(57)【要約】【課題】位相雑音による強度変動を簡単な構成で大幅に軽減することができる光デジタル・アナログ変換型符号識別器及び方法を提供する。【解決手段】偏波制御回路１１によって直線偏波にされた４ビット２値光ヘッダ信号は、分波器１２によって４個の４ビット２値光ヘッダ信号に分割される。４個の４ビット２値光ヘッダ信号の対の各々は、一方が遅延線１３，１４を経た後にファイバループ１７，１９に入力され、他方が光減衰器１５，１６を経た後にファイバループ１８，２０に入力される。ファイバループ１７，１９から出力した４ビット２値光ヘッダ信号の偏波面と、ファイバループ１８，２０から出力した４ビット２値光ヘッダ信号の偏波面とは互いに直交し、これら４ビット２値光ヘッダ信号は、合波器２１，２２にそれぞれ入力され、合成後に光ゲート２５，２６によって１ビット４値光ヘッダ信号が選択的に出力される。【選択図】図２
2005070382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Nを自然数とし、２Nビット２値光符号信号の偏波を直線偏波とする直線偏波手段と、
直線偏波に制御された２Nビット光符号信号を、２N個の２Nビット２値光符号信号に分割する分割手段を具え、
これら２N個の２Nビット２値光符号信号の対の各々に対して、
一方の２Nビット２値光符号信号に対して1ビットに相当する遅延を付与する遅延手段と、
他方の２Nビット２値光符号信号に対して、一方の２Nビット２値光符号信号のほぼ半分の強度となるように減衰を加える減衰手段と、
遅延が付与された一方の２Nビット２値光符号信号の偏波面と、減衰が加えられた他方の２Nビット２値光符号信号の偏波面とが互いに直交させる偏波面直交手段と、
偏波面が互いに直交した２Nビット２値光符号信号を合成する信号合成手段と、
合成された２Nビット２値光符号信号に基づいて１ビット４値光符号信号を出力する出力手段とを有することを特徴とする光デジタル・アナログ変換型符号識別器。
【請求項２】
前記偏波面直交手段が、ファイバループを有することを特徴とする請求項１記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別器。
【請求項３】
前記ファイバループを、λ／２ファイバループとλ／４ファイバーループのうちの少なくとも一方によって構成したことを特徴とする請求項２記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別器。
【請求項４】
前記偏波面直交手段が、偏波回転子を有することを特徴とする請求項１記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別器。
【請求項５】
前記偏波回転子を、可変ファラデー回転子又は他方の２Nビット２値光符号信号の進行方向に対して所定の角度だけ回転した波長板としたことを特徴とする請求項４記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別器。
【請求項６】
Ｎを自然数とし、２Nビット光符号信号の偏波面を直線偏波とする直線偏波制御ステップと、
直線偏波に制御された２Nビット光符号信号を、２N個の２Nビット２値光符号信号に分割する分割ステップを具え、
これら２N個の２Nビット２値光符号信号の対の各々に対して、
一方の２Nビット２値光符号信号に対して1ビットに相当する遅延を付与する遅延ステップと、
他方の２Nビット２値光符号信号に対して、一方の２Nビット２値光符号信号のほぼ半分の強度となるように減衰を加える減衰ステップと、
遅延が付与された一方の２Nビット２値光符号信号の偏波面と、減衰が加えられた他方の２Nビット２値光符号信号の偏波面とが互いに直交させる偏波面直交ステップと、
偏波面が互いに直交した２Nビット２値光符号信号を合成する信号合成ステップと、
合成された２Nビット２値光符号信号に基づいて１ビット４値光符号信号を出力する出力ステップとを有することを特徴とする光デジタル・アナログ変換型符号識別方法。
【請求項７】
前記偏波面直交ステップを、ファイバループを用いて行うことを特徴とする請求項６記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別方法。
【請求項８】
前記ファイバループを、λ／２ファイバループとλ／４ファイバーループのうちの少なくとも一方によって構成することを特徴とする請求項７記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別方法。
【請求項９】
前記偏波面直交ステップを、偏波回転子を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別方法。
【請求項１０】
前記偏波回転子を、可変ファラデー回転子又は他方の２Nビット２値光符号信号の進行方向に対して所定の角度だけ回転した波長板とすることを特徴とする請求項９記載の光デジタル・アナログ変換型符号識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２値光デジタル信号を電気信号に変換することなく光レベルで演算処理を行う光デジタル・アナログ変換型符号識別器及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる光デジタル・アナログ変換型符号識別器及び方法は、従来のビットごとのラッチやバッファリング、シリアル・パラレル変換器を組み合わせた高速電子回路が不要であり、簡単な構成で高速処理が可能となるため、将来の高速光信号処理用システムで用いられることが期待されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、従来の光デジタル・アナログ変換型符号識別器のブロック図である。この光デジタル・アナログ変換型符号識別器は、２値デジタル光信号により構成された２Ｎビット光符号信号（Nは、整数。この場合、４ビット２値光ヘッダ信号）を識別するものであり、分波器１によって４ビット２値光ヘッダ信号を４個の４ビット２値光ヘッダ信号に分割する。
【０００４】
分割された４ビット２値光ヘッダ信号は、遅延線２、遅延線３及び光減衰器４、遅延線５及び光減衰器６、並びに光減衰器７を通じて合波器８に入力される。この場合、遅延線２，３，５はそれぞれ、３ビット分、２ビット分及び１ビット分の遅延を付加するように構成され、光減衰器４，６，７の減衰率はそれぞれ、遅延線２，３，５で生じる損失を考慮した上で合波器８に入力される４ビット２値光ヘッダ信号の強度が８：４：２：１となるように設定される。
【０００５】
これによって、シリアル光データがパラレル光データに変換され、強度の重み付けをした後に合波を行うので、２進数データを１０進数データに演算したことになる。なお、必要な光信号のみを出力するために、合成器８の出力側に光ゲート９を接続し、１０進数に変換した時間だけ光ゲート９をオープンにすることによって、単一パルス形状の光デジタル−アナログ変換信号が取得される。また、光ゲート９をオープンする信号を、入力された４ビット２値光ヘッダから生成するために、クロック発生器１０が設けられる。
【０００６】
【非特許文献１】ELECTRONICS LETTERS 27th September 2001 Vol. 37 No. 20, T. Saida et al., “Integrated optical digital-to-analogue converter and its application to pulse pattern recognition”pp.1237-1238（Ｆｉｇ．２）
【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、従来の光デジタル・アナログ変換型符号識別器では、２Ｎビット光符号信号の偏波面に対する制御を行っていないため、偏波面の安定な光導波路、分波器及び合波器によって構成した場合、分割された２Nビット２値光符号信号はそれぞれ、同一偏波面でコヒーレントに合波される。
【０００８】
光符号信号は、通常、光通信波長帯で使用する１．５５μｍの波長を用いるため、僅かな導波長の誤差によってコヒーレントに合波される光の位相差に変化が生じ、その結果、合波後の光強度の変動を引き起こす。また、時間的に互いに相違する光符号信号（光ビット）同士を合波するため、ビットごとに持つ位相が自然放出光の影響によってランダムに変動している影響を受け、光強度の変動を引き起こす（位相雑音）。したがって、安定な強度を実現するのが困難である。
【０００９】
従来、合波する光符号信号（光ビット）のそれぞれの位相を完全に合わせるためには、光位相シフタを用いて位相の制御を行っている。しかしながら、光符号信号ごとに調整を行う必要があるため、実用化が困難である。
【００１０】
本発明の目的は、位相雑音による強度変動を簡単な構成で大幅に軽減することができる光デジタル・アナログ変換型符号識別器及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器は、
Nを自然数とし、２Nビット光符号信号の偏波を直線偏波とする直線偏波手段と、
直線偏波に制御された２Nビット光符号信号を、２N個の２Nビット２値光符号信号に分割する分割手段を具え、
これら２N個の２Nビット２値光符号信号の対の各々に対して、
一方の２Nビット２値光符号信号に対して1ビットに相当する遅延を付与する遅延手段と、
他方の２Nビット２値光符号信号に対して、一方の２Nビット２値光符号信号のほぼ半分の強度となるように減衰を加える減衰手段と、
遅延が付与された一方の２Nビット２値光符号信号の偏波面と、減衰が加えられた他方の２Nビット２値光符号信号の偏波面とを互いに直交させる偏波面直交手段と、
偏波面が互いに直交した２Nビット２値光符号信号を合成する信号合成手段と、
合成された２Nビット２値光符号信号に基づいて１ビット４値光符号信号を出力する出力手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別方法は、
Ｎを自然数とし、２Nビット光符号信号の偏波を直線偏波とする直線偏波ステップと、
直線偏波に制御された２Nビット光符号信号を、２N個の２Nビット２値光符号信号に分割する分割ステップを具え、
これら２N個の２Nビット２値光符号信号の対の各々に対して、
一方の２Nビット２値光符号信号に対して1ビットに相当する遅延を付与する遅延ステップと、
他方の２Nビット２値光符号信号に対して、一方の２Nビット２値光符号信号のほぼ半分の強度となるように減衰を加える減衰ステップと、
遅延が付与された一方の２Nビット２値光符号信号の偏波面と、減衰が加えられた他方の２Nビット２値光符号信号の偏波面とが互いに直交させる偏波面直交ステップと、
偏波面が互いに直交した２Nビット２値光符号信号を合成する信号合成ステップと、
合成された２Nビット２値光符号信号に基づいて１ビット４値光符号信号を出力する出力ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器によれば、２Nビット光符号信号の偏波を直線偏波とし、これら２N個の２Nビット２値光符号信号の対の各々に対して、遅延が付与された一方の２Nビット２値光符号信号の偏波面と、減衰が加えられた他方の２Nビット２値光符号信号の偏波面とが互いに直交させ、偏波面が互いに直交した２Nビット２値光符号信号を合成し、合成された２Nビット２値光符号信号に基づいて１ビット４値光符号信号を出力する。このように、偏波を直線偏波にするとともに２Nビット２値光符号信号の偏波面を互いに直交させることによって、２Nビット２値光符号信号がインコヒーレントに合成され、２Nビット２値光符号信号の電界成分の干渉が生じないため、位相雑音による強度変動を大幅に軽減することができる。なお、偏波面が互いに直交した２Nビット２値光符号信号の合成を２Nビット２値光符号信号の対ごとに行っているので、構成を簡単にすることができる。また、１ビット４値光符号信号の対を１単位として複数ビットに拡張し、各単位での処理を並列化することによって、符号処理時間を短縮し及び高速化することができる。
【００１４】
好適には、前記偏波面直交手段が、ファイバループを有し、前記ファイバループを、λ／２ファイバループとλ／４ファイバーループのうちの少なくとも一方によって構成する。また、前記偏波面直交手段が、偏波回転子を有してもよく、この場合、前記偏波回転子を、可変ファラデー回転子又は他方の２Ｎビット２値光符号信号の進行方向に対して所定の角度だけ回転した波長板とする。
【００１５】
本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別方法によれば、偏波を直線偏波にするとともに２Ｎビット２値光符号信号の偏波面を互いに直交させることによって、２Ｎビット２値光符号信号がインコヒーレントに合成され、２Ｎビット２値光符号信号の電界成分の干渉が生じないため、位相雑音による強度変動を大幅に軽減することができる。なお、偏波面が互いに直交した２Ｎビット２値光符号信号の合成を２Ｎビット２値光符号信号の対ごとに行っているので、構成を簡単にすることができる。また、１ビット４値光符号信号の対を１単位として複数ビットに拡張し、各単位での処理を並列化することによって、符号処理時間を短縮し及び高速化することができる。
【００１６】
好適には、前記偏波面直交ステップを、ファイバループを用いて行い、前記ファイバループを、λ／２ファイバループとλ／４ファイバーループのうちの少なくとも一方によって構成する。前記偏波面直交ステップを、偏波回転子を用いて行うこともでき、この場合、前記偏波回転子を、可変ファラデー回転子又は他方の２Ｎビット２値光符号信号の進行方向に対して所定の角度だけ回転した波長板とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器及び方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一素子には同一符号を付す。
図２は、本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器の第１の実施の形態のブロック図である。この光デジタル・アナログ変換型符号識別器は、２値デジタル光信号により構成された４ビット２値光ヘッダ信号を識別する光デジタル・アナログ変換型識別器として用いられ、偏波制御回路１１と、分波器１２と、遅延線１３，１４と、光減衰器１５，１６と、ファイバループ１７〜２０と、合波器２１，２２と、光増幅器及び波長フィルタ２３，２４と、光ゲート２５，２６と、光−電気変換器２７，２８とを具える。
【００１８】
本実施の形態において、偏波制御回路１１は、４ビット２値光ヘッダ信号の偏波を直線偏波とする回路であり、例えば、従来既知の偏波制御回路が使用される。遅延線１３，１４は、共に１ビット分の遅延に相当する遅延を付加するように構成され、光減衰器１５，１６の減衰率はそれぞれ、遅延線１３，１４で生じる損失を考慮した上で合波器２１，２２に入力される４ビット２値光ヘッダ信号の強度が２：１となるように設定される。
【００１９】
ファイバループ１７〜２０を、λ／２ファイバループとλ／４ファイバループとを組み合わせたものとし、光ゲート２５，２６を、電界吸収型変調器モジュールによって構成する。
【００２０】
本実施の形態の動作を説明する。
偏波制御回路１１によって直線偏波にされた４ビット２値光ヘッダ信号は、分波器１２によって４個の４ビット２値光ヘッダ信号に分割される。４個の４ビット２値光ヘッダ信号の対の各々は、一方が遅延線１３，１４を経た後にファイバループ１７，１９に入力され、他方が光減衰器１５，１６を経た後にファイバループ１８，２０に入力される。
【００２１】
ファイバループ１７，１９から出力した４ビット２値光ヘッダ信号の偏波面と、ファイバループ１８，２０から出力した４ビット２値光ヘッダ信号の偏波面とは互いに直交し、これら４ビット２値光ヘッダ信号は、合波器２１，２２にそれぞれ入力される。
【００２２】
合波器２１，２２から出力された４ビット２値光ヘッダ信号は、光増幅器及び波長フィルタ２３，２４によって適切な強度に変換され、光ゲート２５，２６によって１ビット４値光ヘッダ信号が選択的に出力され、光−電気変換器２７，２８によって１ビット４値光ヘッダ信号が電気信号に変換される。
【００２３】
本実施の形態によれば、偏波を直線偏波にするとともに４ビット２値光符号信号の偏波面を互いに直交させることによって、４ビット２値光符号信号がインコヒーレントに合成され、４ビット２値光符号信号の電界成分の干渉が生じないため、位相雑音による強度変動を大幅に軽減することができる。なお、偏波面が互いに直交した４ビット２値光符号信号の合成を４ビット２値光符号信号の対ごとに行っているので、構成を簡単にすることができる。また、１ビット２値光符号信号の対を１単位として２ビットに拡張し、各単位での処理を並列化することによって、符号処理時間を短縮し及び高速化することができる。
【００２４】
図３は、本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器の第２の実施の形態のブロック図である。本実施の形態では、遅延線１３，１４を合波器２１，２２に直接接続し、光減衰器１５，１６と合波器２１，２２との間に偏波回転子（例えば、可変ファラデー回転子）３１，３２を介在させ、遅延線１３，１４を経た４ビット２値光ヘッダ信号の偏波面と、光減衰器１５，１６及び偏波回転子３１，３２を経た４ビット２値光ヘッダ信号の偏波面とは互いに直交するように構成することによって、上記第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００２５】
図４は、本発明によって得られるヘッダ（１，１）における相対偏波角と符号誤り率との関係の測定結果を示すグラフである。かかる測定結果は、図２の構成において、遅延線１４、光減衰器１６、ファイバループ１９，２０、合波器２２、光増幅器及び波長フィルタ２３，２４、光ゲート２６、光−電気変換器２７，２８を省略し、２ビット２値光ヘッダ信号を偏波制御回路１１に入力することによって得られたものであり、ファイバループ１７，１８によって合波時の相対偏波角を変更することによって合成パルス（２ビット２値光ヘッダ信号）の符号誤り率を測定した。
【００２６】
図４に示すように、合波時の偏波状態が直交している条件でヘッダ（０，１），（１，０），（１，１）で安定動作が得られ、最も条件が厳しいヘッダ（１，１）のときでも、その相対偏波角度が６°の角度範囲でエラーフリーが得られた。また、ヘッダごとに識別電圧を設定することによって、各ヘッダの識別が可能であることも確認した。
【００２７】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、光デジタル・アナログ変換型符号識別器をヘッダの識別に適用する場合について説明したが、他の用途、例えばデータそのものの識別に適用することもできる。また、４ビット２値光符号信号を分波し、２個の４ビット２値光符号信号に合波する場合について説明したが、Ｎを自然数とした場合、２Ｎビット２値光符号信号を分波し、２Ｎ−１個の２Ｎビット２値信号に合波する場合についても、本発明を適用することができる。
【００２８】
上記実施の形態において、ファイバループをλ／２ファイバループとλ／４ファイバループとを組み合わせたものによって構成したが、λ／２ファイバループとλ／４ファイバループのうちの少なくとも一方によって構成することもできる。また、偏波回転子として、２Ｎビット２値光符号信号の進行方向に対して所定の角度（例えば、９０°）だけ回転した波長板（例えば、λ／２波長板）とすることもできる。さらに、光ゲートを、電界吸収型変調器モジュール以外によって構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の光デジタル・アナログ変換型符号識別器のブロック図である。
【図２】本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器の第１の実施の形態のブロック図である。
【図３】本発明による光デジタル・アナログ変換型符号識別器の第２の実施の形態のブロック図である。
【図４】本発明によって得られるヘッダ（１，１）における相対偏波角と符号誤り率との関係の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１，１２  分波器
２，３，５，１３，１４  遅延線
４，６，７，１５，１６  光減衰器
８，２１．２２  合波器
９  光ゲート
１０  クロック発生器
１１  偏波制御回路
１７，１８、１９，２０  ファイバループ
２３，２４  光増幅器及び波長フィルタ
２５，２６  光ゲート
２７，２８  光−電気変換器
３１，３２  偏波回転子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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