(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低パワーレベルと高パワーレベル（Ｅ０、Ｅ１）の間で変調される第一光波の形態を有する入力光信号（Ｅ）の整形装置であって、
入力光信号（Ｅ）に応じて、所与の波長（λｂ）を有し第一パワーレベルと第二パワーレベル（Ｂ０、Ｂ１）の間で変調される第二光波の形態を有する変調光信号（Ｂ）を供給する第一段であって、入力信号（Ｅ）の低レベルと高レベル（Ｅ０、Ｅ１）の変動にほとんど依存しなくなるように第一パワーレベルと第二パワーレベル（Ｂ０、Ｂ１）のうちの高レベル（Ｂ１）が安定化される第一段（１）と、
前記変調信号（Ｂ）を受け取るように前記第一段（１）に結合され、変調信号（Ｂ）のパワーが前記第一パワーレベルまたは第二パワーレベル（Ｂ０、Ｂ１）にそれぞれ等しい時、第一副波および第二副波（ＡＭ１、ＡＭ２）のそれぞれ強め合う干渉または弱め合う干渉の結果生じる出力信号（Ｓ）を供給するよう構成された干渉計構造（７）を含む第二段（２）と
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記干渉計構造（７）が、第一結合手段（Ｋ１）を介して第三光波（Ｍ）のそれぞれ第一部分および第二部分（Ｍ１、Ｍ２）を受け取る第一案内分岐および第二案内分岐を含み、前記分岐がそれぞれ第一半導体光増幅器および第二半導体光増幅器（ＯＡ１、ＯＡ２）を具備し、前記第一半導体光増幅器（ＯＡ１）が第二結合手段（Ｋ２）を介して前記変調信号（Ｂ）を受け取り、前記第一半導体光増幅器および第二半導体光増幅器（ＯＡ１、ＯＡ２）には、前記第一副波および第二副波（ＡＭ１、ＡＭ２）を供給するために調節された電流（Ｉ１、Ｉ２）が供給されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第一増幅器（ＯＡ１）が反対の伝搬方向に前記第一副波（ＡＭ１）を供給し前記変調信号（Ｂ）を受け取るように前記第一結合手段および第二結合手段（Ｋ１、Ｋ２）が配設されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第一レベルが変調信号（Ｂ）の高レベル（Ｂ１）である時弱め合う干渉となるように前記電流（Ｉ１、Ｉ２）が調節されることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記第一段（１）が、前記入力信号（Ｅ）および第四光波（Ｌ）を受け取るのに適した第三半導体増幅器（ＯＡ）を含み、入力信号（Ｅ）がハイ状態（Ｅ１）にある時前記第三増幅器（ＯＡ）を利得飽和状態にするように前記第三増幅器（ＯＡ）および／または前記入力信号（Ｅ）の大きさが決められ、前記変調信号（Ｂ）が前記第三増幅器（ＯＡ）によって増幅される前記第四光波（Ｌ）で構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第三増幅器（ＯＡ）が安定化利得半導体光増幅器であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第四波（Ｌ）が、前記第一増幅器（ＯＡ１）に最大の利得をもたらす波長（λｂ）を有することを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記第一段（１）が、利得飽和モードで動作するのに適し、前記入力信号（Ｅ）を増幅した後その信号を前記第三増幅器（ＯＡ）に印加するよう配設されたファイバ光増幅器（３）を含むことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の整形装置に入力バイナリ光信号（Ｅ）を印加することと、前記副波（ＡＭ１、ＡＭ２）をパワー変調することとから成ることを特徴とする入力バイナリ光信号（Ｅ）を変更する方法。
【請求項１０】
請求項２から４のいずれか一項に記載の整形装置に入力バイナリ光信号（Ｅ）を印加することと、前記第三波（Ｍ）をパワー変調することとから成ることを特徴とする入力バイナリ光信号（Ｅ）を変更する方法。
【請求項１１】
請求項５から８のいずれか一項に記載の整形装置に入力バイナリ光信号（Ｅ）を印加することと、前記第四光波（Ｌ）をパワー変調することとから成ることを特徴とする入力バイナリ光信号（Ｅ）を変更する方法。
【請求項１２】
幅が入力信号（Ｅ）のビット時間より小さく、周波数が入力信号（Ｅ）の周波数と等しく、入力信号（Ｅ）のビット時間間隔のほぼ中央に固定されたパルスから成る標本化クロック信号により前記第四光波（Ｌ）が変調されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
入力信号（Ｅ）のビット周波数とこの周波数の１／２との間にカットオフ周波数をもつように前記第二段（２）が設けられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項５から８のいずれか一項に記載の整形装置に入力バイナリ光信号（Ｅ）を印加することと、前記第三増幅器（ＯＡ）に印加された電流（Ｉ）を変調することとから成ることを特徴とする入力バイナリ光信号（Ｅ）を変更する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デジタルデータの光学的伝送または処理に使用する光電子システムの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これらのシステムでは、情報は、光搬送波を変調するパルスによって示されるバイナリデータの形態をとることが多い。従ってバイナリ値は、変調された光波の振幅（またはパワー）レベルに応じて決められる。
【０００３】
信号は伝送中に、受信器のレベルでの受信信号の高低レベルの検出を困難にする劣化を必ずうける。振幅の領域では、光信号の品質は通常、信号対雑音比および消光率（エクスティンクションレシオ）という二つのパラメータによって定義される。信号対雑音比は、信号の搬送波の波長を含む波長帯内のノイズ出力に対する信号の光パワーの比であると定義される。消光率は、それぞれ信号の高レベルおよび低レベルに対応するパワーの比であると定義される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、完全に光学式な装置、すなわち、光学−電気およびその逆の変換がなく、バイナリ光信号の品質を向上すること、すなわち最大の信号対雑音比を維持しながら消光率を向上することができる装置を提供することを目的とする。言い換えれば、装置は、品質の悪い被変調入力信号から、非常に大きな信号対雑音比を有しながら、一定の光パワーをもって高レベルが安定化され低レベルが実質的に０の出力を有する出力信号を供給することができなければならない。
【０００５】
消光率を向上するために実行可能な方法として、例えばマッハ−ツェンダ型の干渉計構造を使用する方法がある。本構造は、出力信号を形成するために結合された二つのコヒーレント波を伝播する二つの分岐で構成される。分岐のうちの一つは伝播する光パワーに応じて屈折率が変化する媒質を有し、入力信号はこの分岐に入力される。すると、入力信号のパワーの変動により屈折率が変調され、二つの波は、入力信号のパワーレベルに応じて弱め合う干渉または強め合う干渉をする。
【０００６】
このような構造によりなるほど消光率を向上することはできるが、弱め合う干渉および強め合う干渉の条件が、入力信号、とくにその波長、とりわけハイ状態におけるパワーレベルに対してきわめて制約的であるという欠点を有する。その結果、動作がこれらのパラメータの変動に対し非常に敏感になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記装置の欠点を解消することを目的とする。この目的のため本発明は、低パワーレベルと高パワーレベルの間で変調される第一光波の形態を有する入力バイナリ信号の整形装置であって、
−  入力光信号に応じて、所与の波長を有し第一パワーレベルと第二パワーレベルの間で変調される第二光波の形態を有する変調光信号を供給する第一段であって、入力信号の低レベルと高レベルの変動にほとんど依存しなくなるようにするために前記第一パワーレベルと第二パワーレベルのうちの高レベルが安定化される第一段と、
−  変調信号の出力が前記第一パワーレベルまたは第二パワーレベルにそれぞれ等しい時、第一副波および第二副波のそれぞれ強め合う干渉または弱め合う干渉の結果生じる出力信号を供給するよう構成された、前記変調信号を受け取るように前記第一段に結合された干渉計測定構造を含む第二段と
を含むことを特徴とする整形装置を対象とする。
【０００８】
従って第一段は、干渉計構造内に入力される変調信号の高レベルが万一変動した場合にそれを取り除く役割を有する。その結果、この構造は安定した動作が得られる。さらに装置は、入力光信号の波長の値または変動、ならびに信号の偏光とは無関係である。
【０００９】
個別の実施形態によれば、本装置は、前記干渉計構造が、第一結合手段を介して第三光波のそれぞれ第一部分および第二部分を受け取る第一案内分岐および第二案内分岐を含み、前記分岐がそれぞれ第一半導体光増幅器および第二半導体光増幅器を具備し、前記第一半導体光増幅器が第二結合手段を介して前記変調信号を受け取り、前記第一半導体光増幅器および第二半導体光増幅器には、前記第一副波および第二副波を供給するために調節された電流が供給されることを特徴とする。
【００１０】
従って、半導体増幅器によってもたらされる増幅効果に加え、装置が受け取る総光パワーおよびその能動層内に注入される電流の関数である屈折率を有するという増幅器の特性も利用される。従ってこれにより、干渉計構造の動作点を容易に調節することができる。
【００１１】
有利には、前記第一増幅器が反対の伝搬方向に前記第一副波を供給し前記変調信号を受け取るように前記第一結合手段および第二結合手段が配設される。
【００１２】
この配置により出力信号の抽出が容易になる。
【００１３】
他方、出力信号に付随するノイズは主に干渉計構造の半導体増幅器によって発生する増幅自然放出（［ＡＳＥ」）によるものである。従って、出力信号に対する影響を軽減するために、本発明の別の態様に従い、前記第一レベルが変調信号の高レベルである時弱め合う干渉となるように前記電流が調節される。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、前記第一段は、前記入力信号および第四光波を受け取るのに適した第三半導体増幅器を含む。その場合、入力信号がハイ状態にある時前記第三増幅器を利得飽和状態にするように第三増幅器および／または入力信号の大きさが決められる。変調信号は前記第三増幅器によって増幅される前記第四光波で構成される。
【００１５】
有利には、第三増幅器は安定化利得半導体光増幅器である。
【００１６】
この配置は、入力信号の低レベルが大きな変動を受けても変調信号の高レベルは一定であるという利点を有する。このことは、干渉計構造の動作の安定性の向上に寄与する。
【００１７】
本発明による整形装置は、受信データの変更を行うのに有利に使用することができる。より詳細には、この装置により、受信信号のデータの一部を消去すること、またはデータ中に新しいデータを挿入することが可能である。データの消去または書き込みは、例えば、ルーティング情報を含むヘッダに結合されたデータを処理する切り換えマトリックスにおいて有用である。
【００１８】
本発明はまた、本発明による整形装置に入力バイナリ光信号を印加し、前記副波をパワー変調することから成ることを特徴とする入力バイナリ光信号を変更する方法も対象とする。
【００１９】
変形形態では本発明は、前記第四光波をパワー変調することあるいは前記第三増幅器に印加された電流を変調することにより、入力バイナリ光信号を変更する方法も提供する。とくに、適切な標本化クロック信号により前記第四光波を変調することにより、入力バイナリ信号の再現と再同期化とを同時に行うことができる。
【００２０】
本発明の別の態様および長所は、図面を参照して行う以下の説明において明らかになろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に示す装置は、装置によって整形するための入力バイナリ光信号Ｅを受信し、第二段２に変調光信号Ｂを供給する第一段１を含む。
【００２２】
第一段１は、入力信号Ｅを受信しリミッタ装置４に増幅入力信号ＡＥを供給するファイバ光増幅器３を含む。リミッタ装置４は、中間搬送波Ｌを供給するレーザ発振源６に第一面が結合される半導体光増幅器ＯＡを含む。増幅器ＯＡのもう一方の面は、ファイバ光増幅器３から増幅入力信号ＡＥを受け取るための第一ポートと、この信号を増幅器ＯＡ内に注入する第二ポートとを含むサーキュレータ５に接続される。サーキュレータ５の第三ポートは、入力信号ＡＥの波長λｅに固定された除波フィルタＦを介して変調信号Ｂを供給する。中間波Ｌの波長λｂは入力信号Ｅの波長とは異なるものが選択され、波長において同調が可能なレーザ発振器を発振源６として使用することにより変更できるのが好ましい。
【００２３】
第一段の動作は、図２、図５、図６、および図７を用いて説明することができる。図５は、時間の経過にともなう入力信号Ｅの光パワーＰｅの変動を例示する略図である。平均光パワーが高い第一データ列の後に平均光パワーが低い第二データ列が続くものと仮定されている。また信号Ｅの高レベルＥ１および低レベルＥ０は大きな変動を有する。利得飽和モードでの動作のためにファイバ増幅器３が設けられる。その結果、増幅信号ＡＥの平均光パワーが等化される。図６は、時間の経過にともなう増幅信号ＡＥの光パワーＰａｅの変動を例示する略図である。
【００２４】
図２は、増幅器ＯＡが受け取る総光パワーの変化にともなうその増幅器の利得Ｇの変動を示す略図である。リミッタ４の場合、パワーＰは、中間波ＬのパワーＰｌと増幅信号ＡＥの出力Ｐａｅとの和である。図示する曲線は、例えば欧州特許出願ＥＰ−Ａ−６３９８７６号の記載に従って作製した安定化利得増幅器の場合に相当する。このような増幅器は、受け取る光パワーの広い変動域にわたって一定の利得を維持するという特性を有する。ところが、出力が、選択した増幅器に特有のしきい値を超えると、利得は著しく減少する。ファイバ光増幅器３および／または半導体増幅器ＯＡを適切な大きさにすることにより、増幅入力信号ＡＥのパワー変調は、一定の大きな値Ｇ０と小さな値Ｇ１との間で利得Ｇを変調することができる。この利得の変調は、出力Ｐｌが一定である副波に適用される。その結果、増幅器ＯＡは、サーキュレータ５の方向に、入力信号Ｅの低レベルの変動から高レベルがほぼ独立したパワー変調波を送信する。従って、ろ波Ｆがある場合その後に得られる変調信号Ｂも、図７に示すようなこの特性を有する。
【００２５】
図１の装置の第二段２は、半導体光増幅器ＯＡ１およびＯＡ２をそれぞれ具備する二つの案内分岐から成る干渉計構造７を含む。第一カプラＫ１により、これら各分岐の端部を、波長λｓの出力搬送波Ｍを供給するレーザ源８に結合することができる。第二カプラＫ２は、変調信号Ｂを第一増幅器ＯＡ１内に入力することができるように配設される。カプラＫ２と第二増幅器ＯＡ２とに接続された第三カプラＫ３は、増幅器ＯＡ１およびＯＡ２によってそれぞれ供給される副波ＡＭ１およびＡＭ２の結合によって生じる出力信号Ｓを供給するように配設される。波ＡＭ１およびＡＭ２は、カプラＫ１から出力されそれぞれ増幅器ＯＡ１およびＯＡ２により増幅される波Ｍ１およびＭ２に対応する。
【００２６】
電流Ｉ１およびＩ２がそれぞれ増幅器ＯＡ１およびＯＡ２に注入される。第一の可能性によれば、これらの電流は、変調信号Ｂのパワーが低い時に波ＡＭ１およびＡＭ２の強め合う干渉により出力信号Ｓが生じ、反対の場合には弱め合う干渉により出力信号が生じるよう調節される。電流Ｉ２が値Ｉ２０を有する時、変調信号ＢのパワーＰｂに対する信号ＳのパワーＰｓを示す図３に、上記のケースを示す。
【００２７】
別の可能性によれば、図４に記載の干渉計構造７から応答を得るために、電流Ｉ２をＩ２０よりも大きな値Ｉ２１に調節することができる。この場合、信号Ｂのパワーが低い時には弱め合う干渉となり、パワーが高い時には強め合う干渉となる。
【００２８】
図３に記載の応答の場合の、時間の変化にともなう出力信号のパワーＰｓの変動を図８に示す。増幅器ＯＡ１およびＯＡ２によって発生する増幅自然放出を取り除くために、本アセンブリに、波長λｓに固定した出力フィルタＦ’を付加することができる。
【００２９】
従って、前記に説明したアセンブリでは、入力信号の高レベルおよび低レベルの大きな変動を許容することにより、入力信号を極めてよく再現することができる。第一段はとくに第二段２の干渉計構造７の動作を安定する役割を有し、第二段は、第一段によって劣化する消光比を再生する役割を有する。
【００３０】
発振源６が波長同調可能である場合には、選択した注入電流Ｉ１に関して増幅器ＯＡ１に最大の利得をもたらす波長λｂを選択するのが有利である。
【００３１】
例えば図３に記載の応答の場合の電流Ｉ１およびＩ２の選択に関しては、以下の方法を利用することができる。パワーが０の信号Ｂをもつ例えば２００ｍＡの高い電流Ｉ１を印加し、出力信号のパワーＰｓが最大Ｓ１となるような電流Ｉ２の値Ｉ２０を求める。次に、同じ電流を保ったままにして、パワーＰｓが最小Ｓ０になるような、注入すべき信号ＢのパワーＢ１を求める。最後に、信号Ｂのパワーの高レベルが前記に定めた値Ｂ１に等しくなるように、リミッタ４の増幅器ＯＡに注入すべき電流Ｉの値を求める。
【００３２】
前述の装置を使用して入力信号の変更を行うためには、副波ＡＭ１およびＡＭ２のパワーを変調することができる手段を設けるのが適当である。そのために発振源８として例えば変調器内蔵レーザを使用することができる。その場合、電流Ｉｓがレーザ部分に注入されるが、反対に変調器部分には変調電圧Ｄが印加される。このような装置を使用することにより、変調器から供給される信号Ｍの光パワーをなくすことにより入力データを消去することが可能である。信号Ｂがハイ状態にあって弱め合う干渉である時には、波Ｍの出力を電圧Ｄの変調により変調することにより、この信号Ｂがロウ状態にある時にデータを挿入することができる。信号Ｂがハイ状態にあって強め合う干渉である時には、波Ｍの出力を前と同様に変調することにより、この信号Ｂがハイ状態にある時にデータを挿入することができる。
【００３３】
また、入力信号の変更は、例えば発振源６と増幅器ＯＡとの間に設置した変調器を用いて、パワーＰ１を変調することによっても行うことができる。同期入力信号Ｅを再同期すること、すなわちこの信号に影響を及ぼす可能性のあるジーグをなくすためにこの可能性を利用するのが有利である。例えばＮＲＺ型の入力信号の場合、幅が入力信号のビット時間より小さく、周波数がビット周波数と等しく、信号のビット時間間隔のほぼ中央に固定されたパルスから成る（図示しない）標本化クロック信号によりパワーＰ１を変調するだけでよい。パルスの継続時間が入力信号のビット時間の半分と等しい場合、出力側でＲＺ型信号が得られる。
【００３４】
一方、ＮＲＺ型の出力信号を供給しようとする場合、増幅器ＯＡ１、従って第二段２の通過域がビット周波数とこの周波数の１／２との間に含まれるカットオフ周波数をもつように単に電流Ｉ１およびＩ２を調節すればよい。
【００３５】
また、増幅器ＯＡに電源を供給する電流Ｉを変調することにより信号の部分的消去を行うこともできる。
【００３６】
図９は、干渉計構造７の実施の変形形態を示す図である。本構造はマッハ−ツェンダー型でもあるが、変調信号Ｂおよび波Ｍは同じ伝搬方向に第一増幅器ＯＡ１に注入される。動作は、波長λｂを効果的に取り除くことができる出力フィルタＦ’が装置の出力側に設置されることを除いては、図１に示す構造の動作と同様である。
【００３７】
図１０は、前記構造と等価な別のマイケルソン型構造を示す図である。この変形形態によれば、二つの増幅器ＯＡ１およびＯＡ２はそれらの端部のうちの一つだけで結合され、反対側の面は反射被覆Ｒ１、Ｒ２を具備する。変調信号は、面Ｒ１を介して第一増幅器ＯＡ１に注入され、波Ｍは、カプラに結合されたサーキュレータで形成されるアセンブリＫ１を介して、面Ｒ１およびＲ２に対向する面により二つの増幅器ＯＡ１およびＯＡ２に注入される。サーキュレータの第一ポートは波Ｍを受け取り、第二ポートは二つの増幅器ＯＡ１およびＯＡ２に結合され、第三ポートは出力信号Ｓを供給する。
【００３８】
図１１は、リミッタ４の実施の変形形態を示す図である。動作原理は、波Ｌおよび増幅入力信号ＡＥが同じ伝搬方向に増幅器ＯＡに注入されることを除いては、図１に示す装置の動作と同様である。その場合、入力信号の波長λｅを効果的に取り除くことができる除波フィルタＦを設けることが必要である。
【００３９】
図１のリミッタ４の実施においては、増幅器ＯＡの面に反射防止処理を施すことによりフィルタＦを取り去ることが可能であることに留意されたい。この場合、サーキュレータ５を単純なカプラに置き換えられれば、三つの増幅器ＯＡ、ＯＡ１およびＯＡ２を同一の構成要素内に組み込むことは容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の好ましい実施形態の略図である。
【図２】図１の装置の動作原理を説明することができる曲線である。
【図３】図１の装置の動作原理を説明することができる曲線である。
【図４】図１の装置の動作原理を説明することができる曲線である。
【図５】本発明による装置が実行するバイナリ光信号の変形を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明による装置が実行するバイナリ光信号の変形を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明による装置が実行するバイナリ光信号の変形を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明による装置が実行するバイナリ光信号の変形を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明による装置を構成する干渉計構造の実施の変形形態である。
【図１０】本発明による装置を構成する干渉計構造の実施の変形形態である。
【図１１】本発明による装置の第一段の実施の変形形態である。
【符号の説明】
１  第一段
２  第二段
３  ファイバ光増幅器
４  リミッタ装置
５  サーキュレータ
６  レーザ発振源
７  干渉計構造
８  レーザ源
【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】
0003563563.tif 000008
【図８】
0003563563.tif 000009
【図９】
0003563563.tif 000010
【図１０】
0003563563.tif 000011
【図１１】
0003563563.tif 000012