(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信したＯＴＤＭパルス信号から、光パルス分離部により元のベースレート光パルス信号を分離選択し、その選択された信号に位相同期した電気信号を発生し、この位相同期した電気信号により光パルス発生器を変調し、この光パルス発生器からの信号に含まれる元のベースレート光パルス信号の周波数の近傍の周波数帯域のノイズ成分を抽出し、このノイズ成分が最小になるように、上記の光パルス発生器に制御信号を帰還して、上記の分離選択したベースレート光パルス信号の属するチャネルにロックすることを特徴とする光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置。
【請求項２】
受信したＯＴＤＭパルス信号から、伝送されたベースレート光パルス信号を分離選択し、この分離選択された信号に位相同期した電気信号を用いて、光パルス分離部に光ゲート信号を供給する光パルス発生器のパルス発生周期を制御し、この位相同期した電気信号により光パルス発生器を変調し、この光パルス発生器からの信号に含まれるベースレート光パルス信号の周波数の近傍の周波数帯域のノイズ成分を抽出し、このノイズ成分が最小になるように、上記の光パルス発生器に制御信号を帰還して、上記の分離選択するベースレート光パルス信号のチャネルにロックすることを特徴とする光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＯＴＤＭ（光時分割多重）通信において、元のベースレート光パルス信号を分離選択する際に用いることのできる光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＴＤＭ通信は、概略を図８に示す様に、いくつかのチャネルの電子情報を同期のとれた光パルスによる光情報に変換し、これらを順次一次元情報に配列し、この際クロックパルスを添加して、光信号として伝送し、受信側では、この一次元情報をもとの信号に配列し直すものである。受信側でそれぞれのチャネルに信号を分離する操作は、伝送レートが低い場合には一般に、光パルス信号を一旦、電気パルス信号に変換してから電気回路によって行なわれるが、伝送レートが高い場合には、図９に示す様に、光スイッチを用いて行なわれる。図９に示す光回路では、受信した光パルスからクロック信号とデータ信号とを分離し、タイムスロットチューナにより、望みの信号のクロックからの相対位置を選択して、時間をずらしたクロックパルスを生成し、このクロックパルスにより光スイッチを開閉するものである。
【０００３】
上記した光スイッチとしては、超高速動作のもとして、ＴＯＡＤ（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：テラヘルツ領域の光学式非対称パルス分離器）やＳＭＺ（ＳｙｍｍｅｔｒｉｃＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ：対称マッハ・ツェンダー型）光スイッチが用いられる場合がある。
【０００４】
また、ＯＴＤＭ光信号の光パルス信号を、光回路によってそれぞれのチャネルに分離する他の例が、非特許文献１に報告されている。非特許文献１には、時間領域で多重されたビットレートＲの超高速光ハルス信号（ＯＴＤＭ光信号）から元のベースレート光パルス信号を分離選択する光パルス分離（光Ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）において、ＯＴＤＭ光信号をＲ／ｎ（ｎ＝２，４・・・偶数）の分周周波数でゲーティングする光ゲート変調器とゲートされたＯＴＤＭ光信号の一部を光電気変換して電気的にクロック抽出する位相同期回路（ＰＬＬ）を設け、ＰＬＬで抽出されたクロック信号を前期光ゲート変調器にフィードバックして光信号段で１次のパルス分離を行い、さらにこの構成を分周次数ｎを大きくして従属接続する構成により、最終的に多重前の元のビットレート（ベースレート）の光パルス信号を分離選択する方式が報告されている。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｈ．Ｍｕｒａｉ  ｅｔ  ａｌ．，“３ｘ８０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＷＤＭ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ６００  ｋｍ  ｕｓｉｎｇ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ８０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ  ｍｏｄｅｌｅ”，  Ｐｒｏｃ．  ２７ｔｈ  Ｅｕｒ．  Ｃｏｎｆ．Ｏｎ  Ｏｐｔ．  Ｃｏｍｍ．  （ＥＯＣＯＣ’０１  −  Ａｍｓｔｅｒｄａｍ），  ｐ．１８０−１８１．
【０００６】
より具体的には、例えば、Ｒ＝１６０Ｇｂ／ｓの場合、一段目で２０ＧＨｚでゲーティングし、２段目で１０ＧＨｚでゲーティングして１０Ｇｂ／ｓのベースレート光パルス信号を得る構成が記載されている。
【０００７】
一般に、上記の光ゲート変調器としては、要求される動作速度が高いことから、既に良く知られている機械式の光スイッチングゲート装置は用いられず、図８に示すように、電界吸収型変調器（ＥＡＭ）が用いられる。この変調器には、光搬送波と電気変調信号を入力するが、この電気変調信号の帯域は、現状では上限が４０〜６０ＧＨｚ程度以下である。より高い周波数帯域では、例えば、１６０Ｇｂ／ｓを超えるビットレートのＯＴＤＭ光信号のクロック抽出が報告されている。しかし、パルス分離は報告されていない。また光損失が動作状態で‐１５ｄＢ以上あるため、光回路中に光アンプが設けられる。しかし、光アンプを縦属接続すると、信号対雑音比（ＳＮＲ）が劣化するという問題が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様に、従来の光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置では、１６０Ｇｂ／ｓを超えるビットレートでのパルス分離が実現されていない。また、従来の構成では、光回路中に光アンプが設けられるため、信号対雑音比（ＳＮＲ）が劣化していた。
【０００９】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、高速応答可能な光スイッチを用いて低ＳＮＲで高ビットレートにも対応可能とし、また、入力するＯＴＤＭ光信号のタイミング揺らぎに自動的に追随した制御光パルスを生成することができる光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置を提案することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、高速応答可能な光スイッチとして対称マッハ・ツェンダー型光スイッチを用い、そのゲート信号を対称マッハ・ツェンダー型光スイッチの出力信号から抽出し、この抽出した信号に位相同期するようにパルス光源を動作させ、このパルス光源からのパルス光で上記の対称マッハ・ツェンダー型光スイッチを開閉し、このパルス光の周波数の揺れ少なくすることにより、狙いのチャネルにロックするものであり、受信したＯＴＤＭパルス信号から、光パルス分離部により元のベースレート光パルス信号を分離選択し、その選択された信号に位相同期した電気信号を発生し、この位相同期した電気信号により光パルス発生器を変調し、この光パルス発生器からの信号に含まれる元のベースレート光パルス信号の周波数の近傍の周波数帯域のノイズ成分を抽出し、このノイズ成分が最小になるように、上記の光パルス発生器に制御信号を帰還して、上記の分離選択したベースレート光パルス信号の属するチャネルにロックすることを特徴としている。
【００１１】
また、第２の発明は、高速応答可能な光スイッチとして対称マッハ・ツェンダー型光スイッチを用い、そのゲート信号を受信したＯＴＤＭパルス信号から抽出し、この抽出した信号に位相同期するようにパルス光源を動作させ、このパルス光源からのパルス光で上記の対称マッハ・ツェンダー型光スイッチを開閉し、このパルス光の周波数の揺れ少なくすることにより、狙いのチャネルにロックするものであり、受信したＯＴＤＭパルス信号から、伝送されたベースレート光パルス信号を分離選択し、この分離選択された信号に位相同期した電気信号を用いて、光パルス分離部に光ゲート信号を供給する光パルス発生器のパルス発生周期を制御し、この位相同期した電気信号により光パルス発生器を変調し、この光パルス発生器からの信号に含まれるベースレート光パルス信号の周波数の近傍の周波数帯域のノイズ成分を抽出し、このノイズ成分が最小になるように、上記の光パルス発生器に制御信号を帰還して、上記の分離選択するベースレート光パルス信号のチャネルにロックすることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同じ機器あるいは同様の機能を持った機器については、同じ符号を付して説明する。
【００１３】
先ず第１の実施形態を図１の光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置のブロック図を用いて説明する。受信したＯＴＤＭ光信号を対称マッハ・ツェンダー（ＳＭＺ：ＳｙｍｍｅｔｒｉｃＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光スイッチ１に入力し、ほぼベースレート周波数に一致する周波数のパルス光を発生するモードロックレーザダイオード（ＭＬＬＤ）１１からのパルスレーザ光をゲート光としてオン‐オフすることにより、元のベースレート光パルス信号を抽出する。この出力のうちゲート光は光濾波器（ＯＢＰＦ）２で抑圧され、元のベースレート光パルス信号が光ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）３で増幅して出力される。しかし、この状態においては、ＭＬＬＤ１１の発振周波数は、ベースレート周波数に一致していないので、上記のように抽出した元のベースレート光パルス信号に以下のように同期させる。出力側の光信号を、光電変換器４により電気信号に変換し、この信号に位相同期した電気信号を位相同期発振器（ＰＬＬ）５で発生する。ＰＬＬ５からの電気信号は、位相調整器７で位相が調整された後に、ＭＬＬＤ１１に帰還される。ＭＬＬＤ１１からのパルス光は、遅延器１２により遅延され、振幅調整器（ＡＴＴ）１５で振幅が調整された後、ＳＭＺ１のオン用のゲート光として供給される。遅延器１２からの光は、さらに遅延器１３で遅延された後、振幅調整器（ＡＴＴ）１４で振幅が調整され、ＳＭＺ１のオフ用のゲート光として供給される。ＳＭＺ１からの光の一部は分岐され、光電変換器１０により電気信号に変換され、濾波器９によりしベースレート周波数近くの周波数帯の信号を抽出した後に、ベースレート周波数近傍のノイズ成分が抽出される。このノイズ成分の信号強度は位相調整器７により制御可能であるから、このノイズ成分が最小になるように最小信号強度制御器８で制御する。
【００１４】
上記のＳＭＺのブロック図を図２に示す。図２（ａ）は、ゲート信号が無い場合のＳＭＺの動作を説明するためのブロック図である。端子Ｔ３に入力した光信号分岐され、半導体光増幅器ＳＯＡ１とＳＯＡ２に入力し、増幅された後、出力端子Ｔ４あるいはＴ５に出力される。この出力は、光回路の調整によりＴ５のみに出力されるようにすることが可能であるから、その様に調整されているものとする。この場合Ｔ２端子に入力された光パルスａ１は、Ｔ５端子からａ１と同じ光パルスａ２として出力される。
【００１５】
また、この様に調整されている場合に、図２（ｂ）の場合の様に、Ｔ１端子にオンパルスがｂ１が入力されたときはＯＴＤＭ信号パルスｂ２がＴ４に出力され、次にＴ３端子にオフパルスｂ３が入力されたときは以降のｂ２パルスはＴ４から出力されなくなる。これはｂ１、ｂ２光パルスによりマハゼンダ干渉計の位相が１８０度シフトするクロスフェイズモジュレーション効果に基づく動作である。
【００１６】
また、上記のベースレート周波数近くの周波数帯のスペクトル例を、図６（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）は、位相調整器７を調整してノイズ成分を大きくした場合、図６（ｂ）は、それを小さくした場合を示している。それぞれピーク近くの図６（ａ）、（ｂ）の矢印の位置の信号強度は、異なっており、従って、このノイズ成分により位相調整器７の位相調整量をロックできることが分かる。
【００１７】
位相調整器７は、制御装置（ＣＮＴ）６の制御を受けるが、ＣＮＴ６は、主に望みのチャネルを設定するために用いられる。ＣＮＴ６の他の用途としては、何らかの要因により、上記のロックが外れてしまうことにより、同一チャネルの連続的な受信が損なわれるに至った場合に、再びもとのチャネルを選択するために使われる。
【００１８】
自動的に、再びもとのチャネルを選択するためには、それぞれのチャネルから得られる情報として、チャネルを同定するための情報を入れておき、この情報に従って、常に同一のチャネルが受信できる様に制御すればよいことは明らかである。
【００１９】
この実施形態で用いる光パルス列としては、図５（ａ）に示す様に、デジタル情報に対応するパルス列が切れ目無く続くものでも用いることができる。因みに。図５（ａ）のパルス列は、全て１に対応する情報が並んだものを意味するのでは無く、それぞれのパルス位置のパルスの有無は、デジタル情報に応じて決まるものである。
【００２０】
次に、第２の実施形態を図３に示す。図３に示す構成においては、受信したＯＴＤＭ光信号をＳＭＺ型光スイッチ１に入力し、ほぼベースレート周波数に一致する周波数のパルス光を発生するモードロックレーザダイオード（ＭＬＬＤ）１１からのパルスレーザ光をゲート光としてオン‐オフすることにより、元のベースレート光パルス信号を抽出する。この出力のうちゲート光は光濾波器（ＯＢＰＦ）２で抑圧され、元のベースレート光パルス信号が光ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）３で増幅して出力される。しかし、この状態においては、ＭＬＬＤ１１の発振周波数は、ベースレート周波数に一致していないので、上記のように抽出した元のベースレート光パルス信号に以下のように同期させる。入力側の光信号を、光電変換器２１により電気信号に変換する。この光電変換器２１は、受信した信号に重畳されたベースレート信号を検出できる程度の応答特性を持っていれば良い。光電変換器２１の出力信号を、濾波器２２で濾波し、ベースレート信号を抽出する。この抽出した信号に位相同期した電気信号を、位相同期発振器（ＰＬＬ）２３で発生する。ＰＬＬ２３からの電気信号は、位相調整器７で位相が調整された後に、ＭＬＬＤ１１に帰還される。ＭＬＬＤ１１からのパルス光は、遅延器１２により遅延され、振幅調整器（ＡＴＴ）１５で振幅が調整された後、ＳＭＺ１のオン用のゲート光として供給される。遅延器１２からの光は、さらに遅延器１３で遅延された後、振幅調整器（ＡＴＴ）１４で振幅が調整され、ＳＭＺ１のオフ用のゲート光として供給される。ＳＭＺ１からの光の一部は分岐され、光電変換器１０により電気信号に変換され、濾波器９によりベースレート周波数近くの周波数帯の信号を抽出してベースレート周波数近傍のノイズ成分が抽出される。このノイズ成分の信号強度は位相調整器７により制御可能であるから、このノイズ成分が最小になるように最小信号強度制御器８で制御する。
【００２１】
この実施形態において、ＯＴＤＭ信号に重畳したベースレート信号としては、図５（ｂ）に示す様に、周期的に光パルスを抜いたパルス列とするか、図５（ｃ）に示す様に、周期的に光パルスを追加したパルス列とするか、図５（ｄ）に示す様に、強度変調したパルス列とするか、すればよい。
【００２２】
また、図４は、第３の実施形態を示すブロック図である。図４に示す構成は、光信号の状態でコード照合を行なうコード照合器２４がついている点が、図３に示す構成と異なっている。この場合に用いるＯＴＤＭ光信号は、図５（ｅ）に点線で示す位置に、予め決められたコードが挿入されていれば良い、コード照合器は、このコードを読みとって、用意したコードと一致した時に、光パルスを出力する。この光パルスは、光電変換器２１で電気信号に変換された後は、第２の実施形態と同様に信号処理され、位相調整器７の調整に用いられる。
【００２３】
上記の実施形態においてはＳＭＺを用いて、受信した光信号をそれぞれのチャネルに分離したが、この分離は、これ以外の方法を用いて行なうこともできる。図７に示す構成は、４光波混合を用いて、これを行なう構成を示すものである。モードロックレーザダイオード１１から出力されたパルス光は、遅延器１２で遅延された後増幅され、光濾波器３７で受信した光信号の周波数とは僅かに異なる周波数の光が選択され、偏波補償器３９を通って高非線形効果ファイバ３０に入力される。この高非線形効果ファイバ３０にはまた、入力した光信号は増幅され、光濾波器３８と偏波補償器４０を通過した光が入力する。高非線形効果ファイバ３０において、これらの入力パルスが同時に入力した場合、４光波混合が行なわれ、それぞれの入力周波数からこれらの差周波数分ずれた周波数をもつ光パルス信号を含む光信号が出力される。高非線形効果ファイバ３０の出力の中から、上記の４光波混合による光信号を選択し、増幅した後、受信装置３１により受信する。この受信装置からは、復号されたデータと、ベースクロック信号が出力される。この様に得られたベースクロック信号は、高選択性濾波器により雑音成分が除去された後高周波増幅器３４で増幅され、位相調整器７により位相調整を受けた後、モードロックレーザダイオード１１に変調信号として供給される。モードロックレーザダイオード１１からの光はまた、光電変換器１０で電気信号に変換され、濾波器９でベースバンド信号周波数の近傍の周波数をもつ信号が選択され、この信号強度を最小にするように、最小信号強度制御器８により、位相調整器７を通過する高周波信号の位相が調整される。
【００２４】
以上の説明においては、光スイッチとしてＳＭＺを用いる場合、この部分を変更して、ゲート信号として振幅調整器（ＡＴＴ）１５からの信号を用いることにより、上記のＴＯＡＤを光スイッチに用いることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００２６】
まず、光制御光スイッチを用いる光時分割多重通信用ベースレート信号分離装置としたので、高速応答が可能である。また、単一の光スイッチで構成したのでＳＮＲ劣化が起こりづらい。また、ベースレートクロックを光パルス分離信号で制御したので、受信したＯＴＤＭ光信号のタイミング揺らぎに自動的に追随した制御光パルスの生成が可能となり、より忠実な復号を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】ＳＭＺのブロック図である。
【図３】第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態で用いるパルス列を示す図である。
【図５】第３の実施形態を示すブロック図である。
【図６】ベースレート周波数近くの周波数帯のスペクトルを示す図である。
【図７】第４の実施形態を示すブロック図である。
【図８】ＯＴＤＭ通信の概略を示すブロック図である。
【図９】光スイッチを用いてそれぞれのチャネルに信号を分離する構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  対称マッハ・ツェンダー型光スイッチ
２  光濾波器
３  光ファイバー増幅器
４  光電変換器
５  位相同期発振器
６  制御装置
７  位相調整器
８  最小信号強度制御器
９  濾波器
１０  光電変換器
１１  モードロックレーザダイオード
１２、１３  遅延器
１４、１５  振幅調整器
２１  光電変換器
２２  濾波器
２３  位相同期発振器
２４  コード照合器
３０  高非線形効果ファイバ
３１  受信装置
３２  誤り検出器
３３  高選択性濾波器
３４  高周波増幅器
３５、３６  光増幅器
３７、３８  光濾波器
３９、４０  偏波補償器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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