JP3268609B2 - Optical timing extraction circuit - Google Patents

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、超高速ディジタル光伝
送系などにおいて用いられ、ディジタル光信号から光信
号に同期したタイミングクロックを抽出する光タイミン
グ抽出回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical timing extracting circuit for extracting a timing clock synchronized with an optical signal from a digital optical signal, which is used in an ultra-high speed digital optical transmission system or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の光タイミング抽出回路として、図
７に示すようなファブリペローエタロンなどの周期フィ
ルタを用いたものがある。周期フィルタを用いる場合に
は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、周期フィルタの
ＦＳＲ（Free Spectral Range）が、光信号の伝送速度
Ｂに一致するように設定される。また、周期フィルタの
通過帯域が、ＲＺ符号で変調された光信号の搬送波周波
数f0およびタイミングクロック成分の周波数f0±Ｂに合
致するように設定される。なお、図８（ａ）は、周期フ
ィルタの通過周波数帯域を示している。図８（ｂ）は、
伝送速度Ｂの光信号のスペクトルを示している。2. Description of the Related Art As a conventional optical timing extracting circuit, there is a circuit using a periodic filter such as a Fabry-Perot etalon as shown in FIG. When a periodic filter is used, as shown in FIGS. 8A and 8B, the FSR (Free Spectral Range) of the periodic filter is set to match the transmission speed B of the optical signal. Further, the pass band of the periodic filter is set to match the carrier frequency f0 of the optical signal modulated by the RZ code and the frequency f0 ± B of the timing clock component. FIG. 8A shows a pass frequency band of the periodic filter. FIG. 8 (b)
4 shows a spectrum of an optical signal having a transmission rate B.

【０００３】そのように設定されている周期フィルタに
光信号が入射すると、周期フィルタによって、図８
（ｃ）に示すように搬送波とタイミングクロック成分が
抽出される。そして、抽出されたものを電気信号に変換
すれば、図８（ｄ）に示すような光信号に同期したベー
スバンドタイミングクロックが得られる。[0003] When an optical signal is incident on the periodic filter set as described above, the periodic filter causes the periodic signal shown in FIG.
As shown in (c), the carrier and the timing clock component are extracted. Then, if the extracted signal is converted into an electric signal, a baseband timing clock synchronized with the optical signal as shown in FIG. 8D can be obtained.

【０００４】なお、周期フィルタによる光タイミング抽
出回路について、ＩＥＥＥ．ＰＴＬ．第２巻第３号（１
９９０年）に関連技術が記載されている。An optical timing extraction circuit using a periodic filter is described in IEEE. PTL. Volume 2 Issue 3 (1
(990).

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】周期フィルタとして図
７に示すファブリペローエタロンを用いた場合には、フ
ィルタの通過周波数帯域Ｖm とＦＳＲとは、下式で与え
られる。 Ｖm ＝ｍ・ｃ／（２ｎＬｃｏｓθ） ＦＳＲ＝ｃ／（２ｎＬｃｏｓθ） ここで、ｍは自然数、Ｌはエタロンの間隔、ｎはエタロ
ンの屈折率、ｃは光速度、θは光路とエタロンの主軸と
のなす角度である。When the Fabry-Perot etalon shown in FIG. 7 is used as a periodic filter, the pass frequency band Vm and FSR of the filter are given by the following equations. Vm = mc / (2nLcosθ) FSR = c / (2nLcosθ) where m is a natural number, L is the interval of the etalon, n is the refractive index of the etalon, c is the speed of light, θ is the optical path and the principal axis of the etalon. The angle to make.

【０００６】上式より、エタロンの間隔またはエタロン
の角度θを変更すれば、フィルタの通過周波数帯域を、
光信号の搬送波周波数およびタイミングクロック成分に
合うように変化させることができることがわかる。しか
し、フィルタの通過周波数帯域を変化させようとする
と、ＦＳＲも変化してしまう。すなわち、フィルタの通
過周波数帯域とＦＳＲとを独立に調整することができな
い。従って、従来の構成によると、フィルタの通過周波
数帯域を自由に任意の帯域の搬送波周波数f0およびタイ
ミングクロック周波数f0±Ｂに合わせることは困難であ
るという問題がある。From the above equation, if the interval between the etalons or the angle θ of the etalon is changed, the pass frequency band of the filter is
It can be seen that it can be changed to match the carrier frequency of the optical signal and the timing clock component. However, if the pass frequency band of the filter is changed, the FSR also changes. That is, the pass frequency band of the filter and the FSR cannot be adjusted independently. Therefore, according to the conventional configuration, there is a problem that it is difficult to freely adjust the pass frequency band of the filter to the carrier wave frequency f0 and the timing clock frequency f0 ± B of an arbitrary band.

【０００７】本発明はそのような問題を解決するために
なされたもので、フィルタの通過周波数帯域とＦＳＲと
を独立して制御でき、光信号の伝送速度が変化しても容
易に対応できる光タイミング抽出回路を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to independently control the pass frequency band of the filter and the FSR, and to easily cope with a change in the transmission speed of the optical signal. It is an object to provide a timing extraction circuit.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光タイミン
グ抽出回路は、複数のスペクトル成分を有する励起光を
生成するとともに、そのスペクトル成分のうちの１つを
信号光に含まれる搬送波成分の周波数からブリルアンシ
フトだけ離れた周波数になるように制御し、かつ複数の
スペクトル成分の周波数間隔がベースバンドタイミング
クロック周波数に相当するように制御する励起手段と、
信号光と励起光とを入力し、信号光の帯域中にブリルア
ン利得を生じさせる光導波手段と、この光導波手段にお
ける励起光とブリルアン増幅された信号光とを分離する
分離手段と、この分離手段が分離したブリルアン増幅さ
れた信号光からベースバンドタイミングクロックを抽出
するタイミング抽出手段とを備えたものである。According to the present invention, there is provided an optical timing extracting circuit for generating an excitation light having a plurality of spectral components.
As well as one of its spectral components
From the frequency of the carrier wave component contained in the signal light,
Control the frequency to be
The frequency interval between the spectral components is baseband timing
Excitation means for controlling to correspond to the clock frequency ;
Optical waveguide means for inputting signal light and pump light to generate Brillouin gain in the band of signal light, separating means for separating pump light and Brillouin-amplified signal light in the optical waveguide means, and separation Means for extracting a baseband timing clock from the Brillouin-amplified signal light separated by the means.

【０００９】[0009]

【作用】本発明における励起手段は、ブリルアン増幅を
生じさせる帯域が信号光の搬送波成分およびタイミング
クロック成分に合致するような複数のスペクトル成分を
持つ励起光を発生する。光導波手段は、その励起光を導
入して搬送波成分およびタイミングクロック成分のみを
増幅する。よって、タイミング抽出手段は、搬送波成分
およびタイミングクロック成分を選択的に入力でき、そ
れらを用いてベースバンドタイミングクロックを得るこ
とができる。The pumping means according to the present invention generates pumping light having a plurality of spectral components such that the band in which Brillouin amplification occurs coincides with the carrier wave component and the timing clock component of the signal light. The optical waveguide means amplifies only the carrier wave component and the timing clock component by introducing the pump light. Therefore, the timing extracting means can selectively input the carrier wave component and the timing clock component, and can obtain the baseband timing clock using them.

【００１０】[0010]

【実施例】本発明は、複数の励起光の周波数間隔をタイ
ミングクロック信号の周波数Ｂに一致させるとともに、
励起光と信号光の周波数間隔をブリルアンシフトに等し
くさせ、狭帯域な利得を持つ誘導ブリルアン散乱を発生
させる光導波路中で、励起光によって信号光における搬
送波成分とタイミングクロック成分とを同時に増幅する
ことを動作原理としている。すなわち、励起光同士の周
波数間隔と、励起光と信号光の周波数間隔とを独立に制
御することにより、通過周波数帯域とＦＳＲとを独立に
制御することを可能にしている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, a frequency interval between a plurality of pump lights is made to coincide with a frequency B of a timing clock signal.
Simultaneous amplification of carrier and timing clock components in signal light by pumping light in an optical waveguide that generates stimulated Brillouin scattering with a narrow band gain by making the frequency interval between pumping light and signal light equal to Brillouin shift. Is the operating principle. That is, by independently controlling the frequency interval between the pump lights and the frequency interval between the pump light and the signal light, it is possible to independently control the pass frequency band and the FSR.

【００１１】複数の励起光によるブリルアン増幅によれ
ば、信号光中のタイミングクロック成分を中心とする狭
い周波数帯域と搬送波成分を中心とする狭い周波数帯域
とを同時に増幅することができる。この理由を説明して
おく。光ファイバにおけるブリルアン増幅においては、
励起光の周波数領域よりブリルアンシフトだけ低い周波
数領域に数１０ＭＨｚの利得帯域がある。よって、信号
光中のタイミングクロック成分および搬送波成分の周波
数よりもブリルアンシフトだけ高い周波数の励起光を用
いることにより、タイミングクロック成分を中心とする
狭い周波数帯域と搬送波成分を中心とする狭い周波数帯
域とを選択的に同時に増幅できる。According to Brillouin amplification using a plurality of pump lights, a narrow frequency band centered on a timing clock component in a signal light and a narrow frequency band centered on a carrier wave component can be simultaneously amplified. The reason will be described. In Brillouin amplification in optical fiber,
There is a gain band of several tens of MHz in a frequency region lower than the frequency region of the pump light by the Brillouin shift. Therefore, by using the excitation light having a frequency higher by the Brillouin shift than the frequency of the timing clock component and the carrier component in the signal light, a narrow frequency band around the timing clock component and a narrow frequency band around the carrier component are obtained. Can be selectively and simultaneously amplified.

【００１２】図１はそのような動作原理にもとづく本発
明の基本構成を示すブロック図である。その構成は、入
力された信号光を分岐する光分岐カプラ２と、光分岐カ
プラ２で分岐された信号光の一方を導入し、信号光の周
波数と一定の関係にある複数の周波数成分を持つ励起光
を出力する励起光発生装置８と、励起光発生装置８から
の励起光を偏波多重する偏波多重回路３７と、偏波多重
回路３７から出力された励起光の強度を増幅する光増幅
器７と、光増幅器７の出力をブリルアン増幅光ファイバ
４に導くとともに、搬送波成分の増幅光およびタイミン
グクロック成分の増幅光を励起光から分離する分離手段
５とを含んでいる。また、光分岐カプラ２とブリルアン
増幅光ファイバ４との間に、励起光を終端するアイソレ
ータ３が設けられる。そして、分離手段５で分離された
増幅光を電気信号に変換してタイミングクロックを得る
光−電気変換器（Ｏ−Ｅコンバータ）３８が設けられ
る。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention based on such an operation principle. The configuration is such that an optical branching coupler 2 for branching an input signal light and one of the signal lights branched by the optical branching coupler 2 are introduced and have a plurality of frequency components having a fixed relationship with the frequency of the signal light. An excitation light generator 8 that outputs excitation light, a polarization multiplexing circuit 37 that polarization multiplexes the excitation light from the excitation light generation device 8, and a light that amplifies the intensity of the excitation light output from the polarization multiplexing circuit 37. It includes an amplifier 7 and a separating means 5 for guiding the output of the optical amplifier 7 to the Brillouin amplification optical fiber 4 and separating the amplified light of the carrier wave component and the amplified light of the timing clock component from the pump light. Further, an isolator 3 for terminating the pump light is provided between the optical branching coupler 2 and the Brillouin amplification optical fiber 4. Then, an optical-electrical converter (OE converter) 38 for converting the amplified light separated by the separating means 5 into an electric signal to obtain a timing clock is provided.

【００１３】なお、図１に示された構成では、励起手段
は励起光発生装置８で実現され、光導波手段はブリルア
ン増幅光ファイバ４で実現され、タイミング抽出手段は
Ｏ−Ｅコンバータ３８で実現されている。In the configuration shown in FIG. 1, the pumping means is realized by the pumping light generator 8, the optical waveguide means is realized by the Brillouin amplifying optical fiber 4, and the timing extracting means is realized by the OE converter 38. Have been.

【００１４】図２は励起光と信号光との関係を示す説明
図である。信号光が図２（ａ）に示すようなスペクトル
を有する場合に、励起光は、信号光におけるある周波数
成分（図では、搬送波成分）よりもブリルアンシフトだ
け高い周波数のものとされる。光ファイバの場合、励起
光の周波数とブリルアンゲインを生ずる周波数との差
は、１０数ＧＨｚであり励起光の周波数の変化によらず
ほぼ一定である。この差周波数をfbとする。例えば、単
色光と、スペクトラム中にタイミングクロック成分を含
む信号光とを光ファイバに入射すれば、ブリルアンゲイ
ンのある帯域（図中、黒矩形マークで示される帯域）は
１０数ＭＨｚであるから、図２（ｂ）に示すように、あ
る周波数成分（図では、搬送波成分）のみが選択的に増
幅される。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the pump light and the signal light. When the signal light has a spectrum as shown in FIG. 2A, the pump light has a frequency higher by a Brillouin shift than a certain frequency component (carrier wave component in the figure) of the signal light. In the case of an optical fiber, the difference between the frequency of the pump light and the frequency at which Brillouin gain occurs is about 10 GHz, which is substantially constant regardless of the change in the frequency of the pump light. This difference frequency is defined as fb. For example, if a monochromatic light and a signal light including a timing clock component in a spectrum are incident on an optical fiber, a band having a Brillouin gain (a band indicated by a black rectangular mark in the figure) is 10 and several MHz. As shown in FIG. 2B, only certain frequency components (in the figure, carrier components) are selectively amplified.

【００１５】図２（ｃ）に示すように、複数の励起光
（図では、３本の励起光）を用い、信号光の搬送波成分
と１つの励起光の周波数との差をfbとし、信号光のタイ
ミングクロック成分と他の励起光の周波数との差をfbと
すれば、搬送波成分およびタイミングクロック成分を選
択的に増幅することができる。なお、図２（ｄ）に示す
ように、２本の励起光を用い、信号光の搬送波成分と１
つの励起光の周波数との差をfbとし、信号光のタイミン
グクロック成分と他の励起光の周波数との差をfbとして
も、タイミングクロック信号を抽出することは可能であ
る。As shown in FIG. 2C, a plurality of pump lights (three pump lights in the figure) are used, the difference between the carrier component of the signal light and the frequency of one pump light is represented by fb, If the difference between the timing clock component of the light and the frequency of the other excitation light is fb, the carrier component and the timing clock component can be selectively amplified. As shown in FIG. 2D, the carrier wave component of the signal light and one
The timing clock signal can be extracted even if the difference between the frequency of one pump light and fc is the difference between the timing clock component of the signal light and the frequency of the other pump light.

【００１６】図３は本発明の第１の実施例による光タイ
ミング抽出回路の具体的な構成を示すブロック図であ
る。図に示すように、励起光発生装置８１は、３本の励
起光を用いる場合には、３つの励起用発光素子（励起用
ＬＤ）１４，２０，２５を含む。また、励起用ＬＤ（第
１の励起用ＬＤ）１４は、安定化電源１２の出力を導入
する周波数安定化装置（第１の周波数安定化装置）１１
の出力で励起される構成となっている。周波数安定化装
置１１は、各入力にもとづいて励起用ＬＤ１４の出力光
の波長を制御するものである。そして、励起用ＬＤ１４
の出力は光分岐カプラ１６で分岐され、一方は周波数安
定化装置１１にフィードバックされる。他方は、スター
カプラ１７に入力する。FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the optical timing extracting circuit according to the first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the excitation light generator 81 includes three excitation light emitting elements (excitation LDs) 14, 20, and 25 when three excitation lights are used. An excitation LD (first excitation LD) 14 is a frequency stabilizing device (first frequency stabilizing device) 11 for introducing the output of the stabilizing power supply 12.
It is configured to be excited by the output of. The frequency stabilizing device 11 controls the wavelength of the output light of the pumping LD 14 based on each input. And the excitation LD 14
Is split by an optical splitting coupler 16, and one is fed back to the frequency stabilizer 11. The other is input to the star coupler 17.

【００１７】励起用ＬＤ（第２の励起用ＬＤ）２０は、
安定化電源２８の出力を導入する周波数安定化装置（第
２の周波数安定化装置）１８の出力で励起される構成と
なっている。周波数安定化装置１８は、各入力にもとづ
いて励起用ＬＤ２０の出力光の波長を制御するものであ
る。また、励起用ＬＤ（第３の励起用ＬＤ）２５は、安
定化電源２８の出力を導入する周波数安定化装置（第３
の周波数安定化装置）２３の出力で励起される構成とな
っている。周波数安定化装置２３は、各入力にもとづい
て励起用ＬＤ２５の出力光の波長を制御するものであ
る。The excitation LD (second excitation LD) 20 is
It is configured to be excited by the output of the frequency stabilizing device (second frequency stabilizing device) 18 for introducing the output of the stabilizing power supply 28. The frequency stabilizing device 18 controls the wavelength of the output light of the pumping LD 20 based on each input. The excitation LD (third excitation LD) 25 is a frequency stabilization device (third excitation LD) that introduces the output of the stabilizing power supply 28.
Of the frequency stabilizing device 23). The frequency stabilizing device 23 controls the wavelength of the output light of the pumping LD 25 based on each input.

【００１８】そして、スターカプラ１７が分岐した光の
１つが周波数安定化装置１８に入力する。励起用ＬＤ２
０の出力は光分岐カプラ２２で分岐され、一方は周波数
安定化装置１８にフィードバックされる。他方は、スタ
ーカプラ１０に入力する。また、スターカプラ１７が分
岐した光の１つが周波数安定化装置２３に入力する。励
起用ＬＤ２５の出力は光分岐カプラ２７で分岐され、一
方は周波数安定化装置２３にフィードバックされる。他
方は、スターカプラ１０に入力する。スターカプラ１０
は、スターカプラ１７が分岐した光、光分岐カプラ２２
が分岐した光、および光分岐カプラ２７が分岐した光を
合波して、合波した光信号を偏波多重回路３７に供給す
る構成となっている。Then, one of the lights branched by the star coupler 17 is input to the frequency stabilizing device 18. LD2 for excitation
The output of 0 is split by the optical splitting coupler 22, and one is fed back to the frequency stabilizer 18. The other is input to the star coupler 10. One of the lights branched by the star coupler 17 is input to the frequency stabilizing device 23. The output of the pumping LD 25 is split by the optical splitting coupler 27, and one is fed back to the frequency stabilizer 23. The other is input to the star coupler 10. Star coupler 10
Is the light from which the star coupler 17 is branched, the light branching coupler 22
Are combined with the light branched by the optical branching coupler 27, and the combined optical signal is supplied to the polarization multiplexing circuit 37.

【００１９】次に動作について説明する。周波数安定化
装置１１は、励起用ＬＤ１４の出力光周波数と信号光の
搬送波周波数との差がブリルアン増幅光ファイバ４のブ
リルアンシフトに等しくなるように、励起用ＬＤ１４の
出力光を安定化する。安定化は、以下のように実現され
る。Next, the operation will be described. The frequency stabilizing device 11 stabilizes the output light of the pumping LD 14 so that the difference between the output light frequency of the pumping LD 14 and the carrier frequency of the signal light becomes equal to the Brillouin shift of the Brillouin amplification optical fiber 4. Stabilization is achieved as follows.

【００２０】光分岐カプラ２からの信号光と安定化電源
１２の出力および励起用ＬＤ１４の出力とは、周波数安
定化装置１１に入力される。周波数安定化装置１１の出
力、すなわち、光源用励起電流Ｄの大きさは、信号光の
搬送波周波数と励起用ＬＤ１４の出力光の周波数との
差、および安定化電源１２の出力の大きさで定まる。光
源用励起電流Ｄの大きさは、励起用ＬＤ１４の出力光の
波長を制御するので、フィードバックがかかり、周波数
は安定化する。よって、励起用ＬＤ１４から、信号光の
搬送波周波数との差がブリルアン増幅光ファイバ４のブ
リルアンシフトに等しくなっている安定した周波数の光
が出力される。The signal light from the optical branching coupler 2, the output of the stabilizing power supply 12 and the output of the pumping LD 14 are input to the frequency stabilizing device 11. The output of the frequency stabilization device 11, that is, the magnitude of the excitation current D for the light source is determined by the difference between the carrier frequency of the signal light and the frequency of the output light of the excitation LD 14, and the magnitude of the output of the stabilization power supply 12. . Since the magnitude of the light source excitation current D controls the wavelength of the output light of the excitation LD 14, feedback is applied and the frequency is stabilized. Therefore, light having a stable frequency, in which the difference from the carrier frequency of the signal light is equal to the Brillouin shift of the Brillouin amplification optical fiber 4, is output from the pumping LD 14.

【００２１】励起用ＬＤ１４から出力された光は、スタ
ーカプラ１７で３つに分岐され、１つは、励起光として
用いられる。他の１つは、周波数安定化装置１８に入力
される。周波数安定化装置１８は、励起用ＬＤ２０の出
力光周波数と励起用ＬＤ１４の出力光周波数との差がタ
イミングクロック信号の周波数に等しくなるように、励
起用ＬＤ２０の出力光を安定化する。安定化は、以下の
ように実現される。The light output from the pumping LD 14 is split into three by the star coupler 17 and one is used as pumping light. The other one is input to the frequency stabilizer 18. The frequency stabilizing device 18 stabilizes the output light of the pumping LD 20 so that the difference between the output light frequency of the pumping LD 20 and the output light frequency of the pumping LD 14 becomes equal to the frequency of the timing clock signal. Stabilization is achieved as follows.

【００２２】周波数安定化装置１８には、励起用ＬＤ１
４からの出力光の他に、安定化電源２８の出力および光
分岐カプラ２２で分岐された励起用ＬＤ２０の出力とが
入力される。周波数安定化装置１８からの光源用励起電
流Ｅの大きさは、励起用ＬＤ１４の出力光周波数と励起
用ＬＤ２０の出力光の周波数との差、および安定化電源
２８の出力の大きさで定まる。光源用励起電流Ｅの大き
さは、励起用ＬＤ２０の出力光の波長を制御するので、
フィードバックがかかり、周波数は安定化する。よっ
て、励起用ＬＤ２０から、タイミングクロック成分（例
えば、f0＋B のもの）との差がブリルアン増幅光ファイ
バ４のブリルアンシフトに等しくなっている安定した周
波数の光が出力される。The frequency stabilizing device 18 includes an exciting LD 1
In addition to the output light from 4, the output of the stabilized power supply 28 and the output of the excitation LD 20 branched by the optical branch coupler 22 are input. The magnitude of the light source excitation current E from the frequency stabilizing device 18 is determined by the difference between the output light frequency of the excitation LD 14 and the frequency of the output light of the excitation LD 20 and the magnitude of the output of the stabilizing power supply 28. Since the magnitude of the light source excitation current E controls the wavelength of the output light from the excitation LD 20,
Feedback is applied and the frequency stabilizes. Therefore, the LD 20 for excitation outputs light of a stable frequency in which the difference from the timing clock component (for example, f0 + B) is equal to the Brillouin shift of the Brillouin amplification optical fiber 4.

【００２３】スターカプラ１７からの分岐光は、周波数
安定化装置２３にも入力される。周波数安定化装置２３
は、励起用ＬＤ１４の出力光周波数と励起用ＬＤ２５の
出力光周波数との差がタイミングクロック信号の周波数
に等しくなるように、励起用ＬＤ２５の出力光を安定化
する。安定化は、以下のように実現される。The split light from the star coupler 17 is also input to the frequency stabilizing device 23. Frequency stabilizer 23
Stabilizes the output light of the pumping LD 25 so that the difference between the output light frequency of the pumping LD 14 and the output light frequency of the pumping LD 25 becomes equal to the frequency of the timing clock signal. Stabilization is achieved as follows.

【００２４】周波数安定化装置２３には、励起用ＬＤ１
４からの出力光の他に、安定化電源２８の出力および光
分岐カプラ２７で分岐された励起用ＬＤ２５の出力とが
入力される。周波数安定化装置２３からの光源用励起電
流Ｆの大きさは、励起用ＬＤ２５の出力光周波数と励起
用ＬＤ１４の出力光の周波数との差、および安定化電源
２８の出力の大きさで定まる。光源用励起電流Ｆの大き
さは、励起用ＬＤ２５の出力光の波長を制御するので、
フィードバックがかかり、周波数は安定化する。よっ
て、励起用ＬＤ２５から、タイミングクロック成分（例
えば、f0−B のもの）との差がブリルアン増幅光ファイ
バ４のブリルアンシフトに等しくなっている安定した周
波数の光が出力される。The frequency stabilizing device 23 includes an exciting LD 1
In addition to the output light from 4, the output of the stabilized power supply 28 and the output of the pumping LD 25 branched by the optical branch coupler 27 are input. The magnitude of the light source excitation current F from the frequency stabilization device 23 is determined by the difference between the output light frequency of the excitation LD 25 and the frequency of the output light of the excitation LD 14, and the magnitude of the output of the stabilizing power supply 28. Since the magnitude of the excitation current F for the light source controls the wavelength of the output light of the LD 25 for excitation,
Feedback is applied and the frequency stabilizes. Therefore, the LD 25 for excitation outputs light of a stable frequency in which the difference from the timing clock component (for example, f0-B) is equal to the Brillouin shift of the Brillouin amplification optical fiber 4.

【００２５】各励起用ＬＤ１４，２０，２５からの出力
光は、スターカプラ１０で合波され、合波された光が偏
波多重回路３７に供給される。偏波多重回路３７から出
力された励起光は、光増幅器７で増幅される。ブリルア
ン増幅光ファイバ４に入射された信号光の搬送波成分と
タイミングクロック成分とは、光増幅器７からの励起光
によって増幅される。そして、その増幅光は、分離回路
５で分離される。分離回路５で分離された増幅光はＯ−
Ｅコンバータ３８で電気信号に変換され、Ｏ−Ｅコンバ
ータ３８は、タイミングクロックを出力する。The output light from each of the pumping LDs 14, 20, 25 is multiplexed by the star coupler 10, and the multiplexed light is supplied to the polarization multiplexing circuit 37. The pump light output from the polarization multiplexing circuit 37 is amplified by the optical amplifier 7. The carrier wave component and the timing clock component of the signal light incident on the Brillouin amplification optical fiber 4 are amplified by the pump light from the optical amplifier 7. Then, the amplified light is separated by the separation circuit 5. The amplified light separated by the separation circuit 5 is O-
The signal is converted into an electric signal by the E converter 38, and the OE converter 38 outputs a timing clock.

【００２６】以上の動作によって、安定したタイミング
クロックが得られる。なお、信号光における伝送速度が
変更された場合には、安定化電源２８の出力を変更すれ
ばよい。With the above operation, a stable timing clock can be obtained. When the transmission speed of the signal light is changed, the output of the stabilized power supply 28 may be changed.

【００２７】変調信号が cosω_m t で表される正弦波の
場合には、信号光の電波Ｅ_m は、（１）式で表される。 Ｅ_m ＝Ａ_C cos(ω_LD ｔ＋φcos ω_mｔ) ・・・（１） ここで、ω_LDは、変調を受ける前の励起光の角振動数、
φは変調の深さを表す量である。第１種のベッセル関数
Ｊ_n （ｘ）を使ってＥ_m を展開すると、（２）式のよう
になる。[0027] When the modulation signal is a sine wave expressed by cos .omega _m t is wave E _m of the signal light is expressed by equation (1). E _m = A _C cos (ω _LD t + φ cos ω _mt ) (1) where ω _LD is the angular frequency of the excitation light before being modulated,
φ is a quantity representing the modulation depth. When the first kind with the Bessel functions J _n (x) of deploying E _m, so that the equation (2).

【００２８】[0028]

【数１】 (Equation 1)

【００２９】図４は位相変調光（Ｅ_m ＝Ａ_c cos （ω_LD
＋φcos ω_m t ））のスペクトルを示すものである。図
において、横軸は角振動数ωを示す。ただし、目盛り
は、｜ω_LD−ω｜／ω_m を単位としている。また、縦軸
は電場のフーリエ成分の２乗に対応する量である。FIG. 4 shows the phase modulated light (E _m = A _c cos (ω _LD
+ Φ cos ω _m t)). In the figure, the horizontal axis indicates the angular frequency ω. However, the scale is in units of | ω _LD −ω | / ω _m . The vertical axis is an amount corresponding to the square of the Fourier component of the electric field.

【００３０】図４（ｂ）に示すように、φ＝１．４の場
合、この位相変調光のスペクトルは、ω_LDおよびω_LD±
ω_m に最大のピークを持ち、これらのピーク値は等し
い。よって、f _LD＝f0＋fb，f _m ＝Ｂ（伝送速度）と設
定して（f _LDは角振動数ω_LDに対応した周波数、f _m は
角振動数ω_m に対応した周波数）、これらの３つのピー
クを励起光として用いれば、第１の実施例の場合と同様
に、搬送波成分とタイミングクロック成分とを増幅する
ことが可能になる。As shown in FIG. 4B, when φ = 1.4, the spectrum of the phase modulated light is ω _LD and ω _LD ±
It has the largest peak at ω _m and these peak values are equal. Therefore, f _LD = f0 + fb, f _m = B (transmission speed) are set (f _LD is a frequency corresponding to the angular frequency ω _LD , f _m is a frequency corresponding to the angular frequency ω _m ). If the two peaks are used as the excitation light, the carrier component and the timing clock component can be amplified as in the first embodiment.

【００３１】図５はそのような考え方にもとづいた本発
明の第２の実施例による光タイミング抽出回路の具体的
な構成を示すブロック図である。図に示すように、励起
光発生装置８２は、励起用ＬＤ３４を含み、安定化電源
２９の出力を導入する周波数安定化装置３０の出力で励
起される構成となっている。周波数安定化装置３０は、
各入力にもとづいて励起用ＬＤ３４の出力光の波長を制
御するものである。また、この場合には、励起用ＬＤ３
４が出力する励起光を周波数発生器３３からの信号で位
相変調する位相変調器３２が設けられる。位相変調器３
２が出力する励起光は、複数のスペクトルのピークを含
み、偏波多重回路３７に供給される。FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration of the optical timing extraction circuit according to the second embodiment of the present invention based on such a concept. As shown in the figure, the pumping light generator 82 includes the pumping LD 34 and is configured to be pumped by the output of the frequency stabilizing device 30 that introduces the output of the stabilizing power supply 29. The frequency stabilizing device 30 includes:
The wavelength of the output light of the LD 34 for excitation is controlled based on each input. In this case, the excitation LD 3
There is provided a phase modulator 32 for phase-modulating the pump light output from 4 with a signal from a frequency generator 33. Phase modulator 3
The excitation light output from 2 includes a plurality of spectrum peaks and is supplied to the polarization multiplexing circuit 37.

【００３２】次に動作について説明する。周波数安定化
装置３０は、励起用ＬＤ３４の出力光周波数と信号光の
搬送波周波数との差がブリルアン増幅光ファイバ４のブ
リルアンシフトに等しくなるように、励起用ＬＤ３４の
出力光Ｈを安定化する。安定化は、以下のように実行さ
れる。Next, the operation will be described. The frequency stabilization device 30 stabilizes the output light H of the pumping LD 34 so that the difference between the output light frequency of the pumping LD 34 and the carrier frequency of the signal light becomes equal to the Brillouin shift of the Brillouin amplification optical fiber 4. Stabilization is performed as follows.

【００３３】光分岐カプラ２からの信号光と安定化電源
２９の出力および光分岐カプラ３５で分岐された励起光
の一部とは、周波数安定化装置３０に入力される。周波
数安定化装置３０の出力、すなわち、光源用励起電流Ｇ
の大きさは、信号光の搬送波周波数と励起用ＬＤ３４の
出力光の周波数との差、および安定化電源２９の出力の
大きさで定まる。光源用励起電流Ｇの大きさは、励起用
ＬＤ３４の出力光Ｈの波長を制御するので、フィードバ
ックがかかり、周波数は安定化する。The signal light from the optical branch coupler 2, the output of the stabilizing power supply 29, and a part of the pump light branched by the optical branch coupler 35 are input to the frequency stabilizing device 30. The output of the frequency stabilizing device 30, that is, the light source excitation current G
Is determined by the difference between the carrier frequency of the signal light and the frequency of the output light of the pumping LD 34, and the magnitude of the output of the stabilizing power supply 29. Since the magnitude of the light source excitation current G controls the wavelength of the output light H of the excitation LD 34, feedback is applied and the frequency is stabilized.

【００３４】位相変調器３２は、励起用ＬＤ３４の出力
光Ｈを周波数発生器３３からの周波数f _m （＝Ｂ）の信
号で位相変調し、出力光Ｈの周波数に対して±f _m ずれ
た周波数のピーク、すなわち、タイミングクロック成分
（f0±B のもの）との差がブリルアン増幅光ファイバ４
のブリルアンシフトに等しくなっている周波数のピーク
をも含む励起光Ｉを発生する。The phase modulator 32, the output light H of excitation LD34 phase modulated by a signal of frequency f _m (= B) from the frequency generator 33, shifted ± f _m with respect to the frequency of the output light H The frequency peak, that is, the difference from the timing clock component (f0 ± B) is the Brillouin amplified optical fiber 4
The pumping light I including the peak of the frequency equal to the Brillouin shift is generated.

【００３５】位相変調器３２からの励起光は、偏波多重
回路３７に供給される。偏波多重回路３７から出力され
た励起光は、光増幅器７で増幅される。ブリルアン増幅
光ファイバ４に入射された信号光の搬送波成分とタイミ
ングクロック成分とは、光増幅器７からの励起光によっ
て増幅される。そして、その増幅光は、分離回路５で分
離される。分離回路５で分離された増幅光はＯ−Ｅコン
バータ３８で電気信号に変換され、Ｏ−Ｅコンバータ３
８は、タイミングクロック信号を出力する。The pump light from the phase modulator 32 is supplied to a polarization multiplexing circuit 37. The pump light output from the polarization multiplexing circuit 37 is amplified by the optical amplifier 7. The carrier wave component and the timing clock component of the signal light incident on the Brillouin amplification optical fiber 4 are amplified by the pump light from the optical amplifier 7. Then, the amplified light is separated by the separation circuit 5. The amplified light separated by the separation circuit 5 is converted into an electric signal by the OE converter 38, and the OE converter 3
8 outputs a timing clock signal.

【００３６】以上の動作によって、安定したタイミング
クロック信号が得られる。信号光における伝送速度が変
更された場合には、周波数発生器３３の出力周波数を変
更すればよい。With the above operation, a stable timing clock signal can be obtained. When the transmission speed of the signal light is changed, the output frequency of the frequency generator 33 may be changed.

【００３７】なお、上述したように、２つの励起光によ
ってもタイミングクロック信号を得ることが可能であ
る。図４（ｃ）に示すように、φ＝１．８の場合、この
位相変調光のスペクトルは、ω_LD±ω_m に最大のピーク
を持つ。そこで、これら２つのピークを含む励起光を位
相変調器３２から出力するように設定すれば、図５に示
す構成によって、２つの励起光によるタイミングクロッ
ク抽出を行うことができる。As described above, it is possible to obtain a timing clock signal using two pump lights. As shown in FIG. 4C, when φ = 1.8, the spectrum of the phase-modulated light has the maximum peak at ω _LD ± ω _m . Therefore, if the pump light including these two peaks is set to be output from the phase modulator 32, the timing clock can be extracted using the two pump lights by the configuration shown in FIG.

【００３８】図６は本発明の第３の実施例による光タイ
ミング抽出回路の具体的な構成を示すブロック図であ
る。図に示すように、励起光発生装置８３は、安定化電
源２９の出力を導入する周波数安定化装置３０と励起用
ＬＤ３４とを含み、周波数安定化装置３０の出力がバイ
アスＴ３６で周波数変調された信号で励起される構成と
なっている。励起用ＬＤ３４の出力は、複数の励起光を
含み、偏波多重回路３７に供給されている。FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration of the optical timing extracting circuit according to the third embodiment of the present invention. As shown, the pumping light generator 83 includes a frequency stabilizing device 30 for introducing the output of the stabilizing power supply 29 and an exciting LD 34, and the output of the frequency stabilizing device 30 is frequency-modulated by the bias T36. It is configured to be excited by the generated signal. The output of the pumping LD 34 includes a plurality of pumping lights and is supplied to the polarization multiplexing circuit 37.

【００３９】次に動作について説明する。周波数安定化
装置３０が出力する光源用励起電流Ｊは、バイアスＴ３
６で周波数変調される。バイアスＴ３６は、例えば、Ｌ
側に入力される信号のうち直流電流を出力側にのみ通過
させ、Ｃ側に入力される信号のうち交流電流を出力側に
のみ通過させるものである。よって、バイアスＴ３６か
らは、光源用励起電流Ｊが周波数発生器３３からの信号
で変調されたものとなっている。すなわち、励起用ＬＤ
３４が出力する励起光を直接周波数変調することによ
り、励起光に複数のスペクトル成分を持たせている。こ
こで、変調信号がcos ω_m t で表される正弦波の場合に
は、信号光の電場の大きさは、各周波数成分での位相は
異なるものの、位相変調における電場の大きさと同じで
ある。なお、周波数の安定化は、第２の実施例の場合と
同様の考え方で実行される。Next, the operation will be described. The light source excitation current J output from the frequency stabilization device 30 is equal to the bias T3
6 is frequency modulated. The bias T36 is, for example, L
Of the signals input to the C side, and the AC current of the signals input to the C side only to the output side. Therefore, the excitation current J for the light source is modulated by the signal from the frequency generator 33 from the bias T36. That is, the LD for excitation
By directly frequency-modulating the excitation light output from the excitation light, the excitation light has a plurality of spectral components. Here, in the case where the modulation signal is a sine wave represented by cos ω _mt , the magnitude of the electric field of the signal light is the same as the magnitude of the electric field in the phase modulation, although the phase of each frequency component is different. . The stabilization of the frequency is performed in the same way as in the second embodiment.

【００４０】励起用ＬＤ３５からの励起光は、偏波多重
回路３７に供給される。偏波多重回路３７から出力され
た励起光は、光増幅器７で増幅される。ブリルアン増幅
光ファイバ４に入射された信号光の搬送波成分とタイミ
ングクロック成分とは、光増幅器７からの励起光によっ
て増幅される。そして、その増幅光は、分離回路５で分
離される。分離回路５で分離された増幅光はＯ−Ｅコン
バータ３８で電気信号に変換され、Ｏ−Ｅコンバータ３
８は、タイミングクロック信号を出力する。The pumping light from the pumping LD 35 is supplied to the polarization multiplexing circuit 37. The pump light output from the polarization multiplexing circuit 37 is amplified by the optical amplifier 7. The carrier wave component and the timing clock component of the signal light incident on the Brillouin amplification optical fiber 4 are amplified by the pump light from the optical amplifier 7. Then, the amplified light is separated by the separation circuit 5. The amplified light separated by the separation circuit 5 is converted into an electric signal by the OE converter 38, and the OE converter 3
8 outputs a timing clock signal.

【００４１】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光タイミング抽出回路が、ブリルアン増幅を生じさせる
帯域が信号光の搬送波成分およびタイミングクロック成
分に合致するような複数のスペクトル成分を持つ励起光
を発生し、その励起光によってて搬送波成分およびタイ
ミングクロック成分を増幅し、それらを用いてベースバ
ンドタイミングクロックを得る構成となっているので、
通過周波数帯域とＦＳＲとを独立して制御することが容
易であり、光信号の伝送速度が変化しても容易にその変
化に対応できる。また、信号光が数１０ＧＨｚ以上の場
合でも高いＱを保つことができる。As described above, according to the present invention,
An optical timing extraction circuit generates pump light having a plurality of spectral components such that a band causing Brillouin amplification matches the carrier wave component and the timing clock component of the signal light, and the carrier wave component and the timing clock component are generated by the pump light. Are amplified and a baseband timing clock is obtained using them.
It is easy to control the pass frequency band and the FSR independently, so that even if the transmission speed of the optical signal changes, it can easily cope with the change. Also, a high Q can be maintained even when the signal light is several tens of GHz or more.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図２】励起光と信号光との関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between pump light and signal light.

【図３】本発明の第１の実施例による光タイミング抽出
回路の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an optical timing extraction circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図４】位相変調信号のスペクトルを示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a spectrum of a phase modulation signal.

【図５】本発明の第２の実施例による光タイミング抽出
回路の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical timing extraction circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第３の実施例による光タイミング抽出
回路の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an optical timing extraction circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図７】ファブリペローエタロンの構成を示す構成図で
ある。FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a Fabry-Perot etalon.

【図８】従来の光タイミング抽出回路の動作説明を示す
説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation description of a conventional optical timing extraction circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４ ブリルアン増幅光ファイバ ５ 分離手段 ８ 励起光発生装置 ３８ Ｏ−Ｅコンバータ ８１〜８１ 励起光発生装置 Reference Signs List 4 Brillouin amplification optical fiber 5 Separating means 8 Pumping light generator 38 O-E converter 81-81 Pumping light generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩本 和男 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−5330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−17434（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142717（ＪＰ，Ａ) Ｍ．Ｊｉｎｎｏ ａｎｄ Ｔ．Ｍａｔ ｓｕｍｏｔｏ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａ ｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ ｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．28，Ｎｏ．４ （1992），ｐｐ．895−900 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/365 H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/02 H01S 3/10 - 3/30 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kazuo Hagimoto Nippon Telegraph and Telephone Corporation, 1-6-1, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo (56) References JP-A-63-5330 (JP, A) JP-A Sho 63-17434 (JP, A) JP-A-1-142717 (JP, A) Jinno and T.S. Mat sumoto, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 28, No. 4 (1992), p. 895-900 (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) G02F 1/35-1/365 H04B 10/00-10/28 H04J 14/00-14/02 H01S 3/10-3 / 30 INSPEC (DIALOG) JICST File (JOIS) WPI (DIALOG)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 信号スペクトル中にタイミングクロック
成分を含む信号光からベースバンドタイミングクロック
を得る光タイミング抽出回路において、複数のスペクトル成分を有する励起光を生成するととも
に、そのスペクトル成分のうちの１つを前記信号光に含
まれる搬送波成分の周波数からブリルアンシフトだけ離
れた周波数になるように制御し、かつ複数のスペクトル
成分の周波数間隔がベースバンドタイミングクロック周
波数に相当するように制御する 励起手段と、 前記信号光と前記励起光とを入力し、信号光の帯域中に
ブリルアン利得を生じさせる光導波手段と、 この光導波手段における励起光とブリルアン増幅された
信号光とを分離する分離手段と、 この分離手段が分離したブリルアン増幅された信号光か
らベースバンドタイミングクロックを抽出するタイミン
グ抽出手段とを備えたことを特徴とする光タイミング抽
出回路。1. An optical timing extraction circuit for obtaining a baseband timing clock from a signal light including a timing clock component in a signal spectrum, wherein an excitation light having a plurality of spectral components is generated.
One of the spectral components is included in the signal light.
Separated by the Brillouin shift from the frequency of the
Frequency, and multiple spectra
The frequency interval of the component is
Pumping means for controlling so as to correspond to a wave number ; optical waveguide means for inputting the signal light and the pumping light to generate a Brillouin gain in the band of the signal light; and pumping light and Brillouin amplification in the optical waveguide means. An optical timing extracting circuit, comprising: separating means for separating the separated signal light; and timing extracting means for extracting a baseband timing clock from the Brillouin-amplified signal light separated by the separating means.