(57)【要約】【課題】光ＮＲＺ信号を光ＲＺ信号、さらに言えばソリトン信号に変換するための、簡単な構成で信頼性が高い光ＮＲＺ／ＲＺ変換器を提供する。【解決手段】この発明の光信号発生回路は、第１の導波路と、第２の導波路とを有する。これら２本の導波路は、それぞれの一部が近接して結合導波路領域が形成されている。そして、この第１の導波路に、同一の波長を有する光ＮＲＺ信号と、ＲＺパルス列とが入力される。すると、結合領域において、光ＮＲＺ信号によってＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトが生じる。この結果、ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、光ＮＲＺ信号に対応するＲＺパルスのみが、第１の導波路から出力される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導波路と、第２の導波路と、これら第１および第２の導波路それぞれの一部を近接配置した結合導波路領域とで構成される方向性結合器を有する光信号発生回路であって、
第１の波長を有する光ＮＲＺ信号と、第１の波長を有するＲＺパルス列とを、前記光信号発生回路の前記第１の導波路の入力側に入力し、
前記結合領域において、前記光ＮＲＺ信号によって前記ＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトを生じさせ、
前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応するパルスを前記第１の導波路の出力端から出力することを特徴とする光信号発生回路。
【請求項２】
第１の導波路と、第２の導波路と、これら第１および第２の導波路それぞれの一部を近接配置した結合領域とで構成される方向性結合器を有する光信号発生回路であって、
第１の波長を有する光ＮＲＺ信号と、第２の波長を有するＲＺパルス列とを、前記光信号発生回路の前記第１の導波路の入力側に入力し、
前記結合領域において、前記光ＮＲＺ信号によって、前記ＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトを生じさせ、
前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応するパルスを前記第１の導波路の出力端から出力することを特徴とする光信号発生回路。
【請求項３】
請求項２記載の光信号発生回路において、
前記第１の導波路の出力端に、前記第１の波長をストップする光バンドパスフィルタを配置し、前記第１の導波路に漏れ込んだ前記光ＮＲＺ信号を除去するものであることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項４】
請求項２記載の光信号発生回路において、
前記第２の導波路の出力端に配置され、前記第１の波長をストップする光バンドパスフィルタと、
この光バンドパスフィルタの後段に配置され、前記第２の波長を受信する受信器とを有し、
前記第２の導波路に漏れ込んだ前記光ＮＲＺ信号を除去するとともに、前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応しないパルスを前記受信器で受信することを特徴とする光信号発生回路。
【請求項５】
入力ポートと、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートと、前記入力ポートに与えられた信号光を前記第１および第２の出力ポートに導くＹ分岐光導波路を有する光信号発生回路であって、
第１の波長を有する光ＮＲＺ信号と、第２の波長を有するＲＺパルス列とを、前記入力ポートに入力し、
前記Ｙ分岐光導波路において、前記光ＮＲＺ信号によって、前記ＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトを生じさせて前記ＲＺパルス列のモードを制御することにより、
前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応するパルスを前記および第２の出力ポートのいずれかより出力することを特徴とする光信号発生回路。
【請求項６】
請求項５記載の光信号発生回路において、
前記Ｙ分岐光導波路は、入力される光信号の基本導波モードと１次導波モードとが伝搬する光導波路であることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項７】
請求項６記載の光信号発生回路において、
前記光ＮＲＺ信号に対応する前記ＲＺパルスが出力される出力ポートに、前記第１の波長をストップする光バンドパスフィルタを配置し、前記第１の出力ポートに漏れ込んだ前記光ＮＲＺ信号を除去するものであることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項８】
請求項７記載の光信号発生回路において、
前記光ＮＲＺ信号に対応しない前記ＲＺパルスが出力される出力ポートに、前記第１の波長をストップする光バンドパスフィルタを配置し、前記第１の出力ポートに漏れ込んだ前記光ＮＲＺ信号を除去するものであることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項９】
請求項７記載の光信号発生回路において、
前記光バンドパスフィルタの後段に、前記第２の波長を受信する受信器を配置し、
前記光ＮＲＺ信号に対応しない前記ＲＺパルスが出力される出力ポートに漏れ込んだ前記光ＮＲＺ信号を除去するとともに、前記光ＮＲＺ信号に対応しない前記ＲＺパルスを前記受信器で受信することを特徴とする光信号発生回路。
【請求項１０】
光導波路と、この光導波路に接続された偏光子とを有する光信号発生回路であって、
第１の偏波方向を有する光ＮＲＺ信号と、前記第１の偏波方向と４５ー異なる第２の偏波方向を有するＲＺパルス列とを前記光導波路に入力し、
前記光導波路内において、前記光ＮＲＺ信号によって、前記ＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトを生じさせ、
前記偏光子により、前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応するパルスを抽出することを特徴とする光信号発生回路。
【請求項１１】
光導波路と、この光導波路に接続された偏光ビームスプリッタとを有する光信号発生回路であって、
第１の偏波方向を有する光ＮＲＺ信号と、前記第１の偏波方向と４５ー異なる第２の偏波方向を有するＲＺパルス列とを前記光導波路に入力し、
前記光導波路内において、前記光ＮＲＺ信号によって、前記ＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトを生じさせ、
前記偏光ビームスプリッタにより、前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応するパルスを透過させるとともに、前記ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、前記光ＮＲＺ信号に対応しないパルスを反射させ、
前記偏光ビームスプリッタにより反射された、前記光ＮＲＺ信号に対応しないＲＺパルスを受信器にて受信することを特徴とする光信号発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全光型の、ＮＲＺ信号からＲＺまたはソリトン信号へのフォーマット変換回路に関するものである。また、そのようにして変換されたＲＺまたはソリトン信号を伝送するに適した光伝送路に関するものである。この光伝送路は、より詳細には、光ファイバ伝送路において伝送路の分散値を適切に設定することにより、長距離の伝送を安定して行う光ファイバ伝送路である。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送路を用いて行なう光通信システムには、今後、全光信号処理回路が必須になると考えられる。現在研究されている全光信号処理回路では、光時間多重との相性の良さから、光信号の形式にはＲＺ信号が用いられている。そして将来の超高速信号処理のために、全光型のＮＲＺ／ＲＺ変換技術も必要になると考えられる。
【０００３】
以下、ＮＲＺ信号をＲＺ信号へ変換する、いわゆるトランスポンダの一般的な構成について説明する。たとえば米山他、「遅延マッハツェンダ干渉計を用いた10Gbit/s、ＮＲＺ信号からの全光クロック抽出」、１９９８年電子情報通信学会総合大会論文集、通信２、B-10-145（文献１）に記載されているように、ＮＲＺ信号は遅延マッハツェンダ（ＭＺ）干渉計に入力されて２分岐され、互いに長さの異なる光路を伝搬して、再度合成される。この際、遅延ＭＺ干渉計の２つの出力ポートからは、合成和の光信号と、打ち消しあった差分の光信号とがそれぞれ出力される。このうち、差分の光信号は、入力された光信号のクロック成分を有しているので、同一周波数帯に同期範囲を持つ半導体モード同期レーザーに入力し、光注入同期を施すことで、ＲＺクロック成分が抽出される。
【０００４】
しかし、この場合は光信号のＲＺクロック成分のみが抽出され、ＮＲＺ光信号に含まれるデジタルパターンまでは再現されない。また、上記文献１では半導体モード同期レーザー（ＭＬＬＤ）を用いているが、ＭＬＬＤのくり返し周波数（周波数の同期範囲）は、レーザーの共振器長でほぼ決定される。現状のＭＬＬＤは、半導体チップをへき開することで共振器長を所望の長さとしており、システムの使用周波数に適合した半導体モード同期レーザーを得ることは、通常のレーザー素子よりも困難である。
【０００５】
次に、こうして生成されたＲＺ信号やソリトン信号を伝送する光ファイバ伝送路について説明する。
【０００６】
従来、たとえば伝送ファイバに、その伝送ファイバとは逆符号の波長分散を持つ分散補償ファイバなどを接続して構成される光伝送路が知られている。このような光伝送路中を伝搬する、いわゆる分散マネージド・ソリトンを安定化する方法として、たとえば「4x20 Gbit/s soliton WDM transmission over 2000 Km with 100 Km dispersion-compensated spans of standard fiber」、Electron. Lett. 33 No.14 p1234（１９９７年発行。文献２）に開示されている方法が知られている。この文献２は、光短パルスが伝送路に入射する前に該パルスにチャープを施す、いわゆるプリ・チャープ法を開示している。
【０００７】
しかし上記文献２に開示されるようなシステムでは、伝送路の出口では常に線形のアップ・チャープをした光パルスが伝搬することになる。従って、伝送路の出口での安定な光パルスの幅は、その光パルスが生成された直後の幅よりも広くなっている。幅の広い光パルスは、光伝送システムにおいて、より高いビット・レートを実現する際には不都合である。また、プリ・チャープ法において、必要なプリ・チャープの量は分散補償ファイバの性質により決定される。この方法を光波長多重伝送に応用する場合、分散補償ファイバに分散スロープがあると波長毎にチャープ量が変動し、伝送路設計が困難になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、光ＮＲＺ信号を光ＲＺ信号、さらに言えばソリトン信号に変換するための、簡単な構成で信頼性が高い光ＮＲＺ／ＲＺ変換器が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の光信号発生回路は、第１の導波路と、第２の導波路とを有する。これら２本の導波路は、それぞれの一部が近接して結合導波路領域が形成されている。そして、この第１の導波路に、同一の波長を有する光ＮＲＺ信号と、ＲＺパルス列とが入力される。すると、結合領域において、光ＮＲＺ信号によってＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトが生じる。この結果、ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、光ＮＲＺ信号に対応するＲＺパルスのみが、第１の導波路から出力される。
【００１０】
この時、光ＮＲＺ信号と、ＲＺパルス列との波長を異ならせ、第１の導波路の出力端に光バンドパスフィルタを配置すれば、第１の導波路の出力端に漏れ出てきた光ＮＲＺ信号を除去することができる。さらに、第２の導波路の出力端に受信器を設け、光ＮＲＺ信号に対応しないＲＺパルスを受信して、光信号発生回路の動作をモニタすることもできる。
【００１１】
次に、この発明の第３の実施形態の光信号発生回路は、Ｙ分岐光導波路を有する。このＹ分岐光導波路中には、信号光の基本モードおよび１次モードが伝搬する。よって、信号光の入力される点からＹ分岐点までの長さを適切に設定すれば、両モードの干渉により、Ｙ分岐のいずれか一方のみに信号光が現われる。このようなＹ分岐光導波路に、所定の波長を有する光ＮＲＺ信号と、この所定の波長とは異なる波長を有するＲＺパルス列とが入力される。
【００１２】
すると、Ｙ分岐光導波路において、光ＮＲＺ信号によってＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトが生じる。この結果、ＲＺパルス列を構成する個々のＲＺパルスのうち、光ＮＲＺ信号に対応するＲＺパルスのみが、Ｙ分岐のいずれか一方に現われる。一方で光ＮＲＺ信号に対応しないＲＺパルスは、Ｙ分岐の他方に現われる。この実施形態においても、出力部分に光バンドパスフィルタや、光ＮＲＺ信号に対応しないＲＺパルスを受信する受信器を配置するのも有効である。
【００１３】
また、この発明の光信号発生回路は、光導波路と、この光導波路に接続された偏光子とを有する。この光導波路に、第１の偏波方向を有する光ＮＲＺ信号と、第１の偏波方向と４５°異なる第２の偏波方向を有するＲＺパルス列とが入力される。その結果、光導波路内において、光ＮＲＺ信号によって、ＲＺパルス列に相互位相変調による非線型位相シフトが生じる。この結果、ＲＺパルス列の光ファイバ５１の出射端での偏波面を、もとの偏波面からずらすことができる。したがって、このＲＺパルス列を偏光子に入力し、光ＮＲＺ信号に対応するＲＺパルスのみを抽出する。
【発明の効果】
【００１４】
光ＮＲＺ信号を光ＲＺ信号、さらに言えばソリトン信号に変換するための、簡単な構成で信頼性が高い光ＮＲＺ／ＲＺ変換器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
まず図１に、この発明の第１の実施形態の光信号発生回路のブロック図を示す。
第１の実施形態の光信号発生回路１０は、光ＮＲＺ信号（光パルス列）が入力される入力ポート１を有する。この入力ポート１に与えられた光ＮＲＺ信号は、次いで光カプラ２に与えられる。光ＮＲＺ信号は、この光カプラ２で２分岐され、一方はクロック抽出回路３に、他方が光遅延回路４に入力される。
【００１７】
クロック抽出回路３は、入力された光ＮＲＺ信号からクロック成分を抽出する。このクロック抽出回路３の具体的な構成の説明は省略するが、当業者であれば、この構成は自明であろう。こうしてクロック抽出回路３から、光ＮＲＺ信号のクロック成分である正弦波が電気信号の形で出力される。このクロック成分は、ＥＡ（電界吸収型）変調器５に与えられる。ＥＡ変調器５は、このクロック信号により駆動される。
【００１８】
前述した光カプラ２で分岐された一方の光ＮＲＺ信号は、他方の光ＮＲＺ信号との光路長の違い、クロック抽出回路３におけるクロック抽出処理に要する時間、そしてクロック抽出回路３から電気信号として取り出された正弦波の遅延などにより、タイミングがずれる。このタイミングずれを補正するため、光カプラ２で分岐された他方の光ＮＲＺ信号を光遅延回路４に入力し、ＥＡ変調器５に入力される正弦波信号と、他方の光ＮＲＺ信号とのタイミングを調整する。
【００１９】
すなわち光遅延回路４は、分岐された他方の光ＮＲＺ信号の位相を調整し、前述したＥＡ変調器５に与える。これにより図２に示すように、ＥＡ変調器５に与えられる光ＮＲＺ信号のパルスの中心と、抽出されたクロック成分の正弦波のピークとが合致するように、分岐された他方の光ＮＲＺ信号の位相が調整される。このような関係とすることで、分岐された他方の光ＮＲＺ信号の一部をＥＡ変調器５で打ち抜くことができる。
【００２０】
この結果、ＥＡ変調器５の出力として光ＲＺ信号が生成される。この出力された光ＲＺ信号のパルス波形は、元の光ＮＲＺ信号が局所的には連続波であることから、連続波を正弦波駆動されたＥＡ変調器に入力した場合と同様、ガウス型あるいはsec h(t)^2 型となる。こうして生成された光ＲＺ信号は、出力ポート６から出力される。
【００２１】
以上のように、非常に簡単な構成で光ＮＲＺ信号を光ＲＺ信号、さらに言えばソリトン信号に変換できる。こうして生成された光ＲＺないしソリトン信号は、光増幅器（図示せず）で所定のレベルまで増幅された後に、光伝送路に送出される。
【００２２】
なお、第１の実施形態の光信号発生回路の変形例を、図３に示す。この変形例は、図１に示した光信号発生回路に、自動光出力制御（Auto-Level Control;ALC）回路７を追加した構成である。
【００２３】
図１に示した光信号発生回路は、光遅延回路４を用いて光カプラ２において２分岐された他方の光ＮＲＺ信号を遅延させている。この結果、ＥＡ変調器５に入力される光ＮＲＺ信号と、ＥＡ変調器を駆動する正弦波（再生されたクロック成分）とが図２に示した関係になる。しかし実際には、外気温の変化や、ファイバに加えられる曲げ応力などにより、このタイミング関係がずれる可能性がある。
【００２４】
ＥＡ変調器５への入力光強度が一定であり、光ＮＲＺ信号と、ＥＡ変調器５を駆動する正弦波との間に、図２に示す関係が維持されている限り、ＥＡ変調器５の光出力は常に最大になるはずである。そこで、図３に示す光信号発生回路では、ＥＡ変調器５の出力の一部を取り出し、これをＡＬＣ７に与える。このＡＬＣ７は、ＥＡ変調器５の光出力の変動を検出して、ＥＡ変調器５の光出力が最大になるように、光遅延回路４に対して負帰還をかけるものである。
【００２５】
すなわち、ＡＬＣ回路７により、ＥＡ変調器５の光出力が最大になるように、光遅延回路４における遅延量が調整される。この結果、タイミングの自動調整が可能となり、図２に示すタイミング関係が常に維持される。したがって、信頼性の高い光ＮＲＺ／ＲＺ変換器が得られる。
【実施例２】
【００２６】
次に、図４に、この発明の第２の実施形態の光信号発生回路のブロック図を示す。第２の実施形態の光信号発生回路２０は、方向性結合器２１を有する。この方向性結合器２１は、光信号の入力ポート２２および２３、結合導波路領域２４および２５、そして光信号の出力ポート２６および２７を有する。
【００２７】
この入力ポート２２には、同一の波長（ここではλ０とする）を有する光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列とが、同時に与えられる。これらは、方向性結合器２１の結合導波路領域２４に進行する。そして、この結合導波路領域２４において、強度の大きい光ＮＲＺ信号により、ＲＺパルス列に非線型位相シフトが誘起される。この結果、光ＮＲＺ信号に対応するＲＺパルスのみが、出力ポート２６から取り出される。
【００２８】
このため、方向性結合器２１は、たとえばシリカ・ファイバ、LiNbO3などの誘電体、あるいはInGaAs/InPを始めとする化合物半導体など、光カー効果の存在する非線型媒質を材料としている。また、その構造は入力／出力に関して全くの対称である。なお、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列とは、それぞれのＲＺパルスのピークが、光ＮＲＺ信号のビット・スロットの中心に位置するように、方向性結合器２１の入力ポート２２に与えるタイミングが調整されている。
【００２９】
まず、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列と双方とも、非線型効果を生じない程度の光強度である場合の動作を以下に説明する。結合導波路領域２４に進行してきた光ＮＲＺ信号とＲＺパルスとは、結合導波路領域２４における結合導波路長をＬｃとし、この結合導波路長ＬｃがＬｃ＝π／（２ｋ）なる関係にあるとき、結合導波路領域２４から結合導波路領域２５に全エネルギーが遷移する。この結果、双方の光信号とも、出力ポート２７から出力される。
【００３０】
ここでｋは、結合導波路２４と結合導波路２５との結合の強さを表わす定数である。この値は、結合導波路２４と２５がそれぞれ単独で存在すると仮定した場合に、それぞれの結合導波路に誘起される導波モードの線形結合で結合部の導波モードを近似する場合の、それぞれの導波モードの重なりの程度によって決まる。すなわちｋの値は、双方の結合導波路間の距離、それぞれの導波路の幅、および、それぞれの導波路と周辺部の屈折率の差に強く依存する。
【００３１】
次に、入力された光ＮＲＺ信号の光強度のみが、非線型効果を誘起するくらい充分に大きい場合の動作を以下に説明する。このとき結合導波路２４では、この光ＮＲＺ信号によって、光ＮＲＺ信号には自己位相変調（ＳＰＭ）による非線型位相シフトが、ＲＺパルスには相互位相変調（ＸＰＭ）よる非線型位相シフトが、それぞれ生じる。なお、この場合、ＲＺパルスによって、光ＮＲＺ信号には相互位相変調が、ＲＺパルスには自己位相変調が、それぞれ生じる。しかしここでは、ＲＺパルス列によって生じる非線型効果は無視して考えることとする。
【００３２】
この時、光ＮＲＺ信号に生じる非線型位相シフトは、次の式（１）で表わされる。
φ（ＮＲＺ）＝２πＬｃ／λｎ２ＡＮＲＺ２・・・式（１）
【００３３】
一方、ＲＺパルスに生じる非線型位相シフトは、次の式（２）で表わされる。
φ（ＲＺ）＝２πＬｃ／λａｎ２ＡＮＲＺ２・・・式（２）
【００３４】
ここで、ｎ２、λ、ＡＮＲＺは、それぞれ非線型屈折率、光波長、光ＮＲＺ信号の振幅の大きさを表わしている。また、ａはＸＰＭの寄与の程度を表わす定数で、０．６７〜２の値をとる。ａ＝２となるのは、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列と、２つの信号光が同じ偏波面上にある時である。以下この場合について説明する。
【００３５】
一般に、結合導波路領域２４を進行する信号光に位相シフトが生じると、方向性結合器の対称性が崩れる。それに伴い、結合導波路領域２４から結合導波路２５へのエネルギー遷移が小さくなる。特に位相シフト量が下記の式（３）で示す関係になる時、結合導波路２５へのエネルギー遷移がほぼ０になる。この結果、入力ポート２２に与えられた光が出力ポート２６より出力される。
φ＝３ １／２ ｋ Ｌｃ・・・式（３）
【００３６】
この原理を、この実施形態についてみると、光ＮＲＺ信号と同時に入力されることにより、ＲＺパルス列に相互位相変調が生じる。この非線型位相シフト量が上記の式（３）で示した関係になっている時、ＲＺパルス列は方向性結合器の出力ポート２６より出力される。
【００３７】
ただし、この位相シフトは、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列が時間的に重なっている場合にのみ生じる。したがって、光ＮＲＺ信号の情報に対応するＲＺパルスのみが、出力ポート２６より出力されることになる。この結果、ＮＲＺフォーマットからＲＺフォーマットへの変換が実現される。
【００３８】
なお厳密には、光ＮＲＺ信号によって、光ＮＲＺ信号にＳＰＭによる位相シフトφ（ＮＲＺ）が生じる。したがって、出力ポート２６へ光ＮＲＺ信号の漏れ込みが起きる。しかし上述したように、ここでは光ＮＲＺ信号がＲＺパルス列と同じ偏波面上にある場合を考えている。このような場合であれば、光ＮＲＺ信号に生じる位相シフト量は、ＲＺパルス列に生じる位相シフト量に比べて係数ａがかかっていないだけ小さい。さらに、これに加えて方向性結合器のエネルギー遷移の位相変化に対する反応は光強度の臨界強度Ｐｅに対して急峻なものとなる。よって、ＳＰＭによって光ＮＲＺ信号に生じる位相シフトは、実際上は問題ないと考えられる。
【００３９】
以下、第２の実施形態の光信号発生回路２０の変形例について、図５を用いて説明する。この変形例の基本的な構成は、図４に示した第２の実施形態と同様である。ただし、この変形例では、出力ポート２６の先に光バンドパスフィルタ（Optical Bandpass Filter：ＯＢＦ）２８が配置されている。
【００４０】
また、前述した第２の実施形態は、方向性結合器２１に入力される光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列とは、どちらも同じ波長（λ０）を有している。これに対し、この変形例では、両者の波長を異なるものとして構成している。すなわち、この変形例では、波長λ０を有する光ＮＲＺ信号と、波長λ１を有するＲＺパルス列とが、入力ポート２２に同時に与えられる。
【００４１】
これらは、方向性結合器２１の結合導波路領域２４に進行する。この結合導波路領域２４において、強度の大きい光ＮＲＺ信号により、ＲＺパルス列に非線型位相シフトが誘起されるのは第２の実施形態と同様である。従って、ＲＺパルス列は方向性結合器の出力ポート２６より出力される。
【００４２】
ここで、光ＮＲＺ信号にもＳＰＭによる位相シフトが生じ、出力ポート２６へ光ＮＲＺ信号の漏れ込みが起きることも第２の実施形態と同様である。しかし、この変形例にあっては、出力ポート２６に接続されるＯＢＦ２８により、光ＮＲＺ信号が出力ポート２６へ漏れ込むことを防止する。すなわちＯＢＦ２８は、光ＮＲＺ信号が有する波長λ０をストップし、ＲＺパルス列が有する波長λ１を透過させるものである。したがってこの変形例では、さらに効率良いＮＲＺ／ＲＺ変換装置を実現することができる。また、ＲＺパルス列の波長を光ＮＲＺ信号の波長と一致させずともよいため、ＲＺパルス列の波長を、この光信号発生回路に接続される光伝送路での伝送に適した波長に選定することができる。
【００４３】
さらに、図６に示すように、出力ポート２７の後段に、ＯＢＦ２９および受信器３０を接続するのも有効である。第２の実施形態および前述した変形例は、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列が時間的に重なっている場合にＲＺパルス列に位相シフトが生じることを利用して、光ＮＲＺ信号の情報に対応するＲＺパルスを出力ポート２６に導くものである。
【００４４】
これを逆に考えると、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列が時間的に重なっていない場合には、ＲＺパルス列に位相シフトが生じることはない。したがってＲＺパルス列は、前述したように導波路領域２４において全エネルギーが結合導波路領域２５に遷移する。この結果、光ＮＲＺ信号の情報に対応しないＲＺパルス列が、出力ポート２７に出力されることになる。
【００４５】
ここで、出力ポート２６に現れるＲＺパルス列と、出力ポート２７に現れるＲＺパルス列とを比較してみると、これらのＲＺパルス列は相互に反転した関係になっている。また出力ポート２７には、位相変調を受けていない光ＮＲＺ信号も出力されている。これを、ＯＢＦ２９によって光ＮＲＺ信号を除去すれば、出力ポート２６に現れるＲＺパルス列と反転したＲＺパルス列が得られる。このＲＺパルス信号を受信器３０で受信すれば、光信号発生回路２０の監視に用いることができる。
【実施例３】
【００４６】
次に、この発明の第３の実施形態の光信号発生回路のブロック図を示す。第３の実施形態の光信号発生回路４０は、Ｙ分岐光導波路の中で生じる非線型効果を利用して、ＮＲＺ／ＲＺ変換を行なうものである。以下、図７および図８を用いて詳細に説明する。
【００４７】
第３の実施形態の光信号発生回路４０は、Ｙ分岐光導波路４１を有する。このＹ分岐光導波路４１は、出力ポート４２および出力ポート４３を有する。Ｙ分岐光導波路４１は、第２の実施形態におけると同様、非線型効果をもつ材質で形成されている。このＹ分岐光導波路４１内では、基本導波モードと１次導波モードとが励起される。
【００４８】
第３の実施形態の光信号発生回路４０でも、Ｙ分岐光導波路４１に、第２の実施形態と同様、波長λ０を有する光ＮＲＺ信号と、波長λ１を有するＲＺパルス列とを、同時に入力する。この時、ＮＲＺ光信号とＲＺパルス列とのタイミングは、第２の実施形態と同様、それぞれのＲＺパルスのピークが、光ＮＲＺ信号のビット・スロットの中心に位置するように調整されている必要がある。
【００４９】
まず、Ｙ分岐光導波路４１にＲＺパルスのみを入力したと仮定すると、そのパルスに関する基本導波モードの波と１次導波モードの波とは、図８（ａ）に示すようになる。これらがＹ分岐の部分に到達すると、各々のモードの波が分割され、出力ポート４２、また出力ポート４３に導かれる。ここで出力ポート４２においては、基本導波モードの波と１次導波モードの波とが相互に打ち消しあって、パルスが現れない。しかし一方、出力ポート４３においては、基本導波モードの波と１次導波モードの波とが相互に強め合って、パルスが現れる。これは、Ｙ分岐光導波路４１の入力部からＹ分岐部分までの長さを適切に設定することで実現される。
【００５０】
次に、Ｙ分岐光導波路４１に光ＮＲＺ信号とＲＺパルスとを入力したと仮定する。この時、光ＮＲＺ信号の光強度が非線型効果を誘起するくらい充分に大きければ、この光ＮＲＺ信号によって、ＲＺパルス列に相互位相変調が生じる。なお、この場合、ＲＺパルスによって、光ＮＲＺ信号にも相互位相変調が生じる。しかしここでは、ＲＺパルス列によって生じる非線型効果は無視して考えることとする。そのため、ＲＺパルス列の強度は、ＲＺパルス列に生じる自己位相変調、また光ＮＲＺ信号への相互位相変調が無視できる程度に設定する。
【００５１】
ＲＺパルスに相互位相変調が生じた場合、その位相変化量は基本モードと１次モードとで異なる。したがって、両モードにおけるＹ分岐部分直前での位相関係が変化する。特に、図８（ｂ）に示したように、Ｙ分岐部分直前で両モードの位相差がπだけ変化した場合、出力ポート４２においては、基本導波モードの波と１次導波モードの波とが相互に強め合って、パルスが現れる。一方で出力ポート４３においては、基本導波モードの波と１次導波モードの波とが相互に打ち消しあって、パルスが現れない。
【００５２】
ここで、ＲＺパルスに相互位相変調が生じるのは、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列が時間的に重なっている場合のみである。したがって、光ＮＲＺ信号の情報に対応するＲＺパルスのみが、出力ポート４２より出力されることになる。この結果、ＮＲＺフォーマットからＲＺフォーマットへの変換が実現される。
【００５３】
なお、光ＮＲＺ信号によって、光ＮＲＺ信号にＳＰＭによる位相シフトが生じるのは、第２の実施形態において述べたと同様である。しかし、光ＮＲＺ信号がＲＺパルス列と同じ偏波面上にあれば、光ＮＲＺ信号に生じる位相変化量は小さいものとなる。この時、光ＮＲＺ信号における基本導波モードと１次導波モードとの位相関係は、図８（ａ）、図８（ｂ）の中間の状態である。したがって、光ＮＲＺ信号は出力ポート４２、および出力ポート４３の両方に現れる。光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列との波長を異ならせ、出力ポート４２にＯＢＦ４４を接続すれば、この光ＮＲＺ信号の迷光は除去できる。これにより、良好なＮＲＺ／ＲＺ変換を実現することができる。
【００５４】
この第３の実施形態の変形例を、図９を用いて説明する。第３の実施形態において、出力ポート４３にもＯＢＦ４６を配置し、光ＮＲＺ信号の迷光を除去すれば、出力ポート４２に現れるＲＺパルス列と反転したＲＺパルス列が得られる。このＲＺパルス信号を受信器４６で受信すれば、光信号発生回路４０の監視に用いることができる。
【実施例４】
【００５５】
次に、この発明の第４の実施形態の光信号発生回路のブロック図を示す。第４の実施形態の光信号発生回路５０は、光ファイバ中でＲＺパルス列に誘起されるＸＰＭを利用してＲＺパルスの偏波面を回転させ、所望の偏波面のＲＺパルスを取り出してＮＲＺ／ＲＺ変換を行なうものである。以下、図１０および図１１を用いて詳細に説明する。
【００５６】
図１０は、第４の実施形態の光信号発生回路５０の構成を示すブロック図である。光信号発生回路５０は、光ファイバ５１と、この光ファイバ５１に接続される偏光子５２を有する。光ファイバ５１には、たとえばシリカ・ファイバを用いる。なお以下では説明の簡単のために、光ファイバ５１には複屈折がないものとする。
【００５７】
第４の実施形態の光信号発生回路５０でも、光ファイバ５１に、波長λ０を有する光ＮＲＺ信号と、波長λ１を有するＲＺパルス列とを同時に入力する。この時、ＮＲＺ光信号とＲＺパルス列とのタイミングは、上述の各実施形態と同様、それぞれのＲＺパルスのピークが、光ＮＲＺ信号のビット・スロットの中心に位置するように調整されている必要がある。
【００５８】
第４の実施形態では、光ＮＲＺ信号とＲＺパルス列とは同一の波長を有する。ただし、ＲＺパルス列の偏波面は、光ＮＲＺ信号の偏波面と４５°異ならせて光ファイバ５１に入力される。この関係を図１１に示す。すなわち、光ファイバ５１の光軸と垂直にｘ軸およびｙ軸をとり、光ファイバ５１の光軸をｚ軸とするとき、光ＮＲＺ信号の偏波面をたとえばｘ軸と合致するように光ファイバ５１に入力する。このとき、ＲＺパルス列の偏波面はｘ軸から４５°傾けて、光ファイバ５１に入力する。この結果、ＲＺパルス列は、ｘ−ｚ平面内（すなわち光ＮＲＺ信号の偏波面内）と、ｙ−ｚ平面内とにその成分を有する。
【００５９】
このような状態で、ＲＺパルス列の一方の成分の位相が他方の成分の位相に対して変化すると、その変化した方の成分は直線偏波から円偏波に変化する。したがって、その成分の光ファイバ５１の出射端での偏波面を、もとの偏波面からずらすことができる。これは、光ＮＲＺ信号によってＲＺパルス列に相互位相変調を誘起させることにより実現される。
【００６０】
すなわち、光ＮＲＺ信号の光強度が非線型効果を誘起するくらい充分に大きければ、この光ＮＲＺ信号によって、ＲＺパルス列に相互位相変調が生じる。なお、この場合、ＲＺパルスによって、光ＮＲＺ信号に相互位相変調が生じる。しかしここでは、ＲＺパルス列によって生じる非線型効果は無視して考えることとする。そのため、ＲＺパルス列の強度は、ＲＺパルス列に生じる自己位相変調、また光ＮＲＺ信号への相互位相変調が無視できる程度に設定する。
【００６１】
こうすると、光ＮＲＺ信号がオンとなっている時間に対応するＲＺパルスの両成分間には、位相差Δφが生じる。このΔφは、次の式（４）で表わされる。
Δφ＝２π／ｎ２（４／３）Ａ２Ｌ・・・式（４）
【００６２】
特にΔφ＝πである時には、光ファイバ５１の出射端では光ＮＲＺ信号に対応して位相変調を受けたＲＺパルスは、入射端における偏波面と直交する直線偏波となっている。偏光子５２の偏波の向きを、ＲＺパルスの直線偏波の向きに合わせれば、偏光子５２の出力として光ＮＲＺ信号と同じパターンのＲＺ光信号が得られる。このとき、必要な光ＮＲＺ信号のピーク強度（オンレベルの強度）をＰＮＲＺとすると、これは次の式（５）で表わされる。
ＰＮＲＺ＝３λＡeff／（８Ｌeffｎ２）・・・式（５）
ここで、Ｌeff＝（１／α）[１−ｅｘｐ（−αＬ）]であり、ＡeffはEffectiveCore Areaである。
【００６３】
たとえば、Ｌ＝５Ｋｍ、λ＝１５５５ｎｍ、Ａeff＝５０μｍ２、ｎ２＝2.5 x10^-20ｍ／Ｗ、α＝0.046／Ｋｍとすると、ＰＮＲＺは２６２ｍＷ程度となる。
【００６４】
また、光ＮＲＺ信号の信号光とＲＺパルス列の波長が異なる場合でも、ファイバの波長分散を充分に小さくしておけば、それぞれのＲＺパルスのピークが光ＮＲＺ信号のビット・スロットの中心に位置する関係が、しばらくの間維持される。したがって上記の効果が得られる。
【００６５】
この第４の実施形態の変形例を、図１２を用いて説明する。この変形例では、第４の実施形態における光ファイバ５１に、偏光ビームスプリッタ５３が接続されている。この偏光ビームスプリッタ５３は、光ＮＲＺ信号によって変換されたＲＺパルスの偏波を通過させる。したがって、変換されないＲＺパルスの偏波は反射される。ここで、偏光ビームスプリッタ５３で反射されたＲＺパルスは、偏光ビームスプリッタ５３を通過したＲＺパルスと、相互に反転した関係にある。よって、この反転したＲＺパルス信号を受信器５４で受信すれば、光信号発生回路５０の監視に用いることができる。
【実施例５】
【００６６】
次いで図１３に、第５の実施形態として、前述した光信号発生回路で発生した光ＲＺ信号／ソリトンパルスの伝送を行なう光伝送路を示す。この光伝送路は、いわゆる"光増幅器スパン"が繰り返して接続された構成を有する。しかし図１３では、説明の簡単のために、光増幅器スパンの一つについて示す。すなわち図１３R>３において、図１３（ａ）は一つの光増幅器スパンを示す図であり、図１３（ｂ）はこの光増幅器スパンの分散マップである。
【００６７】
図１３（ａ）に示すように、一つの光増幅器スパンは、入力光パルスの波長で零分散となる分散シフトファイバ（ＤＳＦ）６１、通常分散ファイバ（ＳＭＦ）を用いる伝送ファイバ６２、および分散補償ファイバ（ＤＣＦ）６３が順次接続された光ファイバ伝送路６０で構成されている。この光増幅器スパンは、光増幅器７０を介して繰り返し接続される。
【００６８】
ＤＳＦ６１の分散値をＤ０、伝送ファイバ６２の分散値をＤ１、そしてＤＣＦ６３の分散値をＤ２とした時、それぞれの関係は、Ｄ０は０にほぼ等しく、Ｄ１＞Ｄ０、Ｄ２＜０なる関係となっている。以下の説明では、ＤＳＦ６１を長さ１０Ｋｍ（分散値０ps／nm／km）、伝送ファイバ６２を長さ５０Km（分散値１７ps／nm／km）、ＤＣＦ６３を長さ１０Km（分散値−８２．６ps／nm／km）として説明する。この実施形態では、ＤＳＦ６１の分散値が０であるため、増幅器スパンの平均分散は、伝送ファイバ６２の分散値とＤＣＦ６３の分散値とで定義される。
【００６９】
この光増幅器スパンに、ソリトン伝送に必要な光強度を有する光パルスが入射した場合を考える。この場合の光パルスの状態を、図１４に模式的に示す。
【００７０】
光信号発生回路内で、あるいは光ファイバ伝送路６０に前置される形で配置される光増幅器７０で、所定の光強度にまで増幅された光パルスは、ＤＳＦ６１内を伝搬する際、自己位相変調によって非線型チャープを生じる（図１４（ａ））。このチャープは、異常分散の影響を打ち消す方向になっている。このとき、前述したようにＤＳＦ６１の分散値は０である。したがって、ここを伝搬する光パルスの波形には変化がなく、光パルスのスペクトルのみが変化する。
【００７１】
こうして非線型チャープを持った光パルスが伝送ファイバ６２に入射すると、分散の影響に打ち勝って圧縮を起こす（図１４（ｂ））。この圧縮は、光パルスが非線型チャープを持つことに加え、伝送ファイバ６２内での光パルスの自己位相変調による効果によっても生じる。この光パルスが伝送ファイバ６２を伝搬するにつれ、損失が増大し、強度が低下する。こうなると、伝送ファイバ６２の持つ異常分散の影響が光パルスに表われてくるようになり、光パルスのパルス幅が拡がる（図１４（ｃ））。この拡がりは線形的なものである。
【００７２】
このようにパルス幅が拡がった光パルスは、続くＤＣＦ６３において線形圧縮される。この結果、ＤＣＦ６３の出口の部分で、入力光パルスの状態がほぼ再現される（図１４（ｄ））。この光パルスは最後に、光増幅器７０に入力され、増幅される。
【００７３】
このような光増幅器スパンを繰り返し接続して光伝送路を構成することにより、各々の光増幅器スパンの出口、すなわち各々の光増幅器の出力において、元の光パルスからのチャープと波形変化の小さいソリトン的パルスが得られる。この結果、光パルスの安定な伝搬が実現される。
【００７４】
上述のファイバのパラメーターを用いて、入力パルス幅２０psのガウス型パルスの伝搬に伴う波形変化、およびチャープ量の変化を計算した結果を図１５に示す。第５の実施形態の光伝送路６０では、通常分散ファイバ６２とＤＣＦ６３とで決まる平均分散値は０．２ps／nm／kmである。ここで、図１５（ａ）はスパン内の、図１５（ｂ）は各スパンの入り口での、パルスの波形変化およびチャープ量をプロットしたものである。比較のため、プリ・チャープ法を用いた場合の波形変化およびチャープ量もプロットした。なお、この時のプリ・チャープ量は−１．０である。
【００７５】
図１５（ａ）から、この発明の光伝送路はプリ・チャープ法と比較して、伝送ファイバ６２内ではパルス幅の拡がり方が大きいものの、各スパンの入り口では、チャープが常にほぼ０になっていることがわかる。また図１５（ｂ）は、左の縦軸にパルス幅を、右の縦軸にチャープ量をとった図である。図１５（ｂ）から、この発明の光伝送路はプリ・チャープ法と比較して、より狭いパルス幅で安定すること、および、チャープ量がほぼ０であることがわかる。
【００７６】
さらに、この時のパルスピーク強度は、プリ・チャープ法が４４．７ｍＷであるのに対して、この発明の光伝送路によれば１７ｍＷと、半分以下のレベルであることも特徴の一つである。この結果、光増幅器の負担が軽減される。
【実施例６】
【００７７】
図１６に、この発明の第６の実施形態の光伝送路を示す。第６の実施形態の光伝送路も、基本的な構成は第５の実施形態と同様である。図１６でも図１３と同様、光増幅器スパンの一つについて示す。なお、第５の実施形態の光伝送路と同様の部分については同じ参照符号を付す。すなわち図１６（ａ）は一つの光増幅器スパンを示す図であり、図１６（ｂ）はこの光増幅器スパンの分散マップである図１６（ａ）に示すように、第６の実施形態でも、一つの光増幅器スパンは光ファイバ伝送路８０により構成される。光ファイバ伝送路８０は、入力光パルスの波長で正常分散を有する正常分散ファイバ（ＮＤＦ：Normal Dispersion Fiber）８１、通常分散ファイバ（ＳＭＦ）を用いる伝送ファイバ６２、および分散補償ファイバ（ＤＣＦ）６３を順次接続して構成されている。
【００７８】
ここで、ＮＤＦ８１の分散値をＤ４、伝送ファイバ６２の分散値をＤ１、そしてＤＣＦ６３の分散値をＤ２とした時、それぞれの関係は、Ｄ４＜０、Ｄ１＞０、Ｄ２＜０なる関係となっている。以下の説明では、ＤＳＦ６１を長さ１０Ｋｍ（分散値−１ps／nm／km）、伝送ファイバ６２を長さ５０Km（分散値１７ps／nm／km）、ＤＣＦ６３を長さ１０Km（分散値−８２．６ps／nm／km）として説明する。したがって図１６（ｂ）に示すように、光伝送路８０全体の平均分散は、わずかプラスとなる。
【００７９】
第６の実施形態の光パルスの状態を、図１７R>７に模式的に示す。光増幅器スパンに入力された光パルスは、ＮＤＦ８１内を伝搬する際、自己位相変調によって非線型チャープを生じる（図１７（ａ））とともに、ＮＤＦ８１が有する正常分散によって線形のチャープも誘起される。これらの両効果はいずれもブルーチャープとなるので、ＮＤＦ８１を通過した光パルスの幅は拡がる。
【００８０】
次いで光パルスが伝送ファイバ６２に入射すると、ブルーチャープと、伝送ファイバ６２中で生じる自己位相変調の効果とによって圧縮を起こす（図１７（ｂ））。この圧縮効果は、主にブルーチャープの影響によるものである。第６の実施形態ではこれに加えて、ＮＤＦ８１中で生じた非線型チャープおよび線形チャープの効果も上乗せされ、より効果的に光パルスが圧縮される。したがって、伝送ファイバ６２中で再び線形のパルス拡がりが生じても、その広がりは第５の実施形態に比較して抑制される（図１７（ｃ））。この光パルスは、続くＤＣＦ６３に入力され、ここで線形圧縮される。この結果、ＤＣＦ６３の出口の部分で、入力光パルスの状態がほぼ再現される（図１７（ｄ））。
【００８１】
この第６の実施形態では、伝送ファイバ６２に前置するファイバをＮＤＦとすることにより、自己位相変調による非線形チャープに加えて線形のブルーチャープが生じる。これらのブルーチャープによって、伝送ファイバ６２中でのパルス圧縮が増長され、特に伝送ファイバ６２後半での線形なパルス拡がりが抑制される。この結果、ＤＣＦ６３に要求される分散補償量は低減する。また、ＮＤＦ８１を前置することで、ソリトンパルスの安定化に必要な光強度がさらに低減される。
【００８２】
上述した第５、第６の実施形態の光伝送路は、単波長の光信号を伝送するのみならず、波長多重光通信のためにも用いることができる。すなわち、相互に波長の異なる複数の信号光を、合波カプラやＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）などによって合波し、伝送路に入力する。
【００８３】
光ファイバには分散スロープが存在するため、光波長多重伝送では、個々の波長（チャンネル）で分散値が異なる。一般に、信号光の波長が長くなるにつれて、生じる分散が大きくなる。しかし、第５の実施形態におけるＤＳＦ６１、あるいは第６の実施形態におけるＮＤＦ８１で生じる自己位相変調効果は、分散を打ち消す方向に働く。このため、入力される各波長の光パルスの光強度を調整することにより、それぞれのチャンネル毎に最もパルスが安定するように設定することができる。
【００８４】
たとえば第５の実施形態の光伝送路を用い、これに４波長を多重した通信を行なうことを考える。伝送路が０．７ps／nm／kmの分散スロープを有するとした場合に、各波長（チャンネル）毎に最適化された光強度で伝搬するパルスについて、伝送距離に対するパルス幅の変化の様子を図１８に示す。図１８も、左の縦軸にパルス幅を、右の縦軸にチャープ量をとった図である。
【００８５】
伝送路の平均分散は最も短波長側から順に０．１ps、０．１７ps、０．２４psおよび０．３１ps（／nm／km）とし、各チャンネル間の波長間隔は１nmとする。図１８に示した各チャンネルの光強度は、短波長側から順に９．０ｍＷ、１５．５ｍＷ、２１．７ｍＷ、２８．２ｍＷであり、いずれも若干のパルス幅揺らぎがあるものの、安定した伝搬状態になっている。これは、分散が異なる場合でも、光強度を適切に設定することで最適な状態に調整できることを示しており、実効的に分散スロープの影響を低減している。これは同一の条件でプリ・チャープ法による最適条件が短波長側から順に２６．４ｍＷ、４１．３ｍＷ、４８．７ｍＷ、６９．８ｍＷであることと比較すると、より低いレベルで済む。このことは、この発明によれば、光波長多重伝送方式において、光増幅器への負担を大幅に低減できることを示している。
【実施例７】
【００８６】
図１９に、この発明の第７の実施形態の光伝送路を示す。第７の実施形態の光伝送路も、基本的な構成は第６の実施形態と同様である。図１９でも図１６と同様、光増幅器スパンの一つについて示す。すなわち図１９（ａ）は一つの光増幅器スパンを示す図であり、図１９（ｂ）はこの光増幅器スパンの分散マップである図１９（a）に示すように、第７の実施形態でも、一つの光増幅器スパンは光ファイバ伝送路９０により構成される。光ファイバ伝送路９０中、ファイバ９１およびファイバ９２の一組で、入力光パルスの波長で正常分散を有するように構成されている。ファイバ９１およびファイバ９２の後段には、通常分散ファイバ（ＳＭＦ）を用いる伝送ファイバ６２、および分散補償ファイバ（ＤＣＦ）６３を順次接続して、光ファイバ伝送路９０が構成されている。
【００８７】
ここで、ファイバ９１を通常分散ファイバ、ファイバ９２を分散補償ファイバとして説明する。すなわち、ファイバ９１の分散値をＤ５、ファイバ９２の分散値をＤ６、伝送ファイバ６２の分散値をＤ１、そしてＤＣＦ６３の分散値をＤ２とした時、それぞれの関係は、Ｄ５＞０、Ｄ６＜０、Ｄ１＞０、そしてＤ２＜０なる関係となっている。以下の説明では、ファイバ９１の分散値を１６ps／nm／km、ファイバ９２を、ファイバ９１の分散を補償する分散補償ファイバ、伝送ファイバ６２を長さ５０Km（分散値１６ps／nm／km）、ＤＣＦ６３を長さ９．３７５Km（分散値−８５．０ps／nm／km）として説明する。したがって図１９（ｂ）に示すように、光伝送路９０全体の平均分散は、わずかプラスとなる。
【００８８】
第７の実施形態の光パルスの状態を、図２０R>０に模式的に示す。この第７の実施形態においては、光増幅器スパンに入力する光パルスは、その挙動を安定させるため、わずかにアップ・チャープしているものを用いる。光増幅器スパンに入力された光パルスは、ファイバ９１およびファイバ９２内を伝搬する際、自己位相変調により非線型チャープを生じる。このとき、ファイバ９１とファイバ９２との組では、残留分散はゼロとなっている。しかし、局所的には分散が存在しているので、ファイバ９１および９２の組から出力された光パルス（図２０（ａ））は、自己位相変調によるチャープと、あらかじめ持っているブルーチャープ（プリ・チャープ）とを併せ持つ、入力された光パルスからは僅かに変化した波形となる。
【００８９】
次いで光パルス（図２０（ａ））が伝送ファイバ６２に入射すると、分散の影響にうち勝って圧縮を起こす（図２０（ｂ））。この圧縮には、伝送ファイバ６２中での自己位相変調による効果も含まれている。この光パルスが伝送ファイバ６２を伝搬するにつれ、損失が増大し、強度が低下する。こうなると、伝送ファイバ６２の持つ異常分散の影響が光パルスに表われてくるようになり、光パルスのパルス幅が拡がる（図２０（ｃ））。
【００９０】
この拡がりは線形的なもので、光パルスが続いて続くＤＣＦ６３に入射した際、ＤＣＦ６３内で線形圧縮される。この結果、ＤＣＦ６３の出口の部分で、入力光パルスの状態がほぼ再現される（図２０（ｄ））。このパルスは最後に、光増幅器７０に入力され、増幅される。
【００９１】
このような光増幅器スパンを繰り返し接続して光伝送路を構成することにより、各々の光増幅器スパンの出口、すなわち各々の光増幅器の出力において、元の光パルスからのチャープと波形変化の小さいソリトン的パルスが得られる。この結果、光パルスの安定な伝搬が実現される。
【００９２】
この実施形態では、ファイバ９１およびファイバ９２の長さ、および分散量を種々に変更することによって、光伝送路に入力する光パルスのプリ・チャープ量、また伝送路６２内を伝送する光パルスのパワーを、より自由度高く設定することができる。またこの実施形態では、伝送ファイバに前置する分散補償手段を２本１組のファイバで構成しているため、光パルスのパワー、チャープ量等に関して、よりトレランスの大きい光伝送路を構成することができる。
【実施例８】
【００９３】
図２１に、この発明の第８の実施形態の光伝送路を示す。図２２でも図１９と同様、光増幅器スパンの一つについて示す。第８の実施形態の光伝送路も、基本的な構成は第７の実施形態と同様である。しかし第８の実施形態では、伝送ファイバ６２の直前に、可変光減衰器９３を新たに設けている点で異なる。
【００９４】
可変光減衰器９３は、伝送ファイバ６２に挿入される光パルスの強度を減衰させる。ただし、可変光減衰器９３を通過した光パルスの波形自体は、そのままに保たれている。なお、図２１に示した光増幅器スパンは、可変光減衰器９３を挿入している以外は第７の実施形態と同様であるので、分散マップは省略する。すなわち図２１は、一つの光増幅器スパンを示す図である。
【００９５】
第８の実施形態の光パルスの状態は、図２０R>０に示した第７の実施形態におけるとほぼ同様である。すなわち光増幅器スパンに入力された光パルスは、ファイバ９１およびファイバ９２内を伝搬する際、自己位相変調により非線型チャープを生じる。そして、ファイバ９１および９２の組から出力された光パルス（図２０（ａ）参照）は、自己位相変調によるチャープと、あらかじめ持っているブルーチャープ（プリ・チャープ）とを併せ持つ、入力された光パルスからは僅かに変化した波形となる。
【００９６】
次いで光パルス（図２０（ａ）参照）は、光減衰器９３で光強度が減衰した後、伝送ファイバ６２に入射する。光パルスはここで、分散の影響にうち勝って圧縮を起こす（図２０（ｂ）参照）。このとき、光減衰器９３で十分に光強度が抑制されていれば、伝送ファイバ６２中での非線形性も抑制される。結果として、伝送ファイバ６２中での自己位相変調効果は、より小さくなる。
【００９７】
この光パルスは、第７の実施例と同様、異常分散の影響により、パルスは広がる（図２０（ｃ）参照）。次いで光パルスがＤＣＦ６３に入力され、線形圧縮されることにより、入力光パルスの状態がほぼ再現される（図２０（ｄ）参照）。
【００９８】
以上説明したように、伝送ファイバ６２の直前に可変光減衰器９３を挿入した点が第８の実施形態の特徴である。可変光減衰器９３により、その光強度を減衰させられた光パルスは、伝送ファイバ６２中での自己位相変調効果が抑制される。その結果、たとえ異常分散の影響でパルス拡がりが生じ、隣接するパルス同士がかさなったとしても、非線形性に起因する相互作用が低減される。
【００９９】
ここで、第７の実施形態において（図２１参照）、伝送ファイバ中の非線形性が無い場合でも、光パルスにわずかなプリ・チャープを施し、かつ、前置するファイバ９１および９２中の自己位相変調効果により、ほとんどパルス形状に変化のないソリトン的な伝搬が可能であることが示されている。よって第８の実施形態において、光減衰器９３による光強度の減衰があったとしても、第７の実施形態と同様の伝搬が実現されることは明らかである。
【０１００】
図２３は、光減衰器９３における減衰量を変えた場合に、伝送ファイバ６２中の非線形性に起因するパルス間相互作用による時間ジッタがどの程度低減されるかを計算した結果である。図２３では、信号列のビット・レートを40Gbit/sとし、入力光パルスとして、半値全幅７．５psのガウス形を仮定した。また図２３では比較のため、伝送ファイバ中での非線形性を全く無視した場合についても示した。
【０１０１】
これによると、光減衰器１１における減衰量を３、５、７．５ｄＢと大きくしていくことで、伝搬に伴う時間ジッタの累積が低減され、非線形性を無視した場合に近づいていくことがわかる。さらに、伝送ファイバ６２中での過剰な自己位相変調効果が抑制されるために、プリ・チャープ量、及び最適光強度ともに小さくできることも第８の実施形態の特徴的な性質である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１の実施形態の光信号発生回路を示すブロック図である。
【図２】光ＮＲＺ信号と、抽出されたクロック成分との関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光信号発生回路の変形例を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態の光信号発生回路を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態の光信号発生回路の変形例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態の光信号発生回路の別の変形例を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態の光信号発生回路を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態での各モードの伝搬状態を説明する図である。
【図９】第３の実施形態の光信号発生回路の変形例を示すブロック図である。
【図１０】第４の実施形態の光信号発生回路を示すブロック図である。
【図１１】第４の実施形態の動作原理を説明する図である。
【図１２】第４の実施形態の光信号発生回路の変形例を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施形態の光伝送路を示す図である。
【図１４】第５の実施形態の光伝送路における光パルスの状態を示す図である。
【図１５】第５の実施形態の光伝送路におけるパルスの伝搬に伴う波形変化、およびチャープ量の変化を示す図である。
【図１６】第６の実施形態の光伝送路を示す図である。
【図１７】第６の実施形態の光伝送路における光パルスの状態を示す図である。
【図１８】第５の実施形態の光伝送路にて光波長多重伝送を行なった場合の、パルスの伝搬に伴う波形変化、およびチャープ量の変化を示す図である。
【図１９】第７の実施形態の光伝送路を示す図である。
【図２０】第７の実施形態の光伝送路における光パルスの状態を示す図である。
【図２１】第８の実施形態の光伝送路を示す図である。
【図２２】第８の実施形態における、時間ジッタの変化量を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
３・・・・クロック抽出回路
４・・・・光遅延回路
５・・・・ＥＡ変調器
２２、２３・・・入力ポート
２６、２７・・・入力ポート
２４・・・結合導波路領域
２８、２９、４４、４５・・・光バンドパスフィルタ
３０、４６、５４・・・受信器
４１・・・Ｙ分岐光導波路
６０、８０、９０・・・光ファイバ伝送路
６１・・・ＤＳＦ
６２・・・伝送ファイバ
６３・・・ＤＣＦ
８１・・・ＮＤＦ
９３・・・可変光減衰器
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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