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JP2528686B2 - 光パルス分離回路および光パルス多重回路 - Google Patents
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JP2528686B2 - 光パルス分離回路および光パルス多重回路 - Google Patents

光パルス分離回路および光パルス多重回路

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JP2528686B2 JP63011898A JP1189888A JP2528686B2 JP 2528686 B2 JP2528686 B2 JP 2528686B2 JP 63011898 A JP63011898 A JP 63011898A JP 1189888 A JP1189888 A JP 1189888A JP 2528686 B2 JP2528686 B2 JP 2528686B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光多重通信装置に利用する。特に、光パルス
を制御信号として、信号光パルス列を時分割多重または
分離する全光型の光パルス多重回路および光パルス分離
回路に関する。
〔従来の技術〕
第7図は従来例光パルス分離回路の構成を示す。
光結合器1は、多重化されたビット速度2f0〔ビット
/秒〕の信号光パルス列と、繰り返し周期f0〔パルス/
秒〕の制御光パルス列とを結合し、これを光カー素子2
に入射する。この光カー素子2は光カー効果を示す媒質
で構成され、信号光パルスと制御光パルスとが時間軸上
で重なった部分について、信号光パルスの偏光状態を変
化させる。そこで、光カー素子2を通過した光パスル列
について、光結合器4によりゲート光パルス列成分を除
去し、その後に偏光ビームスプリッタ3を通過させる
と、f0〔ビット/秒〕の二つの信号光パルス列が得られ
る。
この従来例は、電気信号を使用していないので、電気
系の応答速度の制限を受けずに高速に光パルスを分離す
ることができる。また、光カー効果による偏光の切り替
え作用を利用して、光パルスを時分割に多重化すること
もできる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の光パルス分離回路では、ひとつの回路
で2系列の光パルス列にしか分離できず、N=2n(nは
正の整数)系列の光パルス列に分離するためにはN−1
個の分離回路が必要となる。さらに、制御光パルスを得
るために、n種類のタイミングで光パルスを発生するN
−1個の光源が必要となる。しかも、個々の制御光パス
ルについて強度調整を行う必要があり、また、制御光パ
ルスと信号光パルスとの間のタイミング調整を行う必要
がある。このため、従来技術により多数系列の信号光パ
ルス列を分離しようとすると、回路構成およびその制御
回路が複雑になり、回路の小型化、安定化および低コス
ト化の点で問題があった。この問題点は、光カー効果を
利用する光パルス多重回路でも同じである。また、制御
光パルスのパルス幅を信号光パルスのパルス幅より広く
する必要があるため、光源に対する要求条件が高い欠点
があった。
本発明は、以上の問題点を解決し、N多重された信号
パルス列を単一の制御光パルス列によってN系列に分離
できる光パルス分離回路を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の光パルス分離回路は、入射光強度により信号
光パルスの偏光状態を変化させる光学素子と、特定偏光
状態の信号光パルスを分離する偏光ビームスプリッタと
が複数個交互に縦列接続され、上記光学素子は、信号光
パルスと制御光パルスとの間の群遅延量差が入射信号光
パルスの間隔とほぼ等しくなる長さに構成されたことを
特徴とする。
光学素子は、光カー効果を示す媒質により構成されて
いることが望ましい。この場合に、それぞれの光学素子
は、その主軸が入射信号光パルスおよび制御光パルスの
偏波方向に対してそれぞれほぼ45゜およびほぼ0゜傾斜
して配置される。また、光学素子は、制御光パルスが入
射されたときに信号光パルスの偏波方向を90゜回転させ
る構成であり、偏光ビームスプリッタは、その主軸が上
記光学素子の主軸に対して45゜傾斜して配置される。
また、本発明の光パルス多重回路は、上述の光パルス
分離回路における入出力関係を逆にしたものであり、偏
光状態が異なる信号光パルスを合波する偏光結合器と、
この偏光結合器の出力光と制御光パルスとが入射し、こ
の制御光パルスと重なり合う信号光パルスの偏光状態を
変化させる光学素子とを備えた光パルス多重回路におい
て、上記光学素子および上記偏光結合器が複数個交互に
縦列接続され、上記光学素子は、上記信号光パルスと上
記制御光パルスとの間の群遅延量差が入射信号光パルス
の間隔とほぼ等しくなる長さに構成されたことを特徴と
する。
〔作 用〕
本発明の光パルス分離回路および光パルス多重回路
は、信号光パルスと制御光パルスとの波長の違いによる
群遅延差を利用する。すなわち、光学素子を通過するう
ちに二つの光パルスのタイミングがずれることを利用
し、次の光学素子では制御光パルスが次の信号光パルス
と重なるように、各光学素子の長さを設定しておく。こ
れにより、光パルス分離回路の場合には、Nf0〔ビット
/秒〕の信号光パルス列から、光学素子を通過する毎に
順次f0〔ビット/秒〕の信号光パルス列を分離すること
ができる。光パルス多重回路の場合には動作が逆とな
る。
したがって、繰り返し周期f0〔パルス/秒〕の単一系
列の制御光パルスを用いて、一括してN系列のf0〔ビッ
ト/秒〕信号光パルス列を分離または多重化できる。し
かも、多段構成により1/2ずつに分離または多重化する
必要はなく、直接に分離または多重化できる。
また、信号光パルスと制御光パルスとの群遅延差を利
用することから、この二つの光パルスを同時に光学素子
に入射するのではなく、光学素子の媒質内で互いに重な
り合うタイミングで入射させる。制御光パルスの強度が
適当であれば、光学素子内の一部の領域だけで信号光パ
ルスを所望の偏光状態に変化させることができる。した
がって、信号光パルスと制御光パルスとの間に同期ジッ
タがあっても正確に信号光パルスを分離できる。
また、光学素子の媒質内で二つの光パルスを重ねるこ
とから、従来のように制御光パルスのパルス幅を信号光
パルスのパルス幅より広くとる必要はなく、信号光パル
スよりパルス幅の狭い制御光パルスを利用することもで
きる。その場合には、制御光パルスが群遅延差の速度で
一個の信号光パルスを掃引し、互いに重なる部分の偏光
状態が徐々に変化することになる。これにより、偏光状
態を変化させる時間軸上の領域(光カーシャッタの窓)
の形状をほぼ矩形にすることができ、クロストーク特性
を向上させることができる。また、制御光パルスとして
モードロックパルスその他のパルスエネルギ一定の光パ
ルスを用いた場合には、そのピーク値が変動しても光カ
ーシャッタ波形のピーク値は不変であり、クロストーク
特性が劣化することはない。
〔実施例〕
第1図は本発明第一実施例光パルス分離回路の構成図
である。
この実施例回路は、信号光パルスと制御光パルスとが
入射し、この制御光パルスと重なり合う信号光パルスの
偏光状態を変化させる光カー素子2−1〜2−(N−
1)と、この光カー素子2−1〜2−(N−1)の出力
光から特定偏光状態の信号光パルスを分離する偏光ビー
ムスプリッタ3−1〜3−(N−1)とを備える。光カ
ー素子2−1〜2−(N−1)と偏光ビームスプリッタ
3−1〜3−(N−1)とは交互に縦列接続され、光カ
ー素子2−1〜2−(N−1)は、信号光パルスと制御
光パルスとの間の群遅延量差が入射信号光パルスの間隔
とほぼ等しくなる長さに構成されている。
光カー素子2−1〜2−(N−1)は光カー効果を示
す媒質を含み、その主軸が入射信号光パルスおよび制御
光パルスの偏波方向に対してそれぞれほぼ45゜およびほ
ぼ0゜傾斜して配置されている。さらに光カー素子2−
1〜2−(N−1)は、その媒質内で制御光パルスと信
号光パルスとの重なったときにその信号光パルスの偏波
方向を90゜回転させる構成であり、偏光ビームスプリッ
タ3−1〜3−(N−1)は、その主軸が光カー媒質の
主軸に対して45゜傾斜して配置される。
さらにこの光パルス分離回路は、信号光パルス列およ
び制御光パルス列を合波して光カー素子2−1に供給す
る光結合器1と、偏光ビームスプリッタ3−(N−1)
の出力から制御光パルスと信号光パルスとを分離する光
結合器4とを備える。
ここで、信号光パルス列のビット速度をNf0〔ビット
/秒〕、波長をλとし、制御光パルス列の繰り返し周
期をf0〔パルス/秒〕、波長をλとする。また、光カ
ー素子2−1〜2−(N−1)の媒質の長さをそれぞれ
l0とする。
第2図はファイバ型偏波ビームスプリッタの各偏光成
分に対する強度透過率の波長依存性を示す。(a)は偏
光ビームスプリッタの第一のアームの強度透過率を示
す、(b)は第二のアームの強度透過率を示す。
偏光ビームスプリッタは、各偏光成分に対する強度透
過特性に波長依存性がある。そこで、その偏光ビームス
プリッタの二つのアームにおける強度透過率が平行偏波
と直交偏波と異なる波長に信号光パルスの波長を一致さ
せ、実質的に一方のアームにだけすべての光が結合する
波長に制御光パルスの波長を一致させる。これにより、
制御光パルスをその偏光に依存せずに100%透過させ、
しかも偏光方向が変化した信号光パルスだけを分離する
ことができる。
第3図は入射信号光パルス列と分離される信号光パル
スとの関係を示す。
制御光パルスは、群遅延差τの影響により、光カー素
子2−1〜2−(N−1)内において信号光パルスに対
す時間軸上の位置関係が変化する。この位置関係が変化
するうちに制御光パルスと信号光パルスとが重なりあう
と、光カー効果により信号光パルスの偏波方向が90゜回
転する。ここで、位置関係の変化する領域を「光カーシ
ャッタの窓」という。また、その波形を「光カーシャッ
タ波形」という。第3図には、光カーシャッタ波形を破
線で示す。
光カーシャッタの窓は、信号光パルスの偏波方向を90
゜回転させることのできる領域である。この光カーシャ
ッタの窓の幅は、信号光パルスと制御光パルスとの間の
群遅延量差τl0となる。ここで、制御光パルスと信号光
パルスとの時間軸上の位置関係が変化することから、制
御光パルスのパルス幅が信号光パルスのパルス幅より狭
くても、時間経過と共に信号光パルス全体の偏光方向を
回転させることができる。制御光パルスのパルス幅が狭
いほど光カーシャッタ波形を矩形に近づけることがで
き、クロストーク特性を向上させることができる。
また、群遅延差τにより制御光パルスを信号光パルス
に重ねることから、光カーシャッタの窓に現れる信号光
パルスのパワーは、カー媒質の長さがほぼLs=2t0/τ以
上であれば飽和する。ただしt0は制御光パルスのパルス
幅である。このとき、制御光パルスのパワーを適当に選
べば、光カーシャッタの窓に現れた信号光パルスの偏波
方向を完全に回転させることができる。
したがって、光カー素子2−1〜2−(N−1)のカ
ー媒質の長さl0が、 l0=1/(τ・Nf0) かつ、 l0>Ls となる長さに設定されていれば、それぞれの光カー素子
2−1〜2−(N−1)における光カーシャッタの窓が
信号光パルス間隔で変移し、信号光パルスの偏波方向を
順次回転させることができる。したがって、偏光ビーム
スプリッタ3−1〜3−(N−1)から、それぞれf
0〔ビット/秒〕の信号光パルス列が得られる。
第4図は光パルス分離回路により信号光パルスが分離
されるようすを示す。ここでは、簡単のためにN=4の
場合を示す。4f0〔ビット/秒〕の信号光パルス列は、
光結合器1により繰り返し周期f0の制御光パルス列に合
波され、光カー素子2−1〜2−3および偏光ビームス
プリッタ3−1〜3−3により4つの光パルス列に分離
される。
第5図は本発明第二実施例光パルス多重回路の回路構
成図を示す。
この光パルス多重回路は、偏光状態が異なる信号光パ
ルスを合波する偏光結合器5−1〜5−(N−1)と、
この偏光結合器5−1〜5−(N−1)の出力光と制御
光パルスとが入射し、この制御光パルスと重なり合う信
号光パルスの偏光状態を変化させる光カー素子2−1〜
2−(N−1)とを備える。光カー素子2−1〜2−
(N−1)および偏光結合器5−1〜5−(N−1)
は、複数個が交互に縦列接続され、光カー素子2−1〜
2−(N−1)は、信号光パルスと制御光パルスとの間
の群遅延量差が入射信号光パルスの間隔とほぼ等しくな
る長さに構成されている。
さらにこの光パルス多重回路は、信号光パルス列およ
び制御光パルス列を合波して、偏光結合器5−1を介し
て光カー素子2−1に供給する光結合器1と、光カー素
子2−3の出力から制御光パルスと信号光パルスとを分
離する光結合器4とを備える。
偏光結合器5−1〜5−(N−1)については、光パ
ルス分離回路における偏光ビームスプリッタを入出力関
係を逆にして使用する。
第6図は信号光パルスが時分割多重化されるようすを
示す。ここでは、第4図の例と同様に、N=4の例を示
す。
この構成により、f0〔ビット/秒〕の信号光パルス列
が4f0〔ビット/秒〕の信号パルス列に時分割多重化さ
れる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の光パルス分離回路およ
び光パルス多重回路は、一系統の制御光パルスにより信
号光パルスの分離および多重を行うことができ、回路構
成を簡単化できる。しかも、光信号パルスの偏光状態が
変化する領域を正確に定義でき、クロストーク特性を向
上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第一実施例光パルス分離回路の回路構成
図。 第2図はファイバ型偏波ビームスプリッタの各偏光成分
に対する強度透過率の波長依存性を示す図。 第3図は入射信号光パルス列と分離される信号光パルス
との関係を示す図。 第4図は光パルス分離回路により信号光パルスが分離さ
れるようすを示す図。 第5図は本発明第二実施例光パルス多重回路の回路構成
図。 第6図は光パルス多重回路により信号光パルスが多重化
されるようすを示す図。 第7図は従来例光パルス分離回路の構成を示す図。 1、4……光結合器、2、2−1〜2−(N−1)……
光カー素子、3、3−1〜3−(N−1)……偏光ビー
ムスプリッタ、5−1〜5−(N−1)……偏光結合
器。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】信号光パルスと制御光パルスとが入射し、
    この制御光パルスと重なり合う信号光パルスの偏光状態
    を変化させる光学素子と、 この光学素子の出力光から特定偏光状態の信号光パルス
    を分離する偏光ビームスプリッタと を備えた光パルス分離回路において、 上記光学素子および上記偏光ビームスプリッタは複数個
    交互に縦列接続され、 上記光学素子は、信号光パルスと制御光パルスとの間の
    群遅延量差が入射信号光パルスの間隔とほぼ等しくなる
    長さに構成された ことを特徴とする 光パルス分離回路。
  2. 【請求項2】光学素子は光カー効果を示す媒質を含む請
    求項1記載の光パルス分離回路。
  3. 【請求項3】光学素子は、その主軸が入射信号光パルス
    および制御光パルスの偏波方向に対してそれぞれほぼ45
    ゜およびほぼ0゜傾斜して配置された請求項2記載の光
    パルス分離回路。
  4. 【請求項4】光学素子は、その媒質内で制御光パルスと
    信号光パルスとの重なったときにその信号光パルスの偏
    波方向を90゜回転させる構成であり、 偏光ビームスプリッタは、その主軸が上記光学素子の主
    軸に対して45゜傾斜して配置された 請求項3記載の光パルス分離回路。
  5. 【請求項5】偏光状態が異なる信号光パルスを合波する
    偏光結合器と、 この偏光結合器の出力光と制御光パルスとが入射し、こ
    の制御光パルスと重なり合う信号光パルスの偏光状態を
    変化させる光学素子と を備えた光パルス多重回路において、 上記光学素子および上記偏光結合器が複数個交互に縦列
    接続され、 上記光学素子は、上記信号光パルスと上記制御光パルス
    との間の群遅延量差が入射信号光パルスの間隔とほぼ等
    しくなる長さに構成された ことを特徴とする 光パルス多重回路。
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