(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生すべき信号のビットからクロック速度を取り出すことを可能にするクロック信号回復手段と、
ソリトンの振幅を前記クロック信号によって変調することを可能にする変調手段とを備え、
前記変調手段が非線形光ループ・ミラー（ＮＯＬＭ）によって構成されることを特徴とする、ソリトンに対して同期変調を行うことによってソリトン光信号を再生するためのインライン再生装置。
【請求項２】
前記ソリトンを通過させながら、前記クロック信号の波長λh を阻止するための第１のフィルタを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記クロック回復手段が、光−電トランスデューサ手段または電−光トランスデューサ手段を持たない全光学式手段であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記クロック回復手段が、光−電トランスデューサ手段および電−光トランスデューサ手段ならびに電子的増幅手段および電子的濾波手段と、電子信号を整形するための整形手段を備えるオプトエレクトロニクス手段であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＮＯＬＭが入出力信号を前記ＮＯＬＭのループへ向かって結合させるための５０／５０結合器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ＮＯＬＭが、該ＮＯＬＭによって加えられる振幅変調と周波数変調の相対的な大きさを調整できるように、非対称な結合係数を有する結合器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ＮＯＬＭが結合器を含み、前記検出器が３×３結合器であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記クロック信号がほぼ正弦波であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ソリトンからのエネルギーの線路損を補償する少なくとも１つの第１光増幅器を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第１光増幅器によって伝えられるスペクトル・ノイズを濾波によって除去でき、かつソリトンの時間幅を増大させながらソリトンのスペクトル幅を狭くできる、少なくとも１つの「案内する」第２フィルタを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ソリトンが前記案内フィルタを通過する時にソリトンからのエネルギー損失を補償できる、少なくとも１つの第２光フィルタを更に含む、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ遠隔通信に関するものであり、更に詳しく言えば、長距離通信に関するものである。非常に長い距離の光ファイバ・リンクには、「ソリトン」型信号を使用することが知られている。そのような信号は、大きな色分散なしに分散性ファイバに沿って伝播することを可能にする特殊なスペクトル特性、すなわち、色分散を打ち消すために屈折率の信号強度に対する依存性を用い、あるいはその逆を行う。信号のスペクトル形状は、伝播距離の影響にもかかわらず保持される。したがって、その影響は主として線路損から構成される。そのような線路損はインライン光増幅によって、たとえば、エルビウムでドープしたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いて補償できる。
【０００２】
【従来の技術】
インライン増幅（ＥＤＦＡ）によるソリトン伝送では、下記のような既知の問題が解決されていない。
【０００３】
１）Ｇｏｒｄｏｎ−Ｈａｕｓジッタにより、信号のビットの到達のタイミングが不確実になる。
【０００４】
２）光増幅器における増幅される自然放出から来るノイズが累積される。
【０００５】
これらの問題に対する種々の解決策が提案されており、次の文献に記載されている。それらの文献を従来技術の記載として本明細書に明示的に組み込む。
【０００６】
１）非線形増幅ループ・ミラー（ＮＡＬＭ）による自己濾波。文献Ｄ１：Ｍ．Ｍａｔｓｕｔｏｍｏ他「Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｉｓｅ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ−ｌｉｍｉｔｅｄ  ｓｏｌｉｔｏｎ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｂｙ  ｍｅａｎｓ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ  ｌｏｏｐ  ｍｉｒｒｏｒｓ」、Ｏｐｔｉｃｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ  １９巻、３号、１８３〜１８５ページ、１９９４年２月１日。この文献の教示するものは、ソリトン信号の線路損が、増幅手段を含むファイバ・ループにおいて行われる増幅によって緩和され、ＮＡＬＭ装置は非線形利得と高いビット速度を持つ増幅器部品として働くことである。増幅装置はソリトンを選択的に増幅し、ソリトンのスペクトル領域の外で累積されたノイズ、とくに増幅された自然放出からのノイズ（ＡＳＥ）はより小さく増幅される。
【０００７】
２）案内・スライディング濾波。文献Ｄ２：Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ他、（１９９２年）「Ｔｈｅ  ｓｌｉｄｉｎｇ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｇｕｉｄｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒ：ａｎ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｆｏｒｍ  ｏｆ  ｓｏｌｉｔｏｎ  ｊｉｔｔｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ」、Ｏｐｔｉｃｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ  １７巻、２２号、１５７５〜１５７７ページ、１９９２年１１月１５日。この方法は能動部品のみを用いているが、ＡＳＥからのノイズが距離とともに指数的に増大するために、最大距離が制限される。ノイズがそのように増大する理由は、案内フィルタによる周期的濾波が増大した線路損を生じ、それを各光増幅段において増加した利得によって補償しなければならないからである。フィルタのスペクトル窓におけるノイズもその後で各増幅段で増幅されるが、そのノイズは誘導フィルタによっては決して除去されない。そうすると、各増幅器で増倍されたノイズの振幅はかなりの割合に達し、伝送距離と共に指数的に増大する。
【０００８】
３）濾波を伴う同期変調。文献Ｄ３：Ｈ．ＫｕｂｏｔａおよびＭ．Ｎａｋａｚａｗａ、（１９９３年）「Ｓｏｌｉｔｏｎ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  ｔｉｍｅ  ａｎｄ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎｓ」、ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２９巻、７号２１８９〜２１９７ページ、１９９３年７月はその方法の理論的な利点を示すために計算を用いている（図８参照）。実際的な解決法は推奨されていないが、文献Ｄ４：Ｎａｋａｚａｗａ他（１９９１年）「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｏｌｉｔｏｎ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ｕｎｌｉｍｉｔｅｄ  ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｗｉｔｈ  ｓｏｌｉｔｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  ｔｉｍｅ  ａｎｄ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２９巻、９号、７２９〜７３０ページ、１９９３年４月２９日における１００万キロメートルにおよぶ１０Ｇｂｉｔ／ｓでの実験を参照されたい。
【０００９】
文献Ｄ４は、図２に線図で示すように、ソリトンを同期変調するためにＬｉＮＯ３で製作された光変調器を用いることを教示している。その解決策の問題は、再生すべき信号のビット速度が２０〜３０Ｇｂｉｔ／ｓの範囲を超えることができないことである（文献Ｄ４では１０Ｇｂｉｔ／ｓ）。ＬｉＮＯ３光変調器は、インライン・ソリトン信号に基づいてクロック回路で発生された電子制御信号によって制御される。クロック回復手段は、入口Ｆ１と出口Ｆ２の間を伝播する光信号の一部を抽出するための光結合器Ｃ３と、クロック抽出回路ＣＬＫＸと、遅延を与える遅延線ＤＥＬと、ＬｉＮＯ３光変調器ＭＯＤを動作させるのに必要な制御電力を供給するための増幅器ＧＭとを備える。図２は、再生回路の挿入損失を小さくするための入力光増幅器（（ＥＤＦＡ）と、複屈折偏光制御器（ＰＣ）と、ソリトンからのエネルギーのスペクトル分布を狭くするための帯域光フィルタＢＰとを更に示す。それらの部品のあるものは、後で説明する本発明の好適な実施例でも使用する。
【００１０】
クロックにはわかっている所定の瞬間に光パルスが存在することを表す「１」ビットと、光パルスがないことを表す「０」ビットから構成されるビット・ストリームの形で光信号を再生する再生装置も知られている。文書Ｄ５：Ｊ．Ｋ．ＬｕｃｅｋおよびＫ．Ｓｍｉｔｈ、（１９９３年）「Ａｌｌ−０ｐｔｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ」、Ｏｐｔｉｃｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ  １８巻、１５号、１２２６〜１２２８ページ、１９９３年８月１日。この文献Ｄ５に記載されているシステムを図３に示し、それについて以下に説明する。
【００１１】
本発明を一層良く理解するためには他の文献が有用である。それらの文献を簡単に引用し、それらの文献がこの目的のためにどのように有用であるかについて説明する。それらの文献も、従来技術の記述として、本出願に明示的に組み込む。
【００１２】
文献Ｄ６：Ｎ．Ｆｉｎｌａｙｓｏｎ他、（１９９２年）「Ｓｗｉｔｃｈ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆ  ｔｈｅ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｏｏｐ  ｍｉｒｒｏｒ（ＮＯＬＭ）」、Ｏｐｔｉｃｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ  １７巻、２号、１１２〜１１４ページ、１９９２年１月１５日。この文献は、線形状態で動作する際に切り替えられ光信号の偏光に対して感度を持たない、または感度があまり高くないスイッチとしてＮＯＬＭを構成できること、およびループの複屈折が、モード・ロックされたリング・レーザで観察される不安定さに寄与する可能性があることを教示している。
【００１３】
文献Ｄ７：Ｋ．Ｕｃｈｉｙａｍａ他、（１９９２年）「Ｕｌｔｒａｆａｓｔ  ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｓｃｈｅｍｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｏｏｐ  ｍｉｒｒｏｒ（ＮＯＬＭ）」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２８巻、２０号、１８６４〜１８６６ページ、１９９２年９月２４日。この文献は、切り替えられ信号からの光の偏光に対して感度がなくなったスイッチとしてＮＯＬＭを使用することを教示している。これは、ＮＯＬＭの中間点で切断されて、９０°回転された偏光維持ファイバを用いて達成される。この原理を図５に示す。
【００１４】
たとえば、ＮＯＬＭのループは、２個の孔を持つＰＡＮＤＡ偏光維持ファイバによって構成される。伝播の中間段階で軸線Ａ１とＡ２の間で偏光維持ファイバを９０°回転することによって、図５に示すようにループの左側部分の高速軸線がループの右側部分の低速軸線になり、左側部分の低速軸線がループの右側部分の高速軸線になる。ループ（Ｌ）のファイバは偏光分散性である、すなわちファイバ内部で光が伝播する速さが、高速軸線に整列している偏光と、高速伝播軸線に垂直な偏光とで異なる。偏光の分散を克服することが必要である。これは、２本の同じ長さのファイバを用いて、偏光維持ファイバの軸線Ａ１とＡ２を相互に直角に配置し、それにより、偏光分散を打ち消すことによって達成される。
【００１５】
システムを、切り替えられる信号の偏光から独立にするために、制御入力ファイバＦ３上の結合器Ｃ２によってループＬに挿入される制御信号の偏光が、２本の直交する軸線Ａ１とＡ２に対して４５°で注入される。上記と同様にして、偏光分散の効果を打ち消すことができる。
【００１６】
文書Ｄ８：Ｌ．Ｅ．Ａｄａｍｓ他、（１９９４年）「Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｃｌｏｃｋ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｆｉｇｕｒｅ−ｅｉｇｈｔ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ａ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ３０巻、２０号、１６９６〜１６９７ページ、１９９４年９月２９日。この文献は、全光学式クロック回復を行うためにモードロック・レーザを使用することを教示している。全光学式クロック回復は本発明の装置で使用でき、それについては後で図７を参照して説明する。
【００１７】
文献Ｄ９：Ｄ．Ｓａｎｄｅｌ他、（１９９４年）「Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｗｉｔｈ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ」、光ファイバ国際会議報文集１９９４年、ＦＧ２ページ。この文献は、主入力部に３×３結合器を有するＮＯＬＭの使用を記述している。本発明の一実施例では、この文献に教示されるような３×３結合器を用いてある位相関係を得る。２×２結合器を用いる代わりに、このような３×３結合器を用いることによって、ＮＯＬＭのループ内で非対称な位相シフトが行われる。互いに逆向きに伝わる信号から見て、平均ポンピング・パワー（またはループがクロック信号で満たされるレベル）の結果としての消光比の低下は、種々のパラメータを適切に選択した場合、位相シフトによって解消できる。
【００１８】
文献Ｄ５に開示され、図３に示すシステムは、非線形光ループ・ミラー（ＮＯＬＭ）を用いて、再生すべき信号のビットの流れによって第１の波長λｈ＝１．５６μｍのクロック信号を変調する。その信号は第２の波長λｓ＝１．５４μｍである。そうすると、その結果変調されたクロック信号は再生された信号を構成する。その再生された信号の波長が変化している（入力信号の波長１．５４μｍが出力信号の１．５６μｍに）。
【００１９】
この文献は、入力ファイバＦ１に挿入された信号からクロック信号が回収されること、レーザのモードロックでジッタが減少されて、信号のビットレートでクロック・パルスの流れを発生するように、リング・ファイバを持つリング・レーザＲＬをモード・ロックすることによってその信号が回収されることを教示している。クロック・パルスの流れは結合器Ｃ６によってリング・レーザから取り出される。その結合器からクロック・パルスの流れは光アイソレータＩと、ＮＯＬＭの結合器Ｃ１の入力部ｌに加えられるまでのその伝送時間ＦＳを機械的に調整する装置とを通る。λｓ＝１．５４μｍの入力信号が、結合器Ｃ２を介して入力ファイバＦ３に沿ってＮＯＬＭのループＬに挿入される。結合器Ｃ２に入力ソリトン信号が存在しない時に結合器Ｃ１の入力部１に存在するクロック信号に対してＮＯＬＭが完全に反射性（入力部１へ向かって反射する）となるように、複屈折偏光制御器ＰＣが調整される。これとは対照的に、信号の「１」ビットが結合器Ｃ２を介してＮＯＬＭに挿入されると、それは切替えを行ってクロック信号を通させる。そのクロック信号は出力ファイバＦ２に沿い、結合器Ｃ１の入力部２を介して、タイミング・ジッタなしに、出力される。
【００２０】
したがって、ＮＯＬＭは再生すべき信号のビットによって制御されるスイッチとして用いられる。そのスイッチは、信号のビットが「１」の時に「オン」（ＮＯＬＭはクロック信号に対して透明である）に切り替え、信号のビットが「０」の時に「オフ」（ＮＯＬＭはクロック信号に対して反射性である）に切り替える。
【００２１】
再生すべき信号がジッタに影響されないように、ＮＯＬＭを切り替えるコマンドを構成する信号のそのビットの時間窓は、クロック信号に対して広くされる（文献Ｄ５の１２２７ページの最後の節の左側の欄を参照されたい）。これは、使用している２つの波長の間の色分散のために、結合器Ｃ２によって挿入された信号と共伝播方向（図では時計回り）のクロック信号との間の相対的な「引き離し（ｗａｌｋ−ｏｆｆ）」を用いて行われる。
【００２２】
ＬｕｃｅｋおよびＳｍｉｔｈによって提案されたシステムは、下記の理由からソリトンの再生には不適当である。
【００２３】
１）大きな欠点は信号の波長が変化することである。
【００２４】
２）ＮＯＬＭはソリトン信号の偏光に依存し、ＮＯＬＭのコマンド切替えのために供給されるソリトン信号の偏光が決定されないために、ＬｕｃｅｋおよびＳｍｉｔｈのシステムの実際の実施に関して問題が残る（文献Ｄ５）。
【００２５】
信号の「１」ビットが存在しない時にクロック信号をポート１へ向かって反射するように、偏光制御器（文献Ｄ５の図１の参照符号ＰＣ）が調整される（Ｄ５、ｐ．１２２７、左欄、最終パラグラフ参照）。しかし、この調整は環境パラメータ（温度、振動等）に依存するから、この調整は監視する必要がある。
【００２６】
そのような装置の信頼度は実際には、それらの問題と対比して十分というにはほど遠い。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術の諸問題を軽減させることである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、再生すべき信号のビットからクロック速度を取り出すことを可能にするクロック信号回復手段と、
ソリトンの振幅を前記クロック信号によって変調することを可能にする変調手段とを備え、
前記変調手段が非線形光ループ・ミラー（ＮＯＬＭ）によって構成される、ソリトンに対して同期変調を行うことによってソリトン光信号を再生するためのインライン再生装置を提供するものである。
【００２９】
変更例では、前記装置は前記ソリトンを通過させながら、前記クロック信号の波長を阻止するための第１のフィルタを更に含む。好適な変更例では、前記クロック回復手段が、光−電トランスデューサ手段または電−光トランスデューサ手段を持たない全光学式手段である。別の変更例では、前記クロック回復手段が、光−電トランスデューサ手段および電−光トランスデューサ手段ならびに電子的増幅手段および電子的濾波手段と電子信号を整形するための整形手段とを備えるオプトエレクトロニクス手段である。
【００３０】
特定の実施例では、前記ＮＯＬＭが入力−出力信号を前記ＮＯＬＭのループへ向かって結合させるための５０／５０結合器を含む。
【００３１】
有利な実施例では、前記ＮＯＬＭによって加えられる振幅変調と周波数変調の相対的な大きさが調整できるように、前記結合器の結合係数が非対称的であるように選択される。特定の実施例では、前記検出器は３×３結合器、すなわち６個のポートを有する結合器である。とくに有利な実施例では、クロック信号はほぼ正弦波である。
【００３２】
ある特徴によれば、本発明の装置は、ソリトンからのエネルギーの線路損を補償する少なくとも１つの第１光増幅器を更に含む。別の特徴によれば、本発明の装置は、前記少なくとも１つの光増幅器によって伝えられるスペクトル・ノイズを濾波によって除去でき、かつソリトンの時間幅を増大させながらソリトンのスペクトル幅を狭くできる少なくとも１つの「案内する」第２フィルタを更に含む。別の有利な特徴によれば、本発明の装置は、ソリトンが前記案内フィルタを通過する時にソリトンからのエネルギー損失を補償できる少なくとも１つの第２光フィルタを更に含む。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の装置で使用するために適当な従来の非線形光ループ・ミラー（ＮＯＬＭ）の例を示す。一般に、ＮＯＬＭはファイバ・ループＬと、第１の光結合器Ｃ１と、制御信号を制御光ファイバＦ３を介してＮＯＬＭに注入するための第２の光結合器Ｃ２とを備える。第１の光結合器Ｃ１は４つのポート１、２、３、４を有し、その光結合器Ｃ１の結合係数は種々のポートの間の光パワーの分担を示す。
【００３４】
製作された組立体に正の利得を持たせて、その組立体を文献Ｄ１に記載されている非線形増幅ループ・ミラー（ＮＡＬＭ）を製作するように、光増幅器ＧＬをループに付加しても良い。
【００３５】
ＮＯＬＭによって切り替える光信号が入力ファイバＦ１によって結合器Ｃ１のポート１に挿入される。まず、ファイバＦ３に制御信号が存在しない時に、結合器Ｃ１の結合係数５０／５０を持つ場合について説明する。この場合には、前記光信号のパワーの５０％がポート４に存在し、他の５０％が結合器Ｃ１のポート３に存在するが、２つのパワーの間にはπ／２（９０°）の相対的な位相差が存在する。したがって、それら２つの信号は、長さが約５ｋｍから１０ｋｍのファイバ・ループに沿って逆向きに伝わる。２つの信号の光路長は同一であるので、信号は結合器Ｃ１のポート３と４にそれぞれ到達し、それらのポートで相互に干渉する。
【００３６】
２つの信号は位相がπ／２異なるので、波が結合器Ｃ１のポート２へ向かう場合は弱め合う干渉が起こる。したがって、信号は出力ファイバＦ２には伝わらない。これとは対照的に、結合器Ｃ１のポート１へ向かう波では相互に強め合う干渉が起こる。したがって、ポート１に供給される信号はＮＯＬＭによって、この場合にはポート１へ向かって全反射される。
【００３７】
制御信号が制御光ファイバＦ３に存在する場合について以下に説明する。この信号は光結合器Ｃ２によってＮＯＬＭのループに結合され、ループに沿って時計回りに伝わる。ループに沿って互いに逆向きに伝わる信号波は、制御信号の存在によって全くまたはほとんど影響を受けない。しかし、ループに沿って同じ向きに伝わる信号波は乱される。ループＬのファイバは非線形効果を示す。この非線形効果はファイバの屈折率を光のパワーの関数として、またはより正確にいえば、ファイバ内部の電界の振幅の関数として変化させる。一緒に進む波を「共伝播する」波と呼ぶが、その電界は相互に線形的に重なり合う。その結果生ずる電界の強さは、ループＬに沿って他の向きに伝わる波の電界の強さより大きくなる。
【００３８】
共伝播する波から見たループＬの実効屈折率は、逆向きに伝わる波から見たそれとは異なる。したがって、それらの波の伝播する速さは異なる。それらの波の結合器Ｃ１への到達時刻は異なり、したがって、相互に干渉せず、または相互にあまり強くは干渉しない。光パワーの全てまたはほとんど全てが結合器Ｃ１のポート２に存在し、出力光ファイバＦ２に沿って運ばれる。
【００３９】
このように、制御ファイバＦ３に制御信号が存在すると非線形光ループ・ミラーを切り替えることができ、したがって、制御信号が存在する時はその制御ファイバは透明であり、制御信号が存在しない時はその制御ファイバは反射する。切替えは非常に速くできる、すなわち、最低１００ＧＨｚ程度にできる。ＮＯＬＭのループに複屈折素子を挿入することによって、制御信号が存在しない時はミラーを透明にし、制御信号が存在する時にそのミラーを反射性にするように、切替え特性を逆にすることが可能である。これは、装置が非線形状態で動作している時に、信号の偏光に対する感度の問題を取り扱っている文献Ｄ６の導入部の記述と関連する。
【００４０】
上記ＮＯＬＭは、文献Ｄ５に開示されているＮＯＬＭによってクロック信号を切り替えることによってソリトンを再生するための従来の装置を線図で示す図３（既に説明した）に示した装置で使用するＮＯＬＭに従う。
【００４１】
図２と図３に示す従来技術の諸欠点を小さくするために、本発明は、図４に線図的に示すＮＯＬＭによってソリトンを同期変調することによりソリトン型光信号を再生するインライン再生装置を提供する。従来技術ではＮＯＬＭは第１の光スイッチとして主に用いられているが、本発明はそれを振幅変調器として用いることを提案する。
【００４２】
図４に示す装置では、再生すべきソリトン型光信号が入力光ファイバＦ１を通って到達する。光ファイバではタップ用光結合器Ｃ３が光信号の一部を取り出して、その光信号からクロック回復手段ＣＬＫによってクロック信号を取り出すようにする。その後でクロック回復手段ＣＬＫは光クロック信号を結合器Ｃ２を介してＮＯＬＭの制御入力端子に加える。ソリトン信号は常に同じ波長λs である。ソリトンの波長λs を通過帯域の中心波長とする帯域フィルタＢＰＣによって、クロック信号を装置の出力端子で除去できるように、クロック信号の波長λｈをソリトン信号の波長λs と僅かに異ならせることがことが好ましい。
【００４３】
タップ用結合器Ｃ３の下流側で、ソリトン信号はＮＯＬＭの結合器Ｃ１の入力ポート１に到達するまで入力光ファイバＦ１に沿って伝播する。本発明の変更例においては、ソリトン信号が増幅され、または再生された時以来ソリトンが受けた線路損を保障するように、光増幅器ＧＳをＮＯＬＭの上流側に置くことができる。
【００４４】
ＮＯＬＭの動作は図１を参照して先に説明した動作に類似する。したがって、ＮＯＬＭの結合器Ｃ１のポート１に到達するソリトンは、制御結合器Ｃ２を通じて制御入力ファイバＦ３に加えられるクロック信号によって変調される。クロック信号とソリトン信号がＮＯＬＭに沿って流れる時にそれらの信号を同期できるように、クロック信号の伝播経路に沿う伝播時間と、ソリトンの伝播経路に沿う伝播時間とを、図３に示す装置の場合と同様に調整しなければならない。
【００４５】
したがって、ソリトン信号はクロック信号の包絡線によって変調され、それによってソリトンの振幅変調を可能にする。振幅変調は、再生装置の出力端子におけるＧｏｒｄｏｎ−Ｈａｕｓジッタを減少するか、無くすためには不十分である。
【００４６】
図５（既に説明した）に示すように、本発明のＮＯＬＭを実現するために偏光維持ファイバを使用することが好ましい。光クロック信号は、ループ・ファイバＬ内部の偏光維持軸線Ａ１、Ａ２に対して４５°の角度で偏光軸線が配置されている結合器Ｃ２を介してＮＯＬＭに注入される。したがって、この装置の動作は、変調すべきソリトン信号の偏光に依存しない。これは従来の装置、特に図３に示す装置と比べて大きな利点である。図３に示す装置では、ソリトン信号はＮＯＬＭの制御信号を構成する。そのソリトン信号は任意の、未知であり、制御できない偏光を有する。したがって、その信号の偏光に対するＮＯＬＭの感度は、その従来の装置の性能レベルに悪影響を及ぼすことがある。
【００４７】
クロック回復手段ＣＬＫは全光学式手段（図７参照）、またはオプトエレクトロニック手段（図６参照）とすることができる。
【００４８】
図６は光信号用のオプトエレクトロニック・クロック回復装置の例を線図で示す。この装置は当業者に知られている原理を用いる。図４に示すタップ付き結合器Ｃ３によって取り出された光信号は、光検出器ＰＤに到達するまで、光ファイバＦ４に沿って伝播する。その光検出器はその光信号を電子信号に変換する。その結果の電子信号はマイクロ波電子増幅器ＡＥ１によって最初に増幅される。その後で、その信号が非零復帰（ＮＲＺ）信号である場合には、その信号は第１の帯域フィルタＢ／２によって濾波される。図６に示す例では、ＮＲＺ信号に対しては、濾波された信号の周波数がその後で周波数逓倍器Ｘ２によって増倍されてから、第２のフィルタＢによって更に帯域濾波される。信号がソリトン信号であると、フィルタＢは第１のフィルタを構成する。その後で、結合器Ｃ３において取り出された光信号から形成された電子パルスの繰り返し率で光信号を放出するダイオード・レーザＬＤを制御するように、その信号は増幅される。光信号は、制御ファイバＦ３と、図４に示す結合器Ｃ２を介してＮＯＬＭの制御入力に加えられる前に、必要に応じて、光増幅器ＡＯ１によって増幅できる。
【００４９】
図７は光信号からクロック信号を回復するための全光学式クロック回復装置の例を示す。この装置はリング−ファイバ・レーザをモードロッキングする既知の原理を用いる。図４に示すタップ付き結合器Ｃ３によって取り出された光信号は、結合器Ｃ７を介して光ファイバＦ４が結合されているファイバ・ループＲに到達するまで、光ファイバＦ４に沿って伝播する。そのファイバ・ループＲと、ここで説明している種々の光学部品は、図３を参照して上で説明したリング・レーザ（参照符号ＲＬ）、またはＬ．Ｅ．Ａｄａｍｓ他により文献Ｄ８に記載されているようにリング・レーザを構成する。そのリング・レーザは光増幅手段ＡＯＬと、一方向動作のための光アイソレータＩと、レーザ光の波長を中心波長とする濾波手段ＦＬと、非線形光結合手段ＣＯＮＬとを含む。その非線形光結合手段は、振幅の非または位相あるいはその両方の非線形性を、ファイバＲを進む光の電界の振幅の関数として得ることを可能にする。たとえば、非線形光結合手段ＣＯＮＬは、先に参照した図を参照して説明したＮＯＬＭ、または文献Ｄ８に記載されているＮＯＬＭとすることができる。
【００５０】
リング・レーザは、結合器Ｃ７を介して注入されるソリトン信号が存在しない時は、連続動作（ＣＷ）できる。しかし、ビットの流れが結合器Ｃ７を介して注入されると、互いに逆向きに伝播する成分の間に非対称的な位相シフトが直ちに行われ、ＮＯＬＭの伝送度が高くされ、リング・レーザは信号のビットの率でモードロックされる。その後で、タイミング・ジッタがほとんどなしにクロック信号を与えるように、パルスを光結合器Ｃ８を介して取り出すことができる。同期変調のためにその信号を容易に使用できるようにするために、図７は、第２の光増幅器ＡＯＨと、リング・レーザによって出力されたパルスに所望の形（振幅、持続時間、パルスの立上がり形、立ち下がり形等）を持たせるための圧縮手段と伸長手段の少なくとも一方とを示す。元のパルスは比較的狭いので、それらのパルスを使用する前に拡げることが望ましい。このようにして、光ファイバＦ３を介して供給されるクロック信号は希望の用途に対して最適にされる。
【００５１】
図８は、本発明の再生装置（Ｃ３、ＣＬＫ、２Ｃ、Ｃ１およびＮＯＬＭ）と、複数のライン光増幅器（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等）と、複数の誘導フィルタ（ＢＰ１、ＢＰ２、ＢＰ３等）とを備える本発明のソリトン信号伝送装置を示す。誘導フィルタはソリトンのスペクトル幅を構成するが、その際に、それらのフィルタはソリトンからエネルギーを除去する。これが、光ファイバ（ＬＦ１、ＬＦ２等）において増幅器（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等）の間でソリトンがこうむる線路損より、インライン増幅器の利得を高くしなければならない理由である。ソリトンのスペクトル幅を狭くすることによって、文献Ｄ２に記載されているように、タイミング・ジッタも誘導フィルタによって減少される。
【００５２】
図９は、主入力端子に３×３光結合器Ｃ１１を有する従来の非線形光ループ・ミラー（ＮＯＬＭ）の例を線図で示す。このＮＯＬＭは本発明の装置で使用するのに適当である。２×２結合器の代わりに３×３結合器を用いることによって、ＮＯＬＭのループに非対称位相シフトが伝えられる。平均ポンピング・パワー（またはループがクロック信号で満たされるレベル）の結果として、逆向きに伝播する信号が見る消光比の低下を、種々のパラメータを適切に選択するものとすると、位相シフトによって無くすことができる。
【００５３】
３×３結合器は６つのポートを有する。それらのポートには３つの入力ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３が含まれる。ここで重要なことは、種々のポートの間の位相関係である。２×２結合器では、直接経路（１、３）と交差経路（１、４）の間にπ／２の位相シフトが存在する。３×３結合器の場合、隣接ポート間に±π／３の位相シフトが存在する。入力ポート／出力ポートを適切に選択することによって、ＮＯＬＭのループで非対称位相シフトが与えられるように、位相シフトの符号を選択することが可能である。平均ポンピング・パワー（またはループがクロック信号で満たされるレベル）の結果として、逆向きに伝播する信号から見た消光比の低下を位相シフトによって無くすことができる。
【００５４】
たとえば、ソリトン信号を結合器Ｃ１１のポートＰ１を介して光ファイバＦ１１に注入できる。ポートＰ２に接続されたファイバＦ１２は、接続されない（干渉反射を回避するために単に終端されるだけである）。光ファイバＦ１１は３×３結合器Ｃ１１の内部の他の２つの光ファイバＦ１２とＦ１３に結合される。ＮＯＬＭは上記の例のように動作する。逆向きに伝播する波の位相シフトの影響を、π／３位相シフトによって与えられる非対称の定数で打ち消すことができる。
【００５５】
上記の場合と同様に、同期変調によって再生されたソリトン信号は、クロック信号が光結合器Ｃ２を介して光ファイバＦ３上でＮＯＬＭに加えられた時、結合器Ｃ１１のポートＰ３を介してファイバＦ１３に加えられる。
【００５６】
以上、クロック信号を回復し、それをＮＯＬＭの制御された入力に加え、インライン・ソリトン再生装置の実現で遭遇することがある少数の小さい問題を解決するために、ある従来の装置を用いて、少数の実施例のみについて本発明の装置を説明した。もちろん、本発明の実施例のリストは網羅的なものではなく、当業者であれば、本発明の装置を必要に応じて目的に適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置に使用するのに適した従来の非線形光ループ・ミラー（ＮＯＬＭ）の例を示す図である。
【図２】文献Ｄ４に示す、ソリトンを同期変調するための従来の装置を示す図である。
【図３】ＮＯＬＭによってクロック信号を切り替えることによってソリトンを再生するための、文献Ｄ５に示されている、従来の装置を示す図である。
【図４】文献に示す、ソリトンを同期変調するための本発明の装置の実施例を示す図である。
【図５】切り替える信号の偏光に影響されない、別の文献Ｄ７に示されている従来のＮＯＬＭスイッチを示す図である。
【図６】光信号からクロック信号を回復するためのオプトエレクトロニック・クロック回復装置の例を示す図である。
【図７】光信号用の全光学式クロック回復装置の例を示す図である。
【図８】本発明の再生装置を複数のライン光増幅器および複数の誘導フィルタと共に備える本発明のソリトン信号伝送システムを示す図である。
【図９】主入力端子に３×３光結合器を有する、本発明の装置に使用するのに適した従来の非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ）の例を示す図である。
【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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