(57)【要約】【課題】実用に供することができる程度に十分に簡単な回路構成で、同期が取れていない波長を異にする複数の光信号を多重してなる光信号を同期が取れた波長を異にする複数の光信号を多重化してなる光信号に変換し、多波長一括処理することができるようにした光信号処理装置を提供する。【解決手段】同期が取れていないｎ波の光信号を多重化してなるＷＤＭ信号を波長毎に分波する波長分波器１１と、ｎ×ｍの光スイッチ１２と、ｍ個の遅延回路を有し、光スイッチ１２から出力される光信号のタイミングを同期させるための光学遅延器１３と、光学遅延器１３から出力されるタイミング同期の取れたｎ波の光信号を合波する合波器１４と、合波器１４から出力されるＷＤＭ信号の波形を整形する波形整形器１５を有する光信号同期化装置１０を設ける。【選択図】　　図１
2004080473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期が取れていない波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を波長毎に分波する分波手段と、遅延時間の異なる複数の遅延回路を有する光学遅延手段と、前記分波手段から出力される複数の光信号を前記光学遅延手段の中のタイミングを修正することができる遅延回路に導く光経路操作手段と、前記光学遅延手段から出力される複数の光信号を合波する合波手段を有する光信号同期化装置を有することを特徴とする光信号処理装置。
【請求項２】
前記光信号同期化装置は、前記分波手段の後段に波形整形器を有することを特徴とする請求項１記載の光信号処理装置。
【請求項３】
前記光信号同期化装置に全光デバイスが接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光信号処理装置。
【請求項４】
前記分波手段から出力される複数の光信号の中の１波のタイミングに同期した制御光を前記全光デバイスに与える制御光生成手段を有することを特徴とする請求項３記載の光信号処理装置。
【請求項５】
前記全光デバイスから出力される光信号のタイミングずれを監視し、前記分波手段から出力される複数の光信号の中にタイミングずれの変化が起きた光信号があるときでも、該タイミングずれの起きた光信号が前記光学遅延手段の中のタイミングを修正することができる遅延回路に導かれるように前記光学遅延手段を制御する監視手段を有することを特徴とする請求項３記載の光信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期が取れていない時間インコヒーレントな波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を、同期が取れた時間コヒーレントな波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号に変換し、多波長一括処理する光信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量光通信方式として、ＷＤＭ（波長分割多重）光通信方式が開発され、また、更に大容量光通信を目指した方式として、ＯＴＤＭ（光時分割多重）光通信方式やＴＷＤＭ（時間波長分割多重）光通信方式が提唱され、研究が進められている。信号光を波長多重することで信号密度を上げるものであるＷＤＭ光通信方式に対して、ＯＴＤＭ光通信方式やＴＷＤＭ光通信方式は、同一波長の非常に狭いスペクトル幅を持ったパルス光の信号密度を上げようとする（例えば、１６０Ｇｂｉｔ／ｓ以上とする）ものである。
【０００３】
他方、電気信号の応答密度は、キャリアの移動時間で制限され、光の応答速度よりも遅い。例えば、現在、電気信号の速度限界は４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度と考えられている。このため、この速度以上の時間分割信号を処理するためには、光信号を高速の光信号によって処理する必要がある。こうした背景を踏まえて、最近、光信号を電気信号に変換することなく、光によって処理する全光デバイスが研究されている。光制御によるＤＥＭＵＸ用スイッチや、光のままで光信号波形を整形する素子等が、その代表的なものである。
【０００４】
ところで、将来の実際の大容量光通信システムでは、直ちに、ＷＤＭ光通信方式に新しい方式が取って代わるのではなく、ＷＤＭ光通信方式の長所を活かすために、例えば、ＷＤＭ光通信技術とＯＴＤＭ光通信技術やＴＷＤＭ光通信技術を併用するような方式、例えば、ＷＤＭ信号をＯＴＤＭデバイスで処理する光信号処理装置を含むような方式が採用されると考えられる。
【０００５】
ここで、ＷＤＭ信号をＯＴＤＭデバイスで処理する光信号処理装置として、例えば、図１５に示すような光信号処理装置が考えられる。図１５中、１はＷＤＭ信号を波長毎に分波する波長分波器、Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは波長分波器１から出力される光信号、２１、２２、…、２ｎは光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎに対応して設けられたＯＴＤＭデバイス（光３Ｒ［ｒｅ−ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，　ｒｅ−ｔｉｍｉｎｇ，　ｒｅ−ｓｈａｐｉｎｇ］装置、波長変換装置など）、３はＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎから出力する光信号を合波する合波器である。
【０００６】
本例では、入力するＷＤＭ信号は波長分波器１で波長毎に分波され、それぞれが個別のＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎに入力するが、ＷＤＭ信号に含まれる波長数は、１００〜１０００波以上が想定される。ＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎはそれぞれの波長を持つ光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎに固有のタイミングを抽出し、これを基準に動作させる必要がある。
【０００７】
本例によれば、波長数分のＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎを並列に設ける必要があるが、ＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎ以外の周辺機器も含め、これを並列で作製することは現実的でない。また、ＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎがＤＥＭＵＸデバイスであって、その後、これを電気信号に変換するのであれば、光回路は、ここで終りになるが、ＯＴＤＭデバイス２１、２２、…、２ｎが波形整形器であったり、ＤＥＭＵＸデバイスであっても経路スイッチ的な役割を果たすものである場合には、引き続きこれらの多波長信号を合波器３で合波して伝送することになる。従って回路の規模は、更に大きくなる。
【０００８】
ここで、一般に、ＯＴＤＭデバイスは、原理的に多波長一括処理が可能なデバイスである。ＯＴＤＭデバイスは、信号光の波長やタイミングに無関係に、ただクロック光に従って動作している。代表的なＯＴＤＭデバイスであるＤＥＭＵＸデバイスにしても、光波形整形器にしても、その本質は、クロック光に基づいて開閉する光ゲートと考えて良く、信号光がゲートの開閉に従って波形整形されたり経路変更されたりするだけである。
【０００９】
結局、ＷＤＭ信号について多波長一括処理を行うためには、ＷＤＭ信号に含まれる多波長の光信号のタイミングを一致させてしまえば良く、このようにする場合には、波長数だけのＯＴＤＭデバイスを並列に設ける必要はなく、１個のＯＴＤＭデバイスでＷＤＭ信号に含まれる多波長の光信号を一括処理することができ、これに附随する諸々の機器類も１個ずつとすることができる。図１６に示す光信号処理装置は、このような考え方に立った光信号処理装置の例である。
【００１０】
図１６中、５はＷＤＭ信号を波長毎に分波する波長分波器、Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは波長分波器５から出力する光信号、６１、６２、…、６ｎは光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎに対応して設けられた可変遅延光回路、７は可変遅延光回路６１、６２、…、６ｎを制御して光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎのタイミングが一致するように調整するタイミング調整器、８は可変遅延光回路６１、６２、…、６ｎから出力されるタイミングの一致した光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを合波する合波器、９はＯＴＤＭデバイスである。
【００１１】
本例では、入力するＷＤＭ信号は、波長分波器５で波長毎に分波され、それぞれが個別の可変遅延光回路６１、６２、…、６ｎに入力するが、タイミング調整器７による可変遅延光回路６１、６２、…、６ｎの制御によって可変遅延光回路６１、６２、…、６ｎから出力される各波長の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎはタイミング同期したものとなり、これらタイミング同期した光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、合波器８で合波され、ＯＴＤＭデバイス９に送られる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図１６に示す光信号処理装置は、図１５に示す光信号処理装置に比べると、比較的簡単な回路構成となるが、未だ十分に簡単な回路構成とは言えない。可変遅延光回路を波長数だけ並列に設ける必要があるからであり、しかも、波長数の可変遅延光回路を実際に作製することは難しい。
【００１３】
ここで、コンパクトな可変遅延光回路として半導体光増幅器のキャリア密度による屈折率変化を用いる回路が考えられる。しかし、必要とされる遅延時間は、ビットレートにもよるが、ほぼ数ピコ秒であり、これは半導体の長さに換算すると、数百ミクロンに相当し、キャリア密度の変化だけで、必要な遅延時間を発生させるためには、半導体全体の長さが数ｃｍに達すると考えられる。このように典型的な半導体素子のサイズを越えた、しかも、波長数だけあるこれらの素子を作製し制御するのは、現実的ではない。
【００１４】
これ以外の候補としては、光路長をメカニカルに調整する方法が考えられる。この方法は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）によって実現でき、制御することは可能である。この場合、各ＭＥＭＳは、種々の遅延時間を独立に実現する必要があるため、複数の経路を実現するのに十分なサイズとなる。しかも、それは、やはり波長の数だけ必要となり、これも決して現実的とは言えない。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑み、実用に供することができる程度に十分に簡単な回路構成で、同期が取れていない時間インコヒーレントな波長を異にする複数の光信号を多重してなる光信号を、同期が取れた時間コヒーレントな波長を異にする複数の光信号を多重化してなる光信号に変換し、多波長一括処理することができるようにした光信号処理装置に関する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光信号処理装置は、同期が取れていない波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を波長毎に分波する分波手段と、遅延時間の異なる複数の遅延回路を有する光学遅延手段と、分波手段から出力される複数の光信号を光学遅延手段の中のタイミングを修正することができる遅延回路に導く光経路操作手段と、光学遅延手段から出力される複数の光信号を合波する合波手段を有する光信号同期化装置を有するというものである。
【００１７】
本発明によれば、光信号同期化装置によって、同期が取れていない波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を、同期が取れた波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号とすることができる。したがって、波長多重した光信号を多波長一括処理することができる。しかも、多波長一括処理するデバイスの前段に、分波手段と光学遅延手段と光経路操作手段と合波手段を有する光信号同期化装置を設ければ足りるので、実用に供することができる程度に十分に簡単な回路構成で波長多重した光信号について多波長一括処理を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の概念図である。図１中、１０は光信号同期化装置であり、光信号同期化装置１０は、図２に示すように、同期が取れていない波長の異なるｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを多重化してなるＷＤＭ信号を、同期が取れた波長の異なるｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを多重化してなるＷＤＭ信号とするものである。
【００１９】
図１中、光信号同期化装置１０において、１１は同期が取れていないｎ波の光信号を多重化してなるＷＤＭ信号を波長毎に分波する波長分波器、１２は入力口をｎ個、出力口をｍ個とする光経路操作手段をなすｎ×ｍの光スイッチである。
【００２０】
ここで、ｍは、入力するＷＤＭ信号に含まれているｎ波の光信号のタイミングを規定精度で揃えるために必要な遅延時間を異にする遅延回路の数、すなわち、１ビット長をカバーする時間をタイミングずれの修正精度で割った数であり、一般に、ＷＤＭ信号の波長多重数よりずっと少ない数である。
【００２１】
たとえば、１６０Ｇｂｉｔ／ｓ　の単チャンネルのビットレートを０．１ｐｓ　の精度で同期させたい場合には、ｍ＝（１／１６０×１０９）÷（０．１×１０−１２）＝６２．５　≒６３本の遅延時間を固定とした遅延回路が後述する光学遅延器に内包されていれば良いことになる。ＷＤＭ信号に含まれる光信号数が１００波だろうと、１０００波だろうと、その数は同じである。
【００２２】
１３は入力口をｍ個とし、ｍ個の遅延回路を有し、光スイッチ１２から出力される光信号のタイミングを同期させるための光学遅延器、１４は光学遅延器１３から出力されるタイミング同期されたｎ波の光信号を合波する合波器、１５は合波器１４から出力されるＷＤＭ信号の波形を整形する波形整形器であり、波形整形器１５は、必要に応じて設けられるものであり、必須のものではない。
【００２３】
また、１６はＯＴＤＭデバイス（光３Ｒ［ｒｅ−ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｒｅ−ｔｉｍｉｎｇ，ｒｅ−ｓｈａｐｉｎｇ］装置、波長変換装置など）、１７はＯＴＤＭデバイス１６が必要とする制御光（クロック光）を生成する制御光生成装置であり、ＯＴＤＭデバイス１６がタイミング同期機能を内蔵している場合は、制御光生成装置１７は不要である。
【００２４】
制御光生成装置１７において、１８は波長分波器１１から取り出された適当なタイミングを持つ１波からＯＴＤＭデバイス１６が必要とするタイミングを抽出するタイミング抽出器、１９はタイミング抽出器１８が抽出したタイミングに同期した電気信号を発振する局所発振器、２０は局所発振器１９から出力される電気信号に同期した制御光を出力するパルス光源である。
【００２５】
ところで、各波長におけるタイミングのずれは、常に一定とは限らない。そのため、何らかのフィードバック機構が必要になると考えられる。そこで、本実施形態では、ＯＴＤＭデバイス１６に波長モニタ２１を接続し、ＯＴＤＭデバイス１６から出力されるＷＤＭ信号を監視し、波長分波器１１から出力されるｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎの中にタイミングずれの変化が起きた光信号があるときでも、タイミングずれの起きた光信号が光学遅延器１３の中のタイミングを修正することができる遅延回路に導かれるように光スイッチ１２を制御するとしている。
【００２６】
なお、ＯＴＤＭデバイス１６がＤＥＭＵＸデバイスや波形整形器などの場合、通常、出力ポートは２つ以上あり、元の光信号から必要な部分のみを抜き出し、不要な光を別のポートから捨てることによって動作している（図１３参照）。そこで、この捨てられる不要な光を波長モニタ２１でモニタすると、特定の波長のタイミングがずれると、その波長の強度が急に増加することが波長モニタ２１により分かるはずである。その波長に対応する光スイッチ１２の入力ポートは予め分かっているので、光スイッチ１２を切り替え、モニタ出力が小さくなるように適当な光学遅延器１３の入力ポートを探し出すことができる。
【００２７】
本実施形態では、入力されるＷＤＭ信号は、波長分波器１１により波長を異にするｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎに分波され、ｎ×ｍの光スイッチ１２に入力する。光スイッチ１２に入力したｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、要求されているタイミングずれ修正精度の範囲内で、タイミングずれを修正するために必要な遅延時間を同一とする光信号の群（最大ｍ群）の光信号群とされ、光学遅延器１３の中のタイミングずれを修正するために必要な遅延時間を有する遅延回路に分配される。
【００２８】
光学遅延器１３においては、各群の光信号群の光信号に必要な遅延が行われ、タイミング同期したｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを含む最大ｍ群の光信号が出力される。そして、光学遅延器１３から出力されるタイミング同期したｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは合波器１４によって合波され、タイミング同期した波長の異なるｎ波の光信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを多重化してなるＷＤＭ信号となり、波形整形器１５を介してＯＴＤＭデバイス１６に伝送される。
【００２９】
図３は光信号同期化装置１０の構成例を説明するための図である。波長分波器１１は、例えば、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）によって作製することができ、ＡＷＧは石英系ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）あるいは半導体光導波路で作製することができる。
【００３０】
図４は光スイッチ１２の第１、第２構成例を示す図であり、第４図Ａは第１構成例、図４Ｂは第２構成例を示している。光スイッチ１２の第１、第２構成例は、マッハツェンダ干渉計に代表される２×２の光スイッチ２２を複数個組み合わせることによって大きなマトリックス・スイッチを構成するというものであり、第１構成例はツリー構成としたもの、第２構成例はクロスバー構成としたものである。
【００３１】
この他にも、第１、第２構成例の構成を基準にしたバリエーションが考えられることは、当業者には明らかであろう。どちらの場合にも、各々のユニットとなっている２×２の光スイッチを切り替えることにより、最終的な光経路を操作することができる。但し、望んでいる１つの光の入出力の組み合わせを実現するために、２×２の光スイッチの設定の組み合わせが幾通りも考えられ、使用時にはどの組み合わせを選ぶかという判断が必要になる。
【００３２】
図５は光スイッチ１２の第３〜第６構成例を示す図である。光スイッチ１２の第３〜第６構成例は、１×ｍの光スイッチ２３を波長毎にｎ個に並べ、その出力端をｍ×１のカプラ２４と接続するというものであり、ｎ＝４、ｍ＝３の場合を示している。
【００３３】
第３構成例は、ホログラムやＭＥＭＳ２５を利用した自由空間配線方式を採用したものである。第４構成例は、単一面上に配した交差光導波路２６を多用した光導波路配線基板方式を採用したものである。第５構成例は、多芯ファイバコネクタ２７の接続によって第４構成例と同様の結線を光ファイバで実現する光ファイバ配線方式を採用したものである。第６構成例は、１×ｍスイッチ２３を載せた基板２８と、ｍ×１カプラ２４を載せた基板２９をコネクタ３０を介して垂直に光結合させた直交基板コネクタ接続方式を採用したものである。
【００３４】
図６は１×ｍの光スイッチ２３の構成例を示す図である。本構成例は、１×２の光スイッチ３１を複数個縦列に接続することで１×ｍの光スイッチ２３を実現した例である。図６中、左端から入力する光信号は、図中の右端の出力端のうちのいずれか１つからのみ出力する。出力端を切り替えるには、その出力端に接続している光導波路につながる構成ユニットの１×２の光スイッチのみを切り替えれば良いので、簡単な操作で光経路をコントロールできる。
【００３５】
図７は光スイッチ１２の第７構成例を示す図である。本構成例は、３次元のＭＥＭＳを用いて光スイッチ１２を実現したものであり、図５Ａに示す自由空間配線方式を更に発展させたものということもできる。図７中、３２はコリメータブロック、３３はレンズアレイ、３４はｎ×ｎの２次元ＭＥＭＳミラーアレイ、３５はｍ×ｍの２次元ＭＥＭＳミラーアレイ、３６はレンズアレイ、３７はコリメータブロックである。
【００３６】
図８はレンズアレイ３３の形態を示す図であり、５個の形態３８〜４２を示している。レンズアレイ３６も同様の形態をとるものである。図９は２次元ＭＥＭＳミラーアレイ３４の形態を示す図である。２次元ＭＥＭＳミラーアレイ３５も同様の形態をとるものである。
【００３７】
このように、２次元ＭＥＭＳミラーアレイ３４、３５を３次元的に配置することで、任意の出力ポートに光を接続することができる。但し、同一の出力ポートに複数本の波長の異なる信号光を入力する場合、波長によって異なる光路を設定する必要が生じるが、その際、光路によって光結合効率にばらつきが生じる場合、これを極力補正するために、例えば、ここに示すようにレンズアレイ３３、３６を併用することができる。
【００３８】
また、一般に、ｎ×ｍの光スイッチの部分でスイッチング経路によって光導波路損失が異なる場合には、ｎ×ｍの光スイッチを通過することによって新たに波長間で不均一の信号波形劣化が生じる。これを修正するために、本装置の出力部分に、１つ以上の波形成型器を接続することができる。
【００３９】
また、光学遅延器１３は、複数の光路長の異なる光導波路を並べて作製することができる。光導波路の材料は、光ファイバでも、ＰＬＣでも、半導体光導波路でも良い。合波器１４は、光ファイバ、スターカプラー、ＭＭＩ（マルチモード干渉計）等を用いることができる。以上、どのような材料の部品を組み合わせるかは任意であるが、例えば、材料によっては部品の集積が可能となり、これにより装置全体のサイズを極めて小さくすることもできる。
【００４０】
図１０はＯＴＤＭデバイス１６の第１例を示す図である。本例は非線形ループミラー（ＮＯＬＭ）型のＯＴＤＭデバイスであり、最初に、光ファイバーループ４３内の２方向に信号光を分割し、その後、制御光によって励起される非線形光導波路４４を通過するタイミングを、非線形光導波路４４の位置の非対称性によって２方向間でずらすことで差分位相シフトを生成し、再び合波する際の位相差によってスイッチングを行うというものである。
【００４１】
図１１はＯＴＤＭデバイス１６の第２例を示す図である。本例はマッハツェンダー型のＯＴＤＭデバイスであり、２台の非線形光導波路４５、４６をマッハツェンダー干渉計のそれぞれのアームに配置した構成を備えている。信号光は、分岐されてそれぞれのアームの非線形光導波路４５、４６に導入され、他方、制御光は、それぞれのアームの非線形光導波路４５、４６に違うタイミングで入力されることで差分位相シフトを生成し、その位相差によってスイッチングを行うというものである。
【００４２】
図１２はＯＴＤＭデバイス１６の第３例を示す図である。本例は偏光分離型のＯＴＤＭデバイスであり、信号光の特定の一方の偏光成分を複屈折結晶（偏光分離遅延回路）４７で遅らせ、同一の光軸上にある非線形光導波路４８で２つの偏光成分を制御光によって同時に位相シフトさせた後に、再び複屈折結晶（偏光分離遅延回路）４９で元に戻し、偏光成分によって位相が異なるパルスだけを偏光子５０で取り出すものである。
【００４３】
以上のように、ＯＴＤＭデバイス１６の動作は制御光が担っているため、制御光のタイミングに信号光のタイミングが一致してさえいれば、信号光の波長が複数であろうと、素子の動作には影響がないのである。また、不要な信号光は、異なるポートから出力されるので、これをモニタしてフィードバックをかけることが可能になる。
【００４４】
本発明者は、タイミング同期した光信号を多重化してなるＷＤＭ信号を多波長一括でＤＥＭＵＸする様子を実際にシュミレーションした。図１３はシミュレーションに用いたマッハツェンダ型のＯＴＤＭデバイス（ＤＥＭＵＸデバイス）を示す図である。図１３中、５１、５２はＭＭＩ（マルチモード干渉計）、５３、５４はＳＯＡ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり、計算では、半導体によるモノリシック構造を仮定した。
【００４５】
ＭＭＩ部分５１、５２は屈折率３．１８の材料に屈折率３．２５のコア部分が囲まれている構成とし、サイズは、横方向に１５μｍ、光の入射方向に３３０μｍとしている。ＳＯＡ５３、５４のサイズは、活性層幅を１μｍ、長さを１０００μｍ、厚さを５０ｎｍとした。また、制御光の波長を１．５１μｍ、強度を５０ｍＷとし、ＳＯＡ５３、５４のバンド端波長を１．６５μｍとし、バイアス電流は上下それぞれ１８２．５ｍＡ、１８０．０ｍＡとした。
【００４６】
処理する信号光は、３つの波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を持っていることを仮定し、Ｌ１＝１．５４８μｍ、Ｌ２＝１．５５０μｍ、Ｌ３＝１．５５２μｍとし、また、光強度は３つ全て１ｍＷとした。信号パターンとしては、１２８ビットのランダムパターンを用い、これを１６０Ｇｂｉｔ／ｓ　から４０Ｇｂｉｔ／ｓ　へＤＥＭＵＸすることを想定した。
【００４７】
図１４はシミュレーションの結果（アイパターン）を示す図であり、図１４Ａはａｎｔｉ−ＤＥＭＵＸ光のアイパターン、図１４Ｂは波長Ｌ１のＤＥＭＵＸ光のアイパターン、図１４Ｃは波長Ｌ２のＤＥＭＵＸ光のアイパターン、図１４Ｄは波長Ｌ３のＤＥＭＵＸ光のアイパターンである。ＯＴＤＭデバイスからの出力は、何もしなければ３つの波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が混合したまま出力されることになるが、ａｎｔｉ−ＤＥＭＵＸ光のアイパターンはその様子を示している。この場合、光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のタイミングは揃っているので、パターンがつぶれると言うことはない。
【００４８】
ＤＥＭＵＸ側の光出力は、通常、波長フィルタあるいは先に示した波長分波器によって波長毎に分離されたのちに、それぞれの信号が受信されることになる。図１４Ｂ〜Ｄは、この結果を示している。一括ＤＥＭＵＸされ、しかも３つの波長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ともアイがきちんと開いていることが分かる。以上のように、本発明の一実施形態によれば、ＷＤＭ信号について多波長一括の光信号処理が実現される。なお、本発明の原理は普遍的なものであり、本実施形態で述べた構成部品や材料系、信号波長の多重数などに限定されない。
【００４９】
ここで、本発明の一実施形態が図１６に示す光信号処理装置と大きく異なる第１の点は、波長分波した後の光路が「波長の数」から「必要な遅延時間の数」へと減じられていることである。前述したように、「必要な遅延時間の数」は、１ビット長をカバーする時間をタイミングずれの修正精度で割った数であり、一般に、ＷＤＭ信号の波長多重数よりずっと少ない。
【００５０】
具体的には、前述したように、例えば、１６０Ｇｂｉｔ／ｓ　の単チャンネルのビットレートを０．１ｐｓ　の精度で同期させたい場合には、（１／１６０×１０９）÷（０．１×１０−１２）＝６２．５　≒６３本の遅延回路が光学遅延器１３に内包されていれば良いことになる。ＷＤＭ信号の多重数が１００波だろうと１０００波だろうと、その数は同じである。したがって、本発明の一実施形態は、図１６に示す光信号処理装置よりも遥かに作製が容易なものとなる。
【００５１】
また、本発明の一実施形態が図１６に示す光信号処理装置と大きく異なる第２の点は、光学遅延器１３は可変である必要がない点である。この点からも、本発明の一実施形態は、図１６に示す光信号処理装置よりも遥かに作製が容易なものとなる。
【００５２】
以上のように、本発明の一実施形態によれば、分波手段をなす波長分波器１１と、光経路操作手段をなす光スイッチ１２と、光学遅延手段をなす光学遅延器１３と、合波手段をなす合波器１４と、場合によっては、波形整形器１５を有する光信号同期化装置１０を有するとしたことにより、同期が取れていない波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を同期が取れた波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号に変換することができるので、実用に供することができる程度に十分に簡単な回路構成で、ＷＤＭ信号をＯＴＤＭデバイスで多波長一括処理することができ、ＷＤＭ通信技術とＯＴＤＭ通信技術との融合を図ることができる。
【００５３】
ここで、本発明の光信号処理装置を整理すると、本発明の光信号処理装置には、以下の光信号処理装置が含まれる。
【００５４】
（付記１）同期が取れていない波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を波長毎に分波する分波手段と、遅延時間の異なる複数の遅延回路を有する光学遅延手段と、前記分波手段から出力される複数の光信号を前記光学遅延手段の中のタイミングを修正することができる遅延回路に導く光経路操作手段と、前記光学遅延手段から出力される複数の光信号を合波する合波手段を有する光信号同期化装置を有することを特徴とする光信号処理装置。
【００５５】
（付記２）前記光信号同期化装置は、前記分波手段の後段に波形整形器を有することを特徴とする付記１記載の光信号処理装置。
【００５６】
（付記３）前記光信号同期化装置に全光デバイスが接続されていることを特徴とする付記１又は２記載の光信号処理装置。
【００５７】
（付記４）前記分波手段から出力される複数の光信号の中の１波のタイミングに同期した制御光を前記全光デバイスに与える制御光生成手段を有することを特徴とする付記３記載の光信号処理装置。
【００５８】
（付記５）前記全光デバイスから出力される光信号のタイミングずれを監視し、前記分波手段から出力される複数の光信号の中にタイミングずれの変化が起きた光信号があるときでも、該タイミングずれの起きた光信号が前記光学遅延手段の中のタイミングを修正することができる遅延回路に導かれるように前記光学遅延手段を制御する監視手段を有することを特徴とする付記３記載の光信号処理装置。
【００５９】
（付記６）前記分波手段は、多重光導波路中の光の干渉を利用することを特徴とする付記１記載の光信号処理装置。
【００６０】
（付記７）前記光学遅延手段が有する遅延回路は、固定された長さを持つ光導波路であることを特徴とする付記１記載の光信号処理装置。
【００６１】
（付記８）前記光経路操作手段は、複数個の２入力２出力の干渉計を組み合わせて構成されていることを特徴とする付記１記載の光信号処理装置。
【００６２】
（付記９）前記光経路操作手段による光信号経路の操作は、空間的な方法によることを特徴とする付記１記載の光信号処理装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、分波手段と光学遅延手段と光経路操作手段と合波手段を有する光信号同期化装置を有するとしたことにより、同期が取れていない波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号を同期が取れた波長の異なる複数の光信号を多重化してなる光信号に変換することができるので、実用に供することができる程度に十分に簡単な回路構成で、波長多重した光信号について多波長一括処理を行うことができ、ＷＤＭ通信技術とＯＴＤＭ通信技術との融合を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概念図である。
【図２】本発明の一実施形態が備える光信号同期化装置の機能を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態が備える光信号同期化装置の構成例を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態が備えるｎ×ｍの光スイッチの第１、第２構成例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態が備えるｎ×ｍの光スイッチの第３〜第６構成例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態が備えるｎ×ｍの光スイッチの第３〜第６構成例が備える１×ｍの光スイッチの構成例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態が備えるｎ×ｍの光スイッチの第７構成例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態が備えるｎ×ｍの光スイッチの第７構成例が備えるレンズアレイの形態を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態が備えるｎ×ｍの光スイッチの第７構成例が備える２次元ＭＥＭＳミラーアレイの形態を示す図である
【図１０】本発明の一実施形態が備えるＯＴＤＭデバイスの第１例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態が備えるＯＴＤＭデバイスの第２例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態が備えるＯＴＤＭデバイスの第３例を示す図である。
【図１３】タイミング同期した光信号を多重化してなるＷＤＭ信号を多波長一括でＤＥＭＵＸ処理する様子をシュミレーションするときに用いたマッハツェンダ型のＯＴＤＭデバイス（ＤＥＭＵＸデバイス）を示す図である。
【図１４】図１３に示すマッハツェンダ型のＯＴＤＭデバイス（ＤＥＭＵＸデバイス）を用いたシミュレーションの結果（アイパターン）を示す図である。
【図１５】ＷＤＭ信号をＯＴＤＭデバイスで処理する光信号処理装置の一例を示す概念図である。
【図１６】ＷＤＭ信号をＯＴＤＭデバイスで処理する光信号処理装置の他の例を示す概念図である。
【符号の説明】
１０…光信号同期化装置
１１…波長分波器
１２…光スイッチ
１３…光学遅延器
１４…合波器
１５…波形整形器
１６…ＯＴＤＭデバイス
１７…制御光生成装置
１８…タイミング抽出器
１９…局所発振器
２０…パルス光源
２１…波長モニタ
【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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