(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＲＺ光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換素子と、
前記Ｏ／Ｅ変換素子により得られる電気信号からクロック信号を抽出する抽出回路と、
前記抽出回路により得られるクロック信号を用いて前記ＮＲＺ光信号を位相変調する位相変調器と、
前記抽出回路により得られるクロック信号を用いて前記位相変調器により得られる光信号を強度変調する強度変調器と、
前記強度変調器により得られる光信号を通過させる分散媒質、
を有し、
前記強度変調器は、前記位相変調によって発生する周波数チャープが概ねリニアに変化する時間領域の光信号を抽出する
光信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号処理装置であって、
前記抽出回路は、前記ＮＲＺ光信号のビットレートに相当する周波数のクロック信号を抽出して出力する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光信号処理装置であって、
前記抽出手段は、前記クロック信号としてサイン波信号を出力する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光信号処理装置であって、
前記位相変調器は、時間領域においてクロック信号の電圧の極小値またはピークが前記ＮＲＺ光信号の各ビットの中央またはほぼ中央に位置するように調整されたクロック信号を用いて前記ＮＲＺ光信号を位相変調する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光信号処理装置であって、
前記強度変調器は、前記位相変調器から出力される光信号の各ビットの中央領域の光信号を抽出する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光信号処理装置であって、
前記分散媒質は、前記強度変調器によって抽出される時間領域の光信号の周波数チャープを補償する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光信号処理装置であって、
位相変調された光信号の光スペクトルを補正する光フィルタをさらに備える
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光信号処理装置であって、
前記光フィルタは、位相変調された光信号の中心周波数の両側の成分を除去または抑圧する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項９】
ＮＲＺ光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換素子と、
前記Ｏ／Ｅ変換素子により得られる電気信号からクロック信号を抽出する抽出回路と、
前記抽出回路により得られるクロック信号を用いて前記ＮＲＺ光信号に対して位相変調および強度変調を与える変調手段と、
前記変調手段により得られる光信号を通過させる分散媒質、
を有し、
前記変調手段は、前記位相変調によって発生する周波数チャープが概ねリニアに変化する時間領域の光信号を抽出する
光信号処理装置。
【請求項１０】
それぞれＮＲＺ光信号をＲＺ光信号に変換する複数の光信号処理装置と、
前記複数の光信号処理装置により得られる複数のＲＺ光信号を多重化するＴＤＭ装置、を備え、
前記複数の光信号処理装置は、それぞれ、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光信号処理装置である
ことを特徴とするＴＤＭシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を処理する装置および光通信システムに係わり、特に、ＮＲＺ光信号をＲＺ光信号に変換する装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送路の大容量化の要求が一段と高まってきている。光伝送路の大容量化を実現するための技術の１つとしては、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送が実用化されている。ＷＤＭシステムでは、互いに異なる複数の波長を利用して１本の光ファイバを介して複数のデータ信号が送信される。しかし、光伝送路を介して伝搬する光信号の速度は、波長に依存する。このため、例えば、複数のクライアントから送信される複数の光信号をＷＤＭ装置で多重化してサーバに送信する場合、ＷＤＭ装置とサーバとの間の距離が長くなると、各光信号がサーバに到着するタイミングが互いにずれることになる。この場合、サーバは、アプリケーションによっては、すべての光信号が到着するまでデータ処理の開始を待たなければならず、高速処理の妨げとなることがある。すなわち、光伝送路における伝送遅延時間差が障害となるアプリケーションでは、ＷＤＭ伝送ではなく、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）伝送で信号容量を拡張する必要がある。【０００３】
ＴＤＭ伝送で信号容量を拡張するためには、光信号のパルス幅を狭くする必要がある。すなわち、ＲＺ（Return to Zero）変調でデータを伝送する必要がある。ところが、現在の光通信システムにおいては、データの変調方式は、ＮＲＺ（Non-Return to Zero）が主流である。したがって、ＮＲＺ信号をＲＺ信号に変換する技術が重要である。なお、高速通信を実現するための極短パルスを生成するパルス光源は、一般に、高価であり且つ装置のサイズも大型である。【０００４】
図１は、ＮＲＺ信号をＲＺ信号に変換した後にＴＤＭ伝送する光通信システムの一例を示す図である。図１において、各変換回路１は、対応する送信装置から出力されるＮＲＺ光信号をＲＺ光信号に変換する。ＴＤＭ装置２は、複数のＲＺ光信号を多重化して受信装置へ送信する。なお、近年、数GbpsのＮＲＺ光信号を多重することにより数１０GbpsのＴＤＭ−ＲＺ光信号を生成して伝送するシステムが報告されている。【０００５】
図２は、従来の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の一例を示す図である。図２において、Ｏ／Ｅ変換素子１１は、ＮＲＺ光信号を電気信号に変換する。ここで、ＮＲＺ光信号のビットレートはＢ[bps] であるものとする。リタイミング回路１２は、Ｏ／Ｅ変換素子１１によって得られる電気信号からクロック信号を抽出する。抽出されるクロック信号の周波数は、Ｂ[Hz]である。このとき、リタイミング回路１２は、クロック信号のジッタを除去することができる。クロック信号は、遅延要素１３を介して強度変調器１４に与えられる。そして、強度変調器１４は、与えられるクロックを利用してＮＲＺ光信号を強度変調し、ＲＺ光信号に変換する。この構成により、ジッタを除去しながらＮＲＺ光信号をＲＺ光信号に変換できる。なお、電気信号が介在する光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。【０００６】
図３は、従来の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の他の例を示す図である。図３において、ＮＲＺ光信号は、光アンプ２１により増幅された後に非線形光学媒質２２に入射される。非線形光学媒質２２は、分散減少ファイバ等の光ファイバである。非線形光学媒質２２において負分散と非線形効果の相互作用による断熱圧縮効果により、光信号のパルス幅が圧縮される。すなわち、非線形光学媒質２２の長さおよび非線形係数を適切に決定すれば、非線形光学媒質２２においてＮＲＺ光信号がＲＺ光信号に変換される。なお、この構成においては、電気信号が介在せず、また、光ファイバの非線形効果の応答時間は極めて短いので、光信号のパルス幅を１ピコ秒以下に圧縮することができる。【０００７】
ところで、ＴＤＭ方式の光通信システムは、将来的には、１００Gbps以上の伝送速度が要求されると考えられている。そうすると、１ピコ秒以下のパルス幅を持った光信号が必要となる。また、光信号のジッタを除去または十分に抑圧する必要がある。【０００８】
しかし、図２に示す光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路は、電気信号を利用したゲート動作（すなわち、強度変調）により光パルスの圧縮を図る構成なので、電気回路の速度限界の影響を受け、パルス幅を十分に圧縮することができない。なお、既存の電気回路において得られるパルス幅の限界は、１０ピコ秒程度である。また、図３に示す光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路においては、パルス幅を十分に圧縮することは出来るが、ジッタを除去することはできない。【０００９】
このように、従来の技術では、ＮＲＺ光信号から高速光通信のための極短パルス（ＲＺ光信号）を生成することは困難であった。
なお、特許文献３には、ＮＲＺ光信号をＲＺ光信号に変換する技術ではないが、高速光通信のための光パルスを生成する技術が記載されている。
【特許文献１】特公平７−９５７５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２８０５号公報
【特許文献３】特開２００５−２４１９０２号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、ＮＲＺ光信号から極短パルスのＲＺ光信号を生成する光信号処理装置を提供することである。
本発明の光信号処理装置は、ＮＲＺ光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換素子と、前記Ｏ／Ｅ変換素子により得られる電気信号からクロック信号を抽出する抽出回路と、前記抽出回路により得られるクロック信号を用いて前記ＮＲＺ光信号を位相変調する位相変調器と、前記抽出回路により得られるクロック信号を用いて前記位相変調器により得られる光信号を強度変調する強度変調器と、前記強度変調器により得られる光信号を通過させる分散媒質、を有する。
【００１１】
上記構成の光信号処理装置においては、位相変調により周波数チャープが発生する。また、強度変調により、所定の周波数チャープが発生している時間領域が抽出される。そして、分散媒質において、抽出された時間領域の光信号の周波数チャープを補償すると、その光信号のパルス幅が圧縮される。
【００１２】
このように、本発明の光信号処理装置においては、ＮＲＺ光信号を電気信号に変換した後にクロック信号を抽出し、そのクロック信号を利用して位相変調および強度変調を行う。ここで、電気信号のジッタを抑圧することは容易である。したがって、ジッタが抑圧された光信号をＮＲＺ光信号から得ることができる。また、本発明の光信号処理においては電気信号が介在するが、光信号のパルス幅の圧縮は、光学的な作用（すなわち、周波数チャープの発生および周波数チャープの補償）により実現されるので、電気回路の速度限界の影響を受けることなく、パルス幅を十分に圧縮することができる。
【００１３】
なお、上述の構成では、位相変調器の後段に強度変調器が設けられているが、本発明の光信号処理装置は、位相変調器の前段に強度変調器が設けられる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＮＲＺ信号をＲＺ信号に変換した後にＴＤＭ伝送する光通信システムの一例を示す図である。
【図２】従来の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の一例を示す図である。
【図３】従来の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の他の例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の構成を示す図である。
【図５Ａ】ＮＲＺ信号について説明する図である。
【図５Ｂ】ＲＺ信号について説明する図である。
【図６Ａ】光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の動作（入力信号の状態）を説明する図である。
【図６Ｂ】光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の動作（位相変調器の出力信号の状態）を説明する図である。
【図６Ｃ】光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の動作（強度変調器の出力信号の状態）を説明する図である。
【図６Ｄ】光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の動作（分散媒質からの出力信号の状態）を説明する図である。
【図７】位相変調器の特性を示す図である。
【図８】位相変調器の動作を説明する図である。
【図９】強度変調器の動作を説明する図である。
【図１０】本発明の他の実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の構成を示す図である。
【図１１Ａ】他の実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の動作（光フィルタの出力信号の状態）を説明する図である。
【図１１Ｂ】他の実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の動作（分散媒質からの出力信号の状態）を説明する図である。
【図１２】複数のＲＺ光信号を多重化して送信するＴＤＭ装置について説明する図である。
【図１３Ａ】図１２に示すＴＤＭ装置の動作（多重化タイミングが適切である状態）を説明する図である。
【図１３Ｂ】図１２に示すＴＤＭ装置の動作（多重化タイミングが適切でない状態）を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図４は、本発明の実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の構成を示す図である。ここで、光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路３０は、ＮＲＺ光信号をＲＺ光信号に変換して出力する光信号処理装置である。【００１６】
ＮＲＺ変調では、図５Ａに示すように、「１」を表すビットは発光状態（または、光パワーが所定の閾値よりも高い状態）に対応し、「０」を表すビットは消光状態（または、光パワーが所定の閾値よりも低い状態）に対応する。また、ＲＺ変調では、図５Ｂに示すように、「１」を表すビットは発光状態および消光状態の組合せに対応し、「０」を表すビットは消光状態に対応する。したがって、ＮＲＺ光信号からＲＺ光信号への変換は、ＮＲＺ光信号のパルス幅を狭くする（すなわち、光パルスを時間軸上で圧縮する）ことにより実現される。【００１７】
図４において、入力ＮＲＺ光信号は、光スプリッタにより分離され、位相変調器３５およびＯ／Ｅ変換素子３１に導かれる。ここで、ＮＲＺ光信号のビットレートは、ｆ[bps] であるものとする。また、ＮＲＺ光信号を搬送する光の波長は、λ0 である。【００１８】
Ｏ／Ｅ変換素子３１は、フォトダイオードを含んで構成され、ＮＲＺ光信号を電気信号に変換する。クロック抽出回路３２は、Ｏ／Ｅ変換素子３１により得られる電気信号からクロック信号を抽出する。抽出されるクロック信号の周波数は、ｆ0[Hz]である。この実施例においては、ｆ＝ｆ0 である。また、クロック抽出回路３２から出力されるクロック信号は、特に限定されるものではないが、時間軸上で電圧が連続的に変化する信号であって、例えば、サイン波信号である。そして、クロック抽出信号３２は、例えば、ＰＬＬ回路により実現可能である。また、クロック抽出回路３２は、中心周波数がｆ[Hz]であるバンドパスフィルタで実現することも可能である。なお、クロック抽出回路３２は、ジッタを除去する機能を備えていることが望ましい。ここで、電気信号のジッタを除去する機能は、公知の技術である。【００１９】
クロック抽出回路３２から出力されるクロック信号は、遅延素子３３を介して位相変調器３５に与えられ、また、遅延素子３３および遅延素子３４を介して強度変調器３６に与えられる。ここで、クロック信号は、位相変調器３５および強度変調器３６の駆動信号として使用される。なお、遅延素子３３、３４の遅延時間については後で説明する。また、位相変調器３５に与えるクロック信号および強度変調器３６に与えるクロック信号は、不図示の増幅器または減衰器により、互いに独立してその振幅が制御されるようにしてもよい。【００２０】
位相変調器３５は、クロック抽出回路３２により抽出されたクロック信号を利用して、ＮＲＺ光信号に対して位相変調を与える。位相変調器３５は、特に限定されるものではないが、例えば、ＬＮ（LiNbO3）変調器、あるいはInＰ変調器である。【００２１】
強度変調器３６は、クロック抽出回路３２により抽出されたクロック信号を利用して、位相変調器３５から出力される光信号に対して強度変調を与える。強度変調器３６は、特に限定されるものではないが、例えば、マッハツェンダ構成のＬＮ変調器またはInＰ変調器である。なお、位相変調器３５および強度変調器３６は、１つのチップ上に集積化されてもよい。この場合、変調器の挿入損失が小さくなり、光ＳＮＲの改善が図れる。【００２２】
分散媒質３７には、強度変調器３６から出力される光信号が入射される。分散媒質３７は、特に限定されるものではないが、例えば、光ファイバ（通常分散シングルモードファイバ、分散補償ファイバなど）、フォトニック結晶ファイバ、チャープ型ファイバブラッググレーティング、液晶空間光位相変調器、ＡＷＧ型光位相変調器により実現される。【００２３】
図６Ａ〜図６Ｄは、光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路３０の動作を説明する図であり、光信号の波形、光信号のスペクトル、光信号の周波数チャープを示している。
図６Ａは、光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路３０に入力されるＮＲＺ光信号の状態を示す。ここで、入力ＮＲＺ光信号を搬送する光波の波長λ0 は、特に限定されるものではないが、例えば、１．５５μｍである。また、この光波の周波数チャープは、全時間領域に渡って実質的にゼロであるものとする。そして、このＮＲＺ光信号は、位相変調器３５に入射される。【００２４】
位相変調器３５は、クロック信号の電圧に応じて、ＮＲＺ光信号に対して位相変調を与える。この実施例では、位相変調器３５は、図７に示すように、駆動信号として与えられるクロック信号の電圧に概ね比例する位相シフトを発生させる。なお、「Ｖπ」は、位相シフト量πを発生させる電圧である。【００２５】
図８は、位相変調器３５の動作を説明する図である。位相変調器３５に与えるクロック信号は、そのクロック信号の電圧のピークまたは極小値が、ＮＲＺ光信号の各ビットの中央に位置するように調整される。図８に示す例では、時刻Ｔ１〜Ｔ３においてＮＲＺ光信号の第Ｎ番目のビットが存在している。そして、時刻Ｔ２（Ｔ３−Ｔ２＝Ｔ２−Ｔ１）においてクロック信号の電圧の極小値を持つようにクロック信号のタイミングが調整されている。ここで、クロック信号のタイミングは、遅延素子３３を用いて調整される。なお、クロック信号は、その電圧のピークまたは極小値がＮＲＺ光信号の各ビットの中央に位置するように調整されることが望ましいが、その電圧のピークまたは極小値が各ビットの概ね中央に位置するように調整されるようにしてもよい。【００２６】
位相変調器３５の駆動信号として上述のようにして調整されたクロック信号が与えられると、ＮＲＺ光信号を伝搬する光波の位相は、その電圧に応じて変化する。ここで、この光波の位相シフト量は、図７に示すように、駆動電圧に概ね比例する。したがって、位相変調器３５から出力される光信号の位相は、クロック信号の電圧に同期して変化する。また、位相変調器３５から出力される光信号の位相振幅は、クロック信号の電圧振幅に比例する。【００２７】
なお、図８に示す例では、クロック信号の電圧の極小値がＮＲＺ光信号の各ビットの中央に位置するように調整されている。ここで、例えば、クロック信号の電圧の極小値がゼロであり、また、クロック信号の振幅が６Ｖπであるものとする。そうすると、ＮＲＺ光信号の各ビットの中央領域では位相シフト量はゼロになり、ＮＲＺ光信号の各ビットの端部領域では位相シフト量は６πになる。【００２８】
光波の位相が変化すると、よく知られているように、周波数チャープが発生する。ここで、周波数チャープは、位相の時間微分（ｄφ／ｄｔ）によって表される。図８に示す例では、時刻Ｔ１〜Ｔ２において負のチャープが発生し、時刻Ｔ２〜Ｔ３において正のチャープが発生している。また、位相振幅が大きくなると、周波数チャープも大きくなる。換言すれば、クロック信号の電圧振幅を適切に調整すれば、所望の周波数チャープを得ることができる。【００２９】
図６Ｂは、位相変調器３５から出力される光信号の状態を示している。位相変調においては、光信号の強度は変化しない。ただし、光信号に対して位相変調が与えられると、光スペクトルの帯域が広がる。このとき、光スペクトルの帯域は、位相変調により発生した位相振幅に依存する。また、周波数チャープについては、図８を参照しながら説明した通りである。そして、位相変調器３５から出力される光信号は、強度変調器３６に与えられる。【００３０】
強度変調器３６は、クロック信号の電圧に応じて、位相変調器３５から出力される光信号に対して強度変調を与える。ここで、クロック信号の電圧振幅は、例えば、Ｖπ以下に調整する。そうすると、クロック信号の電圧がピークのときに光信号の強度もピークになり、クロック信号の電圧がゼロのときには、光信号の強度の概ねゼロになる。なお、マッハツェンダ干渉計を強度変調器として使用する構成は、公知の技術である。【００３１】
図９は、強度変調器３６の動作を説明する図である。なお、図９では、Ｎ番目およびＮ＋２番目のビットが「１」であり、Ｎ＋１番目のビットが「０」であるものとしている。
強度変調器３６は、光信号の周波数チャープが概ねリニアに変化する時間領域（線形チャープ領域）の光信号を抽出するように強度変調を行う。図９に示す例では、時刻Ｔ４〜Ｔ８において光信号の第Ｎ番目のビットが存在している。そして、周波数チャープは、時刻Ｔ６においてゼロであり、時刻Ｔ５〜Ｔ７の期間において概ねリニアに増加している。この場合、強度変調器３６は、時刻Ｔ６を含む時間領域の光信号を抽出するように強度変調を行う。【００３２】
上記強度変調動作は、強度変調器３６に与えるクロック信号のタイミングを調整することにより実現される。すなわち、強度変調器３６に与えるクロック信号は、線形チャープ領域を抽出するために、そのクロック信号の電圧のピークが各ビットの概ね中央に位置するように調整される。ここで、このクロック信号のタイミングは、遅延素子３４を用いて調整される。【００３３】
図６Ｃは、強度変調器３６から出力される光信号の状態を示している。強度変調器３６から出力される光信号は、ビット毎に強度変調されている。このとき、光信号は、線形チャープ領域の光強度が強く、他の時間領域の光強度が弱くなるように変調されている。一例としては、周波数チャープがゼロであるときに光強度がピークとなるように強度変調が行われる。なお、強度変調器３６から出力される光信号のスペクトルは、略均一になる。そして、強度変調器３６から出力される光信号は、分散媒質３７に入射される。【００３４】
図６Ｄは、分散媒質３７から出力される光信号の状態を示している。分散媒質（たとえば、光ファイバ）３７は、周波数チャープを補償することができる。換言すれば、位相変調によって発生した周波数チャープを補償するような特性を持った分散媒質を選択する。ここで、分散媒質は、通常、概ね線形の波長分散特性を有している。このため、分散媒質内を伝搬する光の速度は、周波数チャープの状態に依存する。図６Ｄに示す例では、分散媒質３７として、周波数チャープが正である光は速く進み、周波数チャープが負である光は遅く進むような波長分散特性を持った分散媒質が使用されている。この場合、光パルスの中心よりも後方の成分は平均速度よりも速く伝搬し、光パルスの中心よりも前方の成分は平均速度よりも遅く伝搬することになる。この結果、強度変調器３６から出力される各光パルスは、時間領域において、その中心に集中することになる。すなわち、光信号のパルス幅が圧縮される。この結果、ＲＺ光信号が得られる。【００３５】
なお、位相変調器３５に与えるクロック信号の位相を反転させると、強度変調器３６により抽出される時間領域の周波数チャープの傾きの符号（アップチャープ／ダウンチャープ）も反転する。ただし、いずれの場合であっても、分散媒質３７の波長分散特性を適切に選択することにより、光信号のパルス幅を圧縮することができる。【００３６】
また、光信号のパルス幅は、その光信号の帯域に反比例する。ここで、この光信号の帯域は、図６Ｂを参照しながら説明したように、位相変調器３５における位相変調によって広げられる。具体的には、位相変調器３５に与えるクロック信号の電圧振幅を大きくし、周波数チャープを大きくすると、分散媒質３７から出力される光信号のパルス幅は狭くなる。一実施例としては、ビットレートが１０GbpsであるＮＲＺ光信号に対して、位相変調による位相振幅として６πを与えたときに、出力光信号のパルス幅が１ピコ秒程度に圧縮される。【００３７】
このように、実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路３０においては、ＮＲＺ光信号を電気信号に変換した後にクロック信号を抽出し、そのクロック信号を利用してＮＲＺ光信号がＲＺ光信号に変換される。ここで、電気信号のジッタを抑圧することは容易である。したがって、ジッタが抑圧されたＲＺ光信号を得ることができる。【００３８】
また、実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路３０においては電気信号が介在するが、光信号のパルス幅の圧縮は、光学的な作用（すなわち、位相変調による周波数チャープの発生、強度変調による線形チャープ領域の抽出、分散媒質を利用した周波数チャープの補償）により実現されるので、電気回路の速度限界の影響を受けることなく、パルス幅を十分に圧縮することができる。【００３９】
さらに、実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路は、クロック抽出回路、位相変調器、強度変調器、分散媒質により構成されるので、短パルス光源と比べて回路規模が小さく且つ安価である。【００４０】
さらに、図４に示す構成では、位相変調器３５の後段に強度変調器３６が設けられているが、本発明の光信号処理装置はこの構成に限定されるものではない。すなわち、位相変調器３５の前段に強度変調器３６が設けられる構成であっても、同様の作用により同様の効果が得られる。【００４１】
図１０は、本発明の他の実施形態の光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路の構成を示す図である。図１０に示す光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路４０の基本構成は、図４に示す光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路３０と同じである。ただし、光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路４０は、強度変調器３６と分散媒質３７との間に光フィルタ４１を備える。光フィルタ４１は、出力光波形を整形するために光強度スペクトルを補正する透過特性を有する。光フィルタ４１は、特に限定されるものではないが、例えば、誘電体多層膜型光バンドパスフィルタ、ＡＷＧ型光バンドパスフィルタ、ファイバブラッググレーティング型光バンドパスフィルタ、ファブリペロー型光バンドパスフィルタ、フォトニック結晶型フィルタ、液晶空間光強度変調器により実現される。【００４２】
図１１Ａは、光フィルタ４１から出力される光信号の状態を示す図である。なお、入力ＮＲＺ光信号の状態、位相変調器３５から出力される光信号の状態、および強度変調器３６から出力される光信号の状態は、図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明した通りである。【００４３】
光フィルタ４１は、この実施例では、中心波長が「λ0 」である光バンドパスフィルである。したがって、光フィルタ４１から出力される光信号のスペクトルでは、波長λ0 の光強度が強く、波長λ0 からの差が大きくなるにつれて光強度が低下していく。ここで、図８〜図９を参照しながら説明した実施例では、各ビットの中央領域の位相シフト量がゼロであり、その領域において光の波長がλ0 である。このため、各ビットの中央領域の光信号が光フィルタ４１を通過し、各ビットの端部領域の光信号が抑圧または除去される。この結果、線形チャープ領域の光信号成分が光フィルタ４１通過し、非線形チャープ領域の光信号成分は抑圧または除去されることになる。そして、光フィルタ４１から出力される光信号は、分散媒質３７に入力される。【００４４】
図１１Ｂは、分散媒質３７から出力される光信号の状態を示している。分散媒質３７においては、上述したように、周波数チャープが補償される。ここで、光フィルタ４１から出力される光信号は、非線形チャープ領域の成分が抑圧または除去されている。したがって、分散媒質３７から出力される光パルスの波形は、その裾野部分の光強度が抑圧されている。【００４５】
なお、光フィルタ４１は、必ずしも強度変調器３６と分散媒質３７との間に設ける必要はなく、分散媒質３７の後段に設けるようにしてもよい。
図１２は、複数のＲＺ光信号を多重化して送信するＴＤＭ装置について説明する図である。ここでは、４つのＲＺ光信号（＃０〜＃３）を多重化する構成を示す。なお、各ＲＺ光信号は、それぞれ図４または図１０に示す光ＮＲＺ／ＲＺ変換回路により得られるものとする。また、各ＲＺ光信号のビットレートｆは互いに同じであり、各ＲＺ光信号を伝搬する光の波長λ0 も互いに同じであるものとする。上記構成のＴＤＭ装置において、各ＲＺ光信号のビットレートｆが、例えば、４０Gbpsであるものとすると、多重化された光信号のビットレートは１６０Gbpsとなる。【００４６】
各ＲＺ光信号（＃０〜＃３）は、光カプラ等によって合波される。このとき、光遅延素子５１−１〜５１−３は、対応するＲＺ光信号（＃１〜＃３）をそれぞれ遅延させる。光遅延素子５１−１〜５１−３は、可変遅延素子であり、コントローラ５８によって遅延量が調整される。そして、多重化された光信号は、伝送路へ出力されると共に、その一部が光カプラ５２によって非線形光ファイバ５５に導かれる。【００４７】
観測光パルス生成回路５３は、観測光パルス列を生成する。観測パルス列の繰返し周波数ｆ[Hz]は、各ＲＺ光信号のビットレートｆ[bps] と同じである。また、観測光パルスを伝搬する光の波長λp は、各ＲＺ光信号を伝搬する光の波長λ0 とは異なっている。観測光パルスは、光遅延素子５４を介して非線形光ファイバ５５に入射される。なお、光遅延素子５４は、可変遅延素子であり、コントローラ５８によって遅延量が調整される。【００４８】
非線形光ファイバ５５には、多重化光信号および観測光パルスが入射される。このとき、非線形光ファイバ５５において多重化光信号のパルスおよび観測光パルスが同時に存在すると、非線形効果としての四光波混合（ＦＷＭ：Four Wave Mixing）によってアイドラ光が発生する。なお、アイドラ光の波長λa は、「λa −λp ＝λp −λ0 」を満たす。【００４９】
光フィルタ５６は、波長λa を通過させる光バンドパスフィルタである。すなわち、光フィルタ５６は、アイドラ光の波長成分を抽出する。パワー測定回路５７は、光フィルタ５６の出力光のパワーを測定する。すなわち、パワー測定回路５７は、アイドラ光のパワーを測定する。コントローラ５８は、パワー測定回路５７による測定結果に応じて、光遅延素子５１−１〜５１−３の遅延量を調整する。【００５０】
図１３は、図１２に示すＴＤＭ装置の動作を説明する図である。ここでは、多重化光信号の中に含まれているＲＺ光信号（＃３）の多重化タイミングを調整するものとする。
ＲＺ光信号（＃３）の多重化タイミングが適切に調整されているものと仮定すると、図１３Ａに示すように、非線形光ファイバ５５において発生するアイドラ光のパワーが大きくなる。一方、ＲＺ光信号（＃３）の多重化タイミングが適切に調整されていなければ、図１３Ｂに示すように、非線形光ファイバ５５において発生するアイドラ光のパワーが小さくなる。したがって、コントローラ５８は、アイドラ光の光パワーが最大になるように光遅延素子５１−３の遅延量を調整する。これにより、ＲＺ光信号（＃３）の多重化タイミングが適切に調整される。また、ＲＺ光信号（＃１、＃２）についても同様に調整される。なお、調整すべきチャネルの切替えは、光遅延素子５３の遅延量を調整することにより実現される。【００５１】
上述のようにして遅延素子５１−１〜５１−３の遅延量を調整することにより、各ＲＺ光信号の多重化タイミングが適切に調整され、ＴＤＭ−ＲＺ光信号が得られる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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