JPH06265945A - 光中継装置 - Google Patents
光中継装置Info
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- JPH06265945A JPH06265945A JP5077378A JP7737893A JPH06265945A JP H06265945 A JPH06265945 A JP H06265945A JP 5077378 A JP5077378 A JP 5077378A JP 7737893 A JP7737893 A JP 7737893A JP H06265945 A JPH06265945 A JP H06265945A
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- JP
- Japan
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- optical
- light
- resonator
- signal
- filter
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】電気信号に変換しないで光の高速性を活かした
2R（タイミング再生と再生増幅）および疑似3R（タイミ
ング再生，再生増幅及び波形再生）機能を有する光中継
装置及び素子を提供することを目的とする。 【構成】光非線形材料１により伝送信号と光周波数は異
なるが、伝送速度と同じ繰り返し周波数のクロック信号
を発生させ、該クロック信号により該伝送信号を変調す
ることにより、簡易で超高速な光中継機能を有せしめる
ように構成されている。
2R（タイミング再生と再生増幅）および疑似3R（タイミ
ング再生，再生増幅及び波形再生）機能を有する光中継
装置及び素子を提供することを目的とする。 【構成】光非線形材料１により伝送信号と光周波数は異
なるが、伝送速度と同じ繰り返し周波数のクロック信号
を発生させ、該クロック信号により該伝送信号を変調す
ることにより、簡易で超高速な光中継機能を有せしめる
ように構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高速光ファイバ通信
の分野において、例えばソリトン伝送などのRZ伝送方式
に対し、少なくともタイミング再生及び波形整形機能を
有し、長距離伝送を可能とする光中継装置に関するもの
である。
の分野において、例えばソリトン伝送などのRZ伝送方式
に対し、少なくともタイミング再生及び波形整形機能を
有し、長距離伝送を可能とする光中継装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】社会の情報化及び国際化に伴い、通信の
大容量化が鋭意進められている。衛星通信と同軸ケーブ
ルで幕開けした広帯域伝送の時代は、光ファイバ通信の
出現とともに飛躍的に進展し、現在陸上幹線系や大洋横
断海底ケーブルのみならず、加入者系にまでも光ファイ
バが導入されようとしている。光ファイバ網の構築は、
電話やデータ通信の大容量化のみならず、高精細動画像
通信などの広帯域な新サービスのグローバルな展開が期
待されている。このような広帯域信号の集中する陸上幹
線系や海底ケーブル系では伝送速度の超高速化が不可欠
であり、特に大洋横断光海底ケーブルでは長中継距離も
同時に達成されなければならない。この要求を満たす方
式として、光増幅をベースとしたRZ伝送方式、とりわけ
ソリトン伝送方式が近年大きな脚光を浴び、盛んに研究
が行われている。
大容量化が鋭意進められている。衛星通信と同軸ケーブ
ルで幕開けした広帯域伝送の時代は、光ファイバ通信の
出現とともに飛躍的に進展し、現在陸上幹線系や大洋横
断海底ケーブルのみならず、加入者系にまでも光ファイ
バが導入されようとしている。光ファイバ網の構築は、
電話やデータ通信の大容量化のみならず、高精細動画像
通信などの広帯域な新サービスのグローバルな展開が期
待されている。このような広帯域信号の集中する陸上幹
線系や海底ケーブル系では伝送速度の超高速化が不可欠
であり、特に大洋横断光海底ケーブルでは長中継距離も
同時に達成されなければならない。この要求を満たす方
式として、光増幅をベースとしたRZ伝送方式、とりわけ
ソリトン伝送方式が近年大きな脚光を浴び、盛んに研究
が行われている。
【０００３】ソリトン伝送方式は、光ファイバ固有の分
散性と、カー効果による光非線形性のバランスによりパ
ルス波形を維持したままで長距離伝送を行う方式であ
り、入力パルス波形がsech2 で、伝送損失が無視できる
場合には、ソリトン条件と光ファイバの分散値などのパ
ラメータにより決定される適当なピークパワーの光パル
スを入射することにより理論的に長距離伝送が可能とな
る。伝送路の無損失化は、Erドープ光ファイバ増幅器
（EDFA）を数10km程度の間隔で挿入し、伝送損失を補償
することにより実効的に実現しているが、EDFAからのAS
E （Amplified Spontaneous Emission：増幅自然放出
光）雑音が光パルスに重畳すると光パルス強度がソリト
ン条件からランダムにずれるため、その伝搬速度もパル
スごとにばらつき、ジッタの原因となる。このASE 雑音
によるジッタは、伝送距離に伴い累積し、S/N の劣化を
引き起こすため、伝送距離は数1000kmで制限されてい
る。
散性と、カー効果による光非線形性のバランスによりパ
ルス波形を維持したままで長距離伝送を行う方式であ
り、入力パルス波形がsech2 で、伝送損失が無視できる
場合には、ソリトン条件と光ファイバの分散値などのパ
ラメータにより決定される適当なピークパワーの光パル
スを入射することにより理論的に長距離伝送が可能とな
る。伝送路の無損失化は、Erドープ光ファイバ増幅器
（EDFA）を数10km程度の間隔で挿入し、伝送損失を補償
することにより実効的に実現しているが、EDFAからのAS
E （Amplified Spontaneous Emission：増幅自然放出
光）雑音が光パルスに重畳すると光パルス強度がソリト
ン条件からランダムにずれるため、その伝搬速度もパル
スごとにばらつき、ジッタの原因となる。このASE 雑音
によるジッタは、伝送距離に伴い累積し、S/N の劣化を
引き起こすため、伝送距離は数1000kmで制限されてい
る。
【０００４】この問題を解決するための従来技術の構成
例を図８に示す。ここで101 はソリトン伝送用光ファイ
バ、102 はEDFA、103 はLiNbO3光変調器、104 は光検出
器、105 はSAW （Surface Acoustic Wave ：弾性表面
波）フィルタ、106 は電気信号増幅器である。伝送され
てきたソリトン光パルス(a) は、幾段ものEDFAを経由し
てくるため、上述の原因によりジッタを生じており、隣
接パルスの重なりが大きくなっている。該光パルスはED
FAで増幅後(b) 一部分岐され、光検出器104 でO/E 変換
され、SAW フィルタ105 により基本クロック周波数f0(=
1/T)のクロック再生信号(d) が抽出される。クロック再
生信号(d) は増幅された後、適当なタイミングでLiNbO3
光変調器103 に印加することにより光ソリトンパルス間
の重なり部分が除去され、タイミング再生された光ソリ
トンパルス(c) として送出される。このように、従来技
術は、タイミング再生機能(retiming)とEDFAによる再生
増幅機能(regenerating)を有することから、いわゆる2R
光中継装置と言える。なお、長距離伝送に不可欠なもう
一つのＲである波形再生機能（reshaping)は、光ソリト
ン現象により自動的になされる。
例を図８に示す。ここで101 はソリトン伝送用光ファイ
バ、102 はEDFA、103 はLiNbO3光変調器、104 は光検出
器、105 はSAW （Surface Acoustic Wave ：弾性表面
波）フィルタ、106 は電気信号増幅器である。伝送され
てきたソリトン光パルス(a) は、幾段ものEDFAを経由し
てくるため、上述の原因によりジッタを生じており、隣
接パルスの重なりが大きくなっている。該光パルスはED
FAで増幅後(b) 一部分岐され、光検出器104 でO/E 変換
され、SAW フィルタ105 により基本クロック周波数f0(=
1/T)のクロック再生信号(d) が抽出される。クロック再
生信号(d) は増幅された後、適当なタイミングでLiNbO3
光変調器103 に印加することにより光ソリトンパルス間
の重なり部分が除去され、タイミング再生された光ソリ
トンパルス(c) として送出される。このように、従来技
術は、タイミング再生機能(retiming)とEDFAによる再生
増幅機能(regenerating)を有することから、いわゆる2R
光中継装置と言える。なお、長距離伝送に不可欠なもう
一つのＲである波形再生機能（reshaping)は、光ソリト
ン現象により自動的になされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術ではクロック再生に電気信号を用いているため、O/E
変換や電気信号処理により応答速度が制限され、伝送速
度の高速化に限界があるばかりでなく、装置構成が複雑
になるという欠点があった。
術ではクロック再生に電気信号を用いているため、O/E
変換や電気信号処理により応答速度が制限され、伝送速
度の高速化に限界があるばかりでなく、装置構成が複雑
になるという欠点があった。
【０００６】本発明は、電気信号に変換しないで光の高
速性を活かした2Rおよび疑似3R機能を有する光中継装置
及び素子を提供することを目的とする。
速性を活かした2Rおよび疑似3R機能を有する光中継装置
及び素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による光中継装置及び素子は、非線形材料に
より伝送信号と光周波数は異なるが、伝送速度と同じ繰
り返し周波数のクロック信号を発生させ、該クロック信
号により該伝送信号を変調することにより、簡易で超高
速な光中継機能を有せしめるように構成されている。
に、本発明による光中継装置及び素子は、非線形材料に
より伝送信号と光周波数は異なるが、伝送速度と同じ繰
り返し周波数のクロック信号を発生させ、該クロック信
号により該伝送信号を変調することにより、簡易で超高
速な光中継機能を有せしめるように構成されている。
【０００８】
【実施例１】本発明の第１の実施例を図１に示す。ここ
に、１は半導体光増幅器もしくは光ファイバなどからな
る光非線形材料、２は特定の光周波数の光のみを閉じ込
めるとともにその共振周波数間隔が伝送速度の整数倍も
しくは整数分の１にほぼ等しい値に設定された光共振器
フィルタ、３は光変調器、そして、４及び５は光フィル
タである。
に、１は半導体光増幅器もしくは光ファイバなどからな
る光非線形材料、２は特定の光周波数の光のみを閉じ込
めるとともにその共振周波数間隔が伝送速度の整数倍も
しくは整数分の１にほぼ等しい値に設定された光共振器
フィルタ、３は光変調器、そして、４及び５は光フィル
タである。
【０００９】次にこの実施例の動作原理を説明する。光
ファイバを伝送し、ジッタΔｔや波形劣化を有する搬送
光周波数ｆs0のRZ信号光を光周波数ｆp のポンプ光と合
波して光非線形材料１に入射すると、光混合により、両
周波数の和・差で与えられる光周波数ｆc0及びｆc0' の
新たな変換光が発生する。このときの光周波数の関係を
図２に示す。ちなみに、RZ方式により信号光に重畳され
た変調情報はそのままｆc0の変換光にコピーされてい
る。これらの光をｆs0及びｆc0のみ透過される光フィル
タ４に通した後、ｆc0の光のみを選択的に閉じ込める共
振器型フィルタ２に入射する。なお、該共振器型光フィ
ルタとしてｆc0の光のみを選択的に反射する誘電体多層
膜もしくは回折格子による分布ブラッグ反射器を両端に
設けたFP共振器型半導体光増幅器もしくは光路内にｆc0
の光のみを通過させる狭帯域フィルタや光増幅器を挿入
したリング共振器型などを用いることができる。RZ光信
号の基本伝送速度をｆ0 ，タイムスロットをＴ（＝1/ｆ
0 ）とし、ここで、半導体光増幅器型光共振器フィルタ
２の共振周波数間隔Δｆをｆ0 の整数倍もしくは整数分
の１にほぼ等しくなるように光学的共振器長Ｌを設定し
ておくことにより、RZ状の変換光ｆc0は共振器型フィル
タ２内で多重反射を繰り返すうちに該変換光にも生じて
いたジッタΔｔが補償されて、パルス間隔Ｔ（＝1/Δｆ
＝1/ｆ0 ）の規則正しい光パルス列、すなわちクロック
再生光パルス列ｆc1として出射される。ちなみに、上記
条件を満たす光学的共振器長Ｌは、FP型及びリング型で
各々次式のＬFP及びＬringで与えられる。
ファイバを伝送し、ジッタΔｔや波形劣化を有する搬送
光周波数ｆs0のRZ信号光を光周波数ｆp のポンプ光と合
波して光非線形材料１に入射すると、光混合により、両
周波数の和・差で与えられる光周波数ｆc0及びｆc0' の
新たな変換光が発生する。このときの光周波数の関係を
図２に示す。ちなみに、RZ方式により信号光に重畳され
た変調情報はそのままｆc0の変換光にコピーされてい
る。これらの光をｆs0及びｆc0のみ透過される光フィル
タ４に通した後、ｆc0の光のみを選択的に閉じ込める共
振器型フィルタ２に入射する。なお、該共振器型光フィ
ルタとしてｆc0の光のみを選択的に反射する誘電体多層
膜もしくは回折格子による分布ブラッグ反射器を両端に
設けたFP共振器型半導体光増幅器もしくは光路内にｆc0
の光のみを通過させる狭帯域フィルタや光増幅器を挿入
したリング共振器型などを用いることができる。RZ光信
号の基本伝送速度をｆ0 ，タイムスロットをＴ（＝1/ｆ
0 ）とし、ここで、半導体光増幅器型光共振器フィルタ
２の共振周波数間隔Δｆをｆ0 の整数倍もしくは整数分
の１にほぼ等しくなるように光学的共振器長Ｌを設定し
ておくことにより、RZ状の変換光ｆc0は共振器型フィル
タ２内で多重反射を繰り返すうちに該変換光にも生じて
いたジッタΔｔが補償されて、パルス間隔Ｔ（＝1/Δｆ
＝1/ｆ0 ）の規則正しい光パルス列、すなわちクロック
再生光パルス列ｆc1として出射される。ちなみに、上記
条件を満たす光学的共振器長Ｌは、FP型及びリング型で
各々次式のＬFP及びＬringで与えられる。
【数１】 ＬFP＝ｃ／２ｎｆ0 ， Ｌring＝ｃ／ｎｆ0 (1) 但し、ｃは光速、ｎは媒質の屈折率である。例えば、f0
=20Gb/s 、ｎ=3.2とすると、ＬFP=2.34mm 、Ｌring=4.6
9mm となる。ここで本発明の一つの重要な点は、該信号
光ｆs0とパルスの位相がほぼ一致するとともにパルス幅
が十分狭いパルス列変換光ｆc1が自動的に得られること
である。ちなみに、パルス列変換光のパルス幅は、光共
振器フィルタ２の帯域幅を調整することによりソリトン
通信の場合に必要なトランスフォームリミットにまで狭
くすることができる。
=20Gb/s 、ｎ=3.2とすると、ＬFP=2.34mm 、Ｌring=4.6
9mm となる。ここで本発明の一つの重要な点は、該信号
光ｆs0とパルスの位相がほぼ一致するとともにパルス幅
が十分狭いパルス列変換光ｆc1が自動的に得られること
である。ちなみに、パルス列変換光のパルス幅は、光共
振器フィルタ２の帯域幅を調整することによりソリトン
通信の場合に必要なトランスフォームリミットにまで狭
くすることができる。
【００１０】次に、共振器フィルタ２の該パルス列変換
光ｆc1により信号光ｆs0を変調するような光変調器３、
例えば光強度に対応して透過率が変化する可飽和吸収体
などにｆs0及びｆc1の光が同時に入射することにより、
波形劣化やジッタが生じていた信号光ｆs0は、変換光ｆ
c1のようにタイムスロットが一定でパルス幅の狭いパル
ス信号ｆs2へと波形整形される。すなわち、タイミング
再生及び波形再生といういわゆる2R機能が同時に実現さ
れる。変調器３からの出力光をｆs1のみを通過させる光
フィルタ５に通すことにより、結局ｆs1のみの信号光と
して出力させることができる。さらに、飽和状態の光増
幅器により所望の光出力レベルまで増幅することにより
レベル再生をも達成された信号光ｆs2が得られる。これ
は、3R機能に対応する。各光の時間波形を図３に示す。
これらの機能に光電変換を必要としないので、超高速な
光中継器が実現される。
光ｆc1により信号光ｆs0を変調するような光変調器３、
例えば光強度に対応して透過率が変化する可飽和吸収体
などにｆs0及びｆc1の光が同時に入射することにより、
波形劣化やジッタが生じていた信号光ｆs0は、変換光ｆ
c1のようにタイムスロットが一定でパルス幅の狭いパル
ス信号ｆs2へと波形整形される。すなわち、タイミング
再生及び波形再生といういわゆる2R機能が同時に実現さ
れる。変調器３からの出力光をｆs1のみを通過させる光
フィルタ５に通すことにより、結局ｆs1のみの信号光と
して出力させることができる。さらに、飽和状態の光増
幅器により所望の光出力レベルまで増幅することにより
レベル再生をも達成された信号光ｆs2が得られる。これ
は、3R機能に対応する。各光の時間波形を図３に示す。
これらの機能に光電変換を必要としないので、超高速な
光中継器が実現される。
【００１１】
【実施例２】実施例１では非線形材料１と共振器型光フ
ィルタ２は個別の構成であったが、共振器型フィルタ内
に非線形材料を設けることにより両者が一体化されたよ
りコンパクトな構成を実現することができる。その場合
の実施例を図４に示す。ここに、６は非線形材料を包含
した共振器フィルタで、例えば半導体光増幅器の両端に
特定の光周波数のみを選択的に反射する反射器を設ける
ことにより容易に実現される。動作は実施例１とほぼ同
様であり、RZ信号光ｆs0及びポンプ光ｆp を同時に入射
することにより、非線形材料内でパルス状の変換光ｆc0
及びｆc0' が発生する。ここで、反射器の反射中心波長
をｆc0に、また、共振器長Ｌを式(1) を満たすように設
定することにより、ｆc0の光のみが発生と同時に多重反
射されて共振器内に閉じ込められ、そのパルス周期もRZ
光信号ｆs0の基本伝送速度に一致したパルス幅の狭い繰
り返しパルス列として出射される。すなわち、信号光ｆ
s0のクロック抽出が実現されたことになる。他方、ｆc0
以外の信号光ｆs0、ポンプ光ｆp 、そしてもう一方の変
換光ｆc0' は共振器内に閉じ込められることなくそのま
ま出射される。これらの出射光のうち、光フィルタ７に
より信号光ｆs0及びクロックパルス状変換光ｆc1のみが
通過し、光変調器３に入射される。
ィルタ２は個別の構成であったが、共振器型フィルタ内
に非線形材料を設けることにより両者が一体化されたよ
りコンパクトな構成を実現することができる。その場合
の実施例を図４に示す。ここに、６は非線形材料を包含
した共振器フィルタで、例えば半導体光増幅器の両端に
特定の光周波数のみを選択的に反射する反射器を設ける
ことにより容易に実現される。動作は実施例１とほぼ同
様であり、RZ信号光ｆs0及びポンプ光ｆp を同時に入射
することにより、非線形材料内でパルス状の変換光ｆc0
及びｆc0' が発生する。ここで、反射器の反射中心波長
をｆc0に、また、共振器長Ｌを式(1) を満たすように設
定することにより、ｆc0の光のみが発生と同時に多重反
射されて共振器内に閉じ込められ、そのパルス周期もRZ
光信号ｆs0の基本伝送速度に一致したパルス幅の狭い繰
り返しパルス列として出射される。すなわち、信号光ｆ
s0のクロック抽出が実現されたことになる。他方、ｆc0
以外の信号光ｆs0、ポンプ光ｆp 、そしてもう一方の変
換光ｆc0' は共振器内に閉じ込められることなくそのま
ま出射される。これらの出射光のうち、光フィルタ７に
より信号光ｆs0及びクロックパルス状変換光ｆc1のみが
通過し、光変調器３に入射される。
【００１２】光変調器３においては、実施例１で述べた
ように信号光ｆs0は変換光ｆc1と相関が取られて、ジッ
タや波形劣化が補償された信号光ｆs1として出射され
る。そして、信号光ｆs1のみを通過させるフィルタ５に
より変換光ｆc1が除去されて、結局波形整形、タイミン
グ整形された信号光のみが出射され、光ファイバにより
伝送される。なお、上記非線形材料、もしくは別に信号
光の光路上に配置された光増幅器により所望のレベルに
まで信号光を増幅することにより、レベル再生をも行う
いわゆる光3R中継器を実現することができるのは実施例
１と同じである。
ように信号光ｆs0は変換光ｆc1と相関が取られて、ジッ
タや波形劣化が補償された信号光ｆs1として出射され
る。そして、信号光ｆs1のみを通過させるフィルタ５に
より変換光ｆc1が除去されて、結局波形整形、タイミン
グ整形された信号光のみが出射され、光ファイバにより
伝送される。なお、上記非線形材料、もしくは別に信号
光の光路上に配置された光増幅器により所望のレベルに
まで信号光を増幅することにより、レベル再生をも行う
いわゆる光3R中継器を実現することができるのは実施例
１と同じである。
【００１３】
【実施例３】本発明を構成する各素子を同一基板上に集
積した光中継素子の実施例を図５に示す。ここでは、材
料としてInGaAsP 系を用いた例について述べる。８はn-
InP 基板、９はInGaAsP 導波路層、10はリッジ導波路構
造を形成するp-InP クラッド層及びInGaAsP キャップ層
などからなるメサである。11は光周波数ｆp で発振する
ポンプ光用DFB レーザ、12は非線形材料としての光増幅
領域13、電流注入などの手段で導波路の屈折率が可変な
光学的共振器長調整領域14および発生した変換光のうち
光周波数ｆc0の光のみを反射させる分布反射器15がその
両端に形成された波長選択共振器型光増幅器、16は光周
波数ｆp のポンプ光およびｆc0' の変換光をリッジ導波
路から散乱させ、信号光ｆs0及びもう一つの変換光ｆc1
のみを通過させる斜め回折格子型光フィルタ、17は光変
調器、18は変換光ｆc1を導波路から散乱させるための斜
め回折格子型光フィルタである。なお、19は信号光の光
強度を所望のレベルまで再生増幅する偏向無依存の歪量
子井戸半導体光増幅器、20はｎ側電極である。
積した光中継素子の実施例を図５に示す。ここでは、材
料としてInGaAsP 系を用いた例について述べる。８はn-
InP 基板、９はInGaAsP 導波路層、10はリッジ導波路構
造を形成するp-InP クラッド層及びInGaAsP キャップ層
などからなるメサである。11は光周波数ｆp で発振する
ポンプ光用DFB レーザ、12は非線形材料としての光増幅
領域13、電流注入などの手段で導波路の屈折率が可変な
光学的共振器長調整領域14および発生した変換光のうち
光周波数ｆc0の光のみを反射させる分布反射器15がその
両端に形成された波長選択共振器型光増幅器、16は光周
波数ｆp のポンプ光およびｆc0' の変換光をリッジ導波
路から散乱させ、信号光ｆs0及びもう一つの変換光ｆc1
のみを通過させる斜め回折格子型光フィルタ、17は光変
調器、18は変換光ｆc1を導波路から散乱させるための斜
め回折格子型光フィルタである。なお、19は信号光の光
強度を所望のレベルまで再生増幅する偏向無依存の歪量
子井戸半導体光増幅器、20はｎ側電極である。
【００１４】動作は実施例２とほぼ同様であり、光ファ
イバを長距離伝送してきたRZ信号光ｆs0は歪量子井戸に
よる光増幅器1 ９により所望の光強度レベルにまで再生
増幅された後、集積されたDFB レーザ光から出射された
ポンプ光ｆp と合波して分布反射器15が両端に設けられ
た光増幅器12に同時に入射する。これにより、非線形材
料である光増幅器領域13内でパルス状の変換光ｆc0及び
ｆc0' が発生する。ここで、光増幅領域両端の反射器15
の反射中心波長をｆc0に、また、光増幅器12の等価的な
共振器長Ｌを式(1) を満たすように光学的共振器長調整
領域14への注入電流を調整することにより、ｆc0の光の
みが発生と同時に多重反射されて共振器内に閉じ込めら
れ、そのパルス周期もRZ光信号ｆs0の基本伝送速度に一
致したパルス幅の狭い繰り返しパルス列ｆc1として出射
される。すなわち、信号光ｆs0のクロック抽出が実現さ
れたと同時に、反射器15の反射率を大きくすることによ
りそのパルス幅も極めて狭くすることができる。他方、
ｆc0以外の信号光ｆs0、ポンプ光ｆp 、そしてもう一方
の変換光ｆc0' は共振器内に閉じ込められることなくそ
のまま出射される。これらの出射光のうち、斜め回折格
子型光フィルタ16により信号光ｆs0及びクロックパルス
状変換光ｆc1のみが通過し、光変調器17に入射される。
イバを長距離伝送してきたRZ信号光ｆs0は歪量子井戸に
よる光増幅器1 ９により所望の光強度レベルにまで再生
増幅された後、集積されたDFB レーザ光から出射された
ポンプ光ｆp と合波して分布反射器15が両端に設けられ
た光増幅器12に同時に入射する。これにより、非線形材
料である光増幅器領域13内でパルス状の変換光ｆc0及び
ｆc0' が発生する。ここで、光増幅領域両端の反射器15
の反射中心波長をｆc0に、また、光増幅器12の等価的な
共振器長Ｌを式(1) を満たすように光学的共振器長調整
領域14への注入電流を調整することにより、ｆc0の光の
みが発生と同時に多重反射されて共振器内に閉じ込めら
れ、そのパルス周期もRZ光信号ｆs0の基本伝送速度に一
致したパルス幅の狭い繰り返しパルス列ｆc1として出射
される。すなわち、信号光ｆs0のクロック抽出が実現さ
れたと同時に、反射器15の反射率を大きくすることによ
りそのパルス幅も極めて狭くすることができる。他方、
ｆc0以外の信号光ｆs0、ポンプ光ｆp 、そしてもう一方
の変換光ｆc0' は共振器内に閉じ込められることなくそ
のまま出射される。これらの出射光のうち、斜め回折格
子型光フィルタ16により信号光ｆs0及びクロックパルス
状変換光ｆc1のみが通過し、光変調器17に入射される。
【００１５】光変調器として、実施例１で述べた可飽和
吸収体を用いることができる。特に、量子井戸構造は、
エキシトンによる吸収飽和傾向が顕著であるため有効な
可飽和吸収体として適用することができる。この場合の
吸収係数の変化の様子を図６に示す。実線は周波数ｆc1
の変換光の入射がない場合、破線はある場合である。バ
ンド端近傍のピークはエキシトン吸収に基づくものであ
り、このピーク周波数にほぼ一致するように変換光の周
波数を選ぶことにより、吸収係数は変換光の強度に応じ
て破線のように減少する。信号光ｆs0は、通常低損失動
作のために変換光の低周波数側に設定されるが、図中の
ようにすることにより、信号光の損失が変換光でΔα1
程度の変調を受けることができる。この際、電極にエキ
シトン効果を損なわない程度の逆バイアス電圧を印加す
ることにより吸収されたキャリアを引き抜くことが可能
であるため、光パルスに応じた高速動作が実現される。
他方、一層大きな損失変化量を得るために、量子井戸構
造の量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)の光吸収による
緩和を利用することができる。
吸収体を用いることができる。特に、量子井戸構造は、
エキシトンによる吸収飽和傾向が顕著であるため有効な
可飽和吸収体として適用することができる。この場合の
吸収係数の変化の様子を図６に示す。実線は周波数ｆc1
の変換光の入射がない場合、破線はある場合である。バ
ンド端近傍のピークはエキシトン吸収に基づくものであ
り、このピーク周波数にほぼ一致するように変換光の周
波数を選ぶことにより、吸収係数は変換光の強度に応じ
て破線のように減少する。信号光ｆs0は、通常低損失動
作のために変換光の低周波数側に設定されるが、図中の
ようにすることにより、信号光の損失が変換光でΔα1
程度の変調を受けることができる。この際、電極にエキ
シトン効果を損なわない程度の逆バイアス電圧を印加す
ることにより吸収されたキャリアを引き抜くことが可能
であるため、光パルスに応じた高速動作が実現される。
他方、一層大きな損失変化量を得るために、量子井戸構
造の量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)の光吸収による
緩和を利用することができる。
【００１６】量子井戸には適度な電界を印加し、光吸収
がない場合の吸収係数スペクトルを図７に示す。これ
に、バンド内の適当な周波数に対応する変換光ｆc1を入
射すると吸収され、これにより生成したキャリアは空間
電荷効果によるスクリーニングにより印加電界を減少さ
せるため、QCSE効果は緩和されて吸収スペクトルは図中
破線のようになる。ここで、信号光周波数ｆs0を図中の
ように設定することにより、大きな損失変化Δα2 を得
ることができる。
がない場合の吸収係数スペクトルを図７に示す。これ
に、バンド内の適当な周波数に対応する変換光ｆc1を入
射すると吸収され、これにより生成したキャリアは空間
電荷効果によるスクリーニングにより印加電界を減少さ
せるため、QCSE効果は緩和されて吸収スペクトルは図中
破線のようになる。ここで、信号光周波数ｆs0を図中の
ように設定することにより、大きな損失変化Δα2 を得
ることができる。
【００１７】このように、光変調器17において信号光ｆ
s0は変換光ｆc1と相関が取られて、ジッタや波形劣化が
補償された信号光ｆs1として出射される。そして、信号
光ｆs1のみを通過させる斜め回折格子型光フィルタ17に
より変換光ｆc1が除去されて、結局波形整形、タイミン
グ整形された信号光ｆs1のみが出射され、光ファイバに
より伝送される。
s0は変換光ｆc1と相関が取られて、ジッタや波形劣化が
補償された信号光ｆs1として出射される。そして、信号
光ｆs1のみを通過させる斜め回折格子型光フィルタ17に
より変換光ｆc1が除去されて、結局波形整形、タイミン
グ整形された信号光ｆs1のみが出射され、光ファイバに
より伝送される。
【００１８】上述の実施例では、クロックを抽出する共
振器型光フィルタとして半導体光増幅器を用いた例につ
いて示したが、Erドープガラス導波路型光増幅器や受動
導波路型にも適用可能である。変調器部として量子井戸
を用いた例について示したが、本発明の主旨に鑑みて、
HPT とEA光変調器の組み合わせ及び光照射全反射型光ス
イッチなど光照射により透過率が変調可能な素子や、光
検出器と光増幅器型光ゲートスイッチの組み合わせなど
超高速性が損なわれない程度の帯域特性を有する種々の
光変調方式を用いることができる。また、材料及び導波
路構造も本実施例にこだわらず、他の種々のものにも適
用することができる。
振器型光フィルタとして半導体光増幅器を用いた例につ
いて示したが、Erドープガラス導波路型光増幅器や受動
導波路型にも適用可能である。変調器部として量子井戸
を用いた例について示したが、本発明の主旨に鑑みて、
HPT とEA光変調器の組み合わせ及び光照射全反射型光ス
イッチなど光照射により透過率が変調可能な素子や、光
検出器と光増幅器型光ゲートスイッチの組み合わせなど
超高速性が損なわれない程度の帯域特性を有する種々の
光変調方式を用いることができる。また、材料及び導波
路構造も本実施例にこだわらず、他の種々のものにも適
用することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、超高速RZ光伝送方式、特
にソリトン伝送方式において、クロック信号抽出が超高
速で実現されるため、該信号を用いたタイミング再生や
再生増幅、さらに波形再生といった中継機能が伝送速度
を犠牲にすることなく行える。また、装置構成や素子構
成が簡易であり、光増幅ファイバ伝送システムにおいて
超高速長距離化に与える効果は極めて大きい。
にソリトン伝送方式において、クロック信号抽出が超高
速で実現されるため、該信号を用いたタイミング再生や
再生増幅、さらに波形再生といった中継機能が伝送速度
を犠牲にすることなく行える。また、装置構成や素子構
成が簡易であり、光増幅ファイバ伝送システムにおいて
超高速長距離化に与える効果は極めて大きい。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】光非線形材料内の４波混合課程における各光周
波数の関係を示す図である。
波数の関係を示す図である。
【図３】本発明の光中継装置における、各光パルスのタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図５】本発明の第３の実施例で、構成する各素子を同
一基板上に集積した光中継素子の斜視図である。
一基板上に集積した光中継素子の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施例における、第１の例の光
変調器の吸収スペクトルと各波長の関係を示す図であ
る。
変調器の吸収スペクトルと各波長の関係を示す図であ
る。
【図７】本発明の第３の実施例における、第２の例の光
変調器の吸収スペクトルと各波長の関係を示す図であ
る。
変調器の吸収スペクトルと各波長の関係を示す図であ
る。
【図８】従来技術による光中継装置の構成図である。
１ 光非線形材料 ２ 光共振器フィルタ ３ 変換調器 ４ 光フィルタ ５ 光フィルタ ６ 光非線形材料を内蔵した光共振器フィルタ ７ 光フィルタ ８ n-InP 基板 ９ InGaAsP 導波路層 10 リッジ導波路 11 ポンプ用DFB レーザ 12 波長選択共振器型光増幅器 13 光増幅器 14 光学的共振器長調整領域 15 分布反射器 16 斜め回折格子型光フィルタ 17 光変調器 18 光フィルタ 19 歪量子井戸光増幅器 20 ｎ側電極 101 ソリトン伝送用光ファイバ 102 Ｅr ドープ光ファイバ増幅器（EDFA) 103 LiNbO3光変調器 104 光検出器 105 SAW フィルタ 106 電気信号増幅器
Claims (5)
- 【請求項１】 光周波数の異なる第１及び第２の光を少
なくとも含む複数の光を入射することにより新たな光周
波数の光を生ずる光非線形材料と、該新たに生じた光の
うちの一つである第３の光のみを閉じ込めるとともに予
め定められた周波数間隔の共振周波数特性を有する光共
振器と、該光共振器より出力される前記第３の出力光に
より前記第１の光を変調する光変調器とが前記第１の光
の伝搬方向に沿って順次配置されたことを特徴とする光
中継装置。 - 【請求項２】 前記光非線形材料が前記光共振器内に配
置されたことを特徴とする請求項１に記載の光中継装
置。 - 【請求項３】 前記光非線形材料が光ファイバもしくは
半導体光増幅素子であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の光中継装置。 - 【請求項４】 前記光共振器が、その光学的共振器長が
可変のファブリーペロ共振器、リング共振器、もしくは
分布反射器型共振器であることを特徴とする請求項１，
２又は３に記載の光中継装置。 - 【請求項５】 少なくとも前記光変調器の前に、第１及
び第３の光のみを通過させる光フィルタを、さらに後に
第１の光のみを通過させる光フィルタを各々配置したこ
とを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の光中継
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077378A JPH06265945A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 光中継装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077378A JPH06265945A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 光中継装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265945A true JPH06265945A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=13632241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5077378A Pending JPH06265945A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 光中継装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265945A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08195713A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nec Corp | 光クロックパルス生成回路 |
| US6049642A (en) * | 1996-10-09 | 2000-04-11 | Nec Corporation | Nonlinear optical switch |
| JP2001255500A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Fujitsu Ltd | 波長多重光信号処理装置および波長多重光信号の再生方法 |
| JP2002006352A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-09 | Fujitsu Ltd | 半導体可変波長変換装置 |
| JP2004342629A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-12-02 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置、およびそれを用いた光論理演算装置、波長変換装置、光パルス波形整形装置、ならびに光伝送システム |
| CN107611757A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-01-19 | 华南理工大学 | 一种两段式弱调制f‑p腔 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5077378A patent/JPH06265945A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08195713A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nec Corp | 光クロックパルス生成回路 |
| US6049642A (en) * | 1996-10-09 | 2000-04-11 | Nec Corporation | Nonlinear optical switch |
| JP2001255500A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Fujitsu Ltd | 波長多重光信号処理装置および波長多重光信号の再生方法 |
| JP2002006352A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-09 | Fujitsu Ltd | 半導体可変波長変換装置 |
| JP2004342629A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-12-02 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置、およびそれを用いた光論理演算装置、波長変換装置、光パルス波形整形装置、ならびに光伝送システム |
| CN107611757A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-01-19 | 华南理工大学 | 一种两段式弱调制f‑p腔 |
| CN107611757B (zh) * | 2017-09-23 | 2024-04-19 | 华南理工大学 | 一种两段式弱调制f-p腔 |
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