(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＲＺ形式の信号光が入力される１つの入力ポート及び前記信号光を分岐して出力する複数の出力ポートを有する光分岐器と、
複数の入力ポート及び１つの出力ポートを有する光結合器と、
前記光分岐器の出力ポートと前記光結合器の入力ポートとを個別に接続する複数の接続用光ファイバと、
各接続用光ファイバにおいて、光分岐器から光結合器に向かって順に配列した状態でそれぞれ介装された光変調器，光カプラ及び光ゲートと、
比較器，制御回路及び光パルス幅伸長器とを備えており、
複数の前記光変調器は、光分岐器から同時に出力された光信号が時間的にずれて順に到達するように信号光の伝達方向に沿い順次位置ずれして配列されており、
しかも、複数の前記光変調器は、前記信号光の１ビット当りに要する時間と同じ周期時間となっており且つ各周期時間において電圧値が同じ変化パターンで経時的に変化する周期的負電圧が同位相でそれぞれ入力されており、前記周期的負電圧の電圧値が予め決めた設定負電圧値よりも小さくなる期間においてだけ信号光を通過させることにより、入力されたＮＲＺ形式の信号光をＲＺ形式の信号光に変換して出力し、
前記光カプラは前記光変調器から出力されるＲＺ形式の信号光の一部を分岐して前記比較器に送り、この比較器では分岐されたＲＺ形式の信号光のうち最も光強度が強い光を判定し、前記制御部は複数の接続用光ファイバのうち最も光強度が強い光が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲートを開状態にすると共に他の光ゲートを閉状態にし、
前記光パルス幅伸長器は、前記光結合器の出力ポートから出力されるＲＺ形式の信号光が入力されると、この信号光のパルス幅を光の状態のままで伸長することによりＮＲＺ形式の信号光に変換して出力することを特徴とする光波形整形装置。
【請求項２】
ＮＲＺ形式の信号光が入力される１つの入力ポート及び前記信号光を分岐して出力する複数の出力ポートを有する光分岐器と、
複数の入力ポート及び１つの出力ポートを有する光結合器と、
前記光分岐器の出力ポートと前記光結合器の入力ポートとを個別に接続する複数の接続用光ファイバと、
各接続用光ファイバにおいて、光分岐器から光結合器に向かって順に配列した状態でそれぞれ介装された光変調器，光カプラ及び光ゲートと、
比較器，制御回路，光パルス幅伸長器及び電気位相シフタとを備えており、
複数の前記光変調器は、光分岐器から同時に出力された光信号が同時に到達する位置に配置されており、
しかも、複数の前記光変調器は、前記信号光の１ビット当りに要する時間と同じ周期時間となっており且つ各周期時間において電圧値が同じ変化パターンで経時的に変化する周期的負電圧が異なる位相でそれぞれ入力されており、前記周期的負電圧の電圧値が予め決めた設定負電圧値よりも小さくなる期間においてだけ信号光を通過させることにより、入力されたＮＲＺ形式の信号光をＲＺ形式の信号光に変換して出力し、
前記電気位相シフタは、各光変調器に入力される周期的負電圧の位相を異ならせており、
前記光カプラは前記光変調器から出力されるＲＺ形式の信号光の一部を分岐して前記比較器に送り、この比較器では分岐されたＲＺ形式の信号光のうち最も光強度が強い光を判定し、前記制御部は複数の接続用光ファイバのうち最も光強度が強い光が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲートを開状態にすると共に他の光ゲートを閉状態にし、
前記光パルス幅伸長器は、前記光結合器の出力ポートから出力されるＲＺ形式の信号光が入力されると、この信号光のパルス幅を光の状態のままで伸長することによりＮＲＺ形式の信号光に変換して出力することを特徴とする光波形整形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光波形整形装置に関し、信号波形が乱れたＮＲＺ（non-return-to-zoro）形式の信号光の波形を、光電変換することなく信号光のままで波形整形することにより、本来の信号波形に戻すように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信ネットワークには、情報伝達量を増大させるため、高速化・大容量化及び長距離伝送化が求められている。信号光は光ファイバにより伝送されてくるが、長距離伝送されると光ファイバの波長分散特性や偏波分散特性のために信号光波形が乱れてしまう。図１２（ａ）は伝送前のＮＲＺ形式の信号光を測定器により観測したアイパターンを示し、図１２（ｂ）は１００Ｋｍ伝送してきたＮＲＺ形式の信号光を測定器により観測したアイパターンを示している。図１２（ａ）（ｂ）から分かるように、長距離伝送されると信号光の波形が乱れてしまうのである。このように信号波形が乱れてしまうと、符号誤り率が増加してしまう。
【０００３】
そこで伝送ネットワークの途中に、波形整形器を介在させて、波形が乱れた信号光を波形整形して本来の波形に戻している。
【０００４】
ここで図１３を参照して従来の光波形整形装置を説明する。同図に示すように、受光器０１は、光ファイバ０２を介して伝送されてきたＮＲＺ形式の信号光Ｐ１が入力されると、この信号光Ｐ１に応じて信号レベルが変化するＮＲＺ形式の電気信号Ｅ１を出力する。このとき信号光Ｐ１の波形が乱れていると、電気信号Ｅ１も同様に波形が乱れている。
【０００５】
電気波形再生器０３は、電気信号Ｅ１が入力されると、電気信号Ｅ１の波形を波形整形したＮＲＺ形式の電気信号Ｅ２を出力する。つまり、電気波形再生器０３には、予め閾値が設定されており、一定周期時間（信号光Ｐ１の１ビットに要する時間と同じ時間）毎に、電気信号Ｅ１と閾値とを比較し、電気信号Ｅ１が閾値より大きいときにはHighレベル(1) となっている電気信号Ｅ２を出力し、電気信号Ｅ１が閾値より小さいときにはLow レベル(0) となっている電気信号Ｅ２を出力する。このため、電気信号Ｅ２は、信号光Ｐ１の情報を有すると共に、波形の乱れのない電気信号となっている。
【０００６】
波形の乱れのない電気信号Ｅ２は電気アンプ０４にて増幅されてから光変調器０５に入力される。この光変調器０５には半導体レーザ０６から連続光ＰＣが入力されている。このため光変調器０５は、電気信号Ｅ２がHighレベルになっているときに光を送出し、電気信号Ｅ２がLow レベルになっているときに光送出を停止する。このため、光変調器０５からは、信号光Ｐ１の情報を有するＮＲＺ形式の信号光Ｐ２が出力される。このとき電気信号Ｅ２は波形乱れがないため、信号光Ｐ２も波形乱れのない信号光になっている。
このようにして波形整形された信号光Ｐ２は光ファイバ０７を通って伝送されていく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図１３に示す従来の光波形整形装置では、信号光を電気信号に変換し、電気信号の状態で波形整形をし、波形整形をした電気信号を用いて光変調を行うことにより、波形乱れのない信号光を得るようにしている。このため、高価な電気波形再生器０３が必要となるため、装置全体として高価なものになっていた。
また、光電変換をした後に電光変換をしているため、電気波形再生器０３や電気アンプ０４の動作帯域に律速されて、信号伝送を高速化する際の阻害要因の一つになっていた。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、光電変換をすることなく光の状態のままで光波形整形のできる低廉な光波形整形装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【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、ＮＲＺ形式の信号光が入力される１つの入力ポート及び前記信号光を分岐して出力する複数の出力ポートを有する光分岐器と、
複数の入力ポート及び１つの出力ポートを有する光結合器と、
前記光分岐器の出力ポートと前記光結合器の入力ポートとを個別に接続する複数の接続用光ファイバと、
各接続用光ファイバにおいて、光分岐器から光結合器に向かって順に配列した状態でそれぞれ介装された光変調器，光カプラ及び光ゲートと、
比較器，制御回路及び光パルス幅伸長器とを備えており、
複数の前記光変調器は、光分岐器から同時に出力された光信号が時間的にずれて順に到達するように信号光の伝達方向に沿い順次位置ずれして配列されており、
しかも、複数の前記光変調器は、前記信号光の１ビット当りに要する時間と同じ周期時間となっており且つ各周期時間において電圧値が同じ変化パターンで経時的に変化する周期的負電圧が同位相でそれぞれ入力されており、前記周期的負電圧の電圧値が予め決めた設定負電圧値よりも小さくなる期間においてだけ信号光を通過させることにより、入力されたＮＲＺ形式の信号光をＲＺ形式の信号光に変換して出力し、
前記光カプラは前記光変調器から出力されるＲＺ形式の信号光の一部を分岐して前記比較器に送り、この比較器では分岐されたＲＺ形式の信号光のうち最も光強度が強い光を判定し、前記制御部は複数の接続用光ファイバのうち最も光強度が強い光が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲートを開状態にすると共に他の光ゲートを閉状態にし、
前記光パルス幅伸長器は、前記光結合器の出力ポートから出力されるＲＺ形式の信号光が入力されると、この信号光のパルス幅を光の状態のままで伸長することによりＮＲＺ形式の信号光に変換して出力することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の構成は、ＮＲＺ形式の信号光が入力される１つの入力ポート及び前記信号光を分岐して出力する複数の出力ポートを有する光分岐器と、
複数の入力ポート及び１つの出力ポートを有する光結合器と、
前記光分岐器の出力ポートと前記光結合器の入力ポートとを個別に接続する複数の接続用光ファイバと、
各接続用光ファイバにおいて、光分岐器から光結合器に向かって順に配列した状態でそれぞれ介装された光変調器，光カプラ及び光ゲートと、
比較器，制御回路，光パルス幅伸長器及び電気位相シフタとを備えており、
複数の前記光変調器は、光分岐器から同時に出力された光信号が同時に到達する位置に配置されており、
しかも、複数の前記光変調器は、前記信号光の１ビット当りに要する時間と同じ周期時間となっており且つ各周期時間において電圧値が同じ変化パターンで経時的に変化する周期的負電圧が異なる位相でそれぞれ入力されており、前記周期的負電圧の電圧値が予め決めた設定負電圧値よりも小さくなる期間においてだけ信号光を通過させることにより、入力されたＮＲＺ形式の信号光をＲＺ形式の信号光に変換して出力し、
前記電気位相シフタは、各光変調器に入力される周期的負電圧の位相を異ならせており、
前記光カプラは前記光変調器から出力されるＲＺ形式の信号光の一部を分岐して前記比較器に送り、この比較器では分岐されたＲＺ形式の信号光のうち最も光強度が強い光を判定し、前記制御部は複数の接続用光ファイバのうち最も光強度が強い光が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲートを開状態にすると共に他の光ゲートを閉状態にし、
前記光パルス幅伸長器は、前記光結合器の出力ポートから出力されるＲＺ形式の信号光が入力されると、この信号光のパルス幅を光の状態のままで伸長することによりＮＲＺ形式の信号光に変換して出力することを特徴とする。
【００１３】
【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。
【００１４】
〔第１の参考例〕
図１は本発明の第１の参考例にかかる光波形整形装置１０を示している。同図に示すように、電界吸収型の光変調器１１の入力端面には光ファイバ１２が接続されており、光変調器１１の出力端面と光パルス幅伸長器１３の入力端面は光ファイバ１４により接続されており、光パルス幅伸長器１３の出力端面には光ファイバ１５が接続されている。
【００１５】
光変調器１１には、光ファイバ１２を介して伝送されてきたＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１が入力されると共に、負電圧となっている正弦波電圧Ｖが入力される。このとき、図２（ａ）（ｂ）に示すように、正弦波電圧Ｖの周期時間Ｔと、信号光Ｐ１１の１ビット当りに要する時間ｔとを一致させている。具体的には、正弦波電圧Ｖの周波数は１０ＧＨｚであるため、その周期時間Ｔは１００ｐｓであり、信号光Ｐ１１の１ビットに要する時間ｔは１００ｐｓである。
【００１６】
信号光Ｐ１１は長距離を伝送されてきているため、図２（ｂ）に示すように波形が乱れており、信号光Ｐ１１を測定器により観測したアイパターンは図１２（ｂ）のようになっている。
【００１７】
光変調器１１は電界吸収型の光変調器であるため、正弦波電圧Ｖの電圧値（負電圧値）が予め決めた設定負電圧値−αよりも小さくなる期間βにおいてだけ信号光を通過させる特性を有している（図２参照）。換言すると、正弦波電圧Ｖの電圧値が負の電位で、かつ、正弦波電圧Ｖの絶対値が設定負電圧値−αの絶対値｜α｜よりも小さい期間βにおいてだけ、信号光を通過させる特性を有している。つまり、光変調器１１の光吸収特性は、入力される電圧値が設定負電圧値−αよりも小さくなると光損失が一定になる特性になっているため、入力電圧（正弦波電圧Ｖ）の電圧値が−αよりも小さくなる期間βにおいて光出力が得られるのである。このため、光変調器１１に入力された信号光Ｐ１１は、期間βにおいて切り出され、図２（ｃ）に示すように光パルス幅が短くなったＲＺ(return-to-zoro ）形式の信号光Ｐ１２になって出力される。
【００１８】
なお、光ファイバ１２による伝送経路が一定であれば、信号光Ｐ１１の波形乱れパターンはほぼ一定している。つまり時間ｔの中において信号波形が大きく乱れている位相部分と、信号波形の乱れが少ない位相部分がある。このため、試験運用時において信号光発信部から模擬信号光を発信させる。そして、光変調器１１に到着した模擬信号光のうちで最も波形が安定している部分が、正弦波電圧Ｖの期間βに一致するように、信号光発信部にて、模擬信号光の発信位相を調整している。更に、実際の運用時には、信号光Ｐ１１の発信位相を、位相調整済みの模擬信号光の発信位相に一致させている。このようにすることにより、光変調器１１に到着した（入力された）信号光Ｐ１１のうち、最も波形が安定している部分が、正弦波電圧Ｖの期間βに一致する。
【００１９】
このように正弦波電圧Ｖと信号光Ｐ１１との位相状態の設定をしているため、光変調器１１にて切り出されたＲＺ形式の信号光Ｐ１２の波形は安定したものとなっている。つまり、信号光Ｐ１２の信号値である、Highレベル(1) とLow レベル(0) の区別は明確なものになっている。
【００２０】
このように信号波形が安定したＲＺ形式の信号光Ｐ１２は、光ファイバ１４を介して伝送されて光パルス幅伸長器１３に入力される。光パルス幅伸長器１３の具体的構成は後述するが、この光パルス幅伸長器１３は、ＲＺ形式の信号光Ｐ１２が入力されると、この信号光Ｐ１２のパルス幅を光の状態にしたままで伸長しＮＲＺ形式の信号光Ｐ１３に変換して出力する。このようにして出力された信号光Ｐ１３の波形は、信号光Ｐ１１の信号情報を有すると共に、図２（ｄ）に示すように波形乱れが殆ど無い信号光となっている。
【００２１】
かくして、光波形整形装置１０により、波形が乱れている信号光Ｐ１１を光の状態のままで波形整形して、波形乱れのない信号光Ｐ１３を出力することができる。
【００２２】
〔光パルス幅伸長器の第１の具体例〕
ここで、光パルス幅伸長器１３として採用することができる具体的な第１の構成を、図３を参照して説明する。
【００２３】
図３は、光パルス幅伸長器１３として採用することができる具体的な光パルス幅伸長器１３−１を示す構成図である。この光パルス幅伸長器１３−１は、波長変換器１３ａと波長分散型光ファイバ１３ｂを主要部材として構成されている。波長変換器１３ａとしては、相互利得変調（ＸＧＭ：Cross Gain Modulation ）式の波長変換器や、相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）式の波長変換器を採用している。波長分散型光ファイバ１３ｂの分散特性は２５ps/nm/Km、即ち、１nmの波長差の光を１Km伝送すると２５psの時間差を生じる特性になっている。また波長分散型光ファイバ１３ｂの長さは１Ｋｍとしている。
【００２４】
この光パルス幅伸長器１３−１に入力される信号光Ｐ１２は、具体的には、パルス幅が２５ｐｓ、波長が１５５５ｎｍとなっているＲＺ形式の１０Ｇｂ／ｓの信号光である。この信号光Ｐ１２は、波長変換器１３ａに入力される。
【００２５】
波長変換器１３ａには、ＲＺ形式の信号光Ｐ１２の他に、連続光であるポンプ光Ｓｐ１（波長１５５０ｎｍ），Ｓｐ２（波長１５５１ｎｍ），Ｓｐ３（波長１５５２ｎｍ），Ｓｐ４（波長１５５３ｎｍ）が入力される。ＸＧＭ式またはＸＰＭ式の波長変換器１３ａは、信号光Ｐ１２に対してポンプ光Ｓｐ１〜Ｓｐ４を作用させて、信号光Ｐ１２と同じ波形を有すると共に、ポンプ光Ｓｐ１〜Ｓｐ４の各波長成分光を含むＲＺ形式の変換信号光Ｐｈを出力する。なお、ＸＧＭ式またはＸＰＭ式の波長変換器１３ａによる波長変換の原理は後述する。
【００２６】
変換信号光Ｐｈは、
（１）信号光Ｐ１２と同じ波形（同波形もしくは反転波形）を有するが、波長が１５５０ｎｍとなっている変換信号光と、
（２）信号光Ｐ１２と同じ波形（同波形もしくは反転波形）を有するが、波長が１５５１ｎｍとなっている変換信号光と、
（３）信号光Ｐ１２と同じ波形（同波形もしくは反転波形）を有するが、波長が１５５２ｎｍとなっている変換信号光と、
（４）信号光Ｐ１２と同じ波形（同波形もしくは反転波形）を有するが、波長が１５５３ｎｍとなっている変換信号光とが、同位相で重畳された信号光となっている。
【００２７】
複数の波長成分光（波長１５５０ｎｍ，１５５１ｎｍ，１５５２ｎｍ，１５５３ｎｍ）を含む変換信号光Ｐｈは、波長分散型光ファイバ１３ｂに入力されてこの光ファイバ１３ｂ中を伝達する。波長分散型光ファイバ１３ｂは長さが１Ｋｍで分散特性が２５ps/nm/Kmとなっているので、その出力端では、変換信号光Ｐｈのうち、１５５３ｎｍの波長成分の信号光に対して、１５５２ｎｍの波長成分の信号光は２５ｐｓ遅れ、１５５１ｎｍの波長成分の信号光は５０ｐｓ遅れ、１５５０ｎｍの波長成分の信号光は７５ｐｓ遅れる。このため、波長分散型光ファイバ１３ｂの出力端からは、パルス幅が１００ｐｓに広がった１０Ｇｂ／ｓの信号光Ｐ１３が出力される。このようにパルス幅が広がるため信号光Ｐ１３はＮＲＺ形式の信号光となる。
【００２８】
なお上記例では、波長分散特性を有する光伝達媒体として光ファイバを用いているが、ファイバブラッググレーティング等、波長分散特性を有する他の光伝達媒体を用いることもできる。
【００２９】
ここで、相互利得変調（ＸＧＭ：Cross Gain Modulation ）式の波長変換器による波長変換の原理を、図４を参照して説明しておく。半導体光アンプ１３ａ−１に波長λｐのポンプ光Ｓｐを入力して半導体光アンプ１３ａ−１を飽和状態にしておく。このとき波長λｓの信号光Ｐ１２を入力すると、信号光Ｐ１２の強度が強いときにポンプ光Ｓｐの波長λｐにおける増幅度が低下する。フィルタ１３ａ−２により信号光Ｐ１２をカットすると、出力には、信号光Ｐ１２の波形を反転した波形で波長がλｐの変換信号光Ｐｈが得られる。ポンプ光Ｓｐとして波長の異なる複数のポンプ光を用いれば、変換信号光Ｐｈは、複数のポンプ光の波長成分光を含む信号光となる。
【００３０】
次に、相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）式の波長変換器による波長変換の原理を、図５を参照して説明する。このＸＰＭ式の波長変換は、半導体光アンプに光を入力すると屈折率が変化し、その光学長が変化することを利用したものである。図５に示すように、２つの半導体光アンプ１３ａ−３，１３ａ−４をスプリッタとカプラで繋ぐ。波長λｐのポンプ光Ｓｐを２つの半導体光アンプ１３ａ−３，１３ａ−４に入力する。一方、反対側から半導体光アンプ１３ａ−３にのみ、波長がλｓの信号光Ｐ１２を入力する。このとき、信号光Ｐ１２の光強度が強いと半導体光アンプ１３ａ−３の屈折率が変化し、半導体光アンプ１３ａ−３側においてポンプ光Ｓｐの位相が変化する。半導体光アンプ１３ａ−３と半導体光アンプ１３ａ−４とで位相が異なるため、半導体光アンプ１３ａ−３を通ってきたポンプ光Ｓｐと半導体光アンプ１３ａ−４を通ってきたポンプ光Ｓｐを、出力端においてカプラで結合すると、位相変化が強度変化となって現れる。したがって出力端では、信号光Ｐ１２と同じ波形で波長がλｐとなった変換信号光Ｐｈが出力される。ポンプ光Ｓｐとして波長の異なる複数のポンプ光を用いれば、変換信号光Ｐｈは、複数のポンプ光の波長成分光を含む信号光となる。
【００３１】
〔光パルス幅伸長器の第２の具体例〕
ここで、光パルス幅伸長器１３として採用することができる具体的な第２の構成を、図６を参照して説明する。
【００３２】
図６は、光パルス幅伸長器１３として採用することができる具体的な光パルス幅伸長器１３−２を示す。この光パルス幅伸長器１３−２は、半導体光増幅器１３ｃと、ループ型干渉回路１３ｄと、マルチモード干渉カプラ１３ｅ，１３ｆと、波長フィルタ１３ｇを主要部材として構成されている。
【００３３】
この光パルス幅伸長器１３−２では、波長がλｊの連続光ＣＷが、ポート１３ｈに入射されると、連続光ＣＷはマルチモード干渉カプラ１３ｆにて２つに別れて、ループ型干渉回路１３ｄに導かれる。２つに別れた連続光ＣＷは、ループ型干渉回路１３ｄでは、右回りの光Ｒと左回りの光Ｌに別れてループを一周し、再びマルチモード干渉カプラ１３ｆにて合波され、ポート１３ｈから出射される。
【００３４】
この状態で、波長がλｉのＲＺ形式の信号光Ｐ１２をマルチモード干渉カプラ１３ｅに入射すると、信号光Ｐ１２は半導体光増幅器１３ｃを通過する。このため、半導体光増幅器１３ｃ内の屈折率が変化する。このためループ内を導波している光Ｒ，Ｌ（波長はλｊ）は、半導体光増幅器１３ｃにおける屈折率変化の影響を受け、図７（ａ）のように位相変化を起こす。
【００３５】
このとき、右回りの光Ｒは、急峻に位相変化を起こし、その後、半導体光増幅器１３ｃ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り、マルチモード干渉カプラ１３ｆに入射する。
一方、左回りの光Ｌも同様の位相変化を受ける。しかし、右回りの光Ｒがマルチモード干渉カプラ１３ｆから出発して半導体光増幅器１３ｃに達するまでの伝送距離に比べて、左回りの光Ｌがマルチモード干渉カプラ１３ｆから出発して半導体光増幅器１３ｃに達するまでの伝送距離は、Δτ（この長さは光の伝送時間では１００ｐｓに相当する）だけ長い。したがって、左回りの光Ｌは右回りの光Ｒに対して、１００ｐｓだけ時間遅れしてマルチモード干渉カプラ１３ｆに入射する。
【００３６】
マルチモード干渉カプラ１３ｆの中では、右回りの光Ｒが位相変化する時間と、左回りの光Ｌが位相変化する時間とがΔτだけずれることになる。この結果、図７（ｂ）に示すように干渉効果によりパルス幅がΔτ（＝１００ｐｓ）に広がった、波長がλｊの信号光Ｐ１３が生成されてポート１３ｉから出射される。この信号光Ｐ１３は、信号光Ｐ１２の信号情報を有しており、パルス幅が１００ｐｓに広がったＮＲＺ形式の信号光である。信号光Ｐ１３は、波長がλｊの光波長成分のみを通過させる波長フィルタ１３ｇを通過して出力される。
【００３７】
なお、半導体光増幅器１３ｃ及びマルチモード干渉カプラ１３ｆを通過した信号光Ｐ１２（波長はλｉ）は、波長フィルタ１３ｇにてカットされる。
【００３８】
〔第２の参考例〕
図８は本発明の第２の参考例にかかる光波形整形装置１０Ａを示している。この光波形整形装置１０Ａは、図１に示す光波形整形装置１０に、更に、光カプラ１６，受光器１７，制御回路１８及び電気位相シフタ１９を追加した構成となっている。他の部分の構成は図１に示す光波形整形装置１０と同様である。したがって、新たに追加した構成を中心にして、第２の参考例を説明する。
【００３９】
光カプラ１６は光ファイバ１４に介装されており、光パルス幅伸長器１３に入力される信号光Ｐ１２を分岐し、分岐したうちの殆どを光パルス幅伸長器１３に送り、分岐した残りの一部を受光器１７に送る。受光器１７は入力された信号光Ｐ１２に対応した電気信号Ｅを出力する。制御回路１８は電気信号Ｅの強度を検出している。
【００４０】
制御回路１８は、電気信号Ｅの強度を検出することにより、ＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１を切り出してＲＺ形式の信号光Ｐ１２を得る期間β（図２参照）が、最適な位相になっているかどうかを判定している。つまり、信号光Ｐ１２の値が大きく電気信号Ｅの値が大きいときには最適位相になっていると判定し、信号光Ｐ１２の値が減少してきて電気信号Ｅの値が減少してきたときには、期間βが最適位相からずれてきたと判定している。これは当初において、期間βを最適位相に設定していたとしても、光ファイバ１２の長さが気温変化等により変化した場合には、期間βが最適位相からずれてくることがあるので、かかる位相ずれを判定しているのである。
【００４１】
制御回路１８は、期間βの位相が最適位相から一定位相ずれたことを検出したら、電気位相シフタ１９を動作させて、期間βの位相が最適位相になるように正弦波電圧Ｖの位相をシフトさせる。このため光変調器１１に入力される正弦波電圧Ｖの位相がシフトされ、期間βは最適位相にシフトされる。
なお、電気位相シフタ１９により位相シフトさせる動作は、信号光Ｐ１１を受信していない時に、瞬時に行うようにしている。
【００４２】
このように第２の参考例では、正弦波電圧Ｖの位相調整をすることにより、切り出し期間βを常に最適位相に設定することができ、波形整形がより良好に行われる。
【００４３】
〔第１の実施の形態〕
図９は本発明の第１の実施の形態にかかる光波形整形装置１００を示している。同図に示すように、光分岐器１０１の１つの入力ポートには光ファイバ１０２が接続されており、光分岐器１０１の４つの出力ポートと光結合器１０３の４つの入力ポートは、４本の接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄにより個別にそれぞれ接続されており、光結合器１０３の１つの出力ポートと光パルス幅伸長器１０５の入力端面は光ファイバ１０９により接続されており、光パルス幅伸長器１０５の出力端面には光ファイバ１０７が接続されている。
【００４４】
接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄには、光変調器１０８ａ〜１０８ｄ，光カプラ１０９ａ〜１０９ｄ及び光ゲート１１０ａ〜１１０ｄが、光分岐器１０１から光結合器１０３に向かって順に配列される状態でそれぞれ介装されている。また、比較器１１１及び制御回路１１２が備えられている。
【００４５】
光分岐器１０１は、光ファイバ１０２を介して伝送されてきたＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１１が入力されると、この信号光Ｐ１１１を４分岐して４つの出力ポートから接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄに出力する。なお、信号光Ｐ１１１は長距離を伝送されてきているため信号波形が乱れている。また信号光Ｐ１１１の１ビットに要する時間ｔは１００ｐｓになっている（図１０参照）。
【００４６】
複数の光変調器１０８ａ〜１０８ｄは、信号光Ｐ１１１の伝送方向に沿い順次位置ずれして配置されており、光分岐器１０１の出力ポートから同時に信号光Ｐ１１１が出力されたときに、光変調器１０８ａに信号光Ｐ１１１が到達してから、２５ｐｓ遅れて光変調器１０８ｂに信号光Ｐ１１１が到達し、更に２５ｐｓ遅れて光変調器１０８ｃに信号光Ｐ１１１が到達し、更に２５ｐｓ遅れて光変調器１０８ｄに信号光Ｐ１１１が到達するようにしている。つまり光変調器１０８ａ〜１０８ｄは、時間的に見て２５ｐｓのずれをもって配列されている。２５ｐｓの時間的なずれは、長さＬ（ｍｍ）に換算すると約５ｍｍである。これは、接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄの屈折率を１．５とすると、
Ｌ＝光速／（１．５×２５ｐｓ）＝５ｍｍ
となるからである。
【００４７】
光変調器１０８ａ〜１０８ｄは電界吸収型の光変調器であり、信号光Ｐ１１１が入力されると共に、正弦波電圧Ｖが同位相で入力される。このとき、図１０に示すように、正弦波電圧Ｖの周期時間Ｔと、信号光Ｐ１１１の１ビット当りに要する時間ｔとを一致させている。具体的には、正弦波電圧Ｖの周波数は１０ＧＨｚであるため、その周期時間Ｔは１００ｐｓであり、信号光Ｐ１１の１ビットに要する時間ｔは１００ｐｓである。
【００４８】
光変調器１０８ａ〜１０８ｄは電界吸収型の光変調器であるため、正弦波電圧Ｖの電圧値（負電圧値）が予め決めた設定負電圧値−αよりも小さくなる期間βにおいてだけ信号光を通過させる特性を有している（図１０参照）。つまり、光変調器１０８ａ〜１０８ｄの光吸収特性は、入力される電圧値が設定負電圧値−αよりも小さくなると光損失が一定になる特性になっているため、入力電圧（正弦波電圧Ｖ）の電圧値が−αよりも小さくなる期間βにおいて光出力が得られるのである。このため、光変調器１０８ａ〜１０８ｄに入力された信号光Ｐ１１１は、期間βにおいて切り出され、光パルス幅が短くなったＲＺ(return-to-zoro ）形式の信号光Ｐ１１２となって出力される。
【００４９】
なお図１０は、正弦波電圧Ｖと、光変調器１０８ａに到達する光信号Ｐ１１１と、光変調器１０８ｂに到達する光信号Ｐ１１１と、光変調器１０８ｃに到達する光信号Ｐ１１１と、光変調器１０８ｄに到達する光信号Ｐ１１１との位相関係をまとめて示したものである。
【００５０】
光変調器１０８ａ〜１０８ｄにて切り出されたＲＺ形式の各信号光Ｐ１１２は、光カプラ１０９ａ〜１０９ｄにてその一部が分岐されて比較器１１１に送られる。比較器１１１は、各信号光Ｐ１１２を比較して、光強度が最も強いもの、即ち光波形乱れが最も少なく信号波形が安定したものを判定する。制御回路１１２は、接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄのうち、光強度が最も強いＲＺ形式の光信号Ｐ１１２が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲート（例えば光ゲート１１０ａ）を開状態にし、他の光ゲート（例えば光ゲート１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ）を閉状態にする。なお光ゲートとしては半導体光増幅器を用いることができる。
【００５１】
このように光ゲート１１０ａ〜１１０ｄの開閉制御をするため、接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄを伝送するＲＺ形式の信号光Ｐ１１２のうち、最も光強度の強い信号光Ｐ１１２のみが光結合器１０３に入力され、光強度の強い信号光Ｐ１１２は光ファイバ１０６を介して伝送されて光パルス幅伸長器１０５に入力される。
【００５２】
光パルス幅伸長器１０５は、ＲＺ形式の信号光Ｐ１１２が入力されると、この信号光Ｐ１１２のパルス幅を光の状態にしたままで伸長しＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１３に変換して光ファイバ１０７に出力する。このようにして出力された信号光Ｐ１１３の波形は、信号光Ｐ１１１の信号情報を有すると共に、波形乱れが殆ど無い信号光となっている。なお、光パルス幅伸長器１０５としては、図３や図６に示す構成のものを採用する。
【００５３】
光ファイバ１０２の長さが気温変化等により変化した場合には、光変調器１０８ａ〜１０８ｄに到達するＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１１の位相状態が変化するため、光変調器１０８ａ〜１０８ｄから出力されるＲＺ形式の信号光Ｐ１１２の光強度状態が変化する。このように信号光Ｐ１１２の光強度状態が変化したときにも、比較器１１１の比較判定により最も光強度が強いものが判定され、制御回路１１２は、接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄのうち、光強度が最も強いＲＺ形式の光信号Ｐ１１２が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲート（例えば光ゲート１１０ｂ）を開状態にし、他の光ゲート（例えば光ゲート１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｄ）を閉状態にする。このため、各光変調器１０８ａ〜１０８ｄから出力されたＲＺ形式の信号光Ｐ１１２のうち、最も光強度の強いものだけが、光パルス幅伸長器１０５に送られることになる。この結果、波形整形がより良好に行われる。
【００５４】
〔第２の実施の形態〕
図１１は本発明の第２の実施の形態にかかる光波形整形装置１００Ａを示している。この光波形整形装置１００Ａは、図９に示す光波形整形装置１００における光変調器１０８ａ〜１０８ｄの配置位置を変更すると共に、電気位相シフタ１１３ａ〜１１３ｄを追加した構成となっている。他の部分の構成は図９に示す光波形整形装置１００と同様である。したがって、変更部分及び追加部分を中心にして、第２の実施の形態を説明する。
【００５５】
接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄに介装された光変調器１０８ａ〜１０８ｄは、光分岐器１０１から等距離の位置に配置されている。したがって、光分岐器１０１の出力ポートから同時に出力された信号光Ｐ１１１は、光変調器１０８ａ〜１０８ｄに同時に到着する。
【００５６】
また光変調器１０８ａ〜１０８ｄには、電気位相シフタ１１３ａ〜１１３ｄを介して、位相を異ならせた正弦波電圧Ｖが入力される。具体的には、光変調器１０８ａに入力される正弦波電圧Ｖに対して、光変調器１０８ｂに入力される正弦波電圧Ｖは９０°遅れ、光変調器１０８ｃに入力される正弦波電圧Ｖは１８０°遅れ、光変調器１０８ｂに入力される正弦波電圧Ｖは２７０°遅れるように位相を調整している。
【００５７】
光変調器１０８ａ〜１０８ｄは、パルス幅が１００ｐｓとなっているＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１１を切り出して、パルス幅が２５ｐｓとなっているＲＺ形式の信号光Ｐ１１２を出力する。このとき光変調器１０８ａ〜１０８ｄに入力される正弦波電圧Ｖの位相が９０°づつずれているため、光変調器１０８ａから出力される光信号Ｐ１１２に対して、光変調器１０８ｂから出力される光信号Ｐ１１２は電気角で９０°（時間では２５ｐｓ）遅れており、光変調器１０８ｃから出力される光信号Ｐ１１２は電気角で１８０°（時間では５０ｐｓ）遅れており、光変調器１０８ｄから出力される光信号Ｐ１１２は電気角で２７０°（時間では７５ｐｓ）遅れている。
【００５８】
光変調器１０８ａ〜１０８ｄにて切り出されたＲＺ形式の各信号光Ｐ１１２は、光カプラ１０９ａ〜１０９ｄにてその一部が分岐されて比較器１１１に送られる。比較器１１１は、各信号光Ｐ１１２を比較して、光強度が最も強いもの、即ち光波形乱れが最も少なく信号波形が安定したものを判定する。制御回路１１２は、接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄのうち、光強度が最も強いＲＺ形式の光信号Ｐ１１２が伝送されている接続用光ファイバに介装されている光ゲート（例えば光ゲート１１０ａ）を開状態にし、他の光ゲート（例えば光ゲート１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ）を閉状態にする。
【００５９】
このように光ゲート１１０ａ〜１１０ｄの開閉制御をするため、接続用光ファイバ１０４ａ〜１０４ｄを伝送するＲＺ形式の信号光Ｐ１１２のうち、最も光強度の強い信号光Ｐ１１２のみが光結合器１０３に入力され、光強度の強い信号光Ｐ１１２は光ファイバ１０６を介して伝送されて光パルス幅伸長器１０５に入力される。
【００６０】
光パルス幅伸長器１０５は、ＲＺ形式の信号光Ｐ１１２が入力されると、この信号光Ｐ１１２のパルス幅を光の状態にしたままで伸長しＮＲＺ形式の信号光Ｐ１１３に変換して光ファイバ１０７に出力する。このようにして出力された信号光Ｐ１１３の波形は、信号光Ｐ１１１の信号情報を有すると共に、波形乱れが殆ど無い信号光となっている。
【００６１】
〔変形例〕
なお上記実施の形態では、光変調器に正弦波電圧を入力しているが、三角波電圧や矩形波電圧を入力するようにしてもよい。要は、光変調器に入力される信号光の１ビット当りに要する時間と同じ周期時間となっており且つ各周期時間において電圧値が同じ変化パターンで経時的に変化する周期的負電圧であれば他の波形のものであってもよい。
【００６２】
【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、信号光を光電変換することなく光のままで波形整形することができるため、高価な電気波形再生器等が不要になり装置価格を低減することができると共に、波形整形時間を短時間で済ますことができ、高速伝送に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例にかかる光波形整形装置を示す構成図。
【図２】  正弦波電圧と信号光の状態を示す信号状態図。
【図３】  光パルス幅伸長器の第１の具体例を示す構成図。
【図４】  相互利得変調動作を説明するための説明図。
【図５】  相互位相変調動作を説明するための説明図。
【図６】  光パルス幅伸長器の第２の具体例を示す構成図。
【図７】  光パルス幅伸長器の第２の具体例の動作を説明するための説明図。
【図８】  本発明の第２の参考例にかかる光波形整形装置を示す構成図。
【図９】  本発明の第１の実施の形態にかかる光波形整形装置を示す構成図。
【図１０】  第１の実施の形態における正弦波電圧と信号光の状態を示す信号状態図。
【図１１】  本発明の第２の実施の形態にかかる光波形整形装置を示す構成図。
【図１２】  信号光のアイパターンを示す観測図。
【図１３】  従来の光波形整形装置を示す構成図。
【符号の説明】
１０，１０Ａ  光波形整形装置
１１  光変調器
１３  光パルス幅伸長器
１２，１４，１５  光ファイバ
１６  光カプラ
１７  受光器
１８  制御回路
１９  電気位相シフタ
１００  光波形整形装置
１０１  光分岐器
１０２，１０６，１０７  光ファイバ
１０３  光結合器
１０４ａ〜１０４ｄ  接続用光ファイバ
１０５  光パルス幅伸長器
１０８ａ〜１０８ｄ  光変調器
１０９ａ〜１０９ｄ  光カプラ
１１０ａ〜１１０ｄ  光ゲート
１１１  比較器
１１２  制御回路
１１３ａ〜１１３ｄ  電気位相シフタ
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１１１，Ｐ１１２，Ｐ１１３  信号光
Ｖ  正弦波電圧
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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