(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間多重された入射光パルス列を、平均値に対して上下が対称的であるような周期波形であって、かつ該周期波形の周期が多重前の光パルス列の時間周期と同一であるような周期波形によって変調する変調手段と、
前記変調手段により変調された光パルス列の平均パワーを検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出信号を所定の基準値と比較し、その差分を誤差信号として出力する比較手段と
を具備することを特徴とする光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項２】
前記変調手段へ入射される入射光パルス列の光パワーに比例する前記基準値を生成し、前記比較手段へ出力する基準値生成手段
を具備することを特徴とする請求項１記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項３】
前記基準値生成手段は、前記入射光パルス列を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器によって分岐された光パルス列の光パワーを検出する光検出回路と、
前記光検出回路の出力に一定値を乗算した結果を出力する比例回路と
を具備することを特徴とする請求項２記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項４】
（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列と１チャンネルの付加光パルス列とを合波する２×２の光カップラと、
前記光カップラで合波される前の前記付加光パルス列の一部を分岐し、平均パワーを検出する第１の光検出手段と、
前記光カップラで合波される前の前記（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列の一部を分岐し、その平均パワーを検出する第２の光検出手段と
を具備し、
前記基準値生成手段は、前記第１，第２の光検出手段からの検出信号に応じて前記基準値を生成することを特徴とする請求項２記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項５】
（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列と１チャンネルの付加光パルス列とを合波する２×２の光カップラと、
前記光カップラで合波される前の前記付加光パルス列の経路に挿入され、光パワーを減衰させる第１の減衰手段と、
前記光カップラで合波される前の前記付加光パルス列の一部を分岐し、その平均パワーを検出する第１の光検出手段と、
前記第１の光検出手段からの検出信号に応じて、前記第１の減衰手段を制御する手段と、
前記光カップラで合波される前の前記（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列の経路に挿入され、光パワーを減衰させる第２の減衰手段と、
前記光カップラで合波される前の前記（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列の一部を分岐し、その平均パワーを検出する第２の光検出手段と、
前記第２の光検出手段からの検出信号に応じて、前記第２の減衰手段を制御する手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項６】
時間多重された光パルス列が入射される１×２の入出力端子を有するマッハツェンダ型光変調器と、
前記マッハツェンダ型光変調器を、多重前の光パルス列と同一の時間周期を有する周期波形で駆動する駆動手段と、
前記マッハツェンダ型光変調器の２つの出射端から出射される光パルス列の平均パワーを各々検出する検出手段と、
前記手段により検出された２つの光レベルの差分を検出し、誤差信号として出力する差分検出手段と
を具備することを特徴とする光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項７】
前記周期波形はｓｉｎ（ωｔ）であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項８】
前記周期波形は、
ｓｉｎ［ａ×ｓｉｎ（ωｔ）＋ｂ］（ａ、ｂは定数）
であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項９】
前記光パルス列からタイミング信号を抽出するクロック抽出手段を備え、
前記光パルス列に対する周期波形は前記タイミング信号に基づいて得られることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路。
【請求項１０】
前記多重前の光パルス列の経路に挿入され、前記多重前の光パルス列を遅延させる遅延手段と、
前記請求項１〜９の何れかに記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路と、該光時間多重パルスの時間ずれ検出回路から出力される誤差信号に応じて前記遅延手段の遅延時間を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする光時間多重回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光時間多重伝送に利用される光時間多重パルスの時間ずれ検出回路及びそれを用いた光時間多重回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光時間多重伝送においては、異なる経路を伝搬してくる光パルス列を、時間をずらせて等間隔に交互に並べて出力する、すなわち、同期をとって時間多重化し、出力する回路が必要とされる。図１４は光遅延回路を用いた従来の光時間多重回路の構成を示すブロック図である。この図において、１は入射した光を遅延させる遅延回路であり、ファイバ長を伸縮させ遅延時間を調節するファイバ遅延線やミラーやファイバ結合部を空間的に移動させ空間伝搬距離を調節して遅延時間を調節する空間系遅延線等が用いられる。２は二つの光入射端を有し、各々の光入射端から入射した光を合波して出射する光カップラである。
【０００３】
上記光カップラ２へ、異なる経路Ｐ１，Ｐ２から光パルス列が入射されており、一方の経路Ｐ１を伝搬する光パルス列は光カップラ２の一方の入射端へ直接入射される。また、他方の経路Ｐ２を伝搬する光パルス列は一旦遅延回路１へ入射し、この遅延回路１において遅延された後、光カップラ２の他方の入射端へ入射する。そして、光カップラ２において、経路Ｐ１及びＰ２を伝搬してきた光パルス列が合波され時間多重される。
【０００４】
上述した光時間多重伝送では、異なる経路Ｐ１，Ｐ２を伝搬する光パルス列を合波し、時間多重して２チャンネル時間多重光パルス列を得ていたが、Ｎチャンネル時間多重光パルス列（Ｎは２以上の整数）から１チャンネルを抜き出したうえ、空いた時間位置に新たなチャンネルを多重する光時間多重ＡＤＭ（ａｄｄ／ｄｒｏｐ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）回路が案出されている。次に、この光時間多重ＡＤＭ回路について説明する。
【０００５】
図１５は光時間多重ＡＤＭ回路の構成を示すブロック図であり、この図では３チャンネル多重系が例示してある。図１５において、２０は光ファイバ等の光伝送路であり、３チャンネル時間多重光パルス列を導波し、光分岐器２１の入射端に光学的に結合させる。光分岐器２１は入射端に入射される３チャンネル時間多重光パルス列を、予め設定された強度比で分岐する。光分岐器２１で分岐された分岐３チャンネル時間多重光パルス列のうち一方はクロック再生回路２２へ、他方は光時間分離回路（以下、Ｔ−ＤＥＭＵＸと称する）２３へそれぞれ入射する。
【０００６】
クロック再生回路２２は、高速応答性を有するフォトダイオード等の受光素子を備え、入射される分岐３チャンネル時間多重光パルス列の強度を検出し、この検出強度に基づいて入射パルス列のタイミングの抽出（クロック再生）を行いタイミング信号２２ａを出力する。上記Ｔ−ＤＥＭＵＸ２３はクロック再生回路２２から出力されるタイミング信号２２ａに基づいて駆動され、抜き出すチャンネルを指定するチャンネル指定信号に基づいたチャンネルを３チャンネル時間多重光パルス列から抜き出す（ｄｒｏｐ）。残りの２チャンネル分の時間多重光パルス列は伝送路２３ａを伝搬し、光カップラ２４へ入射する。
【０００７】
また、タイミング信号２２ａはパルス光源２５へ入力される。このパルス光源２５はタイミング信号２２ａを分周して３倍の周期を有するパルス信号に変換し、このパルス信号に基づいた光パルスを発生する。光変調器２６は入力される変調信号に基づいて、パルス光源２５から出射される光パルスに対して変調を行い変調パルス信号を出力する。この変調パルス信号は伝送路２６ａを伝搬して光カプラ２４へ入射し、光カップラ２４において上記２チャンネル分の時間多重光パルス列と合波される。上記２チャンネル分の時間多重光パルス列からみた場合、変調パルス信号は新たな付加光パルス列であり、この付加光パルス列が合波された３チャンネル時間多重光パルス列が光カップラ２４から出射される。
【０００８】
この際、合波される２チャンネル分の時間多重光パルス列と付加光パルス列とは時間的な同期がとれている必要がある。このために、付加光パルス列のもととなるパルス光源２５は、クロック再生回路２２から出力されるタイミング信号２２ａに基づいて、パルス光源２５から出射した付加光パルス列が光変調器２６を介して光カップラ２４に到着するまでの時間が２チャンネル分の時間多重光パルス列の空き時刻に合致するように駆動されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１４に示された光時間多重回路では、光カップラ２へ入射する光パルス列は環境の変動等により所望のタイミングで合波されないために、該光カップラ２から出力される光時間多重光パルスは等間隔に交互に並んでいない、すなわち同期がとれていない状態である。そこで、同期がとれているか否か、あるいはどの程度同期がずれているかを検出し、この検出結果に応じて遅延時間を調節することが必要である。
【００１０】
この同期ずれを検出する方法の一つに、光検出器、サンプリングオシロスコープ、及びサンプリングオシロスコープから出力されるデータを処理する回路を用いる方法が知られている。この同期ずれを検出する方法は、光カップラ２において時間多重された光パルス列をそのまま光検出器へ入射し、該光検出器が時間多重化された光パルス列を検出し、検出信号を出力する。次に、この検出信号をサンプリングオシロスコープへ入力し、該検出信号の時間波形を該サンプリングオシロスコープ上に表示させる。そして、表示された時間波形をデータとして取り込み、該データから各パルスのピーク位置を割り出して所望の時間間隔からのずれを算出するという方法である。
しかし、この方法は、極めて短い光パルスをそのまま電気信号に変換するための高速な光検出器、高速で応答するサンプリングオシロスコープ、及び該サンプリングオシロスコープから出力されるデータを処理して時間間隔を算出する回路が必要となり、回路規模が大きく、かつコストもかかるという欠点があった。
【００１１】
また、図１５に示された光時間多重ＡＤＭ回路では、付加光パルス列を出射するパルス光源２５の駆動条件の制御のみで、付加光パルス列の時間位置を２チャンネル分の時間多重光パルス列の空き時刻に合致するようにしている。しかしながらこのような制御方法では、パルス光源２５から光カップラ２４までの光経路を厳密に設定する必要がある。このような設定は、実際には環境により光路長が揺らぐため困難であり、その不正確さの分、時間多重の同期合わせの精度が落ちることになる。このことは、特に周期の短い光パルス列、すなわち高速な光パルス列を多重する場合に問題となる。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で時間多重化された光パルス列の時間的な位置ずれを検出する回路、及び該回路を用いた光時間多重回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、時間多重された入射光パルス列を、平均値に対して上下が対称的であるような周期波形であって、かつ該周期波形の周期が多重前の光パルス列の時間周期と同一であるような周期波形によって変調する変調手段と、前記変調手段により変調された光パルス列の平均パワーを検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を所定の基準値と比較し、その差分を誤差信号として出力する比較手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、前記変調手段へ入射される入射光パルス列の光パワーに比例する前記基準値を生成し、前記比較手段へ出力する基準値生成手段を具備することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、前記基準値生成手段は、前記入射光パルス列を分岐する光分岐器と、前記光分岐器によって分岐された光パルス列の光パワーを検出する光検出回路と、前記光検出回路の出力に一定値を乗算した結果を出力する比例回路とを具備することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列と１チャンネルの付加光パルス列とを合波する２×２の光カップラと、前記光カップラで合波される前の前記付加光パルス列の一部を分岐し、平均パワーを検出する第１の光検出手段と、前記光カップラで合波される前の前記（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列の一部を分岐し、その平均パワーを検出する第２の光検出手段とを具備し、前記基準値生成手段は、前記第１，第２の光検出手段からの検出信号に応じて前記基準値を生成することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列と１チャンネルの付加光パルス列とを合波する２×２の光カップラと、前記光カップラで合波される前の前記付加光パルス列の経路に挿入され、光パワーを減衰させる第１の減衰手段と、前記光カップラで合波される前の前記付加光パルス列の一部を分岐し、その平均パワーを検出する第１の光検出手段と、前記第１の光検出手段からの検出信号に応じて、前記第１の減衰手段を制御する手段と、前記光カップラで合波される前の前記（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列の経路に挿入され、光パワーを減衰させる第２の減衰手段と、前記光カップラで合波される前の前記（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列の一部を分岐し、その平均パワーを検出する第２の光検出手段と、前記第２の光検出手段からの検出信号に応じて、前記第２の減衰手段を制御する手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６記載の発明は、時間多重された光パルス列が入射される１×２の入出力端子を有するマッハツェンダ型光変調器と、前記マッハツェンダ型光変調器を、多重前の光パルス列と同一の時間周期を有する周期波形で駆動する駆動手段と、前記マッハツェンダ型光変調器の２つの出射端から出射される光パルス列の平均パワーを各々検出する検出手段と、前記手段により検出された２つの光レベルの差分を検出し、誤差信号として出力する差分検出手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、前記周期波形はｓｉｎ（ωｔ）であることを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、前記周期波形は、ｓｉｎ［ａ×ｓｉｎ（ωｔ）＋ｂ］（ａ、ｂは定数）であることを特徴とするものである。
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路において、前記光パルス列からタイミング信号を抽出するクロック抽出手段を備え、前記光パルス列に対する周期波形は前記タイミング信号に基づいて得られることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、前記多重前の光パルス列の経路に挿入され、前記多重前の光パルス列を遅延させる遅延手段と、前記請求項１〜９の何れかに記載の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路と、該光時間多重パルスの時間ずれ検出回路から出力される誤差信号に応じて前記遅延手段の遅延時間を制御する制御手段とを具備することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態による光時間多重パルスの時間ずれ検出回路の構成を示すブロック図である。この図において、３は光変調器であり、入射された光時間多重パルス列に変調を施して出力する。この光変調器３には、光パルス列を時間多重化する前の光パルス列の周期と同じ周期のサイン波状（ｓｉｎωｔ）の変調信号（図３参照）が印加されており、光変調器３は、この変調信号によって光時間多重パルス列を変調して出力する。
光変調器３において変調された光時間多重パルス列は光検出器４へ入射され、その光パワーが検出される。この光検出器４は、時間応答特性が遅く、入射される光パルス列の周期よりは十分長い時間にわたる平均パワーを検出するものである。この光検出器４の検出信号は比較器５の一方の入射端へ入射される。また、比較器５の他方の入射端には所定の基準値が入射されており、比較器５は入射された基準値及び検出信号を比較して、基準値に対する検出信号の差を誤差信号として出力する。
【００２１】
次に、上述した第１実施形態の動作原理を図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）は、図中の光変調器３へ入射される光時間多重パルスの同期がとれている場合の説明図である。この場合、光パルス列Ａ及び光パルス列Ｂは互いに等間隔に並んでおり、光変調器３から出力される光パワーの平均値は、サイン波状である変調透過特性の平均値と一致する。この状態における光変調器３の出力と同一レベルの信号を基準値として比較器５へ供給する。
【００２２】
図４（ｂ）は、光パルス列Ｂが所定の時間位置より前にずれている場合であり、光変調器３から出力される光パワーの平均レベルは前述した基準値より低い値となる。また、図４（ｃ）は、光パルス列Ｂが所定の時間位置より後にずれている場合であり、光変調器３から出力される光パワーの平均レベルは前述した基準値より高い値となる。
【００２３】
すなわち、光変調器３から出力される光パワーの平均レベルが、前述した基準値より大きいか小さいかによって、光パルス列Ｂが所定の時間位置より前にずれているか後にずれているかを判定することが可能である。
さらに、光変調器３から出力される光パワーの平均レベルと前述した基準値との差は時間ずれの程度に対応するので、この差から光パルス列Ｂが所定の位置からどの位ずれているかを検出することが可能である。
【００２４】
なお、上述した説明においては、光変調器３の変調特性をサイン波状としたが、これに限るものではなく、波形の平均値に対して上下が対称的であるような周期波形であれば、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。例えば、変調波形として、ｓｉｎ［ａ×ｓｉｎ（ωｔ）＋ｂ］（ａ、ｂは定数）という形が考えられる。
【００２５】
以上説明したように、上記第１実施形態によれば、光時間多重パルス列の時間ずれを簡単な構成で検出することが可能である。しかし、この実施形態においては、入射する光時間多重パルス列の光パワーが変動すると正しく動作しない。すなわち、光変調器３から出力される光パワーの平均レベルは、光変調器３へ入射される光時間多重パルスの光パワーに比例するため、該入射光パワーが変動すると該平均出力レベルも変動する。
ところが、この第１実施形態においては、光変調器３へ入射される光時間多重パルスが、同期がとれており、かつ、一定の光パワーを有している場合をもとに基準値が定められている。そして、この基準値が固定であるために、光変調器３へ入射する光時間多重パルス列の光パワーが変動すると、変動した分、該基準値と上記平均出力レベルの差がずれることとなる。したがって、光パワーが変動すると、光時間多重パルス列の時間ずれの程度を正しく検出することができない。
【００２６】
〔第２実施形態〕
図２は、上述した問題点を解決した本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、図１の各部と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２において、Ｂは光分岐器であり、入射光パルス列を分岐し、光検出器４−２へ出力する。光検出器４−２は光検出器４−１と同様に構成されており、分岐器Ｂから出力される光パルス列の光パワーを検出し、検出結果を出力する。６は比例回路であり、光検出器４−２の出力に一定値を乗算して出力する。すなわち、光検出器４−２の出力に比例する信号を出力する。この比例回路６の出力が基準値として比較器５へ入射される。
【００２７】
上記構成において、入射された光時間多重パルス列は光分岐器Ｂにおいて二つに分岐され、一方は光変調器３へ入射され、第１実施形態において説明した変調が施されて出力される。そして、出力された光パルス列は検出回路４−１でその光パワーが検出され、検出結果が比較器５へ出力される。一方、光分岐器Ｂにおいて分岐された他方は、光検出器４−２へ入射されてその光パワーが検出されて検出結果が比例回路６へ出力される。比例回路６は光検出器７の出力に一定値を乗算し、乗算結果を基準値として比較器５へ出力する。比較器５は光検出器４の出力と比例回路６の出力との差を求め、その差を誤差信号として出力する。この誤差信号が入射された光時間多重パルス列の時間ずれの程度を示している。
【００２８】
上述した第２実施形態においては、入射される光時間多重パルス列の光パワーの一部を検出して、この検出信号に比例した信号を基準値として用いている。ここで、この基準値として、入射光パルス列が同期がとれている状態における光検出器４−１の検出信号の平均値と等しくなるように、比例定数（比例回路６において乗算される値）を設定すれば、比較器５へは入射光パルス列の光パワーが変動しても常に正しい基準値が入射されることになる。これにより、比較器５から、入射光パワーの変動によらない時間ずれ信号を得ることができる。
【００２９】
〔第３実施形態〕
図５は本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、７は１×２の入出力端子を有するマッハツェンダ型光変調器であり、その駆動方法は図１の光変調器３と同様である。この場合、変調器７の２つの出力端子７ａ、７ｂへの透過特性は互いに相補的であるので、出力端子７ａ、７ｂへの透過特性は図６に示すように、互いに半周期ずれた形となる。このマッハツェンダ型光変調器７の出力端子７ａ，７ｂから出力された光パルス列はそれぞれ光検出器４−３、４−４へ入射され、その光パワーが検出されて、それぞれの検出信号が比較器５へ入射される。そして、比較器５において、各検出信号の差が検出され誤差信号として出力される。
【００３０】
上述したマッハツェンダ型変調器７に時間多重された光パルス列を入射すると、同期がとれている場合、出力端子７ａ、７ｂへの平均出力光パワーはどちらも透過特性の平均値となる（図６（ａ）参照）。この値をｘ０とする。この両者の差分をとった結果は入射光パワーに依らず常にｘ０−ｘ０＝０となる。次に、光パルス列Ｂが所定の時間位置より前にずれていたとする（図６（ｂ））。この場合には、出力端子７ａからの光パワーは平均値より低いレベルとなる。この値をｘ０−δｘとする。一方、この時の出力端子７ｂからの光パワーは平均値より高く、ｘ０＋δｘとなる。従って両者の差分をとると、（ｘ０−δｘ）−（ｘ０＋δｘ）＝−２δｘという信号が得られる。
【００３１】
同様にして、光パルス列Ｂが所定の時間位置より後にずれていたとすると、＋２δｘという値が差動検出信号と得られる。この差動検出信号をみると、絶対値（２δｘ）は時間位置のずれ量を表わしており、その符号は前にずれているか後にずれているかを示している。すなわち、図５の構成により時間ずれ検出信号が比較器５から得られることになる。
この時間ずれ検出信号（±２δｘ）は入射光パワーに比例する。しかしながら、ゼロ点（同期がとれている状態）は常に一定であり、時間ずれの程度を（符号も含めて）表わしていることに変わりはない。従って、これに基づいて遅延制御をかけて同期のとれた時間多重信号光パルス列を得るにはこれで十分である。よって、第１実施形態で問題となった入射光パワー変動により正しい検出信号が得られないという課題が解決されている。
【００３２】
〔第４実施形態〕
第１〜３実施形態を利用すると光時間多重回路を構成することができる。図７にその構成例を示す。異なる経路から入射された光パルス列は光カップラ２′により合波される。ここで、一方の光経路には遅延回路１′が挿入されている。光カップラ２′の出力の一部が上述した第１〜第３の実施形態のいずれかと同一構成の時間ずれ検出回路８に入射され、この時間ずれ検出回路８から誤差信号が出力される。この誤差信号は制御回路９へ入射され、制御回路９は誤差信号に応じて遅延回路１′の遅延時間を制御する。制御の仕方は、単純には誤差信号に比例した遅延時間を与えればよい（比例制御）。あるいは必要に応じてこれに時定数を持たせたり、ある時間積分したうえで比例信号を与えてもよい。このような制御により、光カップラ２′から時間的に同期のとれた時間多重信号光を得ることができる。  なお、遅延回路１′としては、次のようなものを用いることができる。
【００３３】
（１）可動微動台を用いた空間系
図８（ａ）に示されたように、一方の光ファイバ１０から出射した光が一方のレンズ１１を介して平行となった後、他方のレンズ１１において集光され、他方の光ファイバ１０に入射するように構成されている。そして、一方のレンズ１１及び光ファイバ１０を光軸に沿って移動させることにより、光が伝搬する距離を変化させて、光を遅延するものである。
また、図８（ｂ）に示されたように、図８（ａ）中のレンズ１１の間にミラー１２，１３が配置されており、該ミラー１２，１３の反射を利用して光を迂回させる。そして、ミラー１３を移動させ、光が伝搬する距離を変化させて光を遅延するものである。
（２）ガラス導波路を温度制御して実効光学長を変えるもの
（３）光ファイバを圧電素子によって伸縮させるもの
図９に示されているように、円柱形の圧電素子１４の側面に光ファイバ１５を巻き付け、該圧電素子１４へ印加する電圧を変化させ、光ファイバを伸縮させて光を遅延するものである。
【００３４】
このように、第４実施形態では、第１〜３実施形態の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路を用いて、異なる経路Ｐ１′，Ｐ２′各々を伝搬する光パルス列を合波し、時間多重する光時間多重回路を説明したが、次に、第１〜３実施形態の光時間多重パルスの時間ずれ検出回路を用いた光時間多重ＡＤＭ（ａｄｄ／ｄｒｏｐ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）回路について説明する。尚、上記光時間多重ＡＤＭ回路は、光時間多重回路の一変形例と捉えることができる。
【００３５】
〔第５実施形態〕
図１０は、本発明の第５の実施形態の構成を示すブロック図であり、３チャンネル時間多重光パルス列に１チャンネルを付加して４チャンネル時間多重光パルス列とする光時間多重回路を例にとって説明する。図１０に示された光時間多重回路は、図１５中の光時間分離回路（以下、Ｔ−ＤＥＭＵＸと称する）２３の後段のみを図示している。図１０において、３０，３１は光ファイバ等の光伝送路であり、１チャンネルの付加光パルス列及び４チャンネル時間多重光パルス列それぞれを伝搬する。光伝送路３０には遅延回路３２が設けられる。
【００３６】
この遅延回路３２は、図８（ａ），図８（ｂ），図９に示された遅延回路であり、遅延回路３２には光ファイバ等の光伝送路３３の一端が光学的に結合されている。光伝送路３１，３３各々は光カップラ３４に結合される。この光カップラ３４は光伝送路３１，３３から入射する付加光パルス列及び３チャンネル時間多重光パルス列をそれぞれ合波し、２つに分岐する。一方の分岐光は光伝送路３６を伝搬して光変調器３７へ入射し、他方の分岐光は光伝送路３５を伝搬する。
【００３７】
光変調器３７は、図１１に示されたように、付加チャンネル、即ち光伝走路３０を伝搬する付加光パルス列の周期と同周期のサイン波で変調されている。さらにその時間位相は、付加チャンネルを多重したい時間位置が変調サイン波の右上がりの傾きに位置するように制御されている。このような制御は、光伝送路３０，３１の前段に設けられたＴ−ＤＥＭＵＸ２３を駆動するためにクロック再生回路２２から出力されるタイミング信号２２ａを用いれば可能である（図１５参照）。ただし、厳密に右上がりの中点である必要はなく、その近辺であればよい。すなわち、３チャンネル信号光と光変調器との時間位相は完全に同期している必要はなく、環境状態によって揺らいでいてもよい。
【００３８】
光変調器３７を透過した分岐光は光パワー検出器３８へ入射される。光パワー検出器３８は、時間応答がパルス信号光の変調速度よりは十分遅く、光の平均パワーを検出するものとする。検出された平均パワーは、付加チャンネルの時間位置に依存する。図１１（ａ）に示されたような、付加チャンネルが所望の時間位置にある場合の平均パワーを基準とする。この場合、図１１（ｂ）に示されたように、付加チャンネルが所望の時間位置より前にあるときの平均パワーは基準値より大きく、図１１（ｃ）に示されたように、所望の時間位置より後ろにあるときの平均パワーは基準値より小さい。即ち、光変調器３７を透過した分岐光の平均出力パワーから、付加チャンネルの所望の時間位置からのずれを知ることができる。このことは、３チャンネル時間多重光パルス列と光変調器３７との時間位相は完全に同期していなくても、その近傍であれば成り立っている。つまり、環境揺らぎがあっても問題とはならない。
【００３９】
光パワー検出器３８の検出信号は制御回路３９に入力され、この検出信号と予め入力されている所定の基準値との差が取られる。この差は、付加チャンネルの所望の時間位置からのずれを表わす誤差信号となる。遅延回路３２を除く以上の構成により、時間ずれ検出回路が構成される。、また、制御回路３９は、この誤差信号に基づき遅延回路３２に対して比例フィードバック制御を行って、付加チャンネルの時間位置が所望の時間位置となるように制御する。
【００４０】
以上の構成では、時間多重後の状態を常にモニターしながら時間位置の制御を行っており、その制御動作は環境揺らぎに影響されない。したがって、従来技術に比べると、環境揺らぎに影響されず、より高い精度で時間多重することができる。
【００４１】
なお、ここでは４チャンネル時間多重系を例にとって説明したが、同様の構成は一般に（Ｎ−１）チャンネル時間多重光パルス列に１チャンネルを付加してＮチャンネル時間多重光パルス列とする場合に適用可能である。
また、光変調器３７の変調信号はサイン波であるとしたが、これに限るものではなく、上下が対称である周期関数であればよい。
また、付加光パルス列の制御点はサイン波形の右上がりの傾きの中点付近としたが、これに限るものではなく、上下対称である周期関数の平均値付近であればよい。
【００４２】
これは、次のように説明することができる。Ｎ＝４の場合を考える。マッハツェンダ型光変調器を用い、その変調特性の肩のところになるような光パルス列としたとき、θをパルス周期と変調周期との位相差とすると、光パルス列の平均透過率は、
【００４３】
【数１】
0003594728.tif 000002
【００４４】
となる。このように、θに依存しないので、環境揺らぎ等があっても高精度での周期合わせをする必要がない。
【００４５】
〔第６実施形態〕
第５実施形態の問題点は、制御回路３９において求められる誤差信号のもととなる光パワー検出器３８の検出信号、即ち光変調器３７の透過光パワーが入力光パワー、つまり分岐光のパワーに依存するということである。従って、制御回路３９に入力されている、予め設定された基準値を設定し、この設定値と光パワー検出器３８の検出信号との差分を誤差信号とすると、入力光パワーが想定値からずれた場合に正しい誤差信号が得られない。そこで、本発明の第６実施形態は、この問題点を回避するように構成された。
【００４６】
図１２は本発明の第６実施形態の構成を示すブロック図であり、図１１に示された本発明の第５実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１２に示された本発明の第６実施形態の構成が図１１に示された本発明の第５実施形態の構成と異なる点は、光伝送路３１を伝搬する３チャンネル時間多重光パルス列と光伝送路３０を伝搬する１チャンネルの付加光パルス列とが、光カップラ３４において合波される前に、それぞれを分岐して各々の光パワーを検出し、これら検出信号と、光パワー検出器３８の検出信号とに基づいて、遅延回路３２を制御する制御回路４４が設けられた点である。
【００４７】
つまり、詳細に述べると、光伝送路３１に光カップラ４０を設け、一方の分岐光は光カップラ３４へ入射させるようにし、他方の分岐光は光パワー検出器４２へ入射させ、更に、遅延回路３２の後段に光カップラ４１を設け、一方の分岐光は光カップラ３４へ入射させ、他方の分岐光は光パワー検出器４３へ入射させている。そして、これらパワー検出器４２，４３の検出信号と、光パワー検出器３８の検出信号とが制御回路４４へ入力されている。
【００４８】
上記制御回路４４では、（透過光パワー）／｛ｋ１×（付加信号光パワー）＋ｋ２×（時間多重信号光パワー）｝を算出する。ここで、ｋ１，ｋ２は光カップラ４０，４１の分岐比を換算した補正係数であり、上式の分母が光変調器３７への入力パワーを表わすように予め決定されている。即ち、上記表式は光変調器３７の透過率を表わしており、これは入力光パワーには依存しない。従って、上記式により得られた値を所定の基準値と比較して誤差信号を得るようにすれば、入力光パワーが変動しても正しい制御動作を得ることができる。
【００４９】
〔第７実施形態〕
図１３は、本発明の第７実施形態の構成を示すブロック図であり、図１０及び図１２と共通する部分には同一の符号を付しその説明を省略する。第７実施形態も、第６実施形態と同様に、第５実施形態における入力光パワー依存性という問題点を解決するように構成された。基本原理は第５実施形態と同様であるが、付加光パルス列と時間多重光パルス列を合波前にそれぞれ一部分岐して、その光パワーを検出するようになっている。そして、この検出信号をもとにそれぞれの光伝送路に挿入された光減衰器５０，５１各々を駆動し、光変調器３７へは常に一定レベルの光が入射されるように制御する。これにより、安定な時間多重動作を得ることができる。
【００５０】
尚、第５実施形態〜第７実施形態において用いられている光パワー検出器３８，４２，４３が光パルスの周波数まで周波数特性がのびていない特性を有するものであれば、それを用いる。また、光パルスの周波数まで周波数特性がのびているものであれば、それと低域濾過器を用いる。また、これら光パワー検出器３８，４２，４３の代わりに、前述した第３実施形態におけるマッハツェンダ型光変調器７を用いた光時間多重パルスの時間ずれ検出回路を備えるようにし、出力される誤差信号に基づいて遅延回路３２、及び減衰器５０，５１を制御するようにしてもよい。
第５実施形態〜第７実施形態に示された光変調器３７へは、図１０に示されたような入力があるので、クロック信号を入力させて、従来と同様に前段のタイミング信号をもってくることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による光時間多重パルスの時間ずれ検出回路によれば、簡単な構成で時間多重された光パルス列の時間的な位置ずれを正確に検出することができる効果が得られる。また、請求項２及び請求項６記載の発明によれば、入射光パワーが変動した場合でも時間多重パルスのずれを正確に検出できる効果が得られる。請求項４及び請求項５記載の発明によれば、光パルス列の光パワーによらず時間多重パルスのずれを正確に検出できるという効果がある。また、この発明による光時間多重回路によれば、簡単な構成で同期がとれた時間多重パルスを得ることができる効果がある。さらに、光時間多重ＡＤＭ装置においては、環境揺らぎに影響されることなく、高い精度で付加信号を多重することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光時間多重パルスの時間ずれ検出回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態による光時間多重パルスの時間ずれ検出回路の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態における光変調器３の変調特性を説明するための波形図である。
【図４】同実施形態の動作を説明するための波形図である。
【図５】本発明の第３実施形態による光時間多重パルスの時間ずれ検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】同実施形態の動作を説明するための波形図である。
【図７】本発明の第４実施形態による光時間多重回路の構成を示すブロック図である。
【図８】同実施形態における遅延回路１′および制御回路９の構成例を示す図である。
【図９】同遅延回路１′および制御回路９の他の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１１】付加チャンネルの所望の時間位置からのずれを説明するための説明図である。
【図１２】本発明の第６実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第７実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の光時間多重回路の構成例を示すブロック図である。
【図１５】従来の光時間多重回路、特に光時間多重ＡＤＭ回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１′，３２…遅延回路、２′，３４，４０，４１…光カップラ、
３，３７…光変調器、４，４−１〜４−４…光検出器、５…比較器、
６…比例回路、７…マッハツェンダ型光変調器、８…時間ずれ検出回路、
９…制御回路、３８，４２，４３…光パワー検出器、
３９，４４…制御回路、５０，５１…減衰器、Ｂ…光分岐器。
【図１】
0003594728.tif 000003
【図２】
0003594728.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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