(57)【要約】【課題】伝送の容易なパルス幅を有する光多重信号を用いた超高速伝送を低コストで実現する光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置を提供する。【解決手段】光信号多重化装置が、通信チャネルごとに固有の振幅を有する複数の光パルス列をそれぞれ光信号として符号化して生成し、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成して送信し、光伝送路を介して送信されてきた光多重信号を受信した光多重信号分離装置が、光多重信号を光周波数変換部に入力して通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に変換し、当該複数の光パルス列を通信チャネルごとに分離する。【選択図】　　　図１
2004048700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を光伝送路を介して行う光多重通信方法であって、
（ａ）入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換するステップと、
（ｂ）周波数に応じて光信号を選択して分離する光周波数選択部を用いて、周波数変換された前記複数の光パルス列を、通信チャネルごとの光パルス列に分離するステップと
を有することを特徴とする光多重通信方法。
【請求項２】
（ｃ）光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、
前記ステップ（ａ）、（ｂ）は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項１記載の光多重通信方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｃ）は、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成することを特徴とする請求項２記載の光多重通信方法。
【請求項４】
（ｃ）光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を生成するステップと、
（ｅ）光信号多重化装置で、前記ステップ（ｃ）、（ｄ）を繰り返して互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、
前記ステップ（ａ）、（ｂ）は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項１記載の光多重通信方法。
【請求項５】
前記光パルス列を生成するステップは、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成する手順を含むことを特徴とする請求項４記載の光多重通信方法。
【請求項６】
前記光周波数変換部は、前記光多重信号のパルス幅を圧縮する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光多重通信方法。
【請求項７】
（ｃ）光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、
（ｅ）光多重信号分離装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、
前記ステップ（ａ）、（ｂ）は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、前記ステップ（ｅ）で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項１記載の光多重通信方法。
【請求項８】
（ｃ）光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、
（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、
（ｅ）光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、
前記ステップ（ａ）、（ｂ）は端末装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、前記ステップ（ｅ）で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項１記載の光多重通信方法。
【請求項９】
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を行う光多重通信システムであって、
複数の光パルス列を生成し、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信する光信号多重化装置と、
前記光多重信号を伝送する光伝送路と、
この光伝送路を介して送信されてきた前記光多重信号を受信し、受信した入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に変換し、該複数の光パルス列を通信チャネルごとに分離する光多重信号分離装置または光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置と
からなることを特徴とする光多重通信システム。
【請求項１０】
前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項９記載の光多重通信システム。
【請求項１１】
前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を繰り返し生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を繰り返し生成して、互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項９記載の光多重通信システム。
【請求項１２】
前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
前記光多重信号分離装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、
前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光多重信号分離装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項９記載の光多重通信システム。
【請求項１３】
前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、
光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた前記端末装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、
前記周波数変換および分離は端末装置で行われ、前記周波数変換は、端末装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする請求項９記載の光多重通信システム。
【請求項１４】
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化して光多重信号を生成する光信号多重化装置であって、
通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するパルス列生成手段と、
前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成する多重化手段と
を備えたことを特徴とする光信号多重化装置。
【請求項１５】
各光パルス列に対し通信チャネルごとに異なる符号化を行う変調手段をさらに有することを特徴とする請求項１４記載の光信号多重化装置。
【請求項１６】
前記多重化手段は、互いに搬送波周波数が異なる複数組の光多重信号を周波数軸上で多重化する機能を有することを特徴とする請求項１４記載の光信号多重化装置。
【請求項１７】
前記パルス列生成手段は、通信チャネルごとに光パルス列に異なる位相を付与する位相制御手段、および通信チャネルごとに光パルス列に異なる偏光方向を付与する偏光制御手段のうち少なくとも一方を更に有することを特徴とする請求項１４記載の光信号多重化装置。
【請求項１８】
前記パルス列生成手段は、
光パルスを発生するパルス光源と、
前記光パルスを所定の分岐比で分岐する光信号分岐手段と
を備えたことを特徴とする請求項１４記載の光信号多重化装置。
【請求項１９】
前記パルス列生成手段は、
時間的に振幅の一定な連続光を発生する光源と、
変調器を内部に備えた光共振器からなる側帯波発生器と
を備えたことを特徴とする請求項１４記載の光信号多重化装置。
【請求項２０】
同一の搬送波周波数を有する複数の光信号が多重化された光多重信号を複数の光信号に分離する光多重信号分離装置であって、
入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備え、受信した光多重信号を通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換する光周波数変換手段と、
この光周波数変換手段で変換された前記複数の光パルス列を周波数に応じて選択して通信チャネルごとに分離する光周波数選択手段と
を備えたことを特徴とする光多重信号分離装置。
【請求項２１】
前記光周波数変換手段は、入射した光多重信号の振幅レベルを増幅し、この増幅した光多重信号を前記光非線形媒質へ入射する増幅手段を備えたことを特徴とする請求項２０記載の光多重信号分離装置。
【請求項２２】
前記光周波数変換手段は、前記光パルス列のパルス幅を圧縮する圧縮手段を備えたことを特徴とする請求項２０記載の光多重信号分離装置。
【請求項２３】
前記光非線形媒質は、前記光パルスの中心波長よりも短い波長において伝搬速度が最大となる零分散波長を有し、かつ前記光パルスの中心波長において、＋１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の波長分散を有する光ファイバであることを特徴とする請求項２０記載の光多重信号分離装置。
【請求項２４】
入射光信号の光強度を制御して、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を求める光振幅制御手段を更に有することを特徴とする請求項２０記載の光多重信号分離装置。
【請求項２５】
前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間に設けられ、前記光振幅制御手段で求められた光多重信号を、該光多重信号の光強度の比を維持したまま増幅する光増幅手段を更に有することを特徴とする請求項２４記載の光多重信号分離装置。
【請求項２６】
前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間または前記光周波数変換手段の内部に設けられ、光多重信号のパルス幅を圧縮する光信号圧縮手段を更に有することを特徴とする請求項２４記載の光多重信号分離装置。
【請求項２７】
前記光振幅制御手段は、光強度変調器により構成されることを特徴とする請求項２４記載の光多重信号分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速光伝送システム、波長多重伝送システム、光信号処理システム等における光信号の光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信におけるトラフィックの急激な増加を背景として、光通信システムの大容量化を目指した超高速光伝送システムが検討されている。具体的には、電子回路で構成されている多重分離回路を全光型の光信号処理回路に置き換え、伝送速度の電子回路制限をなくす試みがこれまでになされてきている。
【０００３】
このような従来技術の基本的なコンセプトは、電子回路の処理が可能な光変調部や光検出部などは電気的に低速に処理し、全光的に処理できる部分は光時分割多重により実現した電子回路の動作速度を超える超高速信号として処理するものである。このコンセプトに沿うものとして、現在までに４００Ｇｂｉｔ／ｓ、６４０Ｇｂｉｔ／ｓ、１．２８Ｔｂｉｔ／ｓ等の超高速伝送実験が報告されている。
【０００４】
図１０は、光時分割多重を用いた従来の超高速光通信システムを模式的に示す説明図である。同図に示すように、光源５１から発生された多重化前のＦ０　Ｈｚの光パルス列は、それを光信号多重化装置（光ＭＵＸ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）５３で全光的に時分割Ｎ分離され、光変調器５２で電気的に変調され、再びＮ多重されてＮ×Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの光多重信号として光伝送路を介して送信され、この光多重信号を受信する光多重信号分離装置（光ＤＥＭＵＸ：Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）５４が、Ｎ個の通信チャネル（Ｎチャネル）のＦ０　ｂｉｔ／ｓの光信号に分離する。分離されたＦ０　ｂｉｔ／ｓの光信号は、各通信チャネルに設けられた光検出器５５でそれぞれ電気信号に変換して電気的に処理される。
【０００５】
図１１は、従来の光信号多重化装置５３の構成例を示す説明図である。同図に示す光信号多重化装置５３は、時間的にＮ多重してＮ×Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの超高速信号パルス列が実現できる遅延線５６とＮ個の光分岐カプラ５７で構成される。このとき、光分岐カプラ５７の分岐比は、多重後の光信号パルス列の各々が等振幅になるように固定されている。図１２に、上述した従来の光信号多重化の概念を模式的に示す。
【０００６】
これまでに提案されてきた代表的な光信号多重化装置は、定数倍の遅延時間差を有する遅延線を多段に組み合わせて多重化したものであり、光多重信号分離装置はサニャック干渉計の非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ：Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｏｐ　Ｍｉｒｒｏｒ）に光カー効果を組み合わせたものである。
【０００７】
図１３は、光多重信号分離装置５４の構成例を模式的に示す説明図である。同図に示すように、Ｎ×Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの超高速信号パルスからＦ０　ｂｉｔ／ｓの信号成分を分離するためには、Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの制御パルスが不可欠である。このとき光信号と制御パルス波の間で発生する干渉効果を利用するため、制御パルス波は、時間的に多重化された入射光信号と時間的な同期が取れると同時に偏光方向が一致していること、光信号と比較して十分に大きな光強度を有すること等が必要とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術のうち、光信号多重化装置には、多重数Ｎを大きくして大容量化を図ると光信号間の時間間隔Ｔ０　が短くなるために、多重化される光信号のパルス幅Ｔを狭くしなければならず、伝送が困難な極超短光パルスを信号光に用いる必要が有り、システムへの適応が困難であるという問題点があった。
【０００９】
一方、光多重信号分離装置側には、制御パルス用に高出力の短パルス光源を用意しなければならない問題があり、光信号と制御パルスの時間的なタイミングの同期は非常に困難で、そのために光位相同期制御器（光ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋ　Ｌｏｏｐ）５８を用いた光位相同期制御が必要であった。加えて、偏光方向を一致させることも困難なことが多く、そのためには全体を偏光方向が保持できる媒体で構成する必要があり、以上の構成を有するシステムは非常に高価であるという問題があった。
【００１０】
図１４は、従来の光時分割多重器１０２の構成例を示す説明図である。同図に示す光時分割多重器１０２では、入射されたＦ０　Ｈｚのクロック周波数を有する光パルス列が光強度分岐器１０６によりＮ分岐され、分岐された光りパルス列の各々が定数倍の遅延時間差を有する遅延線を具備した光強度変調器１０７により符号化された後、再び光多重器１０８により多重化され、Ｎ×Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号が伝送される。
【００１１】
光時分割多重分離器１０３では、図１５に示すように、Ｆ０　Ｈｚの繰り返し周波数を有する制御パルス列をＮ×Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの信号光と光位相同期制御器１０９を用いて同期させ、非線形相互作用（光カー効果）によって光時分割多重信号をＦ０　ｂｉｔ／ｓの光信号に分離する。
【００１２】
図１６に示すように、光時分割多重器１０２では、時間的にＮ多重されたＮ×Ｆ０　ｂｉｔ／ｓの超高速信号を作る。このとき、多重前には１／Ｆ０　秒であった信号（パルス）間隔は多重化により１／Ｎ倍され、信号間隔は（１／Ｎ）×（１／Ｆ０　）秒と短くなる。したがって多重度に逆比例して、光時分割多重分離器１０３での繰り返し周波数Ｆ０　Ｈｚの制御パルスとの同期が非常に困難となる。また、従来の伝送路を伝播した信号は、温度等の環境変化によりタイミングずれが生じるため、制御パルスとの同期はさらに困難であった。その上、信号光と制御光が高効率で相互作用するためには、偏光方向が一致する必要があり、伝送システム全体を偏光方向が保持できる媒体で構成しなければならないが、これを実現することはコスト面で問題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送の容易なパルス幅を有する光多重信号を用いた超高速伝送を低コストで実現する光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、制御パルスを必要としない非同期で動作する超高速な光多重信号分離装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を光伝送路を介して行う光多重通信方法であって、（ａ）入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換するステップと、（ｂ）周波数に応じて光信号を選択して分離する光周波数選択部を用いて、周波数変換された前記複数の光パルス列を、通信チャネルごとの光パルス列に分離するステップとを有することを特徴とする光多重通信方法を提供する。
【００１６】
また、本発明は、（ｃ）光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、前記ステップ（ａ）、（ｂ）は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記ステップ（ｃ）は、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、（ｃ）光信号多重化装置で、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を生成するステップと、（ｅ）光信号多重化装置で、前記ステップ（ｃ）、（ｄ）を繰り返して互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップとを更に有し、前記ステップ（ａ）、（ｂ）は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記光パルス列を生成するステップは、通信チャネルごとに位相または偏光方向の少なくとも一方が異なる光パルス列を生成する手順を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記光周波数変換部は、前記光多重信号のパルス幅を圧縮する手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、（ｃ）光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、（ｅ）光多重信号分離装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、前記ステップ（ａ）、（ｂ）は光多重信号分離装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、前記ステップ（ｅ）で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、（ｃ）光信号多重化装置で、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成するステップと、（ｄ）光信号多重化装置で、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信するステップと、
（ｅ）光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置で、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成するステップとを更に有し、前記ステップ（ａ）、（ｂ）は端末装置で行われ、前記ステップ（ａ）は、前記ステップ（ｅ）で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００２３】
さらに、補発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化した光多重信号の通信を行う光多重通信システムであって、複数の光パルス列を生成し、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信する光信号多重化装置と、前記光多重信号を伝送する光伝送路と、この光伝送路を介して送信されてきた前記光多重信号を受信し、受信した入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部を用いて、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を、通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に変換し、該複数の光パルス列を通信チャネルごとに分離する光多重信号分離装置または光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた端末装置とからなることを特徴とする光多重通信システムを提供する。
【００２４】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を繰り返し生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光時分割多重信号を繰り返し生成して、互いに搬送波周波数の異なる複数組の光時分割多重信号を求め、該複数組の光時分割多重信号を周波数軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光信号多重化装置から受信した通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、前記光多重信号分離装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、前記周波数変換および分離は光多重信号分離装置で行われ、前記周波数変換は、光多重信号分離装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、前記光信号多重化装置は、全ての通信チャネルに同一の振幅を有する複数の光パルス列を生成し、該複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成し、該光多重信号を送信し、光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間の光伝送路上に設けられた前記端末装置は、光信号多重化装置から受信した光多重信号から、通信チャネルごとに異なる振幅を有する前記光多重信号を生成し、前記周波数変換および分離は端末装置で行われ、前記周波数変換は、端末装置で生成された通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号の周波数変換を行うことを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号を多重化して光多重信号を生成する光信号多重化装置であって、通信チャネルごとに異なる振幅を有する複数の光パルス列を生成するパルス列生成手段と、前記複数の光パルス列を時間軸上で多重化して光多重信号を生成する多重化手段とを備えたことを特徴とする光信号多重化装置を提供する。
【００２９】
また、本発明は、各光パルス列に対し通信チャネルごとに異なる符号化を行う変調手段をさらに有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、前記多重化手段は、互いに搬送波周波数が異なる複数組の光多重信号を周波数軸上で多重化する機能を有することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明は、前記パルス列生成手段は、通信チャネルごとに光パルス列に異なる位相を付与する位相制御手段、および通信チャネルごとに光パルス列に異なる偏光方向を付与する偏光制御手段のうち少なくとも一方を更に有することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、前記パルス列生成手段は、光パルスを発生するパルス光源と、前記光パルスを所定の分岐比で分岐する光信号分岐手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、前記パルス列生成手段は、時間的に振幅の一定な連続光を発生する光源と、変調器を内部に備えた光共振器からなる側帯波発生器とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
さらに、本発明では、同一の搬送波周波数を有する複数の光信号が多重化された光多重信号を複数の光信号に分離する光多重信号分離装置であって、入射光の光強度に応じて屈折率が変化する光非線形媒質を備え、受信した光多重信号を通信チャネルごとに搬送波周波数の異なる複数の光パルス列に周波数変換する光周波数変換手段と、この光周波数変換手段で変換された前記複数の光パルス列を周波数に応じて選択して通信チャネルごとに分離する光周波数選択手段とを備えたことを特徴とする光多重信号分離装置を提供する。
【００３５】
また、本発明は、前記光周波数変換手段は、入射した光多重信号の振幅レベルを増幅し、この増幅した光多重信号を前記光非線形媒質へ入射する増幅手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
また、本発明は、前記光周波数変換手段は、前記光パルス列のパルス幅を圧縮する圧縮手段を備えたことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明は、前記光非線形媒質は、前記光パルスの中心波長よりも短い波長において伝搬速度が最大となる零分散波長を有し、かつ前記光パルスの中心波長において、＋１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の波長分散を有する光ファイバであることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明は、入射光信号の光強度を制御して、通信チャネルごとに異なる振幅を有する光多重信号を求める光振幅制御手段を更に有することを特徴とする。
【００３９】
また、本発明は、前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間に設けられ、前記光振幅制御手段で求められた光多重信号を、該光多重信号の光強度の比を維持したまま増幅する光増幅手段を更に有することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明は、前記光振幅制御手段と前記光周波数変換手段の間または前記光周波数変換手段の内部に設けられ、光多重信号のパルス幅を圧縮する光信号圧縮手段を更に有することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明は、前記光振幅制御手段は、光強度変調器により構成されることを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】
まず、図１から図９を参照して、本発明の第一の実施形態について詳細に説明する。
【００４３】
図１は、本発明の第一の実施形態に係る光多重通信システムを説明するブロック図である。同図に示す光多重通信システム１００は、送信側装置としての光信号多重化装置１、光ファイバなどの光伝送路２、受信側装置としての光多重信号分離装置３から構成されている。
【００４４】
光信号多重化装置１は、パルス列生成部１１と、チャネルごとに固有の振幅を持った光パルス列を生成し、生成された光パルス列を時間軸上で時分割多重して送信する多重化部１２とを少なくとも有する。
【００４５】
光多重信号分離装置３は、その一部が光ファイバ等の光非線形媒質からなる光周波数変換部３１と、光フィルタ等で構成される光周波数選択部３２とを少なくとも有する。
【００４６】
以下、各装置の詳細な構成およびその作用について説明する。
【００４７】
＜光信号多重化装置１＞
図２は、光信号多重化装置１の一構成例を示すブロック図である。同図に示す光信号多重化装置１は、パルス列生成部１１において、一個のパルス光源１１１から光信号を出力し、この光信号を分岐部１１２でＮ分岐（Ｎは２以上の整数）してＮチャネルの光パルス列を生成する。分岐された各信号に対し、遅延・振幅制御部１１３において通信チャネルごとに一定の遅延時間と振幅を与えた後、各通信チャネルに設けられた変調器１１４によって光信号としてそれぞれ符号化する。
【００４８】
このあと、多重化部１２で全ての通信チャネルを結合し、光多重信号を生成する。
【００４９】
図３は、光信号多重化装置１の別な構成例を示すブロック図である。同図に示す光信号多重化装置１は、分岐比可変な分岐比可変カプラ１１２をＮ−１段に用いてＮ個の光パルス列を生成する場合を示している。
【００５０】
光パルス列の振幅は、分岐比可変カプラ１１２の分岐比で決定される。例えば、各分岐比可変カプラ１１２−１、・・・、１１２−（Ｎ−１）の分岐比を全て１：１に設定した場合、最初の分岐比可変カプラ１１２−１で分岐されたパルスの強度を１とすると、次の分岐比可変カプラ１１２−２で分岐されるパルスの強度は１／２、その次に分岐されたパルスの強度は１／４、というように分岐されるたびに１／２ずつ強度が弱くなる。
【００５１】
分岐比可変カプラ１１２としては、例えばガラス基板（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）上に作製され、熱光学効果（サーモオプティック（ＴＯ：ＴｈｅｒｍｏＯｐｔｉｃ）効果）で結合率の変わるマッハ・ツェンダ型干渉計を用いることができる。この場合、熱によりガラスの屈折率が変わることで結合率が変化する。実測によれば、このときの遅延線は約０．７８ｐｓの遅延時間差で入射光パルスを多重化し、１．２８Ｔｂｉｔ／ｓの超高速信号用となった。
【００５２】
なお、分岐比可変カプラ１１２がこれに限定されるものでないことはいうまでもなく、結合率の制御さえできればその構成は任意である。例えば、従来型の光信号多重化装置を用いて、多重化するときに光信号の間で干渉が起きないように光位相や偏光方向を一致させずに多重化する構成をとることも可能である。
【００５３】
分岐された各信号は、各通信チャネルに設けられた遅延・振幅制御部１１３において遅延時間および振幅が制御され、さらに各変調器１１４で光信号として符号化された後、多重化部１２で各光パルス列が結合されて光多重信号が生成され、送信される。
【００５４】
図３では、多重化部１２として、２分岐カプラ１２１を用いてパルス列を２つずつ結合する場合を与えている。この２分岐カプラ１２１は、上述した分岐比可変カプラ１１２と同じものを用いることができる。また、多重化部１２としては、必ずしも２分岐カプラ１２１を複数用いる必要はない。より好ましくは、Ｎチャネルの信号を一括して多重化できる装置を用いることで多重化部１２を構成してもよい。
【００５５】
なお、図３に示す多重化部１２は、前述した図１および後述する図４の構成を有する光信号多重化装置１にも適用可能であることはいうまでもない。
【００５６】
図４は、本実施形態に係る光信号多重化装置１の第３の構成例を示すブロック図である。同図においては、時間的に振幅の一定な連続光を生成するレーザ光源１１５から発生された連続光を、変調器１１６ａを内部に具備した光共振器で構成される側帯波発生器１１６に入射し、その後光フィルタ１１７を通過させることによって光パルス列を生成する。各通信チャネルでは、振幅・時間間隔制御部１１８で光パルス列の振幅および時間間隔の制御がそれぞれ行われ、その後多重化部１２で多重化された後、送信される。
【００５７】
図５および図６は、以上のような構成を有する光信号多重化装置１が行う光信号の多重化の一例を示す説明図である。ここでは、通信チャネルが４チャネルの場合を例に取り説明するが、他の通信チャネル数の場合も同様であるのは勿論である。
【００５８】
図５（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す４つの光パルス列は上記パルス列生成部１１において生成されたものであり、互いに振幅は異なるものの同一の周期、換言すれば同一の搬送波周波数を有している。
【００５９】
図６は、前述した４つの光パルス列を時間軸上で多重化した光多重信号を示す説明図である。同図において、ＣＨ１と示されているのが図５（ａ）に示したチャネル１の光信号であり、以下ＣＨ２、ＣＨ３，ＣＨ４についても、それぞれ図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した光信号である。
【００６０】
このように、光多重信号は全て同一の搬送周波数を有する複数の光パルス列から構成され、光信号多重化装置１では、分岐比可変カプラ１１２や遅延・振幅制御部１１３を用いて各通信チャネルのパルス強度が異なるように制御する。
【００６１】
なお、以上説明した光信号多重化装置１の各構成例において、多重化部１２での多重化を行う際、図６に示した時間軸上の時分割多重化のほかに、時間軸上で多重化された互いに搬送波周波数の異なる複数の光多重信号（第１の光多重信号）を周波数軸上でさらに多重化したもの（第２の光多重信号）を生成することも可能である。
【００６２】
また、時分割多重すべき光パルスの時間幅（パルス幅）よりもパルスの時間間隔を短くする場合、すなわち、時間軸上でパルス同士が互いに重なりを有するような場合は、多重化の際に光信号の各々が干渉して光強度が変化しないようにするために、通信チャネルごとに光パルス列が異なる位相または偏光方向の少なくともいずれか一方を有するように制御する。この制御のために、光信号多重化装置１には位相の制御を行う位相制御手段、または偏光方向を制御する偏光制御手段のうち少なくともいずれか一方が具備される。
【００６３】
以上説明した本実施形態に係る光信号多重化装置によれば、同一の搬送波周波数を有する複数の光パルス列を通信チャネルごとにその強度が異なるように制御して多重化することにより、多重数Ｎを大きくして大容量化した光多重信号の通信を容易に実現することができる。
【００６４】
＜光多重信号分離装置３＞
図７は、本実施形態に係る光多重信号分離装置３の構成を示すブロック図である。同図に示す光多重信号分離装置３は、前述したように入射光の光強度によって中心波長が変化する光非線形媒質を備えた光周波数変換部３１と、光信号を周波数（波長）によって分離できる光周波数選択部３２と少なくとも有する。
【００６５】
光周波数変換部３１は、入射した光信号の振幅レベルを増幅する増幅部３１１と光信号の時間幅（パルス幅）を圧縮する圧縮部３１２から構成される。圧縮部３１２の一例としては、分散シフトファイバ等からなる光非線形媒質を用いる。
【００６６】
光多重信号が光伝送路２を介して光周波数変換部３１に入力されると、各パルスはその強度に応じて周波数がシフトする。
【００６７】
より具体的には、光カー効果を利用したソリトン自己周波数シフト（誘導ラマン散乱を受けた光パルスであるラマンソリトンに、その光強度に応じて生じる周波数シフト）が起こる。この現象は非常に高速な動作（１ｐｓ（ピコ秒）＝１０−１２　ｓ以下）で起こり、光パルスに内在する短波長成分が、誘導ラマン散乱で得るラマン利得を誘起するポンプとして機能することで、ソリトンのエネルギーを連続的に長波長成分へと変換することにより起こる。周波数のシフト量は、入射パルスのパルス幅Ｔの４乗、すなわちＴ４　に反比例する。具体的には、周波数のシフト量ｄλ（ＴＨｚ／ｋｍ）とパルス幅Ｔとは次の関係式で与えられる。
ｄλ＝０．０４３６／Ｔ４　　　　　　　（１）
【００６８】
図８は、１０ＧＨｚの搬送波周波数を有するパルス幅約１ｐｓの光パルス列を用い、入射光信号の強度によって周波数シフトを誘起した実験の結果を示す説明図である。この実験では、光非線形媒質として、長さ２０ｋｍ程度の分散シフトファイバを使用した。図８より、入射光信号の強度を変えることで、数ｎｍから数十ｎｍ、条件によっては数百ｎｍも波長シフトが可能であることがわかる。
【００６９】
なお、本実施形態において使用する光非線形媒質は、上記実験に用いた分散シフトファイバに限定されるわけではない。光ファイバを用いる場合でも、その種類および長さは入射光の条件によりその都度最適化する必要があると同時に、光ファイバ中でソリトン波（パルス波）を発生させるために、光ファイバの零分散波長（伝搬速度が最大となる波長）は入射光の中心波長よりも短波長にしなくてはならない。また、ソリトンの自己周波数シフトを効率的に発生させるためには、入射光の中心波長において、光ファイバの波長分散が＋１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であることが要求される。このような要求を課すのは、波長分散が小さい場合にソリトン自己周波数シフトよりもしきい値が低い四光波混合が誘起されてしまい、光多重信号を分離しやすいソリトン自己周波数シフトの発生が困難になるからである。
【００７０】
図９は、光周波数選択部３２の構成を示すブロック図である。同図に示す光周波数選択部３２は、ガラス基板ＰＬＣ上に作製されたＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）であり、入力導波路３２１から入射した光多重信号は、スラブ導波路３２２で空間的に広げられたあと、アレイ導波路３２３を通る。その後、スラブ導波路３２４で空間的に束ねられ、Ｎ個の出力導波路３２５から波長に応じて各通信チャネルに分離して出力される構成を有する。
【００７１】
なお、光周波数選択部３２は前述したＡＷＧに限定されるものではなく、周波数選択性のある光フィルタであれば、多層膜フィルタでもよく、フィルタ構造は特に限定する必要はない。
【００７２】
光多重信号は通信チャネルごとに異なる強度を有する複数の光パルス列から構成されているので、光周波数変換部３１から出力された光多重信号は、上述したソリトン自己周波数シフトによって通信チャネルごとに異なる周波数の光信号に変換され、いわば周波数多重された状態で出力される。この光信号を、周波数ごとに光を分離する光周波数選択部３２に入力することを通じて、受信した光多重信号を通信チャネルごとに分離することが可能となる。
【００７３】
分離された光パルス列は、図１０と同様に、各通信チャネルに設けられた光検出器によってそれぞれ電気信号に変換後、電気的に処理される。
【００７４】
以上説明した光多重信号分離装置３は、時分割分離に外部からの制御信号を必要としない非同期型の構成であるため、その構成が非常に単純であると同時に、多通信チャネルを一括して分離することが可能である。これにより、光ルーティングや光信号処理等の従来技術では実現できなかった高機能なシステムが実現可能となる。
【００７５】
また、本実施形態に係る光多重信号分離装置は、光非線形現象の中でも特に安定に動作するソリトン波（光パルス波）を用いて動作を行うため非常に安定した光信号を得ることができる。
【００７６】
この結果、極めて実用性が高く、広範囲に渡り応用範囲が広がっている光多重信号分離装置を提供することができる。
【００７７】
以上説明した本発明の第一の実施形態によれば、光信号多重化装置における信号間の干渉を抑える一方で、非同期の光多重信号分離装置により信号間の時間間隔Ｔよりも広い光信号の時間幅（パルス幅）Ｔ０　での多重を可能とし、伝送しやすいパルス幅での超高速信号およびその信号の通信方法を提供することができる。
【００７８】
また、本実施形態は、単一の搬送波周波数からなる光パルスを用いるものなので、既存の波長多重方式と組み合わせて用いることにより、さらに通信容量を増大させることができる。
【００７９】
次に、図１７から図２８を参照して、本発明の第二の実施形態について詳細に説明する。
【００８０】
第一の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅（光強度）差を光信号多重化装置側で生成しているのに対し、この第二の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅（光強度）差を光多重信号分離装置側で生成する。
【００８１】
図１７は、第二の実施形態の光多重信号分離装置の構成を示す。第二の実施形態の光多重信号分離装置は信号の時分割多重分離に信号光と同期させた制御パルス信号を必要としない非同期型の構成である。したがって、図１７に示すように構成がシンプルであり、入射した信号光の光強度を制御する光振幅制御部２１１と、信号光の光強度に応じて波長が変換される光周波数変換部２１２と、波長選択性のある光周波数選択部２１３から構成される。
【００８２】
光周波数変換部２１２では、光カー効果を利用したソリトン自己周波数シフトまたはラマンソリトンのパルス内誘導ラマン散乱により光強度に応じた周波数シフトが起きる。この現象は非常に高速な動作であるため周波数シフトはピコ秒（１０−１２　ｓ）以下で起きる。周波数シフトは、パルスに内在する短波長成分が、ラマン利得を誘起するポンプとして機能することで、ソリトンのエネルギーを連続的に長波長成分に転換することにより起こる。
【００８３】
具体例として、光振幅制御部２１１は、光強度変調器により構成される。このとき、図１８（ａ）または（ｂ）に示す鋸状の変調信号を光強度変調器に入力し、図１９（ａ）に示す入力信号光を入射すると、光振幅制御部２１１を透過した光信号は図１９（ｂ）または（ｃ）に示すような光強度差が付与され、光強度の制御ができる。なお、図１８（ａ）、（ｂ）に示す鋸状の変調信号は、分離する信号の周波数Ｆ０　と一致する繰り返し周波数Ｆ０　を有する。
【００８４】
図２０に光強度によって変換波長を制御した実験の結果を示す。この実験では、信号光として中心波長が１５５０ｎｍの１０Ｇｂｉｔ／ｓの疑似ランダム信号を用いた。図２０より、入射光の光強度を変化させることで３０ｎｍ以上、変換波長を制御できることが分かる。
【００８５】
具体例として、図２１（ａ）に示すように、多重前の信号光の繰り返し周波数を１０ＧＨｚ（中心波長１５５０ｎｍ）とし、信号光を１０重に光時分割多重して１００Ｇｂｉｔ／ｓとするとき、光強度変調器に入力する鋸状の変調信号の繰り返し周波数が１０ＧＨｚとすれば、図２１（ｂ）に示すように、本実施形態の光多重信号分離装置によって波長の異なる１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号１０波（約２ｎｍ間隔）を分離することができる。
【００８６】
なお、この例で用いた周波数は、これに限定されるものではなく、任意の周波数を用いることができる。また、この例で用いた光強度変調器に入力する鋸状の変調信号の駆動電圧波形も、これに限定されるものではなく、透過する光信号の各々の光強度が制御できればどのような波形を用いてもよい。
【００８７】
さらに、光強度変調器に入力する鋸状の変調信号の駆動電圧波形が、図２２（ａ）に示すように１周期の波形内で同じ電圧値Ｖ’を２度取るために、図２２（ｂ）に示すように光強度変調器を透過した光信号の振幅が同じになる信号ビットＡ、Ｂが発生する場合には、光周波数変換部２１２においてチャネルＡとチャネルＢが同じ波長に変換されるため、信号分離が困難となる。そのような場合には、図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、光時分割多重する際に、時間的に空白となるビットＴ’を周期的に挿入することで、信号分離が可能となる。
【００８８】
別の方法としては、図２４に示すように、光振幅制御部２１１に入射された多重信号を２分岐し、光強度変調器と光スイッチを２組使うことにより、光強度変調器を透過した光信号の振幅が同じになることを防止できる。具体的には、多重信号は２分岐され、遅延時間差を付けて各々の光強度変調器に入射される。このとき、遅延時間差は、光強度変調器を駆動する駆動電圧波形の繰り返し周波数Ｆ０　Ｈｚの１周期の半分（Ｆ０　／２）に設定する。
【００８９】
２台の光強度変調器は異なる駆動電圧で動作しており、図２５（ａ）、（ｂ）に示すような透過特性を有している。このとき、光強度変調器を通過する多重信号は、遅延線により半周期ずれて入射される。また、透過率の高い光強度変調器を透過した図２５（ｂ）の光信号における光強度が最小のＣビットの光強度が、透過率の低い光強度変調器を透過した図２５（ａ）の光信号における光強度が最大のＤビットの光強度より高くなるように、透過率（駆動電圧）を調整する。
【００９０】
光強度変調器を透過して光強度が制御された光信号は、各々の光スイッチに入射され、そこで図２６（ａ）、（ｂ）に示すように、光強度変調器の変調周期のうち半周期分の光信号が透過され、残りの光信号は遮断される。その後、透過した光信号は図２４に示した遅延線２１６によりタイミングを調整されて合波され、図２７に示すような分離する周期内に同じ光振幅を有する光信号を無くすることができる。これにより、光周波数変換部２１２において光強度に応じた波長に変換することで、低速な信号への分離が可能となる。
【００９１】
なお、第二の実施形態の光多重信号分離装置は、図２８（ａ）に示すように、各々の光信号の光強度の比を変えずに全体の信号レベルのみを増幅可能な光増幅器２１７を光振幅制御部２１１の後に挿入した変形構成や、図２８（ｂ）に示すように、光信号の時間幅（パルス幅）を圧縮する光信号圧縮部２１８を光周波数変換部の前または内部に設けた変形構成をとることができる。
【００９２】
以上説明したように、第二の実施形態によれば、光多重信号分離装置は、従来技術では実現できなかった非同期型の超高速信号の分離を実現できる。また、本実施形態の光多重信号分離装置は、多通信チャネルを一括して分離することができる。これにより、光ルーティングや光信号処理等の従来技術では実現できなかった高機能なシステムが実現可能となる。
【００９３】
また、本実施形態の光多重信号分離装置は、光非線形現象の中でも特に安定に動作するソリトン波を用いて動作を行うため、非常に安定した光信号を得ることができる。
【００９４】
この結果、極めて実用性が高く、広範囲に渡り応用範囲が広がっている光多重信号分離装置を提供することができる。
【００９５】
次に、図２９と図３０を参照して、本発明の第三の実施形態について詳細に説明する。
【００９６】
第一、第二の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅（光強度）差を光信号多重化装置側または光多重信号分離装置側で生成しているのに対し、この第三の実施形態では、異なる通信チャネル間の振幅（光強度）差を光信号多重化装置と光多重信号分離装置の間に位置する端末において生成する。
【００９７】
図２９は、第三の実施形態の光多重通信システムの構成例を示す。この構成では、バックボーンである基幹系ネットワークから必要な信号のみをメトロ系ネットワークやアクセス系ネットワークに振り分ける送受信ターミナル２５０において、光多重分離された信号の中から必要な信号（波長チャネル）のみを選択的に受信し、さらに必要であれば再び新しい信号を多重化して伝送できる、光信号のアドドロップ機能を設ける。ここで、メトロ系、アクセス系へ振り分けられる信号は、受信機において変換された電気信号でも、変換されていない光信号そのままでもどちらでもよい。
【００９８】
この構成では、信号分離器２５１において、信号の光強度によって変換される波長が制御できる波長変換により信号分離を行い、波長分離器２５３によって波長信号を切り分け、各々の波長信号が各々の光スイッチ２５４に入射される。光スイッチ２５４では、スイッチング動作により所望の信号のみを受信機２５６に入射する。このとき、受信が不要な波長信号については、光スイッチ２５４において光路のスイッチングが行われず、これらの波長信号は、光合波器２５５を介して信号多重器２５２に入射される。信号多重器２５２は、信号分離された各々の波長信号のタイミングを保持しているため、各々の波長信号は時間軸上で重ならない。
【００９９】
また、送受信ターミナル２５０から送信が必要な信号がある時には、受信信号からタイミング抽出部２５８によりタイミングを抽出し、他の信号と時間軸上で重ならないように適切な遅延時間を付与し、これらの信号を光合波器２５５を介して信号多重器２５２に入射する。このとき、送受信ターミナル２５０において受信される信号が無い場合には、時間軸上で信号が重ならないように新しい信号が挿入できる空きビットが存在しないので、新しい信号の送信ができない。したがって、送受信ターミナル２５０で信号受信を行うまで、信号送信のタイミングを遅らせることができる機能を設ける。
【０１００】
図３０は、図２９中の信号多重器２５２の構成例を示す。図３０の信号多重器２５２は、中心波長λ０　、クロック周波数Ｆ０　Ｈｚの光源２６０と、１×Ｎの時間多重回路２６１から構成される。この時間多重回路２６１は、１個の光強度分岐器２６２と、Ｎ組の光強度変調器２６３と光強度多重器２６４と、（Ｎ−１）組の適当な長さの遅延線から構成される。時間多重回路２６１内の光強度変調器２６３は、送受信ターミナル２５０内の信号分離器２５１により信号分離された光信号を光電変換器２６５により電気信号化して光強度変調器２６３のドライバとして入射することで、光源２６０からのパルス列を符号化することができる。これにより、送受信ターミナル２５０に入射された光多重信号と同一波長、同一クロック周波数の新しい光多重信号を作って伝送することが可能となる。
【０１０１】
この第三の実施形態によっても、上述した第一、第二の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、伝送の容易なパルス幅を有する光多重信号を用いた超高速伝送を低コストで実現する光多重通信方法、光多重通信システム、光信号多重化装置、および光多重信号分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る光時分割多重を用いた光多重通信システムの構成例を示すブロック図。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る光信号多重化装置の第１の構成例を示すブロック図。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る光信号多重化装置の第２の構成例を示すブロック図。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る光信号多重化装置の第３の構成例を示すブロック図。
【図５】本発明の第一の実施形態において多重化する光パルス列の４チャネルの波形例を示すグラフ。
【図６】本発明の第一の実施形態において図５の光パルス列を多重かして得られた光多重信号の例を示すグラフ。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る光多重信号分離装置の構成例を示すブロック図。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る光多重信号分離装置において入射光強度に応じた波長シフトの測定結果を示すグラフ。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る光多重信号分離装置における光周波数選択部の構成例を示す図。
【図１０】従来の超高速光通信システムの構成を示すブロック図。
【図１１】従来の光信号多重化装置の構成例を示す図。
【図１２】従来の光信号多重化の概念を模式的に示す説明図。
【図１３】従来の光多重信号分離の概念を模式的に示す説明図。
【図１４】従来の光時分割多重化器の構成例を示す図。
【図１５】従来の光多重信号の信号分離の概念を模式的に示す説明図。
【図１６】従来の光多重信号波形の概念図。
【図１７】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置の構成例を示すブロック図。
【図１８】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部として用いられる光強度変調器の駆動電圧の波形例を示すグラフ。
【図１９】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部として用いられる光強度変調器の入出力信号の波形例を示すグラフ。
【図２０】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光周波数変換部での入射光強度に応じた波長シフトの測定結果を示すグラフ。
【図２１】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における信号分離前後の信号波形例を示すグラフ。
【図２２】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部の駆動電圧と出力信号の波形例を示すグラフ。
【図２３】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部の他の入力信号と駆動電圧と出力信号の波形例を示すグラフ。
【図２４】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置における光振幅制御部の構成例を示すブロック図。
【図２５】図２４の光振幅制御部における光強度変調器の出力信号の波形例を示すグラフ。
【図２６】図２４の光振幅制御部における光スイッチの出力信号の波形例を示すグラフ。
【図２７】図２４の光振幅制御部の出力信号の波形例を示すグラフ。
【図２８】本発明の第二の実施形態に係る光多重信号分離装置の変形構成例を示すブロック図。
【図２９】本発明の第三の実施形態に係る光多重通信システムで用いられる送受信ターミナルの構成例を示すブロック図。
【図３０】図２９の送受信ターミナルにおける信号多重器の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１　光信号多重化装置（光ＭＵＸ）
２　光伝送路
３　光多重信号分離装置（光ＤＥＭＵＸ）
１１　パルス列生成部（パルス列生成手段）
１２　多重化部（多重化手段）
３１　光周波数変換部（光周波数変換手段）
３２　光周波数選択部（光周波数選択手段）
５１　光源
５２　光変調器
５３　光信号多重化装置（光ＭＵＸ）
５４　光多重信号分離装置（光ＤＥＭＵＸ）
５５　光検出器
５６　遅延線
５７　分岐比固定型分岐カプラ
５８　光位相同期制御器（光ＰＬＬ）
１００　光多重通信システム
１０２　光信号多重化装置（光ＭＵＸ）
１０３　光多重信号分離装置（光ＤＥＭＵＸ）
１０５　制御パルス光源
１０６　光強度分岐器
１０７　光強度変調器
１０８　光多重器
１０９　光位相同期制御器（光ＰＬＬ）
１１１　パルス光源
１１２　分岐部（光信号分岐手段の例）
１１２−１、１１２−２、・・・、１１２−（Ｎ−１）　分岐比可変カプラ（光信号分岐手段の例）
１１３　遅延・振幅制御部
１１４、１１６ａ　変調器（変調手段）
１１５　レーザ光源１１６　側帯波発生器
１１７　光フィルタ
１１８　振幅・時間間隔制御部
１２１　２分岐カプラ
２１０　光多重信号分離装置（光ＤＥＭＵＸ）
２１１　光振幅制御部
２１２　光周波数変換部
２１３　光周波数選択部
２１４　光強度変調器
２１５　光スイッチ
２１６　遅延線
２１７　光増幅部
２１８　光信号圧縮部
２５０　送受信ターミナル
２５１　信号分離器
２５２　信号多重器
２５３　波長分離器
２５４　光スイッチ
２５５　光合波器
２５６　受信機
２５７　送信機
２５８　タイミング抽出器
２６０　光源
２６１　時間多重回路
２６２　光強度分岐器
２６３　光強度変調器
２６４　光強度多重器
２６５　光電変換器
３１１　増幅部（増幅手段）
３１２　圧縮部（圧縮手段）
３２１　入力導波路
３２２、３２４　スラブ導波路
３２３　アレイ導波路
３２５　出力導波路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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