(57)【要約】【課題】１つのクロック信号抽出装置で、２種以上のクロック周波数の入力光信号からクロック信号を抽出する。【解決手段】光変調部２０ａ、基準信号生成部３０ａ、位相比較部、変調電気信号生成部５０及びクロック信号生成部６０ａを備えている。光変調部は、クロック周波数が第１又は第２の周波数である入力光信号を、周波数が第１及び第２の周波数の平均値である変調電気信号によって変調して変調光パルス信号を出力する。基準信号生成部は、周波数が、第１及び第２の周波数の差の２分の１である基準電気信号を出力する。位相比較部は、変調光パルス信号と基準電気信号の位相を比較して、位相比較信号として出力する。変調電気信号生成部は、位相比較信号が入力されて、変調電気信号を出力する。クロック信号生成部は、変調電気信号と基準電気信号をミキシングすることにより合成信号を生成した後、第１の周波数又は第２の周波数のクロック信号を出力する。【選択図】図１
2008092084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力された、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は該第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号を、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する光変調部と、
前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられる基準周波数ｆ０の基準電気信号を出力する基準信号生成部と、
前記変調光パルス信号と前記基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力する位相比較部と、
前記位相比較信号が入力されて、前記変調電気信号を出力する変調電気信号生成部と、
前記変調電気信号と前記基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、該合成信号をフィルタリングして、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１のときは、前記第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力し、一方、前記入力光信号のクロック周波数が前記第２の周波数ｆ２のときは、前記第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力するクロック信号生成部と
を備えることを特徴とするクロック信号抽出装置。
【請求項２】
前記位相比較部は、
前記変調光パルス信号を変調電気パルス信号に変換して出力する光電変換器と、
前記変調電気パルス信号をフィルタリングして、前記基準周波数ｆ０の電気パルス信号を出力するバンドパスフィルタと、
前記電気パルス信号と、前記基準電気信号の位相を比較して、両者の差成分を位相差電気信号として出力する位相比較器と、
前記位相差電気信号を時間平均して、時間平均成分である前記位相比較信号を出力するループフィルタと
を備えることを特徴とする請求項１に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項３】
外部から入力された、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は該第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号を、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の間の値で与えられる変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する光変調部と、
前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２のいずれであるかを示すモニタ信号が入力されて、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１のときは、前記第１の周波数ｆ１と前記変調周波数ｆｍの差で与えられる第１基準周波数ｆ０１の基準電気信号を出力し、一方、前記入力光信号のクロック周波数が前記第２の周波数ｆ２のときは、前記第２の周波数ｆ２と前記変調周波数ｆｍの差で与えられる第２基準周波数ｆ０２の基準電気信号を出力する基準信号生成部と、
前記変調光パルス信号と前記基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力するとともに、前記モニタ信号を生成して出力する位相比較部と、
前記位相比較信号が入力されて、前記変調電気信号を出力する変調電気信号生成部と、
前記変調電気信号と前記基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、該合成信号をフィルタリングして、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１のときは、前記第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力し、一方、前記入力光信号のクロック周波数が前記第２の周波数ｆ２のときは、前記第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力するクロック信号生成部と
を備えることを特徴とするクロック信号抽出装置。
【請求項４】
前記位相比較部は、
前記変調光パルス信号を変調電気パルス信号に変換して出力する光電変換器と、
前記変調電気パルス信号が２分岐された一方の第１変調電気パルス信号をフィルタリングして、前記第１基準周波数ｆ０１の第１電気パルス信号を出力する第１バンドパスフィルタと、
前記変調電気パルス信号が２分岐された他方の第２変調電気パルス信号をフィルタリングして、前記第２基準周波数ｆ０２の第２電気パルス信号を出力する第２バンドパスフィルタと、
前記第１電気パルス信号と第２電気パルス信号の強度を比較し、前記モニタ信号を出力する強度比較器と、
前記モニタ信号が入力されて、前記第１電気パルス信号及び第２電気パルス信号の一方をパルス出力信号として出力するスイッチと、
前記パルス出力信号と、前記基準電気信号の位相を比較して、両者の差成分を位相差電気信号として出力する位相比較器と、
前記位相差電気信号を時間平均して、時間平均成分である前記位相比較信号を出力するループフィルタと
を備えることを特徴とする請求項３に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項５】
前記変調周波数ｆｍが、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２を１：（ｎ−１）に内分する値（ｎは３以上の整数）であり、
前記第１基準周波数ｆ０１が、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の差の１／ｎであり、及び
前記第２基準周波数ｆ０２が、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の差の（ｎ−１）／ｎである
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項６】
前記基準信号生成部は、クロック信号発生器、（ｎ−１）逓倍器及びスイッチを備え、
前記クロック信号発生器は、前記第１基準周波数ｆ０１の基準クロック信号を出力し、
該基準クロック信号は第１クロック信号と第２クロック信号とに２分岐され、
前記（ｎ−１）逓倍器は、前記第２クロック信号を（ｎ−１）逓倍して、前記第２基準周波数ｆ０２の第３クロック信号を生成し、及び
前記スイッチは、前記モニタ信号が入力されて、前記第１クロック信号及び第３クロック信号の一方を前記基準電気信号として出力する
ことを特徴とする請求項５に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項７】
前記入力光信号が、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は該第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の光信号を時分割多重したものであり、
前記位相比較部が、さらに、前記基準電気信号をｍ逓倍（ｍは２以上の整数）した後、前記位相比較器へ送るｍ逓倍器を備える
ことを特徴とする請求項２に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項８】
前記入力光信号が、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は該第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の光信号を時分割多重したものであり、
前記位相比較部が、光電変換器、複数のバンドパスフィルタ、位相比較器、第１スイッチ、ループフィルタ、複数の逓倍器及び第２スイッチを備え、
前記光電変換器は、前記変調光パルス信号を変調電気パルス信号に変換して出力し、
前記複数のバンドパスフィルタは、透過周波数が前記基準周波数ｆ０と同じか、あるいは前記基準周波数ｆ０を互いに異なる逓倍数で逓倍した周波数であって、それぞれ前記変調電気パルス信号をフィルタリングして、電気パルス信号を出力し、
前記第１スイッチは、外部からの制御信号の入力に応答して、前記複数のバンドパスフィルタから出力された電気パルス信号の１つをパルス出力信号として前記位相比較器へ送り、
前記複数の逓倍器は、それぞれ前記基準電気信号を互いに異なる逓倍数で逓倍した後、前記第２スイッチへ送り、
前記第２スイッチは、前記制御信号の入力に応答して、前記異なる逓倍数で逓倍された基準電気信号の１つを選択して前記位相比較器へ送り、
前記位相比較器は、前記パルス出力信号と、前記逓倍された基準電気信号の位相を比較して、両者の差成分を位相差電気信号として出力し、及び
前記ループフィルタは、前記位相差電気信号を時間平均して、時間平均成分である位相比較信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項９】
前記クロック信号生成部が、
前記変調電気信号と前記基準電気信号をミキシングして、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２を周波数成分として含む合成信号を生成するミキサーと、
前記合成信号が２分岐された一方の第１合成信号が入力されて、前記第１の周波数ｆ１の周波数成分を透過させてクロック信号として出力する第１出力フィルタと、
前記合成信号が２分岐された他方の第２合成信号が入力されて、前記第２の周波数ｆ２の周波数成分を透過させてクロック信号として出力する第２出力フィルタと
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項１０】
前記クロック信号生成部が、
前記変調電気信号と前記基準電気信号をミキシングして、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２を周波数成分として含む合成信号を生成するミキサーと、
前記合成信号が入力されて、前記モニタ信号に応じて、透過周波数を変化させてクロック信号を出力する可変バンドパスフィルタと
を備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項１１】
前記光変調部は、
前記入力光信号を強度変調する第１電界吸収型光変調器と、
該第１電界吸収型光変調器の光出力信号を増幅する光増幅器と、
該光増幅器の出力を強度変調する第２電界吸収型光変調器と
を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項１２】
前記光変調部は、
ＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）符号を用いて符号化された入力光信号を、第１ＮＲＺ信号と第２ＮＲＺ信号とに分岐する光分岐器と、
前記第１ＮＲＺ信号の位相を遅延させる光位相調整器と、
位相遅延された第１ＮＲＺ信号と前記第２ＮＲＺ信号とを合波して光パルス信号を生成する光合波器と、
光パルス信号を変調して変調光パルス信号を出力する電界吸収型光変調器と
を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のクロック信号抽出装置。
【請求項１３】
外部から入力された、クロック周波数が互いに異なる第１〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の周波数ｆ１〜ｆｐである入力光信号を、変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号として出力する光変調部と、
前記入力光信号のクロック周波数が、前記第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれであるかを示すモニタ信号が入力されて、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれであるかに応じて、前記第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのそれぞれと前記変調周波数ｆｍとの差で与えられる第１〜ｐの基準周波数ｆ０１〜ｆ０ｐのいずれかの基準電気信号を出力する基準信号生成部と、
前記変調光パルス信号と前記基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力するとともに、前記モニタ信号を生成して出力する位相比較部と、
前記位相比較信号が入力されて、前記変調電気信号を出力する変調電気信号生成部と、
前記変調電気信号と前記基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、該合成信号をフィルタリングして、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれかに応じて、周波数が前記第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれかであるクロック信号を出力するクロック信号生成部と
を備えることを特徴とするクロック信号抽出装置。
【請求項１４】
クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は該第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号を入力する過程と、
該入力光信号を、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する過程と、
前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられる基準周波数ｆ０の基準電気信号を生成する過程と、
前記変調光パルス信号と前記基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として生成する過程と、
該位相比較信号を入力して、前記変調電気信号を出力する過程と、
前記変調電気信号と前記基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、該合成信号をフィルタリングして、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１のときは、前記第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力し、一方、前記入力光信号のクロック周波数が前記第２の周波数ｆ２のときは、前記第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力する過程と
を備えることを特徴とするクロック信号抽出方法。
【請求項１５】
クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は該第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号を入力する過程と、
該入力光信号を、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の間の値で与えられる変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する過程と、
前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１のときは、前記第１の周波数ｆ１と前記変調周波数ｆｍの差で与えられる第１基準周波数ｆ０１の基準電気信号を出力し、一方、前記入力光信号のクロック周波数が前記第２の周波数ｆ２のときは、前記第２の周波数ｆ２と前記変調周波数ｆｍの差で与えられる第２基準周波数ｆ０２の基準電気信号を出力する過程と、
前記変調光パルス信号と前記基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力する過程と、
前記位相比較信号を入力して、前記変調電気信号を出力する過程と、
前記変調電気信号と前記基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、該合成信号をフィルタリングして、前記入力光信号のクロック周波数が前記第１の周波数ｆ１のときは、前記第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力し、一方、前記入力光信号のクロック周波数が前記第２の周波数ｆ２のときは、前記第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力する過程と
を備えることを特徴とするクロック信号抽出方法。
【請求項１６】
前記変調周波数ｆｍを、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２を１：（ｎ−１）に内分する値とし、
前記第１基準周波数ｆ０１を、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の差の１／ｎとし、及び
前記第２基準周波数ｆ０２を、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２の差の（ｎ−１）／ｎとする
ことを特徴とする請求項１５に記載のクロック信号抽出方法。
【請求項１７】
入力される前記光パルス信号のクロック周波数が、前記第１の周波数ｆ１及び前記第２の周波数ｆ２のいずれかである光信号を時分割多重したものであり、
前記変調光パルス信号と前記基準電気信号との位相差を比較する際に、前記基準電気信号をｍ逓倍する
ことを特徴とする請求項１４に記載のクロック信号抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受信した光信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出装置及びクロック信号抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
受信した光信号から当該光信号の時間基準を与えるクロック信号を抽出し、抽出したクロック信号でゲーティングすることによって、受信した光信号から情報を取り出す技術がある。
【０００３】
光信号からクロック信号を抽出するに当たり、この発明の発明者等は光−電気ハイブリット構成のクロック信号抽出装置を試作し、その性能向上を目指す研究を進めている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
図１０を参照して、非特許文献１に開示されている、光時分割多重通信システムの受信装置におけるクロック信号抽出装置の構成及び機能を説明する。図１０は、クロック信号抽出装置の従来例として、非特許文献１に開示されているクロック信号抽出装置を説明するための概略的ブロック図である。ここでは、一例として、１チャネル当たり４０［Ｇｂｉｔ／ｓ］のビットレートの４チャネル分の光信号が光時分割多重されて、１６０［Ｇｂｉｔ／ｓ］のＲＺ符号化された光パルス信号として送信された場合を想定して、クロック信号抽出装置の構成及び動作を説明する。すなわち、１６０［Ｇｂｉｔ／ｓ］の光パルス信号から４０［ＧＨｚ］のクロック信号を抽出する場合について説明する。
【０００５】
光時分割多重通信システムの受信装置で受信された入力光信号（図中、矢印Ｓ２０１ａで示す。）は、クロック信号抽出装置１１０に入力される。ここで、入力光信号Ｓ２０１ａは、ＲＺ符号化された光パルス信号である。クロック信号抽出装置１１０は、電界吸収型光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１２２、光電変換器１４２、第１バンドパスフィルタ１４４、位相比較器１４６、４逓倍器１４９、クロック信号発生器１３２、ループフィルタ１４８、電圧制御型発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１５２、ミキサー１６２、第２バンドパスフィルタ１６５及び増幅器１２６を備えている。
【０００６】
クロック信号抽出装置１１０に入力された入力光信号Ｓ２０１ａは、先ず、ＥＡＭ１２２に入力される。ＥＡＭ１２２には、制御信号として変調電気信号（図中、矢印Ｓ２２６で示す。）が入力されている。変調電気信号Ｓ２２６は、ＶＣＯ１５２で生成された周波数が４０［ＧＨｚ］の電気信号（図中、矢印Ｓ２５１で示す。）と、クロック信号発生器１３２で生成された周波数がｆ０［ＧＨｚ］の基準電気信号（図中、矢印Ｓ２３１で示す。）とをミキサー１６２でミキシングした後、透過帯域の中心周波数が（４０−ｆ０）［ＧＨｚ］である第２バンドパスフィルタ１６５でフィルタリングし、さらに増幅器１２６で増幅したものである。
【０００７】
ＥＡＭ１２２に設けられた光導波路を光信号が伝播する際に、その光導波路の有する吸収係数が、ＥＡＭ１２２へ入力される変調電気信号Ｓ２２６の周波数に従って変動する。すなわち、（４０−ｆ０）［ＧＨｚ］の周波数で、光導波路を伝播する光信号が透過されたり、遮断されたりする。ＥＡＭ１２２に入力された入力光信号の１６０［Ｇｂｉｔ／ｓ］の光パルス信号成分のうち、(４０−ｆ０)［ＧＨｚ］の透過窓を通過できた成分が、変調光パルス信号（図中、矢印Ｓ２２１で示す。）として出力される。変調光パルス信号Ｓ２２１は、光電変換器１４２に入力されて光電変換され、第１電気信号（図中、矢印Ｓ２２２で示す。）として出力される。
【０００８】
第１電気信号Ｓ２２２は、透過帯域の中心周波数が４×ｆ０［ＧＨｚ］の第１バンドパスフィルタ１４４でフィルタリングされる。その結果、第１バンドパスフィルタ１４４からは、周波数が４×ｆ０［ＧＨｚ］の第２電気信号（図中、矢印Ｓ２２４で示す。）が出力される。第２電気信号Ｓ２２４は、位相比較器１４６に入力される。位相比較器１４６において、第２電気信号Ｓ２２４と第３電気信号（図中、矢印Ｓ２２９で示す。）の位相が比較される。第３電気信号Ｓ２２９は、周波数ｆ０［ＧＨｚ］の基準電気信号Ｓ２３１が、分岐器１３９を経て４逓倍器１４９に入力された結果、４逓倍器１４９から出力される信号である。第２電気信号Ｓ２２４と第３電気信号Ｓ２２９の位相が合致していれば、位相比較器１４６から出力される第４電気信号（図中、矢印Ｓ２２５で示す。）は０Ｖとなる。一方、第２電気信号Ｓ２２４と第３電気信号Ｓ２２９の位相が合致していない場合は、位相差の大きさに比例して第４電気信号Ｓ２２５の電圧が大きくなる。
【０００９】
第４電気信号Ｓ２２５は、ループフィルタ１４８に入力されて、時間的に平均された強度の信号として出力される。ループフィルタ１４８から出力される第５電気信号（図中、矢印Ｓ２４１で示す。）は、ＶＣＯ１５２に入力される。ＶＣＯ１５２は、入力される第５電気信号Ｓ２４１の電圧に比例する周波数の第６電気信号Ｓ２５１を出力する機能を有している。このため、ＶＣＯ１５２から出力される第６電気信号Ｓ２５１の周波数は、第２電気信号Ｓ２２４の位相と、第３電気信号Ｓ２２９の位相とが合致するように変化する。入力される第５電気信号Ｓ２４１が０Ｖである場合に、ＶＣＯ１５２が出力する周波数が４０［ＧＨｚ］になるように設定しておけば、第２電気信号Ｓ２２４の位相と、第３電気信号Ｓ２２９の位相が合致した場合に、ＶＣＯ１５２は、周波数が４０［ＧＨｚ］の第６電気信号Ｓ２５１を出力する。すなわち、第６電気信号Ｓ２５１の周波数が４０［ＧＨｚ］となるためには、第２電気信号Ｓ２２４と第３電気信号Ｓ２２９が同期する必要がある。
【００１０】
変調光パルス信号Ｓ２２１は、光パルス信号のクロック周波数（１６０［ＧＨｚ］）の１／４の周波数（４０［ＧＨｚ］）に低周波成分ｆ０［ＧＨｚ］をミキシングした周波数で変調されてＥＡＭ１２２から出力された信号である。第１電気信号Ｓ２２２は変調光パルス信号Ｓ２２１が光電変換器１４２で電気信号に変換された信号である。第２電気信号Ｓ２２４は第１電気信号Ｓ２２２の有する周波数成分のうち、４×ｆ０［ＧＨｚ］の周波数成分だけが透過された信号である。従って、第３電気信号Ｓ２２９が第２電気信号Ｓ２２４の位相に同期するとは、入力光信号Ｓ２０１ａが基準電気信号Ｓ２３１の位相に同期することに相当する。
【００１１】
ＶＣＯ１５２から出力される第６電気信号Ｓ２５１は、分岐器１６３で分岐され、一方は、ミキサー１６２に入力される。
【００１２】
ミキサー１６２には、ＶＣＯ１５２から出力される第６電気信号Ｓ２５１と、分岐器１３９を経てクロック信号発生器１３２から出力される周波数ｆ０の電気信号Ｓ２３１が入力される。この結果、ミキサー１６２からは、周波数が（４０±ｎ×ｆ０）［ＧＨｚ］の複数の周波数成分が合成された第７電気信号Ｓ２５０が出力される。第７電気信号Ｓ２５０の周波数成分のうち、周波数が（４０−ｆ０）［ＧＨｚ］の周波数成分の電気信号のみが第２バンドパスフィルタ１６５を透過して、増幅器１２６へ送られる。第６電気信号Ｓ２５１が分岐器１６３で分岐された他方は、抽出されたクロック信号（図中、矢印Ｓ２６０で示す。）として、クロック信号抽出装置１１０から出力される。
【００１３】
また、光パルス信号に大きなタイミングジッタが含まれている場合に、タイミングジッタが除去されたクロック信号を抽出できるクロック信号抽出方法及びクロック信号抽出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
図１１を参照して、特許文献１に開示されているクロック信号抽出装置の構成及び機能を説明する。図１１は、クロック信号抽出装置の従来例として、特許文献１に開示されているクロック信号抽出装置を説明するための概略的ブロック図である。
【００１５】
このクロック信号抽出装置１１１は、光パルス信号Ｓ２０１ａを変調する第１ＥＡＭ１２２ａと、第１ＥＡＭ１２２ａの出力である第１変調光パルス信号Ｓ２０３を増幅する光増幅器１２３と、光増幅器１２３の出力信号Ｓ２０６を変調して第２変調光パルス信号Ｓ２２１を出力する第２ＥＡＭ１２２ｂを、この順にカスケード接続して備えている点が図１０を参照して説明したクロック信号抽出装置と異なっている。増幅器１２６から出力される電気信号Ｓ２２６は２分岐され、一方（図中、矢印Ｓ２２６ａで示す。）は、第１ＥＡＭ１２２ａに入力され、他方（図中、矢印Ｓ２２６ｂで示す。）は、位相調整器１２８で位相調整された後、第２ＥＡＭ１２２ｂに入力されている。この構成によれば、クロック信号抽出装置１１１に入力される入力光信号Ｓ２０１ａが２つのＥＡＭを通過する。この構成により、第２変調光パルス信号の時間幅を狭くすることが可能になる。
【００１６】
上述した、２つの従来例では、クロック信号抽出装置は、ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）符号化された、光パルス信号からクロック信号を抽出する。これに対して、ＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）符号化された光パルス信号からクロック信号を抽出する装置及び方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１７】
図１２を参照して、特許文献２に開示されているクロック信号抽出装置の構成及び機能を説明する。図１２は、クロック信号抽出装置の従来例として、特許文献２に開示されているクロック信号抽出装置を説明するための概略的ブロック図である。
【００１８】
クロック信号抽出装置１１２は、光位相制御部１７０、光電変換器１４２及びバンドパスフィルタ１４４を備えている。
【００１９】
光位相制御部１７０には、ＮＲＺ符号化された入力光信号Ｓ２０１ｂが入力される。光位相制御部１７０は、この入力光信号Ｓ２０１ｂを、ＲＺ符号化された光パルス信号Ｓ２０５に変換する。光電変換器１４２は、光パルス信号Ｓ２０５を電気パルス信号Ｓ２２２に変換する。バンドパスフィルタ１４４は、電気パルス信号Ｓ２２２のクロック信号成分を抽出して、電気クロック信号Ｓ２６９として出力する。
【００２０】
光位相制御部１７０は、光分岐器１７２と、光位相調整器１７４と、光合波器１７６とを備えている。
【００２１】
光分岐器１７２は、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号Ｓ２０１ｂを、第１ＮＲＺ信号Ｓ２０３ａと第２ＮＲＺ信号Ｓ２０３ｂとに２分岐する。光位相調整器１７４は、第１ＮＲＺ信号Ｓ２０３ａの位相を遅延させる。光合波器１７６は、光位相調整器１７４で位相遅延された第１ＮＲＺ信号Ｓ２０３ａと、第２ＮＲＺ信号Ｓ２０３ｂとを合波して光パルス信号Ｓ２０５を生成する。
【００２２】
光位相調整器１７６における、第１ＮＲＺ信号Ｓ２０３ａの位相の遅延量は、入力光信号の周期がＴの場合、その半分のＴ／２とする。さらに、光位相調整器１７６は、第１ＮＲＺ信号Ｓ２０３ａが第２ＮＲＺ信号Ｓ２０３ｂに対して搬送波の位相がちょうど半波長ずれるように設定される。
【００２３】
この構成によれば、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号をＲＺ符号化された光パルス信号に変換でき、ビットレート周波数に等しいクロック信号を抽出することができる。
【特許文献１】特開２００６−４９９６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２９４２号公報
【非特許文献１】「１６０Ｇｂ／ｓクロック信号抽出装置の開発」、辻弘美  他、２００３年電子情報通信学会ソサイエティ大会、Ｂ−１０−１１５、２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ネットワークを流れるデータ量が増大するに従って、ビットレートが異なる光信号が伝播される状況が生じてくると考えられる。
【００２５】
上述の従来例の各クロック信号抽出装置は、ビットレートが確定したネットワークにおいて用いられるものであって、一定の周波数のクロック信号を抽出できる。しかしながら、例えば、ギガビットイーサネット（登録商標）とＳＤＨ／ＳＯＮＥＴなど異なるビットレートのデータが伝播される場合は、それぞれのビットレートに対応するクロック信号抽出装置が必要になる。また、同じビットレートであっても、誤り訂正符号が付与されているデータと付与されていないデータとでは、実質的なビットレートの拡張がなされるため、誤り訂正符号の有無に対応して２つのクロック信号抽出装置が必要になる。
【００２６】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、１つのクロック信号抽出装置で、２種以上のクロック周波数の入力光信号からクロック信号を抽出できる、クロック信号抽出装置及びクロック信号抽出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上述した目的を達成するために、この発明のクロック信号抽出装置は、光変調部と、基準信号生成部と、位相比較部と、変調電気信号生成部と、クロック信号生成部とを備えている。
【００２８】
光変調部は、外部から入力された入力光信号を、変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する。ここで入力光信号のクロック周波数は、第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である。また、変調周波数ｆｍは、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる。
【００２９】
基準信号生成部は、基準周波数ｆ０の基準電気信号を出力する。基準周波数ｆ０は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられる。
【００３０】
位相比較部は、変調光パルス信号と基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力する。変調電気信号生成部は、位相比較信号が入力されて、変調電気信号を出力する。
【００３１】
クロック信号生成部は、変調電気信号と基準電気信号をミキシングすることにより合成信号を生成した後、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力する。一方、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、クロック信号生成部は、第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力する。
【００３２】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、好ましくは、位相比較部が、光電変換器、バンドパスフィルタ、位相比較器及びループフィルタを備えるのが好適である。
【００３３】
光電変換器は、変調光パルス信号を変調電気パルス信号に変換して出力する。バンドパスフィルタは、変調電気パルス信号をフィルタリングして、基準周波数ｆ０の電気パルス信号を出力する。位相比較器は、電気パルス信号と基準電気信号の位相を比較して、両者の差成分を位相差電気信号として出力する。ループフィルタは、位相差電気信号を時間平均して、時間平均成分である位相比較信号を出力する。
【００３４】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、入力光信号が、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の光信号を時分割多重したものであるときは、位相比較部が、基準信号をｍ逓倍するｍ逓倍器を備えるのが好適である。
【００３５】
また、この発明のクロック信号抽出装置の他の好適な実施形態によれば、光変調部、基準信号生成部、位相比較部及びクロック信号生成部を備えている。
【００３６】
光変調部は、外部から入力された入力光信号を、変調周波数ｆｍの変調電気信号によって変調して変調光パルス信号を出力する。ここで、入力光信号のクロック周波数は、第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である。また、変調周波数ｆｍは、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間の値で与えられる。
【００３７】
基準信号生成部には、光パルス信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数のいずれであるかを示すモニタ信号が入力される。基準信号生成部は、光パルス信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１基準周波数ｆ０１の基準電気信号を出力する。一方、光パルス信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、基準信号生成部は、第２基準周波数ｆ０２の基準電気信号を出力する。第１基準周波数ｆ０１は、第１の周波数ｆ１及び変調周波数ｆｍの差で与えられる。また、第２基準周波数ｆ０２は、第２の周波数ｆ２及び変調周波数ｆｍの差で与えられる。
【００３８】
位相比較部は、変調光パルス信号と基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力するとともに、モニタ信号を生成して出力する。変調電気信号生成部は、位相比較信号が入力されて、変調電気信号を出力する。
【００３９】
クロック信号生成部は、変調電気信号と基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、合成信号をフィルタリングして、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力する。一方、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、クロック信号生成部は、第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力する。
【００４０】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、好ましくは、位相比較部が、光電変換器、第１バンドパスフィルタ、第２バンドパスフィルタ、強度比較器、スイッチ、位相比較器及びループフィルタを備えるのが良い。
【００４１】
光電変換器は、変調光パルス信号を変調電気パルス信号に変換して出力する。第１バンドパスフィルタは、変調電気パルス信号が２分岐された一方の第１変調電気パルス信号をフィルタリングして、第１基準周波数ｆ０１の第１電気パルス信号を出力する。第２バンドパスフィルタは、変調電気パルス信号が２分岐された他方の第２変調電気パルス信号をフィルタリングして、第２基準周波数ｆ０２の第２電気パルス信号を出力する。強度比較器は、第１電気パルス信号と第２電気パルス信号の強度を比較し、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数のいずれであるかを示すモニタ信号を出力する。スイッチは、モニタ信号が入力されて、第１電気パルス信号及び第２電気パルス信号の一方をパルス出力信号として出力する。位相比較器は、パルス出力信号と基準電気信号の位相を比較して、両者の差成分を位相差電気信号として出力する。ループフィルタは、位相差電気信号を時間平均して、時間平均成分である位相比較信号を出力する。
【００４２】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、好ましくは、変調周波数ｆｍが、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を１：（ｎ−１）に内分する値（ｎは３以上の整数）であり、第１基準周波数ｆ０１が、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の１／ｎであり、及び、第２基準周波数ｆ０１が、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の（ｎ−１）／ｎであるのが良い。
【００４３】
この場合、基準信号生成部は、クロック信号発生器、（ｎ−１）逓倍器及びスイッチを備えるのが好適である。
【００４４】
クロック信号発生器は、第１の基準周波数ｆ０１の基準クロック信号を出力する。基準クロック信号は、第１クロック信号と第２クロック信号とに２分岐される。（ｎ−１）逓倍器は、第２クロック信号を（ｎ−１）逓倍して、第２基準周波数ｆ０２の第３クロック信号を生成する。スイッチは、モニタ信号が入力されて、第１クロック信号及び第３クロック信号の一方を基準電気信号として出力する。
【００４５】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、入力光信号が、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２の光信号を時分割多重したものであるときは、位相比較部が、光電変換器、複数のバンドパスフィルタ、位相比較器、第１スイッチ、ループフィルタ、複数の逓倍器及び第２のスイッチを備えるのが好適である。
【００４６】
光電変換器は、変調光パルス信号を変調電気パルス信号に変換して出力する。
【００４７】
複数のバンドパスフィルタは、透過周波数が基準周波数ｆ０と同じか、あるいは基準周波数ｆ０を互いに異なる逓倍数で逓倍した周波数である。複数のバンドパスフィルタは、それぞれ変調電気パルス信号をフィルタリングして、電気パルス信号を出力する。
【００４８】
第１スイッチは、外部からの制御信号の入力に応答して、複数のバンドパスフィルタから出力された電気パルス信号の１つをパルス出力信号として位相比較器へ送る。複数の逓倍器は、それぞれ基準電気信号を互いに異なる逓倍数で逓倍した後、第２スイッチへ送る。第２スイッチは、外部からの制御信号の入力に応答して、異なる逓倍数で逓倍された基準電気信号の１つを選択して位相比較器へ送る。位相比較器は、パルス出力信号と、逓倍された基準電気信号の位相を比較して、両者の差成分を位相差電気信号として出力する。ループフィルタは、位相差電気信号を時間平均して、時間平均成分である位相比較信号を出力する。
【００４９】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、好ましくは、クロック信号生成部が、ミキサー、第１出力フィルタ及び第２出力フィルタを備えるのが良い。
【００５０】
ミキサーは、変調電気信号と基準電気信号をミキシングして、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を周波成分として含む合成信号を生成する。第１出力フィルタは、合成信号が２分岐された一方の第１合成信号が入力されて、第１の周波数ｆ１の周波数成分を透過させてクロック信号として出力する。第２出力フィルタは、合成信号が２分岐された他方の第２合成信号が入力されて、第２の周波数ｆ２の周波数成分を透過させてクロック信号として出力する。
【００５１】
また、クロック信号生成部が、ミキサーと可変バンドパスフィルタを備える構成としても良い。ミキサーは、変調電気信号と基準電気信号をミキシングして、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を周波数成分として含む合成信号を生成する。可変バンドパスフィルタは、入力されたモニタ信号に応じて、透過周波数を変化させてクロック信号を出力する。
【００５２】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、好ましくは、光変調部は、入力光信号を強度変調する第１電界吸収型光変調器、第１電界吸収型光変調器の光出力信号を増幅する光増幅器、及び光増幅器の出力を強度変調する第２電界吸収型光変調器を備えるのが好適である。
【００５３】
また、光変調部が、ＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）符号を用いて符号化された入力光信号を、第１ＮＲＺ信号と第２ＮＲＺ信号とに２分岐する光分岐器と、第１ＮＲＺ信号の位相を遅延させる光位相調整器と、位相遅延された第１ＮＲＺ信号と第２ＮＲＺ信号とを合波して光パルス信号を生成する光合波器と、光パルス信号を変調して変調光パルス信号を出力する変調器を備える構成としても良い。
【００５４】
また、この発明のクロック信号抽出装置の他の好適な実施形態によれば、光変調部、基準信号生成部、位相比較部、変調電気信号生成部及びクロック信号生成部を備えて構成される。
【００５５】
光変調部は、外部から入力された、クロック周波数が互いに異なる第１〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の周波数ｆ１〜ｆｐである入力光信号を、変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号として出力する。
【００５６】
基準信号生成部には、入力光信号のクロック周波数が第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれであるかを示すモニタ信号が入力される。基準信号生成部は、入力光信号のクロック周波数が第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれであるかに応じて、第１〜第ｐの基準周波数ｆ０１〜ｆ０ｐのいずれかである基準電気信号を出力する。第１〜第ｐの基準周波数ｆ０１〜ｆ０ｐは、第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのそれぞれと、変調周波数ｆｍの差で与えられる。
【００５７】
位相比較部は、変調光パルス信号と基準電気信号との位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力する。変調電気信号生成部は、位相比較信号が入力されて、変調電気信号を出力する。
【００５８】
クロック信号生成部は、変調電気信号と基準電気信号とをミキシングすることにより合成信号を生成した後、合成信号をフィルタリングして、入力光信号のクロック周波数が第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのいずれであるかに応じて、それぞれ第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐのクロック信号を出力する。
【００５９】
上述した目的を達成するために、この発明のクロック抽出方法は、以下の過程を備えている。
【００６０】
先ず、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号を入力する。次に、入力光信号を、変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する。変調周波数ｆｍは、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる。次に、基準周波数ｆ０の基準電気信号を生成する。基準周波数ｆ０は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられる。
【００６１】
次に、変調光パルス信号と基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として生成する。次に、位相比較信号を入力して、変調電気信号を出力する。次に、変調電気信号と基準電気信号をミキシングして、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力し、一方、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力する。
【００６２】
また、この発明のクロック信号抽出方法の他の好適な実施形態によれば、以下の過程を備えている。
【００６３】
先ず、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号を入力する。
【００６４】
次に、入力光信号を変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を出力する。変調周波数ｆｍは、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間の値で与えられる。
【００６５】
次に、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１基準周波数ｆ０１の基準電気信号を出力する。一方、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、第２基準周波数ｆ０２の基準電気信号を出力する。第１基準周波数ｆ０１は、第１の周波数ｆ１と変調周波数ｆｍの差で与えられる。また、第２基準周波数ｆ０２は、第２の周波数ｆ２と変調周波数ｆｍの差で与えられる。
【００６６】
次に、変調光パルス信号と基準電気信号の位相を比較して、比較結果を位相比較信号として出力する。次に、位相比較信号を入力して、変調電気信号を出力する。次に、変調電気信号と基準電気信号をミキシングすることにより合成信号を生成した後、合成信号をフィルタリングして、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１の周波数ｆ１のクロック信号を出力し、一方、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、第２の周波数ｆ２のクロック信号を出力する。
【００６７】
上述したクロック信号抽出装置の実施にあたり、好ましくは、変調周波数ｆｍを、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を１：（ｎ−１）に内分する値とし、第１基準周波数ｆ０１を、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の１／ｎとし、及び、第２基準周波数ｆ０２を、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の（ｎ−１）／ｎとするのが良い。
【００６８】
上述したクロック信号抽出方法の実施にあたり、好ましくは、入力光信号が、クロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２のいずれかである光信号を時分割多重したものであるときに、変調光パルス信号と基準電気信号との位相差を比較する際に、基準電気信号をｍ逓倍するのが好適である。
【発明の効果】
【００６９】
この発明のクロック信号抽出装置及びクロック信号抽出方法によれば、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第１の周波数ｆ１と異なる第２の周波数ｆ２である入力光信号に対して、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調を行って変調光パルス信号を生成している。その結果、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれであっても、変調光パルス信号の周波数は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の２分の１になる。変調光パルス信号と、基準周波数ｆ０の基準電気信号との位相差が０になるように変調電気信号の位相を調整し、さらに、変調電気信号と基準電気信号の和周波信号及び差周波信号を含む合成信号を生成すれば、クロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの信号が入力されても、クロック信号を抽出することができる。
【００７０】
その結果、１つのクロック信号抽出装置で、異なる２種のクロック周波数の信号に対してクロック信号を抽出することができる。
【００７１】
また、この発明のクロック信号抽出装置及びクロック信号抽出方法の他の形態によれば、変調電気信号の周波数ｆｍを、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間の値にし、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、基準電気信号の周波数が、第１基準周波数ｆ０１になり、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、基準電気信号の周波数が、第２基準周波数ｆ０２になる構成にしている。
【００７２】
この構成によれば、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、変調電気信号と周波数が第１基準周波数ｆ０１である基準電気信号とを、ミキシングして得られる合成信号に含まれる、差周波信号の周波数が第１の周波数ｆ１になる。また、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、変調電気信号と周波数が第２基準周波数ｆ０２である基準電気信号とを、ミキシングして得られる合成信号に含まれる、和周波信号の周波数が第２の周波数ｆ２になる。
【００７３】
その結果、クロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの信号が入力されても、１つのクロック信号抽出装置でクロック信号を抽出することができる。さらに、変調光パルス信号の周波数ごとの強度を用いて、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれであるかを示すモニタ信号を生成することができる。
【００７４】
さらに、クロック信号生成部が、モニタ信号に応じて、透過周波数を変化させる可変バンドパスフィルタを備える構成とすれば、クロック信号抽出装置のクロック信号を出力するための出力端子は、一つで良い。
【００７５】
また、位相比較部が、基準電気信号をｎ逓倍するｎ逓倍器を備える構成にすれば、異なるクロック周波数の信号をそれぞれｎ逓倍した時分割多重信号についても１つのクロック信号抽出装置でクロック信号を抽出することができる。
【００７６】
また、光変調部が、入力光信号を変調する第１電界吸収型光変調器と、第１電界吸収型光変調器の光出力信号を増幅する光増幅器と、光増幅器の出力を変調する第２電界吸収型光変調器とを備える構成すれば、第２変調光パルス信号を狭くすることが可能になる。この結果、光パルス信号のＳ／Ｎ比を大きくすることができ、ＰＬＬのループゲインを大きくすることができる。すなわち、より大きなタイミングジッタに対してもＰＬＬ系として機能する。
【００７７】
また、光変調部が、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号を、第１ＮＲＺ信号と第２ＮＲＺ信号とに分岐する光分岐器と、第１ＮＲＺ信号の位相を遅延させる光位相調整器と、位相遅延された第１ＮＲＺ信号と第２ＮＲＺ信号とを合波して光パルス信号を生成する光合波器とを備える構成にすれば、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号から、ビットレート周波数に等しいクロック信号を抽出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に、各構成要素の配置関係等を概略的に示したものに過ぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。また、以下の説明において、特定の機器及び条件等を用いることがあるが、これらは単なる好適例に過ぎず、従って、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。
【００７９】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態のクロック信号抽出装置について説明する。図１は、第１実施形態のクロック信号抽出装置の一構成例を示す概略的ブロック図である。
【００８０】
クロック信号抽出装置１０は、光変調部２０ａと、基準信号生成部３０ａと、位相比較部４０ａと、変調電気信号生成部５０と、クロック信号生成部６０ａとを備えている。
【００８１】
外部からの入力光信号（図中、矢印Ｓ１０１ａで示す。）は、クロック信号抽出装置１０の光変調部２０ａに入力される。ここで、入力光信号Ｓ１０１ａの時間基準を与えるクロック周波数は、第１の周波数ｆ１又は第２の周波数ｆ２である。第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２は異なるものとし、ここでは、第２の周波数ｆ２は、第１の周波数ｆ１よりも大きいものとして説明する。
【００８２】
光変調部２０ａは、電界吸収型光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２２、増幅器２６及びバイアス電源２４を備えている。光変調部２０ａに入力された入力光信号Ｓ１０１ａは、ＥＡＭ２２に入力される。また、ＥＡＭ２２には、変調電気信号生成部５０で生成された変調電気信号（図中、矢印Ｓ１５１で示す。）が、増幅器２６で増幅され、さらに、バイアス電源２４でバイアス電圧が印加された後、入力される。この変調電気信号Ｓ１５１の周波数は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる変調周波数ｆｍ（＝（ｆ１＋ｆ２）／２）である。
【００８３】
ＥＡＭ２２に設けられた光導波路を光信号が伝播する際に、その導波路の有する吸収係数が、ＥＡＭ２２に制御信号として入力される変調電気信号Ｓ１５１の周波数に従って変動する。すなわち、ＥＡＭ２２に入力された入力光信号Ｓ１０１ａは、変調周波数ｆｍの周波数で、光導波路を伝播する光信号が透過されたり遮断されたりして、強度変調される。その結果、変調周波数ｆｍの透過窓を通過できた成分が、変調光パルス信号（図中、矢印Ｓ１２１ａで示す。）として出力される。
【００８４】
入力光信号Ｓ１０１ａがクロック周波数ｆ１を有するとき、ＥＡＭ２２から出力される変調光パルス信号Ｓ１２１ａが持つ信号成分は、変調周波数ｆｍ、及び入力光信号Ｓ１０１ａが有するクロック周波数ｆ１の他に、ミキシング信号として出力される、（ｆ２−ｆ１）／２（＝ｆｍ−ｆ１）になる。
【００８５】
また、入力光信号Ｓ１０１ａがクロック周波数ｆ２を有するとき、ＥＡＭ２２から出力される変調光パルス信号Ｓ１２１ａが持つ信号成分は、変調周波数ｆｍ、及び入力光信号Ｓ１０１ａが有するクロック周波数ｆ２の他に、ミキシング信号として出力される、（ｆ２−ｆ１）／２（＝ｆ２−ｆｍ）になる。
【００８６】
ＥＡＭ２２から出力された変調光パルス信号Ｓ１２１ａは、位相比較部４０ａへ送られる。
【００８７】
基準信号生成部３０ａは、クロック信号発生器３２を備えていて、基準周波数ｆ０の基準電気信号を生成する。クロック信号発生器３２は、基準周波数ｆ０の基準クロック信号Ｓ１３３を生成する。ここで、基準周波数ｆ０は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられる。すなわち、基準周波数ｆ０は、ｆ０＝（ｆ２−ｆ１）／２の関係を満たす。
【００８８】
クロック信号発生器３２で生成された基準クロック信号Ｓ１３３は、基準電気信号として用いられる。基準電気信号は、２分岐されて一方（図中、矢印Ｓ１３１ａで示す。）が位相比較部４０ａに送られ、他方（図中、矢印Ｓ１３２ａで示す。）がクロック信号生成部６０ａに送られる。
【００８９】
位相比較部４０ａは、光電変換器４２、バンドパスフィルタ４４、位相比較器４６及びループフィルタ４８を備えていて、変調光パルス信号Ｓ１２１ａと基準電気信号Ｓ１３１ａの位相を比較して、比較結果を位相比較信号（図中、矢印Ｓ１４１ａで示す。）として出力する。
【００９０】
位相比較部４０ａへ送られた変調光パルス信号Ｓ１２１ａは、光電変換器４２で変調電気パルス信号Ｓ１２２に変換される。光電変換器４２から出力される変調電気パルス信号Ｓ１２２は、バンドパスフィルタ４４に送られる。このバンドパスフィルタ４４の、透過帯域の中心周波数（以下、単に透過周波数と称する。）は、基準周波数ｆ０に等しく設定されている。変調電気パルス信号Ｓ１２２が、このバンドパスフィルタ４４でフィルタリングされた結果、入力光信号Ｓ１０１ａの周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの場合であっても、基準周波数ｆ０の電気パルス信号Ｓ１２４が出力される。
【００９１】
バンドパスフィルタ４４から出力された電気パルス信号Ｓ１２４及び基準電気信号生成部３０ａから入力された基準電気信号Ｓ１３１ａは、いずれも位相比較器４６に入力される。位相比較器４６は、電気パルス信号Ｓ１２４及び基準電気信号Ｓ１３１ａの位相を比較し、その比較結果を位相差電気信号Ｓ１２６として出力する。位相比較器４６から出力される位相差電気信号Ｓ１２６の電圧は、電気パルス信号Ｓ１２４及び基準電気信号Ｓ１３１ａ間の位相差の大きさに比例して大きくなる。電気パルス信号Ｓ１２４及び基準電気信号Ｓ１３１ａの位相が合致していれば、すなわち両者の位相差が０であれば、位相差電気信号Ｓ１２６の電圧は０Ｖになる。
【００９２】
位相比較器４６から出力される位相差電気信号Ｓ１２６は、ループフィルタ４８に入力される。ループフィルタ４８は、ＰＬＬ(Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ)系の回路で用いられる従来周知のものとすることができ、例えば、ラグリードフィルタが用いられる。ループフィルタ４８は、入力された位相差電気信号Ｓ１２６の強度を時間的に平均化して、位相比較信号Ｓ１４１ａとして出力する。
【００９３】
変調電気信号生成部５０は、電圧制御型発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）５２を備えている。変調電気信号生成部５０のＶＣＯ５２に位相比較信号Ｓ１４１が入力される。ＶＣＯ５２は、入力される位相比較信号Ｓ１４１ａの電圧に比例する周波数の正弦波電気信号である、変調電気信号Ｓ１５０を出力する機能を有している。ＶＣＯ５２が位相比較信号Ｓ１４１ａの電圧が０Ｖのときに出力する周波数、すなわち中心周波数を変調周波数ｆｍに設定しておけば、変調光パルス信号Ｓ１２１ａの位相と、基準電気信号Ｓ１３１ａの位相とが合致した場合に、ＶＣＯ５２は、周波数が変調周波数ｆｍである変調電気信号Ｓ１５０を出力する。変調電気信号Ｓ１５０は２分岐され、一方（図中、矢印Ｓ１５１で示す。）が光変調部２０ａに送られ、他方（図中、矢印Ｓ１５２で示す。）がクロック信号生成部６０ａに送られる。
【００９４】
この構成では、変調電気パルス信号Ｓ１２１ａと基準電気信号Ｓ１３１ａの位相を、位相比較器４６で比較して、その差成分である位相差電気信号Ｓ１２６をループフィルタ４８によって、位相比較信号Ｓ１４１ａとして抽出する。そして、位相比較信号Ｓ１４１ａをＶＣＯ５２に入力することで、クロック信号抽出装置１０は、ＶＣＯ５２の発振信号の位相を、入力光信号Ｓ１０１ａに合わせ込む構成のＰＬＬ系の回路構成になっている。
【００９５】
クロック信号生成部６０ａは、ミキサー６２、第１出力フィルタ６４ａ及び第２出力フィルタ６４ｂを備えている。ミキサー６２は、変調電気信号Ｓ１５２と基準電気信号Ｓ１３２ａをミキシングして、変調電気信号Ｓ１５２及び基準電気信号Ｓ１３２ａの和周波信号及び差周波信号を含む合成信号（図中、Ｓ１６４で示す。）を生成する。合成信号は、合成信号Ｓ１６４を第１合成信号（図中、矢印Ｓ１６５ａで示す。）及び第２合成信号（図中、矢印Ｓ１６５ｂで示す。）に２分岐される。２分岐された一方の第１合成信号Ｓ１６５ａは、第１出力フィルタ６４ａに送られる。また、他方の第２合成信号Ｓ１６５ｂは、第２出力フィルタ６４ｂに送られる。
【００９６】
第１出力フィルタ６４ａの透過周波数を、第１の周波数ｆ１にすると、第１出力フィルタ６４ａは、第１合成信号Ｓ１６５ａのうち、周波数が第１の周波数ｆ１の成分を透過させる。変調周波数ｆｍはｆｍ＝（ｆ１＋ｆ２）／２の関係式で与えられ、基準周波数ｆ０はｆ０＝（ｆ２−ｆ１）／２の関係式で与えられるので、第１合成信号Ｓ１６５ａに含まれる差周波信号の周波数は、第１の周波数ｆ１（＝ｆｍ−ｆ０）になる。
【００９７】
第２出力フィルタ６４ｂの透過周波数を、第２の周波数ｆ２にすると、第２出力フィルタ６４ｂは、第２合成信号Ｓ１６５ｂのうち、周波数が第２の周波数ｆ２の成分を透過させる。この場合、第２合成信号Ｓ１６５ｂに含まれる和周波信号の周波数が、第２の周波数ｆ２（＝ｆｍ＋ｆ０）になる。
【００９８】
第１出力フィルタ６４ａから出力される第１出力信号Ｓ１６１ａ及び第２出力フィルタ６４ｂから出力される第２出力信号Ｓ１６１ｂのいずれか一方がクロック信号となる。
【００９９】
なお、この構成では、クロック信号抽出装置１０は、クロック信号の出力端子を２つ備えて、それぞれ第１出力信号及び第２出力信号をクロック信号として出力する。このため、クロック信号抽出装置１０の外部に設けられた回路等により、第１出力信号及び第２出力信号の一方を選択して、クロック信号として用いる必要がある。
【０１００】
ここで、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２は、ｆ０＜ｆ１及びｆ０＜ｆ２を満たす必要がある。この関係を満たさない場合、位相比較器４６に入力される電気パルス信号に、他の周波数成分が含まれ、ノイズの原因となるからである。特に、基準周波数ｆ０が、第１又は第２の周波数ｆ１又はｆ２の逓倍にならないようにしなければならない。
【０１０１】
ここで、入力光信号として、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴにおける、誤り訂正符号（ＦＥＣ）が無い場合とＦＥＣがある場合の２つの異なるデータレートの光パルス信号が入力される例について説明する。
【０１０２】
例えば、第１の周波数ｆ１は、ＦＥＣが無い場合のクロック周波数であり、３９．８１３１２［ＧＨｚ］（データレートは３９．８１３１２Ｇｂｐｓ）になる。また、第２の周波数ｆ２は、ＦＥＣがある場合のクロック周波数であり、４１．２５［ＧＨｚ］（データレートは４１．２５Ｇｂｐｓ）になる。変調周波数ｆｍは、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の平均値で与えられるので、４０．５３１５６［ＧＨｚ］になる。また、基準周波数ｆ０は、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられるので、０．７１８４４ＧＨｚになる。
【０１０３】
なお、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２は、この例に限定されない。ここで、基準周波数ｆ０を１ＧＨｚ以内にすると、光電変換器４２の周波数帯域が低くなるので、好適である。
【０１０４】
第１実施形態のクロック信号抽出装置によれば、入力光信号のクロック周波数を第１の周波数ｆ１又は第２の周波数ｆ２としている。この入力光信号に対して、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の平均値で与えられる変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調を行って変調光パルス信号を生成している。その結果、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれであっても、変調光パルス信号の周波数は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の２分の１になる。変調光パルス信号と、基準周波数ｆ０の基準電気信号との位相差が０になるように、上述の変調電気信号の位相を調整し、さらに、変調電気信号と基準電気信号との和周波信号及び差周波信号を含む合成信号を生成すれば、クロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの信号が入力されても、クロック信号を抽出することができる。
【０１０５】
その結果、１つのクロック信号抽出装置で、異なる２種のクロック周波数の信号に対してクロック信号を抽出することができる。
【０１０６】
（第１実施形態の他の構成例１）
図２を参照して、第１実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例について説明する。図２は、第１実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【０１０７】
この構成例のクロック信号抽出装置１１は、光変調部２０ｂの構成が図１を参照して説明した光変調部２０ａと異なっており、光変調部以外の構成は同様である。従って、ここでは、光変調部２０ｂの構成について説明し、他の部分の構成の説明を省略する。
【０１０８】
光変調部２０ｂは、第１ＥＡＭ２２ａ、光増幅器２３、第２ＥＡＭ２２ｂ、増幅器２６及び位相調整器２８を備えている。
【０１０９】
光変調部２０ｂに入力された変調電気信号Ｓ１５１は、増幅器２６で増幅された後、２分岐される。一方（図中、矢印Ｓ１５８で示す。）は、第１ＥＡＭ２２ａに送られ、他方（図中、矢印Ｓ１５９で示す。）は、位相調整器２８で位相が調整された後、第２ＥＡＭ２２ｂに入力される。
【０１１０】
第１ＥＡＭ２２ａは、入力された入力光信号Ｓ１０１ａを、変調電気信号Ｓ１５８で変調する。光増幅器２３は、第１ＥＡＭ２２ａで変調された光信号（図中、矢印Ｓ１０５で示す。）を増幅する。第２ＥＡＭ２２ｂは、光増幅器２３で増幅された光信号（図中、矢印Ｓ１０６で示す。）を、変調電気信号Ｓ１５９で変調する。
【０１１１】
この構成によれば、入力光信号Ｓ１０１ａが２つのＥＡＭ２２ａ及び２２ｂ、すなわち２つの透過窓を通過することになるので、ＥＡＭが１つの場合に比べて、変調光パルス信号の時間幅を狭くすることが可能になる。この結果、光パルス信号のＳ／Ｎ比を大きくすることができ、ＰＬＬのループゲインを大きくすることができる。すなわち、より大きなタイミングジッタに対してもＰＬＬ系として機能するクロック信号抽出装置を提供することが可能になる。
【０１１２】
（第１実施形態の他の構成例２）
図３を参照して、第１実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例について説明する。図３は、第１実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【０１１３】
この構成例のクロック信号抽出装置１２は、光変調部２０ｃが光位相制御部７０を備える点が、図１を参照して説明した光変調部２０ａと異なっており、光変調部２０ｃ以外の構成は同様である。従って、ここでは、光変調部２０ｃの構成について説明し、他の部分の構成の説明を省略する。
【０１１４】
光位相制御部７０は、ＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）符号を用いて符号化されたＮＲＺ信号を、ＲＺ信号に変換する機能を有している。光位相制御部７０は、光分岐器７２、光位相調整器７４及び光合波器７６を備えている。
【０１１５】
光分岐器７２は、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号Ｓ１０１ｂを、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａ及び第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂに２分岐する。光位相調整器７４は、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａの位相を遅延させる。光合波器７６は、光位相調整器７４で位相遅延された第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａと、第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂとを合波して光パルス信号Ｓ１０５を生成する。光位相調整器７４における、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａの位相の遅延量は、入力光信号Ｓ１０１ｂの周期がＴの場合、その半分のＴ／２とする。
【０１１６】
図４を参照して、［１０１０１１］のデジタル信号を示すＮＲＺ信号をＲＺ信号に変換する方法について説明する。図４では、横軸に時間をとって示し、及び縦軸に光強度をとって示している。なお、横軸及び縦軸はともに、任意スケールとしている。
【０１１７】
図４（Ａ）は、入力光信号Ｓ１０１ｂを示している。ここでは入力光信号Ｓ１０１ｂをＮＲＺ信号としているので、［１１］と連続する場合にその間の光強度は０にならない。
【０１１８】
図４（Ｂ）は、光位相調整器７４で遅延された第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａを示している。このとき、第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂは、遅延されないので、図４（Ａ）に示された波形と同じ波形として観測されることになる。
【０１１９】
ここで、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａと第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂの搬送波の位相が光合波器において同位相であれば、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａと第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂの光強度は単純に加算され、光位相制御部７０から出力される光パルス信号は、図４（Ｃ）に示す形状の光パルス信号になる。しかし、光合波器７６において、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａが第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂに対して搬送波の位相がちょうど半波長ずれていれば、光位相制御部７０から出力される光パルス信号は、図４（Ｄ）に示す形状の光パルス信号になる。
【０１２０】
図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示す形状の光パルス信号を、光電変換器に入力して電気パルス信号に変換し、バンドパスフィルタでフィルタリングしても、周波数が１／ＴのＲＦ信号を抽出することはできない。なぜならば、図４（Ａ）で示す光パルス信号を光電変換して得られる電気信号には、周波数１／２Ｔの破線で示した正弦波形状のＲＦ信号成分を含んでいるが、周波数１／ＴのＲＦ信号成分を含んでいないからである。
【０１２１】
一方、図４（Ｄ）に示す形状の光パルス信号を、光電変換器に入力して電気パルス信号に変換し、バンドパスフィルタでフィルタリングすれば、周波数が１／ＴのＲＦ信号を抽出することができる。これは、図４（Ｄ）で示す光パルス信号を光電変換して得られる電気信号には、周波数１／ＴのＲＦ信号成分が含まれているからである。
【０１２２】
図４（Ｄ）に示す形状の光パルス信号を得るための条件は、光位相調整器によって、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａに、第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂに対して周期（Ｔ）の半分の時間（Ｔ／２）に相当する時間遅延を与え、かつ、搬送波の位相がちょうど半波長ずれるように調整することが必要である。周期の半分の時間に相当する遅延量と、搬送波の位相の半分に相当する遅延量とは独立の物理量であるので、常に上記の条件を満たす共通の遅延量が存在するわけではない。
【０１２３】
しかし、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａ及び第２ＮＲＺ信号Ｓ１０３ｂのデータレートが４０Ｇｂｐｓの光パルス信号であって、搬送波の波長が１．５μｍの場合、周期の半分の時間Ｔ／２に相当する時間遅延量を生じさせる光路長ＬはＬ＝Ｔ／２・ｃで与えられ、３．７５ｍｍになる。一方、搬送波の位相の半分に相当する遅延量を生じさせる光路長ｌは、λ／２で与えられ、０．７５μｍになる。
【０１２４】
すなわち、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａに周期の半分の時間に相当する時間遅延を与えるためには、光位相調整器７４によって、３．７５ｍｍの光路長を第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａに付加すればよい。さらに、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａを、搬送波の位相が半波長ずれるように調整するためには、さらに０．７５μｍの光路長の調整を行うことになる。この再度の調整によって、光位相制御部７０から出力される光パルス信号の形状が、図４（Ｄ）に示される形状になる。
【０１２５】
第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａに３．７５ｍｍの光路長を付加した上でさらに±０．７５μｍの範囲で光路長の調整を行っても、近似的には、充分な精度で、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａに対して周期の半分の時間に相当する時間遅延を与える機能には影響しない。すなわち、３．７５ｍｍの光路長に対して、０．７５μｍの光路長は、実用上充分に短いとして無視できる量である。従って、第１ＮＲＺ信号Ｓ１０３ａに対して、周期の半分の時間に相当する時間遅延を与えた上で、搬送波の位相を半波長ずらす光路長を付加することは、実用上可能である。
【０１２６】
この構成によれば、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号から、データレートに等しいクロック信号を抽出することができる。
【０１２７】
（第２実施形態）
図５を参照して、第２実施形態のクロック信号抽出装置の構成例について説明する。図５は、第２実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【０１２８】
クロック信号抽出装置１３は、光変調部２０ａと、基準信号生成部３０ｂと、位相比較部４０ｂと、変調電気信号生成部５０と、クロック信号生成部６０ａとを備えている。
【０１２９】
入力光信号Ｓ１０１ａは、クロック信号抽出装置１３の光変調部２０ａに入力される。ここで、入力光信号Ｓ１０１ａの時間基準を与えるクロック周波数は、第１の周波数ｆ１又は第２の周波数ｆ２である。第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２は異なるものとし、ここでは、第２の周波数ｆ２は、第１の周波数ｆ１よりも大きいものとして説明する。
【０１３０】
光変調部２０ａは、ＥＡＭ２２、増幅器２６及びバイアス電源２４を備えている。光変調部２０ａに入力された入力光信号Ｓ１０１ａは、ＥＡＭ２２に入力される。ＥＡＭ２２には、変調電気信号生成部５０で生成された変調電気信号（図中、矢印Ｓ１５１で示す。）が、増幅器２６で増幅され、さらに、バイアス電源２４でバイアス電圧が印加された後、入力される。この変調電気信号Ｓ１５１の周波数を、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間の値で与えられる、変調周波数ｆｍとする。
【０１３１】
基準信号生成部３０ｂには、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれであるかを示すモニタ信号（図中、矢印Ｓ１２５で示す。）が入力される。このモニタ信号Ｓ１２５は、後述するように、位相比較部４０ｂで生成される。
【０１３２】
基準信号生成部３０ｂは、モニタ信号Ｓ１２５が示す入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、周波数が第１基準周波数ｆ０１である基準電気信号を出力する。また、基準信号生成部３０ｂは、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、周波数が第２基準周波数ｆ０２である基準電気信号を出力する。
【０１３３】
第１基準周波数ｆ０１は、第１の周波数ｆ１と変調周波数ｆｍの差で与えられる。また、第２基準周波数ｆ０２は、第２の周波数ｆ２と変調周波数ｆｍの差で与えられる。
【０１３４】
例えば、変調周波数ｆｍを、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を１：（ｎ−１）に内分する値（ｎは３以上の整数）で与えることができる。すなわち、ｆｍ＝（（ｎ−１）×ｆ１＋ｆ２）／ｎである。このとき、第１基準周波数ｆ０１は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差のｎ分の１、すなわち、ｆ０１＝（ｆ２−ｆ１）／ｎ（＝ｆｍ−ｆ１）で与えられる。また、第２基準周波数ｆ０２は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差のｎ分の（ｎ−１）、すなわち、ｆ０２＝（ｆ２−ｆ１）×（ｎ−１）／ｎ（＝ｆ２−ｆｍ）で与えられる。
【０１３５】
この場合、基準信号生成部３０ｂは、クロック信号発生器３２、（ｎ−１）逓倍器３６及びスイッチ３８を備えて構成される。
【０１３６】
クロック信号発生器３２は、周波数が第１基準周波数ｆ０１である基準クロック信号Ｓ１３３を出力する。基準クロック信号Ｓ１３３は、第１クロック信号Ｓ１３３ａと第２クロック信号Ｓ１３３ｂとに２分岐される。（ｎ−１）逓倍器３６は、第２クロック信号Ｓ１３３ｂを（ｎ−１）逓倍して、第２基準周波数ｆ０２の第３クロック信号Ｓ１３３ｃを生成する。
【０１３７】
スイッチ３８は、第１及び第２の入力ポート、制御ポート及び出力ポートを備える２：１スイッチを用いることができる。このスイッチ３８は、制御ポートから入力された制御信号に応じて、第１及び第２の入力ポートのいずれか一方から入力された信号を選択して、出力ポートから出力する機能を有する。
【０１３８】
スイッチ３８には、入力信号として、第１クロック信号１３３ａ及び第３クロック信号Ｓ１３３ｂが入力され、また、制御信号としてモニタ信号Ｓ１２５が入力される。スイッチ３８は、モニタ信号Ｓ１２５が示す、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、第１クロック信号Ｓ１３３ａを基準電気信号として出力する。また、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第２の周波数ｆ２であるときは、スイッチ３８は、第３クロック信号Ｓ１３３ｃを基準電気信号として出力する。基準信号生成部３０ｂで生成された基準電気信号は、２分岐されて一方（図中、矢印Ｓ１３１ｂで示す。）が位相比較部４０ｂに送られ、他方（図中、矢印Ｓ１３２ｂで示す。）がクロック信号生成部６０ａに送られる。
【０１３９】
なお、ここでは、基準信号生成部３０ｂは、クロック信号発生器３２、（ｎ−１）逓倍器３６及びスイッチ３８を備える例について説明したが、基準信号生成部３０ｂの構成はこれに限定されない。
【０１４０】
例えば、それぞれ、第１基準周波数ｆ０１及び第２基準周波数ｆ０２のいずれかのクロック信号を出力する、２つのクロック信号発生器を備える構成にしてもよい。この場合、スイッチにより２つのクロック信号発生器の出力のいずれか一方を選択して基準電気信号として出力する構成にすることができる。
【０１４１】
また、互いに異なる逓倍数で逓倍する２つの逓倍器を備える構成にし、１つのクロック信号発生器の出力を２分岐し、それぞれ異なる逓倍数で逓倍した後、スイッチによりいずれか一方を選択して基準電気信号として出力する構成にしても良い。
【０１４２】
ＥＡＭ２２に設けられた光導波路を光信号が伝播する際に、その導波路の有する吸収係数が、ＥＡＭ２２へ入力される変調電気信号Ｓ１５１の周波数に従って変動する。すなわち、変調周波数ｆｍで、光導波路を伝播する光信号が透過されたり、遮断されたりする。ＥＡＭ２２に入力された光パルス信号は、ＥＡＭ２２で強度変調されて、変調周波数ｆｍの透過窓を通過できた成分が、変調光パルス信号Ｓ１２１ｄとして出力される。ＥＡＭ２２から出力された変調光パルス信号Ｓ１２１ｄは、位相比較部４０ｂへ送られる。
【０１４３】
入力光信号Ｓ１０１ａがクロック周波数ｆ１を有するとき、ＥＡＭ２２から出力される変調光パルス信号Ｓ１２１ｄが持つ信号成分は、変調周波数ｆｍ、及び入力光信号Ｓ１０１ａが有するクロック周波数ｆ１の他に、ミキシング信号として出力される、ｆｍ−ｆ１＝ｆ０１になる。
【０１４４】
また、入力光信号Ｓ１０１ａがクロック周波数ｆ２を有するとき、ＥＡＭ２２から出力される変調光パルス信号Ｓ１２１ｄが持つ信号成分は、変調周波数ｆｍ、及び入力光信号Ｓ１０１ａが有するクロック周波数ｆ２の他に、ミキシング信号として出力される、ｆ２−ｆｍ＝ｆ０２になる。
【０１４５】
位相比較部４０ｂは、変調光パルス信号Ｓ１２１ｄと基準電気信号Ｓ１３１ｂの位相を比較して、比較結果を位相比較信号Ｓ１４１ｄとして出力する。
【０１４６】
位相比較部４０ｂは、光電変換器４２、第１バンドパスフィルタ４４ａ、第２バンドパスフィルタ４４ｂ、スイッチ４７、位相比較器４６、ループフィルタ４８及び強度比較器４５を備えている。位相比較部４０ｂへ送られた変調光パルス信号Ｓ１２１ｄは、光電変換器４２で変調電気パルス信号Ｓ１２２に変換される。光電変換器４２から出力される変調電気パルス信号Ｓ１２２は第１変調電気パルス信号Ｓ１２２ａと第２変調電気パルス信号Ｓ１２２ｂとに２分岐される。第１変調電気パルス信号Ｓ１２２ａは第１バンドパスフィルタ４４ａに送られ、第２変調電気パルス信号Ｓ１２２ｂは第２バンドパスフィルタ４４ｂに送られる。
【０１４７】
この例では、第１バンドパスフィルタ４４ａの透過周波数は、第１基準周波数ｆ０１である。第１バンドパスフィルタ４４ａは、第１変調電気パルス信号Ｓ１２２ａをフィルタリングして、第１基準周波数ｆ０１の第１電気パルス信号Ｓ１２４ａを出力する。
【０１４８】
また、第２バンドパスフィルタ４４ｂの透過周波数は、第２基準周波数ｆ０２である。第２バンドパスフィルタ４４ｂは、第２変調電気パルス信号Ｓ１２２ｂをフィルタリングして、周波数が第２基準周波数ｆ０２の第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂを出力する。
【０１４９】
第１バンドパスフィルタ４４ａから出力された第１電気パルス信号Ｓ１２４ａは、２分岐されて、一方がスイッチ４７に送られ、他方が強度比較器４５に送られる。同様に、第２バンドパスフィルタ４４ｂから出力された第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂは２分岐されて、一方がスイッチ４７に送られ、他方が強度比較器４５に送られる。
【０１５０】
強度比較器４５は、第１電気パルス信号Ｓ１２４ａと第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂの強度を比較する。比較の結果、第１電気パルス信号Ｓ１２４ａの強度が、第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂの強度よりも大きい場合、強度比較器４５は、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第１の周波数ｆ１であると判定する。一方、第１電気パルス信号Ｓ１２４ａの強度が、第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂの強度よりも小さい場合、強度比較器４５は、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第２の周波数ｆ２であると判定する。強度比較器４５は、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれであるかを示すモニタ信号Ｓ１２５を生成して出力する。
【０１５１】
なお、ここでは、強度比較器４５に、第１及び第２バンドパスフィルタ４４ａ及び４４ｂの出力である第１及び第２電気パルス信号Ｓ１２４ａ及びＳ１２４ｂを入力する構成としたが、この例に限定されない。例えば、強度比較器が、複数の、互いに異なる透過周波数のバンドパスフィルタを内蔵している場合には、光電変換器４２から出力される変調電気パルス信号を分岐して、強度比較器４５に入力する構成としても良い。
【０１５２】
スイッチ４７は、基準信号生成部３０ｂが備えるスイッチ３８と同様の、第１及び第２の入力ポート、制御ポート及び出力ポートを備える２：１スイッチを用いることができる。
【０１５３】
スイッチ４７の第１及び第２ポートには、それぞれ第１電気パルス信号Ｓ１２４ａ及び第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂが入力される。スイッチ４７の制御ポートには、モニタ信号Ｓ１２５が入力される。スイッチ４７は、モニタ信号Ｓ１２５が示すクロック周波数が第１の周波数ｆ１のとき、第１電気パルス信号Ｓ１２４ａをパルス出力信号Ｓ１２８として選択して出力する。また、モニタ信号Ｓ１２５が示すクロック周波数が第２の周波数ｆ２のとき、第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂをパルス出力信号Ｓ１２８として選択して出力する。
【０１５４】
スイッチ４７から出力されたパルス出力信号Ｓ１２８と、基準電気信号Ｓ１３１ｂは、いずれも位相比較器４６に入力される。位相比較器４６は、パルス出力信号Ｓ１２８及び基準電気信号Ｓ１３１ｂの位相を比較し、その比較結果を位相差電気信号Ｓ１２６として出力する。位相比較器４６から出力される位相差電気信号Ｓ１２６は、パルス出力信号Ｓ１２８及び基準電気信号Ｓ１３１ｂの位相が合致していれば出力電圧が０Ｖとなり、位相差の大きさに比例して位相差電気信号Ｓ１２６の出力電圧が大きくなる。
【０１５５】
位相比較器から出力される電気信号は、ループフィルタ４８に入力される。ループフィルタ４８は、入力された電気信号の強度を時間的に平均化して、位相比較信号Ｓ１４１ｄとして出力する。
【０１５６】
変調電気信号生成部５０は、ＶＣＯ５２を備えている。変調電気信号生成部５０のＶＣＯ５２に位相比較信号Ｓ１４１ｄが入力される。ＶＣＯ５２は、周波数が入力される位相比較信号Ｓ１４１ｄの電圧に比例する、変調電気信号Ｓ１５０を出力する機能を有している。ＶＣＯ５２の中心周波数を変調周波数ｆｍに設定しておけば、変調光パルス信号の位相と、基準電気信号の位相とが合致した場合に、ＶＣＯ５２は、変調周波数ｆｍの変調電気信号を出力する。変調電気信号は２分岐され、一方（図中、矢印Ｓ１５１で示す。）が光変調部２０ａに送られ、他方（図中、矢印Ｓ１５２で示す。）がクロック信号生成部６０ａに送られる。
【０１５７】
クロック信号生成部６０ａは、ミキサー６２、第１出力フィルタ６４ａ及び第２出力フィルタ６４ｂを備えている。ミキサー６２は、変調電気信号Ｓ１５２と基準電気信号Ｓ１３２ｂをミキシングして、変調電気信号Ｓ１５２及び基準電気信号Ｓ１３２ｂの和周波信号及び差周波信号を含む合成信号Ｓ１６４を生成する。合成信号Ｓ１６４は、第１合成信号Ｓ１６５ａ及び第２合成信号Ｓ１６５ｂに２分岐される。２分岐された一方の第１合成信号Ｓ１６５ａは、第１出力フィルタ６４ａに送られる。また、２分岐された他方の第２合成信号Ｓ１６５ｂは、第２出力フィルタ６４ｂに送られる。
【０１５８】
第１出力フィルタ６４ａは、透過周波数が第１の周波数ｆ１である。変調電気信号の周波数は変調周波数ｆｍであり、基準電気信号の周波数は第１基準周波数ｆ０１（＝ｆｍ−ｆ１）及び第２基準周波数ｆ０２（＝ｆ２−ｆｍ）のいずれかである。基準電気信号の周波数が第１基準周波数ｆ０１のとき、合成信号に含まれる差周波信号の周波数は、第１の周波数ｆ１になる。
【０１５９】
第２出力フィルタ６４ｂは、透過周波数が第２の周波数ｆ２である。基準電気信号の周波数が第２基準周波数ｆ０２のとき、合成信号に含まれる和周波信号の周波数は、第２の周波数ｆ２になる。
【０１６０】
この結果、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、第１出力フィルタから出力される第１出力信号をクロック信号として選択し、入力光信号Ｓ１０１ａのクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、第２出力フィルタ６４ｂから出力される第２出力信号をクロック信号として選択すればよい。
【０１６１】
第１の周波数ｆ１が３９．８１３１２［ＧＨｚ］であり、第２の周波数ｆ２が４１．２５［ＧＨｚ］であり、及びｎが３である場合の例について説明する。この場合、変調周波数ｆｍは、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を２：１に内分する値であるので、４０．２９２０８［ＧＨｚ］になる。このとき、第１基準周波数ｆ０１は、０．４７８９６［ＧＨｚ］（＝ｆｍ−ｆ１）になり、及び、第２基準周波数ｆ０２は、０．９５７９２［ＧＨｚ］（＝ｆ２−ｆｍ）になる。
【０１６２】
第２実施形態のクロック信号抽出装置によれば、変調電気信号の周波数ｆｍを、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間の値にし、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、基準電気信号の周波数が、第１基準周波数ｆ０１になり、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、基準電気信号の周波数が、第２基準周波数ｆ０２になる構成にしている。
【０１６３】
この構成によれば、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１のときは、変調電気信号と、第１基準周波数ｆ０１の基準電気信号とがミキシングされて得られる合成信号に含まれる、差周波信号の周波数が第１の周波数ｆ１になる。また、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２のときは、変調電気信号と、第２基準周波数ｆ０２の基準電気信号とがミキシングされて得られる合成信号に含まれる、和周波信号の周波数が第２の周波数ｆ２になる。
【０１６４】
この結果、クロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの信号が入力されても、１つのクロック信号抽出装置でクロック信号を抽出することができる。さらに、変調光パルス信号の周波数ごとの強度を用いて、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれであるかを示すモニタ信号を生成することができる。
【０１６５】
なお、第２実施形態においても、光変調部２０ａの構成を、図２を参照して説明した、第１実施形態の他の構成例１と同様の構成にすることができる。この構成によれば、第２実施形態の効果に加えて、より大きなタイミングジッタに対してもＰＬＬ系として機能するクロック信号抽出装置を提供することが可能になるという効果が得られる。
【０１６６】
また、光変調部２０ａの構成を、図３を参照して説明した、第１実施形態の他の構成例２と同様の構成にしてもよい。この構成によれば、第２実施形態の効果に加えて、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号から、ビットレート周波数に等しいクロック信号を抽出することができるという効果が得られる。
【０１６７】
（第２実施形態の他の構成例）
図６を参照して、第２実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例について説明する。図６は、第２実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【０１６８】
この構成例のクロック信号抽出装置１４では、クロック信号生成部６０ｂが、ミキサー６２と可変バンドパスフィルタ６５を備える点が図５を参照して説明した構成例と異なっている。可変バンドパスフィルタ６５は、従来周知であり、外部からの信号の入力に応じて、透過周波数を変化させることができる。ここでは、モニタ信号Ｓ１２５を入力し、入力光信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの信号であるかに応じて、透過周波数を、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２とに切換える。
【０１６９】
この構成によれば、クロック信号抽出装置から出力されるクロック信号は、１つの端子から出力されることになり、外部からの出力の選択が不要になる。
【０１７０】
（第３実施形態）
図７を参照して、第３実施形態のクロック信号抽出装置の構成例について説明する。図７は、第３実施形態のクロック信号抽出装置の一構成例の概略的ブロック図である。
【０１７１】
第３実施形態のクロック信号抽出装置１５は、位相比較部４０ｃがｍ逓倍器４９を備える点が、図１を参照して説明した第１実施形態のクロック信号抽出装置と異なっている。それ以外の構成は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。
【０１７２】
ｍ逓倍器４９は、位相比較部４０ｃに入力された基準電気信号Ｓ１３１をｍ逓倍した、ｍ逓倍基準信号Ｓ１２９を生成し、当該ｍ逓倍基準信号Ｓ１２９を位相比較器４６に送る。ここでは、ｍ＝４の場合、すなわち、ｍ逓倍器４９が４逓倍器である例について説明する。ここで、基準電気信号の周波数である、基準周波数ｆ０は、第１実施形態と同様に、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の差の２分の１で与えられる。
【０１７３】
この第３実施形態のクロック信号抽出装置１５には、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第２の周波数ｆ２である光信号が時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）された入力光信号が入力される。ここでは、時分割多重の多重数（又は、逓倍数）を４としている。すなわち、入力光信号のクロック周波数は、４×ｆ１と４×ｆ２のいずれかになる。
【０１７４】
ＥＡＭ２２には、変調周波数ｆｍ＝（ｆ１＋ｆ２）／２の変調電気信号Ｓ１５１が入力されており、４×（ｆｍ−ｆ１）＝４×ｆ０の透過窓を通過できた成分のみが濾し取られて、変調光パルス信号Ｓ１２１ｅとして出力される。この変調光パルス信号Ｓ１２１ｅは、光電変換器４２で変調電気パルス信号Ｓ１２２に変換される。この変調電気パルス信号Ｓ１２２は、バンドパスフィルタ４４に入力される。バンドパスフィルタ４４は、この変調電気パルス信号Ｓ１２２が有する周波数成分のうち、周波数（ｆｍ−ｆ１）のｍ逓倍（一般には、ｍは２以上の整数であり、ここでは４としている）の周波数４×（ｆｍ−ｆ１）の電気パルス信号Ｓ１２４のみを選択して出力する。
【０１７５】
バンドパスフィルタ４４から出力された電気パルス信号Ｓ１２４、及びｍ逓倍基準電気信号Ｓ１２９は、いずれも位相比較器４６に入力される。位相比較器４６は、電気パルス信号Ｓ１２４及びｍ逓倍基準電気信号Ｓ１２９の位相を比較し、その比較結果を位相差電気信号Ｓ１２６として出力する。位相差電気信号Ｓ１２６は、電気パルス信号Ｓ１２４及びｍ逓倍基準電気信号Ｓ１２９の位相が合致していれば出力電圧が０Ｖとなり、位相差の大きさに比例して、出力電圧が大きくなる。
【０１７６】
第３実施形態のクロック信号抽出方法及びクロック信号抽出装置によれば、クロック周波数が第１の周波数ｆ１又は第２の周波数ｆ２である光信号を時分割多重した入力光信号に対して、変調周波数ｆｍの変調電気信号によって、強度変調して変調光パルス信号を生成している。この結果、光パルス信号のクロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれの光信号を時分割多重したものであっても、変調光パルス信号の周波数は、基準周波数ｆ０に等しくなる。変調光パルス信号と、周波数が基準周波数ｆ０の４逓倍で与えられる基準電気信号との位相差が０になるように変調電気信号の位相を調整し、さらに、変調電気信号と基準電気信号の和周波信号及び差周波信号を生成すれば、クロック周波数が第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２のいずれかの光信号を時分割多重した光信号が入力されても、第１の周波数ｆ１又は第２の周波数ｆ２のクロック信号を抽出することができる。
【０１７７】
この結果、１つのクロック信号抽出装置で、時分割多重された、異なる２種のクロック周波数の信号に対してクロック信号を抽出することができる。
【０１７８】
なお、第３実施形態においても、光変調部２０ａの構成を、図２を参照して説明した、第１実施形態の他の構成例１と同様の構成にすることができる。この構成によれば、第３実施形態の効果に加えて、より大きなタイミングジッタに対してもＰＬＬ系として機能するクロック信号抽出装置を提供することが可能になるという効果が得られる。
【０１７９】
また、光変調部２０ａの構成を、図３を参照して説明した、第１実施形態の他の構成例２と同様の構成にしてもよい。この構成によれば、第３実施形態の効果に加えて、ＮＲＺ符号を用いて符号化された入力光信号から、データレートに対応する周波数のクロック信号を抽出することができるという効果が得られる。
【０１８０】
（第３実施形態の他の構成例）
図８を参照して、第２実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例について説明する。図８は、第３実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【０１８１】
この構成例のクロック信号抽出装置１６では、位相比較部４０ｄが、外部からの制御信号の入力に応答して基準信号を互いに異なる逓倍数で逓倍する複数の逓倍器と、透過周波数が基準電気信号の周波数と同じか又は互いに異なる逓倍数で逓倍した周波数である複数のバンドパスフィルタと、制御信号の入力に応答して、複数のバンドパスフィルタの出力の１つを選択して位相比較部へ送るスイッチを備えている点が、図７を参照して説明した構成例と異なっている。それ以外の構成は、図７を参照して説明したのと同様なので、重複する説明を省略する。
【０１８２】
この構成例では、位相比較部４０ｄが、第１〜３のバンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｃを備えている。例えば、第１のバンドパスフィルタ４４ａの透過周波数をｆ０とし、第２のバンドパスフィルタ４４ｂの透過周波数を２×ｆ０とし、及び、第３のバンドパスフィルタ４４ｃの透過周波数を４×ｆ０とする。第１〜３のバンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｃの出力信号は、第１のスイッチ４７ａに送られる。
【０１８３】
第１のスイッチ４７ａとしては、第１〜３の入力ポート、制御ポート及び出力ポートを備える、従来周知のスイッチを用いることができる。第１のスイッチ４７ａに、入力光信号が１逓倍、２逓倍、４逓倍のいずれの逓倍数で時分割多重されたものであるかを示す制御信号Ｓ１９１が入力される。第１のスイッチ４７ａは、制御信号Ｓ１９１が示す逓倍数に応じて、第１〜３のバンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｃの出力の一つを選択して、パルス出力信号Ｓ１２８ｂとして位相比較器４６に送る。
【０１８４】
基準電気信号Ｓ１３１ａは、第１〜３の基準電気信号に３分岐される。第１基準電気信号は、そのまま第２のスイッチ４７ｂに送られる。第２基準電気信号は、２逓倍器４９ａで２逓倍された後、第２のスイッチ４７ｂに送られる。第３基準電気信号は、４逓倍器４９ｂで４逓倍された後、第２のスイッチ４７ｂに送られる。
【０１８５】
第２のスイッチ４７ｂとしては、第１〜３の入力ポート、制御ポート及び出力ポートを備える、従来周知のスイッチを用いることができる。第２のスイッチ４７ｂに、入力光信号が１逓倍、２逓倍、４逓倍のいずれの逓倍数で時分割多重されたものであるかを示す制御信号Ｓ１９１が入力される。第２のスイッチは、制御信号Ｓ１９１が示す逓倍数に応じて、第１〜３の基準電気信号のいずれか一つを選択して、逓倍基準電気信号Ｓ１２９ｂとして位相比較器４６に送る。
【０１８６】
位相比較器４６は、パルス出力信号Ｓ１２８ｂと逓倍基準電気信号Ｓ１２９ｂとの位相を比較して、その比較結果を位相差電気信号Ｓ１２６として出力する。
【０１８７】
この構成によれば、入力光信号が時分割多重されている場合に、その逓倍数に応じて、制御信号でバンドパスフィルタ及び基準電気信号の切換を行うことができる。すなわち、１つのクロック信号抽出装置で、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の入力光信号、及びこの入力光信号を逓倍した時分割多重信号に対して、クロック信号を抽出することができる。
【０１８８】
なお、ここでは、入力光信号が１逓倍、すなわち時分割多重されていないものと、２逓倍及び４逓倍の逓倍数で時分割多重されたもののいずれかである例について説明したが、この例に限定されない。使用される光通信ネットワークの構成に応じて、好適な逓倍数に設定すればよい。
【０１８９】
（第４実施形態）
図９を参照して、第４実施形態のクロック信号抽出装置の構成例について説明する。図５は、第４実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【０１９０】
クロック信号抽出装置１７は、光変調部２０ａと、基準信号生成部３０ｃと、位相比較部４０ｅと、変調電気信号生成部５０と、クロック信号生成部６０ｃとを備えている。
【０１９１】
入力光信号Ｓ１０１ｅは、クロック信号抽出装置１７の光変調部２０ａに入力される。ここで、入力光信号Ｓ１０１ｅの時間基準を与えるクロック周波数は、第１〜第ｐの周波数のいずれかとする（ｐは２以上の整数）。第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐは異なるものとし、ここでは、第１〜第ｐの周波数ｆ１〜ｆｐは、順次に大きくなるものとして説明する。なお、以下ではｐを４として説明する。
【０１９２】
光変調部２０ａは、ＥＡＭ２２、増幅器２６及びバイアス電源２４を備えている。光変調部２０ａに入力された入力光信号Ｓ１０１ｅは、ＥＡＭ２２に入力される。ＥＡＭ２２には、変調電気信号生成部５０で生成された変調電気信号Ｓ１５１が、増幅器２６で増幅され、さらに、バイアス電源２４でバイアス電圧が印加された後、入力される。
【０１９３】
基準信号生成部３０ｃには、光パルス信号のクロック周波数が第１〜第４の周波数のいずれであるかを示すモニタ信号Ｓ１２５が入力される。このモニタ信号Ｓ１２５は、後述するように、位相比較部４０ｅで生成される。
【０１９４】
基準信号生成部３０ｃは、周波数がｆ０１〜ｆ０４のいずれかである基準電気信号を生成するクロック信号発生器を備えている。ここでは、第１〜４基準周波数ｆ０１〜ｆ０４は、それぞれ第１〜第４の周波数ｆ１〜ｆ４と、変調周波数ｆｍの差で与えられる。基準信号生成部３０ｃは、第１〜第４基準電気信号Ｓ１３４ａ〜Ｓ１３４ｄをそれぞれ生成する第１〜４の基準クロック発生器３２ａ〜３２ｄを備えている。
【０１９５】
第１〜第４の基準電気信号は、スイッチ３８ａに送られる。このスイッチ３８ａは、モニタ信号に応答して、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第１の周波数ｆ１であるときは、第１の入力ポートに入力された第１のクロック信号を基準電気信号として出力する。同様に、入力光信号のクロック周波数が第２の周波数ｆ２であるときは、第２の入力ポートに入力された第２のクロック信号を基準電気信号として出力し、入力光信号のクロック周波数が第３の周波数ｆ３であるときは、第３の入力ポートに入力された第３のクロック信号を基準電気信号として出力し、及び、入力光信号のクロック周波数が第４の周波数ｆ４であるときは、第４の入力ポートに入力された第４のクロック信号を基準電気信号として出力する。基準信号生成部３０ｃで生成された基準電気信号は、２分岐されて一方が位相比較部４０ｅに送られ、他方がクロック信号生成部６０ｃに送られる。
【０１９６】
位相比較部４０ｅは、変調光パルス信号Ｓ１２１ｇと基準電気信号Ｓ１３１ｃの位相を比較して、比較結果を位相比較信号Ｓ１４１ｇとして出力する。
【０１９７】
位相比較部４０ｅは、光電変換器４２、第１〜第４バンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｄ、スイッチ４７ｃ、位相比較器４６、ループフィルタ４８及び強度比較器４５ａを備えている。位相比較部４０へ送られた変調光パルス信号は、光電変換器４２で変調電気パルス信号に変換される。光電変換器４２から出力される変調電気パルス信号は、第１〜第４変調電気パルス信号に４分岐する。第１〜４変調電気パルス信号Ｓ１２２ａ〜Ｓ１２２ｄは、それぞれ第１〜第４バンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｄに送られる。
【０１９８】
第１〜４バンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｄは、それぞれ入力される第１〜４変調電気パルス信号Ｓ１２２ａ〜Ｓ１２２ｄをフィルタリングして出力する。
【０１９９】
第１〜４バンドパスフィルタからそれぞれ出力された第１〜第４電気パルス信号Ｓ１２４ａ〜Ｓ１２４ｄは、それぞれ２分岐されて、一方がスイッチ４７ｃに送られ、他方が強度比較器４５ａに送られる。
【０２００】
強度比較器４５ａは、第１〜４バンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｄから出力された第１〜４電気パルス信号Ｓ１２４ａ〜Ｓ１２４ｄの強度を比較する。比較の結果、第１電気パルス信号Ｓ１２４ａの強度が、最も大きい場合、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第１の周波数ｆ１であると判定する。同様に、第２電気パルス信号Ｓ１２４ｂの強度が、最も大きい場合、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第２の周波数ｆ２であると判定し、第３電気パルス信号Ｓ１２４ｃの強度が、最も大きい場合、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第３の周波数ｆ３であると判定し、及び、第４電気パルス信号Ｓ１２４ｄの強度が、最も大きい場合、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第４の周波数ｆ４であると判定する。強度比較器４５ａは、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第１〜第４の周波数ｆ１〜ｆ４のいずれであるかを示すモニタ信号Ｓ１２５を出力する。
【０２０１】
スイッチ４７ｃの第１〜第４ポートには、それぞれ第１〜４バンドパスフィルタ４４ａ〜４４ｄから出力された第１〜４電気パルス信号Ｓ１２４ａ〜１２４ｄが入力される。スイッチ４７ｃの制御ポートには、モニタ信号Ｓ１２５が入力される。スイッチ４７ｃは、入力光信号Ｓ１０１ｅのクロック周波数が第１〜４の周波数ｆ１〜ｆ４のいずれかであるかに対応して、第１〜４ポートのそれぞれから入力された信号を選択してパルス出力信号Ｓ１２８ｃとして出力する。
【０２０２】
スイッチ４７ｃから出力されたパルス出力信号Ｓ１２８ｃ、及び基準電気信号Ｓ１３１ｃは、いずれも位相比較器４６に入力される。位相比較器４６は、パルス出力信号Ｓ１２８ｃ及び基準電気信号Ｓ１３１ｃの位相を比較し、その比較結果を位相差電気信号Ｓ１２６として出力する。位相比較器４６から出力される位相差電気信号Ｓ１２６は、パルス出力信号Ｓ１２８ｃ及び基準電気信号１３１ｃの位相が合致していれば出力電圧が０Ｖとなり、位相差の大きさに比例して電気信号の出力電圧が大きくなる。
【０２０３】
位相比較器４６から出力される位相差電気信号Ｓ１２６は、ループフィルタ４８に入力される。ループフィルタ４８は、入力された位相差電気信号Ｓ１２６の強度を時間的に平均化して、位相比較信号Ｓ１４１ｇとして出力する。
【０２０４】
変調電気信号生成部５０は、ＶＣＯ５２を備えている。変調電気信号生成部５０のＶＣＯ５２に位相比較信号Ｓ１４１ｇが入力される。ＶＣＯ５２は、周波数が入力される位相比較信号の電圧に比例する、変調電気信号を出力する機能を有している。ＶＣＯ５２の中心周波数をｆｍに設定しておけば、変調光パルス信号の位相と、基準電気信号の位相とが合致した場合に、周波数がｆｍの変調電気信号Ｓ１５０を出力する。変調電気信号Ｓ１５０は２分岐され、一方が光変調部２０ａに送られ、他方がクロック信号生成部６０ｃに送られる。
【０２０５】
クロック信号生成部６０ｃは、ミキサー６２及び第１〜第４出力フィルタ６４ａ〜６４ｄを備えている。ミキサー６２は、変調電気信号Ｓ１５２と基準電気信号Ｓ１３２ｃをミキシングして、変調電気信号及び基準電気信号の和周波信号及び差周波信号を含む合成信号Ｓ１６４を生成する。合成信号Ｓ１６４は第１〜第４合成信号Ｓ１６５ａ〜Ｓ１６５ｄに４分岐される。４分岐された第１〜４合成信号Ｓ１６５ａ〜Ｓ１６５ｄは、それぞれ第１〜４出力フィルタ６４ａ〜６４ｄに送られる。
【０２０６】
第１〜４出力フィルタ６４ａ〜６４ｄは、それぞれ、第１〜４の周波数の信号を透過させる。
【０２０７】
第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２が、変調周波数ｆｍよりも小さく、一方、第３周波数ｆ３及び第４周波数ｆ４が、変調周波数ｆｍより大きい例について説明する。基準電気信号の周波数が、第１基準周波数ｆ０１（＝ｆｍ−ｆ１）の場合、変調電気信号と基準電気信号の合成信号のうち、差周波信号の周波数が、第１の周波数ｆ１になる。同様に、基準電気信号の周波数が、第２基準周波数ｆ０２（＝ｆｍ−ｆ２）の場合、変調電気信号と基準電気信号の合成信号のうち、差周波信号の周波数が、第２の周波数ｆ２になる。
【０２０８】
また、基準電気信号の周波数が、第３基準周波数ｆ０３（＝ｆ３−ｆｍ）の場合、変調電気信号と基準電気信号の合成信号のうち、和周波信号の周波数が、第３の周波数ｆ３になる。同様に、基準電気信号の周波数が、第４基準周波数ｆ０４（＝ｆ４−ｆｍ）の場合、変調電気信号と基準電気信号の合成信号のうち、和周波信号の周波数が、第４の周波数ｆ４になる。
【０２０９】
第４実施形態のクロック信号抽出装置によれば、クロック周波数が異なる第１〜第４の周波数ｆ１〜ｆ４のいずれの信号が入力されても、変調電気信号と基準電気信号の差周波信号又は和周波信号を利用することにより、１つのクロック信号抽出装置で、クロック信号を抽出することができる。
【０２１０】
また、第１〜第４基準周波数が全て異なっている場合、第１〜第４電気パルス信号の強度を比較することで、入力光信号のクロック周波数が、第１〜第４の周波数ｆ１〜ｆ４の
のいずれであるかを示すモニタ信号が出力される。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】第１実施形態のクロック信号抽出装置の一構成例の概略的ブロック図である。
【図２】第１実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例（その１）の概略的ブロック図である。
【図３】第１実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例（その２）の概略的ブロック図である。
【図４】光位相制御部からの出力信号の説明に供する図である。
【図５】第２実施形態のクロック信号抽出装置の一構成例の概略的ブロック図である。
【図６】第２実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【図７】第３実施形態のクロック信号抽出装置の一構成例の概略的ブロック図である。
【図８】第３実施形態のクロック信号抽出装置の他の構成例の概略的ブロック図である。
【図９】第４実施形態のクロック信号抽出装置の一構成例の概略的ブロック図である。
【図１０】従来のクロック信号抽出装置の概略的ブロック図（その１）である。
【図１１】従来のクロック信号抽出装置の概略的ブロック図（その２）である。
【図１２】従来のクロック信号抽出装置の概略的ブロック図（その３）である。
【符号の説明】
【０２１２】
１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７    クロック信号抽出装置
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ    光変調部
２２、１２２    電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）
２２ａ、１２２ａ    第１電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）
２２ｂ、１２２ｂ    第２ＥＡＭ
２３、１２３    光増幅器
２４    バイアス電源
２６、１２６    増幅器
２８、１２８    位相調整器
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ    基準信号生成部
３２、１３２    クロック信号発生器
３８、４７    スイッチ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ    位相比較部
４２、１４２    光電変換器（Ｏ／Ｅ）
４４    バンドパスフィルタ
４４ａ、１４４    第１バンドパスフィルタ
４４ｂ、１６５    第２バンドパスフィルタ
４５    強度比較器
４６、１４６    位相比較器
４８、１４８    ループフィルタ
４９、１４９    ４逓倍器
５０    変調電気信号生成部
５２、１５２    電圧制御型発振器（ＶＣＯ）
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ    クロック信号生成部
６２、１６２    ミキサー
６４ａ    第１出力フィルタ
６４ｂ    第２出力フィルタ
６５    可変バンドパスフィルタ
７０、１７０    光位相制御部
７２、１７２    光分岐器
７４、１７４    光位相調整器
７６、１７６    光合波器
１１０、１１１、１１２    クロック信号抽出装置
１３９、１６３    分岐器
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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