JP3204478B2 - Optical signal delay control circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光短パルスを用いた超高
速光伝送装置において、簡便な構成で光信号の遅延を連
続的に制御するための光信号遅延制御回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical signal delay control circuit for continuously controlling the delay of an optical signal with a simple configuration in an ultra-high-speed optical transmission device using optical short pulses.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバ伝送技術は、光ファイ
バアンプを用いた線形増幅中継技術や光変復調技術等の
進展により、その伝送速度および伝送距離が飛躍的に向
上している。特に利得スイッチング法やモードロック法
を用いてパルス幅がサブピコ秒の光短パルス列が比較的
容易に発生できるようになってきており、そのような光
短パルス光源を用いた１００Ｇｂ／ｓの超高速光伝送の
実験も行われてきている。2. Description of the Related Art In recent years, the transmission speed and transmission distance of optical fiber transmission technology have been dramatically improved due to the development of linear amplification relay technology and optical modulation / demodulation technology using an optical fiber amplifier. In particular, it has become relatively easy to generate an optical short pulse train having a sub-picosecond pulse width by using a gain switching method or a mode-locking method. An ultra-high speed of 100 Gb / s using such an optical short pulse light source has been realized. Experiments on optical transmission have also been performed.
【０００３】光短パルス光源からはパルス幅τ、パルス
間隔１／ｆ秒の光短パルス列が発生する。この光短パル
ス列を変調し、複数の光短パルス列を遅延線などを用い
て時間軸上で等間隔に並べることにより超高速光信号を
形成することが可能となる。このとき実現可能な最大信
号速度は光短パルスのパルス幅τの逆数程度となる。光
短パルス光源を用いた光伝送は通常次のように行われ
る。An optical short pulse light source generates an optical short pulse train having a pulse width τ and a pulse interval of 1 / f second. By modulating this optical short pulse train and arranging a plurality of optical short pulse trains at equal intervals on a time axis using a delay line or the like, it becomes possible to form an ultrahigh-speed optical signal. At this time, the maximum achievable signal speed is about the reciprocal of the pulse width τ of the optical short pulse. Optical transmission using an optical short pulse light source is usually performed as follows.
【０００４】まず単一の光短パルス光源から出力された
光短パルス列をｎチャネルに分岐し、各チャネルごとに
強度変調器により信号変調を施す。変調を受けた各チャ
ネルの光短パルスは時間軸上で等間隔に並ぶように遅延
制御回路により信号遅延が付加され、その後に合波され
て多重化光信号を形成する。この多重化光信号の信号速
度はｎｆ（ｂ／ｓ）となる。受信側では多重化された光
信号からまずクロック抽出回路によりｆＨｚのクロック
を抽出する。この抽出されたクロックは光信号を多重分
離したり、受信側で光信号に同期した信号処理を行う際
のクロックとして用いられる。通常は抽出されたクロッ
クを用いて受信光信号と同期した光短パルスを発生し、
この光短パルスと受信光信号との非線形相互作用（光カ
ー効果や４光波混合など）を用いて多重分離が行われて
いる。First, an optical short pulse train output from a single optical short pulse light source is branched into n channels, and signal modulation is performed for each channel by an intensity modulator. The modulated short optical pulses of each channel are added with a signal delay by a delay control circuit so as to be arranged at equal intervals on the time axis, and then multiplexed to form a multiplexed optical signal. The signal speed of the multiplexed optical signal is nf (b / s). On the receiving side, a clock of fHz is first extracted from the multiplexed optical signal by a clock extraction circuit. The extracted clock is used as a clock for demultiplexing the optical signal or performing signal processing synchronized with the optical signal on the receiving side. Usually, an optical short pulse synchronized with the received optical signal is generated using the extracted clock,
Demultiplexing is performed using the nonlinear interaction (optical Kerr effect, four-wave mixing, etc.) between the optical short pulse and the received optical signal.
【０００５】通信網を構成する各通信ノードは、通常通
信網の柔軟性、信頼性を確保するため、複数の入出力チ
ャネル間を自由に切り替えるためのクロスコネクト機能
を具備している。各チャネルは複数の入出力伝送路のそ
れぞれに時間あるいは周波数多重されている。クロスコ
ネクトによってこれらの多重化された信号に対し信号処
理（多重、多重分離、スイッチング等）を行う場合、ノ
ードへの入力端において複数の入力伝送路から入力され
る信号の位相を揃え、ノードがもっているクロックの位
相に合わせる必要がある。光短パルス列を用いた超高速
光伝送においてこのような位相制御を行う場合には、超
高速光信号に適用可能なメモリ等の信号処理部品が限ら
れており、通常は各入力伝送路端におかれる遅延制御回
路によって行われる。[0005] Each communication node constituting a communication network usually has a cross-connect function for freely switching between a plurality of input / output channels in order to ensure flexibility and reliability of the communication network. Each channel is time- or frequency-multiplexed on each of a plurality of input / output transmission lines. When signal processing (multiplexing, demultiplexing, switching, etc.) is performed on these multiplexed signals by cross-connect, the phases of signals input from a plurality of input transmission lines are aligned at the input terminal to the node, and the node It is necessary to match the phase of the clock you have. When such phase control is performed in ultrahigh-speed optical transmission using an optical short pulse train, signal processing components such as memories applicable to ultrahigh-speed optical signals are limited. This is performed by a delay control circuit.
【０００６】このように、光短パルス列を用いた信号伝
送では光信号遅延制御回路が重要な役割を果たす。光信
号遅延制御回路としては従来より２×２光スイッチと光
ファイバ遅延線とを組み合わせた回路が提案されてい
る。図６にその構成を示す。As described above, the optical signal delay control circuit plays an important role in signal transmission using an optical short pulse train. As an optical signal delay control circuit, a circuit combining a 2 × 2 optical switch and an optical fiber delay line has been conventionally proposed. FIG. 6 shows the configuration.
【０００７】この図６に示す光信号遅延制御回路は、二
つの光スイッチ２１−１、２１−２との間をその長さの
異なる光ファイバ遅延線２３−１、２３−２で接続し、
光スイッチ２１−１には入力光ファイバ２０が接続さ
れ、光スイッチ２１−２には出力光ファイバ２４が接続
される。光スイッチ２１−１は制御信号２２−１によ
り、光スイッチ２１−２は制御信号２２−１によって制
御される。The optical signal delay control circuit shown in FIG. 6 connects two optical switches 21-1 and 21-2 with optical fiber delay lines 23-1 and 23-2 having different lengths.
The input optical fiber 20 is connected to the optical switch 21-1, and the output optical fiber 24 is connected to the optical switch 21-2. The optical switch 21-1 is controlled by a control signal 22-1, and the optical switch 21-2 is controlled by a control signal 22-1.
【０００８】その動作について説明する。入力光ファイ
バ２０から入力された光信号は光スイッチ２１−１によ
りそれぞれ遅延量の異なる光ファイバ遅延線２３−１、
２３−２のどちらかを通過させるかが制御される。光ス
イッチ２１−２は２本の光ファイバ遅延線２３−１、２
３−２のいずれかを通過してくる光信号を出力光ファイ
バ２４へ出力するように制御がされる。このような回路
構成によれば光ファイバ遅延線の遅延差に相当する遅延
を入力光信号に付加することが可能となる。さらに、こ
の回路を複数個直列に接続し、各回路の光ファイバ遅延
線の遅延差を異なるように設定しておけば入力光信号に
対して離散的な複数の遅延付加が可能となる。The operation will be described. An optical signal input from the input optical fiber 20 is converted by an optical switch 21-1 into an optical fiber delay line 23-1 having a different delay amount.
23-2 is controlled. The optical switch 21-2 includes two optical fiber delay lines 23-1, 2
Control is performed such that an optical signal passing through any of 3-2 is output to the output optical fiber 24. According to such a circuit configuration, it is possible to add a delay corresponding to the delay difference of the optical fiber delay line to the input optical signal. Furthermore, if a plurality of these circuits are connected in series and the delay difference of the optical fiber delay line of each circuit is set to be different, a plurality of discrete delays can be added to the input optical signal.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】光信号遅延制御回路を
例えばクロスコネクトスイッチへ入力される複数の高速
光信号間の位相整合に適用する場合には、複数の入力光
信号間の位相差がランダムであるため連続的な遅延制御
が必要となる。しかし図６に示したような従来の光信号
遅延制御回路では遅延を離散的にしか制御することがで
きず、信号速度以上のスイッチング速度を有するスイッ
チが必要となる問題がある。When an optical signal delay control circuit is applied to, for example, phase matching between a plurality of high-speed optical signals input to a cross-connect switch, the phase difference between a plurality of input optical signals is random. Therefore, continuous delay control is required. However, in the conventional optical signal delay control circuit as shown in FIG. 6, the delay can be controlled only discretely, and there is a problem that a switch having a switching speed higher than the signal speed is required.
【００１０】本発明は、簡便な構成で光信号の遅延を連
続的に制御するための光信号遅延制御回路を提供するこ
とを目的とする。An object of the present invention is to provide an optical signal delay control circuit for continuously controlling the delay of an optical signal with a simple configuration.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は、
光を透過するプリズムを用いた光信号遅延制御回路であ
って、回路に入力された光ビームに対し当該ビームを透
過しかつ出射面においてその光路を屈折させる頂角の一
つがθで他の一つの頂角が直角の第一のプリズムと、こ
の第一のプリズムから出射された前記光ビームを透過し
かつ入射面および出射面においてその光路を屈折させる
頂角の一つが２θの第二のプリズムと、この第二のプリ
ズムから出射された前記光ビームを透過しかつ入射面に
おいてその光路を屈折させる頂角の一つがθで他の一つ
の頂角が直角の第三のプリズムと、前記第一のプリズム
および前記第三のプリズムまたは前記第二のプリズムを
前記光ビームの垂直方向に移動させる手段とを備え、前
記第一のプリズムの頂角θと直角の頂角とに挟まれた面
に垂直に光ビームが入射されることを特徴とする。この
構成により、簡易な構成で連続的に光信号の遅延量を連
続的に制御することができる。SUMMARY OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is as follows.
An optical signal delay control circuit using a prism that transmits light, wherein one of the apex angles for transmitting the light beam input to the circuit and refracting the optical path at the exit surface is θ and the other is A first prism having an apex angle of a right angle, and a second prism having an apex angle of 2θ, which transmits the light beam emitted from the first prism and refracts its optical path at an entrance surface and an exit surface. A third prism that transmits one of the light beams emitted from the second prism and refracts the optical path at the incident surface, where one of the apex angles is θ and the other apex angle is a right angle; and Means for moving one prism and the third prism or the second prism in the vertical direction of the light beam, and a surface sandwiched between the vertex angle θ and the perpendicular vertex of the first prism. A light beam perpendicular to Characterized in that it is Isa. With this configuration, the delay amount of the optical signal can be continuously controlled with a simple configuration.
【００１２】なお、前記プリズムを移動させる手段は、
第一のプリズムおよび第三のプリズムを同時に、または
第二のプリズムのみを、または第一のプリズムないし第
三のプリズムを同時に移動させて第一のプリズムおよび
第三のプリズムと第二のプリズムとの距離を制御する手
段を含むことができる。この場合、どちらか一方にプリ
ズムを移動させる駆動部を設けるか、または双方に駆動
部を設けることにより光信号の遅延量を連続的に制御す
ることができる。The means for moving the prism includes:
The first prism and the third prism are simultaneously moved, or only the second prism is moved, or the first prism or the third prism is moved at the same time, and the first prism and the third prism and the second prism are moved. Means for controlling the distance of the vehicle. In this case, the delay amount of the optical signal can be continuously controlled by providing a drive unit for moving the prism on one of the two sides or by providing a drive unit on both sides.
【００１３】また、第一プリズムないし第三プリズムで
構成された光信号遅延制御回路を光ビームの進行方向に
複数個直列に配置し、プリズムを移動させる手段で複数
個の光信号遅延制御回路の第一のプリズムおよび第三の
プリズムまたは第二のプリズムを同時に移動させること
ができる。この場合、各単位光信号遅延制御回路でのプ
リズムの移動距離は小さくても全体として大きな遅延量
変化を得ることができる。Further, a plurality of optical signal delay control circuits composed of the first to third prisms are arranged in series in the traveling direction of the light beam, and the plurality of optical signal delay control circuits are arranged by means for moving the prism. The first prism and the third prism or the second prism can be moved simultaneously. In this case, even if the moving distance of the prism in each unit optical signal delay control circuit is small, a large change in delay amount can be obtained as a whole.
【００１４】本発明の第二の観点は反射ミラーを用いた
光信号遅延制御回路であって、回路へ入射された光ビー
ムに対しその進行方向を９０度屈折させる第一の反射ミ
ラーと、この第一の反射ミラーによって屈折された光ビ
ームの進行方向を９０度屈折させ、前記第一の反射ミラ
ーへ入射された光ビームと平行な光ビームを出射する第
二の反射ミラーと、この第二の反射ミラーによって屈折
された光ビームの進行方向を９０度屈折させ、前記第二
の反射ミラーへ入射された光ビームと平行でかつ進行方
向が逆方向となる光ビームを出射する第三の反射ミラー
と、この第三の反射ミラーによって屈折された光ビーム
の進行方向を９０度屈折させ、前記第一の反射ミラーへ
入射された光ビームと平行な光ビームを出射する第四の
反射ミラーと、前記第一の反射ミラーおよび上記第四の
反射ミラーまたは前記第二の反射ミラーおよび前記第三
の反射ミラーを光ビームに対して垂直方向に移動させる
手段とを備えたことを特徴とする。これにより第一の観
点の発明と同様に簡易な構成で連続的に光信号の遅延量
を連続的に制御することができる。A second aspect of the present invention is an optical signal delay control circuit using a reflecting mirror, wherein a first reflecting mirror for refracting the traveling direction of a light beam incident on the circuit by 90 degrees, A second reflection mirror that refracts the traveling direction of the light beam refracted by the first reflection mirror by 90 degrees and emits a light beam parallel to the light beam incident on the first reflection mirror; The third reflection, which refracts the traveling direction of the light beam refracted by the reflecting mirror by 90 degrees, and emits a light beam that is parallel to the light beam incident on the second reflecting mirror and whose traveling direction is the opposite direction. A mirror, a fourth reflection mirror that refracts the traveling direction of the light beam refracted by the third reflection mirror by 90 degrees, and emits a light beam parallel to the light beam incident on the first reflection mirror; ,Previous Characterized by comprising a means for moving in a direction perpendicular to the first reflecting mirror and the fourth reflecting mirror or the second reflection mirror and said third light beam reflecting mirror. This makes it possible to continuously control the delay amount of the optical signal continuously with a simple configuration as in the invention of the first aspect.
【００１５】なお、前記反射ミラーを移動させる手段
は、第一の反射ミラーおよび第四の反射ミラーを同時
に、または第二および第三の反射ミラーを同時に、また
は第一ないし第四の反射ミラーを同時に移動させて第一
ないし第四のミラーと第二または第三のミラーとの距離
を制御する手段を含むことができる。[0015] The means for moving the reflecting mirrors may include the first reflecting mirror and the fourth reflecting mirror simultaneously, the second and third reflecting mirrors simultaneously, or the first to fourth reflecting mirrors. Means for controlling the distance between the first to fourth mirrors and the second or third mirrors by simultaneously moving them may be included.
【００１６】また、第一反射ミラーないし第四反射ミラ
ーで構成された単位光信号遅延制御回路を光ビームの進
行方向に複数個直列に配置し、前記反射ミラーを移動さ
せる手段で複数個の光信号遅延制御回路の第一のミラー
ムおよび第四のミラーまたは第二のミラーおよび第三の
ミラーを同時に移動させることができる。これにより第
一の観点の発明と同様に、各単位光信号遅延制御回路で
の反射ミラーの移動距離は小さくても全体として大きな
遅延量変化を得ることができる。Also, a plurality of unit optical signal delay control circuits composed of a first reflecting mirror to a fourth reflecting mirror are arranged in series in the traveling direction of the light beam, and a plurality of light beams are controlled by means for moving the reflecting mirror. The first mirror and the fourth mirror or the second mirror and the third mirror of the signal delay control circuit can be moved simultaneously. As a result, similarly to the first aspect of the present invention, a large change in the delay amount can be obtained as a whole even if the moving distance of the reflection mirror in each unit optical signal delay control circuit is small.
【００１７】[0017]
【作用】第一の観点の発明はプリズムの屈折を利用し、
プリズム間の距離を制御して光ビームの伝搬距離を変化
させることにより連続的に光信号の遅延量を制御するこ
とができる。この場合、第一のプリズムの頂角θと頂角
が直角との間の面に光ビームが垂直に入射され、第一の
プリズムからの光ビームの出射角と、第二のプリズムへ
の光ビームの入射角と、第二のプリズムからの光ビーム
の出射角と、第三のプリズムへの光ビームの入射角とが
全て等しくなっている。The invention of the first aspect utilizes the refraction of a prism,
By controlling the distance between the prisms and changing the propagation distance of the light beam, it is possible to continuously control the delay amount of the optical signal. In this case, the light beam is vertically incident on the surface between the apex angle θ and the apex angle of the first prism, and the emission angle of the light beam from the first prism and the light beam to the second prism The incident angle of the beam, the exit angle of the light beam from the second prism, and the incident angle of the light beam on the third prism are all equal.
【００１８】回路を半分にして第二のプリズムの半分
（頂角θ）までを切り出して、第一のプリズムから第二
のプリズムまでの光ビームの遅延量をみると、遅延量
は、第一のプリズム内を伝搬する光ビームの伝搬距離ｌ
1 、第一のプリズムと第二のプリズムとの間の空気中で
の光ビームの伝搬距離ｌ2 、第二のプリズム内の光ビー
ムの伝搬距離ｌ3 と、プリズムの屈折率ｎとにより決定
される。ところで、伝搬距離ｌ1 、ｌ2 、ｌ3 は第一の
プリズムと第二のプリズムとの間隔ｓおよび第二のプリ
ズムの移動量ｄから求めることができ、第一のプリズム
と第二のプリズムとの間隔ｓも移動量ｄの関数で与えら
れるため、結局、遅延量は、第二のプリズムの光ビーム
に対する垂直方向の移動量ｄによって決定することがで
き、第一のプリズムまたは第二のプリズムを光ビームに
対して垂直方向に移動させることで連続的に光遅延量を
遅延制御することができる。The circuit is halved to cut out a half (vertical angle θ) of the second prism, and the amount of delay of the light beam from the first prism to the second prism is determined. The propagation distance l of the light beam propagating in the prism
1 , determined by the propagation distance l 2 of the light beam in air between the first prism and the second prism, the propagation distance l 3 of the light beam in the second prism, and the refractive index n of the prism Is done. By the way, the propagation distances l 1 , l 2 , l 3 can be obtained from the distance s between the first prism and the second prism and the movement amount d of the second prism, and the first prism and the second prism Is also given as a function of the amount of movement d, so that the amount of delay can be determined by the amount of movement d of the second prism in the vertical direction with respect to the light beam. By moving the prism in a direction perpendicular to the light beam, the delay amount of the optical delay can be continuously controlled.
【００１９】第二の観点の発明は、第一の観点の発明の
ようにプリズムの透過を利用するのではなく、対向する
ミラーを用い、対向するミラー間の距離を制御、すなわ
ち光ビームに対して垂直方向にミラーを移動させること
により光の伝搬距離を制御し、遅延量を制御することが
できる。The invention of the second aspect does not utilize the transmission of the prism as in the invention of the first aspect, but uses mirrors facing each other to control the distance between the mirrors facing each other, that is, for the light beam. By moving the mirror in the vertical direction, the propagation distance of light can be controlled, and the amount of delay can be controlled.
【００２０】なお、いずれの観点の発明においても、光
信号遅延制御回路を光ビームの伝搬方向に直列に複数個
接続し、駆動部が複数の光信号遅延制御回路のプリズム
または反射ミラーを同時に移動させることにより、一つ
一つは小さな移動距離でも全体として大きな遅延量を得
ることができる。In each of the aspects of the present invention, a plurality of optical signal delay control circuits are connected in series in the propagation direction of the light beam, and the driving unit simultaneously moves the prisms or reflection mirrors of the plurality of optical signal delay control circuits. By doing so, a large amount of delay can be obtained as a whole even with a small moving distance.
【００２１】[0021]
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２２】（第１実施例）図１は本発明の第１実施例
の構成を示すものである。この第１実施例において、回
路に入力される入力光ビーム４に対し当該ビームを透過
しかつ出射面においてその光路を屈折させる頂角の一つ
がθで他の一つの頂角が直角の第一のプリズムである直
角プリズム１と、この直角プリズム１から出射された光
ビームを透過しかつ入射面および出射面においてその光
路を屈折させる頂角の一つが２θの第二のプリズムであ
るプリズム２と、このプリズム２から出射された光ビー
ムを透過しかつ入射面においてその光路を屈折させて出
力光ビーム５として出力する頂角の一つがθで他の一つ
の頂角が直角の第三のプリズムである直角プリズム３と
を備え、直角プリズム１および直角プリズム３またはプ
リズム２を光ビームの垂直方向に移動させる手段として
プリズム２を駆動させる駆動部８を備える。直角プリズ
ム１と直角プリズム３とはプリズム固定部６により固定
され、プリズム２は固定部７に固定され、このプリズム
２と固定部７との間には駆動部８が設けられ、光ビーム
に対して垂直方向にｄ移動させる構成となっている。こ
の駆動部８としては圧電素子やサーボ機構を用いること
ができる。(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of the present invention. In this first embodiment, one of the apex angles θ that transmits the input light beam 4 input to the circuit and refracts the optical path at the exit surface is θ and the other apex angle is a right angle. And a prism 2 which is a second prism having an apex angle of 2θ, which transmits a light beam emitted from the right-angle prism 1 and refracts its optical path at an entrance surface and an exit surface. A third prism which transmits a light beam emitted from the prism 2 and refracts its optical path at an incident surface to output an output light beam 5; one of the apex angles is θ and the other is a right angle. And a drive unit 8 for driving the prism 2 as means for moving the right-angle prism 1 and the right-angle prism 3 or the prism 2 in the vertical direction of the light beam. The right-angle prism 1 and the right-angle prism 3 are fixed by a prism fixing unit 6, the prism 2 is fixed to a fixing unit 7, and a driving unit 8 is provided between the prism 2 and the fixing unit 7. To move d vertically in the vertical direction. As the driving unit 8, a piezoelectric element or a servo mechanism can be used.
【００２３】また、本実施例では直角プリズム１の頂角
θと頂角が直角との間の面に入力光ビーム４が垂直に入
射され、直角プリズム１からの光ビームの出射角と、プ
リズム２への光ビームの入射角と、プリズム２からの光
ビームの出射角と、直角プリズム３への光ビームの入射
角とが全て等しくなっている。In this embodiment, the input light beam 4 is vertically incident on a plane between the apex angle θ and the apex angle of the right-angle prism 1, and the output angle of the light beam from the right-angle prism 1 and the prism The angle of incidence of the light beam on the prism 2, the angle of emission of the light beam from the prism 2, and the angle of incidence of the light beam on the right-angle prism 3 are all equal.
【００２４】ここで、入力光ビーム４は直角プリズム
１、プリズム２および直角プリズム３を順次透過し、出
力光ビーム５として回路から出力される。駆動部８を用
いてプリズム２を移動させ、直角プリズム１、３とプリ
ズム２との間隔を変化させることにより、回路を透過す
る光ビームがプリズム２を透過する距離と空気中を透過
する距離とがそれぞれ変化し、回路を透過する光ビーム
の遅延量を変化させることができる。Here, the input light beam 4 sequentially passes through the right-angle prism 1, the prism 2 and the right-angle prism 3, and is output from the circuit as an output light beam 5. By moving the prism 2 using the driving unit 8 and changing the distance between the right-angle prisms 1 and 3 and the prism 2, the distance that the light beam transmitting through the circuit passes through the prism 2 and the distance transmitting the light beam in the air is reduced. Respectively change, and the delay amount of the light beam transmitted through the circuit can be changed.
【００２５】この第１実施例の光信号遅延制御回路を実
現する条件を求めるための回路の構造と遅延量の関係を
図２により説明する。図２はこの解析を行うためのモデ
ルを示し、図１の光信号遅延制御回路を半分だけ（プリ
ズム２を半分にして）切り出したものであり、プリズム
９は図１における直角プリズム１を示し、プリズム１０
は図１のプリズム２を回路の中心で垂直に切り出したも
のをそれぞれ表している。このモデルでの通過光ビーム
の遅延量が求まれば、それを２倍することによって回路
全体の遅延量が求められることになる。The relationship between the structure of the circuit for obtaining the conditions for realizing the optical signal delay control circuit of the first embodiment and the delay amount will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a model for performing this analysis, in which the optical signal delay control circuit of FIG. 1 is cut out by half (the prism 2 is halved), and the prism 9 shows the right-angle prism 1 in FIG. Prism 10
Represents the prism 2 of FIG. 1 cut out vertically at the center of the circuit. If the delay amount of the passing light beam in this model is obtained, the delay amount of the entire circuit can be obtained by doubling it.
【００２６】プリズム９およびプリズム１０はそれぞれ
屈折率ｎ、頂角θのプリズムである。プリズム９の頂点
を原点としてｘｙ座標を考えたときのプリズム１０の頂
点および光ビームのプリズム９への入射位置をそれぞれ
Ｐ（ｌ，ｄ）、Ｐin（０，ｄi ）とする。またθp とθ
a をプリズムと空気の境界での光ビームの入出射角を、
またｌ1 をプリズム９の、ｌ2 を空気の、ｌ3 をプリズ
ム１０内での光ビームのそれぞれの伝搬距離を示す。ま
たｓはプリズム９とプリズム１０の対向する面間の距離
を示す。The prism 9 and the prism 10 are prisms having a refractive index n and an apex angle θ, respectively. Each P the incident position of the vertex of the prism 9 to the prism 9 of the vertex and the light beam of the prism 10 when considering the xy coordinates as the origin (l, d), and P in (0, d i) . Also, θ p and θ
a is the light beam entrance / exit angle at the boundary between the prism and air,
In addition, l 1 represents the propagation distance of the prism 9, l 2 represents the propagation distance of the air, and l 3 represents the propagation distance of the light beam in the prism 10. S indicates the distance between the opposing surfaces of the prism 9 and the prism 10.
【００２７】まず、プリズム９と空気との境界における
光ビームの入出射角の間には次の（１）式で与えられる
スネルの法則が成り立つ。First, Snell's law given by the following equation (1) is established between the incidence and emission angles of the light beam at the boundary between the prism 9 and the air.
【００２８】 sin θa ＝ｎsin θp （１） また、二つのプリズム間隔ｓはｌ、ｄ、θを用い、次の
（２）式のように表される。Sin θ a = nsin θ p (1) The interval s between the two prisms is represented by the following equation (2) using l, d, and θ.
【００２９】 ｓ＝ｌcos θ−ｄsin θ （２） この（１）、（２）式を用いてｌ1 、ｌ2 、ｌ3 を求め
るとS = lcos θ−dsin θ (2) When l 1 , l 2 , and l 3 are obtained using the equations (1) and (2),
【００３０】[0030]
【数１】 となる。ただし、ここではθp ＝θなる関係を用いた。
この（３）〜（５）式より図１の回路を光ビームが通過
するときの全遅延量は、(Equation 1) Becomes Here, the relationship of θ p = θ was used.
From equations (3) to (5), the total delay when the light beam passes through the circuit of FIG.
【００３１】[0031]
【数２】 で求められる。ただし、ｃは真空中の光速を表してい
る。（６）式よりｄ、すなわち図１におけるプリズム２
の位置を回路への入射光ビームに対し垂直方向に移動さ
せることにより遅延量を制御できることがわかる。ｄの
とりうる値の範囲は次のようになる。(Equation 2) Is required. Here, c represents the speed of light in a vacuum. From equation (6), d, ie, the prism 2 in FIG.
It can be seen that the amount of delay can be controlled by moving the position in the direction perpendicular to the light beam incident on the circuit. The range of possible values for d is as follows.
【００３２】まず、ｄがある値（ｌ3 ＝０となるｄ）よ
り大きくなるとプリズム９とプリズム１０に接触しそれ
以上ｄを大きくすることができなくなる。これらの関係
を式で表すと次の（７）式および（８）式のようにな
る。First, when d becomes larger than a certain value (d where l 3 = 0), it comes into contact with the prism 9 and the prism 10, and it becomes impossible to further increase d. These relations are expressed by the following equations (7) and (8).
【００３３】[0033]
【数３】 図３は、（６）〜（８）式から求めた図１中のプリズム
２の移動量ｄと回路全体の遅延量との関係を示してい
る。ただし計算ではｌ＝５０ｍｍ、ｎ＝１．５、θ＝３
０°を仮定している。図３のグラフ中網かけを施した領
域は（７）式から得られるｄが存在し得ない領域であ
る。図３からわかるとおり、図２のモデルにおいて、
（７）式で与えられる領域内でｄを変化させることによ
り遅延量を連続的に制御することができる。また図１に
おいてｄを変化させても回路への光ビームの入出射位置
が変化しないことから、例えば回路への入出力位置に固
定した光ファイバコリメータを用いて光信号の入出力を
行うことができる。(Equation 3) FIG. 3 shows a relationship between the movement amount d of the prism 2 in FIG. 1 and the delay amount of the entire circuit, which are obtained from the equations (6) to (8). However, in the calculation, l = 50 mm, n = 1.5, θ = 3
0 ° is assumed. The shaded area in the graph of FIG. 3 is an area where d obtained from equation (7) cannot exist. As can be seen from FIG. 3, in the model of FIG.
By changing d in the area given by equation (7), the amount of delay can be controlled continuously. In FIG. 1, since the position of the light beam entering and exiting the circuit does not change even if d is changed, it is possible to input and output optical signals using an optical fiber collimator fixed at the input and output position to the circuit, for example. it can.
【００３４】本実施例は以上の構成により、プリズム２
を駆動部８により光ビームに対して垂直方向に移動させ
る機構的に簡単な構成により光遅延量を連続的に制御す
ることができる。In this embodiment, the prism 2
The optical delay amount can be continuously controlled by a mechanically simple configuration in which the light is moved in the direction perpendicular to the light beam by the driving unit 8.
【００３５】なお、本実施例では駆動部８はプリズム２
に設けられているが、直角プリズム１および３に駆動部
を設けて、直角プリズム１および３のみを移動させても
よいし、またプリズム２、直角プリズム１および３の双
方に駆動部を設けて両者の間の間隔を変化させることも
できる。In this embodiment, the driving unit 8 is the prism 2
The right angle prisms 1 and 3 may be provided with a drive unit to move only the right angle prisms 1 and 3, or the prism 2 and the right angle prisms 1 and 3 may be provided with drive units. The distance between the two can also be varied.
【００３６】（第２実施例）図４は本発明の第２の実施
例の構成を示すものであり、図１に示す第一ないし第三
のプリズムの組合せからなる光信号遅延制御回路を直列
に複数連続して設け、第二のプリズムを一体として駆動
部１３によって光ビームに垂直方向に移動させる構成で
ある。すなわち、第一の光信号遅延制御回路１１と第二
の光信号遅延制御回路１２とを連続して設け、第一の光
信号遅延制御回路１１と第二の光信号遅延制御回路１２
の第二のプリズムを一つの駆動部１３で移動させる構成
となっている。この図４に示すように、回路への入射光
ビームに対し直列に複数の光信号遅延制御回路を配置
し、それぞれの光信号遅延制御回路内の第二のプリズム
を一つの駆動部１３でまとめて移動させる構成にするこ
とにより、小さな移動距離で大きな遅延量変化を得るこ
とができる。(Second Embodiment) FIG. 4 shows the configuration of a second embodiment of the present invention, in which an optical signal delay control circuit comprising a combination of the first to third prisms shown in FIG. 1 is connected in series. And the second prism is integrally moved by the driving unit 13 in the direction perpendicular to the light beam. That is, the first optical signal delay control circuit 11 and the second optical signal delay control circuit 12 are continuously provided, and the first optical signal delay control circuit 11 and the second optical signal delay control circuit 12 are provided.
Is moved by one driving unit 13. As shown in FIG. 4, a plurality of optical signal delay control circuits are arranged in series with respect to the light beam incident on the circuit, and the second prisms in the respective optical signal delay control circuits are combined by one drive unit 13. With this configuration, a large change in the amount of delay can be obtained with a small moving distance.
【００３７】（第３実施例）図５は本発明の第３の実施
例の構成を示している。この実施例は、第１実施例およ
び第２実施例がプリズムが入射光ビームを透過させ、各
プリズム内の伝搬距離およびプリズム間の空気中の伝搬
距離を制御することにより遅延量を制御していたのに対
して、第１実施例および第２実施例のプリズムを反射ミ
ラーとして構成することで、対向する反射ミラー間の距
離により決定される伝搬距離によって光遅延量を制御す
るものである。(Third Embodiment) FIG. 5 shows the configuration of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the first embodiment and the second embodiment control the amount of delay by controlling the propagation distance in each prism and the propagation distance in the air between the prisms by the prism transmitting the incident light beam. On the other hand, by configuring the prisms of the first and second embodiments as reflection mirrors, the amount of optical delay is controlled by the propagation distance determined by the distance between the opposing reflection mirrors.
【００３８】すなわち、本実施例の光信号遅延制御回路
は、回路へ入射された光ビームに対しその進行方向を９
０度屈折させる第一の反射ミラーである４５度反射ミラ
ー１４−１と、この第一の反射ミラー１４−１によって
屈折された光ビームの進行方向を９０度屈折させ、前記
第一の反射ミラーへ入射された光ビームと平行な光ビー
ムを出射する第二の反射ミラーである４５度反射ミラー
１４−２と、この第二の反射ミラー１４−２によって屈
折された光ビームの進行方向を９０度屈折させ、前記第
二の反射ミラーへ入射された光ビームと平行でかつ進行
方向が逆方向となる光ビームを出射する第三の反射ミラ
ーである４５度反射ミラー１４−３と、この第三の反射
ミラー１４−３によって屈折された光ビームの進行方向
を９０度屈折させ、前記第一の反射ミラーへ入射された
光ビームと平行な光ビームを出射する第四の反射ミラー
である４５度反射ミラー１４−４とを備え、第一の反射
ミラー１４−１と第四の反射ミラー１４−４とを一体化
して固定する固定部１６と、第二の反射ミラー１４−２
と第三の反射ミラー１４−３とを一体化して固定する固
定部１５とを備え、この光信号遅延制御回路と同じ第一
の反射ミラーないし第四の反射ミラーに対応する４５度
反射ミラー１４−５〜１４−８からなる光信号遅延制御
回路を光ビームに対して直列に接続して、第２実施例と
同じように、複数の単位光信号遅延制御回路の第一の反
射ミラーと第四の反射ミラー（１４−１、１４−４、１
４−５、１４−８）を一体に固定部１６に固定し、この
固定部１６を駆動部１７により光ビームに垂直方向に移
動させる構成となっている。また、第二の反射ミラーと
第三の反射ミラー（１４−２、１４−３、１４−６、１
４−７）も固定部１５に一体に固定されている。That is, the optical signal delay control circuit of this embodiment changes the traveling direction of the light beam incident on the circuit by 9
A 45-degree reflecting mirror 14-1, which is a first reflecting mirror for refracting 0 degrees, and the traveling direction of the light beam refracted by the first reflecting mirror 14-1 is refracted by 90 degrees, and the first reflecting mirror A 45-degree reflecting mirror 14-2, which is a second reflecting mirror that emits a light beam parallel to the light beam incident on the mirror, and the traveling direction of the light beam refracted by the second reflecting mirror 14-2 is set to 90. A 45-degree reflecting mirror 14-3, which is a third reflecting mirror that emits a light beam parallel to the light beam incident on the second reflecting mirror and traveling in the opposite direction, A fourth reflecting mirror 45 for refracting the traveling direction of the light beam refracted by the three reflecting mirrors 14-3 by 90 degrees and outputting a light beam parallel to the light beam incident on the first reflecting mirror 45. Degree reflection And a color 14-4, a fixing unit 16 for fixing integral with the first reflecting mirror 14-1 and the fourth reflecting mirror 14-4, a second reflecting mirror 14-2
And a fixing unit 15 for integrally fixing the third reflection mirror 14-3 and a 45-degree reflection mirror 14 corresponding to the same first to fourth reflection mirror as the optical signal delay control circuit. An optical signal delay control circuit composed of -5 to 14-8 is connected in series to the light beam, and the first reflection mirror and the second reflection mirror of the plurality of unit optical signal delay control circuits are connected in the same manner as in the second embodiment. Four reflection mirrors (14-1, 14-4, 1
4-5, 14-8) are integrally fixed to the fixing portion 16, and the fixing portion 16 is moved by the driving portion 17 in the direction perpendicular to the light beam. In addition, the second reflection mirror and the third reflection mirror (14-2, 14-3, 14-6, 1
4-7) is also integrally fixed to the fixing portion 15.
【００３９】なお、本実施例では、第二の反射ミラーお
よび第三の反射ミラーを固定した固定部１５に駆動部１
７を設け、固定部１５を光ビームに対して垂直方向に移
動させることもできるし、また第一の反射ミラーおよび
第四の反射ミラーと第二の反射ミラーおよび第三の反射
ミラーの双方を光ビームに対して垂直方向に移動させる
こともできる。In this embodiment, the driving unit 1 is mounted on the fixing unit 15 to which the second reflecting mirror and the third reflecting mirror are fixed.
7, the fixing portion 15 can be moved in the vertical direction with respect to the light beam, and both the first and fourth reflecting mirrors and the second and third reflecting mirrors can be moved. It can also be moved in a direction perpendicular to the light beam.
【００４０】この実施例の構成によれば、駆動部１７を
用いて反射ミラー１４−１、１４−４、１４−５、１４
−８を同時に移動させることにより、回路を通過する光
ビームの遅延量を連続的に制御することができる。いま
駆動部１７によって移動するミラーの移動量をΔｄ、反
射ミラー１４−１、１４−４、１４−５、１４−８に対
向する４つの反射ミラーによって構成される回路要素の
個数をＮとすると、駆動部１７をΔｄだけ移動させるこ
とによる遅延変化量Δτは、 Δτ＝２ＮΔｄ／ｃ （９） となる。図５では回路要素の数Ｎは２であるが、Ｎの数
を増やすほど小さな駆動部による移動量で連続的かつ大
きな遅延制御を実現できる。According to the structure of this embodiment, the reflection mirrors 14-1, 14-4, 14-5, 14
By simultaneously moving -8, the delay amount of the light beam passing through the circuit can be continuously controlled. Assuming that the amount of movement of the mirror moved by the drive unit 17 is Δd, and the number of circuit elements constituted by the four reflecting mirrors facing the reflecting mirrors 14-1, 14-4, 14-5, and 14-8 is N. The amount of delay change Δτ caused by moving the drive unit 17 by Δd is as follows: Δτ = 2NΔd / c (9) In FIG. 5, the number N of circuit elements is two, but as the number N increases, continuous and large delay control can be realized with a small moving amount by the drive unit.
【００４１】なお、反射ミラー１４−１〜１４−８とし
ては４５度プリズムを用いることもできる。Incidentally, 45-degree prisms can be used as the reflection mirrors 14-1 to 14-8.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入出力の光軸が同一直線上にあるため、装置に挿入しや
すく、また多段化も容易である。このため、超高速光伝
送装置において簡便な構成で光信号の遅延を連続的に制
御することができる光信号遅延制御回路を実現すること
ができる。As described above, according to the present invention,
Since the input and output optical axes are on the same straight line, it can be easily inserted into the device and can be easily multi-staged. Therefore, it is possible to realize an optical signal delay control circuit capable of continuously controlling the delay of an optical signal with a simple configuration in an ultra-high-speed optical transmission device.
【００４３】また反射ミラーを用いる場合にはその構成
により光路長を大きくすることが可能である。When a reflecting mirror is used, the optical path length can be increased by its configuration.
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】第１実施例の解析モデルを示す図。FIG. 2 is a diagram showing an analysis model of the first embodiment.
【図３】図１のプリズム２の移動量ｄと回路全体の遅延
量との関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a movement amount d of a prism 2 in FIG. 1 and a delay amount of the entire circuit.
【図４】第２実施例の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second embodiment.
【図５】第３実施例の構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third embodiment.
【図６】従来の光信号遅延制御回路の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional optical signal delay control circuit.
１、３ 直角プリズム ２ プリズム ４ 入力光ビーム ５ 出力光ビーム ６、７、１５、１６ 固定部 ８、１３、１７ 駆動部 ９ 第一のプリズム １０ 第二のプリズムを回路の中心で切り出したプリズ
ム １１ 第一の光信号遅延制御回路 １２ 第二の光信号遅延制御回路 １４−１〜１４−８ ４５度反射ミラー １８ 入射光ビーム １９ 出射光ビーム ２０ 入力光ファイバ ２１−１、２１−２ 光スイッチ ２２−１、２２−２ 光スイッチの制御信号 ２３−１、２３−３ 光ファイバ遅延線 ２４ 出力光ファイバ1, 3 right-angle prism 2 prism 4 input light beam 5 output light beam 6, 7, 15, 16 fixed part 8, 13, 17 drive part 9 first prism 10 prism cut out from second prism at center of circuit 11 First optical signal delay control circuit 12 Second optical signal delay control circuit 14-1 to 14-8 45-degree reflecting mirror 18 Incident light beam 19 Outgoing light beam 20 Input optical fiber 21-1, 21-2 Optical switch 22 -1, 22-2 Control signal of optical switch 23-1, 23-3 Optical fiber delay line 24 Output optical fiber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/00 - 26/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 26/00-26/08
Claims (3)
ームを透過しかつ出射面においてその光路を屈折させる
頂角の一つがθで他の一つの頂角が直角の第一のプリズ
ムと、 この第一のプリズムから出射された前記光ビームを透過
しかつ入射面および出射面においてその光路を屈折させ
る頂角の一つが２θの第二のプリズムと、 この第二のプリズムから出射された前記光ビームを透過
しかつ入射面においてその光路を屈折させる頂角の一つ
がθで他の一つの頂角が直角の第三のプリズムと、 前記第一のプリズムおよび前記第三のプリズムまたは前
記第二のプリズムを前記光ビームの垂直方向に移動させ
る手段とを備え、 前記第一のプリズムの頂角θと直角の頂角とに挟まれた
面に垂直に光ビームが入射されることを特徴とする光信
号遅延制御回路。1. A first prism, wherein one of the apex angles θ is θ and the other apex angle is a right angle, the apex angle transmitting the light beam input to the circuit and refracting the optical path at the exit surface; A second prism having an apex angle of 2θ, which transmits the light beam emitted from the first prism and refracts the optical path at the entrance surface and the exit surface, and the second prism emitted from the second prism. A third prism having one apex angle θ and the other apex angle being a right angle and transmitting the light beam and refracting the optical path at the incident surface; the first prism and the third prism or the third prism Means for moving the two prisms in the vertical direction of the light beam, wherein the light beam is perpendicularly incident on a surface sandwiched between the vertex angle θ and the perpendicular vertex of the first prism. Optical signal delay control Road.
のプリズムおよび第三のプリズムを同時に、または第二
のプリズムのみを、または第一のプリズムないし第三の
プリズムを同時に移動させて第一のプリズムおよび第三
のプリズムと第二のプリズムとの距離を制御する手段を
含む請求項１記載の光信号遅延制御回路。2. The means for moving the prism includes moving the first prism and the third prism at the same time, or moving only the second prism, or simultaneously moving the first to third prisms. 2. The optical signal delay control circuit according to claim 1, further comprising means for controlling a distance between the third prism and the third prism and the second prism.
回路が光ビームの進行方向に複数個直列に配置され、前
記プリズムを移動させる手段は複数個の光信号遅延制御
回路の第一のプリズムおよび第三のプリズムまたは第二
のプリズムを同時に移動させる手段である光信号遅延制
御回路。3. The optical signal delay control circuit according to claim 1, wherein a plurality of the optical signal delay control circuits are arranged in series in a traveling direction of the light beam, and the means for moving the prism is a first one of the plurality of optical signal delay control circuits. An optical signal delay control circuit which is a means for simultaneously moving the prism and the third prism or the second prism.
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|---|---|---|---|
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