(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉回路を形成する２本の光干渉用光導波路と、この光干渉用光導波路にそれぞれ個別に信号光を入射させる２本の信号光用光導波路とを備えると共に、前記光干渉用光導波路にそれぞれ半導体光増幅器が介装される状態で実装されている相互位相変調型の波長変換素子と、
ループ導波路と、入力端子と出力端子を有すると共に前記ループ導波路の両端が接続されている光カプラとで構成され、前記入力端子に連続光が入射されるループ型干渉計と、
前記ループ型干渉計の前記出力端子から出力された光のうち前記連続光の波長成分の光のみを通過させる光フィルタとを有しており、
前記ループ導波路は当該ループ導波路の中点からシフトした位置において、一方の導波路と他方の導波路に分離されており、前記一方の導波路は、前記波長変換素子の一方の光干渉用光導波路の一端側のポートに接続されると共に、前記他方の導波路は、前記波長変換素子の一方の光干渉用光導波路の他端側のポートに接続されていることを特徴とする高速光ｅｘＯＲ演算装置。
【請求項２】
請求項１において、前記光干渉回路はマッハツェンダ型光干渉回路であることを特徴とする高速光ｅｘＯＲ演算装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互位相変調（ＸＰＭ）型の波長変換素子とループ型干渉計（サニャック干渉計）と光フィルタを用いた高速光ｅｘＯＲ演算装置に関し、光ｅｘＯＲ演算を高速で実行することができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴ技術の発展に伴う伝送容量の増加に伴い、光信号のビットレートは２．５Ｇｂ／ｓから１０Ｇｂ／ｓ、さらには４０Ｇｂ／ｓへと増加する傾向にある。ここで問題となるのが偏波モード分散である。即ち、一般に光ファイバには偏波面によって速く進む成分と遅く進む成分が存在するため、例えば光ファイバの入力端において、光パルス中の速く進む偏波成分（ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの一方）と遅く進む偏波成分（ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの他方）の位相が一致していても、長い光ファイバ中を伝送すると、遅く進む偏波成分は速く進む偏波成分に対して位相が遅れ、光ファイバの出力端では、遅く進む偏波成分は速く進む偏波成分よりも遅れて到着する。この結果、出力端では光パルス（遅く進む偏波成分と早く進む偏波成分とを合成したもの）の波形がなまってしまう。
【０００３】
この偏波モード分散の値としては、例えばファイバ長Ｌ（Ｋｍ）に対し、
０．２×Ｌ1/2 （ｐｓ）〜２×Ｌ1/2 （ｐｓ）
程度である。すなわち、最悪の場合１００Ｋｍの光ファイバを仮定すると２０ｐｓの偏波モード分散が生じる。この値は２．５Ｇｂ／ｓ（パルス幅４００ｐｓ）や１０Ｇｂ／ｓ（パルス幅１００ｐｓ）ではさほど大きな問題ではないが、４０Ｇｂ／ｓ（パルス幅２５ｐｓ）では致命的な波形劣化となり、符号誤り率を大きく劣化させる要因となる。
【０００４】
そこで、光ファイバの出力端にて、光パルスを、偏波スプリッタにてＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分とに分岐し、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との位相状態を検出することを発案するに至った。このように、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との位相状態を検出するために、光ｅｘＯＲ（排他的論理和）演算をすることがある。
【０００５】
即ち、図３（ａ）に示すように、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との位相差がある時には、光ｅｘＯＲ出力が得られ、図３（ｂ）に示すように、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との位相差が無い時には、光ｅｘＯＲ出力が０となる。このように、光ｅｘＯＲ演算をすることにより、偏波成分の位相状態の検出をすることができる。
【０００６】
また、各種の光信号検査回路や光処理回路において、２つの光信号に対して光ｅｘＯＲ演算を行う光ｅｘＯＲ回路が必要になることがある。
【０００７】
そこで、本願発明者は、光ｅｘＯＲ演算をさせるために、相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）型の波長変換素子を用いた光ｅｘＯＲ回路を用いていた。
【０００８】
ここで、いままで使用していた、光ｅｘＯＲ回路を、図４を参照して説明する。
図４に示す光ｅｘＯＲ回路１は、相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）型の波長変換素子である。この光ｅｘＯＲ回路１では、平面光導波路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）により形成されたプラットホーム１０の面上に、光導波路により構成した対称マッハツェンダ型光干渉回路２０が形成されている。
【０００９】
対称マッハツェンダ型光干渉回路２０は、マッハツェンダ型光干渉回路を形成する２本の光干渉用光導波路２１，２２と信号光用光導波路２３，２４を有している。そして、入力端側及び出力端側において、それぞれ、光干渉用光導波路２１，２２が近接することにより方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２５，２６が形成されている。また、光干渉用光導波路２１と信号光用光導波路２３とが近接することにより方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２７が形成され、光干渉用光導波路２２と信号光用光導波路２４とが近接することにより方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２８が形成されている。
【００１０】
光干渉用光導波路２１，２２により形成されたマッハツェンダ型光干渉回路のうち、アーム導波路の部分（光干渉用光導波路２１，２２のうち方向性光結合器２５，２６間に存在する部分）には、半導体光増幅器３１，３２が介装される状態で実装されている。このようにマッハツェンダ型光干渉回路に半導体光増幅器３１，３２を実装することにより、ＸＰＭ型の波長変換素子が構成される。
【００１１】
更に、この光ｅｘＯＲ回路１には光フィルタ４０が備えられている。この光フィルタ４０は、制御光Ｓｓの波長成分（波長λｓ）の光のみを通過させるフィルタ特性を有している。なお、図４において、Ｐ１〜Ｐ８はポートである。
【００１２】
この光ｅｘＯＲ回路１のポートＰ２に、波長がλｓの連続光である制御光Ｓｓを入射すると、制御光Ｓｓは、光分岐器として機能する方向性光結合器２５にて分岐され、光干渉用光導波路２１，２２のアーム導波路部分を伝送して半導体光増幅器３１，３２に入射される。
【００１３】
ポートＰ１に、波長がλ１の信号光Ｓ１を入射すると、信号光Ｓ１は方向性光結合器２７を介して光干渉用光導波路２１に入って半導体光増幅器３１に入射される。そうすると、半導体光増幅器３１は、飽和現象によりキャリア密度が減少し屈折率変化が引き起こされる。
またポートＰ４に、波長がλ２の信号光Ｓ２を入射すると、信号光Ｓ２は方向性光結合器２８を介して光干渉用光導波路２２に入って半導体光増幅器３２に入射される。そうすると、半導体光増幅器３２は、飽和現象によりキャリア密度が減少し屈折率変化が引き起こされる。
【００１４】
なお、方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２５〜２８の代わりに、マルチモード干渉型の３ｄＢ光結合器（いわゆるＭＭＩカプラ）を用いても構わない。
【００１５】
次に、この光ｅｘＯＲ回路１の動作状態を説明する。
（１）制御光Ｓｓが入射されている状態において、信号光Ｓ１，Ｓ２が入射されていないとき。
このときには、半導体光増幅器３１を通過してきた制御光Ｓｓと、半導体光増幅器３２を通過してきた制御光Ｓｓとの位相差は零であり、両方の制御光が光合波器として機能する方向性光結合器２６にて合波されるときに、干渉効果により位相状態が強度変化に変換される。このため、ポートＰ７からは光強度が強められた（光信号状態が「１」となった）制御光Ｓｓが出力され、ポートＰ６では光強度が弱められて（光信号状態が「０」となって）制御光Ｓｓは出力されない。したがって、光フィルタ４０からの出力光Ｓｏの光信号状態は「０」となる。
【００１６】
（２）制御光Ｓｓが入射されている状態において、信号光Ｓ１は入射されているが信号光Ｓ２が入射されていないとき。
このときには、半導体光増幅器３１を通過してきた制御光Ｓｓは半導体光増幅器３１の屈折率変化により位相が変化させられており、半導体光増幅器３２を通過してきた制御光Ｓｓは位相変化しておらず、半導体光増幅器３１を通過してきた制御光Ｓｓと、半導体光増幅器３２を通過してきた制御光Ｓｓとの間に位相差がある。このため、両方の制御光が光合波器として機能する方向性光結合器２６にて合波されるときに、干渉効果により位相状態が強度変化に変換される。このため、ポートＰ７では光強度が弱められて（光信号状態が「０」となって）制御光Ｓｓが出力されず、ポートＰ６からは光強度が強められた（光信号状態が「１」となった）制御光Ｓｓが出力される。このポートＰ６から出力される制御光Ｓｓの波形は、信号光Ｓ１の波形の反転波形であり、その周波数はλｓである。したがって、ポートＰ６から出力される制御光Ｓｓは、信号光Ｓ１を波長変換した信号光となる。このようにしてポートＰ６から出力された制御光Ｓｓは、フィルタ４０を通過して出力光Ｓｏとなり、その光信号状態は「１」となる。なお、波長がλ１の信号光Ｓ１と、波長がλ２の信号光Ｓ２もポートＰ６から出力されるが、この信号光Ｓ１，Ｓ２は光フィルタ４０にてカットされる。
【００１７】
（３）制御光Ｓｓが入射されている状態において、信号光Ｓ１は入射されていないが信号光Ｓ２が入射されているとき。
このときには、半導体光増幅器３１を通過してきた制御光Ｓｓは位相変化しておらず、半導体光増幅器３２を通過してきた制御光Ｓｓは半導体光増幅器３２の屈折率変化により位相が変化させられており、半導体光増幅器３１を通過してきた制御光Ｓｓと、半導体光増幅器３２を通過してきた制御光Ｓｓとの間に位相差がある。このため、両方の制御光が光合波器として機能する方向性光結合器２６にて合波されるときに、干渉効果により位相状態が強度変化に変換される。このため、ポートＰ７では光強度が弱められて（光信号状態が「０」となって）制御光Ｓｓが出力されず、ポートＰ６からは光強度が強められた（光信号状態が「１」となった）制御光Ｓｓが出力される。このポートＰ６から出力される制御光Ｓｓの波形は、信号光Ｓ１の波形の反転波形であり、その周波数はλｓである。したがって、ポートＰ６から出力される制御光Ｓｓは、信号光Ｓ２を波長変換した信号光となる。このようにしてポートＰ６から出力された制御光Ｓｓは、フィルタ４０を通過して出力光Ｓｏとなり、その光信号状態は「１」となる。なお、波長がλ１の信号光Ｓ１と、波長がλ２の信号光Ｓ２もポートＰ６から出力されるが、この信号光Ｓ１，Ｓ２は光フィルタ４０にてカットされる。
【００１８】
（４）制御光Ｓｓが入射されている状態において、信号光Ｓ１，Ｓ２が共に入射されているとき。
このときには、半導体光増幅器３１を通過してきた制御光Ｓｓは半導体光増幅器３１の屈折率変化により位相が変化させられており、同様に、半導体光増幅器３２を通過してきた制御光Ｓｓは半導体光増幅器３２の屈折率変化により位相が変化させられており、半導体光増幅器３１を通過してきて位相変化した制御光Ｓｓと、半導体光増幅器３２を通過してきて位相変化した制御光Ｓｓとの間の位相差は零である。このため、両方の制御光が光合波器として機能する方向性光結合器２６にて合波されるときに、干渉効果により位相状態が強度変化に変換される。このため、ポートＰ７からは光強度が強められた（光信号状態が「１」となった）制御光Ｓｓが出力され、ポートＰ６では光強度が弱められて（光信号状態が「０」となって）制御光Ｓｓは出力されない。したがって、光フィルタ４０からの出力光Ｓｏの光信号状態は「０」となる。
【００１９】
結局、信号光Ｓ１，Ｓ２の光信号状態「１」，「０」に応じて、出力光Ｓｏの光信号状態「１」「０」は、図５のようになる。つまり、ポートＰ６における出力光Ｓｏの光信号状態は、信号光Ｓ１，Ｓ２をｅｘＯＲ演算した状態となる。
【００２０】
したがって、一具体例である図６に示すように、出力光Ｓｏは、信号光Ｓ１，Ｓ２をｅｘＯＲ演算した波形となる。
【００２１】
なお、ＸＰＭ型波長変換素子（光ｅｘＯＲ回路１）による光ｅｘＯＲ動作は、制御光Ｓｓの振り分け動作をしているとして見ることもできる。かかる観点は、本願発明を説明する際において必要であるので、図４を参照しつつ、ここで説明しておく。
【００２２】
前述した光ｅｘＯＲ動作において説明したように、ポートＰ２に入射された制御光Ｓｓは、
▲１▼前述した（１）（４）に示すように、信号光Ｓ１，Ｓ２が共に入射されていないとき、及び、信号光Ｓ１，Ｓ２が共に入射されているときには、ポートＰ７から出力され、
▲２▼前述した（２）（３）に示すように、信号光Ｓ１は入射されているが信号光Ｓ２が入射されていないとき、及び、信号光Ｓ１は入射されていないが信号光Ｓ２が入射されているときには、ポートＰ６から出力される。
【００２３】
つまり、
▲１▼のように、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じであるためｅｘＯＲ演算結果が０となる状態のときには、ポートＰ２から入射された制御光Ｓｓは、ポートＰ２に対してクロス位置にあるポートＰ７から出力され（これをクロス状態と称する）、
▲２▼のように、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が異なっているためｅｘＯＲ演算結果が１となる状態のときには、ポートＰ２から入射された制御光Ｓｓは、ポートＰ２と光干渉用光導波路２１で結ばれた反対側のポートＰ６から出力される（これをバー状態と称する）。
【００２４】
このように、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じであるためｅｘＯＲ演算結果が０となるときには、クロス状態となり、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が異なっているためｅｘＯＲ演算結果が１となるときには、バー状態となることは、ＸＰＭ型波長変換素子の一般的な特性である。かかる特性は、制御光ＳｓがポートＰ３，Ｐ６，Ｐ７に入射された場合にも同様に生ずる。このような現象は、半導体光増幅器２３，２４に供給している電流値が同じ場合に生ずるが（通常はこのようにして使用することが多い）、仮に、半導体光増幅器２３，２４に供給している電流値を異ならせた場合には、クロス状態とバー状態との関係が、上述したのと逆になる。
【００２５】
他の従来例である、図７に示す光ｅｘＯＲ回路１Ａでは、波長変換素子自体の構成は図４に示すものと同様であり、光フィルタを無くすために、信号光Ｓ１，Ｓ２と制御光Ｓｓとの進行方向が逆になるように入射している。つまり、信号光Ｓ１をポートＰ１に、信号光Ｓ２をポートＰ４に、制御光ＳｓをポートＰ６に入射している。このため出力光ＳｏはポートＰ２から出力される。このポートＰ２からは信号光Ｓ１，Ｓ２が出力されないので、光フィルタが不要になる。
【００２６】
信号光Ｓ１，Ｓ２と制御光Ｓｓとの進行方向を逆にして光フィルタを不要にしていること以外の部分の構成・動作は、図４に示すものと同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光ｅｘＯＲ回路１，１Ａでは、図６に示すように、出力光Ｓｏは、立ち上がりは速いが（例えば数ｐｓ）であるが、立ち下がりは遅い（数十ｐｓ）。これは、光キャリアを伴う半導体光増幅器３１，３２の非線形効果は、立ち上がり時間は極めて短いが、励起光（信号光）が切れた後のキャリアの緩和時間で決まる立ち下がり時間が長いからである。このように、出力光Ｓｏの立ち下がり時間が長いため、光ｅｘＯＲ演算動作を高速化するのに限界があった。したがって、周波数の高い信号光を、光ｅｘＯＲ演算動作することには限界があった。
【００２８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高速で光ｅｘＯＲ演算をすることができる高速光ｅｘＯＲ演算装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、光干渉回路を形成する２本の光干渉用光導波路と、この光干渉用光導波路にそれぞれ個別に信号光を入射させる２本の信号光用光導波路とを備えると共に、前記光干渉用光導波路にそれぞれ半導体光増幅器が介装される状態で実装されている相互位相変調型の波長変換素子と、
ループ導波路と、入力端子と出力端子を有すると共に前記ループ導波路の両端が接続されている光カプラとで構成され、前記入力端子に連続光が入射されるループ型干渉計と、
前記ループ型干渉計の前記出力端子から出力された光のうち前記連続光の波長成分の光のみを通過させる光フィルタとを有しており、
前記ループ導波路は当該ループ導波路の中点からシフトした位置において、一方の導波路と他方の導波路に分離されており、前記一方の導波路は、前記波長変換素子の一方の光干渉用光導波路の一端側のポートに接続されると共に、前記他方の導波路は、前記波長変換素子の一方の光干渉用光導波路の他端側のポートに接続されていることを特徴とする。
この場合、前記光干渉回路はマッハツェンダ型光干渉回路が好適である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係る高速光ｅｘＯＲ演算装置１００を示す。この高速光ｅｘＯＲ演算装置１００は、相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）型の波長変換素子１と、ループ型干渉計（サニャック干渉計）５０と、光フィルタ６０とで構成されている。
【００３２】
波長変換素子１では、平面光導波路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）により形成されたプラットホーム１０の面上に、光導波路により構成した対称マッハツェンダ型光干渉回路２０が形成されている。
【００３３】
対称マッハツェンダ型光干渉回路２０は、マッハツェンダ型光干渉回路を形成する２本の光干渉用光導波路２１，２２と信号光用光導波路２３，２４を有している。そして、入力端側及び出力端側において、それぞれ、光干渉用光導波路２１，２２が近接することにより方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２５，２６が形成されている。また、光干渉用光導波路２１と信号光用光導波路２３とが近接することにより方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２７が形成され、光干渉用光導波路２２と信号光用光導波路２４とが近接することにより方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２８が形成されている。
【００３４】
光干渉用光導波路２１，２２により形成されたマッハツェンダ型光干渉回路のうち、アーム導波路の部分には、半導体光増幅器３１，３２が介装される状態で実装されている。このようにマッハツェンダ型光干渉回路に半導体光増幅器３１，３２を実装することにより、ＸＰＭ型の波長変換素子が構成される。
【００３５】
なお、図１において、Ｐ１〜Ｐ８はポートである。そして第１の信号光Ｓ１がポートＰ１に、第２の信号光Ｓ２がポートＰ４に入射される。
【００３６】
なお、方向性光結合器（３ｄＢ光結合器）２５〜２８の代わりに、マルチモード干渉型の３ｄＢ光結合器（いわゆるＭＭＩカプラ）を用いても構わない。
【００３７】
このＸＰＭ型の波長変換素子１は、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じであるためｅｘＯＲ演算結果が０となるときには、クロス状態となり、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が異なっているためｅｘＯＲ演算結果が１となるときには、バー状態となる。
【００３８】
したがって、
〔１〕信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じであるためｅｘＯＲ演算結果が０となるときには、クロス状態となり、ポートＰ７に入射された光はポートＰ２から出力され、ポートＰ３に入射された光はポートＰ６から出力され、
〔２〕信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が異なっているためｅｘＯＲ演算結果が１となるときには、バー状態となり、ポートＰ７に入射された光はポートＰ３から出力され、ポートＰ３に入射された光はポートＰ７から出力される。
【００３９】
ループ型干渉計５０は、ループ導波路として機能する光ファイバ５１と、光ファイバ５１の両端が接続されている光カプラ５２とで構成されており、光カプラ５２には入力端子５２inと出力端子５２out を有している。
【００４０】
入力端子５２inには連続光ＣＷが入射されており、この連続光ＣＷは光カプラ５２にて分岐し、光ファイバ５１中を、右回りの連続光ＣＷ（Ｒ）と左回りの連続光ＣＷ（Ｌ）となって進行する。そして、右回りの連続光ＣＷ（Ｒ）と左回りの連続光ＣＷ（Ｌ）は光ファイバ５１を一周してから光カプラ５２に戻る（戻ってくる場合の状態については後述する）。
【００４１】
このとき、一周して光カプラ５２に戻ってきた右回りの連続光ＣＷ（Ｒ）と左回りの連続光ＣＷ（Ｌ）の位相が同じである場合には、連続光ＣＷ（Ｒ），ＣＷ（Ｌ）は干渉して入力端子５２inから出力される。一方、光カプラ５２に戻ってきた右回りの連続光ＣＷ（Ｒ）と左回りの連続光ＣＷ（Ｌ）の位相が異なっている場合（これには、連続光ＣＷ（Ｒ），ＣＷ（Ｌ）の一方のみが戻ってきた場合も含む）には、干渉は不完全にした起こらず（または干渉がまったく起こらず）、連続光ＣＷ（Ｒ），ＣＷ（Ｌ）は出力端子５２out から出力される。このように位相状態によって出力されてくる端子が異なるのは、ループ型干渉計（サニャック干渉計）の一般的な特性である。
【００４２】
光フィルタ６０は、連続光ＣＷの波長成分のみを通過させる特性を有しており、光カプラ５２の出力端子５２out から出力された光をフィルタリングする。
【００４３】
前述した波長変換素子１は、ループ導波路である光ファイバ５１の中点から僅かにシフトした位置に介装されている。換言すると光ファイバ５１は、右側の光ファイバ５１ａと左側の光ファイバ５１ｂに分離されており、光カプラ５２から導出された光ファイバ５１ａが、波長変換素子１の光干渉用光導波路２２の右端であるポートＰ７に接続され、光カプラ５２から導出された光ファイバ５１ｂが、波長変換素子１の光干渉用光導波路２２の左端であるポートＰ３に接続されており、光ファイバ５１ａ，５１ｂの先端は波長変換素子１を介して接続されていることになる。しかも光ファイバ５１ａの長さは、光ファイバ５１ｂの長さよりも長くなっており、具体的には例えば１ｍｍ長くなっている。この１ｍｍは、１０〔ｐｓ〕の時間の間に光が伝搬する距離に相当する。
【００４４】
次に、このような構成となっている高速光ｅｘＯＲ演算装置１００の動作を説明する。
【００４５】
入力端子５２inに入射された連続光ＣＷは、光カプラ５２にて分岐し、右回りの連続光ＣＷ（Ｒ）は光ファイバ５１ｂ中を進行して波長変換素子１のポートＰ３に入射され、左回りの連続光ＣＷ（Ｌ）は光ファイバ５１ａ中を進行して波長変換素子１のポートＰ７に入射される。
【００４６】
信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が「１」，「１」である場合、または、「０」，「０」である場合、即ち進行光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じである場合には、波長変換素子１はクロス状態となっている。
このため、ポートＰ３に入射された右回りの連続光ＣＷ（Ｒ）はポートＰ６から出力され、ポートＰ７に入射された左回りの連続光ＣＷ（Ｌ）はポートＰ２から出力され、光カプラ５２に戻ってくることはない。このため光カプラ５２の出力端子５２out から連続光ＣＷ（Ｒ），ＣＷ（Ｌ）は出力されず、光フィルタ６０から出力される光ｅｘＯＲ演算出力光Ｐの信号状態は「０」となる。
【００４７】
なお、信号光Ｓ１，Ｓ２が光カプラ５２に達して出力端子５２out から出力されることはあるが、このような信号光Ｓ１，Ｓ２は光フィルタ６０にてカットされ、光フィルタ６０から出力されることはない。
【００４８】
信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が「０」，「１」である場合、または、「１」，「０」である場合、即ち信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が異なる場合には、波長変換素子１はバー状態となっている。更に、信号光Ｓ１または信号光Ｓ２が、半導体光増幅器３１または半導体光増幅器３２に入射され、半導体光増幅器３１または半導体光増幅器３２内の屈折率が変化する。このため、波長変換素子１に入射された連続光ＣＷ（Ｌ），ＣＷ（Ｒ）は、半導体光増幅器３１または半導体光増幅器３２の屈折率変化の影響を受けて、図２（ａ）（ｂ）に示すように位相変化を起こす。つまり、信号光Ｓ１またはＳ２が立ち上がった時点で、連続光ＣＷ（Ｌ），ＣＷ（Ｒ）の位相が急峻に変化し、その後、半導体光増幅器３１，３２のキャリア変化の回復時間の速度に応じた時間で元の位相に戻る。
【００４９】
波長変換素子１はバー状態となっているため、位相変化が起こった連続光ＣＷ（Ｌ）は、光ファイバ５１ｂを通って光カプラ５２に戻り、位相変化が起こった連続光ＣＷ（Ｒ）は、光ファイバ５１ａを通って光カプラ５２に戻る。光ファイバ５１ａは、光ファイバ５１ｂも１ｍｍ長くなっているため、図２（ａ）（ｂ）に示すように、連続光ＣＷ（Ｌ）が光カプラ５２に戻ってから、１０〔ｐｓ〕だけ時間遅れして、連続光ＣＷ（Ｒ）が光カプラ５２に戻る。
【００５０】
連続光ＣＷ（Ｌ）が光カプラ５２に戻ってきてから、連続光ＣＷ（Ｒ）が光カプラ５２に戻ってくるまでの１０〔ｐｓ〕の期間Ｔでは、連続光ＣＷ（Ｌ）のみが光カプラ５２に戻ってくるため、連続光ＣＷ（Ｌ）は出力端子５２out から出力される。この連続光ＣＷ（Ｌ）は光フィルタ６０を通過して、図２（ｃ）に示すように、パルス幅が１０〔ｐｓ〕となったｅｘＯＲ演算出力光Ｐとなって出力される。
【００５１】
期間Ｔが過ぎ、連続光ＣＷ（Ｌ）のみならず連続光ＣＷ（Ｒ）も光カプラ５２に戻ってくると、連続光ＣＷ（Ｌ），ＣＷ（Ｒ）は同じ位相変化を受けているため両者間に位相差がなく同位相となっているため、連続光ＣＷ（Ｌ），ＣＷ（Ｒ）は入力端子５２inから出力され、ｅｘＯＲ演算出力光Ｐの信号状態は「０」となる。
【００５２】
なお期間Ｔよりも時間的に前の期間では、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じで、光カプラ５２には連続光ＣＷ（Ｌ），ＣＷ（Ｒ）が戻ってこないので、ｅｘＯＲ演算出力光Ｐの信号状態は「０」となっている。
【００５３】
結局、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が異なっているためｅｘＯＲ演算結果が１となるときには、ｅｘＯＲ演算出力光Ｐが出力され、信号光Ｓ１，Ｓ２の信号状態が同じであるためｅｘＯＲ演算結果が０となるときには、ｅｘＯＲ演算出力光Ｐは出力されず、このｅｘＯＲ演算出力光Ｐの信号状態がｅｘＯＲ演算結果を示すことになる。
【００５４】
しかも、ｅｘＯＲ演算出力光Ｐのパルス幅は１０〔ｐｓ〕と短くでき、このパルス幅は光ファイバ５１ａ，５１ｂの長さの差によって決定できる。つまり、半導体光増幅器３１，３２のキャリア変化の回復時間に影響されることなく、ｅｘＯＲ演算出力光Ｐのパルス幅を短くすることができる。この結果、光ｅｘＯＲ演算を光速で実行することができるようになる。
【００５５】
【発明の効果】
以上実施の形態と共に具体的に説明したように本発明では、相互位相変調型の波長変換素子とループ型干渉計とを組み合わせ、２つの信号光の信号状態が一致する場合には、ループ型干渉計を通って波長変換素子に達した連続光を波長変換素子を介して外部に出し、２つの信号光の信号状態が異なる場合には、連続光を波長変換素子を通過させてループ型干渉計を循環させ、循環して戻ってきて光カプラの出力端子から出力された連続光を光ｅｘＯＲ演算結果を示す信号とした。この場合、右回りの連続光と左回りの連続光が戻ってくるタイミングが異なるため、光カプラの出力端子から出力される連続光のパルス幅を短くすることができ、高速で光ｅｘＯＲ演算をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高速光ｅｘＯＲ演算装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る高速光ｅｘＯＲ演算装置における光信号状態を示す特性図である。
【図３】光ｅｘＯＲ動作を示す説明図である。
【図４】従来の光ｅｘＯＲ回路を示す構成図である。
【図５】従来の光ｅｘＯＲ回路における出力光の光信号状態を示す特性図である。
【図６】従来の光ｅｘＯＲ回路における光信号状態を示す特性図である。
【図７】従来の光ｅｘＯＲ回路の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１，１Ａ  光ｅｘＯＲ回路（ＸＰＭ型波長変換素子）
１０  プラットホーム
２０  対称マッハツェンダ型光干渉回路
２１，２２  光干渉用光導波路
２３，２４  信号光用光導波路
２５〜２８  方向性光結合器
３１，３２  半導体光増幅器
４０  光フィルタ
５０  ループ型干渉計
５１  光ファイバ
５１ａ，５１ｂ  光ファイバ
５２  光カプラ
５２in  入力端子
５２out   出力端子
６０  光フィルタ
１００  高速光ｅｘＯＲ演算装置
ＣＷ  連続光
ＣＷ（Ｒ）  右回りの連続光
ＣＷ（Ｌ）  左回りの連続光
Ｐ  ｅｘＯＲ演算出力光
【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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