JP3462382B2 - 光スイッチ回路および光変調回路 - Google Patents
光スイッチ回路および光変調回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光カー効果を利用
し、制御光パルスにより信号光パルス列を時間軸上でス
イッチングする全光型の光スイッチ回路と、この光スイ
ッチ回路を用いてクロック光パルス列を時間軸上で変調
する超高速の光変調回路に関する。
し、制御光パルスにより信号光パルス列を時間軸上でス
イッチングする全光型の光スイッチ回路と、この光スイ
ッチ回路を用いてクロック光パルス列を時間軸上で変調
する超高速の光変調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】（光スイッチ回路）図９は、光カー効果
を利用した従来の光スイッチ回路の構成例を示す。
を利用した従来の光スイッチ回路の構成例を示す。
【０００３】図において、波長λs の入力信号光は、光
合波器１で波長λc(≠λs)の制御光と合波され、その合
波光が２×２の光結合器２の一方の入力ポートＰ1 に導
かれる。光結合器２の分岐比は波長に依存しており、信
号光は１対１に分離されてそれぞれ出力ポートＰ2 ，Ｐ
3 に導かれ、制御光は一方の出力ポート、ここでは出力
ポートＰ2 に導かれる。光結合器２の各出力ポート
Ｐ2 ，Ｐ3 は、光カー媒質３の両端と結合されてループ
が形成される。光結合器２の他方の入力ポートＰ4には
ループを通過した光が取り出され、光分波器４で信号光
と制御光が分離される。
合波器１で波長λc(≠λs)の制御光と合波され、その合
波光が２×２の光結合器２の一方の入力ポートＰ1 に導
かれる。光結合器２の分岐比は波長に依存しており、信
号光は１対１に分離されてそれぞれ出力ポートＰ2 ，Ｐ
3 に導かれ、制御光は一方の出力ポート、ここでは出力
ポートＰ2 に導かれる。光結合器２の各出力ポート
Ｐ2 ，Ｐ3 は、光カー媒質３の両端と結合されてループ
が形成される。光結合器２の他方の入力ポートＰ4には
ループを通過した光が取り出され、光分波器４で信号光
と制御光が分離される。
【０００４】ここで、光結合器２の出力ポートＰ2 ，Ｐ
3 が光カー媒質３を介して接続されているので、光結合
器２に入力された制御光は光カー媒質３中を片回り（図
では右回り）の方向に進み、信号光は左右両回りの方向
に進む。このとき、制御光と同方向に時間的に重なって
進む右回りの信号光には、相互位相変調によって位相変
化Δφが生じる。この位相変化Δφは、光カー媒質３の
非線形定数をｎ2 、光カー媒質３の長さをＬ、光カー媒
質３の屈折率をｎ、制御光の強度をＩ、信号光の波長を
λs とすると、 Δφ＝２π(ｎ／λs) Ｌ・ｎ2・Ｉ …(1) となる。一方、制御光と逆回りに進む左回りの信号光
は、制御光による位相変化を平均的に受け、その位相変
化は制御光の平均パワーに比例した小さな値となる。
3 が光カー媒質３を介して接続されているので、光結合
器２に入力された制御光は光カー媒質３中を片回り（図
では右回り）の方向に進み、信号光は左右両回りの方向
に進む。このとき、制御光と同方向に時間的に重なって
進む右回りの信号光には、相互位相変調によって位相変
化Δφが生じる。この位相変化Δφは、光カー媒質３の
非線形定数をｎ2 、光カー媒質３の長さをＬ、光カー媒
質３の屈折率をｎ、制御光の強度をＩ、信号光の波長を
λs とすると、 Δφ＝２π(ｎ／λs) Ｌ・ｎ2・Ｉ …(1) となる。一方、制御光と逆回りに進む左回りの信号光
は、制御光による位相変化を平均的に受け、その位相変
化は制御光の平均パワーに比例した小さな値となる。
【０００５】したがって、ループを右回りおよび左回り
に進んで再び光結合器２で合波された信号光成分間の位
相差は、制御光パルスの有無によってπと０にすること
ができる。このとき、信号光は光結合器２内での干渉作
用により位相差がπのときには入射時とは異なる他方の
入力ポートＰ4 に導かれ、位相差が０のときには入射時
の入力ポートＰ1 に戻る。すなわち、入力信号光は、光
カー媒質３中で制御光と時間的に重なったパルスのみ
が、光分波器４の出力ポートから出力信号光１として出
力される。
に進んで再び光結合器２で合波された信号光成分間の位
相差は、制御光パルスの有無によってπと０にすること
ができる。このとき、信号光は光結合器２内での干渉作
用により位相差がπのときには入射時とは異なる他方の
入力ポートＰ4 に導かれ、位相差が０のときには入射時
の入力ポートＰ1 に戻る。すなわち、入力信号光は、光
カー媒質３中で制御光と時間的に重なったパルスのみ
が、光分波器４の出力ポートから出力信号光１として出
力される。
【０００６】（光変調回路）従来、高速の光変調器とし
ては、主に電気光学効果を利用したＬiＮbＯ3 光変調器
や、電界吸収特性を利用した半導体光変調器が使用され
ている。このような光変調器における変調速度の限界は
数十Ｇbit/s 程度である。
ては、主に電気光学効果を利用したＬiＮbＯ3 光変調器
や、電界吸収特性を利用した半導体光変調器が使用され
ている。このような光変調器における変調速度の限界は
数十Ｇbit/s 程度である。
【０００７】そのため、さらに高速の信号光を生成する
には、図１０に示すように、多系列の比較的低速の信号
光（20Ｇbit/s 以下）を時分割多重して高速の信号光
（ 100Ｇbit/s 以上）を生成する方法が知られている
（参考文献：G.E.Wickens,et al., "20Gbit/s, 205km o
ptical division multiplexed transmission system",E
lectron. Lett., vol.27, no.11, pp.973-974, 1991)。
には、図１０に示すように、多系列の比較的低速の信号
光（20Ｇbit/s 以下）を時分割多重して高速の信号光
（ 100Ｇbit/s 以上）を生成する方法が知られている
（参考文献：G.E.Wickens,et al., "20Gbit/s, 205km o
ptical division multiplexed transmission system",E
lectron. Lett., vol.27, no.11, pp.973-974, 1991)。
【０００８】図１０において、低速の光パルス列(a)
は、光分岐器１１でＮ分岐して光変調器１２−１〜１２
−Ｎに入力される。光変調器１２−１〜１２−Ｎに入力
された光パルス列(b) は、それぞれ変調されて低速の光
信号列(c) となり、光遅延器１３−１〜１３−Ｎでそれ
ぞれ所定の遅延が与えられる。光遅延器１３−１〜１３
−Ｎから出力される低速の光信号列(d) は光合波器１４
で時分割多重され、高速の多重光信号列(e) となる。
は、光分岐器１１でＮ分岐して光変調器１２−１〜１２
−Ｎに入力される。光変調器１２−１〜１２−Ｎに入力
された光パルス列(b) は、それぞれ変調されて低速の光
信号列(c) となり、光遅延器１３−１〜１３−Ｎでそれ
ぞれ所定の遅延が与えられる。光遅延器１３−１〜１３
−Ｎから出力される低速の光信号列(d) は光合波器１４
で時分割多重され、高速の多重光信号列(e) となる。
【０００９】ここで、Ｎ＝４の場合において、低速の光
パルス列(a) から高速の多重光信号列(e) が生成される
過程を図１１に示す。高速の多重光信号列(e) の１タイ
ムスロット（１ビット当たりの時間）をＴとすると、低
速の光パルス列(a) のパルス間隔は４Ｔとなる。光変調
器１２−１〜１２−Ｎを駆動するデータ信号は、それぞ
れ“１０１”、“１１１”、“１０１”、“１１０”で
あり、それぞれ光パルス列(b) を光強度変調または位相
変調して光信号列(c) を生成する。光遅延器１３−１〜
１３−Ｎでは、各チャネルの光信号列(c) にそれぞれ
０、Ｔ、２Ｔ、３Ｔの遅延を与えて光信号列(d) とす
る。この光信号列(d) を時分割多重化することにより、
パルス間隔Ｔで“１１１１０１０１１１１０”の高速の
多重光信号列(e) が生成される。
パルス列(a) から高速の多重光信号列(e) が生成される
過程を図１１に示す。高速の多重光信号列(e) の１タイ
ムスロット（１ビット当たりの時間）をＴとすると、低
速の光パルス列(a) のパルス間隔は４Ｔとなる。光変調
器１２−１〜１２−Ｎを駆動するデータ信号は、それぞ
れ“１０１”、“１１１”、“１０１”、“１１０”で
あり、それぞれ光パルス列(b) を光強度変調または位相
変調して光信号列(c) を生成する。光遅延器１３−１〜
１３−Ｎでは、各チャネルの光信号列(c) にそれぞれ
０、Ｔ、２Ｔ、３Ｔの遅延を与えて光信号列(d) とす
る。この光信号列(d) を時分割多重化することにより、
パルス間隔Ｔで“１１１１０１０１１１１０”の高速の
多重光信号列(e) が生成される。
【００１０】しかし、このような光時分割多重装置で
は、各々の光パルスの位置を等間隔に配置すること、お
よび各々の光パルスの光強度を等しくすることが困難で
あり、出力される多重光信号列のパルス間隔や光強度に
ばらつきが生じる問題があった。この問題を解決する方
法として、上記の光カー効果を利用した全光型の光スイ
ッチ回路を用い、多重光信号列のパルス間隔や光強度の
ばらつきを補正する構成が提案されている（参考文献：
特開平６−３２６３９０号公報（光パルスパターン発生
装置））。この光変調回路の構成を図１２に示す。
は、各々の光パルスの位置を等間隔に配置すること、お
よび各々の光パルスの光強度を等しくすることが困難で
あり、出力される多重光信号列のパルス間隔や光強度に
ばらつきが生じる問題があった。この問題を解決する方
法として、上記の光カー効果を利用した全光型の光スイ
ッチ回路を用い、多重光信号列のパルス間隔や光強度の
ばらつきを補正する構成が提案されている（参考文献：
特開平６−３２６３９０号公報（光パルスパターン発生
装置））。この光変調回路の構成を図１２に示す。
【００１１】図１２において、電気クロックにより駆動
されるパルス光源２１は、波長λcで繰り返し周波数ｆ
0 Hzの光パルス列を出力する。この光パルス列は、図１
０に示す構成の光時分割多重装置２２によりＭｆ0 bit/
s の多重光信号列に変換されるが、これには上述のよう
にパルス間隔や光強度のばらつきがある。そこで、この
多重光信号列を制御光として、図９に示す構成の光スイ
ッチ回路２３の光合波器１に入力する。
されるパルス光源２１は、波長λcで繰り返し周波数ｆ
0 Hzの光パルス列を出力する。この光パルス列は、図１
０に示す構成の光時分割多重装置２２によりＭｆ0 bit/
s の多重光信号列に変換されるが、これには上述のよう
にパルス間隔や光強度のばらつきがある。そこで、この
多重光信号列を制御光として、図９に示す構成の光スイ
ッチ回路２３の光合波器１に入力する。
【００１２】一方、電気クロックにより駆動される高速
光パルス発生部２４は、波長λs で繰り返し周波数Ｍｆ
0 Hzのクロック光パルス列を発生し、これが入力信号光
として図９に示す構成の光スイッチ回路２３の光合波器
１に入力される。以下、図９の説明に示した通り、クロ
ック光パルス列（入力信号光）は多重光信号列（制御
光）によりスイッチングされ、高速光信号列（出力信号
光）となる。このとき、多重光信号列のパルス間隔や光
強度のばらつきが補正され、パルス間隔や光強度のばら
つきが小さい高速光信号列が得られる。
光パルス発生部２４は、波長λs で繰り返し周波数Ｍｆ
0 Hzのクロック光パルス列を発生し、これが入力信号光
として図９に示す構成の光スイッチ回路２３の光合波器
１に入力される。以下、図９の説明に示した通り、クロ
ック光パルス列（入力信号光）は多重光信号列（制御
光）によりスイッチングされ、高速光信号列（出力信号
光）となる。このとき、多重光信号列のパルス間隔や光
強度のばらつきが補正され、パルス間隔や光強度のばら
つきが小さい高速光信号列が得られる。
【００１３】なお、光スイッチ回路２３に制御光として
入力される多重光信号列のパルス間隔や光強度のばらつ
きが補正可能な理由は、光スイッチ回路２３における次
の２つの特性による。
入力される多重光信号列のパルス間隔や光強度のばらつ
きが補正可能な理由は、光スイッチ回路２３における次
の２つの特性による。
【００１４】第１は、多重光信号列（制御光）の入力光
強度とスイッチング後の高速光信号列（出力信号光）の
出力光強度との関係が、図１３に示す非線形特性を有す
ることである。これは、光スイッチ回路２３が光の干渉
を用いることから得られる特性である。この非線形特性
により、多重光信号列（制御光）の入力光強度が、図の
範囲Ａでばらついても、スイッチング後の高速光信号列
（出力信号光）の出力光強度の変動は小さくなる。
強度とスイッチング後の高速光信号列（出力信号光）の
出力光強度との関係が、図１３に示す非線形特性を有す
ることである。これは、光スイッチ回路２３が光の干渉
を用いることから得られる特性である。この非線形特性
により、多重光信号列（制御光）の入力光強度が、図の
範囲Ａでばらついても、スイッチング後の高速光信号列
（出力信号光）の出力光強度の変動は小さくなる。
【００１５】第２は、スイッチングされるクロック光パ
ルス列（入力信号光）のパルス幅より広いスイッチング
窓を有することである。光スイッチ回路２３の光カー媒
質３中において、波長λc の多重光信号列（制御光）と
波長λs のクロック光パルス列（入力信号光）との間に
群速度差をもたせることにより、図１４(1),(2),(3)に
示すように両者が光カー媒質３中を伝搬するうちに時間
遅延を発生させることができる（ウォークオフ）。この
ようにして相対的に多重光信号列がクロック光パルス列
を掃引することにより、クロック光パルス列のパルス幅
より広いスイッチング窓として機能させる。ここで、ウ
ォークオフ時間がクロック光パルス列のパルス幅に比べ
て長い場合には、窓の形状はほぼ矩形になる（図１４
(4))。これにより、多重光信号列に時間ジッタがあって
も、多重光信号列とクロック光パルス列の両者を相互作
用させることができる。スイッチング後の高速光信号列
（出力信号光）は、多重光信号列（制御光）からクロッ
ク光パルス列（入力信号光）に入れ替わったものでり、
図１４(5) に示すように時間ジッタが抑圧される（参考
文献：神野 他、1992年電子情報通信学会秋季全国大会
Ｂ−737)。
ルス列（入力信号光）のパルス幅より広いスイッチング
窓を有することである。光スイッチ回路２３の光カー媒
質３中において、波長λc の多重光信号列（制御光）と
波長λs のクロック光パルス列（入力信号光）との間に
群速度差をもたせることにより、図１４(1),(2),(3)に
示すように両者が光カー媒質３中を伝搬するうちに時間
遅延を発生させることができる（ウォークオフ）。この
ようにして相対的に多重光信号列がクロック光パルス列
を掃引することにより、クロック光パルス列のパルス幅
より広いスイッチング窓として機能させる。ここで、ウ
ォークオフ時間がクロック光パルス列のパルス幅に比べ
て長い場合には、窓の形状はほぼ矩形になる（図１４
(4))。これにより、多重光信号列に時間ジッタがあって
も、多重光信号列とクロック光パルス列の両者を相互作
用させることができる。スイッチング後の高速光信号列
（出力信号光）は、多重光信号列（制御光）からクロッ
ク光パルス列（入力信号光）に入れ替わったものでり、
図１４(5) に示すように時間ジッタが抑圧される（参考
文献：神野 他、1992年電子情報通信学会秋季全国大会
Ｂ−737)。
【００１６】なお、図１２に示す光スイッチ回路２３に
おいて、光カー媒質３として適当な分散値を有する光フ
ァイバを用いることにより、波長λc の多重光信号列
（制御光）と波長λs のクロック光パルス列（入力信号
光）との間に群速度差をもたせることができ、広いスイ
ッチング窓が実現できる。
おいて、光カー媒質３として適当な分散値を有する光フ
ァイバを用いることにより、波長λc の多重光信号列
（制御光）と波長λs のクロック光パルス列（入力信号
光）との間に群速度差をもたせることができ、広いスイ
ッチング窓が実現できる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、(1) 式で示
した位相変化Δφは光カー媒質３の非線形定数ｎ2 に比
例するが、これまで主に光カー媒質として用いられてい
る光ファイバは非線形定数ｎ2 の値が小さいので、半導
体レーザ出力程度の光強度（〜１Ｗ）で位相差をπ変化
させるためには数百ｍから数ｋｍの光ファイバ長が必要
であった。このような長尺の光ファイバは、通常コイル
状に巻かれている。そのため、この光ファイバループに
外部から力が加わって光ファイバループの円周に沿って
回転が生じた場合、サニャック効果により光ファイバル
ープ中を伝搬する信号光の右回りと左回りの光路に差が
生じることになる。
した位相変化Δφは光カー媒質３の非線形定数ｎ2 に比
例するが、これまで主に光カー媒質として用いられてい
る光ファイバは非線形定数ｎ2 の値が小さいので、半導
体レーザ出力程度の光強度（〜１Ｗ）で位相差をπ変化
させるためには数百ｍから数ｋｍの光ファイバ長が必要
であった。このような長尺の光ファイバは、通常コイル
状に巻かれている。そのため、この光ファイバループに
外部から力が加わって光ファイバループの円周に沿って
回転が生じた場合、サニャック効果により光ファイバル
ープ中を伝搬する信号光の右回りと左回りの光路に差が
生じることになる。
【００１８】ここで、図１５を参照してサニャック効果
について詳しく説明する。サニャック効果とは、回転座
標系で回転方向に沿って光が１周する時間と、逆方向に
１周する時間とに差が生じることをいう。図１５(1) は
光ファイバループの回転方向と光伝搬方向が反対になる
例であり、図９の光スイッチ回路では右回りの信号光に
対応する。図１５(2) は光ファイバループの回転方向と
光伝搬方向が同方向になる例であり、図９の光スイッチ
回路では左回りの信号光に対応する。
について詳しく説明する。サニャック効果とは、回転座
標系で回転方向に沿って光が１周する時間と、逆方向に
１周する時間とに差が生じることをいう。図１５(1) は
光ファイバループの回転方向と光伝搬方向が反対になる
例であり、図９の光スイッチ回路では右回りの信号光に
対応する。図１５(2) は光ファイバループの回転方向と
光伝搬方向が同方向になる例であり、図９の光スイッチ
回路では左回りの信号光に対応する。
【００１９】光ファイバループの慣性系に対する角速度
ω、光の通過する経路の回転軸からの半径ｒがωｒ≪ｃ
（ｃ：光速）の条件を満たしていれば、これら２方向で
の時間の差Δｔは、光ファイバの巻数をＮ、１周する経
路で囲まれる面積をＳ（＝πｒ2)、光ファイバの屈折率
をｎとすると、 Δｔ＝４ＮＳω／(ｃ／ｎ)2 …(2) となる（参考文献：岩波理化学事典）。
ω、光の通過する経路の回転軸からの半径ｒがωｒ≪ｃ
（ｃ：光速）の条件を満たしていれば、これら２方向で
の時間の差Δｔは、光ファイバの巻数をＮ、１周する経
路で囲まれる面積をＳ（＝πｒ2)、光ファイバの屈折率
をｎとすると、 Δｔ＝４ＮＳω／(ｃ／ｎ)2 …(2) となる（参考文献：岩波理化学事典）。
【００２０】このとき、サニャック効果による２方向で
の位相差Δφs は、 Δφs ＝(２πｃ／λs)Δｔ ＝(２πｃ／λs)×４ＮＳω／(ｃ／ｎ)2 となる。ここで、光ファイバ長Ｌ＝２πｒＮであり、Ｓ
＝Ｌｒ／２Ｎとなるので、ｖ＝ωｒとすると、 Δφs ＝４πｎ2Ｌｖ／ｃλs …(3) となる。例えば、Ｌ＝１ｋｍの光ファイバを光カー媒質
として用い、波長λs ＝1550ｎｍの信号光をスイッチン
グする場合に、光ファイバループに速度ｖ＝0.05ｍ／ｓ
程度の回転を与えると、ほぼ位相差Δφs はπとなって
しまい、光スイッチ回路のオン・オフ動作が反転してし
まう。したがって、図９に示した従来の光スイッチ回路
は、外部からの振動等に対して動作が不安定になりやす
いという問題があった。
の位相差Δφs は、 Δφs ＝(２πｃ／λs)Δｔ ＝(２πｃ／λs)×４ＮＳω／(ｃ／ｎ)2 となる。ここで、光ファイバ長Ｌ＝２πｒＮであり、Ｓ
＝Ｌｒ／２Ｎとなるので、ｖ＝ωｒとすると、 Δφs ＝４πｎ2Ｌｖ／ｃλs …(3) となる。例えば、Ｌ＝１ｋｍの光ファイバを光カー媒質
として用い、波長λs ＝1550ｎｍの信号光をスイッチン
グする場合に、光ファイバループに速度ｖ＝0.05ｍ／ｓ
程度の回転を与えると、ほぼ位相差Δφs はπとなって
しまい、光スイッチ回路のオン・オフ動作が反転してし
まう。したがって、図９に示した従来の光スイッチ回路
は、外部からの振動等に対して動作が不安定になりやす
いという問題があった。
【００２１】本発明は、サニャック効果の影響を低減
し、外部からの振動等に対して動作が安定な超高速の全
光型の光スイッチ回路を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、この光スイッチ回路を用いた超高速の光
変調回路を提供することを目的とする。
し、外部からの振動等に対して動作が安定な超高速の全
光型の光スイッチ回路を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、この光スイッチ回路を用いた超高速の光
変調回路を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチ回路
は、偏波保持型の光結合器と、偏波保持型の光カー媒質
と、偏波合成手段と、偏波保持型の光合波器と、偏波回
転ミラーと、光分波器により構成される。光結合器は、
直線偏波の入力信号光を２つの入力ポートの一方に入力
し、２つの出力ポートに１対１に分離する。偏波合成手
段は、光結合器で２分された入力信号光を入力し、それ
ぞれの偏波が光カー媒質の直交する２つの主軸方向に一
致するように偏波合成して光カー媒質に導く。光合波器
は、直線偏波の制御光を入力し、光カー媒質の一方の主
軸に一致するように入力信号光に合波する。偏波回転ミ
ラーは、光カー媒質を通過した入力信号光および制御光
の偏波を90度回転して反射し、光カー媒質に再入力させ
る。光分波器は、偏波回転ミラーで反射して光カー媒質
を往復した入力信号光および制御光から制御光を分離す
る。
は、偏波保持型の光結合器と、偏波保持型の光カー媒質
と、偏波合成手段と、偏波保持型の光合波器と、偏波回
転ミラーと、光分波器により構成される。光結合器は、
直線偏波の入力信号光を２つの入力ポートの一方に入力
し、２つの出力ポートに１対１に分離する。偏波合成手
段は、光結合器で２分された入力信号光を入力し、それ
ぞれの偏波が光カー媒質の直交する２つの主軸方向に一
致するように偏波合成して光カー媒質に導く。光合波器
は、直線偏波の制御光を入力し、光カー媒質の一方の主
軸に一致するように入力信号光に合波する。偏波回転ミ
ラーは、光カー媒質を通過した入力信号光および制御光
の偏波を90度回転して反射し、光カー媒質に再入力させ
る。光分波器は、偏波回転ミラーで反射して光カー媒質
を往復した入力信号光および制御光から制御光を分離す
る。
【００２３】ここで、光結合器で２分された入力信号光
は、偏波合成手段で偏波合成されて複屈折性の光カー媒
質を往復する。各偏波成分は、往路でＸ軸を伝搬した後
に復路でＹ軸を伝搬する光路と、往路でＹ軸を伝搬した
後に復路でＸ軸を伝搬する光路をそれぞれ独立に伝搬
し、偏波合成手段で偏波分離して光結合器の２つの出力
ポートに入力され、合波される。このとき、制御光は、
一方の光路のみを伝搬するので、その光路を伝搬する入
力信号光に対してのみ位相変化を誘起し、他方の光路を
伝搬する入力信号光に対しては位相変化を与えない。し
たがって、制御光と時間的に一致する入力信号光は２つ
の光路での位相が生じるので、スイッチングされる。
は、偏波合成手段で偏波合成されて複屈折性の光カー媒
質を往復する。各偏波成分は、往路でＸ軸を伝搬した後
に復路でＹ軸を伝搬する光路と、往路でＹ軸を伝搬した
後に復路でＸ軸を伝搬する光路をそれぞれ独立に伝搬
し、偏波合成手段で偏波分離して光結合器の２つの出力
ポートに入力され、合波される。このとき、制御光は、
一方の光路のみを伝搬するので、その光路を伝搬する入
力信号光に対してのみ位相変化を誘起し、他方の光路を
伝搬する入力信号光に対しては位相変化を与えない。し
たがって、制御光と時間的に一致する入力信号光は２つ
の光路での位相が生じるので、スイッチングされる。
【００２４】また、２つの光路間で生じるサニャック効
果については、光カー媒質のＸ軸とＹ軸のサニャック効
果が打ち消し合うので大幅に低減することができ、安定
なスイッチングが可能となる。さらに、１つの光カー媒
質を往復して使用するので、必要な長さを従来より短尺
化することができ、コスト低減を図ることができる。
果については、光カー媒質のＸ軸とＹ軸のサニャック効
果が打ち消し合うので大幅に低減することができ、安定
なスイッチングが可能となる。さらに、１つの光カー媒
質を往復して使用するので、必要な長さを従来より短尺
化することができ、コスト低減を図ることができる。
【００２５】本発明の光変調回路は、Ｎ系列の基本ビッ
トレートｆ0〔bit/s〕の光信号列を時分割多重したビッ
トレートＮｆ0〔bit/s〕の多重光信号列を制御光として
入力し、パルス間隔が等しい繰り返し周波数Ｎｆ0 〔H
z〕のクロック光パルス列を入力信号光として入力し、
制御光の光強度に応じてクロック光パルス列に対する透
過率が変化する光スイッチ回路として、上記の本発明の
光スイッチ回路を用いる。
トレートｆ0〔bit/s〕の光信号列を時分割多重したビッ
トレートＮｆ0〔bit/s〕の多重光信号列を制御光として
入力し、パルス間隔が等しい繰り返し周波数Ｎｆ0 〔H
z〕のクロック光パルス列を入力信号光として入力し、
制御光の光強度に応じてクロック光パルス列に対する透
過率が変化する光スイッチ回路として、上記の本発明の
光スイッチ回路を用いる。
【００２６】
【発明の実施の形態】（光スイッチ回路の第１の実施形
態）図１は、本発明の光スイッチ回路の第１の実施形態
を示す。
態）図１は、本発明の光スイッチ回路の第１の実施形態
を示す。
【００２７】図において、波長λs の入力信号光は、偏
波保持型の光合波器１で波長λc(≠λs)の制御光と合波
され、その合波光が偏波保持型の２×２の光結合器２の
一方の入力ポートＰ1 に導かれる。光結合器２の分岐比
は波長に依存しており、入力信号光は１対１に分離され
てそれぞれ出力ポートＰ2 ，Ｐ3 に導かれ、制御光は一
方の出力ポート、ここでは出力ポートＰ2 に導かれる。
波保持型の光合波器１で波長λc(≠λs)の制御光と合波
され、その合波光が偏波保持型の２×２の光結合器２の
一方の入力ポートＰ1 に導かれる。光結合器２の分岐比
は波長に依存しており、入力信号光は１対１に分離され
てそれぞれ出力ポートＰ2 ，Ｐ3 に導かれ、制御光は一
方の出力ポート、ここでは出力ポートＰ2 に導かれる。
【００２８】光結合器２の出力ポートＰ2 から出力され
る入力信号光および制御光と、光結合器２の出力ポート
Ｐ3 から出力される入力信号光は、偏波回転部５と偏波
ビームスプリッタ６で構成される偏波合成手段を介し
て、複屈折性光カー媒質である偏波保持光ファイバ７の
一方のポートＰa に導かれる。偏波保持光ファイバ７の
他方のポートＰb から出力される入力信号光および制御
光は、偏波回転ミラー８で反射して再び偏波保持光ファ
イバ７の他方のポートＰb に入力される。光結合器２の
他方の入力ポートＰ4 には光分波器４が接続され、波長
λs の出力信号光と波長λc の制御光が分離される。
る入力信号光および制御光と、光結合器２の出力ポート
Ｐ3 から出力される入力信号光は、偏波回転部５と偏波
ビームスプリッタ６で構成される偏波合成手段を介し
て、複屈折性光カー媒質である偏波保持光ファイバ７の
一方のポートＰa に導かれる。偏波保持光ファイバ７の
他方のポートＰb から出力される入力信号光および制御
光は、偏波回転ミラー８で反射して再び偏波保持光ファ
イバ７の他方のポートＰb に入力される。光結合器２の
他方の入力ポートＰ4 には光分波器４が接続され、波長
λs の出力信号光と波長λc の制御光が分離される。
【００２９】本発明の光スイッチ回路では、入力信号光
および制御光はともに直線偏波である。偏波回転部５
は、例えば偏波保持光ファイバを90度捻ることにより実
現され、光結合器２の出力ポートＰ3 から出力する入力
信号光の偏波を90度回転させる。光結合器２で２分され
た入力光信号は、それぞれの偏波が偏波保持光ファイバ
７の直交する２つの主軸方向に一致するように偏波ビー
ムスプリッタ８で偏波合成される。このとき、光結合器
２の出力ポートＰ2 から出力される制御光の偏波は、偏
波保持光ファイバ７の一方の主軸に一致させる。偏波回
転ミラー８は、入力信号光および制御光の偏波を90度回
転して反射する構成であり、詳しくは後述する。
および制御光はともに直線偏波である。偏波回転部５
は、例えば偏波保持光ファイバを90度捻ることにより実
現され、光結合器２の出力ポートＰ3 から出力する入力
信号光の偏波を90度回転させる。光結合器２で２分され
た入力光信号は、それぞれの偏波が偏波保持光ファイバ
７の直交する２つの主軸方向に一致するように偏波ビー
ムスプリッタ８で偏波合成される。このとき、光結合器
２の出力ポートＰ2 から出力される制御光の偏波は、偏
波保持光ファイバ７の一方の主軸に一致させる。偏波回
転ミラー８は、入力信号光および制御光の偏波を90度回
転して反射する構成であり、詳しくは後述する。
【００３０】ここで、本光スイッチ回路における入力信
号光と制御光の偏波および伝搬経路について、図２を参
照して説明する。直線偏波の入力信号光は、光結合器２
で２分されてそれぞれ異なる光路を伝搬するが、光結合
器２の出力ポートＰ2 から出力する入力信号光が伝搬す
る光路をＡ、光結合器２の出力ポートＰ3 から出力する
入力信号光が伝搬する光路をＢとする。
号光と制御光の偏波および伝搬経路について、図２を参
照して説明する。直線偏波の入力信号光は、光結合器２
で２分されてそれぞれ異なる光路を伝搬するが、光結合
器２の出力ポートＰ2 から出力する入力信号光が伝搬す
る光路をＡ、光結合器２の出力ポートＰ3 から出力する
入力信号光が伝搬する光路をＢとする。
【００３１】光路Ａでは、光結合器２の出力ポートＰ2
から出力する入力信号光(a) は、そのままの偏波で偏波
ビームスプリッタ６を通過して偏波保持光ファイバ７の
ポートＰa へ入力する。この入力信号光(b) は、偏波保
持光ファイバ７の直交する２つの主軸（Ｘ，Ｙ）のうち
のＸ軸に偏波保持したまま、偏波保持光ファイバ７中を
伝搬する。偏波保持光ファイバ７のポートＰb から出力
する入力信号光(c) は、偏波回転ミラー８で偏波を90度
回転して反射する。この入力信号光(d) は、偏波保持光
ファイバ７のＹ軸に偏波保持したまま、偏波保持光ファ
イバ７中を逆方向（Ｐb →Ｐa ）に伝搬する。ポートＰ
a から出力する入力信号光(e) は、偏波ビームスプリッ
タ６で反射し、偏波回転部５で偏波が90度回転して光結
合器２の出力ポートＰ3 に入力する(f) 。
から出力する入力信号光(a) は、そのままの偏波で偏波
ビームスプリッタ６を通過して偏波保持光ファイバ７の
ポートＰa へ入力する。この入力信号光(b) は、偏波保
持光ファイバ７の直交する２つの主軸（Ｘ，Ｙ）のうち
のＸ軸に偏波保持したまま、偏波保持光ファイバ７中を
伝搬する。偏波保持光ファイバ７のポートＰb から出力
する入力信号光(c) は、偏波回転ミラー８で偏波を90度
回転して反射する。この入力信号光(d) は、偏波保持光
ファイバ７のＹ軸に偏波保持したまま、偏波保持光ファ
イバ７中を逆方向（Ｐb →Ｐa ）に伝搬する。ポートＰ
a から出力する入力信号光(e) は、偏波ビームスプリッ
タ６で反射し、偏波回転部５で偏波が90度回転して光結
合器２の出力ポートＰ3 に入力する(f) 。
【００３２】光路Ｂでは、光結合器２の出力ポートＰ3
から出力する入力信号光(g) は、偏波回転部５で偏波が
90度回転して偏波ビームスプリッタ６で反射し、偏波保
持光ファイバ７のポートＰa へ入力する。この入力信号
光(h) は、偏波保持光ファイバ７のＹ軸に偏波保持した
まま偏波保持光ファイバ７中を伝搬する。偏波保持光フ
ァイバ７のポートＰb から出力する入力信号光(i) は、
偏波回転ミラー８で偏波を90度回転して反射する。この
入力信号光(j) は、偏波保持光ファイバ７のＸ軸に偏波
保持したまま、偏波保持光ファイバ７中を逆方向（Ｐb
→Ｐa ）に伝搬する。ポートＰa から出力する入力信号
光(k) は、偏波ビームスプリッタ６を通過して光結合器
２の出力ポートＰ2 に入力する(l) 。
から出力する入力信号光(g) は、偏波回転部５で偏波が
90度回転して偏波ビームスプリッタ６で反射し、偏波保
持光ファイバ７のポートＰa へ入力する。この入力信号
光(h) は、偏波保持光ファイバ７のＹ軸に偏波保持した
まま偏波保持光ファイバ７中を伝搬する。偏波保持光フ
ァイバ７のポートＰb から出力する入力信号光(i) は、
偏波回転ミラー８で偏波を90度回転して反射する。この
入力信号光(j) は、偏波保持光ファイバ７のＸ軸に偏波
保持したまま、偏波保持光ファイバ７中を逆方向（Ｐb
→Ｐa ）に伝搬する。ポートＰa から出力する入力信号
光(k) は、偏波ビームスプリッタ６を通過して光結合器
２の出力ポートＰ2 に入力する(l) 。
【００３３】また、直線偏波の制御光は、偏波保持光フ
ァイバ７のＸ軸に偏波保持したまま偏波保持光ファイバ
７中を伝搬し、偏波回転ミラー８で偏波を90度回転して
反射され、偏波保持光ファイバ７のＹ軸に偏波保持した
まま偏波保持光ファイバ７中を逆方向（Ｐb →Ｐa ）に
伝搬する。
ァイバ７のＸ軸に偏波保持したまま偏波保持光ファイバ
７中を伝搬し、偏波回転ミラー８で偏波を90度回転して
反射され、偏波保持光ファイバ７のＹ軸に偏波保持した
まま偏波保持光ファイバ７中を逆方向（Ｐb →Ｐa ）に
伝搬する。
【００３４】このとき、制御光は、光路Ａ（Ｐa からＰ
b 方向のＸ軸、Ｐb からＰa 方向のＹ軸）を伝搬する信
号光成分に対してのみ位相変化を誘起し、光路Ｂ（Ｐa
からＰb 方向のＹ軸、Ｐb からＰa 方向のＸ軸）を伝搬
する信号光成分に対しては位相変化を与えない。したが
って、従来の光スイッチ回路と同様の原理により、制御
光と時間的に一致する信号光は２つの光路で位相差が生
じるので、光結合器２の入力ポートＰ4 にスイッチング
される。
b 方向のＸ軸、Ｐb からＰa 方向のＹ軸）を伝搬する信
号光成分に対してのみ位相変化を誘起し、光路Ｂ（Ｐa
からＰb 方向のＹ軸、Ｐb からＰa 方向のＸ軸）を伝搬
する信号光成分に対しては位相変化を与えない。したが
って、従来の光スイッチ回路と同様の原理により、制御
光と時間的に一致する信号光は２つの光路で位相差が生
じるので、光結合器２の入力ポートＰ4 にスイッチング
される。
【００３５】次に、本光スイッチ回路が受けるサニャッ
ク効果の影響について、図３を参照して説明する。図３
は、光路Ａおよび光路Ｂの等価的な経路を表したもので
ある。光路Ａのうち、サニャック効果の影響を受ける部
分は、偏波保持光ファイバ７のポートＰa からＰb 方向
へ偏波をＸ軸に一致させて伝搬する経路Ｘabと、ポート
Ｐb からＰa 方向へ偏波をＹ軸に一致させて伝搬する経
路Ｙbaからなる。また、光路Ｂのうち、サニャック効果
の影響を受ける部分は、偏波保持光ファイバ７のポート
Ｐa からＰb 方向へ偏波をＹ軸に一致させて伝搬する経
路Ｙabと、ポートＰb からＰa 方向へ偏波をＸ軸に一致
させて伝搬する経路Ｘbaからなる。
ク効果の影響について、図３を参照して説明する。図３
は、光路Ａおよび光路Ｂの等価的な経路を表したもので
ある。光路Ａのうち、サニャック効果の影響を受ける部
分は、偏波保持光ファイバ７のポートＰa からＰb 方向
へ偏波をＸ軸に一致させて伝搬する経路Ｘabと、ポート
Ｐb からＰa 方向へ偏波をＹ軸に一致させて伝搬する経
路Ｙbaからなる。また、光路Ｂのうち、サニャック効果
の影響を受ける部分は、偏波保持光ファイバ７のポート
Ｐa からＰb 方向へ偏波をＹ軸に一致させて伝搬する経
路Ｙabと、ポートＰb からＰa 方向へ偏波をＸ軸に一致
させて伝搬する経路Ｘbaからなる。
【００３６】偏波保持光ファイバ７が一方向に回転する
と、サニャック効果によって生じる光路Ａと光路Ｂの時
間差Δｔは、経路Ｘab、Ｙba、Ｙab、Ｘbaの伝搬にかか
る時間をそれぞれｔXab 、ｔYba 、ｔYab 、ｔXba とす
ると、 Δｔ＝(ｔXab＋ｔYba)−(ｔYab＋ｔXba） ＝(ｔXab−ｔXba)−(ｔYab−ｔYba） …(4) となる。すなわち、偏波がＸ軸を伝搬する経路（Ｘabと
Ｘba）で生じる時間差と、Ｙ軸を伝搬する経路（Ｙabと
Ｙba）で生じる時間差の差になる。言い換えると、光路
Ａ，Ｂ間のサニャック効果は、Ｘ軸に関するサニャック
効果と、Ｙ軸に関するサニャック効果の差になる。
と、サニャック効果によって生じる光路Ａと光路Ｂの時
間差Δｔは、経路Ｘab、Ｙba、Ｙab、Ｘbaの伝搬にかか
る時間をそれぞれｔXab 、ｔYba 、ｔYab 、ｔXba とす
ると、 Δｔ＝(ｔXab＋ｔYba)−(ｔYab＋ｔXba） ＝(ｔXab−ｔXba)−(ｔYab−ｔYba） …(4) となる。すなわち、偏波がＸ軸を伝搬する経路（Ｘabと
Ｘba）で生じる時間差と、Ｙ軸を伝搬する経路（Ｙabと
Ｙba）で生じる時間差の差になる。言い換えると、光路
Ａ，Ｂ間のサニャック効果は、Ｘ軸に関するサニャック
効果と、Ｙ軸に関するサニャック効果の差になる。
【００３７】偏波保持光ファイバ７のＸ軸、Ｙ軸に対す
る屈折率をそれぞれｎX 、ｎY とすると、(2),(3),(4)
式により、光路Ａ，Ｂ間の位相差ΔΦs は、 ΔΦs ＝４πｎX 2Ｌｖ／ｃλs−４πｎY 2Ｌｖ／ｃλs …(5) となる。複屈折率差（Ｘ軸、Ｙ軸に対する屈折率の差）
をδｎ（＝ｎX −ｎY ）とすると、 (5)式は ΔΦs ＝(4πＬｖ／ｃλs)｛ｎX 2−(ｎX−δｎ)2｝ ≒(4πｎX 2Ｌｖ／ｃλs)(2δｎ／ｎX） ＝ΔΦsX・(2δｎ／ｎX） …(6) と書き換えられる。
る屈折率をそれぞれｎX 、ｎY とすると、(2),(3),(4)
式により、光路Ａ，Ｂ間の位相差ΔΦs は、 ΔΦs ＝４πｎX 2Ｌｖ／ｃλs−４πｎY 2Ｌｖ／ｃλs …(5) となる。複屈折率差（Ｘ軸、Ｙ軸に対する屈折率の差）
をδｎ（＝ｎX −ｎY ）とすると、 (5)式は ΔΦs ＝(4πＬｖ／ｃλs)｛ｎX 2−(ｎX−δｎ)2｝ ≒(4πｎX 2Ｌｖ／ｃλs)(2δｎ／ｎX） ＝ΔΦsX・(2δｎ／ｎX） …(6) と書き換えられる。
【００３８】ここで、ΔΦsXは、Ｘ軸を伝搬する光のサ
ニャック効果による位相差であり、ｎX ≫δｎと仮定し
た。この (6)式は、本光スイッチ回路で生じる位相差
は、従来の光スイッチ回路の位相差（≒ΔΦsX）の (２
δｎ／ｎX ）倍になることを意味している。なお、通常
の偏波保持光ファイバのδｎ／ｎX は10-4程度であるの
で、本光スイッチ回路はサニャック効果による位相差を
４桁程度低減することが可能と言える。
ニャック効果による位相差であり、ｎX ≫δｎと仮定し
た。この (6)式は、本光スイッチ回路で生じる位相差
は、従来の光スイッチ回路の位相差（≒ΔΦsX）の (２
δｎ／ｎX ）倍になることを意味している。なお、通常
の偏波保持光ファイバのδｎ／ｎX は10-4程度であるの
で、本光スイッチ回路はサニャック効果による位相差を
４桁程度低減することが可能と言える。
【００３９】さらに、本光スイッチ回路は、１つの光カ
ー媒質を往復して使用する構成であるので、光カー媒質
（偏波保持光ファイバ７）の長さを従来より短尺化する
ことができる利点がある。
ー媒質を往復して使用する構成であるので、光カー媒質
（偏波保持光ファイバ７）の長さを従来より短尺化する
ことができる利点がある。
【００４０】図４は、偏波回転ミラー８の構成例を示
す。図４(1) に示す偏波回転ミラーは、偏波ビームスプ
リッタ３１と90度捻った偏波保持光ファイバ３２により
構成される。光カー媒質（偏波保持光ファイバ７）と偏
波ビームスプリッタ３１は、各々の主軸が合うように接
続され、紙面に垂直な偏波成分は偏波ビームスプリッタ
３１で上方に反射され、平行な偏波成分は透過する。こ
のとき、一方のポートからの出力光は、90度捻った偏波
保持光ファイバ３２を介して偏波が90度回転して他方の
ポートに入力される。したがって、右回りの紙面に垂直
な偏波成分は偏波ビームスプリッタ３１を透過し、左回
りの紙面に平行な偏波成分は偏波ビームスプリッタ３１
を反射する。すなわち、両偏波成分はともに左方に出力
され、それぞれの偏波が90度回転して光カー媒質（偏波
保持光ファイバ７）に入力される。
す。図４(1) に示す偏波回転ミラーは、偏波ビームスプ
リッタ３１と90度捻った偏波保持光ファイバ３２により
構成される。光カー媒質（偏波保持光ファイバ７）と偏
波ビームスプリッタ３１は、各々の主軸が合うように接
続され、紙面に垂直な偏波成分は偏波ビームスプリッタ
３１で上方に反射され、平行な偏波成分は透過する。こ
のとき、一方のポートからの出力光は、90度捻った偏波
保持光ファイバ３２を介して偏波が90度回転して他方の
ポートに入力される。したがって、右回りの紙面に垂直
な偏波成分は偏波ビームスプリッタ３１を透過し、左回
りの紙面に平行な偏波成分は偏波ビームスプリッタ３１
を反射する。すなわち、両偏波成分はともに左方に出力
され、それぞれの偏波が90度回転して光カー媒質（偏波
保持光ファイバ７）に入力される。
【００４１】以上の動作は、図４(2) に示す１／４波長
板３３と全反射ミラー３４の組み合わせによっても同様
に実現することができる。すなわち、１／４波長板３３
で直線偏波を円偏波に変換して全反射ミラー３４で反射
し、再度１／４波長板３３で円偏波を直線偏波に変換す
ることにより入力光の偏波を90度回転して反射する。ま
た、図４(3) に示すファラデー回転子３５と全反射ミラ
ー３４の組み合わせによっても同様に実現することがで
きる。すなわち、ファラデー回転子３５で直線偏波を45
度回転して全反射ミラー３４で反射し、再度ファラデー
回転子３５で直線偏波を45度回転することにより入力光
の偏波を90度回転して反射する。
板３３と全反射ミラー３４の組み合わせによっても同様
に実現することができる。すなわち、１／４波長板３３
で直線偏波を円偏波に変換して全反射ミラー３４で反射
し、再度１／４波長板３３で円偏波を直線偏波に変換す
ることにより入力光の偏波を90度回転して反射する。ま
た、図４(3) に示すファラデー回転子３５と全反射ミラ
ー３４の組み合わせによっても同様に実現することがで
きる。すなわち、ファラデー回転子３５で直線偏波を45
度回転して全反射ミラー３４で反射し、再度ファラデー
回転子３５で直線偏波を45度回転することにより入力光
の偏波を90度回転して反射する。
【００４２】（光スイッチ回路の第２の実施形態）図５
は、本発明の光スイッチ回路の第２の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、第１の実施形態における偏波保持
型の光合波器１を光結合器２の出力ポートＰ2 と偏波ビ
ームスプリッタ６との間に配置し、光分波器４を光結合
器２の出力ポートＰ3 と偏波回転部５との間に配置した
ところにある。なお、光分波器４は偏波保持型のものを
用いる。また、光分波器４は、偏波ビームスプリッタ６
と偏波回転部５との間に配置してもよい。
は、本発明の光スイッチ回路の第２の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、第１の実施形態における偏波保持
型の光合波器１を光結合器２の出力ポートＰ2 と偏波ビ
ームスプリッタ６との間に配置し、光分波器４を光結合
器２の出力ポートＰ3 と偏波回転部５との間に配置した
ところにある。なお、光分波器４は偏波保持型のものを
用いる。また、光分波器４は、偏波ビームスプリッタ６
と偏波回転部５との間に配置してもよい。
【００４３】この構成では、光結合器２の特性は入力信
号光のみに対して１対１の分岐比であればよく、第１の
実施形態の場合と比べて制御光に対する光結合器２の条
件は不要となる。すなわち、光結合器２は波長無依存型
のもので対応できるので、構成上の利点は大きい。
号光のみに対して１対１の分岐比であればよく、第１の
実施形態の場合と比べて制御光に対する光結合器２の条
件は不要となる。すなわち、光結合器２は波長無依存型
のもので対応できるので、構成上の利点は大きい。
【００４４】（光スイッチ回路の第３の実施形態）図６
は、本発明の光スイッチ回路の第３の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、第１の実施形態における偏波保持
型の光合波器１を偏波ビームスプリッタ６と偏波保持光
ファイバ７のポートＰa との間に配置したところにあ
る。
は、本発明の光スイッチ回路の第３の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、第１の実施形態における偏波保持
型の光合波器１を偏波ビームスプリッタ６と偏波保持光
ファイバ７のポートＰa との間に配置したところにあ
る。
【００４５】この構成では、第２の実施形態と同様に、
光結合器２の特性は入力信号光のみに対して１対１の分
岐比であればよく、第１の実施形態の場合と比べて制御
光に対する光結合器２の条件は不要となり、構成上の利
点は大きい。さらに、光合波器１が合波と分波の両機能
を果たすので、構成が簡単になる利点がある。
光結合器２の特性は入力信号光のみに対して１対１の分
岐比であればよく、第１の実施形態の場合と比べて制御
光に対する光結合器２の条件は不要となり、構成上の利
点は大きい。さらに、光合波器１が合波と分波の両機能
を果たすので、構成が簡単になる利点がある。
【００４６】（光変調回路の第１の実施形態）図７は、
本発明の光変調回路の第１の実施形態を示す。本実施形
態の光変調回路は、図１２に示す従来の光変調回路の光
スイッチ回路２３に代えて、図１に示す本発明の光スイ
ッチ回路の第１の実施形態を用いたものである。すなわ
ち、光時分割多重装置２２から出力される多重光信号列
を制御光として、図１に示す構成の光スイッチ回路の光
合波器１に入力する。また、高速光パルス発生部２４か
ら出力されるクロック光パルス列を入力信号光として、
図１に示す構成の光スイッチ回路の光合波器１に入力す
る。このような構成により、サニャック効果が軽減さ
れ、従来構成に比べて安定にパルス間隔や光強度のばら
つきが小さい高速光信号列を得ることができる。
本発明の光変調回路の第１の実施形態を示す。本実施形
態の光変調回路は、図１２に示す従来の光変調回路の光
スイッチ回路２３に代えて、図１に示す本発明の光スイ
ッチ回路の第１の実施形態を用いたものである。すなわ
ち、光時分割多重装置２２から出力される多重光信号列
を制御光として、図１に示す構成の光スイッチ回路の光
合波器１に入力する。また、高速光パルス発生部２４か
ら出力されるクロック光パルス列を入力信号光として、
図１に示す構成の光スイッチ回路の光合波器１に入力す
る。このような構成により、サニャック効果が軽減さ
れ、従来構成に比べて安定にパルス間隔や光強度のばら
つきが小さい高速光信号列を得ることができる。
【００４７】なお、光スイッチ回路２３としては、図５
に示す第２の実施形態、図６に示す第３の実施形態も同
様に用いることができる。また、パルス光源２１および
高速光パルス発生部２４は、同期がとれた２つの電気ク
ロック信号源からの電気クロックによって駆動される構
成、または１つの電気クロック信号源からの電気クロッ
クによって駆動される構成のいずれでもよい。
に示す第２の実施形態、図６に示す第３の実施形態も同
様に用いることができる。また、パルス光源２１および
高速光パルス発生部２４は、同期がとれた２つの電気ク
ロック信号源からの電気クロックによって駆動される構
成、または１つの電気クロック信号源からの電気クロッ
クによって駆動される構成のいずれでもよい。
【００４８】高速光パルス発生部２４としては、繰り返
し周波数ｆ0 Hzの光パルス列を発生するパルス光源と、
この光パルス列の繰り返し周波数をＮ逓倍する手段との
組み合わせが一般的である。また、発振周波数が異なる
２つの半導体レーザからの光を合成して得られるビート
を異常分散光ファイバに導き、断熱圧縮により短光パル
スを得る方法や、ＣＰＭ（Colliding Pulse Mode-locki
ng) 半導体レーザを用いる方法が知られている。しか
し、これらの方法は、外部との同期をとるためにフィー
ドバック制御等が必要であり、構成が複雑になる問題が
ある。
し周波数ｆ0 Hzの光パルス列を発生するパルス光源と、
この光パルス列の繰り返し周波数をＮ逓倍する手段との
組み合わせが一般的である。また、発振周波数が異なる
２つの半導体レーザからの光を合成して得られるビート
を異常分散光ファイバに導き、断熱圧縮により短光パル
スを得る方法や、ＣＰＭ（Colliding Pulse Mode-locki
ng) 半導体レーザを用いる方法が知られている。しか
し、これらの方法は、外部との同期をとるためにフィー
ドバック制御等が必要であり、構成が複雑になる問題が
ある。
【００４９】（光変調回路の第２の実施形態）図８は、
本発明の光変調回路の第２の実施形態を示す。本実施形
態の特徴は、高速光パルス発生部２４の構成を変更した
ところにある。すなわち、高速光パルス発生部２４とし
て、繰り返し周波数ｆ0 Hzの光パルス列を発生するパル
ス光源２５と、その光パルス列にチャーピングを与える
分散付与手段２６を用いることを特徴とする。
本発明の光変調回路の第２の実施形態を示す。本実施形
態の特徴は、高速光パルス発生部２４の構成を変更した
ところにある。すなわち、高速光パルス発生部２４とし
て、繰り返し周波数ｆ0 Hzの光パルス列を発生するパル
ス光源２５と、その光パルス列にチャーピングを与える
分散付与手段２６を用いることを特徴とする。
【００５０】分散付与手段２６により分散を与えられた
繰り返し周波数ｆ0 の光パルス列のある時刻でのスペク
トル成分に着目すると、分散の大きさによって光パルス
中の２つ以上の異なる光周波数成分が含まれる。その異
なる光周波数成分の光周波数差がｆ0 のＭ倍であれば、
分散付与手段２６の出力に繰り返し周波数Ｍ・ｆ0 の高
速光パルス列を得ることができる（特願平９−１９４２
１７（高速光パルス発生装置））。これにより、極めて
容易に外部と同期した高速のクロック光パルス列を発生
させることができる。
繰り返し周波数ｆ0 の光パルス列のある時刻でのスペク
トル成分に着目すると、分散の大きさによって光パルス
中の２つ以上の異なる光周波数成分が含まれる。その異
なる光周波数成分の光周波数差がｆ0 のＭ倍であれば、
分散付与手段２６の出力に繰り返し周波数Ｍ・ｆ0 の高
速光パルス列を得ることができる（特願平９−１９４２
１７（高速光パルス発生装置））。これにより、極めて
容易に外部と同期した高速のクロック光パルス列を発生
させることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チ回路では、サニャック効果で生じる回路内の２つの光
路間の位相差は、複屈折性光カー媒質のＸ軸とＹ軸のサ
ニャック効果が打ち消しあうので大幅に低減することが
できる。また、１つの光カー媒質を往復して使用する構
成であるので、必要な長さを従来より短尺化することが
できる。したがって、本発明は、極めて安定で超高速の
光スイッチ回路およびそれを用いた光変調回路を低コス
トで実現することができる。
チ回路では、サニャック効果で生じる回路内の２つの光
路間の位相差は、複屈折性光カー媒質のＸ軸とＹ軸のサ
ニャック効果が打ち消しあうので大幅に低減することが
できる。また、１つの光カー媒質を往復して使用する構
成であるので、必要な長さを従来より短尺化することが
できる。したがって、本発明は、極めて安定で超高速の
光スイッチ回路およびそれを用いた光変調回路を低コス
トで実現することができる。
【図１】本発明の光スイッチ回路の第１の実施形態を示
す構成図。
す構成図。
【図２】入力信号光・制御光の偏波および伝搬経路を示
す図。
す図。
【図３】光路Ａおよび光路Ｂの等価的な経路を示す図。
【図４】偏波回転ミラー８の構成例を示す図。
【図５】本発明の光スイッチ回路の第２の実施形態を示
す構成図。
す構成図。
【図６】本発明の光スイッチ回路の第３の実施形態を示
す構成図。
す構成図。
【図７】本発明の光変調回路の第１の実施形態を示す構
成図。
成図。
【図８】本発明の光変調回路の第２の実施形態を示す構
成図。
成図。
【図９】従来の光スイッチ回路の構成例を示す図。
【図１０】従来の光時分割多重装置の構成例を示す図。
【図１１】従来の光時分割多重装置の動作例を示す図。
【図１２】従来の光変調回路の構成例を示す図。
【図１３】光スイッチ回路の入出力特性を示す図。
【図１４】ウォークオフによるスイッチング窓を説明す
る図。
る図。
【図１５】サニャック効果を説明する図。
１ 光合波器
２ 光結合器
３ 光カー媒質
４ 光分波器
５ 偏波回転部
６ 偏波ビームスプリッタ
７ 偏波保持光ファイバ
８ 偏波回転ミラー
１１ 光分岐器
１２ 光変調器
１３ 光遅延器
１４ 光合波器
２１ パルス光源
２２ 光時分割多重装置
２３ 光スイッチ回路
２４ 高速光パルス光源
３１ 偏波ビームスプリッタ
３２ 偏波保持光ファイバ
３３ １／４波長板
３４ 全反射ミラー
３５ ファラデー回転子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/152
(56)参考文献 特開 平８−262509（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−341332（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−188411（ＪＰ，Ａ)
Ｔ．ＭＯＲＩＯＫＡ．ｅｔ．ａｌ．,
ＵＬＴＲＡＦＡＳＴ ＲＥＦＬＥＣＴＩ
ＶＥ ＯＰＴＩＣＡＬ ＫＥＲＲ ＤＥ
ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＲ ＵＳＩＮＧ
ＰＯＬＡＲＩＳＡＴＩＯＮ ＲＯＴＡＴ
ＩＯＮ ＮＩＲＲＯＲ，ＥＬＥＣＴＲＯ
ＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，1992年 ３
月12日，Ｖｏｌ．28，Ｎｏ．６，ＰＰ.
521−522
高良秀彦、他，チャープ光パルスによ
る高速光パルス列発生，1997年電子情報
通信学会通信ソサイエティ会大会講演論
文集，1997年 ８月13日，Ｖｏｌ.
1997，ソサイエティ Ｂ２，ｐｐ．425
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35
H04B 10/04
H04B 10/06
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (9)
- 【請求項１】 直線偏波の入力信号光を２つの入力ポー
トの一方に入力し、２つの出力ポートに１対１に分離す
る偏波保持型の光結合器と、 光カー効果を有する偏波保持型の光カー媒質と、 前記光結合器で２分された入力信号光を入力し、それぞ
れの偏波が前記光カー媒質の直交する２つの主軸方向に
一致するように偏波合成して前記光カー媒質に導く偏波
合成手段と、 直線偏波の制御光を入力し、前記光カー媒質の一方の主
軸に一致するように前記入力信号光に合波する偏波保持
型の光合波器と、 前記光カー媒質を通過した入力信号光および制御光の偏
波を90度回転して反射し、前記光カー媒質に再入力させ
る偏波回転ミラーと、 前記偏波回転ミラーで反射して前記光カー媒質を往復し
た入力信号光および制御光から制御光を分離する光分波
器とを備え、 前記光カー媒質を往復した入力信号光を前記偏波合成手
段に入力し、逆方向に通過させて偏波方向の一致した２
つの直線偏波に分離し、分離した２つの直線偏波の入力
信号光を前記光結合器の２つの出力ポートからそれぞれ
入力して合波し、前記入力信号光のうち前記制御光と時
間的に一致する入力信号光のみを前記光結合器の他方の
入力ポートから出力させる構成である ことを特徴とする
光スイッチ回路。 - 【請求項２】 光合波器は光結合器の一方の入力ポート
に配置され、光分波器は光結合器の他方の入力ポートに
配置され、光結合器は一方の入力ポートに入力された制
御光を２つの出力ポートの一方に出力する構成であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ回路。 - 【請求項３】 光合波器は、光結合器の一方の出力ポー
トと偏波合成手段との間に配置され、光分波器は、偏波
合成手段と光結合器の他方の出力ポートとの間に配置さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ回
路。 - 【請求項４】 光合波器および光分波器は、１つの素子
で偏波合成手段と光カー媒質との間に配置されたことを
特徴とする請求項１に記載の光スイッチ回路。 - 【請求項５】 偏波回転ミラーは、光カー媒質の主軸に
合わせて接続される偏波ビームスプリッタと90度捻った
偏波保持光ファイバとを接続し、偏波ビームスプリッタ
の入力光の偏波を90度回転して反射する構成であること
を特徴とする請求項１に記載の光スイッチ回路。 - 【請求項６】 偏波回転ミラーは、１／４波長板と全反
射ミラーとを接続し、１／４波長板で直線偏波を円偏波
に変換して全反射ミラーで反射し、再度１／４波長板で
円偏波を直線偏波に変換することにより入力光の偏波を
90度回転して反射する構成であることを特徴とする請求
項１に記載の光スイッチ回路。 - 【請求項７】 偏波回転ミラーは、ファラデー回転子と
全反射ミラーとを接続し、ファラデー回転子で直線偏波
を45度回転して全反射ミラーで反射し、再度ファラデー
回転子で直線偏波を45度回転することにより入力光の偏
波を90度回転して反射する構成であることを特徴とする
請求項１に記載の光スイッチ回路。 - 【請求項８】 Ｎ系列の基本ビットレートｆ0〔bit/s〕
の光信号列を時分割多重したビットレートＮｆ0〔bit/
s〕の多重光信号列を制御光として入力し、パルス間隔
が等しい繰り返し周波数Ｎｆ0 〔Hz〕のクロック光パル
ス列を入力信号光として入力し、前記制御光の光強度に
応じて前記クロック光パルス列に対する透過率が変化す
る光スイッチ回路を備えた光変調回路において、 前記光スイッチ回路として、請求項１〜７のいずれかに
記載の光スイッチ回路を用いたことを特徴とする光変調
回路。 - 【請求項９】 パルス間隔が等しい繰り返し周波数Ｎｆ
0 〔Hz〕のクロック光パルス列を発生する手段は、繰り
返し周波数ｆ0 〔Hz〕の光パルス列を発生するパルス光
源と、その光パルス列にチャーピングを与える分散付与
手段とを備えたことを特徴とする請求項８に記載の光変
調回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04060898A JP3462382B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 光スイッチ回路および光変調回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04060898A JP3462382B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 光スイッチ回路および光変調回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237653A JPH11237653A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3462382B2 true JP3462382B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=12585246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04060898A Expired - Fee Related JP3462382B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 光スイッチ回路および光変調回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3462382B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3584901B2 (ja) | 2001-05-18 | 2004-11-04 | 日本電気株式会社 | 光パケットセルフルーティング装置および光パケットセルフルーティング方法 |
-
1998
- 1998-02-23 JP JP04060898A patent/JP3462382B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｔ．ＭＯＲＩＯＫＡ．ｅｔ．ａｌ．，ＵＬＴＲＡＦＡＳＴ ＲＥＦＬＥＣＴＩＶＥ ＯＰＴＩＣＡＬ ＫＥＲＲ ＤＥＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＲ ＵＳＩＮＧ ＰＯＬＡＲＩＳＡＴＩＯＮ ＲＯＴＡＴＩＯＮ ＮＩＲＲＯＲ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，１９９２年 ３月１２日，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．６，ＰＰ．５２１−５２２ |
| 高良秀彦、他，チャープ光パルスによる高速光パルス列発生，１９９７年電子情報通信学会通信ソサイエティ会大会講演論文集，１９９７年 ８月１３日，Ｖｏｌ．１９９７，ソサイエティ Ｂ２，ｐｐ．４２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11237653A (ja) | 1999-08-31 |
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