(57)【要約】本発明の課題は、３Ｒ再生も調整可能な波長変換も、１つの構成素子によって実現することである。３Ｒ再生器を、従来の技術と比較して技術的に面倒でないコンポーネントによって構成しなければならない。波長変換を行う３Ｒ再生器は、クロック再生のための手段と、非線形の決定器と、出力波長を形成および／または調整するための手段とを有し、前記課題に対して、本発明によればこの３Ｒ再生器では、出力波形を形成および／または調整するための手段は、クロック再生のための手段および決定器に付加された、一定に駆動されるレーザである。前記レーザは決定器に接続されており、前記レーザによって所望の波長を有する光が決定器へ入射される。クロック再生のための手段と決定器との間には遅延線路が配置されており、前記遅延線路を介してその都度、データ信号のパルスが光遅延線路を介して約半ビット遅延されてクロック信号の各２つのパルス間にある時間的空白部にセットされている。データ信号およびクロック信号のパルス、ならびに放射されたレーザ光線は、干渉を回避するため、異なる波長または偏光または照射方向を有し、データパルスおよびクロックパルスの出力を調整するための手段が決定器の前方に配置されている。前記手段を介してこれらの出力は、非線形の決定器への作用が近似的に等しく、かつ決定器が確実に切り替えられるように調整される。
2004530361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換を行う３Ｒ再生器であって、
クロック再生のための手段と、非線形の決定器と、出力波長を形成および／または調整するための手段とが設けられている形式のものにおいて、
出力波長を形成および／または調整するための手段は、クロック再生のための手段（１）前記決定器（２）に付加された、一定に駆動されるレーザ（５）であり、
前記レーザ（５）は決定器（２）に接続されており、
前記レーザ（５）によって、所望の波長を有する光が決定器（２）へ入射され、
クロック再生のための手段（１）と決定器（２）との間に遅延線路（３）が配置されており、
前記遅延線路（３）を介してその都度、データ信号（ＤＳ）のパルスが、光遅延線路（３）を介して約半ビット遅延されてクロック信号（ＴＳ）の各２つのパルス間にある時間的空白部にセットされ、
データ信号（ＤＳ）およびクロック信号（ＴＳ）のパルス、ならびに一定のレーザ信号は、干渉を回避するため、異なる波長または偏光または照射方向を有し、
データパルス（ＤＳ）およびクロックパルス（ＴＳ）の出力を調整するための手段（４）が決定器（２）の前方に配置されており、
前記手段（４）を介して前記出力は、非線形の決定器（２）への作用が近似的に等しく、かつ決定器（２）が確実に切り替えられるように調整されることを特徴とする３Ｒ再生器。
【請求項２】
一定に駆動される付加的なレーザ（５）は、固定的な波長を有するレーザである、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項３】
一定に駆動される前記付加的なレーザ（５）は、波長が整合可能であるレーザである、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項４】
一定に駆動される前記付加的なレーザ（５）は、決定器（２）とともにモノリシックに集積されている、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項５】
非線形の決定器（２）は半導体増幅器である、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項６】
前記非線形の決定器（２）は、制御された信号の領域で十分に透過性であるようにシフトされたバンドギャップを有する半導体増幅器である、請求項５記載の３Ｒ再生器。
【請求項７】
非線形の決定器（２）は飽和可能な吸収体である、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項８】
非線形の決定器は電子吸収性の導波路である、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項９】
非線形の決定器（２）は非線形のファイバである、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項１０】
非線形の決定器（２）は非線形の水晶である、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【請求項１１】
前記非線形の決定器（２）は干渉計と組み合わされている、請求項５から１０までのいずれか１項記載の３Ｒ再生器。
【請求項１２】
前記干渉計は非対称に遅延されている、請求項１１記載の３Ｒ再生器。
【請求項１３】
干渉計は差動的に駆動される、請求項１１記載の３Ｒ再生器。
【請求項１４】
反転信号を元に戻すために２段の回路装置が設けられている、請求項１記載の３Ｒ再生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
説明
本発明は、波長変換を行う次のような３Ｒ再生器に関する。すなわち、クロックパルス再生のための手段と、非線形の決定器と、出力波長を形成および／または調整するための手段とを有する３Ｒ再生器に関する。
【０００２】
光３Ｒ再生（線形増幅（Re-amplification）／信号の振幅、波形整形（Re-shaping）／信号の波形、タイミング再生（Re-timing）／信号の時間的位置）は、透過性の光データ網のための重要な機能である。重要な機能ブロックは、クロックパルス再生部および決定素子である。前記クロックパルス再生部は、データ信号と同期された光パルスのストリームを形成し、前記決定素子は、ノイズと信号パルスとを区別するため、近似的にデジタルのスイッチング機能を有する。最新のＷＤＭシステム（wavelength division multiplexing）にとって重要な別のパラメータは、再生された信号の出力波長である。この出力波長は、規格化された波長ラスタに適合していなければならず、この波長ラスタの中で可能な限り自由に選択可能でなければならない。
【０００３】
光３Ｒ再生器の標準的な構造では、決定素子として非線形の光スイッチが使用される。この光スイッチはデータ信号によって駆動され、「０」ビットまたは「１」ビットに応じて、クロックパルスを遮断するかまたは通過させる（このことに関しては、たとえばECOC 2000, Munich, invited paper We 9.4.1, Conf. Dig. We pp. 293-296を参照せよ）。タイミング再生および波形整形は、スイッチ窓をクロックパルスより時間的に長くすることによって行われる。データ信号のパルス波形およびタイミングジッタは、出力信号のパルス波形および時間的位置に重畳されず、出力信号の波形および時間的位置はクロックパルスにしか影響されない。出力信号の波長もクロックパルスによって決定される。したがって、ラスタ内の各波長に対して、複雑な構成素子である特別なクロックパルス再生器を製造するか、または３Ｒ再生器に付加的な波長変換部を後置接続しなければならない。
【０００４】
別の３Ｒ再生器では、デジタルでスイッチングするレーザが決定素子として使用される。このことはたとえば、ELECTRONIC LETTERS 28ｔｈSeptember 1989 Vol.25 No.20 pp.1332-1333およびSPIE Vol.2954, pp.30-41に記載されている。この場合、同様に複雑な構成素子であるこの種の決定レーザは、３Ｒ再生器の出力波長を決定する。ここでも、各波長に対して適切な決定器を製造するか、または付加的な波長変換部を後置接続しなければならない。
【０００５】
従来の技術によれば、典型的には半導体増幅器を有する干渉計構造体を非線形の決定素子として使用することが公知である。特に簡単に実現でき、かつ安定して駆動できるのは、半導体増幅器を１つだけ有する干渉計である。このような干渉計はたとえば、一般的に周知の構造体「ＵＮＩ」および「ＳＬＡＬＯＭ」である。総じて非常に有利なこの構造体は、OFC 2000, Postdeadline Paper PD17-1〜17-3に記載されているように、非対称の「遅延干渉型」干渉計である。ここでは半導体増幅器は、干渉計内部ではなく干渉計の前方に設けられている。それゆえ半導体増幅器および非対称の干渉計ネットワークは、問題なく種々の材料から実現し、別個に最適化することができる。ただし半導体増幅器に関しては、偏光に依存しないことが重要である。しかし前記利点の他にこの干渉計のタイプは、制御された信号が基本的に一定の信号でなければならないという欠点を有する。それゆえ、クロックパルスのためのスイッチである決定器を有する従来の３Ｒ再生器に、この有利な干渉計構造体を設けることはできない。
【０００６】
OFC, Technical Digest, Th F7-1/93〜Th F7-3/93には、２つの別個の機能ブロックで３Ｒ再生および波長変換を１つのＤＦＢレーザで実現する、波長変換を行う３Ｒ再生器が記載されている。ここに記載された回路装置は、３Ｒ再生器のために、クロックパルス再生のための手段と非線形の決定器とを有し、所望の波長を形成および／または調整するための手段として別の非線形の機能素子およびＤＦＢレーザを有する。波長変換のために第２の機能ブロックを必要とするため、前記解決手段は技術的に面倒であり、高コストである。
【０００７】
ここで本発明の課題は、出力波長が調整可能である３Ｒ再生器を提供することである。すなわち、３Ｒ再生も調整可能な波長変換も、１つの構成素子によって行うことができるようにしなければならない。３Ｒ再生器を、従来の技術と比較して技術的に面倒でないコンポーネントによって実現可能であるようにしなければならない。
【０００８】
冒頭に述べた形式の３Ｒ再生器に関して、前記課題は次のようにして解決される。すなわち、出力波長を形成および／または調整するための手段は、クロック再生のための手段および決定器に付加された、一定に駆動されるレーザであり、前記レーザは決定器に接続されており、所望の波長を有する光を前記決定器に入射し、クロック再生のための手段と決定器との間に遅延線路が配置されており、前記遅延線路を介してその都度、データ信号のパルスが光遅延線路を介して約半ビット遅延され、クロック信号の各２つのパルス間にある時間的空白部にセットされ、データ信号およびクロック信号のパルス、ならびに入射された一定の信号は干渉を回避するため、異なる波長または偏光または照射方向を有し、データパルスおよびクロックパルスの出力を調整するための手段が決定器の前方に配置されており、前記手段を介して、非線形の決定器への作用が近似的に等しく、かつ決定器が確実に切り替え可能であるように前記出力が調整されるように構成することによって解決される。
【０００９】
３Ｒ再生も波長変換も実現可能な本発明の解決手段では、クロック再生器と決定器である非線形のスイッチとの他に、一定に駆動される、新たな目標波長の外部レーザを１つ設けるだけでよい。この比較的簡単なレーザは、多数が必要な波長ラスタで製造され、低価格で入手できる。そのようにして使用される波長整合可能なレーザも、本発明の解決手段のために使用できる。このレーザによって、本発明による３Ｒ再生器を所望の出力波長に調整することができる。
【００１０】
すでに述べた遅延線路によって、決定素子においてデータパルスおよびクロックパルスの時間的位置は、データパルスが約半ビット遅延され各２つのクロックパルス間にある時間的空白部にセットされて決定素子に入射されるように組み合わせることができる（交番的なクロック‐データ制御）。データ信号およびクロック信号は、波長または偏光または決定素子への照射方向の点で異なるので、干渉が回避されてデータパルスおよびクロックパルスの出力のみが組み合わされる（加算される）。これらのパルスの出力は出力調整のための手段によって、決定素子への作用が近似的に等しくなるように形成される。すなわち、異なる波長または偏光または入射方向による作用は、適切な出力調整によって十分に補償される。また、出力調整のための前記手段は、前記信号（クロック信号またはデータ信号）のうち１つしか決定閾値を上回らなくても、決定器機能がトリガされるように作用し、信号の減衰による制限的な小さな出力変動が生じても、決定器機能のトリガが妨害されないように作用する。付加的な外部レーザによって所望の出力波長の一定の信号が入射される決定素子では、組み合わされたデータ‐クロック信号がこの新たな波長に重畳される。本発明の回路装置は、従来の技術と比較して面倒でない手段によって実現することができる。
【００１１】
本発明の実施形態では、一定に駆動される付加的なレーザは、固定的な波長を有するレーザであるか、または波長が整合可能であるレーザであり、決定器とともにモノリシックに集積されるように構成されている。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、非線形の決定器は半導体増幅器か、飽和可能な吸収体か、電子吸収性の導波路か、非線形のファイバか、または非線形の水晶である。前記半導体増幅器はたとえば、制御された信号の領域で十分に透過性であるようにシフトされたバンドギャップを有する半導体増幅器である。
【００１３】
干渉特性を最適化するため、非線形の決定器を干渉計と組み合わせることが提案されている。この干渉計はたとえば、非対称に遅延された干渉計か、または差動的に駆動される干渉計である。
【００１４】
本発明による解決手段では、すでに言及した、有利な構造を有する非対称的な「遅延干渉型」干渉計も３Ｒ再生に適用することができる。
【００１５】
本発明の３Ｒ再生器では、出力信号の論理が反転される。それゆえ別の実施形態では、反転信号を元に戻すための２段の回路装置が設けられている。
【００１６】
本発明を以下の実施例で、図面に基づいてより詳細に説明する。
【００１７】
図１：波長が調整可能な、本発明による３Ｒ再生器の構成を概略的に示している。
【００１８】
図２：決定器の通過前および通過後の信号のパルス経過を示している。
【００１９】
データ信号ＤＳは、クロック再生のための手段１に供給される。このことは図１に示されている。前記手段１と決定器２との間には、遅延線路３が配置されている。また、決定器２の前方には、データ信号ＤＳおよびクロック信号ＴＳの出力調整のための手段４も設けられている。決定器２は、一定に駆動されるレーザ５に接続されている。
【００２０】
データ信号ＤＳが「１」ビットを有する場合、言及した遅延線路３によって、決定器２のデータ信号ＤＳおよびクロック信号ＴＳによる、交番的な駆動が実現される。このことは図２に示されている。その後、データ信号ＤＳおよびクロック信号ＴＳの出力調整のための手段４によって、ほぼ一定の出力レベルに調整される。こうすることにより、決定器２は一定に所定の状態で維持される。データの減衰による比較的小さな出力変動は、決定器２の閾値機能によって防止される。
【００２１】
「０」がデータ信号ＤＳに存在する場合、組み合わされた交番的なデータ‐クロック信号ＤＴＳにおいて、２つの隣接するクロックパルスＴＳ間の電圧が決定器閾値Ｓを下回り、決定器２が別の状態に切り替わる。切り替わりの時期（タイミング再生）およびスイッチング機能の形態（波形整形）は、隣接するクロックパルスの時間的位置および波形ならびに決定器２の伝送形態にのみ依存し、ある程度までは、データ信号の減衰（タイミングジッタ、振幅の変動）によって妨害されない。それゆえ本発明による回路装置では、３Ｒ再生のために必要なタイミング再生機能および波形整形機能が実現される。全く同じ回路装置で、付加的な外部レーザ５によって所望の出力波長の一定の信号が入射される決定素子２においては、組み合わされたデータ‐クロック信号ＤＴＳがこの新たな波長に重畳される。この波長によって、出力信号ＡＳが本発明による回路装置から出力される。
【００２２】
本発明による回路装置では、データの論理的な反転が行われる。すなわち、「０」ビットは「１」ビットに変換され、その逆の変換が行われる。反転のための手段は、いくつかの適用ではポジティブに利用されるか、または２段の回路装置によって元に戻される。
【００２３】
本発明による解決手段を適用すれば、異なる出力波長を有する再生器に対して、１つのタイプのクロック再生器および１つのタイプの決定器のみを開発すればよい。この出力波長は、低コストの付加的コンポーネントによって固定的に調整されるか、整合可能なレーザによって電気的に可変に調整される。
【００２４】
出力波長が調整可能な、本発明による３Ｒ再生器の回路装置では、非線形の機能を有する多種多様の素子から決定器を形成することができる。すなわち、パルスのためのスイッチング機能を有するコンポーネントしか使用できないわけではない。原則的に、一定の信号への非線形の波長変換部のすべての構成を、本発明による構成によって、出力波長が調整可能な３Ｒ再生器まで拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】波長が調整可能な、本発明による３Ｒ再生器の構成を概略的に示している。
【００２６】
【図２】決定器の通過前および通過後の信号のパルス経過を示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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