(57)【要約】【目的】複雑な構成を必要とせず、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓを超える高速動作においても安定に、クロック信号抽出方法を用いた光パルス分離を行なえること。【解決手段】光パルス分離する際に必要となるクロック信号をクロック信号再生段１００で抽出する。クロック信号再生段は、クロック周波数の信号を受信できる受信帯域幅を有する光電変換器１０６、及び時分割多重光信号のジッタを忠実に再現した再生クロック信号を得るための位相同期ループ回路１１０、電気的位相遅延回路１２０及び高Ｑ値バンドパスフィルタ１２４等から構成されている。時分割多重光信号を、光電変換器で受信して光電変換する。光電変換された電気信号を位相同期ループ回路に供給する。この光電変換器及びこの位相同期ループ回路を含むクロック信号再生段によって、この時分割多重光信号に含まれるクロック信号を抽出する。【選択図】      図４
2004187205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基本変調速度の異なる情報信号（以後「トリビュタリチャンネル」という。）で変調された複数の光パルス信号を時間軸上で時分割多重し時分割多重光信号として伝送し、受信側にて該時分割多重光信号から抽出される再生クロック信号を用いて個別のトリビュタリチャンネル毎に受信復調するために、光パルス分離する方法において、
（ａ）該時分割多重光信号から、該再生クロック信号を抽出するために、該時分割多重光信号を光電変換して第１電気信号を得るステップと、
（ｂ）該時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生した第２電気信号を得るステップと、
（ｃ）該第２電気信号として、トリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号を出力するステップとを具えることを特徴とする光パルス分離方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光パルス分離方法において、
（ｄ）前記電気的再生クロック信号を、第１モード同期半導体レーザに供給するステップと、
（ｅ）該電気的再生クロック信号に応答して該第１モード同期半導体レーザから光学的再生クロック信号を生成するステップと、
（ｆ）該光学的再生クロック信号を制御光パルスとして光スイッチに供給して、前記時分割多重光信号をトリビュタリチャンネルの光パルス信号に光パルス分離するステップとを具えることを特徴とする光パルス分離方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光パルス分離方法において、
（ａ１）前記第１電気信号の抽出を、時分割多重光信号を第１光電変換器で受信して光電変換して行い、該光電変換によって得られる前記第１電気信号を第１電気増幅器に供給して第１電気信号の強度を安定化し、
（ｂ１）前記増幅された第１電気信号から時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生できるように位相同期ループ回路から前記第２電気信号を出力させ、
（ｃ１）前記第２電気信号を可変電気的位相遅延回路に供給して該第２電気信号としてトリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号として出力させ、
（ｃ２）該電気的再生クロック信号を、第２電気増幅器に供給して増幅した後、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅を有する電気的バンドパスフィルタによってフィルタリングしてから、出力することを特徴とする光パルス分離方法。
【請求項４】
請求項２に記載の光パルス分離方法において、
（ａ１）前記第１電気信号の抽出を、時分割多重光信号を第１光電変換器で受信して光電変換して行い、該光電変換によって得られる前記第１電気信号を第１電気増幅器に供給して第１電気信号の強度を安定化し、
（ｂ１）前記増幅された第１電気信号から時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生できるように位相同期ループ回路から前記第２電気信号を出力させ、
（ｃ１）前記第２電気信号を可変電気的位相遅延回路に供給して該第２電気信号としてトリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号として出力させ、
（ｃ２）該電気的再生クロック信号を、第２電気増幅器に供給して増幅した後、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅を有する電気的バンドパスフィルタによってフィルタリングしてから、出力することを特徴とする光パルス分離方法。
【請求項５】
請求項２または請求項４に記載の光パルス分離方法において、前記光スイッチを光パルスで制御する光スイッチとすることを特徴とする光パルス分離方法。
【請求項６】
クロック信号再生段と該クロック信号再生段に接続された光パルス分離段とを具える光パルス分離装置において、
該クロック信号再生段は、第１光電変換器、第１電気増幅器（「出力安定化電気増幅器」ともいう。）、位相同期ループ回路及び可変電気的位相遅延回路を具え、
該第１光電変換器は、同一基本変調速度の異なる情報信号（以後「トリビュタリチャンネル」という。）で変調された複数の光パルス信号を時間軸上で時分割多重された時分割多重光信号から、再生クロック信号を抽出するために、該時分割多重光信号を光電変換して第１電気信号として抽出し、
該出力安定化電気増幅器は、該第１電気信号の強度を安定化して該位相同期ループ回路に供給し、
該位相同期ループ回路は、時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生した第２電気信号を生成し、
該可変電気的位相遅延回路は、該第２電気信号の位相に、トリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号を光パルス分離段に出力するように構成されていることを特徴とする光パルス分離装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光パルス分離装置において、
前記光パルス分離段は、第１モード同期半導体レーザと光スイッチとを具え、該第１モード同期半導体レーザは、前記電気的再生クロック信号を受けて光学的再生クロック信号として、
該光スイッチは、該光学的再生クロック信号を受けて前記時分割多重光信号からトリビュタリチャンネルの光パルス信号を光パルス分離するように構成されていることを特徴とする光パルス分離装置。
【請求項８】
請求項６に記載の光パルス分離装置において、
出力安定化電気増幅器と、第２電気増幅器と、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅を有する電気的バンドパスフィルタとを具え、該出力安定化電気増幅器は、前記第１電気信号の強度を安定化して、前記位相同期ループ回路に供給し、
前記第２電気増幅器は、前記第２電気信号を増幅した後、前記電気的バンドパスフィルタに供給し、
該電気的バンドパスフィルタは、該増幅された再生クロック信号を受けてフィルタリングしてから出力するように構成されていることを特徴とする光パルス分離装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光パルス分離装置において、
出力安定化電気増幅器と、第２電気増幅器と、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅を有する電気的バンドパスフィルタとを具え、該出力安定化電気増幅器は、前記第１電気信号の強度を安定化して、前記位相同期ループ回路に供給し、
前記第２電気増幅器は、前記第２電気信号を増幅した後、前記電気的バンドパスフィルタに供給し、
該電気的バンドパスフィルタは、該増幅された再生クロック信号を受けてフィルタリングしてから出力するように構成されていることを特徴とする光パルス分離装置。
【請求項１０】
請求項７または請求項９に記載の光パルス分離装置において、前記光スイッチを光パルスで制御する光スイッチとすることを特徴とする光パルス分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光時分割多重通信におけるクロック信号を抽出する方法に関する。また、このクロック信号抽出方法を用いた光時分割多重通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光時分割多重通信（ＯＴＤＭ：  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）とは、同一基本変調速度（「ベースレート」ともいう。）の異なる情報信号（以後「トリビュタリチャンネル」という。）で変調された複数の光パルス信号を時間軸上で時分割多重し時分割多重光信号として伝送して、受信側でトリビュタリチャンネル毎に受信復調する通信である。すなわち、変調速度の等しい複数のトリビュタリチャンネルを、トリビュタリチャンネルに対応して位相遅延を与えてから時間軸上で合成して時分割多重光信号を得て、この時分割多重光信号を伝送して、受信側において、送られてきた全てのトリビュタリチャンネルに対応する光パルス信号をこの時分割多重光信号から分離する方式をとる通信である。
【０００３】
トリビュタリチャンネルのベースレートの時間基準となる信号をベースレートクロック（以後単に「クロック」という。）信号と呼ぶ。受信側でトリビュタリチャンネル毎に受信復調するために、光パルス分離するには、送信側で用いたクロック信号を時分割多重光信号から抽出し再生する必要がある。すなわち、時分割多重された光パルス信号からクロック信号を抽出し再生する技術（以後単に「クロック信号再生」ということもある。）が必要である。
【０００４】
クロック信号再生法として、光スイッチを利用した超高速光位相比較器を具えた位相同期ループ回路を用いる方法が提案されている（  例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照。）。
【０００５】
また、全光注入同期クロック信号再生構成を採れば、直接光ベースレートクロックを得ることが出来る（例えば、非特許文献４、非特許文献５参照。）。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｒ．Ｌｕｄｗｉｇ  ｅｔ  ａｌ．  ”Ｅｎａｂｌｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｔ  １６０  Ｇｂ／ｓ，”  ｉｎ  Ｔｅｃｈ．  Ｄｉｇ．  ｏｆ  ＯＦＣ’０２，  ＴｕＡ１，  ２００２年
【非特許文献２】
Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．  ”Ｃｌｏｃｋ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｆｒｏｍ  １６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ｄａｔａ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｕｓｉｎｇ  ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｗｉｔｃｈ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．  Ｌｅｔｔ．，  ｖｏｌ．  ３７  Ｎｏ．８，  ｐｐ．５０９−５１０，  ２００１年
【非特許文献３】
Ｄ．Ｔ．Ｋ．Ｔｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．  ”１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ｃｌｏｃｋ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｕｓｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ−ｂａｓｅｄ  ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．  Ｌｅｔｔ．，  ｖｏｌ．３６  Ｎｏ．２３，  ｐｐ．１９５１−１９５２，  ２０００年
【非特許文献４】
Ｃ．Ｂｏｒｎｈｌｄｔ  ｅｔ  ａｌ．  “Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ８０  ＧＨｚ  ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｌｏｃｋ  ｉｎ  ａ  １６９ｋｍ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ”，  ｉｎ  Ｔｅｃｈ，  Ｄｉｇ．  ｏｆ  ＯＦＣ  ０２，  ＴｕＮ６，  ２００２年
【非特許文献５】
Ｔ．  Ｍｉｙａｚａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．  “Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｏｆ  ８０  Ｇｂ／ｓ  ＯＴＤＭ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｗｉｔｈ  ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ  ｃｌｏｃｋ  ｂｙ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ”，  ｉｎ  Ｔｅｃｈ．  Ｄｉｇ．  ｏｆ  ＥＣＯＣ  ０２  ２．１．６  ２００２年
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した位相同期ループ回路を用いる方法は、光パルス分離のためのスイッチ以外に、超高速光ゲートスイッチを必要とし、構成が複雑になる。また、全光注入同期クロック再生構成をとる場合には、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速動作において安定した動作を実現することが課題である。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、複雑な構成を必要とせず、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓを超える高速動作においても安定に作動する、光クロック信号抽出方法を用いた光パルス分離方法及びこの方法を用いることができる光パルス分離装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的の達成を図るため、この発明の光パルス分離方法によれば、同一基本変調速度の異なる情報信号（以後「トリビュタリチャンネル」という。）で変調された複数の光パルス信号を時間軸上で時分割多重し時分割多重光信号として伝送し、受信側にて時分割多重光信号から抽出される再生クロック信号を用いて個別のトリビュタリチャンネル毎に受信復調するために、光パルス分離する方法を実施するに当り、以下のステップを具える点を特徴とする。すなわち、
（ａ）時分割多重光信号から、再生クロック信号を抽出するために、時分割多重光信号を光電変換して第１電気信号を得るステップと、
（ｂ）時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生した第２電気信号を得るステップと、
（ｃ）第２電気信号として、トリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号を出力するステップ。
【００１０】
ジッタとは、受信側に到着した時分割多重光信号の光パルスの到着時間の揺らぎを言う。ジッタを忠実に再現したクロック信号を再生することにより、ジッタが存在しても、再生されたクロック信号によって、光パルス分離が誤りなく行なうことができる。
【００１１】
また上述の光パルス分離方法を実現するために以下の構成を具えることを特徴とする光パルス分離装置とする。すなわち、第１光電変換器、第１電気増幅器、位相同期ループ回路及び可変電気的位相遅延回路を具える。第１光電変換器は、同一基本変調速度の異なる情報信号で変調された複数の光パルス信号を時間軸上で時分割多重された時分割多重光信号から、再生クロック信号を抽出するために、時分割多重光信号を光電変換して第１電気信号として抽出する。第１電気増幅器は、第１電気信号の強度を安定化して、位相同期ループ回路に供給する。第１電気増幅器のこの機能を表すために以後第１電気増幅器を「出力安定化電気増幅器」ともいう。位相同期ループ回路は、時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生できるように第２電気信号を生成する。
【００１２】
可変電気的位相遅延回路は、第２電気信号として、トリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号を光パルス分離段に出力する。
【００１３】
上述したこの発明の光パルス分離方法及び光パルス分離装置によれば、クロック信号の抽出において、超高速光ゲートを必要としない。また、意図的にクロック周波数成分を残すための光スペクトルの調整も必要としない。また、干渉計やその他の高速電気的構成要素を必要としないので、複雑な構成を必要とせず、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓを超える高速においても安定に作動させることが出来る。
【００１４】
また、この発明の光パルス分離方法において、時分割多重光信号を、トリビュタリチャンネルの光パルス信号に光パルス分離する場合には、以下のステップを更に含むのが好適である。
【００１５】
（ｄ）電気的再生クロック信号を、第１モード同期半導体レーザに供給するステップと、
（ｅ）この電気的再生クロック信号に応答して第１モード同期半導体レーザから光学的再生クロック信号を生成するステップと、
（ｆ）この光学的再生クロック信号を制御光パルスとして光スイッチに供給して、時分割多重光信号をトリビュタリチャンネルの光パルス信号に光パルス分離するステップ。
【００１６】
また、この発明の光パルス分離方法において、時分割多重光信号を、トリビュタリチャンネルの光パルス信号に光パルス分離する方法を実現するために、以下の構成を具えることを特徴とする光パルス分離装置とすることが出来る。すなわち、第１モード同期半導体レーザと光スイッチとを具える。第１モード同期半導体レーザは、電気的再生クロック信号を受けて光学的再生クロック信号すなわち光クロックパルスを生成する。光スイッチは、この光学的再生クロック信号を受けて時分割多重光信号からトリビュタリチャンネルの光パルス信号を光パルス分離する。
【００１７】
上述した、この発明の光パルス分離方法において、時分割多重光信号を、トリビュタリチャンネルの光パルス信号に光パルス分離する方法及びこの方法を実現する上述の装置によれば、可変電気的位相遅延回路から出力された電気的再生クロック信号を第１モード同期半導体レーザによって光学的再生クロック信号が生成される。この光学的再生クロック信号を制御光パルスとして光スイッチに供給することで、光パルス分離が実現されることになる。
【００１８】
また、時分割多重光信号を、この時分割多重光信号から抽出される再生クロック信号を用いて、トリビュタリチャンネルの光パルス信号に光パルス分離するための、電気的再生クロック信号を得る場合には、以下のステップを含むのが好適である。すなわち、
（ａ１）第１電気信号の抽出を、時分割多重光信号を第１光電変換器で受信して光電変換して行い、この光電変換によって得られる第１電気信号を出力安定化電気増幅器に供給して増幅し、
（ｂ１）増幅された第１電気信号から時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生できるように位相同期ループ回路から第２電気信号を出力させ、
（ｃ１）前記第２電気信号を可変電気的位相遅延回路に供給して該第２電気信号としてトリビュタリチャンネルに位相の追随した電気的再生クロック信号として出力させ、
（ｃ２）この電気的再生クロック信号を、第２電気増幅器に供給して増幅した後、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅有する電気的バンドパスフィルタによってフィルタリングしてフィルタリング済み電気的再生クロック信号を得る。
【００１９】
また、上述の光パルス分離する方法を実現する装置を構成する場合には以下の要素を具えることが好適である。すなわち、出力安定化電気増幅器と、第２電気増幅器と、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅有する電気的バンドパスフィルタとを具える。時分割多重光信号の周波数はトリビュタリチャンネルのビットレートの多重チャンネル数倍のビットレート周波数である。出力安定化電気増幅器は、第１電気信号の強度を安定化して、位相同期ループ回路に供給する。第２電気増幅器は、電気的再生クロック信号を増幅する。電気的バンドパスフィルタは、増幅された再生クロック信号を受けてフィルタリングしてフィルタリング済み電気的再生クロック信号を生成する。
【００２０】
上述したこの発明の光パルス分離方法及び光パルス分離装置における、電気的再生クロック信号得る方法及び装置によれば、時分割多重光信号から、光パルス分離及び光サンプリングとビットエラーレートの観測に必要とされる電気的再生クロック信号を得ることが出来る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図９（ｃ）を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。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ているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。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、これら材料及び条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、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。
【００２２】
以下に示す図において、光ファイバ等の光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。またこれら太線及び細線に付された番号及び記号は、それぞれ光信号あるいは電気信号を意味する。
【００２３】
＜光パルス分離方法及びそれを用いた光時分割多重通信装置の構成＞
図１を参照してこの発明に係る光時分割多重通信装置の全体の構成を説明する。光時分割多重通信装置は、送信部１０、伝送部１２および受信部１３を具えている。送信部１０は、光パルス信号を生成する部分６４及び光パルス信号を合波する部分４４を具えている。伝送部１２は、光ファイバから成る伝送路９０及び分散補償機能を有する部分９８を具えている。受信部１３は、光パルス分離装置１４を具えている。
【００２４】
＜送信部＞
図２を参照して送信部１０の構成及び動作について説明する。１０  ＧＨｚ（正確には、９．９５３２８  ＧＨｚであるが、簡便のために以後１０  ＧＨｚと表記する。）の繰返しの光パルス信号を、モード同期半導体レーザ（ＭＬＬＤ：Ｍｏｄｅ  ｌｏｃｋｅｄ  Ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）  ３６  によって生成する。このＭＬＬＤ  ３６の発振波長は波長１５６０  ｎｍである。以後受信部１３に設けられる同種のＭＬＬＤと区別するために、このＭＬＬＤ  ３６を特に送信側ＭＬＬＤ  ３６と記述する。この出力光パルスがＬｉＮｂＯ３  光変調器４０で１０  Ｇｂｉｔ／ｓ（２７−１ビットのＰＲＢＳ（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）信号）に変調される。１０  Ｇｂｉｔ／ｓの出力光パルスが平面光導波路型多重化回路４４により時分割多重されて１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  の時分割多重光信号が生成される。上述した１０  ＧＨｚとの表記同様に厳密には１６０  Ｇｂｉｔ／ｓではないが、簡便のために１６０  Ｇｂｉｔ／ｓと表記する。
【００２５】
なお、時分割多重光信号のビットレートはトリビュタリチャンネルのビットレートの多重チャンネル数倍に等しいという関係にある。この実施の形態においては時分割多重光信号のビットレートが１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ、トリビュタリチャンネルのビットレートが１０  Ｇｂｉｔ／ｓである。また多重チャンネル数は、一般に２の整数乗、すなわち２、４、８、１６、３２等であり、この実施の形態では１６チャンネルである。
【００２６】
この１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  の時分割多重光信号が生成される過程をもう少し詳しく説明する。クロック信号発生器（ｓｉｇｎａｌ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）３４から１０  ＧＨｚの電気クロック信号すなわちベースレートクロック信号４８及び５０が、それぞれ送信側ＭＬＬＤ  ３６と変調信号発生器（ｐｕｌｓｅ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）３８に供給される。以後、紛らわしい場合には、クロック信号が電気パルス信号の形で存在する場合を電気クロック信号とし、及びクロック信号が光パルス信号の形で存在する場合を光クロック信号として区別して表記する。送信側ＭＬＬＤ  ３６  は、電気クロック信号４８によって駆動されて、１０  ＧＨｚの光パルス列５２を発生する。この光パルス列５２は、ＬｉＮｂＯ３  光変調器４０に入射する。
【００２７】
一方、クロック信号発生器３４から電気クロック信号５０が変調信号発生器３８に供給される。変調信号発生器３８は、供給される電気クロック信号５０に同期した電気変調信号５４を発生してこの電気変調信号５４をＬｉＮｂＯ３  光変調器４０に供給する。電気変調信号５４が供給されたＬｉＮｂＯ３  光変調器４０は、入力してきた１０  ＧＨｚの光パルス列５２を１０  Ｇｂｉｔ／ｓ信号５４により変調する。
【００２８】
ＰＲＢＳ信号では、１符合と０符合の数がほぼ同数で、このＰＲＢＳ信号の１周期は２Ｎ−１ビットとなる。周期内の各ビットにはＮ個の０の連続を除く全ての組み合わせがランダムに発生する。例えば、２Ｎ−１ビットのＰＲＢＳ信号は、Ｎ個のシフトレジスタと排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ  ＯＲ  Ｇａｔｅ）回路から成る回路で生成される。
【００２９】
１０  Ｇｂｉｔ／ｓの光パルス信号５６は、光ファイバ増幅器４２で増幅されて光パルス信号５８となって、平面光導波路型多重化回路４４に送られ、この多重化回路４４で時分割多重光信号６０となる。光ファイバ増幅器４２は、Ｅｒ等の希土類元素がドーピングされた光ファイバ（ＥＤＦＡ：  Ｅｒ−ｄｏｐｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であって、伝播する光を増幅する機能を有する。以後単に「光増幅器」と表記することもある。また以後別の箇所において、光ファイバ増幅器４２と同様の光ファイバ増幅器を用いるが、これらの箇所において用いる光ファイバ増幅器も同様に第１あるいは第２と識別しつつ「光増幅器」と表記することもある。
【００３０】
時分割多重光信号６０は、光増幅器４６で増幅された時分割多重光信号２２となり、この増幅された時分割多重光信号２２が伝送部１２（図１参照）に送られる。以後、光パルス信号５８を「トリビュタリチャンネル」の光パルス信号ということもある。すなわち、トリビュタリチャンネルとは、個々の光パルス信号に対する「個々のチャンネル」でもあり、或いは、「多重前のチャンネル」でもある。また、受信側で、光パルス分離された結果、光パルス信号５８と同一の光パルス信号が得られることから「分離後のチャンネル」という意味でもある。
【００３１】
図１に示す送信部１０は、この図２で説明したトリビュタリチャンネル（この実施の形態においては、ビットレートは１０  Ｇｂｉｔ／ｓ  である。）６４を１６チャンネル分具えている。これら１６チャンネル分の光パルス信号５８が平面光導波路型多重化回路４４において多重化され、時分割多重光信号６０となる。これによって時分割多重光信号６０は、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓの光パルス信号となる。また時分割多重光信号６０は、隣接するトリビュタリチャンネルの光パルス信号が確実に分離されて送られるために、平面光導波路型多重化装置４４のそれぞれのアーム（トリビュタリチャンネルに対応して設けられる遅延を与えるための光導波路であり、図示されていない。）において、オフセット遅延時間（ほぼ２００  ｐｓ）を付加して、時分割多重化される。これによって時分割多重化された１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  の時分割多重光信号６０が生成される。時分割多重光信号６０を以後、「１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号」ということもある。
【００３２】
この発明の光時分割多重通信装置の動作を確認するための実験において、時分割多重光信号パルスとして、既に述べたように、ＰＲＢＳ信号を用いた。光時分割多重通信装置として実際に稼動されて利用される際には、利用者の送りたい具体的情報を反映した信号が、このＰＲＢＳ信号に相当する。すなわち、ＰＲＢＳ信号を用いて、この発明に係る光時分割多重通信装置の動作確認が出来れば、この装置の実用的運用においても問題なく、動作することが確認されたことになる。ＰＲＢＳ信号を用いたこの発明に係る光時分割多重通信装置の動作が実験によって確認されたことは後述する。
【００３３】
＜伝送部＞
次に図３を参照して伝送部１２の構成及びその動作について説明する。実用上の利用形態を想定して、この実施の形態においては、伝送部１２として、３２０ｋｍの長距離伝送線を用いた。この伝送部１２は、１区間８０ｋｍの４区間の伝送路からなり、各区間９０は、シングルモードファイバ（２セット６６、７０：株式会社フルカワ製ＳＭＦ−Ｅ、２９  ｋｍ  ２本）、逆分散ファイバ（２セット６８、７２：株式会社フルカワ製ＲＤＦ−４５Ｅ、  １１  ｋｍ  ２本）、光増幅器７４及び伝送路中には光学的バンドパスフィルタ７６を接続して構成した。すなわち伝送部１２は、１区間８０  ｋｍ  の４区間を直列に接続し、３２０  ｋｍの長さにしたものである。
【００３４】
区間９０が４つ直列に接続された伝送路を通過した後において、信号光９１（図１参照）に残っている、伝送路の波長分散（すなわち単位波長変化当りの群遅延時間差）及び分散スロープ（すなわち単位波長当りの波長分散変化量）に起因する残留積算分散および残留積算分散スロープは、可変分散イコライザと分散スロープ補償器を組み合わせたカスケード構成の分散補償器９８によって更に分散補償した。これら可変分散イコライザと分散スロープ補償器は、屈折率の周期構造がチャーピングされた回折格子を有する光ファイバ（８２及び８４）と光サーキュレータ（７８及び８０）等を用いて構成した。この可変分散イコライザと分散スロープ補償器を組み合わせたカスケード構成の分散補償器９８は１６０Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）変調信号に対して好適となるように設計した。波長１５４６．６ｎｍの光（パルス信号光の波長）に対する残留積算分散と残留積算分散スロープは、それぞれ０  ｐｓ／ｎｍおよび０  ｐｓ／ｎｍ２である。
【００３５】
＜受信部＞
図４を参照して、受信部１３に設けられる光パルス分離装置１４（図１参照）の構成及び動作を説明する。この発明の特徴は、この光パルス分離装置１４特に、クロック信号再生段１００にある。図４は光パルス分離装置１４の構成を詳細に示したブロック図である。伝送部１２（図１参照）を伝播して分波器２０により分波された１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号２６は、光分波器２１（図４参照）によって、クロック信号再生段１００に導かれる信号１０２と光パルス分離段１０１に導かれる信号１０４とに分岐される。
【００３６】
光パルス分離段１０１は、これに送られてくる時分割多重光信号を個々のチャンネルの光パルス信号に分岐する。すなわちこの光パルス分離段１０１では、光学的再生クロック信号で光パルス分離を行なう。この光学的再生クロック信号は、光クロックパルスとも称する。この光学的再生クロック信号を生成するための、クロック信号再生段１００は、時分割多重光信号から抽出される再生クロック信号を電気的再生クロック信号に変換して、光パルス分離段１０１に送出する。以下、クロック信号再生段１００及び光パルス分離段１０１について具体的に説明する。
【００３７】
クロック信号再生段１００は、１０  Ｇｂｉｔ／ｓ  レシーバモジュール１１２を具える。すなわち、レシーバモジュール１１２は、１０  Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ変調信号を受信するためには十分な受信帯域を有している。このレシーバモジュール１１２は、例えば光電変換器１０６、第１電気増幅器１０８及び位相同期ループ回路（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ、以後「ＰＬＬ」と略すこともある。）１１０で構成する。光電変換器１０６は、クロック周波数の信号を受信できる受信帯域幅を有するフォトダイオードを使用する。すなわち、１０Ｇｂｉｔ／ｓのＲＺ変調信号を受信するには十分は帯域を有するフォトダイオードを使用する。第１電気増幅器１０８は、光電変換器１０６で光電変換して得られた第１電気信号の強度を安定化する機能を有しており、前段増幅器（ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリミッタ増幅器（ｌｉｍｉｔｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とから構成される。以後この第１電気増幅器１０８を「出力安定化電気増幅器１０８」ともいう。
【００３８】
クロック信号再生段１００は、このレシーバモジュール１１２の他に、好ましくは、可変電気的位相遅延回路１２０、電気増幅器１２２、通過中心周波数を半値全幅で除した値が５００以上である帯域幅を有する高Ｑ値バンドパスフィルタ１２４及び電気増幅器１２６を具えている。この実施の形態においては、この高Ｑ値バンドパスフィルタは、１０  ＧＨｚ  において２０  ＭＨｚ  ３−ｄＢ  帯域幅を有している。
【００３９】
すなわち、クロック信号再生段１００は、光電変換器１０６、出力安定化電気増幅器１０８、位相同期ループ回路１１０、可変電気的位相遅延回路１２０及び電気的バンドパスフィルタ１２４を主構成要素として具えて構成される。
【００４０】
時分割多重光信号１０２がクロック周波数の信号を受信できる受信帯域幅を有する光電変換器１０６で受信される。このような構成において、クロック信号再生段１００は、入力された時分割多重光信号１０２から最終的に電気的再生クロック信号１３２を生成する。以下、電気的再生クロック信号１３２の生成につき説明する。
【００４１】
光電変換器１０６は、時分割多重光信号１０２から、再生クロック信号を第１電気信号１１４として抽出する。
【００４２】
第１電気信号１１４は、出力安定化電気増幅器１０８に入力される。出力安定化電気増幅器１０８で強度安定化された第１電気信号１１４は電気信号１１６となって位相同期ループ回路１１０に入力される。位相同期ループ回路１１０は、第１電気信号１１４の位相を時分割多重光信号のジッタを忠実に再現したクロック信号を再生できるように調整して第２電気信号１１８を生成する。よって第２電気信号１１８は、レシーバモジュール１１２から出力される。第２電気信号１１８は、可変電気的位相遅延回路１２０に入力される。可変電気的位相遅延回路１２０は、第２電気信号１１８から、トリビュタリチャンネルの位相に追随した電気的再生クロック信号１２８を出力する。
【００４３】
可変電気的位相遅延回路１２０から出力された電気的再生クロック信号１２８は第２電気増幅器１２２で増幅された電気信号１３０となって、電気的バンドパスフィルタ１２４を通過して１０  ＧＨｚ  において半値全幅２０  ＭＨｚの電気的再生クロック信号１３２が生成される。
【００４４】
このように、時分割多重光信号１０２は、クロック信号再生段１００に入力されて、この時分割多重光信号１０２から、電気的再生クロック信号１３２が生成される。電気的再生クロック信号１３２は、光サンプリングシステム１８（図１を参照）へ供給される電気的再生クロック信号１３６と、第１モード同期半導体レーザ  １４０に供給される信号１３４とに分岐される。信号１３４は電気増幅器１２６によって増幅された電気的再生クロック信号１３８となって、第１モード同期半導体レーザ１４０  に供給される。
【００４５】
なお、第１モード同期半導体レーザ  １４０へ供給される電気信号１３８は、第１モード同期半導体レーザ  １４０の安定動作を確保するために、電気増幅器１２６で増幅されて得られた信号（電気的再生クロック信号）である。
【００４６】
一方、クロック信号再生段１００で抽出された電気的再生クロック信号１３６は、光サンプリングシステム１８に供給される。そして、光サンプリングシステム１８で監視しつつ、可変電気的位相遅延回路１２０で、第１モード同期半導体レーザ  １４０出力のジッタノイズレベルが最小になるように調整する。
【００４７】
第１モード同期半導体レーザ１４０は、電気信号１３８を受けて、後段に設けられている対称型マッハ・ツェンダ（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ：  ＳＭＺ）光スイッチ１６８をコントロールするために、光クロックパルス１４１を生成する。以後、対称型マッハ・ツェンダ光スイッチ１６８を「ＳＭＺ  １６８」と略記することもある。
【００４８】
時分割多重光信号を元の並列光パルス信号に戻す光パルス分離を行なうための光パルス分離段１０１は、図４に示すように、主構成要素として、第１モード同期半導体レーザ１４０とＳＭＺ  １６８とを具えて構成される。
【００４９】
第１モード同期半導体レーザ  １４０は、波長１５５５  ｎｍ、１．５−ｐｓパルス幅の光パルスを生成するモード同期半導体レーザである。第１モード同期半導体レーザ  １４０からの光クロックパルス１４１は、光パルス分離のために、ＳＭＺ  １６８に供給される。
【００５０】
電気的再生クロック信号１３８によって駆動される第１モード同期半導体レーザ  １４０から、再生クロック信号に同期したこの光クロックパルス１４１が可変光遅延線（φ１）  １４２に供給される。この光クロックパルス１４１は、必要量の位相遅延を受けて出力信号１４３として可変光遅延線（φ１）  １４２から出力される。この出力信号１４３は、一方の信号（一方の分岐信号）１４３ａ及び他方の信号（他方の分岐信号）１４３ｂに分割される（分割のための光分波器は図示を省略する。）。
【００５１】
一方の信号１４３ａは、可変光遅延線（φ２）  １４４に入力され必要な位相遅延を受けて出力信号１４５として減衰器（ＡＴＴ：Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１４６を介してＳＭＺ  １６８の第１入力ポートに入力される。一方、他方の信号１４３ｂは、ＡＴＴ  １５２を介してＳＭＺ  １６８の第３入力ポートに入力される。また、光分波器２１によって、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号２６は、分波されて１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号１０４となり、光学的バンドパスフィルタ１４８及び位相調整回路１５０を介してＳＭＺ  １６８の第２入力ポートに入力される。ＳＭＺ  １６８は二つの半導体光増幅器ＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１５４及びＳＯＡ  １５６を具えて構成されており、上述した第１乃至第３の入力ポートに入力された信号によって、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号１０４を光パルス分離して、トリビュタリチャンネルの信号である光パルス信号１５７を分離する。
【００５２】
上述したように、この発明の光パルス分離装置１４は、クロック信号再生段１００と、第１モード同期半導体レーザ１４０及び対称型マッハ・ツェンダ光スイッチ１６８を含む、光パルス分離段１０１とを具えて構成される。第１モード同期半導体レーザ１４０は、電気的再生クロック信号を受けて光学的再生クロック信号すなわち光クロックパルス１４１を生成し、光スイッチ１６８は、この光クロックパルス１４１を受けて時分割多重光信号をトリビュタリチャンネルの光パルス信号１５７に光パルス分離するように構成されている。
【００５３】
光パルス分離された１０  ＧＢｉｔ／ｓ  光パルス信号１５７は、５−ｎｍ  バンドパスフィルタ（光学的バンドパスフィルタ）１５８でフィルタリングされる。フィルタリング済みの光パルス信号は、光増幅器１６０で増幅されて、増幅済みの光パルス信号１８２がトリビュタリチャンネル受信部１６（図１参照）に導入される。トリビュタリチャンネル受信部１６は、主要構成要素として、光プリアンプ、光バンドパスフィルタ、そして１０  Ｇｂｉｔ／ｓ  受信モジュールを具えている。
【００５４】
ＳＭＺ  １６８の第２入力ポート２における１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号のＳＭＺ  １６８スイッチに対する光入力パワーは２  ｄＢｍであり、また、ＳＭＺ  １６８の第１入力ポート１と第３入力ポート３に対する光コントロールパルスのパワーは、それぞれ、１１  ｄＢｍと１３  ｄＢｍとである。
【００５５】
ＡＴＴ  １４６及びＡＴＴ  １５２は、これらＳＭＺ  １６８の第１入力ポート１と第３入力ポート３とに入射する光パルスのパワーを揃えるために挿入される。可変光遅延線（φ１）  １４２及び可変光遅延線（φ２）  １４４は、それぞれトリビュタリチャンネルの選択のため、及びゲートスイッチのウインドウの幅の調整のために機能する。これら遅延線（φ１及びφ２）による能動的トラッキングコントロールのための調整は、一旦初期調整を行なった後は再度調整する必要はなく、光パルス分離装置を駆動している間中、第１モード同期半導体レーザ  １４０の注入同期状態が維持された。
【００５６】
なお、この実施の形態においては、光パルス分離するための光スイッチとして対称型マッハ・ツェンダ光スイッチを用いたが、光パルスで制御する形態の光スイッチであれば、他の形態の光スイッチで代替することも可能である。すなわち、光パルスでスイッチ動作を制御することができる機能を有する光スイッチであれば、この実施の形態の説明から明らかなように、この発明の実施においては、対称型マッハ・ツェンダ光スイッチの代替光スイッチとして利用することができる。例えば、光ファイバあるいは半導体を用いた４光波混合素子、非線形サニャック干渉計スイッチ（ＮＯＬＭ：Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｏｐ  Ｍｉｒｒｏｒ）、ＳＬＡＬＯＭ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｉｎ  ａ  Ｌｏｏｐ  ｍｉｒｒｏｒ）は、光パルスでスイッチ動作を制御することができる機能を有するので、この発明の光パルス分離方法及び光パルス分離装置の実施において、対称型マッハ・ツェンダ光スイッチの代替光スイッチとして使えることは明らかである。
【００５７】
＜光サンプリング＞
図５を参照して光サンプリングシステム１８（図１参照）の構成及びその動作を説明する。この光サンプリングシステム１８は、主要構成要素として、プリスケーラ付き位相同期回路１６２、第２モード同期半導体レーザ１６４、高非線形光ファイバ１７２及びＲＦ（ＲＦ：  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）スペクトラムアナライザ１８０（以後単に「スペクトラムアナライザ」と表記する。）を具えている。光サンプリングシステム１８は、その他の構成要素として、好ましくは、第１光増幅器１６６と、第１光学的バンドパスフィルタ１６７と、偏波調整器１７０と、第２光学的バンドパスフィルた１７４と、第２光増幅器１７６と、第２光電変換器１７８とを含むのがよい。クロック信号再生段１００から供給される、電気的再生クロック信号１３６がこのプリスケーラ付き位相同期回路１６２に供給される。
【００５８】
プリスケーラ付き位相同期回路１６２は、この電気的再生クロック信号１３６に応答して、制御電気パルス１６３を第２モード同期半導体レーザ１６４に供給する。この制御電気パルス１６３は、第２モード同期半導体レーザ１６４に供給され、この第２モード同期半導体レーザ１６４は、この制御電気パルス１６３に基づいて第１光サンプリングパルス１６５を生成する。第１光サンプリングパルス１６５は第１光増幅器１６６で増幅され第１光学的バンドパスフィルタ１６７でフィルタリングされて、第２光サンプリングパルス１６９となる。
【００５９】
一方、伝送部１２を伝播してくる１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号２４は、分波器２０で分波されて１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号２６及び３２となって、一方の分波信号２６が光パルス分離装置１４に供給されるとともに、他方の分波信号３２が光サンプリングシステム１８に供給される（図１参照）。
【００６０】
一方、プリスケーラ付き位相同期回路１６２は、供給された電気的再生クロック信号１３６に応答してトリガー信号１６１を、スペクトラムアナライザ１８０にも供給する。スペクトラムアナライザ１８０には、トリガー信号１６１を供給して光サンプリングを行なう。
【００６１】
他方の分波信号である１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号３２は、偏波調整器１７０に供給されて、この信号３２の位相が調整される。位相調整されて透過したＯＴＤＭ信号３２は、第２光サンプリングパルス１６９と合波され（合波器は図示を省略する。）た後、高非線形光ファイバ１７２に導入される。高非線形光ファイバ１７２で発生する４光波混合により得られた４光波混合信号１７３は、第２光学的バンドパスフィルタ１７４でフィルタリングされる。フィルタリング済み４光波混合信号は、第２光増幅器１７６で増幅され、１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号３２の光サンプリングに必要な光パルス信号１７７が生成される。光パルス信号１７７は、第２光電変換器１７８で光電変換され、電気信号１７９として、スペクトラムアナライザ１８０に供給される。一方、スペクトラムアナライザ１８０には、プリスケーラ付き位相同期回路１６２からトリガー信号１６１が供給される。スペクトラムアナライザ１８０は、トリガー信号１６１と、電気信号１７９とを受けてアイダイアグラムを表示する。
【００６２】
すなわち、以上説明した内容をまとめると、光時分割多重通信装置構築のために必要な光サンプリングは、以下に示す方法で実施できる。
【００６３】
上述したクロック信号再生段１００の一つの特徴は、このクロック信号再生段１００から光サンプリングに用いるための電気的再生クロック信号１３６を出力する点にある。電気的再生クロック信号１３６を光サンプリングに用いるためには、クロック信号再生段１００から再生された電気的再生クロック信号１３６をプリスケーラ付き位相同期回路１６２に供給して、第２モード同期半導体レーザ１６４に供給する制御電気パルス１６３と、スペクトラムアナライザ１８０に供給するトリガー信号１６１とを生成する。第２モード同期半導体レーザ１６４は、この制御電気パルス１６３を基に第１光サンプリングパルス１６５を生成することによって、光サンプリングを行なう。
【００６４】
＜光パルス分離方法及びそれを用いた光時分割多重通信装置の動作検証＞
図６に１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ  データ信号の光スペクトルを示す。横軸はデータ信号の光の波長を１５４４．１ｎｍから１５４９．１ｎｍの範囲に対して、一目盛り０．５ｎｍに目盛ってある。縦軸は光強度の相対値を一目盛り５  ｄＢに目盛ってある。また図６の挿入図に示すスペクトルは、３０  ＧＨｚ  帯域幅をもつフォトダイオードによって、時分割多重光信号に含まれる１０  ＧＨｚ  成分を検出したものである。図６の挿入図の横軸は周波数を表し、縦軸は任意スケールで強度を表している。図６から、主な１６０  ＧＨｚ成分のピーク（図中に矢印Ｐ１で示す。）値に対するほかのスプリアス（所要波とは異なる周波数の成分で、図中Ｎ１、Ｎ２で示した。）との強度比は、１５ｄＢ  以上であることが分かる。
【００６５】
図６の挿入図のスペクトルにおいて、１０  ＧＨｚ成分のピーク強度は、−６５  ｄＢｍ  であり、このとき１６０  Ｇｂｉｔ／ｓ  ＯＴＤＭ信号の光電変換器に対する入力光パワーは、−１．３  ｄＢｍ  であった。この１０  ＧＨｚ成分のピーク強度レベルは、１０  Ｇｂｉｔ／ｓに設定されたＰＲＢＳのパターン長（擬似ランダムパターンの繰返し周期のビット数）に依存しなかった。また、図４に示す構成のクロック信号再生段１００において、位相同期ループ回路１１０は、図４の第１モード同期半導体レーザ１４０を十分な電気信号（ＲＦ：  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パワーレベル（電気信号１１６のパワーレベルでありほぼ２４  ｄＢｍである。）で駆動することによって、光クロックパルス１４１を再生できた。
【００６６】
図７に電気的再生クロック信号によって駆動される第１モード同期半導体レーザ１４０の出力信号に対するスペクトルを、クロック周波数に対して９．９５３２８  ＧＨｚを中心にして１  ＭＨｚの範囲を示す。横軸は、クロック周波数、縦軸は信号強度をｄＢｍ単位で表す。図７から、ピーク値（図中Ｐ２で示すピーク位置の値）が−２０  ｄＢｍノイズレベルの上限が−６５  ｄＢｍ程度と読めるから、ノイズレベルが、４５  ｄＢ以上抑圧されていることが分かる。このシステムの動作中、ＭＬＬＤにおいて、安定した位相同期が実現されていた。
【００６７】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、バック・トゥ・バック  配列（送信機と受信機を直結した評価系の構成）による、ＳＭＺ  １６８により分離された１６全てのトリビュタリチャンネルのビットエラーレート特性を示す。図８（ａ）が  １〜８チャンネルを表し、図８（ｂ）が  ９〜１６チャンネルを表す。横軸は受信信号光強度をｄＢｍ単位で目盛ってある。縦軸はビットエラーレート（ＢＥＲ）を対数目盛りで示してある。受信後のアイダイアグラムの例（Ｅａ及びＥｂと表示した挿入図で示した。）及び、１０  Ｇｂｉｔ／ｓ  のベースラインのビットエラーレート特性（図中ベースラインと表示してある直線）を合わせて示した。受信される光強度は、１０  Ｇｂｉｔ／ｓ  受信部１６（図１参照）の入力部（光パルス信号１８２）において測定した。
【００６８】
ベースラインとトリビュタリチャンネルのビットエラーレートを示す直線との横軸方向の平均間隔は５．５  ｄＢと読み取れる。すなわちベースラインよりも平均５．５  ｄＢのパワーペナルティ（同じビットエラーレートを得るために、ベースラインに対してどれだけ多くの受信光パワーを必要とするかを示す値）を要することを示している。この理由は、主にＳＭＺ  内で生じる信号対雑音比の劣化及びパルス光源で発生しているパルス時間揺らぎに起因するものと考えられる。
【００６９】
図９（ａ）、  図９（ｂ）、  図９（ｃ）  は、３２０ｋｍ伝送する前（図９（ａ））と後（図９（ｂ）の１６０  Ｇｂｉｔ／ｓの光サンプリングによって得られたアイダイアグラムである。比較するために、再生クロック信号のトリガーのない状態での伝送後のアイダイアグラムを図９（ｃ）に示す。表示した範囲は１秒間についてである。図９（ｂ）において３２０  ｋｍ伝送後に観測されたアイダイアグラムは、再生クロック信号をトリガーに使用して得られたものである。図９（ｂ）に示すアイダイアグラムは、図９（ａ）に示した送信前のアイダイアグラムの形を正しく反映しているのに対して、図
９（ｃ）に示すアイダイアグラムは不鮮明である。このことから、再生されたクロックが有効に働いていることが分かる。
【００７０】
【発明の効果】
この発明の方法及び装置を用いれば、特別なパルス強度変調器を用いたり、あるいは意図的にクロック周波数成分を残すような光スペクトルの調整をすることなく、クロック信号を抽出することが出来る。抽出された再生クロック信号を用いて、ＳＭＺ光スイッチによる光パルス分離が実現できる。ビットエラーレートも実用上問題とならない程度に低く出来る上、時分割多重光信号について明瞭なアイダイアグラムが得られることから、この発明の方法及び装置は実用上十分な性能を発揮できる。
【００７１】
【付記】
なお、上述した実施の形態の説明からも明らかなように、以下の光サンプリング方法及び光サンプリング装置も好ましい実施の形態である。
【００７２】
光時分割多重通信において必須である光サンプリングを、以下に記述する光サンプリング方法及び光サンプリング装置によれば、複雑な構成を必要とせず、実現できる。
【００７３】
すなわち、この光サンプリング方法は、高非線形光ファイバ内で発生する４光波混合を用いる光サンプリング方法において、クロック信号再生段から再生された電気的再生クロック信号をプリスケーラ付き位相同期回路に供給して、このプリスケーラ付き位相同期回路から第２モード同期半導体レーザに供給する制御電気パルスと、スペクトラムアナライザに供給するトリガー信号とをそれぞれ生成することを含むことを特徴とする。
【００７４】
また、上述の光サンプリング方法を実現するためには以下の構成とすれば良い。すなわち、この光サンプリング装置は、プリスケーラ付き位相同期回路を具える。このプリスケーラ付き位相同期回路は、クロック信号再生段から再生された電気的再生クロック信号が供給されて、第２モード同期半導体レーザに供給する制御電気パルスと、スペクトラムアナライザに供給するトリガー信号とをそれぞれ生成する。
【００７５】
この光サンプリング方法及び光サンプリング装置によれば、クロック信号再生段から再生された電気的再生クロック信号が使われるので、複雑な構成の装置が必要でない。
【００７６】
この光サンプリング法及び光サンプリングシステムによれば、クロック信号再生段によって時分割多重光信号から抽出された再生クロック信号をプルスケーラ付き位相同期回路に供給し、光サンプリングに必要となる制御電気パルスとトリガー信号を生成し、スペクトラムアナライザに供給する構成となっているので、時分割多重光信号の波形観測が簡便に行なえる。
【００７７】
また、この光サンプリング方法において、更に以下のステップを具えることが好適である。すなわち、
（ａ）制御電気パルスをこの第２モード同期半導体レーザに供給して第１光サンプリングパルスを出力し、
（ｂ）この第１光サンプリングパルスを第１光増幅器で増幅し、
（ｃ）この増幅された第１光サンプリングパルスを第１光学的バンドパスフィルタに供給してフィルタリングして第２光サンプリングパルスを出力し、
（ｄ）時分割多重光信号の位相を位相調整回路で調整し、
（ｅ）この位相調整された時分割多重光信号と第２光サンプリングパルスとの合波信号を高非線形光ファイバに入力して４光波混合信号を出力し、
（ｆ）この４光波混合信号を第２光学的バンドパスフィルタでフィルタリングし、
（ｇ）この第２光学的バンドパスフィルタからのフィルタリング済み光信号を第２光増幅器で増幅し、
（ｈ）この増幅されたフィルタリング済み光信号を第２光電変換器で光電変換して電気信号を生成し、
（ｉ）この電気信号とトリガー信号とをスペクトラムアナライザに供給して、光サンプリングを行なう。
【００７８】
また、この光サンプリング方法を実現するために、光サンプリング装置を以下のように構成することが好適である。すなわち、第２モード同期半導体レーザと、光増幅器と、第２光学的バンドパスフィルタと、位相調整回路と、高非線形光ファイバと、第２光学的バンドパスフィルタと、第２光増幅器と、第２光電変換器と、スペクトラムアナライザとを具える。
【００７９】
第２モード同期半導体レーザは、制御電気パルスを受けて第１光サンプリングパルスを出力する。光増幅器は、第１光サンプリングパルスを増幅する。第２光学的バンドパスフィルタは、増幅された第１光サンプリングパルスをフィルタリングして第２光サンプリングパルスを出力する。位相調整回路は、時分割多重光信号の位相を調整する。高非線形光ファイバとは、この位相調整された時分割多重光信号と第２光サンプリングパルスとの合波信号を入力して４光波混合されて得られた光信号を出力する。第２光学的バンドパスフィルタは、この光信号をフィルタリングする。第２光増幅器は、この光バンドパスフィルタからのフィルタリング済み光信号を増幅する。第２光電変換器は、この増幅されたフィルタリング済み光信号を光電変換して電気信号を発生させる。スペクトラムアナライザは、この電気信号とトリガー信号とが供給されて光サンプリングを行なう。
【００８０】
上述したこの光サンプリング方法及び光サンプリングシステムによれば、第２モード同期半導体レーザと、光増幅器と、第２光学的バンドパスフィルタと、位相調整回路と、高非線形光ファイバと、第２光学的バンドパスフィルタと、第２光増幅器と、第２光電変換器とによって、光電変換された光サンプリング信号を生成でき、それをスペクトラムアナライザに供給することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】光時分割多重通信装置の動作の説明に供する図である。
【図２】送信部の動作の説明に供する図である。
【図３】分散補償回路を具える伝送部の動作の説明に供する図である。
【図４】光パルス分離装置の動作の説明に供する図である。
【図５】光サンプリングシステムの動作の説明に供する図である。
【図６】光時分割多重光信号の光スペクトルを表す図である。
【図７】第１モード同期半導体レーザの出力信号のスペクトルを表す図である。
【図８】トリビュタリチャンネルのビットエラーレートを表す図である。
【図９】光サンプリング測定によるアイダイアグラムを表す図である。
【符号の説明】
１０：送信部
１２：伝送部
１３：受信部
１４：光パルス分離装置
１６：トリビュタリチャンネル受信部
１８：光サンプリングシステム
２０、２１：分波器
３４：クロック信号発生器
３６：送信側モード同期半導体レーザ
３８：変調信号発生器
４０：ＬｉＮｂＯ３光変調器
４２、４６、７４、１６０：光増幅器
４４：平面光導波路型多重化回路
６４：トリビュタリチャンネル
６６、７０：シングルモードファイバ
６８、７２：逆分散ファイバ
７６、１４８、１５８：光学的バンドパスフィルタ
７８、８０：光サーキュレータ
８２、８４：回折格子をもつ光ファイバ
９０：伝送部１２の１区間
９８：分散補償器
１００：クロック信号再生段
１０１：光パルス分離段
１０６：光電変換器
１０８：第１電気増幅器
１２２：第２電気増幅器
１２６：電気増幅器
１１０：位相同期ループ回路
１１２：レシーバモジュール
１２０：可変電気的位相遅延回路
１２４：高Ｑ値バンドパスフィルタ
１４０：第１モード同期半導体レーザ
１４２：可変光遅延線（φ１）
１４４：可変光遅延線（φ２）
１４６、１５２：減衰器
１５０：位相調整回路
１５４、１５６：半導体光増幅器
１６２：プリスケーラ付き位相同期回路
１６４：第２モード同期半導体レーザ
１６６：第１光増幅器
１６７：第１光学的バンドパスフィルタ
１６８：対称型マッハ・ツェンダ光スイッチ
１７０：偏波調整器
１７２：高非線形光ファイバ
１７４：第２光学的バンドパスフィルタ
１７６：第２光増幅器
１７８：第２光電変換器
１８０：スペクトラムアナライザ
【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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