JP4574187B2

JP4574187B2 - 光同期装置

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Publication number: JP4574187B2
Application number: JP2004045341A
Authority: JP
Inventors: 茂樹渡辺; 正隆中沢
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Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
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Description

本発明は、時間的にタイミング同期されていない（非同期）複数波長の信号光をタイミング同期するための光同期装置に関する。

現状の光技術の性能限界を打破するために、光信号処理技術が研究されている。光信号再生、光スイッチ、波長変換等の光信号処理技術の実現が期待されている。その実現には、光の超広帯域・超高速特性を用い、全ての処理を光レベルにおいて行う全光信号処理技術が有力であり、信号のビットレートやパルス形状等に依存しないトランスペアレント動作を実現するものとして期待されている。このような全光型の信号処理においては、非線形光学効果を用いることが一般的であるが、非線形光学効果の多くは超高速の処理性能を有するため、従来の光／電気変換型に比べて格段の高性能が期待できる。全光信号処理技術による実現が期待され、光／電気変換では実現することが出来ない他の機能は、多波長を一括して処理する機能である。多波長一括処理機能を実現する一つの方法は、波長多重された非同期信号を、一つの波長の同期信号に変換することである。この機能が実現されれば、全光信号処理の超高速特性が活かされ、コンパクトな信号処理が実現可能である。

特許文献１には、光信号の波形を成形する方法が記載され、光信号のままで、変調速度やフォーマットに依存しない、波形整形を可能としている。特許文献２には、やはり信号光を波形整形するための方法が記載され、光信号のまま3Ｒ機能を実現する技術が開示されている。特許文献３においても、信号光を波形成形する技術が開示されている。
特開２００３−１５０９７号公報特開２００３−１０７５４１号公報特開２００３−２０９５１６号公報

主な光信号処理技術の一つに光３Ｒ信号再生技術がある。この場合、一般に３Ｒ再生されるべき信号光と再生光クロックパルスを光ＡＮＤ回路としての光スイッチに入力し、そのＡＮＤ動作により信号光のもつデータを再生光クロックに転写する。既に光ファイバ内の非線形光学効果を用いた光スイッチを用いて、１６０Ｇｂ／ｓの光３Ｒ再生が実証実験されている。例えば、光ファイバ内の非線形光学効果の応答時間はフェムト秒オーダと非常に高速であり、Ｔｂ／ｓ級の光３Ｒ再生が実現できる可能性を持っている。最大の課題は、波長多重信号に対していかにコンパクトに信号処理を実現するかである。

本発明の課題は、コンパクトな光信号処理装置を実現するための光同期技術とその応用を提供することである。

本発明の光同期装置は、複数の波長の信号光を入力し、所定のタイミングを中心とし、該所定のタイミングからはずれるにつれ大きな周波数チャープが信号光のパルスにかかるように位相変調する位相変調手段と、該周波数チャープがかけられた信号光のパルスに、周波数に対応した時間遅延を与え、該複数の波長の信号光のパルスのタイミングを該所定のタイミングに合わせる遅延手段とを備えることを特徴とする。

各パルスのタイミングがばらばらで送られてくるＷＤＭ信号光を、光−電気変換した後、電気的に処理する等の手段を用いることなく、光信号の状態での処理で、タイミングの合ったパルス信号に変換することができる。すなわち、光パルスに所望の周波数チャープを与え、周波数チャープの大きさに見合う時間遅延を与えて、パルスのタイミングを調整する手法により、動作が高速で装置規模も小さい光同期装置を提供することができる。

本発明によると、光同期技術が提供されるので、これを用いてＷＤＭ信号に対して光３Ｒ再生や超高速光スイッチ機能を一括して実現するための方法、装置及びシステムを提供することが可能になる。

本発明の実施形態においては、以下の手段により課題を解決する。
（１）複数波長の信号光を合波した後、光位相変調器に入力し、基準タイミングを中心とする光位相変調をかける。
（２）周波数に対応した時間遅延を与える媒質に入力して、複数波長の信号光を基準タイミングにそろえる。

この二つの手段により、信号光のタイミングずれやジッタ−を抑制することができ、全ての波長の信号光を同時に基準タイミングに同期することが可能となる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の基本原理を示す図である。
いま、波長λ_S1及びλ_S2波長の信号光パルスが、基準時間ｔ₀に対してそれぞれ−Δｔ及び＋Δｔだけ時間的にずれているとする。これら２波長の信号光パルスにｔ₀を中心とする位相変調をかけ、各々−Δω、＋Δωの周波数チャープを与える。ここに、Δωは、ｔ₀を中心とする位相変調φ（ｔ）により与えられる周波数変化

に相当するものである。
このようにして、基準時間からのずれに比例した量のチャープを与えられた２波長の信号光パルスを、分散媒質に入力し、その分散量や郡速度を調整することにより、２波長信号光パルスの中心のタイミングを一致させる。ここで、線形分散媒質とは、光パルスに与えられたチャープ量の値に対応して異なる遅延を与えるような媒質のことである。上記の周波数チャープは、基準時間（基準のタイミング）からのずれが大きいほど、その光パルスに与えられるチャープ量が大きくなり、このチャープ量に比例して遅延を与えるので、線形分散媒質を通過した後には、基準時間からさまざまにずれた光パルスを基準時間に合わせることができる。

すなわち、負の周波数チャープを受けたパルスが速くなり、正の周波数チャープを受けたパルスが遅くなるような分散媒質に入れることによって、タイミングｔ₀に一致させることができる。

なお、本方法における位相変調においては、周波数シャープの大きさが信号光の波長差（に相当する周波数差）に比べて大きいことが望ましい。また、この分散媒質としては、各波長の光信号の群速度が等しいものが望ましい。ただし、波長差による群速度の違いは逆符号の群速度特性を持つ分散媒質等により補償可能である。また、位相変調が不十分な場合や、分散量等の調整精度が不十分な場合でも、本方法を繰り返し行うことにより、基準時間に合わせる効果を増進させることが可能である。

図２は、図１の原理を用いた本発明の実施形態の基本構成を示す図である。
波長λ_S1、λ_S2、・・・、λ_SNのＮ波長のＷＤＭ信号光に、基準時間ｔ₀を中心とする位相変調φ（ｔ）をかけ、各々にΔω₁、Δω₂、・・・、Δω_2Nのチャープを与える。このようにして基準時間からのずれに比例した量の周波数チャープを与えられたＷＤＭ信号光を、線形分散媒質に入力し、その分散量を調整することにより、すべてのＷＤＭ信号光の中心タイミングを一括して一致させる（一括光同期）。

ここで用いる位相変調器としては、ＬｉＮｂＯ₃位相変調器等のあらゆるタイプの位相変調器を用いることが可能である。また、線形分散媒質としては、光ファイバやファイバ・グレーティング等のあらゆる分散補償媒質を用いることが可能である。

本実施形態では、光パルスの時間的ずれに比例した量のチャープを与えることのできる位相変調をかけることである。（１）式を考慮すると、時間の二乗に比例した位相変調特性

を有する位相変調器が必要である。ここに、Ａは位相変調指数、ｐは変調周波数である。
例えば、ＬＮ変調器の場合には、変調特性はほぼ余弦関数であるから、ｔ₀に近い範囲（｜ｔ−ｔ₀｜＜＜１）では、

となり、ほぼ必要な条件を満足する。しかしながら、（３）式のような近似がなりたたないような広い範囲まで線形チャープを与える必要がある場合にはより広い範囲まで二乗特性を有する位相変調器が必要となる。

図３は、本発明の実施形態の位相変調のかけ方の概要を説明する図である。
図３においては、波長λ₁〜λ₃の信号パルスが異なるタイミングで到来している。位相変調器は、予め定められた周期的タイミング（望まれる時間間隔）で図３の一番下に示したように、変調の強度がパラボラ型をした位相変調を波長λ₁〜λ₃が多重された波長分割多重光にかける。図３のｔ₀は、システムが要求する任意のタイミングを示す時間であり、光パルスを同期させたいタイミングを示す。この位相変調は、図３から分かるように、タイミングｔ₀において、位相変調の時間微分である周波数チャープが0となるようになっており、時間タイミングｔ₀から離れるに従い、正負それぞれの方向に周波数チャープの量が大きくなるようになっている。このような位相変調は、ＬＮ位相変調器では、余弦関数的な変調特性の極大値付近を使用することによって実現することが出来る。なぜなら、上記式（３）に示されるように、ＬＮ位相変調器の極大値付近では、変調特性が時間の二乗に略比例したものとなるからである。また、位相変調器として、ＬｉＮｂＯ₃で作られたものを考えたが、位相変調器を構成する材質を変えることによって、時間の二乗に比例した変調特性により近い変調特性を持った位相変調器を作ることができる。例えば、パラボラ型の位相変調をかけるための位相変調器の材料としては、PLZTと呼ばれる材料があり、これを使うと数GHz〜 10GHzのパラボラ変調が可能になる。また、有機物を用いても可能である。

更に、時間の二乗に比例した位相変調を与える方法の例として、３次非線形媒質内で発生するＸＰＭ（相互位相変調：Cross-Phase Modulation）による方法を示す。

図４は、ＸＰＭによる位相変調を与えるための装置構成の概略を示す図である。
図４に示すように、信号光と波長の異なる（波長λ_Cont）制御光Ｕ（ｔ）を光ファイバ１０に入力し、制御光の光パワーに比例するＸＰＭにより信号光に位相変調をかける。その際、制御光の強度変化が時間の二乗に比例する（ガウシアン関数）となるようにする。すなわち、

ここに、τはガウシアンパルスの１／ｅ値半幅である。このＵ（ｔ）により信号光に与えられるＸＰＭは｜Ｕ（ｔ）｜²に比例し、従って、（１）、（４）式よりチャープ量は、

で与えられる。（５）式より、広い範囲にわたって線形チャープを与えることができることが分かる。
なお、ＬｉＮｂＯ₃位相変調器を用いる場合には、ＬｉＮｂＯ₃強度変調器を更に縦列接続し、その駆動電圧を制御することにより、ＬｉＮｂＯ₃強度変調器の有する周波数チャープ特性を利用して、ＬｉＮｂＯ₃位相変調器の変調特性のずれを補正し、全体の位相変調特性として、基準時間からの時間変移に対する二乗特性により近い特性を有するように調整することが可能である。

図５は、分散媒質が分散スロープを持っている場合について説明する図である。
例えば、分散媒質として光ファイバを用いる場合には、図５に示したように、分散スロープの影響により、理想的に同じ時間位置にそろえることが出来ない場合がある。

このような場合には、逆符号の分散スロープを持つ光ファイバ等により、分散スロープの影響を補償することが可能である。図５は、例えば、λ_S1＜λ_S2である２波長信号を分散スロープがプラス（波長が長くなる程度分散が大きくなる）の正常分散光ファイバに通す場合に、マイナスの分散スロープの光ファイバを用いて所望の時間位置にそろえる方法を示したものである。本分散スロープ補償も、分散媒質と同様、光ファイバ、ファイバ・グレーティング等分散スロープ補償が可能なあらゆるデバイスが適用可能である。

図６は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
これは、図４に示した分散媒質の分散スロープを積極的に利用したものであり、これによりＷＤＭ信号光を波長順に時間的に適宜シフトさせることができる。すなわち、分散媒質の分散を、光パルスを同一タイミングに同期させるように設定しても、分散スロープが存在することにより、光パルスは、波長毎に異なるタイミングに設定される。このタイミングの設定のされ方は分散スロープの特性によるが、うまく分散スロープを調整することにより、各波長の光パルスを互いが重ならないようなタイミングにずらして出力することが可能となる。本実施形態と光ゲート装置を用いることにより、図７に示すような、ＷＤＭ信号をＯＴＤＭ（Optical Time Division Multiplexing）信号に一括変換することが可能になる。なお、本方法においては、波長毎に群速度が異なる場合には、この群速度の違いを用いることも可能である。

図７は、第２の実施形態を利用したＷＤＭ信号をＯＴＤＭ信号に変換する装置の概略を示す図である。
図７に示されるように、本発明の実施形態により、各波長の信号光が互いに時間的に重ならないように設定した後、光ゲート装置に波長λ_CのＣＷ光とともに入力し、本発明の実施形態によって生成された光パルスを用いて、波長λ_CのＣＷ光を光ゲート装置を用いてスイッチングすることにより、波長λ_CのＯＴＤＭ光に変換するものである。このように、本発明の実施形態により、ＷＤＭ信号光を一括して１波長のＯＴＤＭ信号光に変換可能である。

以下に、本発明の実施形態を用いたシステム応用の例を示す。
図８は、本発明の第２の実施形態の応用例を説明する図である。
本発明の第２の実施形態によりＷＤＭ信号光をＯＴＤＭ変換した信号光を、光クロック再生部１２でＷＤＭ信号光から再生した波長λ_Clockの光クロックパルスとともに光ゲート（光スイッチ）装置１１に入力し、ＯＴＤＭ信号の持つデータを光クロックに転写することにより（ＯＴＤＭ信号をトリガとして、光クロックパルスを通過、遮断することにより）、波長λ_Clockの再生信号を得るという、ＯＴＤＭ信号を光３Ｒ再生する応用例である。この場合、ＮチャネルのＷＤＭ信号光を一つの光ゲートを用いて３Ｒ再生することが可能である。光ゲート装置１１としては、２次あるいは３次非線形光学効果を用いた光スイッチ等のあらゆる光ゲートが適用可能である。

図９に、図８の本発明の実施形態の応用例を更に応用した装置の概略を示す図である。
図９においては、再生したＮ波長の光クロック（周波数は、もとのＷＤＭ信号の各チャネルの基本ビットレートに対応）を用いて、光３Ｒ（Reamplification, Retiming, Reshaping）再生されたＷＤＭ信号を出力する構成を示す。この構成により、入力と出力に着眼すれば、ＷＤＭ信号の一括光３Ｒ再生が可能となっている。

光クロック再生部１２においては、ＷＤＭ信号光から、例えば、１０Ｇｂ／ｓの信号のクロックを抽出し、これのスペクトルを拡張して、スーパーコンティニュームを生成し、異なる波長のパルスを取り出し、更に、各波長のパルスを分散媒質などで波長毎に遅延させることによって、波長λ_Clock1がＯＴＤＭ変換光のパルス１に、波長λ_Clock2がパルス２に、波長λ_ClockNがＯＴＤＭ変換光のパルスＮにタイミング的に一致するように調整して、光ゲート１１に入力する。なお、光クロック再生においては、時間的な間隔が乱れた信号光から基準時間間隔のクロックパルスを再生する。例えば、１６０Ｇｂ／ｓの信号光の場合であれば、６．２５ｐｓ間隔に並んだ１６０ＧＨｚのパルス列を再生する。この再生には、Ｏ／Ｅ変換した後、電気的にタイミング再生し、その電気的なＲＦ信号を用いてモードロックレーザ（ＭＬＬ）やその他のパルスレーザを発振させる方法や電気への変換なしに直接ＭＬＬを発振させる方法等が用いられる。ただし、１６０Ｇｂ／ｓのような高速信号の場合には、エレクトロニクスの動作速度限界を超えており、また、こうした速度で動作するパルスレーザも現状存在しない。したがって、より低速の例えば１０ＧＨｚのパルス列を再生した後、そのＯＴＤＭにより１６０ＧＨｚのクロックパルスを作るといった方法を用いることが可能である。

光ゲート１１では、光クロックパルスをＯＴＤＭ変換光で切り替え処理し、ＷＤＭ信号光からＯＴＤＭ変換光に載せられたデータを光クロックパルスに載せ返る。なお、光ゲート１１は、波形整形及び光パルスのジッタ−を抑圧するためのものである。トランスペアレントかつ高速のスイッチ動作が必要であり、そのため以下のような問題を生じることがある。信号光は時間的な乱れを含んでいるから、光ＡＮＤ回路の中でクロックパルスと同期する部分と多少ずれる部分が存在する。例えば、光ＡＮＤ回路としてＮＯＬＭ（Nonlinear Optical Loop Mirror）のような高速光スイッチを用いる場合には、上記のずれにより変換パルスの振幅が一定でなくなる。したがって、スイッチレプリケーションの原因がジッターのような雑音的なものであると、変換光には振幅雑音が含まれてしまう。

こうした雑音付加を回避するためには、光ＡＮＤ回路に入力する信号光のパルス形状を矩形化する方法等が有力である。これにより、この矩形パルスの幅の中では常にクロックパルスとの光ＡＮＤ動作が可能となるので、上記のような振幅雑音の付加を抑えることが出来、ひいてはジッタ−等の雑音を抑圧することが可能となる。この矩形パルスの生成方法については、既出願の特願2000-34454号に示してある。こうした矩形パルスを生成する方法には、正常分散ファイバを用いる方法以外には、ファイバグレーティングを用いる方法、光パルスを直交２偏波に分けて時間的な遅延をさせた後合成する方法などが考えられる。

このように、本発明の実施形態を使えば、ＷＤＭ信号光を一括して３Ｒ再生することができる。従来は、ＷＤＭ信号光の３Ｒ再生は、ＷＤＭ信号光を各波長に分波して、各波長の信号光を３Ｒ再生し、再生後、各波長の信号光を合波してＷＤＭ信号光に戻していた。しかし、昨今の波長多重度の増大により、例えば、１００波が波長多重されるようなシステムでは、従来のやり方は、コストや装置の大きさからいって望ましいものではない。しかし、本発明では、ＷＤＭ信号光の一括３Ｒ再生を可能とし、小型で、安価なＷＤＭ３Ｒ再生器を構成することができる。

図１０は、ＮＯＬＭの光ＡＮＤ回路としての動作原理を概略説明する図である。
ＮＯＬＭは、波長λ_Sの光クロック信号を入力する光経路１９と、選択された波長λ_Sの光パルスを送出する光経路２２と、光結合器２１と、伝搬ループ２０と、波長λ_Cの信号光を入力する光経路２４と、この信号光を伝搬ループ２０に入力する光結合器２３を備える。

経路１９から入力された光クロック信号は、光結合器２１において、二分岐され、伝搬ループを右回りと左回りの両方向に伝搬する。右回りの信号には、経路２４から信号光が入力され、信号光は、光クロック信号と共に、右回りに伝搬ループ２０を回る。このとき、信号光の光パルスと、光クロック信号の抽出したい光パルスのタイミングを一致させておくと、ＸＰＭにより光クロック信号のその光パルスに位相変調がかかる。右回りと左回りに回った光クロック信号が再び結合器２１で出会うと、信号光によりＸＰＭを受けた光パルスのみが経路２２に抜き出される。これにより、光クロック信号と信号光の光パルスのＡＮＤ回路としての動作が達成される。

更に、これらの実施形態を実現する光ゲートとしては、２次あるいは３次の非線形光学効果が有効である。このうち、２次非線形媒質としては、擬似位相整合構造のＬｉＮｂＯ₃変調器（ＰＰＬＮ：Periodically Poled Lithium Niobate）等、３次非線形媒質としては、光ファイバや量子井戸あるいは量子ドット構造の半導体光アンプ等が有効である。特に、光ファイバとしては、既出願の特許出願に示してある高非線形ファイバ、フォトニック結晶ファイバあるいはＨｏｌｅｙファイバ等の非線形効果を高めた光ファイバが有効である。

図１１は、互いに時間的に重ならないように制御された光パルスを用いて、光ゲートによりＯＴＤＭ信号をスイッチする構成を示す図である。
光ＤＥＭＵＸあるいは、光Ｄｒｏｐ機能といった光ノードに必要となる基本的な光スイッチング機能が実現する。

まず、ＷＤＭ信号光を本発明の実施形態に従った装置で、波長λ_CのＯＴＤＭ変換光に変換する。また、制御光源２５からは、波長λ_Cont1〜λ_ContNの光パルスをＯＴＤＭ変換光のパルス間隔分だけそれぞれずらしたパルス群を生成し、異なる伝送路を使って光ゲート１１に入力する。そして、光ゲート１１においては、上記波長分の光ＡＮＤ回路が設けられ、ＯＴＤＭ変換光を使って、制御光源２５から送られてきたそれぞれの波長パルスを切り替え出力する。このとき、波長λ_Cont1は、ＯＴＤＭ変換光の１のパルスにタイミング的に一致しており、波長λ_Cont2は、２のパルス、波長λ_ContNは、Ｎのパルスにタイミング的に一致するようにしておく。すると、ＯＴＤＭ変換光に載せられたＷＤＭ信号光の情報が、制御光源２５からの各波長のパルスに載せ返られる。これにより、ＷＤＭ信号光が波長分離された状態を生成することが出来る。

制御光源２５における各波長のパルスの生成の仕方は、各波長のパルスを生成する光源を複数も受けても良いし、１つの波長のパルスをスペクトル拡張し、このスペクトルから各波長のパルスを抽出し、波長毎に遅延を分散媒質などで与えることによって生成しても良い。

また、同様の構成で、単一波長のＯＴＤＭ信号を時分割分離することも可能である。この場合には、例えば、上記のように、各波長の信号光に分離した後、各波長において、１波長のＯＴＤＭされた信号光を光ゲートへの入力とし、制御光は、１つの波長の光パルス光を生成する。制御光のパルス生成は、ＯＴＤＭされた信号の内、抜き出したいパルスのタイミングに合わせるようにし、光ゲート１１において、制御光にＯＴＤＭされた信号光からの情報を載せ返るようにする。これにより、ＯＴＤＭされた信号光の１つのチャネルの信号が取り出せる。これを複数のタイミングについて行うことにより、ＯＴＤＭ信号の各タイミングのパルスの情報、すなわち、ＯＴＤＭされた各チャネルの情報を取り出すことが出来る。

更に、上記説明では、波長分離とＯＴＤＭのチャネル分離を別々に説明したが、図１１の構成によれば、波長分離とチャネル分離を同時に行うこともできる。すなわち、図１１に示すように、ＷＤＭ信号光を本発明の実施形態に従って、ＯＴＤＭ変換光に変換し、光ゲート１１に入力する。制御光パルスは、抜き出したい波長の抜き出したいチャネルのＯＴＤＭ変換光内におけるパルスにタイミングを合わせて生成する。これにより、光ゲート１１では、ＯＴＤＭ変換光の内、特定の波長の特定のチャネルの情報を持ったパルスで制御光パルスがゲート処理され、出力されるパルスは、所望の波長の所望のチャネルの情報を持った信号光となる。これを全波長、全チャネルについて行えば、波長分離とチャネル分離を同時に行うことができる。

図１２は、本発明の実施形態を光通信システムに適用した応用例を示す図である。
光ファイバ等の光伝送路１を伝送したＷＤＭ信号光を、本発明の実施形態による中継器内で光３Ｒ再生等の信号処理を施した後、光伝送路２を伝送し、受信する。なお、光ファイバ伝送においては、光アンプを用いた光増幅中継伝送が適用可能であることはいうまでもない。

図１３は、本発明の実施形態を光スイッチングノードに応用した例を示す図である。
光ファイバ等の光伝送路１を伝送したＷＤＭ信号光を、本発明の実施形態による中継器内で光ＤＥＭＵＸあるいは光分岐した後、各々伝送路２１、・・・、２Ｎを伝送した後、受信する。

本発明を複数の光ネットワーク間のノードに適用することにより、ＷＤＭ信号に対する光３Ｒ、光分岐挿入（ＡＤＭ：Add-Drop Multiplexing）、波長変換等をコンパクトに実現することが可能となる。

（付記１）
複数の波長の信号光を入力し、所定のタイミングを中心とし、該所定のタイミングからはずれるにつれ大きな周波数チャープが信号光のパルスにかかるように位相変調する位相変調手段と、
該周波数チャープがかけられた信号光のパルスに、周波数に対応した時間遅延を与え、該複数の波長の信号光のパルスのタイミングを該所定のタイミングに合わせる遅延手段と、
を備えることを特徴とする光同期装置。

（付記２）
前記遅延手段は、線形の時間遅延のほか、非線形の時間遅延を与え、該周波数に対応した時間遅延を用いて、異なる波長のパルスを、互いに重ならないように時間方向に配列した光パルスを生成することを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記３）
前記付記２に記載の光同期装置と、
所定の波長を持つプローブ光を生成するプローブ光生成手段と、
該時間方向に配列した光パルスとプローブ光から、該所定の波長を持つＯＴＤＭ変換光を生成する第１の光ゲート手段と、
を備えることを特徴とする波長分割多重−時分割多重変換装置。

（付記４）
前記付記３に記載の波長分割多重−時分割多重変換装置と、
前記複数の波長の信号光からクロック信号を再生するクロック再生手段と、
前記ＯＴＤＭ変換光と該クロック信号を入力し、前記遅延手段によって生成されたＯＴＤＭ変換光のパルスと該クロック信号のパルスが一致する場合に、該クロック信号のパルスを通過させる第２の光ゲート手段と、
を備えることを特徴とする光再生装置。

（付記５）
前記クロック信号のパルスは、異なる波長のパルスが配列された信号であることを特徴とする付記４に記載の光再生装置。

（付記６）
前記付記４または５に記載の光再生装置において、
前記クロック再生手段が、前記ＯＴＤＭ変換光のパルスの内、抽出したいタイミングのパルスにタイミングの合ったパルスを生成し、前記光ゲート手段に入力することによって、該ＯＴＤＭ変換光に変換されたパルスから、抽出したい波長、あるいは、抽出したいチャネルの情報を持ったパルスを得ることを特徴とする光分離装置。

（付記７）
前記位相変調は、変調特性が、前記所定のタイミングを中心としてパラボラ型の位相変調であることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記８）
前記位相変調は、位相変調特性が、前記所定のタイミングからの時間偏移に対する二乗特性となる位相変調であることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記９）
前記位相変調手段は、ＬｉＮｂＯ₃位相変調器であることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記１０）
前記位相変調手段は、ＬｉＮｂＯ₃強度変調器とＬｉＮｂＯ₃位相変調器が縦列接続されたものであり、該強度変調器と該位相変調器の双方の位相変調特性の合計が前記所定のタイミングからの時間偏移に対する二乗特性となるように構成されていることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記１１）
前記位相変調手段は、２次または３次の非線形光学効果を利用したものであることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記１２）
前記位相変調手段は、光ファイバ内の相互位相変調（ＸＰＭ）を利用したものであることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記１３）
前記相互位相変調を発生させるための制御用光パルスとして、その時間形状が中心からの偏移に対して二乗特性を有するものを使用することを特徴とする付記１２に記載の光同期装置。

（付記１４）
前記光ファイバは、高非線形光ファイバであることを特徴とする付記１２に記載の光同期装置。

（付記１５）
前記光ファイバは、フォトニック結晶ファイバ、あるいは、ホーリーファイバであることを特徴とする付記１２に記載の光同期装置。

（付記１６）
前記遅延手段は、周波数の変化に対してほぼ線形の群遅延特性を有する分散媒質であることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

（付記１７）
前記分散媒質の分散スロープと符号の異なる分散スロープを有する媒質により、分散スロープの影響を補償することを特徴とする付記１６に記載の光同期装置。

（付記１８）
前記ＯＴＤＭ変換光の光パルス波形を矩形状にする波形変換手段を更に備えることを特徴とする付記３に記載の波長分割多重−時分割多重変換装置。

（付記１９）
前記第１の光ゲート手段は、光ＡＮＤ回路からなることを特徴とする付記３に記載の光再生装置。

（付記２０）
前記第２の光ゲート手段は、光ＡＮＤ回路からなることを特徴とする付記４に記載の光分離装置。

（付記２１）
前記遅延手段は、光ファイバであることを特徴とする付記１に記載の光同期装置。

本発明の実施形態の基本原理を示す図である。図１の原理を用いた本発明の実施形態の基本構成を示す図である。本発明の実施形態における光位相変調のかけ方の概要を説明する図である。ＸＰＭによる位相変調を与えるための装置構成の概略を示す図である。分散媒質が分散スロープを持っている場合について説明する図である。本発明の第２の実施形態を示す図である。第２の実施形態を利用したＷＤＭ信号をＯＴＤＭ信号に変換する装置の概略を示す図である。本発明の第２の実施形態の応用例を説明する図である。図８の本発明の実施形態の応用例を更に応用した装置の概略を示す図である。ＮＯＬＭの光ＡＮＤ回路としての動作原理を概略説明する図である。互いに時間的に重ならないように制御された光パルスを用いて、光ゲートによりＯＴＤＭ信号をスイッチする構成を示す図である。本発明の実施形態を光通信システムに適用した応用例を示す図である。本発明の実施形態を光スイッチングノードに応用した例を示す図である。

符号の説明

１０光ファイバ
１１光ゲート
１２光クロック再生部
２５制御光

Claims

複数の波長の信号光を入力し、所定のタイミングを中心とし、該所定のタイミングからはずれるにつれ大きな周波数チャープが信号光のパルスにかかるように位相変調する位相変調手段と、
該周波数チャープがかけられた信号光のパルスに、周波数チャープが与えられた後の周波数に対応した時間遅延を与え、該複数の波長の信号光のパルスのタイミングを該所定のタイミングに合わせる遅延手段と、
を備えることを特徴とする光同期装置。
前記遅延手段は、前記所定のタイミングからのずれに対し与えられる周波数チャープの量が線形である線形の時間遅延又は前記量が非線形である非線形の時間遅延を与え、該非線形の時間遅延を用いて、異なる波長のパルスを、互いに重ならないように時間方向に配列した光パルスを生成することを特徴とする請求項１に記載の光同期装置。
前記請求項２に記載の光同期装置と、
所定の波長を持つプローブ光を生成するプローブ光生成手段と、
該時間方向に配列した光パルスとプローブ光から、該所定の波長を持つＯＴＤＭ変換光を生成する第１の光ゲート手段と、
を備えることを特徴とする波長分割多重−時分割多重変換装置。
前記請求項３に記載の波長分割多重−時分割多重変換装置と、
前記複数の波長の信号光からクロック信号を再生するクロック再生手段と、
前記ＯＴＤＭ変換光と該クロック信号を入力し、前記遅延手段によって生成されたＯＴＤＭ変換光のパルスと該クロック信号のパルスが一致する場合に、該クロック信号のパルスを通過させる第２の光ゲート手段と、
を備えることを特徴とする光再生装置。
前記請求項４に記載の光再生装置において、
前記クロック再生手段が、前記ＯＴＤＭ変換光のパルスの内、抽出したいタイミングのパルスにタイミングの合ったパルスを生成し、前記光ゲート手段に入力することによって、該ＯＴＤＭ変換光に変換されたパルスから、抽出したい波長、あるいは、抽出したいチャネルの情報を持ったパルスを得ることを特徴とする光分離装置。