(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆSで変調された信号光が供給される入力ポートと出力ポートとの間に設けられる光パスと、
上記光パスに光学的に結合される光ループとを備え、
上記光ループは、
上記光ループで連続光のレーザ発振が生じるように上記光ループの損失を補償する光増幅器と、
上記周波数ｆSが上記光ループの周回周期の逆数の整数倍になるように上記光ループの光路長を調節する調節器と、
上記周波数ｆSで変調された信号光をポンプ光とし、上記ポンプ光と上記レーザ発振により生じた上記連続光との四光波混合により上記連続光の振幅変調を行い、該振幅変調により上記連続光のレーザ発振がモードロックされることにより上記連続光で光クロックを再生する非線形光学媒質とを含む光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記光ループは上記レーザ発振の波長を含む通過帯域を有する光帯域通過フィルタを更に含む光デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記光パスと上記光ループを光学的に結合する光カプラを更に備え、上記光カプラによって上記光パス及び上記光ループの各々の一部が提供される光デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記非線形光学媒質は３次非線形光学媒質である光デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記非線形光学媒質は半導体光増幅器である光デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記非線形光学媒質はシングルモードファイバである光デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記非線形光学媒質は高非線形分散シフトファイバである光デバイス。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の光デバイスであって、
上記非線形光学媒質は上記信号光の波長に実質的に等しい零分散波長を有している光デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記入力ポートに光学的に接続され上記信号光を増幅する入力光増幅器を更に備えた光デバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載の光デバイスであって、
上記入力ポート及び上記入力光増幅器の間に光学的に接続され上記周波数ｆSを含む通過帯域を有する光帯域通過フィルタをさらに備えた光デバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載の光デバイスであって、
上記出力ポートに光学的に接続され上記出力ポートから出力された光クロックに基づき上記信号光の波形整形を行う波形整形器を更に備えた光デバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光デバイスであって、
上記波形整形器は非線形ループミラーである光デバイス。
【請求項１３】
周波数ｆSで変調された信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
上記光ファイバ伝送路の出力端に接続された光デバイスとを備え、
上記光デバイスは、
上記信号光が供給される入力ポートと出力ポートとの間に設けられる光パスと、
上記光パスに光学的に結合される光ループとを備えており、
上記光ループは、
上記光ループで連続光のレーザ発振が生じるように上記光ループの損失を補償する光増幅器と、
上記周波数ｆSが上記光ループの周回周期の逆数の整数倍になるように上記光ループの光路長を調節する調節器と、
上記周波数ｆSで変調された信号光をポンプ光とし、上記ポンプ光と上記レーザ発振により生じた上記連続光との四光波混合により上記連続光の振幅変調を行い、該振幅変調により上記連続光のレーザ発振がモードロックされることにより上記連続光で光クロックを再生する非線形光学媒質とを含むシステム。
【請求項１４】
信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
上記光ファイバ伝送路に沿って設けられた少なくとも１つの光中継器とを備え、
上記少なくとも１つの光中継器の各々は、
上記信号光によるレーザ発振のモードロックにより光クロックを再生する光クロック再生器と、
上記光クロック再生器により再生された光クロックに基づき上記信号光の波形整形を行う波形整形器とを備え、
上記光クロック再生器は、
周波数ｆSで変調された信号光が供給される入力ポートと出力ポートとの間に設けられる光パスと、
上記光パスに光学的に結合される光ループとを備え、
上記光ループは、
上記光ループで連続光のレーザ発振が生じるように上記光ループの損失を補償する光増幅器と、
上記周波数ｆSが上記光ループの周回周期の逆数の整数倍になるように上記光ループの光路長を調節する調節器と、
上記周波数ｆSで変調された信号光をポンプ光とし、上記ポンプ光と上記レーザ発振により生じた上記連続光との四光波混合により上記連続光の振幅変調を行い、該振幅変調により上記連続光のレーザ発振がモードロックされることにより上記連続光で光クロックを再生する非線形光学媒質とを含むシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、
上記波形整形器は非線形ループミラーであるシステム。
【請求項１６】
（ａ）非線形光学媒質を含む光ループで連続光のレーザ発振を生じさせるステップと、
（ｂ）周波数ｆSで変調された信号光を上記光ループに導入するステップと、
（ｃ）上記周波数ｆSが上記光ループの周回周期の逆数の整数倍になるように上記光ループの光路長を調節するステップと、
（ｄ）  上記信号光をポンプ光とし、上記信号光と上記連続光との２者間の四光波混合により上記レーザ発振により生じた連続光の振幅変調を行い、該振幅変調により上記連続光のレーザ発振をモードロックされることにより上記連続光で光クロックを再生するステップとを備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光クロックの再生及び適用のための方法、装置及びシステムに関する。
【０００２】
モードロックレーザ（Ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒ：ＭＬＬ）は、高品質なレーザ光源として最も一般的なものの１つであり、能動モードロックレーザ（Ａｃｔｉｖｅ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒ）と受動モードロックレーザ（Ｐａｓｓｉｖｅ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒ）とに大別される。このうち能動モードロックレーザは、レーザ発振条件下でＡＭ変調又はＦＭ変調を付加することによりその変調に同期したパルス光を発振するタイプである。一方、受動モードロックレーザは、こうした変調を付加することはなしに、外部から入力したパルス光に応答してより時間幅の短いパルス光を発生させるタイプのものである。何れのモードロックレーザも、最も一般的には短パルス光源として用いられている。
【０００３】
本発明は、外部から信号光（光通信に用いる一般的な信号光）を付加し、その信号光の基本周波数（変調周波数）に同期した連続パルス光を発振する能動モードロックレーザを提供し、その連続パルス光を光クロックとして出力するものであり、高品質なパルス光源としての利用はもとより、光中継器における光クロックの再生器として用いることも可能である。
【０００４】
【従来の技術】
従来、光クロックを再生するための装置として、入力信号光をフォトダイオード等の受光器により一旦電気信号に変換し、変換された電気信号に基づき電気的に基本周波数を抽出した後、この基本周波数でレーザ光を強度変調することにより光クロックを得るようにしたものが知られている。この種の装置は、例えば、光ファイバ通信における再生中継器に適用されている。しかし、この装置の動作速度は信号処理に関連する電気回路によって制限されるので、適用可能な入力信号光のビットレートがその電気回路によって制限されるという問題がある。
【０００５】
また、内部に光変調器（ＬＮ（リチウムナイオベート）変調器、ＥＡ（電界吸収）変調器等）を挿入した能動モードロックレーザにおいて、上述と同様に電気的に再生した基本周波数でこの光変調器を変調してクロックパルスを再生するようにした光クロック再生器も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
何れの従来技術においても、光クロックを再生するために信号光を電気信号に変換する光／電気変換が必要であり、装置の動作が信号光のビットレートやパルス形状等に依存するという問題がある。
【０００７】
よって、本発明の目的は、光／電気変換を必要とすることなしに、信号光のビットレートやパルス形状等に依存しない光クロックの再生及び適用のための方法、装置及びシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、周波数ｆSで変調された信号光が供給される入力ポートと出力ポートとの間に設けられる光パスと、上記光パスに光学的に結合される光ループとを備え、上記光ループは、上記光ループで連続光のレーザ発振が生じるように上記光ループの損失を補償する光増幅器と、上記周波数ｆSが上記光ループの周回周期の逆数の整数倍になるように上記光ループの光路長を調節する調節器と、ための非線形光学媒質とを含む上記信号光をポンプ光とし、上記信号光と上記連続光との２者間の四光波混合により上記レーザ発振により生じた連続光の振幅変調を行い、該振幅変調により上記連続光のレーザ発振をモードロックされることにより光クロックを再生する光クロックを再生する非線形光学媒質とを含む。
【０００９】
例えば、非線形光学媒質は３次非線形光学媒質である。この場合、信号光をポンプ光とする四光波混合により非線形光学媒質において例えば振幅変調が発生し、光ループにおけるレーザ発振がモードロックされる。その結果、信号光の変調周波数ｆSに等しい周波数で光クロックが再生される。
【００１０】
このように、本発明によると、光／電気変換を行うことなしに、信号光のビットレートやパルス形状等に依存せずに光クロックを再生することができる。
【００１１】
本発明の第２の側面によると、光デバイスは、更に、光パスの出力ポートに光学的に接続され出力ポートから出力された光クロックに基づき信号光の波形整形を行う波形整形器を備えている。波形整形器は例えば非線形ループミラーによって提供され得る。
【００１２】
このように、本発明によると、光／電気変換を行うことなしに光クロックを再生することができるので、再生された光クロックに基づき容易に波形整形を行うことができる。
【００１３】
本発明の第３の側面によると、信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路の出力端に接続された光デバイスとを備えたシステムが提供される。光デバイスは本発明の第１又は第２の側面による光デバイスによって提供され得る。
【００１４】
本発明の第４の側面によると、信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、光ファイバ伝送路に沿って設けられた少なくとも１つの光中継器とを備えたシステムが提供される。少なくとも１つの光中継器の各々は、信号光によるレーザ発振のモードロックにより光クロックを再生する光クロック再生器と、光クロック再生器により再生された光クロックに基づき信号光の波形整形を行う波形整形器とを備えている。
【００１５】
本発明の第５の側面によると、（ａ）非線形光学媒質を含む光ループで連続光のレーザ発振を生じさせるステップと、（ｂ）周波数ｆSで変調された信号光を上記光ループに導入するステップと、（ｃ）上記周波数ｆSが上記光ループの周回周期の逆数の整数倍になるように上記光ループの光路長を調節するステップと、（ｄ）ための非線形光学媒質とを含む上記信号光をポンプ光とし、上記信号光と上記連続光との２者間の四光波混合により上記レーザ発振により生じた連続光の振幅変調を行い、該振幅変調により上記連続光のレーザ発振をモードロックされることにより光クロックを再生するステップとを備えた方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明による光デバイス（装置）の第１実施形態を示すブロック図である。この光デバイスは、入力ポート２と出力ポート４との間に設けられる光パス６と、光パス６に光学的に結合される光ループ８とを備えている。光パス６及び光ループ８の各々は例えば光ファイバにより提供され、この場合、光パス６と光ループ８の光学的な結合はファイバ融着型の光カプラ１０により行うことができる。従って、光カプラ１０によって光パス６及び光ループ８の各々の一部が提供されている。
【００１８】
光ループ８は、光ループ８でレーザ発振が生じるように光ループ８の損失を補償する光増幅器１２と、可変な遅延時間τを有する遅延回路からなる調節器１４と、非線形媒質（非線形光学媒質）１６とを含む。特にこの実施形態では、光ループ８は更にレーザ発振の波長λCを含む通過帯域を有する光帯域通過フィルタ１８を含む。
【００１９】
入力ポート２には周波数ｆSで変調された信号光が供給され、供給された信号光の一部は光カプラ１０を介して光ループ８内に導入される。光ループ８の光路長Ｌは、信号光の変調周波数ｆSが光ループ８の周回周期の逆数Δν＝ｃ／Ｌ（ｃ：光速）の整数倍に等しくなるように、調節器１４により予め調節される。光増幅器１２としては、例えばＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）を用いることができる。
【００２０】
特にこの実施形態では、非線形媒質１６として３次非線形媒質が用いられ、信号光の導入により非線形媒質１６内でＡＭ変調或いはＦＭ変調が生じ、光ループ８のレーザ発振がモードロックされる。その結果、波長λC、周波数ｆSのクロックパルス（光クロック）が発生し或いは再生され、そのクロックパルスは光カプラ１０を介して出力ポート４から出力される。より特定的には次の通りである。
【００２１】
まず、光ループ８によるリングレーザにより波長λCの連続発振（ＣＷ）レーザ光を発振させておき、そこに波長λS、周波数（ビットレート或いは速度）ｆSの信号光を入力する。このとき、非線形媒質１６内でこの信号光をポンプ光（励起光）とする四光波混合（ＦＷＭ）が発生し、波長λCのＣＷ光に信号光によるＡＭ変調がかかる。このＡＭ変調には基本周波数ｆSの成分が含まれており、前述した光ループ８の光路長の設定により、周波数ｆSのクロックパルスが発生する。
【００２２】
このように、本実施形態においては光／電気変換を行うことなしにクロックパルスを得ることができるので、信号光のビットレートやパルス形状等に依存しない全光クロック再生器を提供することが可能である。
【００２３】
非線形媒質１６としては、半導体光増幅器（ＳＯＡ）、シングルモードファイバ、或いは分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を用いることができる。ＤＳＦとしては、非線形効果が大きい高非線形ＤＳＦ（ＨＮＬ−ＤＳＦ）を用いるのが有効である。
【００２４】
非線形媒質１６としてＳＯＡ２０を用いた実施形態を図２に示し、非線形媒質１６としてＨＮＬ−ＤＳＦ２２を用いた実施形態を図３に示す。図２に示されるように、非線形媒質１６としてＳＯＡ２０を用いた場合には、非線形媒質１６において利得が生じるので、光ループ８におけるレーザ発振を維持する為の光増幅器１２は省略されても良い。更に、より一般的には、非線形媒質１６における線形又は非線形な利得が十分大きい場合には、光増幅器１２を省略することが出来る。
【００２５】
図３に示されるように、非線形媒質１６としてＨＮＬ−ＤＳＦ２２が用いられている場合には、非線形媒質１６においてＦＷＭを最も効果的に発生させるために、信号光の波長λSをＨＮＬ−ＤＳＦ２２の零分散波長λ0に実質的に等しく設定するのが良い。これにより最適な位相整合が達成され、最も広い変換帯域と最大の変換効率が得られる。ここで、「変換」という語は信号光からクロックパルスへの変換という意味で用いられている。また、ＨＮＬ−ＤＳＦ２２の零分散波長λ0を高精度に一定値に管理することによって、帯域を拡大することができる。より特定的には次の通りである。
【００２６】
通常のＤＳＦの非線形係数γは２．６Ｗ-1km-1程度と小さいので、ＦＷＭを発生させるための非線形媒質１６として通常のＤＳＦを用いる場合に十分な変換効率を得るためには、ファイバ長を１０ｋｍ以上にすることが要求される。従って、ファイバ長を短くするのに十分大きな非線形係数γを有するＤＳＦ（前述のＨＮＬ−ＤＳＦ）の提供が要望されているのである。ＦＷＭを発生させるための非線形媒質１６として使用されるＤＳＦの長さを短くすることができるとすれば、その零分散波長を高精度に管理することができ、従って信号光の波長をＤＳＦの零分散波長に正確に一致させるのが容易になり、その結果広い帯域を得ることができる。
【００２７】
非線形係数γを大きくするためには、非線形屈折率ｎ2を大きくし或いは有効コア断面積Ａeffに対応するモードフィールド径（ＭＦＤ）を小さくすることが有効である。非線形屈折率ｎ2を大きくするためには、例えば、クラッドにフッ素等をドープし或いはコアに高濃度のＧｅＯ2をドープすれば良い。コアにＧｅＯ2を２５乃至３０ｍｏｌ％ドープすることによって、非線形屈折率ｎ2として５×１０-20ｍ2／Ｗ以上の大きな値が得られている（通常のシリカファイバでは約３．２×１０-20ｍ2／Ｗ）。ＭＦＤを小さくすることは、比屈折率差Δ又はコアの形状の設計により可能である。例えば、コアにＧｅＯ2を２５乃至３０ｍｏｌ％ドープし、且つ、比屈折率差Δを２．５乃至３．０％に設定することによって、４μｍよりも小さなＭＦＤの値が得られている。これらの総合効果として、１５ｗ-1ｋｍ-1以上の大きな非線形係数γの値が得られている。
【００２８】
他に重要な要素として、このような大きな値の非線形係数γを提供するＤＳＦが信号光の波長に実質的に一致する零分散波長を有するべきであることがあげられる。零分散波長と信号光の波長とのこのようの一致性は、ファイバパラメータ（例えば比屈折率差ΔやＭＦＤ）を例えば次のようにして設定することにより可能である。一般的なファイバにおいては、ＭＦＤを一定にした条件で比屈折率差Δを大きくすると、分散値は正常分散領域で大きくなる。一方、コア径を大きくすると分散は減少し、コア径を小さくすると分散は大きくなる。従って、ＭＦＤを信号光帯域に適合するある値に設定した後に、零分散波長が信号光の予め定められた波長に一致するようにコア径を調節することによって、信号光に対する零分散が得られる。
【００２９】
長さＬ、損失αの光ファイバにおける変換効率ηCは、
ηC＝ｅｘｐ（−αＬ）（γＰPＬ）2     ……（１）
で近似することができる。ここで、ＰPは平均ポンプ光パワー（信号光パワー）である。従って、非線形係数γが１５Ｗ-1ｋｍ-1のファイバは通常のＤＳＦに比べて２．６／１５≒１／５．７程度の長さで同じ変換効率を達成可能である。通常のＤＳＦにあっては、十分大きな変換効率を得るためには、前述のように１０ｋｍ程度の長さが必要であるのに対して、このように大きな非線形係数γを有するＨＮＬ−ＤＳＦにあっては、１乃至２ｋｍ程度の長さで同様の変換効率を得ることができる。実際には、ファイバ長が短くなる分損失も小さくなるので、同じ変換効率を得るために更にファイバ長を短くすることができる。このような短い長さのＤＳＦにおいては、零分散波長の制御性がよくなり、従って、信号光の波長を零分散波長に正確に一致させることができ、帯域を拡大することが出来る。更に、数ｋｍのファイバ長であれば、偏波面保存能力が確保されているので、このようなＨＮＬ−ＤＳＦの使用は高い変換効率及び広い変換帯域を達成し且つ偏波依存性を排除する上で極めて有効である。
【００３０】
ところで、実際には、光ファイバの製造技術上の問題により零分散波長が長手方向にばらつくため、位相整合条件が理想状態からずれ、これにより帯域が制限される可能性がある。しかし、このような場合であっても、光ファイバを切断して複数の小区間に分割し、零分散波長の似ている区間同士をスプライス等によりつなぎ合わせて行く（当初のファイバ端から数えた順番とは違う順番で）ことにより、全長に於ける平均分散は同じであるにもかかわらず、広い帯域を得ることができる。
【００３１】
或いは又、十分広い帯域を得るのに必要な程度に高精度な分散制御が可能な長さ（例えば数百ｍ以下）のファイバを予め多数用意しておき、所要の零分散波長のものを組み合わせてスプライスして所要の変換効率を得るのに必要な長さのファイバを得、これを非線形媒質として用いても良い。
【００３２】
このようにして帯域を拡大する場合には、非線形媒質のポンプ光（信号光）入力端の近くでポンプ光のパワーが高いので、ポンプ光入力端の近くに零分散波長の小さい部分或いは零分散波長のばらつきが小さい部分を集めることが有効である。また、必要に応じて順次分割数を増やしたり、ポンプ光入力端から離れた位置で比較的分散値の大きな所では、分散値の正負を交互に配置する等により適切に組み合わせることによって、更に帯域を拡大することができる。
【００３３】
光ファイバを分割するに際して各区間をどの程度短くすれば十分か否かの目安としては、例えば、非線形長を基準にすれば良い。非線形長に比べて十分短いファイバ内でのＦＷＭにおいては、位相整合はそのファイバの平均分散値に依存すると考えることができる。一例として、非線形係数γが２．６Ｗ-1ｋｍ-1のファイバで３０ｍＷ程度のポンプ光パワーを用いたＦＷＭにおいては、非線形長は１２．８ｋｍ程度になるから、その１／１０程度、即ち１ｋｍ程度が１つの目安となる。他の例としては、非線形係数γが１５Ｗ-1ｋｍ-1のファイバで３０ｍＷ程度のポンプ光パワーを用いたＦＷＭにおいては、非線形長は２．２ｋｍ程度になるから、その１／１０程度、即ち２００ｍが１つの目安となろう。いずれにしても、非線形長に比べて十分短いファイバの平均零分散波長を測定し、ほぼ同じ値のものを組み合わせて非線形媒質を提供することによって、変換効率を高め且つ帯域を拡大することができる。
【００３４】
なお、非線形媒質１６として、ＨＮＬ−ＤＳＦ２２を用いる場合に、信号光パワーが高いことにより発生する誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）を抑圧する必要がある場合には、信号のビットレートに比べて十分低速の周波数で信号光について周波数変調或いは位相変調を行うと良い。
【００３５】
図４は本発明による光デバイスの第４実施形態を示すブロック図である。ここでは、非線形媒質１６におけるＦＷＭの効率を高めるべく信号光のパワーを高めるために、入力ポート２と光カプラ１０との間に光増幅器２４が接続されている。光増幅器２４は例えばＥＤＦＡである。また、光増幅器２４で付加される自然放出光（ＡＳＥ）雑音を除去するために、光増幅器２４と光カプラ１０との間に光帯域通過フィルタ２６が設けられている。フィルタ２６は信号光の波長λSを含む通過帯域を有している。
【００３６】
更にこの実施形態では、再生されたクロックパルスを抽出するために、光カプラ１０と出力ポート４との間に光帯域通過フィルタ２８が設けられている。フィルタ２８はクロックパルスの波長λCを含む通過帯域を有している。フィルタ２８を用いることによって、フィルタ２８で信号光が除去されるので、得られたクロックパルスだけを出力ポート４から出力することが出来る。
【００３７】
図５は本発明によるシステムの実施形態を示すブロック図である。このシステムは、信号光を伝送する光ファイバ伝送路３０と、光ファイバ伝送路３０に沿って設けられた複数の（図では二つの）光中継器（Ｒ）３２とを備えている。１つの光中継器が用いられても良い。信号光は光送信機（ＯＳ）３４から光ファイバ伝送路３０に供給され、光ファイバ伝送路３０により伝送された信号光は光受信機（ＯＲ）３６により受信される。
【００３８】
本発明によると、光／電気変換を行うことなしに各光中継器３２において、所謂３Ｒ機能が得られる。ここで、３Ｒは波形等化（Ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）、タイミング再生（Ｒｅｔｉｍｉｎｇ）及び識別再生（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）である。
【００３９】
図６は図５に示される各光中継器３２の実施形態を示すブロック図である。供給された信号光は分岐点３８において第１及び第２の信号光に分けられる。分岐点３８は例えば光カプラにより提供される。第１の信号光は、光増幅器４０により予め定められた利得により増幅され、増幅された信号光は波形整形器４２に供給される。第２の信号光はクロック再生器４４に供給される。クロック再生器４４は、本発明に従って、信号光によるレーザ発振のモードロックによりクロックパルスを再生する。波形整形器４２は、クロック再生器４４により再生されたクロックパルスに基づき信号光の波形整形を行う。波形整形により得られた再生信号光は波形整形器４２から出力される。
【００４０】
より特定的には、波形整形器４２は光レベルでの識別機能を有しており、識別点よりも高い信号強度のパルスならばオンパルス、識別点よりも低いレベルのパルスならばオフパルスと認識し、オンパルスと認識した場合には光パルスを出力するが、オフレベルと認識した場合には光パルスは出力しない。この波形整形の機能を再生されたクロックパルスに同期して行えば、タイミングも含めて光レベルでの信号再生が可能になる。
【００４１】
図５に示されるシステムにおいては、光ファイバ伝送路３０における分散や非線形光学効果により信号光の波形が歪んだり、光増幅器による中継伝送に際しての光増幅器のＡＳＥ雑音の累積により波形劣化が生じる。図６に示される光中継器３２の構成によると、本発明に従って３Ｒ機能が得られるので、これらの機能を繰り返すことによって長距離の伝送が可能になる。
【００４２】
図６に示される実施形態では、光増幅器４０は分岐点３８と波形整形器４２との間に設けられているが、光増幅器４０は分岐点３８の上流側、波形整形器４２の内部或いは波形整形器４２の下流側に設けられていても良い。光増幅器４０は例えばＥＤＦＡである。
【００４３】
この実施形態では、本発明による光デバイスは光中継器３２に含まれるクロック再生器４４として用いられているが、光ファイバ伝送路３０の出力端において本発明による光デバイスによりクロックパルスを再生してもよい。この場合、本発明による光デバイスは例えば光受信機３６内に設けられる。
【００４４】
波形整形器４２としては、例えば過飽和吸収体を用いたものが適用可能である。入力信号光のパワーに対して、パルスの立ち上がり（低パワー部）及びピーク（高パワー部）における非線形（飽和）効果により、これらの部分での波形歪みを圧縮することが出来る。
【００４５】
図７は図６に示される光中継器３２の具体例を示すブロック図である。波形整形器４２として非線形ループミラー（ＮＯＬＭ）が用いられている。
【００４６】
より特定的には、波形整形器４２は、方向性結合される光路４６及び４８を含む光カプラ５０と、光路４６及び４８を接続するループ光路５２と、ループ光路５２に方向性結合される光路５４を含む光カプラ５６とを備えている。ループ光路５２は例えばＨＮＬ−ＤＳＦにより提供される。光路４６はクロック再生器４４に接続され、光路４８はこの光中継器３２の出力ポートとなり、光路５４は光増幅器４０に接続される。
【００４７】
クロック再生器４４により再生されたクロックパルスはプローブパルスとして、又、光増幅器４０により増幅された信号光は制御パルスとしてこのＮＯＬＭに供給される。入力信号光のパワーＰSを調整し、光カプラ５０で分岐されてループ光路５２内を時計回りに伝搬するクロックパルスと反時計回りに伝搬するクロックパルスの位相シフトの差Φが概ねπになるようにする。このとき、クロックパルスのスイッチングが起こり、波形整形された再生信号光がクロックパルスの波長と同じ波長で発生する。
【００４８】
なお、ループ光路５２として用いられるＨＮＬ−ＤＳＦの分散は、二つのパルス（信号光のパルスの１つとクロックパルスの１つ）のウォークオフ（Ｗａｌｋ−ｏｆｆ）が発生しないように設定するのが望ましい。一例としては、ＨＮＬ−ＤＳＦの零分散波長を信号光波長とクロックパルスの波長の中間付近に設定する。或いは、零分散波長を二つのパルスよりも長波長側或いは短波長側に設定する。長波長側に設定する場合には、正常分散領域となり、変調不安定効果を抑圧可能である。また、短波長側に設定する場合には、異常分散領域となり、ソリトン効果を用いることが可能である。零分散波長をどのように設定するかは実際のシステム条件に応じて決定することができる。
【００４９】
また、必要に応じて、光フィルタ及び光アイソレータ等を図７に示される構成の前後或いは構成内に設けても良い。
【００５０】
上述の実施形態では、波形整形器としてＮＯＬＭを例示したが、同様の原理に従う干渉計構成のものを用いても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、光／電気変換を行うことなしに、信号光のビットレートやパルス形状等に依存しない光クロックの再生及び適用のための方法、装置及びシステムの提供が可能になるという効果が生じる。その結果、現状の線形光通信システムにおける各種の性能限界の打破が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による光デバイスの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明による光デバイスの第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明による光デバイスの第３実施形態を示すブロック図である。
【図４】図４は本発明による光デバイスの第４実施形態を示すブロック図である。
【図５】図５は本発明によるシステムの実施形態を示すブロック図である。
【図６】図６は図５に示される各光中継器の実施形態を示すブロック図である。
【図７】図７は図６に示される光中継器の具体例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２  入力ポート
４  出力ポート
６  光パス
８  光ループ
１０  光カプラ
１２，２４，４０  光増幅器
１４  調節器
１６  非線形媒質
【図１】
0003961153.tif 000002
【図２】
0003961153.tif 000003
【図３】
0003961153.tif 000004
【図４】
0003961153.tif 000005
【図５】
0003961153.tif 000006
【図６】
0003961153.tif 000007
【図７】
0003961153.tif 000008