には伝送速度Ｒbの強度
変調光が、またクロック光には繰返し周期がＲbの整数
分一の短光パルスが用いられる。両光は光カプラ２０１
によって２つの経路２０２、２０３に分岐され、半導体
アンプ２０４に入力される。クロック光の波形に応じて
半導体アンプ２０４中の利得や屈折率が変化し、同時に
入射された信号光には振幅や位相変調が生じる。このう
ち、位相が変調される現象を相互位相変調(ＸＰＭ)と呼
んでいる。クロック光が経路２０２のみに分岐されるよ
うに設定されている場合や、経路２０２を通って光増幅
器２０４に入力されるクロック光の強度が経路２０３を
通った場合より大きくなるように設定されている場合に
は、図中で反時計回りに進行する信号光にのみＸＰＭを
生じさせることが可能である。信号光が無変調光の場合
の信号光のＸＰＭの様子を図３に示す。(1)はクロック
光の波形であり、反時計回りの信号光には(２)のような
ＸＰＭが生じる。この信号光は再び光カプラ２０１の点
で右回りの信号光と合波されるため、ループミラー２０
０からは光の干渉によって図３(3)のようにＸＰＭに対
応した信号光出力が得られる。光フィルタ２０５によっ
て信号光の波長成分のみを抽出し、これを光受信器２０
６によって受信することによって光ＤＥＭＵＸとして動
作させることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
光増幅器中のＸＰＭには時定数数ps以下の非常に早い応
答時間を持つ成分と、半導体光増幅器中のキャリア寿命
に対応した時定数数100psの応答の遅い成分が混在して
いる。このためＸＰＭによって生じる位相変化には図３
(２)中の点線で示されるように応答の遅い成分が含まれ
ている。従来の光ＤＥＭＵＸ方式では、このような位相
変調を受けた光をもとの信号光と干渉させることによっ
て光スイッチングを実現するため、光スイッチング速度
はキャリア遷移に由来する時定数の遅い非線形効果によ
って制限されたり、また光ＤＥＭＵＸの消光特性が劣化
する等の問題があった。またループミラー等の構成は半
導体基板上に集積化して構成するのが非常に困難であっ
た。

【０００６】この他にも、光ファイバ中のＸＰＭ，Kerr
効果や四光波混合、半導体アンプ中の四光波混合を用い
た光ＤＥＭＵＸ方式が提案されている。これらの方式で
は上記のようなスイッチング速度の制限は比較的問題と
ならないものの、信号光の偏波状態によって出力光の強
度が大きく変化するという問題がある。偏波ダイバーシ
ティ等の技術によっ偏波依存性を低減する方式も提案さ
れているが、構成が複雑になる、集積化が困難となる等
の問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、上記問題点を解消し、ス
イッチング速度が高速で、消光比が高く、偏波依存性を
持たず、さらに構成が簡素で集積化容易な光ＤＥＭＵＸ
方式を提供することにある。又、本発明の別な目的は現
実のシステムを構成する際の問題である信号光の位相ゆ
らぎ、波長ゆらぎといった点を考慮し安定な動作が得ら
れる光ＤＥＭＵＸ方式を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点は、伝送速度
Ｒbの信号光と短光パルス列（繰返し周波数：Ｒbの整数
分の一）であるクロック光の２光が入力される半導体光
増幅器から出力される信号光を光干渉計を通過せしめた
のち、光受信器で受信することによって、さらに具体的
には、光干渉計の光透過率が信号光波長で最小となり、
かつ、半導体光増幅器に入力されるクロック光のピーク
強度が信号光のピーク強度の２倍以上となるように、か
つ、光干渉計の遅延量τを１／Ｒb以下となるように設
定し、半導体光増幅器から出力される信号光を光干渉計
を通過せしめたのち、光受信器で受信することによっ
て、とくに、光干渉計としてマッハツェンダ型光干渉計
を用いることによって好適に達成される。

【０００９】さらに、信号光を透過しクロック光を遮断
するように設定された光フィルタを用いて、半導体光増
幅器から出力される信号光を、光フィルタと光干渉計
の双方を通過せしめたのち、光受信器で受信すること
によって、もしくは、信号光とクロック光を互いに対向
する方向から半導体光増幅器に入力することによってよ
り効果的に達成することが可能となる。

【００１０】またさらに位相変調低減手段を用いて、あ
らかじめ位相変調量を低減した信号光を本時分割多重信
号分離方式の入力光として用いることによっても効果的
に達成される。

【００１１】またさらに、光受信器に入力される光信
号強度が最大となるように信号光とクロック光の位相差
を帰還回路により調整することによって、もしくは、半
導体光増幅器から出力される光信号強度が最小となるよ
うに信号光とクロック光の位相差を帰還回路により調整
することによって効果的に解決できる。

【００１２】またさらに、光干渉計の出力光に含まれ
る、信号光の繰返し周波数Ｒｂの成分が最大となるよう
に光干渉計の光路差を帰還回路により調整することに
よってさらに効果的に解決することが可能となる。

【００１３】

【作用】伝送速度Ｒbの信号光と短光パルス列（繰返し
周波数：Ｒbの整数分の一）であるクロック光の２光が
入力される半導体光増幅器から出力される信号光を光干
渉計を通過させることによってＸＰＭによって生じた位
相変調成分を強度変調成分に変換することができる。信
号光は遅延量τだけ遅れた自分自身と干渉するため、遅
延量τに比べて高速の位相変化が生じた時のみ出力光が
現れる。遅延量を数10ps以下とすれば、キャリア寿命
(数100ps)程度の時定数の遅い位相変化に対してはほと
んど出力光が現れない。また半導体アンプが偏波無依存
の場合、信号光に誘起されるＸＰＭの量は信号光の偏波
状態に依存せず、偏波無依存光ＤＥＭＵＸが実現でき
る。

【００１４】また、クロック光と信号光とは異なる波長
の光を用い、信号光の波長は、クロック光が入射されな
い時に光干渉計の光透過率が最小となり、クロック光が
入射した時に光干渉計の光透過率が最大となるように設
定する。このようにしてクロック光のオン／オフに応じ
て信号光の光干渉計の出力がオン／オフする正論理動作
が得られる。

【００１５】本発明の光ＤＥＭＵＸでは、半導体光増幅
器に入力される信号光の強度が大となると、信号光自身
の強度変化によって信号光自身の位相変調がおこる自己
位相変調（ＳＰＭ）と呼ばれる現象が発生する。ＳＰＭ
が発生するとクロック光がオフの場合にも光ＤＥＭＵＸ
から信号光が出力されるため、これが漏話光となり、光
ＤＥＭＵＸの性能を低下させる。これを防止するには、
ＳＰＭの強度を前述のＸＰＭ（クロック光の引き起こす
位相変調）の強度より小さくする必要がある。漏話光の
量を信号強度以下にするためには、ＳＰＭの強度をＸＰ
Ｍの強度にたいして時分割信号の多重数の逆数以下に、
即ち最低でも１／２以下（２多重された光信号を分離す
る光ＤＥＭＵＸの場合）とすればよい。このためには、
半導体光増幅器に入力されるクロック光のピーク強度が
信号光のピーク強度の２倍以上となるようにするれば良
い。この様に信号光の強度を設定することにより、信号
光のパターンやマーク率変動に依存した信号歪の問題も
低減される。

【００１６】本発明の光ＤＥＭＵＸの出力は、図４
（４）に示すように光遅延線１０５の遅延量τだけ時間
差のある２つの光パルスとなるので、光スイッチング時
間は遅延量τと同程度の幅となる。従って、光干渉計の
遅延量τを１／Ｒb以下となるように設定することによ
って、光スイッチング時間がおよそ１／Ｒb以下とな
り、光ＤＥＭＵＸ動作を実現することができる。

【００１７】また、本発明の光ＤＥＭＵＸは図４（２）
の点線で示す遅い位相変調成分の影響を持っているた
め、クロック光の引き起こすＸＰＭの生じる時間すなわ
ちクロック光の立ち上がり時間（クロック光パルス幅の
約１／２）が光遅延線１０５の遅延量τに比べて長くな
ると、光ＤＥＭＵＸの出力光強度が低下する。約３ｄＢ
の効率低下まで許容するものとすれば、クロック光のパ
ルス幅を遅延量τの４倍以下となるようにすることで、
光ＤＥＭＵＸの出力強度の低下を防ぐことができる。

【００１８】信号光とクロック光が同時に光受信器に入
射するとき、クロック光は雑音として作用し、光受信器
の特性を劣化させる恐れがある。しかし、クロック光と
信号光とは異なる波長の光を用いており、光干渉計の干
渉条件は信号光の波長で最適となるよう設定しているた
め、クロック光の波長では干渉条件はずれており、クロ
ック光は弱められて出力される。さらに、徹底してクロ
ック光を除去するためには以下の方法が有効である。即
ち、信号光を透過しクロック光を遮断するように設定さ
れた光フィルタを用いて、半導体光増幅器から出力され
る信号光を、光フィルタと光干渉計の双方を通過せしめ
たのち光受信器で受信することによって、信号光中に漏
れ込むクロック光を除去できる。光フィルタを光干渉計
の直前に配置しても同じ効果が得られる。また信号光と
クロック光を互いに対向する方向から半導体光増幅器に
入力することによって、受信器に入力されるクロック光
が除去される。

【００１９】また、本発明の光ＤＥＭＵＸ方式において
は、入力信号光が光遅延線の遅延量τより早い位相変調
成分を持っている場合、クロック光が入力されない場合
でも出力光が現れる可能性がある。このような位相変調
成分は信号光が初めから持っている周波数チャープや、
伝送に用いられた光ファイバの分散によって発生する可
能性がある。このような場合には、狭帯域光フィルタ、
光ファイバ等を利用した位相変調低減手段を用いてあら
かじめ信号光の位相変調を補償することで本発明の光Ｄ
ＥＭＵＸを正常に動作させることができる。

【００２０】またさらに、入力信号が位相揺らぎを持っ
ている場合でも常にクロック光との相対位相差を一定に
なるような制御回路設けることにより、光ＤＥＭＵＸの
動作を安定化することができる。このためには、光受信
器に入力される光信号強度が最大となるように信号光と
クロック光の位相差を調整することによって、もしく
は、半導体光増幅器から出力される光信号強度が最小と
なるように信号光とクロック光の位相差を調整する様な
帰還回路によって、クロック光と信号光の位相を常に最
適の状態とすることができる。

【００２１】また入力信号が波長揺らぎを持っている場
合や、信号光の波長を可変できない様な場合において
も、光干渉計の出力光に含まれる、光信号の強度が最大
となるように光干渉計の光路差を調整することによって
常に光干渉計の動作点を最適化できる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す構成図で
ある。伝送速度Ｒbの情報信号で変調された強度変調光
であるＲbの信号光と、繰返し周波数がＲbの整数分の一
であるクロック光の２つの光を半導体光増幅器１０１に
入射する。クロック光は、光ＤＥＭＵＸの動作をコント
ロ−ルする制御信号である。半導体光増幅器１０１から
の出力を、一方の光路１０４に遅延量τの光遅延線１０
５を有する２本の光路（１０３及び１０４）に分岐して
再度合波する光干渉計１０２に通過させたのち、光受信
器１０７で受信する。半導体光増幅器１０１中では信号
光にはクロック光の強度に比例した相互位相変調（ＸＰ
Ｍ）が誘起される。クロック光のピ−ク光強度が信号光
のピ−ク光強度に比べて十分に大きい場合、信号光自身
による半導体光増幅器１０１の利得や位相変調の効果は
小さいものとして無視することができる。半導体光増幅
器１０１を通過した信号光は光干渉計１０２に入力さ
れ、位相変調成分が強度変調に変換される。

【００２３】図１と図４に示すクロック光、信号光のタ
イミングチャートを使って本発明の動作原理を説明す
る。図４(1)はクロック光の光強度を示し、図４(2)(3)
は光干渉計１０２の２つの光経路１０３、１０４中の光
信号の位相の様子を示している。図４では、動作原理を
示すため、入力信号光は連続光（ＣＷ光）と考えてい
る。経路１０４は遅延時間τの光遅延線１０５を含むた
め、出力光は時間的にτだけ遅延している。光干渉計１
０２は、クロック光が入力されないとき、信号光の波長
を調整することで透過率が最小なるように設定されてい
る。すなわち、信号光の波長で、光経路１０３、１０４
の光路長の差がちょうど波長の（整数＋１／２）倍とな
っている。このためクロック光が入力されたとき、光干
渉計１０２からは図４(4)のような出力光が得られる。
すなわちＸＰＭのかかった光信号はτだけ遅延した自分
自身と干渉するため、τに比べて高速の位相変化が生じ
ている部分で大きな光出力が得られ、出力信号のパルス
幅は遅延時間τと同程度の幅となる。図４(2)(3)中に点
線で示したキャリア寿命に対応した遅い相互位相変調成
分が存在する場合でも、遅延時間τより遅い位相変調成
分はキャンセルされ、応答時間数ｐｓ以下の高速の光ス
イッチングを実現することが可能である。なおクロック
光によって生じるＸＰＭの影響はキャンセルされてはな
らないため、クロック光パルスの立上り／立下がり時間
はτと同程度か、より短くする必要がある。

【００２４】本方式では、半導体光増幅器１０１として
利得の偏波依存性の無いアンプを用いた場合、信号光に
誘起されるＸＰＭの量は信号光の偏波状態に依存しなく
なるため、原理的に偏波無依存の光ＤＥＭＵＸが実現で
きる。

【００２５】信号光が伝送速度Rbの強度変調された光パ
ルス列の場合でも、クロック光のパルス幅が信号光のパ
ルス幅より狭い場合、上記と同様の原理で光スイッチン
グを行うことが可能である。図１の実施例を以下のよう
な動作条件で実験的に検証した。繰り返し周波数１０Ｇ
Ｈｚパルス幅約１０ｐｓのクロック光を用い、光遅延線
１０５の遅延時間を５ｐｓに、半導体光増幅器（利得１
６ｄＢ）に入力される信号光強度を０．０５ｍＷに、ま
たクロック光の強度を０．４ｍＷにした状態で光スイッ
チング動作（スイッチング時間１０ｐｓ）を確認した。
さらに信号光としてパルス幅２５ｐｓの光パルスを多重
した２０Ｇｂｉｔ／ｓの信号光を用い、１０Ｇｂｉｔ／
ｓへのＤＥＭＵＸ動作を確認した。

【００２６】図５に信号光(1)、クロック光(2)、ＤＥＭ
ＵＸ出力光(3)の様子を示す。クロック光と同時に入射
された信号光のみがＤＥＭＵＸ出力光として得られるた
め、例えばクロック光として繰り返し周波数１０ＧＨ
z、パルス幅１０ｐｓ程度の光パルス列を使用すること
により、４０〜１００ＧＨｚの信号光から１０ＧＨｚの
信号を分離する光ＤＥＭＵＸが実現可能となる。

【００２７】本発明の光ＤＥＭＵＸの出力光のパルス幅
(光スイッチのウインドウ幅)は光遅延線１０５の遅延時
間τと同程度の幅となる。したがって40〜100Gbit/sの
光伝送系では光遅延線１０５の遅延時間を20〜5ps程度
とする必要があり、この長さは例えばガラス中で約4〜1
mm程度となる。このような遅延量を持つ光干渉計１０２
は、ガラス導波路や半導体光導波路を用いて容易に実現
できる大きさである。なお、図１示す光干渉計１０２の
形状を持つ光干渉計はマッハツェンダ型光干渉計と呼ば
れることがある。マッハツェンダ型光干渉計は、半導体
光増幅器や光導波路と集積化して製作した例が報告され
ている。この点でマッハツェンダ型光干渉計は、本発明
に最も適した光干渉計の一つである。しかし、一方の光
路に遅延量τの光遅延線を有する２本の光路に分岐して
再度合波して干渉させるという機能を満足するように、
マイケルソン、ファブリ−ペロ−等の他の名称で呼ばれ
る光干渉計を用いても同じ効果が得られる。

【００２８】また、半導体光増幅器１０２に入力され
る、クロック光のピ−ク強度を信号光のピ−ク強度より
十分大きくすることによって、また、半導体光増幅器１
０２に入力される信号光の強度を半導体光増幅器の飽和
光入力強度より小さくすることにより、信号光のマ−ク
率変動による出力光強度の揺らぎ（パタ−ン効果）を抑
制できる。

【００２９】また必要に応じて半導体光増幅器１０１の
前や光干渉計１０２の後等の任意の位置に光ファイバア
ンプなどの光増幅器を挿入することが可能である。また
本発明の方式は信号光の変調方式がＲＺ，ＮＲＺどちら
のばあいにも適用できる。

【００３０】図６と図７は本発明の第２及び第３の実施
例であり、受信器の雑音となるクロック光の除去方法を
示している。

【００３１】図６の第２の実施例では受信器にはいるク
ロック光を除去するため、クロック光波長を阻止し信号
光波長を透過する特性を持った光フィルタ１０６を光干
渉計１０２の直後に挿入する。なお、光フィルタ１０６
は光干渉計１０２の直前に挿入しても同じ効果が得られ
る。

【００３２】図７の本発明の第３の実施例ではクロック
光源１００より出力されるクロック光を信号光と逆方向
から半導体光増幅器１０１に入力しているため、クロッ
ク光は光受信器に入射せず光フィルタを用いづともクロ
ック光を阻止できる。図６もしくは図７に示した実施例
は以下に述べる実施例と併用できる。

【００３３】図８は、本発明の第４の実施例であり、最
初から位相変調成分が含まれている信号光に対する位相
変調成分の補償方法を示している。本発明の光ＤＥＭＵ
Ｘ方式では、入力信号光が光遅延線１０５の遅延量τよ
り早い位相変調成分を持っている場合、クロック光が入
力されない場合でも出力光が現れる可能性がある。この
ような位相変調成分は信号光が初めから持っている周波
数チャ−プや、伝送に用いられた光ファイバの分散によ
って発生する可能性がある。このような信号光に対して
は位相変調低減手段１０８を通過したのちに半導体光増
幅器に入力すればよい。位相変調低減手段１０８として
は、例えば信号光より狭い透過帯域を持った光フィルタ
を用いることができる。また分散補償ファイバや光分散
ファイバ、通常分散ファイバ、光学グレ−ティング等の
分散性の媒質によっても実現できる。また光ファイバ中
のソリトン効果等を用いたパルス圧縮等の手段によって
も実現することが可能である。一般に光パルスの位相変
調量を低減し、トランスフォ−ムリミットに近付ける手
法であればどのような手法でも適用することが可能であ
る。さらにこれらの手段のうちいくつかの手法を複合し
て用いることも可能である。この実施例は以下に述べる
実施例と併用できる。

【００３４】図９と図１０は、本発明の第５及び第６の
実施例であり、入力信号が位相揺らぎを持っている場合
でも常にクロック光との相対位相差を一定にし、安定な
光ＤＥＭＵＸ動作を確保する方法を示している。

【００３５】図９の第５の実施例では、信号光とクロッ
ク光の位相関係が最適の時、光干渉計１０２の出力が最
大になることを利用して制御を行う。光干渉計１０２か
らの出力を、第１の出力と第２の出力の２つに分岐し、
第１の出力は光受信器１０７で受信する。一方、第２の
出力は光検出器１０９で検出し、検出された信号を制御
回路１１０を介してクロック光１００の通過する位相変
調手段１１１に帰還することで、光検出器１０９で検出
される信号強度が最大となるようにクロック光の位相を
調整する。光検出器１０９では光の平均強度を測定し、
制御回路１１０ではこの値が最大となるように位相調整
手段１１１を制御している。これにより信号光の位相ゆ
らぎがある場合にも常に最適位相となる帰還がかかるた
め安定なＤＥＭＵＸ動作が得られる。本実施例は位相調
整手段１１１は例えば、光ファイバ等の長さを電気や熱
等を用いて可変する可変遅延器で実現できる。また、ニ
オブ酸リチウム、ＧａＡｓ系半導体、ＩｎＰ系半導体等
の材料を使った周知の位相変調器を用いてもよい。この
他にも、信号光の位相を変化させたり、クロック光源の
発振周波数を可変することによっても実現することがで
きる。また光検出機１０９の出力のうち、信号光に含ま
れる繰返し周波数Ｒｂの周波数成分が最大となるように
制御を行うことも可能である。

【００３６】図１０の第６の実施例では、半導体光増幅
器１０２の利得飽和減少を利用し、信号光とクロック光
の位相関係が最適になったときに半導体光増幅器１０２
の出力信号強度が最小となることにもとづいて制御を行
っている。半導体光増幅器１０１からの出力を、第１の
出力と第２の出力の２つに分岐し、第１の出力は光干渉
計１０２を通過させたのち光受信器１０７で受信させ
る。一方、第２の出力は光検出器１０９で検出し、検出
された信号を位相変調手段１１１に帰還することで、光
検出器１０９で検出される信号強度が最小となるように
クロック光の位相を調整する。また光検出機１０９の出
力のうち、信号光に含まれる繰返し周波数Ｒｂの周波数
成分が最大となるように制御を行うことも可能である。
位相調整手段としては第５の実施例と同じものをが使用
できる。

【００３７】図１１は本発明の第７の実施例であり、上
記第１から第６の実施例では光干渉計の干渉条件を入射
する信号光の波長で調整していたのに対し、光干渉計１
０２内に干渉条件を調整する光可変遅延線１１２を導入
することで信号光の波長調整を無用にする例を示してい
る。また、本実施例は入射する信号光の波長が時間的に
揺らぎがある場合にも、光ＤＥＭＵＸを安定に動作させ
られる点で、有効である。本発明は図９で示した第５の
実施例と同じ動作原理に基づいて制御をする。光干渉計
１０２の出力を第１の出力と第２の出力の２つに分岐
し、第１の出力は光受信器１０７で受信させる。一方、
第２の出力は光検出器１０９に入射し、検出された信号
を光可変遅延線１１２に帰還することで、光検出器１０
９で検出される信号光に含まれる繰返し周波数Ｒｂの周
波数成分が最大となるように光可変遅延線１１２の遅延
量を調整する。光干渉計１０２内の光可変遅延線の働き
により信号光の波長を調整しなくとも最適干渉条件が得
られる。また帰還回路の働きにより信号光が波長ゆらぎ
を持つ場合にも安定な動作が得られる。本例では制御回
路１１０によって、光可変遅延線１１２の長さを変化さ
せることによって本目的を実現している。光可変遅延線
１１２に要求される最大遅延変化量は１波長程度であ
る。これは干渉計の光路の温度を変化させることによっ
て、また半導体、ガラスなどの媒体に電流注入や電圧印
加を行うことで簡単に実現できる。光可変遅延線１１２
を図９の第５の実施例と同じ位相可変手段１１１に変え
ても同じ効果が達成できる。本制御を第５、第６の実施
例で示された制御と同時に行うことも可能である。

【００３８】図１２は本発明の第８の実施例であり、伝
送速度Rb1の光信号をＮ本多重してできた多重化伝送光
信号をＮ本の伝送速度Rb1の電気信号に分離する光ＤＥ
ＭＵＸの全体構成を示したものである。伝送速度Rb1の
光信号をＮ本多重してできた多重化伝送光信号を元に戻
す際に、入射してきた信号光を１対Ｎ光分岐１１３を使
ってＮ本に分割し、図１、図６、図７、図８、図９、図
１０、図１１のいずれか、又はそれらを組み合わせた第
１チャネルから第Ｎチャネルの単位光ＤＥＭＵＸ１１４
をN個使用することでＮ本の伝送速度Rb1の電気信号に分
離することができる。図中の単位光ＤＥＭＵＸ１１４に
は一例として図６の第２の実施例を示した。この実施例
では位相変調低減手段１０８は複数の光ＤＥＭＵＸ間で
共用することが可能である。また、クロック光源１００
は図のように各光ＤＥＭＵＸごとに一つずつ配置する構
成の他に、単一のクロック光源１００を１対Ｎ光分岐を
使って分配し、各々に必要な遅延線を加える構成も考え
られる。

【００３９】

【発明の効果】偏波無依存な半導体光増幅器中のＸＰＭ
を用いることができるため、信号光の偏波状態に依存し
ない光ＤＥＭＵＸが実現できる。また干渉計の遅延量τ
より遅い位相変化の影響を受けないため、高速のスイッ
チングが実現できるという効果がある。

【００４０】また正論理の動作が可能であるという効果
がある。

【００４１】また半導体光増幅器に入力されるクロック
光のピ−ク強度が信号光のピ−ク強度の２倍以上となる
ようにすることによって、信号光自身が自分自身を位相
変調する自己位相変調の効果を抑制し、出力光の消光比
を高めることができるという効果がある。また信号光の
パタ−ンやマ−ク率変動によって生じる出力光の強度変
化や消光比劣化を低減することができるという効果があ
る。

【００４２】また、光干渉計の遅延量τを１／Ｒb以下
とすることで、光スイッチング時間が約１／Ｒb以下に
抑えられるので、出力光の消光比を高め、漏話を低減す
るという効果がある。

【００４３】また光干渉計としてマッハツェンダ型光干
渉計を用いることによって、干渉計の構成を簡素化、小
型化し、また、干渉計内で生じる多重反射を抑制し、出
力光の消光比を高めることができるという効果がある。

【００４４】また信号光を透過しクロック光を遮断する
ように設定された光フィルタを用いて、半導体光増幅器
から出力される信号光を、光フィルタと光干渉計の双方
を通過せしめたのち光受信器で受信することによって、
クロック光の漏れ込みを効果的に抑制でき光受信器の特
性劣化防止に効果がある。

【００４５】また信号光とクロック光を互いに対向する
方向から半導体光増幅器に入力した場合にも同様の効果
がある。

【００４６】またさらに位相変調低減手段を用いて、あ
らかじめ信号光の位相変調量を低減することにより信号
光が始めから大きな位相変調成分を持つ場合でも本発明
の手法が適用できるようになるという効果がある。

【００４７】またさらに、光受信器に入力される光信号
強度が最大となるように信号光とクロック光の位相差を
調整することによって、もしくは、該半導体光増幅器か
ら出力される光信号強度が最小となるように信号光とク
ロック光の位相差を調整することによって、信号光の位
相揺らぎがある場合でも安定な光ＤＥＭＵＸが提供でき
る。

【００４８】また光干渉計の出力光に含まれる、信号光
に含まれる繰返し周波数Ｒｂ周波数成分の強度が最大と
なるように該光干渉計の光路差を調整することによっ
て、信号光の波長揺らぎがある場合でも安定な光ＤＥＭ
ＵＸが提供できる。この方法は光ＤＥＭＵＸを動作させ
るための信号光の波長制御を無用にする点でも有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例、本発明の光ＤＥＭＵＸ
を示す構成図である。

【図２】従来の光ＤＥＭＵＸを示す構成図である。

【図３】従来の光ＤＥＭＵＸの光スイッチング動作の説
明図である。

【図４】本発明の光ＤＥＭＵＸの光スイッチング動作の
説明図である。

【図５】本発明の光ＤＥＭＵＸ動作の説明図である。

【図６】本発明の第２の実施例、光フィルタによるクロ
ック光除去方式の構成図である。

【図７】本発明の第３の実施例、クロック光と信号光の
対向入射によるクロック光除去方式の構成図である。

【図８】本発明の第４の実施例、あらかじめ位相変調成
分をもつ信号光の位相変調成分を補償する方式の構成図
である。

【図９】本発明の第５の実施例、帰還回路による信号光
とクロック光の相対位相安定化方式の構成図である。

【図１０】本発明の第６の実施例、帰還回路による信号
光とクロック光の相対位相安定化方式の構成図である。

【図１１】本発明の第７の実施例、帰還回路による光干
渉計の動作の安定化方式の構成図である。

【図１２】本発明の第８の実施例、光ＤＥＭＡＵＸの全
体の構成図である。

【符号の説明】

100・・・クロック光、101・・・半導体光増幅器、102・・・光干
渉計、103,104・・・光経路、105・・・光遅延線、106・・・光フ
ィルタ、107・・・光受信器、108・・・位相変調低減手段、10
9・・・光検出器、110・・・制御回路、111・・・位相可変手段、
112・・・光可変遅延線、113・・・１対Ｎ光分岐、114・・・単位
光DEMUX、200・・・光ル−プミラ−、201・・・光カプラ、20
2,203・・・光経路、204・・・半導体光増幅器、205・・・光フィ
ルタ、206・・・光受信器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、伝送速度Ｒbの信号光と、繰
返し周波数が前記Ｒbの整数分の一であるクロック光の
２つの光を半導体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅
器からの出力を、一方の光路に遅延量τの光遅延線を有
する２本の光路に分岐して再度合波する光干渉計に通過
させたのち、光受信器で受信することを特徴とする光時
分割多重信号分離方式。
【請求項２】前記光干渉計の光透過率が最小となる前記
信号光の波長を選択し、かつ、前記半導体光増幅器に入
力される前記クロック光のピーク強度が前記信号光のピ
ーク強度の略２倍以上となるように、かつ、前記光干渉
計の前記遅延量τを前記Ｒbの逆数以下、かつ、前記ク
ロック光のパルス幅を前記遅延量τの略４倍以下となる
ように設定することを特徴とする請求項１に記載の光時
分割多重信号分離方式。
【請求項３】少なくとも、伝送速度Ｒbの信号光と、制
御端子を有する位相可変手段を通過させた繰返し周波数
がＲbの整数分の一であるクロック光の２つの光を半導
体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅器からの出力
を、一方の光路に遅延量τの光遅延線を有する２本の光
路に分岐して再度合波する光干渉計を通過させたのち、
第１の出力と第２の出力の２つに分岐し、前記第１の出
力は光受信器で受信させ、前記第２の出力を光検出器で
検出し、検出された信号を前記位相可変手段に帰還する
ことで、前記光検出器で検出される信号強度が最大とな
るように前記クロック光の位相を調整することを特徴と
する光時分割多重信号分離方式。
【請求項４】前記光干渉計の光透過率が最小となる前記
信号光の波長を選択し、かつ、前記半導体光増幅器に入
力される前記クロック光のピーク強度が前記信号光のピ
ーク強度の略２倍以上となるように、かつ、前記光干渉
計の前記遅延量τを前記Ｒbの逆数以下、かつ、前記ク
ロック光のパルス幅を前記遅延量τの略４倍以下となる
ように設定することを特徴とする請求項３に記載の光時
分割多重信号分離方式。
【請求項５】少なくとも、伝送速度Ｒbの信号光と、制
御端子を有する位相可変手段を通過させた繰返し周波数
がＲbの整数分の一であるクロック光の２つの光を半導
体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅器からの出力
を、第１の出力と第２の出力の２つに分岐し、前記第１
の出力は一方の光路に遅延量τの光遅延線を有する２本
の光路に分岐して再度合波する光干渉計を通過させたの
ち光受信器で受信させ、前記第２の出力を光検出器で検
出し、検出された信号を前記位相変調手段に帰還するこ
とで、前記光検出器で検出される信号強度が最小となる
ように前記クロック光の位相を調整することを特徴とす
る光時分割多重信号分離方式。
【請求項６】前記光干渉計の光透過率が最小となる前記
信号光の波長を選択し、かつ、前記半導体光増幅器に入
力される前記クロック光のピーク強度が前記信号光のピ
ーク強度の略２倍以上となるように、かつ、前記光干渉
計の前記遅延量τを前記Ｒbの逆数以下、かつ、前記ク
ロック光のパルス幅を前記遅延量τの略４倍以下となる
ように設定ることを特徴とする請求項５に記載の光時分
割多重信号分離方式。
【請求項７】少なくとも、伝送速度Ｒbの信号光と、繰
返し周波数が前記Ｒbの整数分の一であるクロック光の
２つの光を半導体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅
器からの出力を、一方の光路に遅延量が可変な光可変遅
延線を有する２本の光路に分岐して再度合波する光干渉
計に通過させたのち、第１の出力と第２の出力の２つに
分岐し、第１の出力を光受信器で受信させ、第２の出力
を光検出器に入射し、検出された信号を前記光可変遅延
線に帰還することで、前記光検出器で検出される前記信
号光に含まれる繰返し周波数成分Ｒｂの強度が最大とな
るように前記光可変遅延線の遅延量を調整することを特
徴とする光時分割多重信号分離方式。
【請求項８】前記半導体光増幅器に入力される前記クロ
ック光のピーク強度が前記信号光のピーク強度の略２倍
以上となるように、かつ、前記光干渉計の前記遅延量τ
を前記Ｒbの逆数以下、かつ、前記クロック光のパルス
幅を前記遅延量τの略４倍以下となるように設定するこ
とを特徴とする請求項７に記載の光時分割多重信号分離
方式。
【請求項９】前記光干渉計の直前もしくは直後に、前記
信号光を透過せしめ前記クロック光を阻害する、光フィ
ルタを挿入することを特徴とする請求項１から８のいず
れかに記載の光時分割多重信号分離方式。
【請求項１０】前記信号光と前記クロック光を前記半導
体光増幅器に対して互いに対向する方向から入力するこ
とを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光時
分割多重信号分離方式。
【請求項１１】前記信号光として、あらかじめ位相変調
低減手段を通過させた信号光を使用することを特徴とす
る請求項１から１０のいずれかに記載の光時分割多重信
号分離方式。
【請求項１２】前記半導体光増幅器として、利得が入射
光偏波に依存しない半導体光増幅器を使用することを特
徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の光時分割
多重信号分離方式。
【請求項１３】伝送速度Rb1の光信号をＮ本多重してで
きた多重化伝送光信号を元に戻す際に、前記多重化伝送
光信号を１対Ｎ光分岐を使ってＮ本に分割し、請求項１
から１２のいずれかに記載の光時分割多重信号分離方式
を用いた光時分割多重信号分離装置をN個用意して、Ｎ
本の伝送速度Rb1の電気信号に分離することを特徴とす
る光時分割多重信号分離方式。