(57)【要約】【課題】  簡易な方式で光路長差すなわち位相差を調節することが可能な光ファイバ位相差調整回路および光ファイバ干渉装置を提供する。【解決手段】  演算装置１は、記憶部５に記憶された光ファイバの温度変化に応じて変化する、伝播する２つの光波すなわち速波と遅波との伝播遅延時間差に関する光ファイバの伝播特性に基づいて、速波と遅波とが所望の位相差となる温度を温度制御装置５０に指示する。温度制御装置５０は、指示された温度となるように温度可変体に所望の電流値を与える。これにより、位相差調整部１０１の温度は、指示された温度に設定される。位相差調整部１０１は、温度可変体１０２により指示された温度に設定され、位相差調整部１０１内の光ファイバを伝播する２つの光波が所望の位相差となるように設定される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化に応じて伝播特性が変化する所定長の光ファイバと、
前記光ファイバの温度調整に基づいて前記光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整するための位相差調整部とを備える、光ファイバ位相差調整回路。
【請求項２】
前記位相差調整部は、
前記光ファイバの温度調整を実行する温度調整部と、
前記温度調整部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、与えられる単位長当たりの前記温度変化に応じて変化する光ファイバの伝播特性および前記所定長に基づいて前記少なくとも２つの光波の相対的な位相差が所望の位相差となるように前記温度調整部に対して温度を指示する、請求項１記載の光ファイバ位相差調整回路。
【請求項３】
前記温度変化に応じて変化する光ファイバの伝播特性は、前記少なくとも２つの光波の伝播遅延時間差に相当する、請求項２記載の光ファイバ位相差調整回路。
【請求項４】
前記光ファイバは、偏波保持光ファイバに相当する、請求項１記載の光ファイバ位相差調整回路。
【請求項５】
前記光ファイバは、フォトニック結晶ファイバに相当する、請求項１記載の光ファイバ位相差調整回路。
【請求項６】
温度変化に応じて伝播特性が変化する所定長の光ファイバと、
前記光ファイバの温度調整に基づいて前記光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整するための位相差調整部と、
２値のデジタル信号の遅延微分を前記位相差調整部から出力される前記少なくとも２つの光波が有する２値の光信号に対して光波の状態で行うための干渉部とを備える、光ファイバ干渉装置。
【請求項７】
温度変化に応じて伝播特性が変化する所定長の光ファイバと、
前記光ファイバの温度調整に基づいて前記光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整するための位相差調整部と、
前記位相差調整部から出力された前記少なくとも２つの光波を干渉するための干渉部とを備え、
前記位相差調整部は、
前記光ファイバの温度調整を実行する温度調整部と、
前記温度調整部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、前記干渉部からの出力結果に基づいて合波の強度が最大となるように前記温度調整部を制御する、光ファイバ干渉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光信号処理および光計測等に有用な光波の干渉に関し、伝播速度の異なる２つの光波の位相差を調整する光ファイバ位相差調整回路および光ファイバ干渉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光波の干渉を用いて光通信や光信号処理および光計測が実行されている。光波の干渉とは、２つの光波が合波されるときに２つの光波の位相によって合波された光波の強度が変わる現象をいい、合波された光波を干渉光という。通常、合波される２つの光波周波数は、強度が同一であるので、２つの光波の位相差をθとすると干渉光の強度はその余弦（ｃｏｓθ）に比例する。いいかえるならば干渉光は、２つの光波が同相の場合にはその強度は最も強くなり、２つの光波の位相が逆相の場合にはその強度は最も弱くなることになる。
【０００３】
干渉させる２つの光波として１つの光波を分岐して用いることが実験上しばしば行なわれている。たとえばマイケルソン干渉計を挙げることができる。マイケルソン干渉計では、２つの光波の位相を調節するために光波の伝搬路の長さである光路長を機械的な微動装置を用いて変化させている。
【０００４】
一方、１つの光波を分岐して２つの光波とし、それぞれに異なる光路長を与える方式として偏波保持光ファイバを用いる方式が知られている。
【０００５】
偏波保持光ファイバは、２つの独立な光の伝搬路を有しており、それらの光路長は光ファイバの長さに比例する。光路長は光ファイバの長さを変えることにより変えられるが、光波の波長はミクロン程度であり、その調節は極めて困難である。
【０００６】
非特許文献１では、偏波保持光ファイバからの出力を２つの別々の光波として取出し、そのうちの一方の光波の光路長を微動装置で調節することにより、光路長差（位相差）を調整して光波を干渉させる方式が開示されている。あるいは、特許文献１では偏波保持光ファイバを可撓性の円筒に巻付け、円筒の曲率を変化させることにより光路長差（位相差）を調節する方式が開示されている。この原理は、同じ曲率の変化に対しても直交する２つの偏波が受ける光路長の変化が異なることを利用したものである。
【特許文献１】特開２００２−３０３８３５号公報
【非特許文献１】N.Shibata, N.Uchida, M.Tateda, and S.Seikai "Normalized frequency dependence of polarization mode dispersion due to thermal-stress-induced birefringence in an elliptical single-mode fiber" Electronics Letters, Vol.18, No.13 pp.563-564, 1982.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、微動装置で光路長を変える機構や円筒の曲率をメカニカルに変える機構は、小型化が困難であるという問題がある。また、これらの機構は、温度や湿度の影響を受けるため、ミクロン程度の光路長差（位相差）を安定に保つには機構全体を恒温に保つ必要があり、そのための特別な装置が必要となる問題も発生する。さらに、メカニカルな機構では、経時的な変化や変形等があるため光路長差（位相差）を長期的に正確な値に維持することも困難である。したがって、光路長差（位相差）が所望の適正な値か否かを確認する必要があり、かかる確認するための装置も必要となるため機構全体がさらに煩雑になるという問題もある。
【０００８】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で光路長差すなわち位相差を調節することが可能な光ファイバ位相差調整回路および光ファイバ干渉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光ファイバ位相差調整回路は、温度変化に応じて伝播特性が変化する所定長の光ファイバと、光ファイバの温度調整に基づいて光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整するための位相差調整部とを備える。
【００１０】
好ましくは、位相差調整部は、光ファイバの温度調整を実行する温度調整部と、温度調整部を制御する制御部とを含み、制御部は、与えられる単位長当たりの温度変化に応じて変化する光ファイバの伝播特性および所定長に基づいて少なくとも２つの光波の相対的な位相差が所望の位相差となるように温度調整部に対して温度を指示する。
【００１１】
特に、温度変化に応じて変化する光ファイバの伝播特性は、少なくとも２つの光波の伝播遅延時間差に相当する。
【００１２】
好ましくは、光ファイバは、偏波保持光ファイバに相当する。
【００１３】
好ましくは、光ファイバは、フォトニック結晶ファイバに相当する。
【００１４】
本発明に係る光ファイバ干渉装置は、温度変化に応じて伝播特性が変化する所定長の光ファイバと、光ファイバの温度調整に基づいて光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整するための位相差調整部と、２値のデジタル信号の遅延微分を位相差調整部から出力される少なくとも２つの光波が有する２値の光信号に対して光波の状態で行うための干渉部とを備える。
【００１５】
本発明に係る別の光ファイバ干渉装置は、温度変化に応じて伝播特性が変化する所定長の光ファイバと、光ファイバの温度調整に基づいて光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整するための位相差調整部と、位相差調整部から出力された少なくとも２つの光波を干渉するための干渉部とを備える。位相差調整部は、光ファイバの温度調整を実行する温度調整部と、温度調整部を制御する制御部とを含む。制御部は、干渉部からの出力結果に基づいて合波の強度が最大となるように温度調整部を制御する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る光ファイバ位相差調整回路および光ファイバ干渉装置は、光ファイバの温度調整に基づいて光ファイバを伝播する互いに異なる伝播速度の少なくとも２つの光波の相対的な位相差を調整する。したがって、特別な機構を設けて、位相差を制御することなく、温度調整に基づいて位相差を調整することができるため、精度よく簡易に調整が可能であり、また全体の回路規模を縮小することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う光ファイバ干渉装置の概略ブロック図である。
【００１９】
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う光ファイバ干渉装置は、演算装置１と、出力端子ＯＰから出力される光波を干渉させるための干渉部１０と、温度可変体１０２の温度制御を行う温度制御装置５０と、入力端子ＩＰから入力される光ファイバを伝播する光波の位相を調整する光ファイバ位相調整装置１００とを備える。
【００２０】
演算装置１は、演算部３からの温度制御装置５０への温度制御のための指示を出力する入出力部２と、記憶部５からの情報および入力部４からの入力情報に基づいて演算動作を実行し、入出力部２に演算結果を出力する演算部３と、外部から情報の入力が可能な入力部４と、演算部３における演算動作に必要な所定の情報を記憶する記憶部５とを含む。
【００２１】
光ファイバ位相調整装置１００は、位相差調整部１０１と、温度可変体１０２とを含む。位相差調整部１０１は、入力端子ＩＰから入力される光ファイバを伝播する少なくとも２つの光波の位相差を調整する。温度可変体１０２は、温度制御装置５０からの指示に応答して位相差調整部１０１に内蔵されている光ファイバの温度を上昇／下降させる。なお、本例においては、温度可変体１０２としてベルチェ素子を用いる場合について説明するがこれに限られず、他の素子を用いて、温度を調整することも可能である。
【００２２】
なお、演算装置１には汎用のパーソナルコンピュータを適用することが可能であり、その場合には、入力部４はキーボードに相当し、入出力部２はインターフェイスカードに相当する。
【００２３】
図２は、光ファイバ位相調整装置１００の外観構成図である。
【００２４】
図２を参照して、本発明の実施の形態１に従う光ファイバ位相調整装置１００は、位相差調整部１０１と、温度可変体１０２と、放熱器１０３とを含む。
【００２５】
位相差調整部１０１は、入力端子ＩＰに入力され、光ファイバを伝播する２つの互いに伝播速度が異なる光波の位相差を調整して出力端子ＯＰに出力する。温度可変体１０２は、位相差調整部１０１と接触して設けられており、電極リード線５２を介して流れる電流値に基づいて温度が上昇／下降する。これにより、熱伝導により位相差調整部１０１の温度が上昇／下降する。放熱器１０３は、位相差調整部１０１と反対側に温度可変体と接触して設けられており、放熱作用により、温度可変体１０２の温度の上がりすぎを抑制する。
【００２６】
また、温度可変体１０２には、温度を測定するためのセンサリード線５１が設けられている。このセンサリード線５１と温度制御装置５０とは電気的に結合されており、温度制御装置５０内の温度センサが反応して温度を測定する。具体的には、温度センサとしてサーミスタが用いられる。サーミスタは、温度によって電気抵抗が変化し、変化した電気抵抗値に基づいて温度可変体１０２の温度を測定することができる。したがって、温度制御装置５０は、センサリード線５１を介して変化した電気抵抗値に基づいて温度可変体１０２の温度を検出し、温度可変体１０２への電流値を制御して、温度可変体の温度を所望の温度に設定する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１に従う位相差調整部１０１の外観構成図である。
【００２８】
図３を参照して、位相差調整部１０１において、上蓋１０１ａと下蓋１０１ｂとを用いて光ファイバ１０４を挟み込むように装着する構成となっている。光ファイバ１０４は、一端側を入力端子ＩＰと接続し、他端側を出力端子ＯＰと接続して、位相差調整部１０１内に所定の長さ設けられている。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に従う位相差調整方式について説明する。
【００３０】
その前に、まず、図４を用いて本発明の実施の形態に従う偏波保持光ファイバの特性について説明する。
【００３１】
図４（ａ）を参照して、偏波保持光ファイバは、空間的に直交する２つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に沿って光学的な性質が異なるように作られている。たとえば、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）型偏波保持光ファイバは、通常の光ファイバのコア４０の両側に接近した応力付与部４２と呼ばれる部分にクラッド部分４１と異なる熱膨張率係数の大きい物質がドープされている。この応力付与部４２によりコアに対してＸ軸方向に引っ張り応力を発生させ、この応力により偏波を保持することができる。
【００３２】
図４（ｂ）を参照して、Ｘ軸方向に電界を持つ光波の伝搬と、それに直交するＹ軸方向に電界を持つ光波の伝搬（Ｚ軸方向）を比較すると、前者は大きい屈折率を持つこととなるので後者よりも伝搬速度が遅くなる。このことから前者は遅波と呼ばれ、後者は速波と呼ばれる。ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバは、膨張係数が大きい物質を含むので、速波と遅波とでは伝搬遅延時間差の温度依存性が大きく異なる。すなわち光ファイバの長さを一定とすると温度によって伝搬遅延時間が変化する。
【００３３】
図５は、温度変化に応じて変化する単位メートル当たりの光ファイバを通過する速波と遅波との伝搬遅延時間差（偏波分散）（ｐｓ／ｍ）を説明するグラフ図である。
【００３４】
図５に示されるように、温度をｔとすると、１ｍの光ファイバについて伝播遅延時間差は−０．００１３ｔ＋１．４１９５（ピコセカンド：ｐｓ）と線形関数に近似することができる。すなわち温度が１℃変化すると速波と遅波との伝搬遅延時間差が約０．００１３（ｐｓ）（ｐ：１０-12）変化する。
【００３５】
例えば、光ファイバを伝搬する速度を約２．０５×１０8ｍ／ｓ、波長を１．５５μｍとすると、速波と遅波とは０．２６６μｍ（μ：１０-6）（＝０．１７波長）ずれることを意味する。したがって、たとえば、１ｍ当たり１／２波長のずれを制御する時には、０．５／０．１７＝２．９４度の温度変化を与えてやればよい。また、現在の汎用されている温度制御装置では約０．０１度を制御することが可能であり、位相差を０．００１７波長以下の変動に制御することが可能である。なお、本例においては、速波と遅波との速度は厳密には相違するが計算を簡易にすべく同値を用いて説明する。
【００３６】
本実施の形態においては、上記図５で一例として示した温度変化に応じた光ファイバの伝播特性について記憶部１０６において記憶されているものとする。演算部３は、この記憶部１０６で記憶されている光ファイバの伝播特性に基づいて、位相差調整部１０１で速波と遅波とが所望の位相差となる温度を算出し、その結果となる温度を温度制御装置５０に指示する。そして、温度制御装置５０は、指示された温度となるように温度可変体１０２に所望の電流値を与え、温度可変体１０２により指示された温度が設定される。そして、位相差調整部１０１内において、光ファイバを伝播する２つの光波が所望の位相差となるように設定される。この伝播特性は、光ファイバの種類すなわち材質等に起因する。したがって、予め用いる光ファイバの温度変化に応じた伝播特性を計測により求め、その結果を記憶部１０６に記憶することができる。
【００３７】
たとえば、干渉させる速波と遅波との遅延差が１ｃｍである場合の光ファイバの長さは、次のように計算できる。まず、１ｍあたりの光波の遅延距離は、２．０５×１０8ｍ／ｓ×１．４×１０-12ｓ＝２．８７×１０-4ｍである。したがって、速波と遅波との遅延距離が１ｃｍ（１×１０-2ｍ）となるためには、１×１０-2／２．８７×１０-4＝３４．８ｍ（約３５ｍ）の光ファイバが必要であると算出することができる。
【００３８】
ここで、光ファイバの長さが約３５ｍの場合、速波と遅波との間において、１／２波長の位相差を与える場合には、上述したように１ｍの場合には、２．９４度の温度変化を与える必要があるため、３４．８ｍの場合には、２．９４／３４．８＝０．０８４度の温度変化を与えてやればよいことになる。
【００３９】
すなわち、本発明の実施の形態１に従う光ファイバ干渉装置は、温度変化に基づく速波と遅波の伝搬遅延時間差を用いて光路長差すなわち位相差を調整することが可能である。
【００４０】
したがって、温度依存性をも考慮して位相差を調節することが可能であるため、精度よく位相差を調整することができるとともに、特別な機構を設ける必要がなく、装置を小型化することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２においては、電気信号処理によって行なわれている２値のデジタル信号の遅延微分を、２値の強度変調を受けた光信号に対して、光波の状態で遅延微分を行なう光ファイバ干渉装置について説明する。
【００４２】
図６は、本発明の実施の形態２に従う光ファイバ干渉装置の概略ブロック図である。
【００４３】
図６を参照して、本発明の実施の形態２に従う光ファイバ干渉装置は、図１で説明した光ファイバ干渉装置と比較して、干渉部１０の代わりに干渉部３０を設けた点が異なる。その他の点については図１で説明した光ファイバ干渉装置と同一であるのでその詳細な説明は繰返さない。
【００４４】
干渉部３０は、光ファイバ位相調整装置１００から出力された速波と遅波とを受けて光波による遅延微分を実行する。
【００４５】
まず、デジタル信号処理の一方式である遅延微分について説明する。
【００４６】
遅延微分の基本原理は、排他的論理和（ＥＸＯＲ）のデジタル信号処理を行なうことである。ＥＸＯＲは、２つの入力信号がそれぞれ「０」か「１」の値であるとき、次のような出力を示す。すなわち、両信号がともに「０」またはともに「１」のときに出力信号は「０」となり、両方の信号が異なるときは出力信号が「１」になる。信号の「０」や「１」のことを第１，第２シンボルと称する。シンボルに対応する実際の電気波形には種々の波形が考えられるが、代表的には、たとえばシンボル「０」に対しては電圧が０ボルトであり、シンボル「１」に対しては１ボルトといった値の振幅変調波形が挙げられる。
【００４７】
ＥＸＯＲを実現する電子回路はよく知られており、種々の論理演算の実用に供されているが、伝送速度が大きくなると応答が遅くなり、動作の上限は４０ギガビット毎秒（以下、Ｇｂｐｓと記す）程度である。伝送速度とは、毎秒当りに伝送されるシンボルの数である。遅延微分は１つの入力信号に対して施される。入力信号は「０」と「１」の２値信号で、それぞれのシンボルの時間幅をＴとする。この入力信号を２分岐する、すなわち２つの信号とする。一方の分岐した出力信号に時間遅延を与えて２つの分岐した出力信号に０．５×Ｔ時間差（半周期の遅延時間差）を持たせ、これらをＥＸＯＲへの入力信号とする。
【００４８】
図７は、上述の遅延微分の動作を時間波形で示したものである。
【００４９】
図７（ａ）は入力する２値信号の時間波形であり、図７（ｂ）は入力信号が２分岐された一方の信号の時間波形であり、図７（ｃ）はＥＸＯＲの論理演算を施された信号の時間波形である。時間波形の１つのシンボルの時間幅はＴであり、遅延時間は０．５×Ｔである。図７（ｃ）からわかるように、遅延微分を受けた信号は、入力信号の２倍の周期を持つ信号に変換されている。このように、遅延微分の応用の１つは、入力の２倍の周波数を持つ信号を得ること、すなわち周波数逓倍である。
【００５０】
同様に、光波においても、上述の遅延微分の動作により同様の周波数逓倍を実行することができる。
【００５１】
一例として、光波がパルス列であって、１タイムスロット（１つのシンボルを伝送するために割当てられた時間幅とする）の半分だけずれた光波のパルス列を干渉させる場合について説明する。たとえば、光パルス列が４０Ｇｂｐｓの場合について考える。その場合、１タイムスロットは２５ｐｓである。ここで、光ファイバの長さは８．９２８ｍとすると、１タイムスロットの半分の伝播遅延時間差１２．５ｐｓを速波と遅波とで生じさせるためには光ファイバの温度を１５度に設定すれば良い。
【００５２】
図８は、速波と遅波とが１タイムスロットの半分だけずれた光波のパルス列を説明する図である。したがって、上述の図７（ａ）および（ｂ）に対応する物と考えられる。
【００５３】
図９は、干渉部３０に含まれる光結合器３６の構成図である。
【００５４】
図９を参照して、光結合器３６は、２つの入力端子３１，３２と、２つの出力端子３３，３４と、光の結合部３５とを含む。入力端子３１から光パワーが「１」の光波が入射されると、出力端子３３，３４には、それぞれ「０．５」の光パワーを持つ光波が出力される。入力端子３２から光パワーが「１」の光波で入射される場合についても同様である。
【００５５】
入力端子３１，３２の両方から同一波長の光波が入射された場合は、出力端３３，３４に現れる光波のパワーは、結合部３５の構造と結合部３５に入射する光波の位相および波長に依存して変化する。構造を適切に設計することにより、同じ位相で入射した場合には出力端子３４に光パワー「２」で出力し、出力端子３３には、光波が出力されないようにすることができる。
【００５６】
したがって、図８に示される光波のパルス列を入力端子３１，３２に入力した場合の出力端子３３から出力される干渉光について考える。入力端子３１，３２のいずれか一方から光パワー「１」の光波が入射された場合、「０．５」の光波が出力され、同じ位相で入射した場合には、「０」の光波が出力される。すなわち、出力端子３３に遅延微分した干渉光が出力される。すなわち、この光結合器３６は、遅延微分器として機能する。
【００５７】
したがって、このような干渉光には図８（ｃ）に示されるように４０ＧＨｚ×２＝８０ＧＨｚの周波数成分が含まれるので、フィルタを通すことにより８０ＧＨｚの周波数逓倍した信号を抽出することができる。この場合には、干渉光の強度を最大に保つことが重要であるが０．０１℃の温度変化に対して光路長の変化は約０．０１７波長であるので温度制御の誤差があっても信号抽出には十分に小さい変化と考えられる。
【００５８】
上記において説明したように、本発明の実施の形態２に従う光ファイバ干渉装置を用いて、光ファイバを伝播する２つの光波の位相差を位相差調整部１０１で調整して、干渉部３０で所定の干渉作用を施すことにより、入力信号の周波数逓倍した信号を抽出することができる。
【００５９】
一方、遅延微分の他の利用として、デジタル信号伝送における高周波のクロック信号を生成することも一般的に行われている。
【００６０】
クロック信号とは、伝送されたデジタル信号を受信側で識別再生する場合に必要なタイミングの信号である。タイミング信号は、正弦波形でよいが、信号の位相と正弦波の位相とが一致していなければならない。信号の位相とは、たとえば各シンボルの中心時間であり、位相が一致しているとはシンボルの中心時間における正弦波形が極大となる時間に一致していることをいう。
【００６１】
デジタル信号伝送では、通常２値信号が用いられており、伝送信号はさらにリターンゼロ（ＲＺと称する）信号とノンリターンゼロ（ＮＲＺと称する）信号とに分類される。ＲＺ信号は、伝送するシンボルとそれに続く次のシンボルとが特定のシンボルで区切られた信号である。したがって、ＲＺ信号における１シンボルの時間幅は、１つのシンボルを伝送するために割当てられた時間幅より小さい。ＮＲＺ信号は、ＲＺ信号の電気信号のような区切りのない信号であり、１つのシンボルの時間幅はタイムスロットに等しい。
【００６２】
ＲＺ信号の場合、信号列には伝送速度の周波数成分すなわちクロック信号の周波数成分が含まれるので、狭帯域なバンドパスフィルタを通過させることにより、クロック信号を取出すことができる。
【００６３】
一方、ＮＲＺ信号の場合には、シンボルの並び方によっては、伝送速度の周波数成分が損失する場合がある。たとえば、シンボル０と１とが交互に現れるような信号では、伝送速度の周波数成分は消失し、０．５×伝送速度の周波数が支配的になる。
【００６４】
したがって、ＮＲＺ信号を遅延微分することにより変換された信号は、伝送速度の周波数成分（０．５×伝送速度の周波数×２）が含まれることは上述した遅延微分に関して述べた説明から明らかである。それゆえ、ＮＲＺ信号を遅延微分して、ＲＺ信号と同様、狭帯域なバンドパスフィルタを通過させることにより、クロック信号を取出すことが可能である。
【００６５】
このように、ＮＲＺ信号からクロック信号を生成するためには遅延微分が有効であり、極めて一般的な方式として用いられている。
【００６６】
上述したように、光波の状態で入力されるＮＲＺ信号を上記で説明した遅延微分を実行することにより、光波の状態でクロック信号を抽出することが可能である。なお、クロック信号を抽出する場合のフィルタ回路は、一般的であり図示していないが、干渉部３０内に設けることも可能であり、干渉部３０の出力信号を受けて、クロック信号ＣＬＫを抽出すなわち生成することも可能である。
【００６７】
特に、遅延微分処理を行なうための電気デバイスでは、クロック信号の周波数の２倍程度の応答速度が要求され、電気系のデバイスの応答速度の上限は、上述したように４０ＧＨｚ程度であり、ＮＲＺ信号から電気信号処理の遅延微分によってクロック信号ＣＬＫを再生することは困難な状況にある。
【００６８】
しかしながら、光信号の状態における同様の信号処理すなわち光結合処理においては、電気系のデバイスの応答速度のような上限はなく、さらに、高速な遅延微分を実現することが可能である。
【００６９】
したがって、本願構成により、入力された信号がたとえばＮＲＺ信号の場合に、本発明の実施の形態２に従う光ファイバ干渉装置を用いて、ＮＲＺ信号の伝送速度の周波数成分のクロック信号ＣＬＫを抽出することができる。すなわち、高周波なクロック信号ＣＬＫを抽出することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
上記の実施の形態２においては、干渉部３０を設けてクロック信号を抽出する光ファイバ干渉装置について説明した。本実施の形態３においては、干渉光の強度を最大にするように温度調整を実行する光ファイバ干渉装置について説明する。
【００７１】
図１０は、本発明の実施の形態３に従う光ファイバ干渉装置の概略ブロック図である。
【００７２】
図１０を参照して、本発明の実施の形態３に従う光ファイバ干渉装置は、実施の形態１に従う光ファイバ干渉装置と比較して、干渉部１０を干渉部１５に変更した点が異なる。その他の点については、図１で説明した光ファイバ干渉装置と同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。
【００７３】
干渉部１５は、偏光子１１と、Ｏ／Ｅ変換部１２とを含む。
【００７４】
偏光子１１は、出力端子ＯＰと光学的に結合されて速波と遅波を同一軸に合波させ干渉させる素子である。偏光子１１を介してＯ／Ｅ変換部１２に光信号が入力されデジタル変換される。デジタル変換された信号は、所望の処理動作を実行する信号処理回路２０に入力されるとともに演算部３にも入力される。演算部３は、干渉部１５から入力されるデジタル変換された信号を受けて、設定温度に揺動（ディザー）を与える。これにより、光ファイバからの出力に揺動が与えられ干渉光の強度が最大となる最適な温度を追求する。具体的には、干渉光が最大となるように設定温度を正および負の方向に微動させて、その時の強度を算出し、複数回処理して、最大値となる最適な温度を算出する方式である。これにより、干渉光の強度を最大にして、信号処理回路２０に対して精度の高い適正なデジタル信号を出力することができる。
【００７５】
なお、上述の実施の形態に従う構成において、位相差調整部１０１内の光ファイバが配置される領域の空隙部にシリコングリスのような熱伝導のよい物質を充填することにより温度の高安定化を図ることができる。
【００７６】
さらに、光ファイバ干渉装置においてはＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバについて説明したが、フォトニック結晶ファイバを用いることが可能である。フォトニック結晶ファイバは、速波と遅波との速度差がＰＡＮＤＡ型光ファイバより大きいので光ファイバの長さを短くすることができる。具体的には、伝搬遅延時間差が１０倍程度大きいため、同一の伝搬遅延時間差を得るために光ファイバ長を１／１０に短縮することができる。また、曲げ半径を小さくすることも可能である。したがって、光ファイバを収納する位相差調整部１０１の容積を小さくすることができ、装置の小型化をさらに図ることができる。これに関連して、温度可変体１０２の容積も小さくすることができ、装置全体の小型化や経済化を図ることができる。
【００７７】
一方、フォトニック結晶ファイバの速波と遅波との速度差の温度依存性は、ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバより小さいので、大きく温度を変える必要がある。具体的には、ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバの場合、０．０１度単位の温度制御をする必要があり、高精度の温度制御が要求される。これに対して、フォトニック結晶ファイバの場合、０．１度単位の温度制御でよく、温度制御が容易である。すなわち、許容温度偏差が大きいという利点がある。
【００７８】
なお、上記の構成においては、演算装置１において、入出力部２、入力部４、記憶部５を含む構成について説明したが、これに限られず、これらが演算装置１の外部に設けられる構成でも良い。また、温度制御装置５０についても、光ファイバ位相調整装置１００内に設けられてもよく、あるいは、演算装置１内に設けられる構成とすることも可能である。また、温度制御装置５０および演算装置１が光ファイバ位相調整装置１００内に設けられる構成とすることも可能である。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１に従う光ファイバ干渉装置の概略ブロック図である。
【図２】光ファイバ位相調整装置１００の外観構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に従う位相差調整部１０１の外観構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に従う偏波保持光ファイバの特性について説明する図である。
【図５】温度変化に応じて変化する単位メートル当たりの光ファイバを通過する速波と遅波との伝搬遅延時間差を説明するグラフ図である。
【図６】本発明の実施の形態２に従う光ファイバ干渉装置の概略ブロック図である。
【図７】遅延微分の動作を時間波形で示した図である。
【図８】速波と遅波とが１タイムスロットの半分だけずれた光波のパルス列を説明する図である。
【図９】干渉部３０に含まれる光結合器３６の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に従う光ファイバ干渉装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  演算装置、２  入出力部、３  演算部、４  入力部、５  記憶部、１０，１５，３０  干渉部、１１  偏光子、１２  Ｏ／Ｅ変換部、３６  光結合器、４０  コア、４１  クラッド部分、４２  応力付与部、５０  温度制御装置、５１  センサリード線、１００  光ファイバ位相調整装置、１０１  位相差調整部、１０２  温度可変体、１０３  放熱器。
【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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