(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループ光回路と、遅延調整手段と、制御電気信号生成手段とを有し、
前記閉ループ光回路は、入力光パルスを前記閉ループ光回路内に導入する光入力手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を制御用光パルスとし他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光分岐手段と、ループ周回光パルスを光増幅する光増幅手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を光パルス列として出力し他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光出力手段と、ループ周回光パルスに対する光ループ利得を調整する光ループ利得変調手段とを備えており、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスに基づいて、前記光ループ利得変調手段に作用する動的制御信号を生成し、
前記遅延調整手段は、ループ周回光パルスが前記光ループ利得変調手段を通過するタイミングに合わせて前記動的制御信号が前記光ループ利得変調手段に入力されるように前記制御用光パルスを遅延調整し、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号が入力されたときにループ周回光パルスに対する光ループ利得が１になり、前記動的制御信号が入力されないときの光ループ利得が１未満になるように光ループ利得を調整する
構成の光パルス列発生装置における安定化方法であって、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を小さく制御する一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を大きく制御する動的制御信号を生成すること
を特徴とする光パルス列発生装置の安定化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光パルス列発生装置の安定化方法において、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくし、
前記光ループ利得変調手段では、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を大きくすること
を特徴とする光パルス列発生装置の安定化方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光パルス列発生装置の安定化方法において、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくし、
前記光ループ利得変調手段では、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を大きくすること
を特徴とする光パルス列発生装置の安定化方法。
【請求項４】
閉ループ光回路と、遅延調整手段と、制御電気信号生成手段とを有し、
前記閉ループ光回路は、入力光パルスを前記閉ループ光回路内に導入する光入力手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を制御用光パルスとし他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光分岐手段と、ループ周回光パルスを光増幅する光増幅手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を光パルス列として出力し他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光出力手段と、ループ周回光パルスに対する光ループ利得を調整する光ループ利得変調手段とを備えており、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスに基づいて、前記光ループ利得変調手段に作用する動的制御信号を生成し、
前記遅延調整手段は、ループ周回光パルスが前記光ループ利得変調手段を通過するタイミングに合わせて前記動的制御信号が前記光ループ利得変調手段に入力されるように前記制御用光パルスを遅延調整し、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号が入力されたときにループ周回光パルスに対する光ループ利得が１になり、前記動的制御信号が入力されないときの光ループ利得が１未満になるように光ループ利得を調整する
構成の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を小さく制御する一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を大きく制御する動的制御信号を生成するように構成されていること
を特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくするように構成され、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を大きくするように構成されていること
を特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくするように構成され、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を大きくするように構成されていること
を特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を２分岐する電気信号分岐手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された一方の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された他方の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成して、前記動的制御信号を生成する電気パルス合成手段と
を有して成るものであることを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を、互いに異なる割合で２分岐する非対称型の電気信号分岐手段と、
前記非対称型の電気信号分岐手段で分岐された一方の割合の大きい電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記非対称型の電気信号分岐手段で分岐された他方の割合の小さい電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成し、この合成後の電気パルスを構成する前記第１の電気パルスの成分の振幅よりも前記第２の電気パルスの成分の振幅のほうが小さくなっている、前記合成後の電気パルスを前記動的制御信号として生成する非対称型の電気パルス合成手段と
を有して成るものであることを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項９】
請求項５に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を２分岐する電気信号分岐手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された一方の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された他方の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成する電気パルス合成手段と、
前記電気パルス合成手段で合成された電気パルスを増幅して、この合成された電気パルスの振幅の大小に応じた振幅の前記動的制御信号を生成する第３の電気増幅手段と
を有して成るものであることを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを、互いに異なる割合で２分岐する非対称型の制御用光パルス分岐手段と、
前記非対称型の制御用光パルス分岐手段で分岐された一方の割合の大きい制御用光パルスを、光電変換して第１の電気信号を生成する第１の光電変換手段と、
前記非対称型の制御用光パルス分岐手段で分岐された他方の割合の小さい制御用光パルスを、光電変換して第２の電気信号を生成する第２の光電変換手段と、
前記第１の光電変換手段で生成された第１の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記第２の光電変換手段で生成された第２の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成して、前記動的制御信号を生成する電気パルス合成手段と
を有して成るものであることを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を増幅して、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の電気パルスを生成し、この電気パルスを前記動的制御信号とする電気増幅手段と
を有して成るものであることを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項１２】
請求項５，７，８，９，１０の何れか１項に記載の光パルス列発生装置において、
前記光入力手段と前記光出力手段と前記光ループ利得変調手段としての機能を備えた２ｘ２型光スイッチを有し、
前記動的制御信号が前記２ｘ２型光スイッチに作用したとき、前記２ｘ２型光スイッチは、「制御電圧」対「閉ループ光回路内再導入側への出力割合」のトランスファー特性の傾きが正の領域で動作し、前記動的制御信号の振幅が大きいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が大きくなって光ループ利得を大きく制御する一方、前記動的制御信号の振幅が小さいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が小さくなって光ループ利得を小さく制御する構成であること
を特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項１３】
請求項６又は１１に記載の光パルス列発生装置において、
前記光入力手段と前記光出力手段と前記光ループ利得変調手段としての機能を備えた２ｘ２型光スイッチを有し、
前記動的制御信号が前記２ｘ２型光スイッチに作用したとき、前記２ｘ２型光スイッチは、「制御電圧」対「閉ループ光回路内再導入側への出力割合」のトランスファー特性の傾きが負の領域で動作し、前記動的制御信号の振幅が小さいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が大きくなって光ループ利得を大きく制御する一方、前記動的制御信号の振幅が大きいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が小さくなって光ループ利得を小さく制御する構成であること
を特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項１４】
請求項５，７，８，９，１０の何れか１項に記載の光パルス列発生装置において、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号が作用したとき、前記動的制御信号の振幅が大きいほど、光損失が小さくなって光ループ利得を大きく制御する一方、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光損失が大きくなって光ループ利得を小さく制御する光強度変調器であることを特徴とする光パルス列発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光パルス列発生装置の安定化方法及び光パルス列発生装置に関し、より具体的には光パルス列発生装置から出力する光パルス列の強度を時間的に安定させることができる光パルス列発生装置の安定化方法及び光パルス列発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定の繰り返し周期を有する光パルス列、特に、光通信ネットワークの中で伝送されるデータを送受信するために用いる光クロックパルス列、中でも時間的に途切れのあるバーストデータ、特に、短いデータ長（固定長又は可変長）を基本単位として時間的に細かく分割された光パケットデータを送受信するために用いる光クロックパルス列を発生する光パルス列発生装置として、閉ループ光回路を用いたものが従来技術として知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１３に、従来の閉ループ光回路を用いた光パルス列発生装置の構成を示す。同図に示すように、光パルス列発生装置は、２ｘ２型光スイッチ１０１と光増幅器１０２をループ状に直列接続させた閉ループ光回路１２０を有するものであり、２ｘ２型光スイッチ１０１の１つの光入力ポートＩＮ１から入力された種となる光パルス１２１を閉ループ光回路１２０内でループ周回光パルス１２２として繰り返し周回させながら、この周回する光パルス１２２を、２ｘ２型光スイッチ１０１のもう１つの光入力ポートＩＮ２で分岐し、この分岐した一方の光パルスを２ｘ２型光スイッチ１０１の１つの光出力ポートＯＵＴ１から光パルス１２３ａとして出力する動作により、閉ループ光回路１２０の周回時間に等しい繰り返し周期を有する光パルス列１２３を発生する装置である。
【０００４】
２ｘ２型光スイッチ１０１は１０Ｇｂｉｔ／ｓ対応のＬＮ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）マッハツェンダ型光スイッチであり、光増幅器１０２はＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。
【０００５】
閉ループ光回路１２０内には、ループ周回光パルス１２２の周回方向と逆方向に周回する光をカットするアイソレータ１０８と、ＥＤＦＡ１０２から出力されるＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）ノイズ光などのループ周回光パルス１２２と異なる波長を有する光をカットする波長フィルタ１０９と、２ｘ２型光スイッチ１０１に入力される光パルスの偏波の制御を行う偏波コントローラ１１０及びポラライザ１１１とを備えている。
【０００６】
閉ループ光回路１２０内には、また、２ｘ２型光スイッチ１０１のもう１つの光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス１２２から制御用光パルス１２４を分岐するための光分岐回路１０３が備えられている。制御用光パルス１２４は、遅延調整線１０４を介して、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）からなる光ゲート１０５に入力される。包絡線電気信号１２５は、光ゲート１０５のＳＯＡの電流駆動信号として外部から光ゲート１０５に与えられる。
【０００７】
光ゲート１０５の後段には、制御電気信号生成回路１１２を構成する光電変換用の受光器（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）１０６と電気リミティングアンプ１０７とが、順に直列に接続されている。
遅延調整線１０４によって遅延調整された制御用光パルス１２４は、制御電気信号生成回路１１２でパルス状の電気信号（制御電気パルス）に変換された後、閉ループ光回路１２０を周回した光パルス１２２が２ｘ２型光スイッチ１０１を通過するタイミングに合わせて、動的制御信号１２６として２ｘ２型光スイッチ１０１に入力される。即ち、制御用光パルス１２４が、光分岐回路１０３で分岐されてから動的制御信号１２６として２ｘ２型光スイッチ１０１に入力されるまでの時間と、ループ周回光パルス１２２が光分岐回路１０３で分岐されてから２ｘ２型光スイッチ１０１に入力されるまでの時間とが、一致するように遅延調整線１０４によって制御用光パルス１２４の遅延時間が調整されている。
これにより、閉ループ光回路１２０を周回した光パルス１２２に対してのみ、タイミングを合わせてパルス状の動的制御信号１２６を２ｘ２型光スイッチ１０１に作用させる。
【０００８】
包絡線電気信号１２５は、送受信される光パケットの長さに等しい持続時間を有する矩形状の電気信号であり、包絡線電気信号１２５が光ゲート１０５に入力される期間内にのみ動的制御信号１２６を有効とし（ループ周回光パルス１２２の周回動作を可能とし）、包絡線電気信号１２５が光ゲート１０５に入力されない期間中は動的制御信号１２６を無効とする（光パルス１２２の周回動作を不可能とする）、外部より本光パルス列発生装置に与えられるＥＮＡＢＬＥ信号である。
包絡線電気信号１２５を付与された期間においては、光ゲート１０５のＳＯＡに光利得を発生させ、制御用光パルス１２４を増幅する。増幅された制御用光パルス１２４は、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）１０６で光電変換され、電気リミティングアンプ１０７で一定の電圧値まで増幅されて、２ｘ２型光スイッチ１０１に入力される。包絡線電気信号１２５を付与しない期間においては、光ゲート１０５のＳＯＡを光吸収媒体として作用させて、制御用光パルス１２４を光ゲート１０５のＳＯＡで終端させ、２ｘ２型光スイッチ１０１に動的制御信号１２６を入力しない。
【０００９】
図１４に、従来の光パルス列発生装置における２ｘ２型光スイッチ１０１の動作点を示す。図１４において、横軸は２ｘ２型光スイッチ１０１の制御電圧、縦軸は２ｘ２型光スイッチ１０１の各光入出力ポート間の光透過率であり、実線の正弦波状の曲線ａはクロス出力（光入力ポートＩＮ１→光出力ポートＯＵＴ２及び光入力ポートＩＮ２→光出力ポートＯＵＴ１）、点線の正弦波状の曲線ｂはストレート出力（光入力ポートＩＮ１→光出力ポートＯＵＴ１及び光入力ポートＩＮ２→光出力ポートＯＵＴ２）である。
【００１０】
入力光パルス１２１の無い待機期間中、動的制御信号１２６は作用せず、２ｘ２型光スイッチ１０１は、完全クロスの状態にバイアスされている。このとき閉ループ光回路１２０は、完全な開ループであり、光増幅器１０２から出力されて動作不安定の要因となるＡＳＥノイズ光は、反時計回りの方向に出力されたものはアイソレータ１０８でカットされ、時計回りに出力されたものは波長フィルタ１０９で帯域制限された後、１００％の分岐比で光出力ポートＯＵＴ１より閉ループ光回路１２０外に廃棄される。即ち、光増幅器１０２のＡＳＥノイズ光は、閉ループ光回路１２０内を１周以上周回することなく全て廃棄される。一方、この待機期間中に光入力ポートＩＮ１に入力された入力光パルス１２１は、１００％の分岐比で光出力ポートＯＵＴ２から閉ループ光回路１２０内に入力され、周回を開始する。
ループ周回光パルス１２２は、周回途上で光増幅器１０２により増幅されて、光入力ポートＩＮ２に入力される。このとき、光増幅器１０２の光利得は、光入力ポートＩＮ２におけるループ周回光パルス１２２の強度が、光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス１２２の強度の所定の倍率（例えば１０／３倍）となるように設定する。
【００１１】
一方、ループ周回光パルス１２２の分岐によって生成される制御用光パルス１２４が光ゲート１０５のＳＯＡに到達する以前に、光ゲート１０５のＳＯＡに包絡線電気信号１２５を入力し、光ゲート１０５のＳＯＡに光利得を発生させる。なお、包絡線電気信号１２５を光ゲート１０５のＳＯＡに入力するタイミングは、制御用光パルス１２４が光ゲート１０５のＳＯＡに到達する以前であれば、入力光パルス１２１が光入力ポートＩＮ１に入力される前後のどちらでも構わない。制御用光パルス１２４は、光ゲート１０５のＳＯＡで増幅され、ＰＤ１０６で光電変換され、２ｘ２型光スイッチ１０１における分岐比が所定の分岐比となるスイッチ点（動作点）に遷移させる電圧値になるまで電気リミティングアンプ１０７により増幅されて、動的制御信号１２６として２ｘ２型光スイッチ１０１に入力される。
【００１２】
動的制御信号１２６が入力された２ｘ２型光スイッチ１０１は、「ストレート出力」：「クロス出力」が、所定の分岐比（ここでは例えば３：７に設定）の中間状態に遷移する。光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス１２２の強度の１０／３倍の強度を有するループ周回光パルス１２２が光入力ポートＩＮ２から入力され、その入力されたループ周回光パルス１２２の１０分の３、即ち最初に光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス１２２と同一の強度を有するループ周回光パルス１２２が、光出力ポートＯＵＴ２から閉ループ光回路１２０内に再び導入される。なお、ここでは、説明の便宜上、２ｘ２型光スイッチ１０１の挿入損失をゼロと仮定している。
【００１３】
同時に、光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス１２２の強度の１０／３倍の強度を有するループ周回光パルス１２２（光増幅器１０２で増幅後のループ周回光パルス１２２）は、その１０分の７が光出力ポートＯＵＴ１から出力される。即ち、最初に光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス１２２の７／３倍の強度を有する光パルス１２３ａが、閉ループ光回路１２０から出力される。このように、あらかじめ設定した光増幅器１０２の光利得と、動的制御信号１２６によってループ周回光パルス１２２とタイミングを合わせて制御される２ｘ２型光スイッチ１０１の分岐比（閉ループ光回路１２０内再導入側（光出力ポートＯＵＴ２）への出力割合）により、ループ周回光パルス１２２に対する閉ループ光回路１２０の光ループ利得が１となるため、同一の周回動作が繰り返され、光パルス１２３ａの強度が入力光パルス１２１の強度の７／３倍に揃えられて一定強度に増幅された安定な出力光パルス列１２３が発生される。
光ループ利得変調手段である２ｘ２型光スイッチ１０１では、動的制御信号１２６が入力されたときにループ周回光パルス１２２に対する光ループ利得が１になり、動的制御信号１２６が入力されないときの光ループ利得が１未満（この例では０）になるように光ループ利得を調整する。
【００１４】
最後に、光ゲート１０５のＳＯＡに入力する包絡線電気信号１２５がオフになると、動的制御信号１２６は、２ｘ２型光スイッチ１０１に作用されず、２ｘ２型光スイッチ１０１は完全クロスの状態に戻る。包絡線電気信号１２５がオフした瞬間に閉ループ光回路１２０内に残ったループ周回光パルス１２２は、１００％の分岐比で光出力ポートＯＵＴ１より出力され、最初に光出力ポートＯＵＴ１から出力された光パルス１２３ａの１０／７倍の強度を有する最終出力光パルスとして出力される。光出力ポートＯＵＴ２への分岐比は０％となり、周回動作は終了し、光パルス列発生装置は待機状態に戻る。
【００１５】
上記閉ループ光回路１２０を用いた従来の光パルス列発生装置は、光パケットの先頭ビットやマーカビットにタイミングを合わせて発生される単一のタイミング光パルスを元として、任意の持続時間を有する光パルス列を発生する。このとき、出力光パルス列の周波数と個々の出力光パルスのパルス幅とを独立に設定することができる。また、動的制御信号１２６によるゲーティング動作によって、閉ループ光回路１２０に含まれる光増幅器１０２から出力される不要なＡＳＥノイズ光を閉ループ光回路１２０外に排出し、閉ループ光回路１２０が発振することや、出力光パルス列１２３のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化することを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−２４３２３３号公報
【特許文献２】特願２０１１−９２３０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、閉ループ光回路１２０を用いた従来の光パルス列発生装置は、主に、閉ループ光回路１２０内における偏波変動や光増幅器１０２の利得変動などに起因する光ループ利得の変動により、ループ周回光パルス１２２が閉ループ光回路１２０内を多周回するうちに当該ループ周回光パルス１２２の光強度が増幅又は減衰されて光パルス１２３ａが出力されることがあり、各出力光パルス１２３ａの強度が必ずしも一定値に安定しないという課題があった。
【００１８】
即ち、光ループ利得がその目標値である「１」からずれた場合、ループ周回光パルス１２２の強度変動量（入力された第１周目のループ周回光パルス１２２の強度と比較した差分）は、周回を重ねる毎に累積されて大きくなる。光ループ利得が「１」より大きい場合には、周回を重ねる毎にループ周回光パルス１２２の強度は大きくなって、出力パルス１２３ａの強度は大きくなり、光ループ利得が「１」より小さい場合には、周回を重ねる毎にループ周回光パルス１２２の強度は小さくなって、出力パルス１２３ａの強度は小さくなる。なお、図１３には光パルス強度の変動を実線の矢印と点線の矢印で示しており、実線の矢印同士が対応し、点線の矢印同士が対応する。即ち、実線の矢印に関しては、ループ周回光パルス１２２の強度が増大すると、制御用光パルス１２４の強度が増大し、出力パルス１２３ａの強度が増大することを意味し、点線の矢印に関しては、ループ周回光パルス１２２の強度が減少すると、制御用光パルス１２４の強度が減少し、出力パルス１２３ａの強度が減少することを意味している。
【００１９】
このような周回を重ねた結果生成される光パルス列１２３の強度変動を小さく抑えるには、光パルス列発生装置より出力された光パルス列１２３の強度変動をモニタし、そのモニタ結果に基づいて、閉ループ光回路１２０に対してその光ループ利得が「１」となるようにフィードバック制御を行う方法が有効である（例えば、特許文献２）。
しかしながら、出力された光パルス列１２３の強度変動をモニタしてフィードバック制御を行う方法は、フィードバック制御信号を生成するための信号処理に要する時間やフィードバック経路に要する遅延時間が存在するため、比較的ゆっくりとした利得変動に対する安定化への適用に限定されていた。
【００２０】
例えば、光パケットの繰り返し頻度に比べてゆっくりと変化する、複数の光パケットに渡ってゆっくりと変化する光ループ利得の変動に対しては、光ループ利得の変動を抑制し、出力光パルス列１２３の強度を安定化する効果はあったが、１つのパケット内で高速に変化する光ループ利得の変動に対しては、強度安定化の効果が必ずしも得られないという課題があった。また、フィードバック制御回路を用いる方法は、フィードバック制御回路によるサイズの大型化や消費電力の増大を伴うため、装置の小型化や省電力化の目的に必ずしも適さないという課題もあった。
【００２１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、閉ループ光回路を用いた光パルス列発生装置において、閉ループ光回路の光ループ利得が変動した場合においても、この変動した光ループ利得を速やかに適正値に戻し、安定した一定強度の出力光パルス列を発生させることが可能な光パルス列発生装置の安定化方法及び光パルス列発生装置を提供することにある。特に、光パケットの繰り返し頻度に比べてゆっくりとした低速な光ループ利得の変動と、１つの光パケット内で変化する高速な光ループ利得の変動の双方に対して効果を有し、且つ、装置の小型化や省電力化にも適した光パルス列発生装置の安定化方法及び光パルス列発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決する第１発明の光パルス列発生装置の安定化方法は、閉ループ光回路と、遅延調整手段と、制御電気信号生成手段とを有し、
前記閉ループ光回路は、入力光パルスを前記閉ループ光回路内に導入する光入力手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を制御用光パルスとし他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光分岐手段と、ループ周回光パルスを光増幅する光増幅手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を光パルス列として出力し他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光出力手段と、ループ周回光パルスに対する光ループ利得を調整する光ループ利得変調手段とを備えており、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスに基づいて、前記光ループ利得変調手段に作用する動的制御信号を生成し、
前記遅延調整手段は、ループ周回光パルスが前記光ループ利得変調手段を通過するタイミングに合わせて前記動的制御信号が前記光ループ利得変調手段に入力されるように前記制御用光パルスを遅延調整し、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号が入力されたときにループ周回光パルスに対する光ループ利得が１になり、前記動的制御信号が入力されないときの光ループ利得が１未満になるように光ループ利得を調整する
構成の光パルス列発生装置における安定化方法であって、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を小さく制御する一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を大きく制御する動的制御信号を生成することを特徴とする。
【００２３】
また、第２発明の光パルス列発生装置の安定化方法は、第１発明の光パルス列発生装置の安定化方法において、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくし、
前記光ループ利得変調手段では、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を大きくすることを特徴とする。
【００２４】
また、第３発明の光パルス列発生装置の安定化方法は、第１発明の光パルス列発生装置の安定化方法において、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくし、
前記光ループ利得変調手段では、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を大きくすることを特徴とする。
【００２５】
また、第４発明の光パルス列発生装置は、閉ループ光回路と、遅延調整手段と、制御電気信号生成手段とを有し、
前記閉ループ光回路は、入力光パルスを前記閉ループ光回路内に導入する光入力手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を制御用光パルスとし他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光分岐手段と、ループ周回光パルスを光増幅する光増幅手段と、ループ周回光パルスを２分岐してその一方を光パルス列として出力し他方を前記閉ループ光回路内にループ周回光パルスとして再導入する光出力手段と、ループ周回光パルスに対する光ループ利得を調整する光ループ利得変調手段とを備えており、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスに基づいて、前記光ループ利得変調手段に作用する動的制御信号を生成し、
前記遅延調整手段は、ループ周回光パルスが前記光ループ利得変調手段を通過するタイミングに合わせて前記動的制御信号が前記光ループ利得変調手段に入力されるように前記制御用光パルスを遅延調整し、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号が入力されたときにループ周回光パルスに対する光ループ利得が１になり、前記動的制御信号が入力されないときの光ループ利得が１未満になるように光ループ利得を調整する
構成の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を小さく制御する一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記光ループ利得変調手段が光ループ利得を大きく制御する動的制御信号を生成するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
また、第５発明の光パルス列発生装置は、第４発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段では、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくするように構成され、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を大きくするように構成されていることを特徴とする。
【００２７】
また、第６発明の光パルス列発生装置は、第４発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、前記制御用光パルスの強度が大きくなるほど、前記動的制御信号の振幅を大きくする一方、前記制御用光パルスの強度が小さくなるほど、前記動的制御信号の振幅を小さくするように構成され、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号の振幅が大きくなるほど、光ループ利得を小さくする一方、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光ループ利得を大きくするように構成されていることを特徴とする。
【００２８】
また、第７発明の光パルス列発生装置は、第５発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を２分岐する電気信号分岐手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された一方の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された他方の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成して、前記動的制御信号を生成する電気パルス合成手段とを有して成るものであることを特徴とする。
【００２９】
また、第８発明の光パルス列発生装置は、第５発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を、互いに異なる割合で２分岐する非対称型の電気信号分岐手段と、
前記非対称型の電気信号分岐手段で分岐された一方の割合の大きい電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記非対称型の電気信号分岐手段で分岐された他方の割合の小さい電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成し、この合成後の電気パルスを構成する前記第１の電気パルスの成分の振幅よりも前記第２の電気パルスの成分の振幅のほうが小さくなっている、前記合成後の電気パルスを前記動的制御信号として生成する非対称型の電気パルス合成手段とを有して成るものであることを特徴とする。
【００３０】
また、第９発明の光パルス列発生装置は、第５発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を２分岐する電気信号分岐手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された一方の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記電気信号分岐手段で分岐された他方の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成とする電気パルス合成手段と、
前記電気パルス合成手段で合成された電気パルスを増幅して、この合成された電気パルスの振幅の大小に応じた振幅の前記動的制御信号を生成する第３の電気増幅手段とを有して成るものであることを特徴とする。
【００３１】
また、第１０発明の光パルス列発生装置は、第５発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを、互いに異なる割合で２分岐する非対称型の制御用光パルス分岐手段と、
前記非対称型の制御用光パルス分岐手段で分岐された一方の割合の大きい制御用光パルスを、光電変換して第１の電気信号を生成する第１の光電変換手段と、
前記非対称型の制御用光パルス分岐手段で分岐された他方の割合の小さい制御用光パルスを、光電変換して第２の電気信号を生成する第２の光電変換手段と、
前記第１の光電変換手段で生成された第１の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する第１の電気増幅手段と、
前記第２の光電変換手段で生成された第２の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成する第２の電気増幅手段と、
前記第１の電気増幅手段で生成された第１の電気パルスと、前記第２の電気増幅手段で生成された第２の電気パルスとを合成して、前記動的制御信号を生成する電気パルス合成手段とを有して成るものであることを特徴とする。
【００３２】
また、第１１発明の光パルス列発生装置は、第６発明の光パルス列発生装置において、
前記制御電気信号生成手段は、
前記制御用光パルスを光電変換して電気信号を生成する光電変換手段と、
前記光電変換手段で生成された電気信号を増幅して、前記制御用光パルスの強度の大小に応じた振幅の電気パルスを生成し、この電気パルスを前記動的制御信号とする電気増幅手段とを有して成るものであることを特徴とする。
【００３３】
また、第１２発明の光パルス列発生装置は、第５，第７，第８，第９，第１０発明の何れか１つの光パルス列発生装置において、
前記光入力手段と前記光出力手段と前記光ループ利得変調手段としての機能を備えた２ｘ２型光スイッチを有し、
前記動的制御信号が前記２ｘ２型光スイッチに作用したとき、前記２ｘ２型光スイッチは、「制御電圧」対「閉ループ光回路内再導入側への出力割合」のトランスファー特性の傾きが正の領域で動作し、前記動的制御信号の振幅が大きいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が大きくなって光ループ利得を大きく制御する一方、前記動的制御信号の振幅が小さいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が小さくなって光ループ利得を小さく制御する構成であることを特徴とする。
【００３４】
また、第１３発明の光パルス列発生装置は、第６又は第１１発明の光パルス列発生装置において、
前記光入力手段と前記光出力手段と前記光ループ利得変調手段としての機能を備えた２ｘ２型光スイッチを有し、
前記動的制御信号が前記２ｘ２型光スイッチに作用したとき、前記２ｘ２型光スイッチは、「制御電圧」対「閉ループ光回路内再導入側への出力割合」のトランスファー特性の傾きが負の領域で動作し、前記動的制御信号の振幅が小さいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が大きくなって光ループ利得を大きく制御する一方、前記動的制御信号の振幅が大きいほど、閉ループ光回路内再導入側への出力割合が小さくなって光ループ利得を小さく制御する構成であることを特徴とする。
【００３５】
また、第１４発明の光パルス列発生装置は、第５，第７，第８，第９，第１０発明の何れか１つの光パルス列発生装置において、
前記光ループ利得変調手段は、前記動的制御信号が作用したとき、前記動的制御信号の振幅が大きいほど、光損失が小さくなって光ループ利得を大きく制御する一方、前記動的制御信号の振幅が小さくなるほど、光損失が大きくなって光ループ利得を小さく制御する光強度変調器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、閉ループ光回路を用いた光パルス列発生装置において、閉ループ光回路の光ループ利得が変動した場合においても、この変動した光ループ利得を速やかに適正値に戻し、安定した一定強度の出力光パルス列を発生させることができる。
特に、本発明を光パケットデータを送受信するために用いる光クロックパルス列を発生する光パルス列発生装置に適用した場合には、閉ループ光回路におけるパケットの繰り返し頻度に比べてゆっくりとした低速な光ループ利得の変動と、１つの光パケット内で変化する高速な光ループ利得の変動の双方に対して、出力光パルス列の強度を安定化する効果を奏する。また、装置の小型化や省電力化にも適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路の動作原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置における２ｘ２型光スイッチの動作点を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置における２ｘ２型光スイッチが安定動作点に向かって収束する様子を示す図である。
【図５】従来の光パルス列発生装置の出力光パルス列の波形例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置の出力光パルス列の波形例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置に適用可能な制御電気信号生成回路の他の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置に適用可能な制御電気信号生成回路の他の構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置に適用可能な制御電気信号生成回路の他の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態例２に係る光パルス列発生装置の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態例２に係る光パルス列発生装置における２ｘ２型光スイッチの動作点を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態例３に係る光パルス列発生装置の構成を示す図である。
【図１３】従来の光パルス列発生装置の構成を示す図ある。
【図１４】従来の光パルス列発生装置における２ｘ２型光スイッチの動作点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
＜実施の形態例１＞
図１〜図９に基づき、本発明の実施の形態例１に係る光パルス列発生装置について説明する。
本実施の形態例１の光パルス列発生装置は、その基本構成については図１３に示す２ｘ２型光スイッチを用いた従来の光パルス列発生装置の構成と同様であるが、制御用光パルスを元として制御電気パルス（動的制御信号）を生成する制御電気信号生成回路の構成が、従来の光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路とは異なっている。
以下、本実施の形態例１の光パルス列発生装置の基本構成と、この光パルス列発生装置に装備されている制御電気信号生成回路について詳述する。
【００４０】
まず、図１に基づき、光パルス列発生装置の基本構成について説明する。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態例１の光パルス列発生装置は、２ｘ２型光スイッチ１１と光増幅器１２（光増幅手段）とをループ状に直列接続させた構成の閉ループ光回路３０を有するものであり、２ｘ２型光スイッチ１１の１つの光入力ポートＩＮ１から入力された種となる光パルス３１を閉ループ光回路３０内でループ周回光パルス３２として繰り返し周回させながら、この周回する光パルス３２を、２ｘ２型光スイッチ１１のもう１つの光入力ポートＩＮ２で分岐し、この分岐した一方の光パルスを２ｘ２型光スイッチ１１の１つの光出力ポートＯＵＴ１から光パルス３３ａとして出力する動作により、閉ループ光回路３０の周回時間に等しい繰り返し周期を有する光パルス列３３を発生する装置である。
【００４２】
２ｘ２型光スイッチ１１は、１０Ｇｂｉｔ／ｓ対応のＬＮマッハツェンダ型光スイッチであり、光増幅器１２は、ＥＤＦＡである。２ｘ２型光スイッチ１１は、入力光パルス３１を閉ループ光回路３０に導入する光入力手段と、ループ周回光パルス３２を２分岐してその一方を光パルス３３ａとして出力し他方を閉ループ光回路３０内にループ周回光パルス３２として再導入する光出力手段と、ループ周回光パルス３２に対する光ループ利得を調整する光ループ利得変調手段としての機能を備えている。
【００４３】
閉ループ光回路３０内には、ループ周回光パルス３２の周回方向と逆方向に周回する光をカットするアイソレータ１８と、ＥＤＦＡ１２から出力されるＡＳＥノイズ光などのループ周回光パルス３２と異なる波長を有する光をカットする波長フィルタ１９と、２ｘ２型光スイッチ１１に入力される光パルスの偏波の制御を行う偏波コントローラ２０及びポラライザ２１とを備えている。
【００４４】
閉ループ光回路３０内には、また、２ｘ２型光スイッチ１１のもう１つの光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス３２から制御用光パルス３４を分岐するための光分岐回路（光カプラ）１３（光分岐手段）が備えられている。光分岐回路１３は、ループ周回光パルス３２を２分岐してその一方を制御用光パルス３４とし他方を閉ループ光回路３０内にループ周回光パルス３２として再導入する。制御用光パルス３４は、遅延調整線１４（遅延調整手段）を介して、ＳＯＡからなる光ゲート１５に入力される。包絡線電気信号３５は、光ゲート１５のＳＯＡの電流駆動信号として外部から光ゲート１５に与えられる。
【００４５】
そして、光ゲート１５の後段には、制御電気信号生成回路２２（制御電気信号生成手段）が設けられている。この制御電気信号生成回路２２の詳細については、後述する。
【００４６】
遅延調整線１４によって遅延調整された制御用光パルス３４は、制御電気信号生成回路２２でパルス状の電気信号（制御電気パルス）に変換された後、閉ループ光回路３０を周回した光パルス３２が２ｘ２型光スイッチ１１を通過するタイミングに合わせて、動的制御信号３６として２ｘ２型光スイッチ１１に入力される。即ち、制御用光パルス３４が、光分岐回路１３で分岐されてから動的制御信号３６として２ｘ２型光スイッチ１１に入力されるまでの時間と、ループ周回光パルス３２が、光分岐回路１３で分岐されてから２ｘ２型光スイッチ１１に入力されるまでの時間とが、一致するように遅延調整線１４によって制御用光パルス３４の遅延時間が調整されている。
これにより、閉ループ光回路３０を周回した光パルス３２に対してのみ、タイミングを合わせてパルス状の動的制御信号３６を２ｘ２型光スイッチ１１に作用させる。
【００４７】
包絡線電気信号３５は、送受信される光パケットの長さに等しい持続時間を有する矩形状の電気信号であり、包絡線電気信号３５が光ゲート１５に入力される期間内にのみ動的制御信号３６を有効とし（光パルス３２の周回動作を可能とし）、包絡線電気信号３５が光ゲート１５に入力されない期間中は動的制御信号３６を無効とする（ループ周回光パルス３２の周回動作を不可能とする）、外部より本光パルス列発生装置に与えられるＥＮＡＢＬＥ信号である。
包絡線電気信号３５を付与された期間においては、光ゲート１５のＳＯＡに光利得を発生させ、制御用光パルス３４を増幅する。そして、増幅された制御用光パルス３４は、制御電気信号生成回路２２で制御電気パルス（動的制御信号）３６に変換されて、２ｘ２型光スイッチ１１に入力される。包絡線電気信号３５を付与しない期間においては、光ゲート１５のＳＯＡを光吸収媒体として作用させて、制御用光パルス３４を光ゲート１０５のＳＯＡで終端させ、２ｘ２型光スイッチ１１に動的制御信号３６を入力しない。
【００４８】
２ｘ２型光スイッチ１１において、光入力ポートＩＮ１→光出力ポートＯＵＴ１及び光入力ポートＩＮ２→光出力ポートＯＵＴ２はストレート出力、光入力ポートＩＮ１→光出力ポートＯＵＴ２及び光入力ポートＩＮ２→光出力ポートＯＵＴ１はクロス出力である。
【００４９】
入力光パルス３１の無い待機期間中、動的制御信号３６は作用せず、２ｘ２型光スイッチ１１は、完全クロスの状態にバイアスされている。このとき閉ループ光回路３０は、完全な開ループであり、光増幅器１２から出力されて動作不安定の要因となるＡＳＥノイズ光は、反時計回りの方向に出力されたものはアイソレータ１８でカットされ、時計回りに出力されたものは波長フィルタ１９で帯域制限された後、１００％の分岐比で光出力ポートＯＵＴ１より閉ループ光回路３０外に廃棄される。即ち、光増幅器１２のＡＳＥノイズ光は、閉ループ光回路３０内を１周以上周回することなく全て廃棄される。一方、この待機期間中に光入力ポートＩＮ１に入力された入力光パルス３１は、１００％の分岐比で光出力ポートＯＵＴ２から閉ループ光回路３０内に入力され、周回を開始する。
ループ周回光パルス３２は、周回途上で光増幅器１２により増幅されて、光入力ポートＩＮ２に入力される。このとき、光増幅器１２の光利得は、光入力ポートＩＮ２におけるループ周回光パルス３２の強度が、光出力ポートＯＵＴ２から出力された周回光パルス３２の強度の所定の倍率（例えば１０／３倍）となるように設定する。
【００５０】
一方、ループ周回光パルス３２の分岐によって生成される制御用光パルス３４が光ゲート１５のＳＯＡに到達する以前に、光ゲート１５のＳＯＡに包絡線電気信号３５を入力し、光ゲート１５のＳＯＡに光利得を発生させる。なお、包絡線電気信号３５を光ゲート１５のＳＯＡに入力するタイミングは、制御用光パルス３４が光ゲート１５のＳＯＡに到達する以前であれば、入力光パルス３１が光入力ポートＩＮ１に入力される前後のどちらでも構わない。制御用光パルス３４は、光ゲート１５のＳＯＡで増幅され、制御電気信号生成回路２２において、２ｘ２型光スイッチ１１における分岐比が所定の分岐比となるスイッチ点（動作点）に遷移させる電圧値の動的制御信号３６となり、この動的制御信号３６が２ｘ２型光スイッチ１１に入力される。
【００５１】
動的制御信号３６が入力された２ｘ２型光スイッチ１１は、（ストレート出力）：（クロス出力）が、所定の分岐比（ここでは例えば３：７に設定）の中間状態に遷移する。光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス３２の強度の１０／３倍の強度を有するループ周回光パルス３２が光入力ポートＩＮ２から入力され、その入力されたループ周回光パルス３２の１０分の３、即ち最初に光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス３２と同一の強度を有するループ周回光パルス３２が、光出力ポートＯＵＴ２から閉ループ光回路３０内に再び導入される。なお、ここでは、説明の便宜上、２ｘ２型光スイッチ１１の挿入損失をゼロと仮定している。
【００５２】
同時に、光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス３２の強度の１０／３倍の強度を有するループ周回光パルス３２（光増幅器１２で増幅後のループ周回光パルス３２）は、その１０分の７が光出力ポートＯＵＴ１から出力される。即ち、最初に光出力ポートＯＵＴ２から出力されたループ周回光パルス３２の７／３倍の強度を有する光パルス３３ａが、閉ループ光回路３０から出力される。このように、あらかじめ設定された光増幅器１２の光利得と、動的制御信号３６によってループ周回光パルス３２とタイミングを合わせて制御される２ｘ２型光スイッチ１１の分岐比（閉ループ光回路３０内再導入側（光出力ポートＯＵＴ２）への出力割合）により、ループ周回光パルス３２に対する閉ループ光回路３０の光ループ利得が１となるため、同一の周回動作が繰り返され、光パルス３３ａの強度が入力光パルス１２１の強度の７／３倍に揃えられて一定強度に増幅された出力光パルス列３３が発生される。
光ループ利得変調手段である２ｘ２型光スイッチ１１では、動的制御信号３６が入力されたときにループ周回光パルス３２に対する光ループ利得が１になり、動的制御信号３６が入力されないときの光ループ利得が１未満になるように光ループ利得を調整する。
【００５３】
最後に、光ゲート１５のＳＯＡに入力する包絡線電気信号３５がオフになると、動的制御信号３６は、２ｘ２型光スイッチ１１に作用されず、２ｘ２型光スイッチ１１は完全クロスの状態に戻る。包絡線電気信号３５がオフした瞬間に閉ループ光回路３０内に残ったループ周回光パルス３２は、１００％の分岐比で光出力ポートＯＵＴ１より出力され、最初に光出力ポートＯＵＴ１から出力された光パルス３３ａの１０／７倍の強度を有する最終出力光パルスとして出力される。光出力ポートＯＵＴ２への分岐比は０％となり、周回動作は終了し、光パルス列発生装置は待機状態に戻る。
【００５４】
上記閉ループ光回路３０を用いた光パルス列発生装置は、光パケットの先頭ビットやマーカビットにタイミングを合わせて発生される単一のタイミング光パルスを元として、任意の持続時間を有する光パルス列を発生する。このとき、出力光パルス列の周波数と個々の出力光パルスのパルス幅とを独立に設定することができる。また、動的制御信号３６によるゲーティング動作によって、閉ループ光回路３０に含まれる光増幅器１２から出力される不要なＡＳＥノイズ光を閉ループ光回路３０外に排出し、閉ループ光回路３０が発振することや、出力光パルス列３３のＳＮＲが劣化することを抑制する。
【００５５】
次に、図１〜図９に基づき、制御電気信号生成回路２２の構成について説明する。
【００５６】
図１３に示す従来の制御電気信号生成回路１１２における電気アンプは、入力信号の振幅があるレベルより大きければ、その振幅とは無関係に、常に一定振幅の出力信号を発生する電気リミティングアンプ１０７であった。これは、ループ周回光パルス１２２に対する光ループ利得を安定的に１に維持する目的に対して、閉ループ光回路１２０の諸特性が時間的に安定で一定であることを前提として、実施された構成であった。
しかしながら、閉ループ光回路１２０内の光増幅器１０２などにおいて発生する偏波変動や利得変動などに起因して、意図しない光ループ利得の変動が生じた場合には、変動した光ループ利得を速やかに１に戻すフィードバック制御が必要となる。
【００５７】
そこで、本実施の形態例１の光パルス列発生装置では、このフィードバック制御を行うために制御電気信号生成回路として、図１に示すような、制御用光パルス３４を光電変換するＰＤ４１と、ＰＤ４１で制御用光パルス３４を光電変換して生成した電気信号を２分岐するスプリッタ４２と、スプリッタ４２で分岐した一方の電気信号を増幅して一定振幅の電気パルスを生成する電気リミティングアンプ４３と、スプリッタ４２で分岐した他方の電気信号を増幅して制御用光パルス３４の強度の大小に応じた振幅（可変振幅）の電気パルスを生成する電気リニアアンプ４４と、電気リミティングアンプ４３で生成された電気パルスと電気リニアアンプ４４で生成された電気パルスとを合成して動的制御信号３６を生成するコンバイナ４５とから成る構成の制御電気信号生成回路２２を用いている。
このとき、この電気リニアアンプ４４の出力電圧（電気パルス）は、その極性が電気リミティングアンプ４３の出力電圧（電気パルス）の極性と逆であって、その振幅が電気リミティングアンプの出力電圧（電気パルス）の振幅よりも小さいことを特徴としている。
【００５８】
図２に、この制御電気信号生成回路２２の入出力特性を示す。図２に示す波形は、図２に示す制御電気信号生成回路２２の各点（１），（２），（３），（４）における波形である。
制御電気信号生成回路２２に入力される制御用光パルス３４（（１））は、ＰＤ４１で光電変換されて電気信号となる。この電気信号がスプリッタ４２で２分岐された後、分岐された一方の電気信号が電気リミティングアンプ４３によって一定振幅まで増幅されて電気パルス３７（（２））が生成され、分岐された他方の電気信号が電気リニアアンプ４４で電気パルス（２）の極性とは逆極性に増幅されて電気パルス３８（（３））が生成される。（２）の電気パルス３７と（３）の電気パルス３８がコンバイナ４５で合成されて出力信号（（４））となる。この出力信号が、２ｘ２型光スイッチ１１を制御する制御電気パルス（動的制御信号）３６である。
【００５９】
制御用光パルス３４（（１））は、ループ周回光パルス３２が光分岐回路１３で分岐されて生成されたものであるため、ループ周回光パルス３２の強度の正確なモニタとなる。従って、もしも、ループ周回光パルス３２の強度が不安定となり、時間的に大きくなり或いは小さくなりした場合には、制御用光パルス３４（（１））の強度も同じように変動する。
例えば、図２のように、ループ周回光パルス３２の強度が大小大大と変化した場合には、制御用光パルス３４の強度（（１））も同じように大小大大と変化する。このとき、電気リミティングアンプ４３の出力電気パルスの振幅（（２））は一定である一方で、電気リニアアンプ４４の出力電気パルスの振幅（（３））は、制御用光パルス３４（（１））と同じ変化、即ち、大小大大と変化する。電気パルス３７（（２））と電気パルス３８（（３））は極性が逆であり、電気パルス３８（（３））の振幅の絶対値は電気パルス３７（（２））よりも小さいため、コンバイナ４５の出力信号である動的制御信号３６の強度（（４））は、電気パルス３７（（２））から電気パルス３８（（３））を差し引いた値となり、制御用光パルス３４（（１））と逆の変化、即ち、小大小小の変化が得られる。
【００６０】
このように、制御電気信号生成回路２２は、その生成する動的制御信号３６のタイミングに関しては、制御用光パルス３４の無い時には動的制御信号３６を生成せず、制御用光パルス３４の有る時にはその分岐された元となるループ周回光パルス３２にタイミングを合わせた動的制御信号３６を生成する点において、従来のものと同じ性質を有するが、その生成する動的制御信号３６の振幅に関しては、常に一定値であった従来のものとは異なり、制御用光パルス３４の強度が小さいほど動的制御信号３６の振幅は大きくなり、逆に、制御用光パルス３４の強度が大きいほど動的制御信号３６の振幅は小さくなる。つまり、「制御用光パルス３４の強度」対「生成される動的制御信号３６の振幅」の関係が、光パルス強度がゼロの点を除き、負の傾きを有する線となる。
【００６１】
図３に２ｘ２型光スイッチ１１の動作点を示す。制御用光パルス３４の無い待機時は、従来例と同じく、閉ループ光回路３０内の光を１００％の分岐比で閉ループ光回路３０外へ出力する完全クロスのバイアス点にある。光パルス３２が周回を始めると、動的制御信号３６が２ｘ２型光スイッチ１１に作用されたときには、ループ周回光パルス３２が２ｘ２型光スイッチ１１で分岐されて、その一方が閉ループ光回路３０外へ出力され、その他方が閉ループ光回路３０内へ再導入される動作点（クロス・ストレート中間状態）にスイッチする。
【００６２】
本実施の形態例１においては、従来例と同じく、動的制御信号３６の振幅が、０よりも大きくＶｐａｉ（マッハツェンダ型光スイッチの半波長電圧）よりも小さい範囲、即ち、「２ｘ２型光スイッチ１１の制御電圧」対「閉ループ光回路３０内再導入側への出力割合」のトランスファー特性（曲線ｂ）の傾きが正の範囲で動作させる。即ち、正の傾きを有する点が動作点となるように動作させる。
従って、制御用光パルス３４の強度が小さくなると、制御電気信号生成回路２２の生成する動的制御信号３６の振幅は大きくなるため、トランスファー特性の正の傾きにより、閉ループ光回路３０内再導入側（２ｘ２型光スイッチ１１の光出力ポートＯＵＴ２側）への出力割合が大きくなり、ループ周回光パルス３２に対する光ループ利得は増大される方向にフィードバック制御される。
逆に、制御用光パルス３４の強度が大きくなると、動的制御信号３６の振幅は小さくなるため、閉ループ光回路３０内再導入側（２ｘ２型光スイッチ１１の光出力ポートＯＵＴ２側）への出力割合が小さくなり、ループ周回光パルスに対する光ループ利得は減少される方向にフィードバック制御される。
【００６３】
図４に、以上に説明した負のフィードバック制御の結果、出力光パルス列３３（出力光パルス３３ａ）の強度が安定動作点に向かって速やかに収束し、安定化される様子を示す。ループ周回光パルス３２の強度（制御用光パルス３４の強度）の安定動作点は、制御用光パルス３４を元として生成される制御電気パルス（動的制御信号）３６の振幅によって定まる光ループ利得が、１となる点（図４中に★で表示）である。安定動作点（★）の上に描かれた線ｃは、制御電気信号生成回路２２が発生する制御電圧（動的制御信号３６）の振幅を表す、負の傾きを有する線である。なお、この線ｃに関しては、横軸は図示のとおり２ｘ２型光スイッチ１１の制御電圧（制御電気パルス（動的制御信号）３６の振幅）であるが、縦軸（図示省略）は２ｘ２型光スイッチ１１の透過率ではなく、制御用光パルス３４の強度である。
【００６４】
図４に示した例では、制御電気信号生成回路２２に最初に入力した制御用光パルス３４の強度が、２ｘ２型光スイッチ１１の安定動作点（★）を与える強度よりも小さいため、その生成する制御電気パルス（動的制御信号）３６の振幅は、安定動作点（★）を与える振幅よりも大きくなる。この結果、ループ周回光パルス３２が次に２ｘ２型光スイッチ１１を通過するとき、閉ループ光回路３０内再導入側（２ｘ２型光スイッチ１１の光出力ポートＯＵＴ２側）への出力割合が大きくなるように、２ｘ２型光スイッチ１１の分岐比（ストレート出力とクロス出力の割合）が瞬時に制御され、次に周回する光パルス３２の強度は大きくなる（光ループ利得が大きくなる方向に、瞬時にフィードバック制御される）。
このフィードバック制御が毎周回繰り返され、ループ周回光パルス３２の強度は、安定動作点（★）に向かって高速に収束する。収束の速さや安定性を決定する制御の大きさは、「制御用光パルス３４の強度」対「生成される動的制御信号３６の振幅」を表す線ｃの負の傾きの大きさによって調整されるが、上記のように本発明によるフィードバック制御は、１パルス毎に実行される極めて高速な制御のため、概ね数パルス以内に高速に収束させることができる。
【００６５】
図４では、１点の安定動作点（★）を表示しているが、これは、与えられた瞬間における安定動作点である。安定動作点は、前述のように、閉ループ光回路３０内の光増幅器１２などにおいて発生する偏波変動や利得変動などに起因して、意図せずに変化する場合がある。本実施の形態例１の光パルス列発生装置の安定化構成は、このような安定動作点の意図しない時間的移動がある場合においても、安定動作点を瞬時に追跡することを可能とするものである。
【００６６】
なお、図４は、わかりやすいように、制御電気信号生成回路２２に最初に入力した制御用光パルス３４の強度が安定動作点（★）から大きく５０％程度ずれた場合の動作の様子を示しているが、実際には、制御用光パルス３４の強度のずれの量は大きくとも１０〜２０％程度であり、収束過程における制御用光パルス３４の強度変動も、その程度の範囲内である。また、図４では、制御電気信号生成回路２２に最初に入力した制御用光パルス３４の強度が安定動作点（★）からずれた場合の例を示したが、光パルス列３３の出力途中で光ループ利得が意図せずに変動し、安定動作点が移動した場合においても、本発明のフィードバック制御は有効であり、速やかに安定動作点を追跡し、出力光パルス強度を安定化することができる。
【００６７】
図５は、一定振幅の制御電気信号（動的制御信号１２６）に基づいた従来の光パルス列発生装置の出力光パルス列１２３の波形例である。この場合、例えば、ある瞬間に光ループ利得が意図せずに１より大きくなると、周回数の累乗のファクターで光パルス列１２３の強度が増大してしまう。即ち、周回数が少ないうちは、出力光パルス１２３ａの強度変化は小さいが、周回数が増すにつれて、出力光パルス１２３ａの強度変化は指数関数的に大きくなる。
【００６８】
一方、図６は、本実施の形態例１の光パルス列発生装置の安定化構成における出力光パルス列３３の波形例である。この場合、たとえ、ある瞬間に光ループ利得が意図せずに１より大きくなっても、出力光パルス３３ａの強度変化の小さい、数回の周回のうちに出力光パルス３３ａの強度を安定値に収束させ、指数関数的な出力光パルス３３ａの強度の変化を回避し、出力光パルス３３ａの強度の変動を小さく抑えることができる。
なお、ここでは、入力光パルス３１として、利得スイッチ半導体レーザの出力する、波長１５４０ｎｍ、パルス幅１０ｐｓの光パルスを用いた。制御電気信号生成回路２２の構成部品として、帯域１０Ｇｂｉｔ／ｓ対応の電気リミティングアンプ４３と電気リニアアンプ４４、及び、ＤＣ−２５ＧＨｚの帯域を有するスプリッタ４２とコンバイナ４５を用いた。閉ループ光回路３０の周期は６．４ｎｓであり、６．４ｎｓの繰り返し周期を有する出力光パルス列３３を発生する装置を構成した。
【００６９】
図７〜図９は制御電気信号生成回路の別構成例であり、これらの図に示す制御電気信号生成回路２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを、図１の光パルス列発生装置において制御電気信号生成回路２２の代わりに用いてもよい。
【００７０】
図７に示す制御電気信号生成回路２２Ａ（制御電気信号生成手段）は、スプリッタ及びコンバイナとして非対称型のスプリッタ４２Ａ及びコンバイナ４５Ａを用いた構成である。
【００７１】
ＰＤ４１Ａ（光電変換手段）は、制御用光パルス３４を光電変換して電気信号を生成する。非対称型のスプリッタ４２Ａ（非対称型の電気信号分岐手段）は、ＰＤ４１Ａで生成された電気信号を、互いに異なる割合で２分岐する。電気リミティングアンプ４３Ａ（第１の電気増幅手段）は、非対称型のスプリッタ４２Ａで分岐された一方の割合の大きい電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する。電気リニアアンプ４４Ａ（第２の電気増幅手段）は、非対称型のスプリッタ４２Ａで分岐された他方の割合の小さい電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、制御用光パルス３４の強度の大小に応じた振幅（可変振幅）の第２の電気パルスを生成する。非対称型のコンバイナ４５Ａ（非対称型の電気パルス合成手段）は、電気リミティングアンプ４３Ａで生成された第１の電気パルスと、電気リニアアンプ４４Ａで生成された第２の電気パルスとを合成して、この合成後の電気パルスを構成する前記第１の電気パルスの成分の振幅よりも前記第２の電気パルスの成分の振幅のほうが小さくなっている、前記合成後の電気パルスを動的制御信号３６として生成する。
即ち、非対称型のコンバイナ４５Ａを用いる場合、この非対称型のコンバイナ４５Ａにに入力する前記第１の電気パルスと前記第２の電気パルスについては、前記第２の電気パルスの振幅が前記第１の電気パルスの振幅よりも小さくなっている必要はなく、非対称型のコンバイナ４５Ａにおいて前記第１の電気パルスと前記第２の電気パルスと合成した結果、この合成後の電気パルスを構成する前記第１の電気パルスの成分の振幅よりも前記第２の電気パルスの成分の振幅のほうが小さくなっていればよい。
【００７２】
本発明は、電気リミティングアンプの出力する一定電圧の大きな制御電気信号（電気パルス）を基準として、そこに電気リニアアンプの出力する、変動する小さな電圧（電気パルス）を負のフィードバックとして合成するものである。従って、出力振幅の大きい電気リミティングアンプ４３Ａ側に非対称スプリッタ４２Ａでスプリットする割合を大きくすること、或いは、非対称コンバイナ４５Ａにおいて電気リミティングアンプ４３Ａ側から合成される出力の割合を大きくすることが、装置の高効率化と低消費電力化に有効である。特に、コンバイナにおいては、その合成比に応じた損失を被るため、大振幅の必要な電気リミティングアンプ４３Ａ側の出力合成比を大きくすることは、電気リミティングアンプ４３Ａ側の出力損失の低減に有効であり、制御電気信号生成回路２２の構成よりも低出力の電気リミティングアンプ４３Ａを用いることができる。このため、低消費電力化を図ることができる。
【００７３】
図８に示す制御電気信号生成回路２２Ｂ（制御電気信号生成手段）は、制御電気信号生成回路２２において、電気リミティングアンプと電気リニアアンプとを、電気リミティングアンプ４３Ａよりも低出力型の電気リミティングアンプ４３Ｂと電気リニアアンプ４４Ａよりも低出力型の電気リニアアンプ４４Ｂとし、コンバイナ４５Ｂの後段に高出力型の電気リニアアンプ４６を配したものである。
【００７４】
ＰＤ４１Ｂ（光電変換手段）は、制御用光パルス３４を光電変換して電気信号を生成する。スプリッタ４２Ｂ（電気信号分岐手段）は、ＰＤ４１Ｂで生成された電気信号を２分岐する。低出力型の電気リミティングアンプ４３Ｂ（低出力型の第１の電気増幅手段）は、スプリッタ４２Ｂで分岐された一方の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する。低出力型の電気リニアアンプ４４Ｂ（低出力型の第２の電気増幅手段）は、スプリッタ４２Ｂで分岐された他方の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、前記制御用光パルス３４の強度の大小に応じた振幅（可変振幅）の第２の電気パルスを生成する。コンバイナ４５Ｂ（電気パルス合成手段）は、低出力型の電気リミティングアンプ４３Ｂで生成された第１の電気パルスと、低出力型の電気リニアアンプ４４Ｂで生成された第２の電気パルスとを合成する。高出力型の電気リニアアンプ４６（高出力型の第３の電気増幅手段）は、コンバイナ４５Ｂで合成された電気パルスを増幅して、この合成された電気パルスの振幅の大小に応じた振幅（可変振幅）の動的制御信号３６を生成する。
【００７５】
この構成は、パワー損失の発生するコンバイナ４５Ｂの前段で消費する電力を小さく抑えることによって、全体のパワー損失を小さく抑えるものであり、低消費電力化に有効である。なお、スプリッタ４２Ｂを非対称スプリッタとし、コンバイナ４５Ｂを非対称コンバイナとすれば、電気リミティングアンプ４３Ｂを更に低出力型のものとすることができる。
【００７６】
図９に示す制御電気信号生成回路２２Ｃ（制御電気信号生成手段）は、スプリッタとして非対称型の光スプリッタ４２Ｃを用い、電気リミティングアンプ４３Ｃ側と電気リニアアンプ４４Ｃ側の各々に光電変換用のＰＤ４１Ｃ，４１Ｄを配したものである。
【００７７】
非対称型の光スプリッタ４２Ｃ（非対称型の制御用光パルス分岐手段）は、制御用光パルス３４を、互いに異なる割合で２分岐する。ＰＤ４１Ｃ（第１の光電変換手段）は、非対称型の光スプリッタ４２Ｃで分岐された一方の割合の大きい制御用光パルスを、光電変換して第１の電気信号を生成する。ＰＤ４１Ｄ（第２の光電変換手段）は、非対称型の光スプリッタ４２Ｃで分岐された他方の割合の小さい制御用光パルスを、光電変換して第２の電気信号を生成する。電気リミティングアンプ４３Ｃ（第１の電気増幅手段）は、ＰＤ４１Ｃで生成された第１の電気信号を増幅して、一定振幅の第１の電気パルスを生成する。電気リニアアンプ４４Ｃ（第２の電気増幅手段）は、ＰＤ４１Ｄで生成された第２の電気信号を増幅して、前記第１の電気パルスと逆極性で、前記第１の電気パルスよりも振幅が小さく、制御用光パルス３４の強度の大小に応じた振幅（可変振幅）の第２の電気パルスを生成する。コンバイナ４５Ｃ（電気パルス合成手段）は、電気リミティングアンプ４３Ｃで生成された第１の電気パルスと、電気リニアアンプ４４Ｃで生成された第２の電気パルスとを合成して、動的制御信号３６を生成する。
【００７８】
光スプリッタ４２Ｃは、電気スプリッタと比べて分岐比の自由度が高く、電気リミティングアンプ４３Ｃ側と電気リニアアンプ４３Ｃ側への最適なパワー配分が可能となる。
【００７９】
また、入力振幅が大きい時に出力振幅が小さくなる電気アンプとして、除算型アンプを用いる構成も可能である。
【００８０】
以上のように、本実施の形態例１の光パルス列発生装置によれば、閉ループ光回路３０の光ループ利得が変動しても、１パルス毎のフィードバック制御に基づいた高速収束可能な安定化構成を提供することができる。なお、図１及び図３には光パルス強度と動的制御信号振幅と光ループ利得の変動を実線の矢印と点線の矢印で示しており、実線の矢印同士が対応し、点線の矢印同士が対応する。即ち、実線の矢印に関しては、ループ周回光パルス３２の強度が増大すると、制御用光パルス３４の強度も増大する一方、動的制御信号３６の振幅が減少し、光ループ利得が減少して適正値に戻ることを意味し、点線の矢印に関しては、ループ周回光パルス３２の強度が減少すると、制御用光パルス３４の強度も減少する一方、動的制御信号３６の振幅が増大するため、光ループ利得が増大して適正値に戻ることを意味している。
また、本実施の形態例１の光パルス列発生装置は、大型のフィードバック制御回路を必要とせず、従来の制御電気信号生成回路１１２における数点の構成部品の変更によって、制御電気信号生成回路２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを構成するだけで実現することができるため、小型・低消費電力化に適した安定化構成を提供することができる。
【００８１】
＜実施の形態例２＞
図１０及び図１１に基づき、本発明の実施の形態例２に係る光パルス列発生装置について説明する。なお、本実施の形態例２の光パルス列発生装置（図１０）において、上記実施の形態例１の光パルス列発生装置（図１）と同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１０に示すように、本実施の形態例２の光パルス列発生装置は、その基本構成については上記実施の形態例１（図１）の２ｘ２型光スイッチを用いた光パルス列発生装置と同様であるが、制御用光パルスを元として制御電気パルス（動的制御信号）を生成する制御電気信号生成回路の構成が、上記実施の形態例１の光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路とは異なっている。
【００８３】
即ち、意図しない光ループ利得の変動が生じた場合に、この変動した光ループ利得を速やかに１に戻すフィードバック制御を行うために図１０に示すような制御電気信号生成回路５１（制御電気信号生成手段）を備えている。
この制御電気信号生成回路５１は、光ゲート１５に直列に接続されたＰＤ５２と電気リニアアンプ５３とを有して成るものである。ＰＤ５２は、制御用光パルス３４を光電変換して電気信号を生成する。電気リニアアンプ５３は、ＰＤ４１で制御用光パルス３４を光電変換して生成した電気信号を増幅して、制御用光パルス３４の強度の大小に応じた振幅（可変振幅）の電気パルスを生成し、この電気パルスを動的制御信号３６とする。
【００８４】
上記実施の形態例１でも説明したように、電気リニアアンプ５３を用いた制御電気信号生成回路５１は、その生成する動的制御信号３６のタイミングに関しては、制御用光パルス３４の無い時には動的制御信号３６を生成せず、制御用光パルス３４の有る時にはその分岐された元となるループ周回光パルス３２にタイミングを合わせた動的制御信号３６を生成する点において、従来のものと同じ性質を有するが、その生成する動的制御信号３６の振幅に関しては、常に一定値であった従来のものとは異なり、制御用光パルス３４の強度が小さいほど動的制御信号３６の振幅は小さくなり、逆に、制御用光パルス３６の強度が大きいほど動的制御信号３６の振幅は大きくなる。つまり、「制御用光パルス３４の強度」対「生成される動的制御信号３６の振幅」の関係が、正の傾きを有する線となる。
【００８５】
図１１に、本実施の形態例２の光パルス列発生装置における２ｘ２型光スイッチ１１の動作点を示す。制御用光パルス３４の無い待機時は、従来例と同じく、閉ループ光回路３０内の光をを１００％の分岐比で閉ループ光回路３０外へ出力する完全クロスのバイアス点にある。閉ループ光回路３０内で光パルス３２が周回を始めると、動的制御信号３６が２ｘ２型光スイッチ１１に作用されたときに、ループ周回光パルス３２が２ｘ２型光スイッチ１１で分岐されて、その一方が閉ループ光回路３０外へ出力され、その他方が閉ループ光回路３０内へ再導入される動作点（クロス・ストレート中間状態）にスイッチする。
【００８６】
本実施の形態例２においては、従来例とは異なり、動的制御信号３６の振幅が、Ｖｐａｉよりも大きくＶｐａｉの２倍よりも小さい範囲、即ち、「２ｘ２型光スイッチ１１の制御電圧」対「閉ループ光回路３０内再導入側への出力割合」のトランスファー特性（曲線ｂ）の傾きが負の範囲で動作させる。即ち、負の傾きを有する点が動作点となるように動作させる。
従って、制御用光パルス３４の強度が小さくなると、制御電気信号生成回路５１の生成する動的制御信号３６の振幅は小さくなるため、トランスファー特性の負の傾きにより、閉ループ光回路３０内再導入側（２ｘ２型光スイッチ１１の光出力ポートＯＵＴ２側）への出力割合が大きくなり、ループ周回光パルス３２に対する光ループ利得は増大される方向にフィードバック制御される。
逆に、制御用光パルス３４の強度が大きくなると、動的制御信号３６の振幅は大きくなるため、閉ループ光回路３０内再導入側（２ｘ２型光スイッチ１１の光出力ポートＯＵＴ２側）への出力割合が小さくなり、ループ周回光パルス３２に対する光ループ利得は減少される方向にフィードバック制御される。なお、図１０及び図１１には光パルス強度と動的制御信号振幅と光ループ利得の変動を実線の矢印と点線の矢印で示しており、実線の矢印同士が対応し、点線の矢印同士が対応する。即ち、実線の矢印に関しては、ループ周回光パルス３２の強度が増大すると、制御用光パルス３４の強度も増大し、動的制御信号３６の振幅も増大する一方、光ループ利得が減少して適正値に戻ることを意味し、点線の矢印に関しては、ループ周回光パルス３２の強度が減少すると、制御用光パルス３４の強度も減少し、動的制御信号３６の振幅も減少する一方、光ループ利得が増大して適正値に戻ることを意味している。
【００８７】
この１パルス毎のフィードバック制御の結果、上記実施の形態例１の安定化構成の場合と同様に本実施の形態例２の安定化構成においても、図６に示すような出力光パルス３３ａの強度の安定化効果を得ることができる。出力パルス列３３の先頭や途中で光ループ利得が意図せずに変動し、安定動作点が移動した場合においても、速やかに安定動作点を追跡し、出力光パルス強度を安定化することができる。上記実施の形態例１の安定化構成と同様に本実施の形態例２の安定化構成においても、高速収束可能な安定化構成を提供することができ、また、大型のフィードバック制御回路を必要としないため、小型・低消費電力化に適した安定化構成を提供することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態例２の光パルス列発生装置における動的制御信号３６の振幅範囲は、Ｖｐａｉよりも大きくＶｐａｉの２倍よりも小さい範囲に限らず、「２ｘ２型光スイッチ１１の制御電圧」対「閉ループ光回路３０内再導入側への出力割合」のトランスファー特性の傾きが負である点を動作点とするような振幅であれば、どの範囲でも動作可能であるが、実用的には、２ｘ２型光スイッチ１１の制御電圧振幅の小さい、上述のＶｐａｉよりも大きくＶｐａｉの２倍よりも小さい範囲が適している。
【００８９】
＜実施の形態例３＞
図１２に基づき、本発明の実施の形態例３に係る光パルス列発生装置について説明する。
【００９０】
図１２に示すように、本実施の形態例３の光パルス列発生装置は、光入力部（光カプラ）６１（光入力手段）と、光分岐回路（光カプラ）６２（光分岐手段）と、光増幅器６３（光増幅手段）と、光強度変調器６４（光ループ利得変調手段）と、光出力部（光カプラ）６５（光出力手段）とをループ状に直列接続させた構成の閉ループ光回路７０を有する構成のものである。
即ち、本実施の形態例３の光パルス列発生装置では、光ループ利得変調手段として光強度変調器６４を用いる。特に、制御電気信号生成回路６７（制御電気信号生成手段）で生成される制御電気パルス（動的制御信号）７６が作用されたときに、この動的制御信号７６の振幅が大きい程、光損失が減少する光強度変調器を、光強度変調器６４として用いる。従って、光強度変調器６４は、動的制御信号７６が作用したとき、動的制御信号７６の振幅が大きいほど、光損失が小さくなって光ループ利得を大きく制御する一方、動的制御信号７６の振幅が小さくなるほど、光損失が大きくなって光ループ利得を小さく制御する。
【００９１】
本実施の形態例３の光パルス列発生装置の動作について説明すると、種となる光パルス７１を光入力部６１で閉ループ光回路７０内に導入して周回を開始し、閉ループ光回路７０内でループ周回光パルス７２として繰り返し周回させる。ループ周回光パルス７２は光分岐回路６２で２分岐され、その一方の光パルスが制御用光パルス７４となり、他方の光パルスがループ周回光パルス７２として閉ループ光回路７０内に再導入されて周回する。
【００９２】
制御用光パルス７４は、遅延調整線６６（遅延調整手段）によって遅延調整される。遅延調整線６６によって遅延調整された制御用光パルス７４は、制御電気信号生成回路６７でパルス状の電気信号（制御電気パルス）に変換された後、閉ループ光回路７０を周回した光パルス７２が光強度変調器６４を通過するタイミングに合わせて、動的制御信号７６として光強度変調器６４に入力される。即ち、制御用光パルス７４が、光分岐回路６２で分岐されてから動的制御信号７６として光強度変調器６４に入力されるまでの時間と、ループ周回光パルス７２が光分岐回路６２で分岐されてから光強度変調器６４に入力されるまでの時間とが、一致するように遅延調整線６６によって制御用光パルス７４の遅延時間が調整されている。
これにより、閉ループ光回路７０を周回した光パルス７２に対してのみ、タイミングを合わせてパルス状の動的制御信号７６を光強度変調器６４に作用させる。
【００９３】
光分岐回路６２で分岐されたループ周回光パルス７２は、その後も閉ループ光回路７０を周回し、光増幅器６３で光増幅され、光強度変調器６４で光強度変調された後、光出力部６５に達する。光増幅器６３に包絡線電気信号７５が入力されているときのループ周回光パルス７２に対する光増幅器６３の光利得と、光強度変調器６４に動的制御信号７６が作用しているときのループ周回光パルス７２に対する光強度変調器６４の光損失とにより、ループ周回光パルス７２に対する閉ループ光回路７０の光ループ利得が１となるように設定されている。
光ループ利得変調手段である光強度変調器６４では、動的制御信号７６が入力されたときにループ周回光パルス７２に対する光ループ利得が１になり、動的制御信号７６が入力されないときの光ループ利得が１未満になるように光ループ利得を調整する。
【００９４】
光強度変調器６４は、動的制御信号７６が入力されたときには光ループ利得が１になるように設定された光強度変調率でループ周回光パルス７２を光強度変調し、動的制御信号７６が入力されないときの光強度変調率（光損失）が、動的制御信号７６が入力されているときの光損失よりも大きく設定される。
光出力部６５ではループ周回光パルス７２を２分岐し、この分岐された一方の光パルスが光出力部６５の一方の光出力ポート６５ａから、光パルス列７３（光パルス７３ａ）として出力される。光出力部６５で分岐された他方の光パルスは、光出力部６５の他方の光出力ポート６５ｂから出力されて閉ループ光回路７０内へ再導入され、ループ周回光パルス７２として閉ループ光回路７０内を周回する。
【００９５】
包絡線電気信号７５は、送受信される光パケットの長さに等しい持続時間を有する矩形状の電気信号であり、外部より本光パルス列発生装置に与えられるＥＮＡＢＬＥ信号であり、光増幅器６３に入力される。
光増幅器６３は、包絡線電気信号７５によって利得が制御され、包絡線電気信号７５が入力される期間内では光ループ利得が１になるように設定された光利得によってループ周回光パルス７２を光増幅する一方、包絡線電気信号７５が入力されていないときには光利得が、包絡線電気信号７５が入力されているときの光利得よりも小さく設定される。従って、包絡線電気信号７５が光増幅器６３に入力されていないときには、光ループ利得が１未満となって、ループ周回光パルス７２が消滅する。このため、包絡線電気信号７５によって、光パルス列７３の出力期間が制御される。
【００９６】
上記閉ループ光回路７０を用いた光パルス列発生装置は、光パケットの先頭ビットやマーカビットにタイミングを合わせて発生される単一のタイミング光パルスを元として、任意の持続時間を有する光パルス列を発生する。このとき、出力光パルス列の周波数と個々の出力光パルスのパルス幅とを独立に設定することができる。また、動的制御信号７６によるゲーティング動作によって、閉ループ光回路７０に含まれる光増幅器６３から出力される不要なＡＳＥノイズ光を閉ループ光回路７０外に排出し、閉ループ光回路７０が発振することや、出力光パルス列７３のＳＮＲが劣化することを抑制する。
【００９７】
そして、本実施の形態例３の光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路６７としては、上記実施の形態例１の光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路２２（図１）と同一構成のものを用いる。この場合、上記実施の形態例１で説明したように、制御電気信号生成回路６７は、制御用光パルス７４の強度が小さいほど、その生成する動的制御信号７６の振幅は大きくなり、逆に、制御用光パルス７４の強度が大きいほど、その生成する動的制御信号７６の振幅は小さくなる。
【００９８】
これら光強度変調器６４及び制御電気信号生成回路６７の構成により、制御用光パルス７４の無いときに動的制御信号７６は無く、光損失は最大値で光ループ利得は最小値で１未満であり、制御用光パルス７４がある場合には、制御用光パルス７４の強度が小さいときに動的制御信号７６の振幅が大きくなり、光損失は小さく光ループ利得は大きく制御され、制御用光パルス７４の強度が大きいときに動的制御信号７６の振幅が小さくなり、光損失は大きく光ループ利得は小さく制御される。
【００９９】
このフィードバック制御は、上記実施の形態例１，２と同様に１パルス毎に行われるため、上記実施の形態例１，２と同様の高速収束可能な安定化構成を提供することができる。
なお、本実施の形態例３の光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路６７としては、図７〜図９に示す制御電気信号生成回路２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを適用することもできる。
【０１００】
また、上記では本発明の安定化構成に係る制御方法をフィードバック制御と呼んだが、厳密に言えば、閉ループ光回路３０，７０内においてループ周回光パルス３２，７２が被る意図しない光ループ利得変動の要因が、ループ周回光パルス３２，７２が、光分岐回路１３，６２で制御用光パルス３４，７４が分岐されて後、２ｘ２型光スイッチ１１や光出力部６５の光出力ポートＯＵＴ１，６５ａに到達するまでの間の経路にある場合には、光パルス３３ａ，７３ａが１パルス出力された次の光パルス３２，７２の周回において光分岐回路１３，６２で分岐されて生成される制御用光パルス３４，７４によって制御されるフィードバック制御と呼ぶべきである一方、光ループ利得変動の要因が、ループ周回光パルス３２，７２が、２ｘ２型光スイッチ１１や光出力部６５の光出力ポートに分岐された後、光分岐回路１３，６２で制御用光パルス３４，７４が分岐されるまでの間の経路にある場合には、光ループ利得が変動したループ周回光パルス３２，７２の光ループ利得を、その分岐した制御用光パルス３４，７４そのものによって、ループ周回光パルス３２，７２が装置から出力される前に制御するフィードフォワード制御と呼ぶべきである。
何れにしても、光ループ利得の変動要因が生じた周回の、高々１周回後のループ周回光パルス３２，７２に対する安定化制御が可能であり、極めて高速な安定化構成を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は光パルス列発生装置の安定化方法及び光パルス列発生装置に関するものであり、例えば光クロックパルス列を発生する光パルス列発生装置などに適用して有用なものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１１  ２ｘ２型光スイッチ
ＩＮ１，ＩＮ２  光入力ポート
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２  光出力ポート
１２  光増幅器
１３  光分岐回路
１４  遅延調整線
１５  光ゲート
１８  アイソレータ
１９  波長フィルタ
２０  偏波コントローラ
２１  ポラライザ
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  制御電気信号生成回路
３０  閉ループ光回路
３１  入力光パルス
３２  ループ周回光パルス
３３  出力光パルス列
３３ａ  出力光パルス
３４  制御用光パルス
３５  包絡線電気信号
３６  制御電気パルス（動的制御信号）
３７，３８  電気パルス
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ  ＰＤ
４２，４２Ｂ  スプリッタ
４２Ａ  非対称スプリッタ
４２Ｃ  非対称スプリッタ
４３，４３Ａ，４３Ｃ  電気リミティングアンプ
４３Ｂ  低出力型電気リミティングアンプ
４４，４４Ａ，４４Ｃ  電気リニアアンプ
４４Ｂ  低出力型電気リニアアンプ
４５，４５Ｂ，４５Ｃ  コンバイナ
４５Ａ  非対称コンバイナ
４６  高出力型電気リニアアンプ
５１  制御電気信号生成回路
５２  ＰＤ
５３  電気リニアアンプ
６１  光入力部
６２  光分岐回路
６３  光増幅器
６４  光強度変調器
６５  光出力部
６５ａ，６５ｂ  光出力ポート
６６  遅延調整線
６７  制御電気信号生成回路
７１  入力光パルス
７２  ループ周回光パルス
７３  出力光パルス列
７３ａ  出力光パルス
７４  制御用光パルス
７５  包絡線電気信号
７６  制御電気パルス（動的制御信号）
【要約】
【課題】閉ループ光回路の光ループ利得が変動した場合においても、この変動した光ループ利得を速やかに適正値に戻し、安定した一定強度の出力光パルス列を発生させることが可能な光パルス列発生装置の安定化方法及び光パルス列発生装置を提供する。
【解決手段】例えば、光パルス列発生装置における制御電気信号生成回路２２の構成を、ＰＤ４１で制御用光パルス３４を光電変換して生成した電気信号をスプリッタ４２で２分岐した後、電気リミティングアンプ４３では分岐された一方の電気信号を増幅して一定振幅の第１の電気パルスを生成し、電気リニアアンプ４４では分岐された他方の電気信号を増幅して第１の電気パルスと逆極性で、第１の電気パルスよりも振幅が小さく、制御用光パルス３４の強度の大小に応じた振幅の第２の電気パルスを生成し、コンバイナ４５では第１の電気パルスと第２の電気パルスを合成して動的制御信号３６を生成する構成とする。
【選択図】図１【図１】
0005390681.tif 000002
【図２】
0005390681.tif 000003
【図３】
0005390681.tif 000004
【図４】
0005390681.tif 000005
【図５】
0005390681.tif 000006
【図６】
0005390681.tif 000007
【図７】
0005390681.tif 000008
【図８】
0005390681.tif 000009
【図９】
0005390681.tif 000010
【図１０】
0005390681.tif 000011
【図１１】
0005390681.tif 000012
【図１２】
0005390681.tif 000013
【図１３】
0005390681.tif 000014
【図１４】
0005390681.tif 000015