(57)【要約】【課題】従来よりも精度良く、しかも、簡単に自動的に位相制御を行うことができる光時分割多重装置及び光時分割多重方法を提供する。【解決手段】連続光源110は、搬送波の波長が、入力パルス光の搬送波の波長である第１の波長λsと異なる第2の波長λmの参照連続光を発生し、光合波部120は、入力パルス光と参照連続光とを合波してパルス成分及び連続成分を含む入力光を生成し、光分岐部130は、入力光を2p分岐して第1〜2pの入力信号を生成し、変調部140は、第qの入力信号の連続成分に対して、それぞれビットレートBの強度制御信号で駆動してNRZ信号である第qの変調信号を生成し、第1〜2pの変調信号それぞれの間にT/2p(s)の時間差を与える。多重部150は、第1〜2pの変調信号をp段多重して、ビットレート2pＢのp段多重信号を出力し、位相制御用の参照信号を出力する。光強度測定部160は、参照信号の第2の波長λmの連続成分の光強度を測定して、変調制御部170に送り、変調制御部は、測定された光強度に応じて変調部140に帰還制御信号を送り、変調信号の位相制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光源と、光合波部と、光分岐部と、変調部と、多重部と、光強度測定部と、変調制御部とを備えて構成される光時分割多重装置であって、
前記連続光源は、搬送波の波長が、入力パルス光の搬送波の波長である第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍの参照連続光を発生し、
前記光合波部は、前記入力パルス光と前記参照連続光とを合波してパルス成分及び連続成分を含む入力光を生成し、
前記光分岐部は、前記入力光を２p（ｐは１以上の整数）分岐して第１〜２pの入力信号を生成し、
前記変調部は、第１〜２pの強度変調器と第１〜２pの遅延器とを備え、
第ｑ（ｑは１以上２p以下の整数）の強度変調器は、第ｑの入力信号の連続成分に対して、それぞれビットレートＢ（Ｇｂｉｔ／ｓ）及び周期Ｔ（ｓ）の強度制御信号で駆動してＮＲＺ信号である第ｑの変調信号を生成し、
前記第１〜２pの遅延器は、第１〜２pの変調信号それぞれの間にＴ／２p（ｓ）の時間差を与え、
前記多重部は、第１〜２pの変調信号をｐ段多重して、出力信号としてビットレート２pＢのｐ段多重信号を出力し、及び、位相制御用の参照信号として第１〜２p-rのｒ段参照信号（ｒは１以上ｐ以下の整数）を出力し、
前記光強度測定部は、第１〜２p-rのｒ段参照信号の第２の波長λｍの連続成分の光強度を測定し、
前記変調制御部は、前記光強度に応じて前記第１〜２pの強度変調器のいずれか１つまたは複数に帰還制御信号を送り、位相制御を行う
ことを特徴とする光時分割多重装置。
【請求項２】
前記変調制御部は、第１〜２p-s（ｓは１以上ｐ−１以下の整数）のｓ段参照信号の隣接するビットスロットにある参照信号の搬送波の位相を逆位相とし、第１のｐ段参照信号の隣接するビットスロットにある参照信号の搬送波の位相を同位相とするように、位相制御を行い、
第１のｐ段多重信号のパルス成分を搬送波抑圧ＲＺ信号とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光時分割多重装置。
【請求項３】
搬送波の波長が、入力パルス光の搬送波の波長である第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍの参照連続光を発生し、
入力パルス光と参照連続光とを合波してパルス成分及び連続成分を含む入力光を生成し、
前記入力光を２p（ｐは１以上の整数）分岐して第１〜２pの入力信号を生成し、
前記第ｑ（ｑは１以上２p以下の整数）の入力信号の連続成分に対して、ビットレートＢ（Ｇｂｉｔ／ｓ）及び周期Ｔ（ｓ）のＮＲＺ信号である第ｑの変調信号を生成し、
第１〜２pの変調信号それぞれの間にＴ／２p（ｓ）の時間差を与え、
第１〜２pの変調信号をｐ段多重して、出力信号としてビットレート２pＢのｐ段多重信号を出力し、及び、位相制御用の参照信号として第１〜２p-rのｒ段参照信号（ｒは１以上ｐ以下の整数）を出力し、
第１〜２p-rのｒ段参照信号の第２の波長λｍの連続成分の光強度を測定し、
前記光強度に応じて前記第１〜２pの強度変調器のいずれか１つまたは複数に帰還制御信号を送り、位相制御を行う
ことを特徴とする光時分割多重方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光時分割多重装置及び光時分割多重方法、特に、光通信における光時分割多重信号光の搬送波の位相差検出及び制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
搬送波抑圧ＲＺ信号（Carrier Suppressed−Return to Zero：ＣＳ−ＲＺ)信号は、波長分割多重伝送（Wavelength Division Multiplexing:ＷＤＭ）システムにおいて高い周波数利用効率を実現するとともに、光パワー耐性を有しているので、ＣＳ−ＲＺ信号を用いると超高速光信号の伝達性能が改善される。
【０００３】
ＷＤＭシステムにおいて、光時分割多重で生成されるＣＳ−ＲＺ信号を用いる場合、多重された各信号の搬送波の位相状態が適切であること、すなわち、隣接するＲＺパルスの搬送波位相差がπであることが必要である。搬送波位相差がπからずれていると、非線形効果により信号品質が劣化するからである。
【０００４】
図を参照して、搬送波位相差を調節することができる光時分割多重装置の従来例について説明する（非特許文献１参照）。図９は、光時分割多重装置の従来例の構成を説明するための概略図である。図３、７、８は、従来例及びこの発明の説明に供する、時分割多重された信号を説明するための図である。
【０００５】
この光時分割多重装置２００は、ビットレートがＢ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓ及び周期がＴ＝２５ｐｓの光パルス信号を光時分割多重してビットレートが４Ｂ＝１６０Ｇｂｉｔ／ｓのＣＳ−ＲＺ信号を生成する。光時分割多重装置２００に、第１〜４の入力信号Ｓ４１１−１〜４として、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光パルスを入力する。第１〜４の入力信号Ｓ４１１−１〜４は、変調部２４０に入力される。変調部２４０は、第１〜４の強度変調器２４１−１〜４と第１〜４の遅延器２４３−１〜４を備えている。
【０００６】
第１〜４の入力信号Ｓ４１１−１〜４は、第１〜４の変調器２４１−１〜４で強度変調及び位相制御を施されて第１〜４の変調信号Ｓ４１３−１〜４として出力される。第１〜４の遅延器２４３−１〜４により、光パルス信号は６．２５ｐｓずつずれて出力されるので、後述するように、順次に時間遅延を受けた光パルス信号を多重部２５０で多重すると、ビットレートが４Ｂ＝１６０Ｇｂｐｓ及び周期がＴ／４＝６．２５ｐｓの信号となる。
【０００７】
第１の変調信号Ｓ４１３−１及び第２の変調信号Ｓ４１３−２は、第１の１段半透鏡２５１−１の異なる面に互いに直交する方向から入射される。第１の１段半透鏡２５１−１で反射することにより第１搬送波の位相φ1がπ／２ずれた第１の変調信号Ｓ４１３−１と、第１の１段半透鏡２５１−１を透過した第２の変調信号Ｓ４１３−２とが多重されて第１の１段多重信号Ｓ４２１−１となる。また、第１の１段半透鏡２５１−１を透過した第１の変調信号Ｓ４１３−１と、第１の１段半透鏡２５１−１で反射することにより第２搬送波の位相φ2がπ／２ずれた第２の変調信号Ｓ４１３−２とが多重されて第１の１段参照信号Ｓ４３１−１となる。このため、例えば、第１の変調信号Ｓ４１３−１の第１搬送波の位相φ1を０とし、及び、第２の変調信号Ｓ４１３−２の第２搬送波の位相φ2をπ／２とすると、第１の１段多重信号Ｓ４２１−１は、各パルス信号に含まれる搬送波の位相φ12が、φ1＋π／２、φ2、φ1＋π／２、φ2、すなわち、π／２、π／２、π／２、π／２である同位相のＲＺ信号となる。一方、第１の１段参照信号Ｓ４３１−１は、各パルス信号に含まれる搬送波の位相が、φ1、φ2＋π／２、φ1、φ2＋π／２、すなわち、０、π、０、πであるＣＳ−ＲＺ信号となる。
【０００８】
このように、第１の１段多重信号Ｓ４２１−１を同位相のＲＺ信号にする場合は、第１の１段参照信号Ｓ４３１−１のスペクトル形状を、光スペクトル測定器２６２で見ながら、第１の１段参照信号Ｓ４３１−１がＣＳ−ＲＺ信号になるように位相状態を制御する。位相制御は、例えば、第１及び第２の強度変調器２４１−１及び２４１−２に、強度変調器として、電界吸収型半導体光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を用いる場合には、第１及び第２のＥＡＭ２４１−１及び２４１−２の温度を変化させることで行う。位相制御信号は、変調制御部２７２から第１及び第２のＥＡＭ２４１−１及び２４１−２に送られる。第１の１段参照信号Ｓ４３１−１のスペクトル形状を目視して位相制御することにより、第１の１段多重信号Ｓ４２１−１は同位相のＲＺ信号に保つことができる。
【０００９】
第３の変調信号Ｓ４１３−３及び第４の変調信号Ｓ４１３−４は、第２の１段半透鏡２５１−２で多重されて、第２の１段多重信号Ｓ４２１−２と第２の１段参照信号Ｓ４３１−２となる。
【００１０】
第２の１段半透鏡２５１−２で反射される信号は搬送波の位相がπ／２ずれる。従って、第３の変調信号Ｓ４１３−３の第３搬送波の位相φ3を−π／２とし、及び、第４の変調信号Ｓ４１３−４の第４搬送波の位相φ4を０とすると、第２の１段多重信号Ｓ４２１−２は各パルス信号に含まれる搬送波の位相φ34が、φ3＋π／２、φ4、φ3＋π／２、φ4、すなわち、０、０、０、０である同位相のＲＺ信号となる。一方、第２の１段参照信号Ｓ４３１−２は、各パルス信号に含まれる搬送波の位相が、φ3、φ4＋π／２、φ3、φ4＋π／２、すなわち、−π／２、π／２、−π／２、π／２であるＣＳ−ＲＺ信号となる。
【００１１】
このように、第２の１段多重信号Ｓ４２１−２を同位相のＲＺ信号にする場合は、第２の１段参照信号Ｓ４３１−２のスペクトル形状を、光スペクトル測定器２６２で見ながら、第２の１段参照信号Ｓ４３１−２がＣＳ−ＲＺ信号になるように位相状態を制御する。位相制御は、第３及び第４のＥＡＭ２４１−３及び２４１−４の温度を変化させることで行う。
【００１２】
第１の１段多重信号Ｓ４２１−１及び第２の１段多重信号Ｓ４２１−２は、第１の２段半透鏡２５２−１で、さらに多重されて、第１の２段多重信号Ｓ４２２−１と第１の２段参照信号Ｓ４３２−１となる。第１の１段多重信号Ｓ４２１−１の位相φ12はπ／２であり、第２の１段多重信号Ｓ４２１−２の位相φ34は０である。第１の２段半透鏡２５２−１で反射される信号は位相がπ／２ずれる。従って、第１の２段多重信号Ｓ４２２−１の位相状態は、φ12＋π／２、φ34、φ12＋π／２、φ34、すなわち、π、０、π、０、の繰り返しであるＣＳ−ＲＺ信号となる。一方、第１の２段参照信号Ｓ４３２−１の位相状態は、φ12、φ34＋π／２、φ12、φ34＋π／２、すなわち、π／２、π／２、π／２、π／２の同位相のＲＺ信号となる。
【００１３】
このように、第１の２段多重信号Ｓ４２２−１をＣＳ―ＲＺ信号にする場合は、第１の２段参照信号Ｓ４３２−１のスペクトル形状を、光スペクトル測定器２６２で見ながら、第１の２段参照信号Ｓ４３２−１が同位相のＲＺ信号になるように位相状態を制御する。位相制御は、第１〜４のＥＡＭ２４１−１〜４の温度を変化させることで行う。
【００１４】
上述したように、出力信号として、ＣＳ−ＲＺ信号を出力する場合は、先ず、第１及び第２の１段参照信号Ｓ４３１−１及びＳ４３１−２をともに、ＣＳ−ＲＺ信号とすることで、第１及び第２の１段多重信号Ｓ４２１−１及びＳ４２１−２をともに同位相のＲＺ信号とする。さらに、第１の２段参照信号Ｓ４３２−１を同位相のＲＺ信号とすることで、第１の２段多重信号Ｓ４２２−１をＣＳ−ＲＺ信号とする。この第１の２段多重信号Ｓ４２２−１を出力信号Ｓ４５１として出力端子２８２から出力する。
【非特許文献１】Hitoshi Murai et al.「Single channel 160 Gbit/s Carrier-Suppressed RZ Transmission over 640 km with EA Modulator based OTDM Module」ECOC2003, Paper No.3.6.4, 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
伝送に伴って発生するファイバ中の非線形効果による信号品質劣化を抑制するためには、搬送波の位相差が適切に制御されていることが望ましい。
【００１６】
しかしながら、上述の従来例の光時分割多重装置では、位相差の制御を多重信号のスペクトル形状を目視して手動で行うため、位相制御の手間がかかる。また、例えば、周囲の温度の変化等で位相状態が変動することから、位相状態を適切に保つには、常時位相制御を行う必要があるので、手動の位相制御は実用的でない。
【００１７】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、従来よりも精度良く、しかも、簡単に位相制御を行うことができる光時分割多重装置及び光時分割多重方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した目的を達成するために、この発明の光時分割多重装置は、連続光源と、光合波部と、光分岐部と、変調部と、多重部と、光強度測定部と、変調制御部とを備えて構成される。
【００１９】
連続光源は、搬送波の波長が、入力パルス光の搬送波の波長である第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍの参照連続光を発生する。
【００２０】
光合波部は、入力パルス光と参照連続光とを合波してパルス成分及び連続成分を含む入力光を生成する。
【００２１】
光分岐部は、入力光を２p（ｐは１以上の整数）分岐して第１〜２pの入力信号を生成する。
【００２２】
変調部は、第１〜２pの強度変調器と第１〜２pの遅延器とを備えている。第ｑ（ｑは１以上２p以下の整数）の強度変調器は、第ｑの入力信号の連続成分に対して、それぞれビットレートＢ（Ｇｂｉｔ／ｓ）及び周期Ｔ（ｓ）の強度制御信号で駆動してＮＲＺ信号である第ｑの変調信号を生成し、第１〜２pの遅延器は、第１〜２pの変調信号それぞれの間にＴ／２p（ｓ）の時間差を与える。
【００２３】
多重部は、第１〜２pの変調信号をｐ段多重して、出力信号としてビットレート２pＢのｐ段多重信号を出力し、及び、位相制御用の参照信号として第１〜２p-rのｒ段参照信号（ｒは１以上ｐ以下の整数）を出力する。
【００２４】
光強度測定部は、第１〜２p-rのｒ段参照信号の第２の波長λｍの連続成分の光強度を測定する。
【００２５】
変調制御部は、測定された光強度に応じて第１〜２pの強度変調器のいずれか１つまたは複数に帰還制御信号を送り、位相制御を行う。
【００２６】
上述した光時分割多重装置の実施にあたり、好ましくは、変調制御部は、第１〜２p-s（ｓは１以上ｐ−１以下の整数）のｓ段参照信号の隣接するビットスロットにある参照信号の搬送波の位相を逆位相とし、第１のｐ段参照信号の隣接するビットスロットにある参照信号の搬送波の位相を同位相とするように、位相制御を行い、第１のｐ段多重信号のパルス成分を搬送波抑圧ＲＺ信号とするのが良い。
【００２７】
上述した目的を達成するために、この発明の光時分割多重方法は、以下の過程を含む。
【００２８】
先ず、搬送波の波長が、入力パルス光の搬送波の波長である第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍの参照連続光を発生する。次に、入力パルス光と参照連続光とを合波してパルス成分及び連続成分を含む入力光を生成する。入力光を２p分岐して第１〜２p（ｐは１以上の整数）の入力信号を生成する。
【００２９】
次に、第ｑ（ｑは１以上２p以下の整数）の入力信号の連続成分に対して、ビットレートＢ（Ｇｂｉｔ／ｓ）及び周期Ｔ（ｓ）のＮＲＺ信号である第ｑの変調信号を生成し、さらに、第１〜２pの変調信号それぞれの間にＴ／２p（ｓ）の時間差を与える。
【００３０】
次に、第１〜２pの変調信号をｐ段多重して、出力信号としてビットレート２pＢのｐ段多重信号を出力し、及び、位相制御用の参照信号として第１〜２p-rのｒ段参照信号（ｒは１以上ｐ以下の整数）を出力する。
【００３１】
第１〜２p-rのｒ段参照信号の第２の波長λｍの連続成分の光強度を測定し、測定した光強度に応じて前記第１〜２pの強度変調器のいずれか１つまたは複数に帰還制御信号を送り、位相制御を行う。
【発明の効果】
【００３２】
この発明の光時分割多重装置及び光時分割多重方法によれば、入力パルス光と、入力パルス光の搬送波の波長である第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍの参照連続光とを合波して入力信号を発生し、光強度測定部で第２の波長λｍの連続成分の光強度を測定する。この測定された光強度に基づいて強度変調器に帰還制御信号を送ることで位相制御を行うので、自動制御が可能となる。したがって、参照信号を目視することで位相制御を行っていた従来の光時分割多重装置に比べて精度良く、しかも、簡単に位相制御を行うことができる。また、自動制御が可能なので、長期間、良い伝送状態を保つのに適している。
【００３３】
また、出力信号のパルス成分がＣＳ―ＲＺ信号となるように位相制御を行えば、ＷＤＭ伝送システムにおいて高い周波数利用効率を実現するとともに、光パワー耐性を有しているＣＳ−ＲＺ信号を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図を参照して、この光時分割多重装置の形態について説明するが、構成および配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成の組成（材質）および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００３５】
図１は、ビットレートがＢの入力パルス光を多重して、ビットレートが２pＢ（ｐは１以上の整数）の光信号を出力する光時分割多重装置の構成を模式的に示した図である。この発明の光時分割多重装置１００は、連続光源１１０と、光合波部１２０と、光分岐部１３０と、変調部１４０と、多重部１５０と、光強度測定部１６０と、変調制御部１７０とを備えて構成されている。
【００３６】
連続光源１１０は、搬送波の波長が、入力パルス光Ｓ３０１の搬送波の波長である第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍの参照連続光Ｓ３０３を発生する。
【００３７】
光合波部１２０は、後段の光分岐部１３０への入力光Ｓ３０５を生成する構成要素である。この光合波部１２０は、入力パルス光Ｓ３０１と参照連続光Ｓ３０３とを合波して、パルス成分及び連続成分を含む入力光Ｓ３０５を生成して出力する。
【００３８】
光分岐部１３０は、入力光Ｓ３０５を２p分岐して第１〜２pの入力信号Ｓ３１１−１〜２pを生成する。
【００３９】
変調部１４０は、第１〜２pの強度変調器１４１−１〜２pと、これら強度変調器で生成されたそれぞれの信号にそれぞれ個別の遅延を与えて変調信号Ｓ３１３として出力させる、第１〜２pの遅延器１４３−１〜２pとを備えている。第ｑの強度変調器１４１−ｑは、ビットレートＢ（Ｇｂｉｔ／ｓ）及び周期Ｔ（ｓ）の強度制御信号Ｓ３７０で駆動され、第ｑの入力信号Ｓ３１１−ｑの連続成分から、ＮＲＺ信号である第ｑの変調信号Ｓ３１３−ｑを生成する。第１〜２pの遅延器１４３−１〜２pは、第１〜２pの変調信号Ｓ３１３−１〜２pそれぞれの間にＴ／２p（ｓ）の時間差を与える。
【００４０】
多重部１５０は、第１〜２pの変調信号Ｓ３１３−１〜２pをｐ段多重して、出力信号Ｓ３５０としてビットレート２pＢのｐ段多重信号を出力し、及び、位相制御用の参照信号Ｓ３３１として第１〜２p-rのｒ段参照信号（ｒは１以上ｐ以下の整数）を出力する。
【００４１】
光強度測定部１６０は、第１〜２p-rのｒ段参照信号Ｓ３３ｒ−１〜２p-rの第２の波長λｍの連続成分の光強度を測定する。
【００４２】
変調制御部１７０は、光強度測定部１６０で測定された光強度に応じた大きさの帰還制御信号を変調部１４０に送って、変調信号Ｓ３１３の位相を制御する。第１〜２pの強度変調器を電界吸収型半導体光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）で構成する場合には、これらＥＡＭ１４１−１〜２pのいずれか１つまたは複数個に前述の帰還制御信号を送り、対応する変調信号Ｓ３１３の位相制御を行う。
【００４３】
この測定された光強度に基づいて帰還制御信号を強度変調器に送るので、位相の自動制御が可能となる。したがって、参照信号を目視することで位相制御を行っていた従来の光時分割多重装置に比べて精度良く、しかも、簡単に位相制御を行うことができる。また、自動制御が可能なので、長期間、良い伝送状態を保つのに適している。
【００４４】
図２を参照して、ビットレートがＢ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓの入力光信号を多重して、ビットレートが４Ｂ＝１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号を出力する光時分割多重装置について説明する。光時分割多重装置１００ａは、ｐ＝２とした構成例であって、連続光源１１０と、光合波部１２０と、光分岐部１３０ａと、変調部１４０ａと、多重部１５０ａと、光強度測定部１６０と、変調制御部１７０と、出力用バンドパスフィルタ１８０とを備えて構成されている。
【００４５】
入力パルス光Ｓ３０１として、ビットレートがＢ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が光時分割多重装置１００ａに入力される。入力パルス光Ｓ３０１の搬送波の波長は同一の波長であって、第１の波長λｓとする。この第１の波長λｓは、光ファイバ伝送で用いられる場合は、伝送に適した波長であり、例えば１５５０ｎｍである。
【００４６】
連続光源１１０は、参照連続光Ｓ３０３を発生する。この参照連続光Ｓ３０３の搬送波の波長は、第１の波長λｓと異なる第２の波長λｍとする。
【００４７】
入力パルス光Ｓ３０１と、参照連続光Ｓ３０３とは、光合波部１２０で合波されて、入力光Ｓ３０５となる。光合波部１２０としては、プリズムや干渉膜を用いたもの等の周知の光合波器を用いれば良い。この光合波部１２０から出力される、次段の光分岐部１３０ａへの入力光Ｓ３０５には、入力パルス光Ｓ３０１によるパルス成分と参照連続光Ｓ３０３による連続成分が含まれている。
【００４８】
入力光Ｓ３０５は、光分岐部１３０ａで、第１〜４の入力信号Ｓ３１１−１〜４に分岐される。光分岐部１３０ａは、第１〜３光分岐用半透鏡１３１−１〜３を含む構成とすることができる。また、光分岐部１３０ａとして、レンズ等を用いた周知のスターカプラ等を用いても良い。
【００４９】
入力信号Ｓ３１１−１〜４は変調部１４０ａで強度及び位相変調を受ける。この構成例では、変調部１４０ａは、互いに並列的に設けられた４つの強度変調器と、これらの強度変調器にそれぞれ結合されていて互いに並列的に設けられた４つの遅延器を備えている。これら強度変調器を第１〜４の強度変調器１４１−１〜４とし、及びこれら遅延器を第１〜４の遅延器１４３−１〜４とする。さらに、ここでは、強度変調器１４１を、ＥＡＭを用いて構成する例につき説明する。第１〜４の入力信号Ｓ３１１−１〜４は、それぞれ第１〜４のＥＡＭ１４１−１〜４で、強度及び位相変調を受ける。
【００５０】
第１〜４のＥＡＭ１４１−１〜４は、変調制御部１７０で生成される強度制御信号Ｓ３７０を受けて駆動される。この構成例では、この強度制御信号Ｓ３７０は、ビットレートがＢ＝４０（Ｇｂｉｔ／ｓ）であって、かつ周期がＴ＝１／Ｂ＝２５（ｐｓ）とする。ＥＡＭは温度により屈折率が変化するので、ＥＡＭの温度が変化することにより搬送波の位相が変化する。この性質を利用して、ＥＡＭの温度を制御することで、各信号に含まれる搬送波の位相状態を制御することができる。この位相制御の目的で、変調制御部で強度変調に用いられる強度制御信号Ｓ３７０とは別の、帰還変調信号Ｓ３７１が生成される。尚、帰還変調信号の生成については、後述する。
【００５１】
また、第１〜４の遅延器１４３−１〜４は、第１及び第２の変調信号Ｓ３１３−１及びＳ３１３−２間にＴ／２＝１２．５（ｐｓ）の時間差を与え、第３及び第４の変調信号Ｓ３１３−３及びＳ３１３−４間にＴ／２＝１２．５（ｐｓ）の時間差を与え、さらに、第１及び第３の変調信号Ｓ３１３−１及びＳ３１３−３間にＴ／４＝６．２５（ｐｓ）の時間差を与える。従って、第１、第３、第２及び弟４の変調信号Ｓ３１３−１、３、２及び４は、この順の信号間で、それぞれＴ／４の時間差が与えられる。
【００５２】
ここで、遅延器１４３は、変調信号Ｓ３１３間に所定の時間差を与えられれば良く、例えば、第１遅延器１４３−１を備えない構造としても良いし、各信号の光路長の差を用いて、特に、遅延器を設ける構成としなくても良く、このことは、単なる設計上の問題である。
【００５３】
多重部１５０ａは、変調信号Ｓ３１３が入力する側から多重信号が出力する側へと初段から最終段まで順次に配置されている半透鏡を備えている。この構成例では、多重部１５０ａは、第１及び第２の１段半透鏡１５１−１及び１５１−２と第１の２段半透鏡１５２−１を備えている。尚、ここで使用する半透鏡は、理想的には、透過光と反射光との間にπ／２の位相差を生ずる機能を有している。半透鏡としては、周知のガラス板に誘電体多層膜を蒸着したものなどが用いられる。また、半透鏡に対する光の入射方向を調節することで、透過光と反射光との間にπ／２の位相差を生ずるようにしてもよい。
【００５４】
第１の１段半透鏡１５１−１で反射することにより、第１搬送波の位相φ1がπ／２ずれた第１の変調信号Ｓ３１３−１と、第１の１段半透鏡１５１−１を透過した第２の変調信号Ｓ３１３−２とが多重されて、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１となる。また、第１の１段半透鏡１５１−１を透過した第１の変調信号Ｓ３１３−１と、第１の１段半透鏡１５１−１で反射することにより第２搬送波の位相φ2がπ／２ずれた第２の変調信号Ｓ３１３−２とが多重されて、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１となる。
【００５５】
以下、多重について、信号に含まれるパルス成分と連続成分とに分けて説明する。
【００５６】
先ず、図３を参照してパルス成分について説明する。図中、横軸に時間軸をとり、縦軸に任意単位でパルス強度をとって示している。第１のＥＡＭ１４１−１及び第２のＥＡＭ１４１−２の温度制御により、第１の変調信号Ｓ３１３−１の第１搬送波の位相φ1を０、及び第２の変調信号Ｓ３１３−２の第２搬送波の位相φ2をπ／２とする。
【００５７】
第１の変調信号Ｓ３１３−１及び第２の変調信号Ｓ３１３−２のパルス成分は、ビットレートＢが４０Ｇｂｉｔ／ｓ及び周期Ｔが２５ｐｓのパルス信号である。第１及び第２の遅延器１４３−１及び１４３−２により、第１の変調信号Ｓ３１３−１のパルス成分と第２の変調信号Ｓ３１３−２のパルス成分とは、Ｔ／２＝１２．５ｐｓだけずれている。第１及び第２の変調信号Ｓ３１３−１及びＳ３１３−２を多重すると、ビットレートが２Ｂ＝８０Ｇｂｉｔ／ｓ及び周期がＴ／２＝１２．５ｐｓの第１の１段多重信号Ｓ３２１−１及び第１の１段参照信号Ｓ３３１−１が生成される。
【００５８】
ここで、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１は、第１の１段半透鏡１５１−１で反射した変調信号の位相がπ／２ずれるので、隣接するビットスロットにある搬送波の位相φ12が、φ1＋π／２、φ2、φ1＋π／２、φ2、すなわち、π／２、π／２、π／２、π／２である同位相のＲＺ(Return to Zero)信号となる。同様に、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１は、隣接するビットスロットにある搬送波の位相が、φ1、φ2＋π／２、φ1、φ2＋π／２、すなわち、０、π、０、πである搬送波抑圧ＲＺ（Carrier Suppressed−Return to Zero：ＣＳ―ＲＺ)信号となる。
【００５９】
次に、図４を参照して、連続成分について説明する。２つの連続成分を有する変調信号を多重した時の多重信号の強度は、搬送波の位相状態に依存して変わる。
【００６０】
図４（Ａ）は、第１の信号（図４中、（ａ）で示す。）が包絡する第１搬送波の位相φ1と、第２の信号（図４中、（ｂ）で示す。）が包絡する第２搬送波の位相φ2とが逆位相である。このとき、２つの連続信号を多重すると、２つの搬送波は打ち消しあって、１段多重信号（図４中、（ｃ）で示す。）の光強度は０となる。これに対し、図４（Ｂ）は、第１の信号（ａ）が包絡する第１搬送波の位相φ1と第２の信号（ｂ）が包絡する第２搬送波の位相φ2とが同位相である。このとき、２つの連続信号を多重すると、２つの搬送波は強め合って、１段多重信号の（ｃ）の光強度は変調信号の２倍となる。上述のように変調信号の連続成分を多重した場合、搬送波の位相状態によって、多重信号の光強度が変わってくる。
【００６１】
図５は、搬送波の位相差（横軸：ラジアン）に対する強度レベル（縦軸：任意単位）を示した図である。図中、曲線Ｉは第１の１段多重信号Ｓ３２１−１の出力強度を示し、曲線ＩＩは、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１の強度を示している。第１の１段半透鏡１５１−１を用いて位相φ1の第１搬送波と、位相φ2の第２搬送波を多重すると、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１の隣接するビットスロット間の位相差である搬送波位相差は（φ1＋π／２）−φ2となり、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１の搬送波位相差はφ1−（φ2＋π／２）となる。したがって、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１と第１の１段参照信号Ｓ３３１−１の搬送波位相差は、｛（φ1＋π／２）−φ2｝―｛φ1−（φ2＋π／２）｝＝πだけ異なっている。このため、φ1−φ2＝−π／２とすると、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１の搬送波位相差は０、すなわち強度が極大となり、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１の強度が極小となる。逆に、φ1−φ2＝π／２とすると、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１の搬送波位相差がπ、すなわち強度が極小となり、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１の強度が極大となる。
【００６２】
次に、図６を参照して、第１及び第２の変調信号の連続成分の多重について説明する。図中、横軸に時間軸をとり、かつ、縦軸に信号の強度を任意の単位で示してある。例えば、変調制御部１７０から、第１及び第２のＥＡＭ１４１−１及び１４１−２に与えられる強度制御信号Ｓ３７０は、ビットレートがＢ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓで、０、１、０、１、１、１、１、０、０、１、１、０のＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）信号であるとする。同じ強度制御信号Ｓ３７０を用いて第１及び第２のＥＡＭ１４１−１及び１４１−２が駆動されるので、第１の変調信号Ｓ３１３−１の連続成分及び第２の変調信号Ｓ３１３−２の連続成分は、同じ信号波形である。また、図３を参照して説明したパルス成分と同様に、連続成分も第１及び第２の遅延器１４３−１及び１４３−２により、時間が１２．５ｐｓずれている。ＮＲＺ信号の信号間隔は２５ｐｓであるため、連続成分は、信号が干渉する部分がある。第１の１段多重信号Ｓ３２１−１は搬送波の位相状態が同位相、すなわち搬送波位相差が０であるため、干渉する部分は強め合う。一方、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１は搬送波の位相状態が逆位相、すなわち搬送波位相差がπであるため、干渉する部分は打ち消しあう。
【００６３】
図７は、第３の変調信号Ｓ３１３−３と第４の変調信号Ｓ３１３−４のパルス成分の多重について説明するための図である。図中、横軸に時間軸をとり、かつ、縦軸に信号の強度を任意の単位で示してある。第１の１段半透鏡１５１−１と同様に、第２の１段半透鏡１５１−２で反射される信号は搬送波の位相がπ／２ずれる。従って、第３の変調信号Ｓ３１３−３の第３搬送波の位相φ3を−π／２とし、及び、第４の変調信号Ｓ３１３−４の第４搬送波の位相φ4を０とすると、第２の１段多重信号Ｓ３２１−２は各パルス信号に含まれる搬送波の位相φ34が、φ3＋π／２、φ4、φ3＋π／２、φ4、すなわち、０、０、０、０である同位相となる。一方、第２の１段参照信号Ｓ３３１−２は、各パルス信号に含まれる搬送波の位相が、φ3、φ4＋π／２、φ3、φ4＋π／２、すなわち、−π／２、π／２、−π／２、π／２である逆位相となる。
【００６４】
図８は、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１と第２の１段多重信号Ｓ３２１−２のパルス成分の多重について説明するための図である。図中、横軸に時間軸をとり、かつ、縦軸に信号の強度を任意の単位で示してある。第１及び第２の１段半透鏡１５１−１及び１５１−２と同様に、第１の２段半透鏡１５２−１で反射することにより、搬送波の位相φ12がπ／２ずれた第１の１段多重信号Ｓ３２１−１と、第１の２段半透鏡１５２−１を透過した第２の１段多重信号Ｓ３２１−２とが多重されて、第１の２段多重信号Ｓ３２２−１となる。また、第１の２段半透鏡１５２−１を透過した第１の１段多重信号Ｓ３２１−１と、第１の２段半透鏡１５２−１で反射することにより搬送波の位相φ34がπ／２ずれた第２の１段多重信号Ｓ３２１−２とが多重されて、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１となる。
【００６５】
第１及び第２の１段参照信号Ｓ３３１−１及びＳ３３１−２と、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１が光強度測定部１６０に入射される。光強度測定部１６０は、バンドパスフィルタ１６１と、このバンドパスフィルタ１６１からの連続成分の光信号の強度を測定する光強度測定器１６３を備えている。バンドパスフィルタ１６１は、第１及び第２の１段参照信号Ｓ３３１−１及びＳ３３１−２と、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１に含まれる連続成分である、第２の波長λｍの信号を透過する。その後、光強度測定器１６３で、第１及び第２の１段参照信号Ｓ３３１−１及びＳ３３１−２と、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１の連続成分の光強度を測定する。光強度測定器１６３で測定された光強度を電気信号である光強度信号Ｓ３６０として、変調制御部１７０に送る。
【００６６】
ここでは、光強度測定部１６０は１つのバンドパスフィルタ１６１と１つの光強度測定器１６３を備え、入力部分で切り替えて測定を行っているが、バンドパスフィルタと光強度測定器を複数組用いて、同時に複数の参照信号を測定するようにしてもよい。
【００６７】
変調制御部１７０は、この光強度信号Ｓ３６０に応答して、測定された光強度に応じた位相を制御するための、ＥＡＭの温度を設定する帰還制御信号Ｓ３７１を送る。ここで、変調制御部１７０は、光強度信号Ｓ３６０が入力される入力手段１７１と、位相制御に用いる帰還制御信号Ｓ３７１及び強度変調に用いられる強度制御信号Ｓ３７０を出力する出力手段１７３と、メモリ１７５と光強度に基づいて帰還制御信号Ｓ３７１を発生するＣＰＵ（中央演算処理装置）１７７を備えて構成される周知のマイクロコンピュータ等を用いれば良い。メモリ１７５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ或いは設計に応じた任意のメモリを使用することができる。ＣＰＵ１７７は、機能手段として、比較手段１７８と信号生成手段１７９とを備えている。
【００６８】
ＥＡＭの温度は、ＥＡＭの周囲に設けられた電熱線を利用したヒータなどを用いて設定される。電熱線を用いる場合、例えば、電熱線に流れる電流の値を変えることにより、ＥＡＭの温度を設定することができる。メモリ１７５には、各ＥＡＭの周囲に設けられた電熱線に流す電流の値に加えて、第１及び第２の１段参照信号Ｓ３３１−１及びＳ３３１−２と、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１の連続成分の光強度とが記録される。比較手段１７８は、入力手段１７１から入力された光強度信号Ｓ３６０に基づく光強度と、メモリに記録されている光強度とを比較する。例えば、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１を極小とする場合には、入力された光強度が、メモリ１７５に記録された光強度よりも小さくなるように、第１及び第２のＥＡＭ１４１−１及び１４１−２に流す電流値を変更して、信号生成手段１７９で帰還制御信号Ｓ３７１を生成する。この帰還制御信号Ｓ３７１は、変調部１４０ａの第１及び第２のＥＡＭ１４１−１及び１４１−２に送られる。この操作を繰り返すことで、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１を極小とする。逆に、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１を極大とする場合には、入力された光強度が、メモリ１７５に記録された光強度よりも大きくなるように、第１及び第２のＥＡＭ１４１−１及び１４１−２に流す電流値を変更する。
【００６９】
ここでは、光強度が極大又は極小となるように位相制御を行う例について説明したが、光強度を極大とする場合は、下限レベルを、また、光強度を極小とする場合は、その上限レベルを、あらかじめ入力手段１７１を介して、メモリ１７５に記録しておき、その値と測定された光強度を比較することで位相制御を行っても良い。
【００７０】
図４及び図５を参照して説明したように第１の１段参照信号Ｓ３３１−１の出力強度が極小になるように、すなわち、第１の１段参照信号Ｓ３３１−１に含まれる、第１の変調信号Ｓ３１３−１による搬送波と、第２の変調信号Ｓ３１３−２による搬送波とが逆位相になるように位相制御を行えば、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１に含まれる、第１の変調信号Ｓ３１３−１による搬送波と、第２の変調信号Ｓ３１３−２による搬送波とが同位相となる。同様に第２の１段参照信号Ｓ３３１−２の出力強度が極小になるように、すなわち、第２の１段参照信号Ｓ３３１−２に含まれる、第３の変調信号Ｓ３１３−３による搬送波と、第４の変調信号Ｓ３１３−４による搬送波とが逆位相になるように位相制御を行えば、第２の１段多重信号Ｓ３２１−２に含まれる、第３の変調信号Ｓ３１３−３による搬送波と、第４の変調信号Ｓ３１３−４による搬送波とが同位相となる。また、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１の出力強度が極大になるように、すなわち、第１の２段参照信号Ｓ３３２−１に含まれる、第１の１段多重信号Ｓ３２１−１による搬送波と、第２の１段多重信号Ｓ３２１−２による搬送波とが同位相になるように位相制御を行えば、第１の２段多重信号Ｓ３２２−１に含まれる第１の１段多重信号Ｓ３２１−１による搬送波と、第２の１段多重信号Ｓ３２１−２による搬送波とが逆位相となる。
【００７１】
位相制御は、第１〜４のＥＡＭ１４１−１〜４のいずれか１つまたは複数の温度を変化させることで行い、すでに説明したように温度を変化させるための帰還制御信号Ｓ３７１は、変調制御部１７０よりＥＡＭ１４１に送られる。なお、ここでは、強度変調器としてＥＡＭを用いた例につき説明したが、周知の強度変調器（例えば、ＬｉＮｂＯ3や半導体を用いたＭａｃｈ  Ｚｅｈｎｄｅｒ型強度変調器）を用いることも可能である。
【００７２】
出力用バンドパスフィルタ１８０に、第１の２段多重信号Ｓ３２２−１が入力され、出力信号Ｓ３５０ａとしてＣＳ−ＲＺ信号を出力する。第１の２段多重信号Ｓ３２２−１は、パルス成分と連続成分を含んでいるので、出力用バンドパスフィルタ１８０により、第１の波長λｓのパルス成分を透過するようにしている。なお、入力パルス光Ｓ３０１の第１の波長λ１と、参照連続光Ｓ３０３の第２の波長λ２とは異なっている。しかし、この発明の光時分割多重装置の構造は、Ｍａｃｈ  Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計と同等なので、波長に依存して周期的に同様の干渉状態が現れる。その波長周期をΔλとすると、｜λ１−λ２｜＝Δλと設定することにより、連続成分とパルス成分の位相状態を同様の状態にすることができる。Δλは、２〜３ｎｍ程度であり、光強度測定部１６０のバンドパスフィルタ１６１は、中心波長をλ１かつバンド幅をΔλ程度とし、及び出力用バンドパスフィルタ１８０は、中心波長をλ２かつバンド幅をΔλとするのが好適である。
【００７３】
また、光時分割多重装置１００ａには出力用バンドパスフィルタを設けず、外部に設けたバンドパスフィルタ等を用いて、パルス成分のみを透過させるようにしても良い。
【００７４】
ここでは、ｐを２とした例について説明したが、設計に応じて、ｐを１としても良いし、３以上としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】光時分割多重装置の構成を説明するための概略図である。
【図２】光時分割多重装置の構成例を説明するための図である。
【図３】パルス成分の多重を説明するための図（その１）である。
【図４】搬送波の位相がそれぞれ、φ1、φ2である２つのＲＺ信号の干渉状態を説明するための図である。（Ａ）は、φ1−φ2＝πの様子を示し、また、（Ｂ）は、φ1−φ2＝０の様子を示している。
【図５】搬送波の位相差を変化させたときの多重信号の出力強度レベルを示す図である。
【図６】光時分割多重回路における連続成分の多重を説明するための図である。
【図７】パルス成分の多重を説明するための図（その２）である。
【図８】パルス成分の多重を説明するための図（その３）である。
【図９】光時分割多重装置の従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００、１００ａ、２００    光時分割多重装置
１１０    連続光源
１２０    光合波部
１３０、１３０ａ    光分岐部
１３１    光分岐用半透鏡
１４０、１４０ａ、２４０    変調部
１４１、２４１    強度変調器（ＥＡＭ）
１４３、２４３    遅延器
１５０、１５０ａ、２５０    多重部
１５１、２５１    １段半透鏡
１５２、２５２    ２段半透鏡
１６０    光強度測定部
１６１    バンドパスフィルタ
１６３    光強度測定器
１７０、２７２    変調制御部
１７１    入力手段
１７３    出力手段
１７５    メモリ
１７７    ＣＰＵ
１７８    比較手段
１７９    信号発生手段
１８０    出力用バンドパスフィルタ
２８２    出力端子
Ｓ３０１    入力パルス光
Ｓ３０３    参照連続光
Ｓ３０５    入力光
Ｓ３１１、Ｓ４１１    入力信号
Ｓ３１３、Ｓ４１３    変調信号
Ｓ３２１、Ｓ３２２、Ｓ４２１、Ｓ４２２    多重信号
Ｓ３３１、Ｓ３３２、Ｓ４３１、Ｓ４３２    参照信号
Ｓ３５０、Ｓ３５０ａ、Ｓ４５１    出力信号
Ｓ３６０    光強度信号
Ｓ３７０    強度制御信号
Ｓ３７１    帰還制御信号
【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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