(57)【要約】【課題】  超高速光パルス信号から低速の光パルス信号を分離する。【解決手段】  クロック再生装置１６は、入力光パルス信号からベースレートのクロックパルスを再生する。短パルス光源１８は、装置１６の出力クロックに従い波長λｐの光クロックを出力する。短パルス光源１８の出力光クロックは、可変光遅延器２０、光アンプ２２及び光サーキュレータ２４を介して可飽和吸収光素子１４に入射する。可飽和吸収光素子１４は、相互吸収変調効果により入力パルス信号光からベースレートの光パルス信号を分離する。可飽和吸収光素子１４から出力される波長λｓの光パルス信号は、光サーキュレータ２４及び、波長λｓを透過し、波長λｐを遮断する光バンドパスフィルタ３２を介して非線形波形整形器３２，３４，３６に入射する。非線形波形整形器は、残存する他のチャネル成分を抑圧する。【選択図】  図１
2005070698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号波長の入力パルス信号光を２分割する光分波器（１２）と、
当該光分波器（１２）の一方の出力光から、当該入力パルス信号光のビットレートのｎ（２以上の整数）分の１に相当する所定周波数の、当該信号波長とは異なるクロック波長の光クロックを生成する光クロック生成装置（１６，１８，２０，２２）と、
当該光クロック生成装置により生成される光クロック、及び当該光分波器（１２）の他方の出力光が入射する可飽和吸収光素子（１４）であって、当該光クロックに従い、当該光分波器（１２）の他方の出力光から当該所定周波数に相当するチャネル成分を分離する可飽和吸収光素子（１４）と、
当該可飽和吸収光素子（１４）の出力光から当該信号波長の成分光を抽出する第１の光フィルタ（３２）と、
当該第１の光フィルタ（３２）の出力光の低レベルを抑圧する非線形波形整形器（３４，３６，３８）
とを具備することを特徴とする光パルス分離装置。
【請求項２】
当該光クロック生成装置が、
当該光分波器（１２）の一方の出力光から、当該所定周波数の電気クロックを再生するクロック再生装置（１６）と、
当該クロック再生装置（１６）の出力クロックに従い、当該所定周波数の光クロックを出力する光パルス光源（１８）
とを具備することを特徴とする光パルス分離装置。
【請求項３】
当該非線形波形整形器が、
光アンプ（３４）と、
当該光アンプ（３４）の出力光が入力する非線形光素子（３６）と、
当該非線形光（３６）の出力光から当該信号波長から所定波長分ずれた波長成分を抽出する第２の光フィルタ（３８）
とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の光パルス分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス分離装置に関し、より具体的には、高速の光パルス列から所望タイミングの光パルスを分離する光パルス分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同じ基準ビットレート（ベースレート）でデータを搬送する複数の光パルス信号（トリビュタリ・チャネル）を時分割多重することにより、超高速の光パルス信号を生成できる。例えば、ベースレートを１０Ｇｂ／ｓとし、多重数を１６とすると、１６０Ｇｂ／ｓの超高速光パルス信号を生成できる。単一波長の超高速光パルス信号を生成する場合、単一のレーザ光源の出力光を分割して、同じベースレートの複数の低速光パルス信号を生成する。
【０００３】
このような超高速光パルス信号は、受信端局において、そのまま電気信号に変換できない。従って、光ファイバ伝送路から入力する光パルス信号から各トリビュタリチャネルの光パルス信号を分離する必要がある。１６０Ｇｂ／ｓ以上の超高速光パルス信号から低速の光パルス信号を分離する装置として、特殊な超高速光制御光スイッチ、例えば、ＮＯＬＭ（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｏｐ  Ｍｉｒｒｏｒ）を使用する光制御光スイッチ及びＳＭＺＩ（Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を使用する光制御光スイッチなどが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
非線形媒体の自己位相変調効果を利用する光再生技術が、非特許文献２に記載されている。
【非特許文献１】I. Shake et al.,”160 Gbit/s full OTDM demultiplexing based FWM of SOA-array integrated on planer lightwave circuit,” Proc. 27th, European Conference on Optical Communication (ECOC’01),Tul.2.2, pp. 182-183, 2001
【非特許文献２】P. V. Mamushev, "ALL-OPTICAL DATA REGENERATION BASED ON SELF-PHASE MODULATION EFFECT," ECOC'98, 20-24 September 1998, Madrid, Spain, pp.475-476
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光制御光スイッチは、そのパルス分離特性が、超高速光パルス信号及び制御用光パルス信号の偏波及び位相の変動に大きく左右される。また、これらの光制御光スイッチは、非線形干渉効果を利用しているので、偏波と位相の調整が互いに依存しており、多くの擬似最適点が存在する。その結果、最適調整が非常に困難である。
【０００６】
本発明は、超高速光パルス信号から低速の光パルス信号を分離する、より簡易な構成の光パルス分離装置を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光パルス分離装置は、信号波長の入力パルス信号光を２分割する光分波器と、当該光分波器の一方の出力光から、当該入力パルス信号光のビットレートのｎ（２以上の整数）分の１に相当する所定周波数の、当該信号波長とは異なるクロック波長の光クロックを生成する光クロック生成装置と、当該光クロック生成装置により生成される光クロック、及び当該光分波器の他方の出力光が入射する可飽和吸収光素子であって、当該光クロックに従い、当該光分波器の他方の出力光から当該所定周波数に相当するチャネル成分を分離する可飽和吸収光素子と、当該可飽和吸収光素子の出力光から当該信号波長の成分光を抽出する第１の光フィルタと、当該第１の光フィルタの出力光の低レベルを抑圧する非線形波形整形器とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可飽和吸収光素子を使用することにより、少ない偏波依存性で入力信号光から所望のチャネル成分を時間軸上で分離できる。また、非線形波形整形器を設けることで、残存する別のチャネル成分を抑圧できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。この実施例では、ベースレート１０Ｇｂ／ｓのデータ光が１６波、時分割多重された１６０Ｇｂｐｓの光パルス信号が、光伝送路から入力端子１０に入力する状況で、その入力光パルス信号から１０Ｇｂ／ｓの光パルス信号を分離する場合を想定している。
【００１１】
入力端子１０に入力する波長λｓの１６０Ｇｂ／ｓの光パルス信号光は、光分波器１２は、入力端子１０からの光パルス信号を２分割し、一方を相互吸収変調効果（可飽和吸収光素子）を具備する可飽和吸収光素子１４に供給し、他方をクロック再生装置１６に供給する。
【００１２】
可飽和吸収光素子１４は、制御光パルスが存在しないときには、信号波長を吸収するが、制御光パルスが存在するときには、制御光パルスの吸収により信号波長の吸収が飽和し、その結果として、信号波長の透過率が高くなる素子である。このような可飽和吸収光素子１４としては、電界吸収型光変調器、及び、Ｉｎｔｅｒｓｕｂｂａｎｄ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ（ＩＳＢＴ）光スイッチがある。電界吸収型光変調器を可飽和吸収光素子として使用する例が、T. Mitsuma, S. Takasaki, K. Hirano, D. Uchida, N. Hoshi, H. Ishiki, K. Maezawa, H. Sasaki, M. Honda, N. Oka, H. Tanaka, and Y. Matsushima,"High reliable InGaAsP electro-absorption modulator module for 10 Gb/s operation," in Proc. 8th Int. Conf. Indiumu Phosphide Related Materials, 1996, TuP-C24, pp.9-12に記載されている。ＩＳＢＴ光スイッチの詳細は、例えば、J.D.Heber, et al, Appl. Phys. Lett. vol.81, pp.1237-1239, 2002、及びTomoyuki Akiyama, Nikolai Georgiev, Teruo Mozume, Haruhiko YoshIda, Achanta Venu Gopal, and Osamu Wada,"1.55 μm picosecond all-optical switching by using intersubband absorption in InGaAs-AlAs-AlAsSb coupled quantum wells," IEEE Photon. Tech. Lett., vol. 14, no. 4, pp.495-497, 2002に記載されている。
【００１３】
クロック再生装置１６は、光分波器１２からの１６０Ｇｂ／ｓの光パルス信号からベースレート１０Ｇｂ／ｓのクロックパルスを再生する。短パルス光源１８は、クロック再生装置１６の出力クロックに従い、波長λｐ、周波数１０ＧＨｚの光クロックパルスを出力する。短パルス光源１８の出力光クロックは、可飽和吸収光素子１４における光パルス分離の制御光として、即ち、可飽和吸収光素子１４の通過窓を規定する制御光として機能するので、その分離に必要な程に短いパルス光でなければならない。短パルス光源１８の出力光クロックは、可変光遅延器２０及び光アンプ２２を介して、光サーキュレータ２４のポートＡに入射する。
【００１４】
光サーキュレータ２４は、光アンプ２２からの光クロックをポートＢから可飽和吸収光素子１４に出力する。これにより、可飽和吸収光素子１４内では、波長λｓの光パルス信号と波長λｐの光クロックとが互いに逆方向に伝搬する。可変光遅延器２０の遅延時間は、可飽和吸収光素子１４に波長λｓの光パルス信号と波長λｐの光クロックとが同時に入射するように設定される。
【００１５】
可飽和吸収光素子１４には、バイアスティー２６を介して直流電源２８から所定の直流電圧が印加されている。バイアスティー２６の別の端子は、終端器３０で終端されている。可飽和吸収光素子１４のバイアス電圧、信号波長λｓ及びクロック波長λｐは、波長λｐの光パルスの有無により波長λｓの光パルス信号光の吸収率／透過率が所望程度に変化するように、選択・設定されている。
【００１６】
可飽和吸収光素子１４は、相互吸収変調効果により、光クロックの光パルスが存在する期間にのみ、波長λｓに対する透過率が高くなり、それ以外では、波長λｓを吸収する。このような相互吸収変調効果により、１６０Ｇｂ／ｓの信号光から、１０Ｇｂ／ｓの光パルス信号を分離できる。
【００１７】
本実施例では、相互吸収変調効果を利用するので、光パルス信号光と光クロックの偏波依存性は、可飽和吸収光素子１４として使用される、例えば電界吸収型変調器の偏波依存性より０．５ｄＢ程度、低くなる。
【００１８】
可飽和吸収光素子１４から出力される波長λｓの１０Ｇｂ／ｓの光パルス信号は、光サーキュレータ２４のポートＢに入力し、ポートＣから光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）３２に出力される。光バンドパスフィルタ３２は、波長λｓを透過し、波長λｐを拒否又は遮断するように設定されている。光バンドパスフィルタ３２により、短パルス光源１８で生成される光クロックパルスの漏れ込みを除去する。
【００１９】
光アンプ３４は、光バンドパスフィルタ３２の出力光を光増幅し、高非線形ファイバ３６に印加する。高非線形ファイバ３６の非線形効果により入力光のスペクトルが拡がる。高非線形ファイバ３６の出力光は、光バンドパスフィルタ３８に印加される。光バンドパスフィルタ３８の透過中心波長λｃは、λｓ＋Δλ又はλｓ−Δλに設定されている。光バンドパスフィルタ３８は、高非線形ファイバ３６の出力光から、信号波長λｓから僅かな波長Δλだけずれた波長成分を抽出する。即ち、高非線形ファイバ３６により拡がったスペクトル部分を光バンドパスフィルタ３８で抽出することにより、Ｒｅｓｈａｐｉｎｇを実現でき、光アンプ３４によりＲｅａｍｐｌｉｆｙｉｎｇを実現する。光バンドパスフィルタ３８の出力光は、出力端子４０から外部に出力される。
【００２０】
詳細は上述の非特許文献２に記載されているが、高非線形ファイバ３６によるスペクトルの拡張が光バンドパスフィルタ３８の通過波長に達する程に、高非線形ファイバ３６の入力光の光強度が大きくない場合、光バンドパスフィルタ３８の出力はゼロになる。逆に、高非線形ファイバ３６により拡張されるスペクトルが光バンドパスフィルタ３８の通過波長を超えるほどに、高非線形ファイバ３６の入力光の光強度が大きい場合、高非線形ファイバ３６の入力光の光強度の大きさに関わらず、光バンドパスフィルタ３８は、一定光強度の光を出力する。この作用により、光バンドパスフィルタ３２の出力信号光の光パルス波形を整形でき、なおかつ、低光強度部分を抑圧できる。本実施例では、後者の作用を利用して、可飽和吸収光素子１４で分離しきれなかった別チャネルの光パルスを抑圧する。
【００２１】
図２は、光バンドパスフィルタ３２の出力波形例を示し、図３は、光バンドパスフィルタ３８の出力波形例を示す。図２及び図３共に、横軸は時間（１０ｐｓ／ｄｉｖ）、縦軸は光強度を示す。図２及び図３から、可飽和吸収光素子１４による分離では不十分であり、パルス分離に波形整形を組み合わせることで、所望のチャネルのみを分離できていることがわかる。
【００２２】
波形整形器として、高非線形ファイバ３６の自己位相変調効果を利用するもの以外に、自己ラマンソリトン効果を利用するものも、適用可能である。
【００２３】
図１に示す実施例では、可飽和吸収光素子１４内でパルス信号光と光クロックとを互いに逆方向に伝搬させたが、同方向に伝搬させてもよい。その場合、光サーキュレータ２４の代わりに、パルス信号光と光クロックを合波して可飽和吸収光素子に印加する光合波器を配置する。可飽和吸収光素子の出力側には光バンドパスフィルタ３２を直接、接続すれば良い。
【００２４】
１６０Ｇｂ／ｓのような高速の光パルス列から直接、１６０ＧＨｚ又はその整数分の１の周波数の電気クロックを生成するのは困難である。しかし、送信側において予め、１６０Ｇｂ／ｓの信号光に時分割分離に使用するクロック周波数に等しい周波数のトーン信号を重畳しておくことで、クロック再生装置１６の機能を容易に実現できる。例えば、１０Ｇｂ／ｓの１６波の光パルス信号光を時分割多重して１６０Ｇｂ／ｓの信号光を生成する場合、いずれか１波のパルス信号光の強度又は位相を残る１５波のそれと異ならせることで、１０ＧＨｚのトーン信号を１６０Ｇｂ／ｓの信号光に重畳できる。
【００２５】
図４は、クロック再生装置１６及び短パルス光源１８の部分の概略構成ブロック図を示す。
【００２６】
光分波器１２からの信号光は、クロック再生装置１６の受光器５０に入力する。受光器５０は、入力信号光、ここでは、１６０Ｇｂ／ｓの光パルス信号を電気信号に変換する。入力信号光が、先に説明したように、ベースレート（ここでは、１０Ｇｂ／ｓ）に相当する周波数１０ＧＨｚのトーン信号を含むので、受光器５０の出力電気信号は、１０ＧＨｚの周波数成分を含む。受光器５０の出力はアンプ５２により増幅され、ＰＬＬ回路５４に印加される。ＰＬＬ回路５４は、アンプ５２の出力に位相同期したクロックパルスを出力する。ＰＬＬ回路５４の出力は、アンプ５６で増幅され、バンドパスフィルタ５８に印加される。バンドパスフィルタ５８の中心周波数は１０ＧＨｚである。ＢＰＦ５８により、アンプ５６の出力から１０ＧＨｚ以外の成分が除去される。ＢＰＦ５８の出力はアンプ６０により増幅され、短パルス光源１８に印加される。
【００２７】
短パルス光源１８は、波長λｐのモードロックレーザ（ＭＬＬＤ）６２とＭＬＬＤ６２の出力光を光増幅する光アンプ６４とからなる。クロック再生装置１６のアンプ６０から出力される１０ＧＨｚのクロック信号は、駆動信号としてモードロックレーザ（ＭＬＬＤ）６２に印加される。これにより、ＭＬＬＤ６２は、１０ＧＨｚでレーザパルス発振し、１０ＧＨｚの光クロックを出力する。光アンプ６４は、ＭＬＬＤ６２から出力される光クロックパルスを光増幅する。光アンプ６４の出力光が、短パルス光源１８の出力光として可変光遅延器２０に印加される。
【００２８】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】光バンドパスフィルタ３２の出力波形例である。
【図３】光バンドパスフィルタ３８の出力波形例である。
【図４】クロック再生装置１６及び短パルス光源１８の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：入力端子
１２：光分波器
１４：可飽和吸収光素子
１６：クロック再生装置
１８：短パルス光源
２０：可変光遅延器
２２：光アンプ
２４：光サーキュレータ
２６：バイアスティー
２８：直流電源
３０：終端器
３２：光バンドパスフィルタ
３４：光アンプ
３６：高非線形ファイバ
３８：光バンドパスフィルタ
４０：出力端子
５０：受光器
５２：アンプ
５４：ＰＬＬ回路
５６：アンプ
５８：バンドパスフィルタ
６０：アンプ
６２：モードロックレーザ（ＭＬＬＤ）
６４：光アンプ
【図１】
2005070698.tif 000003
【図２】
2005070698.tif 000004
【図３】
2005070698.tif 000005
【図４】
2005070698.tif 000006