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JP3899952B2 - Optical signal processing device - Google Patents
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JP3899952B2 - Optical signal processing device - Google Patents

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JP3899952B2 JP2002037220A JP2002037220A JP3899952B2 JP 3899952 B2 JP3899952 B2 JP 3899952B2 JP 2002037220 A JP2002037220 A JP 2002037220A JP 2002037220 A JP2002037220 A JP 2002037220A JP 3899952 B2 JP3899952 B2 JP 3899952B2
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号処理装置に関し、より具体的には、光スイッチ、光ゲート装置、時分割多重光信号を分離する分離装置、波長変換装置及び光論理演算装置として利用可能であり、40Gbit/s以上の高速で動作可能な光信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
40Gbit/s以上のビットレートで波長変換又は光再生を行う全光スイッチとして、様々な方式が提案されている。40Gbpsを超える高速動作が可能である光スイッチとして、半導体光アンプ(SOA)と光干渉計を組み合わせた構成が報告されている(例えば、Y. Ueno, et al.,”Ultrahigh−speed all−optical data regeneration and wavelength conversion for OTDM system”, in the proceeding of European Conference on Optical Communication 2002, (2002) Th.F.2.1)。この構成では、SOAの相互位相変調(XPM)を利用して、マッハツェンダ型又はマイケルソン型干渉計を差動動作させる事で、SOA単体の応答速度を超える動作速度を実現する。
【0003】
中でも、二つの複屈折率媒体の偏波モード分散(PMD)によって偏光合分波を行う偏光分離型干渉系とSOAを組み合わせた光スイッチは、UNI(Ultrafast Nonlinear Interferometer)と呼ばれている(例えば、K. L. Hall, et al.,”100 Gbit/s bit wise logic”, Optics Letters, vol. 23, pp.1271, (1998))。この光スイッチでは、SOAの利得回復時間より1桁以上短い100Gbpsの繰り返し時間においてPRBS231−1の変調信号での動作が実証されており、超40Gbps動作の光スイッチとして非常に有望である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
UNI構成の場合、光干渉計を構成する複屈折率媒体素子(HiBi素子)として、分離用素子と合波用素子の二つの素子が必要となる。完全にPMD量が一致するHiBi素子を二つ用意することは物理的に不可能であり、その補正用にバビネ・ソレイユ位相補償素子等を別途用意する必要があった。また、HiBi素子を一つにした構成も提案されている(例えば、C. Schubert, et al.,”160−Gb/s All−Optical Demultiplexing using a Gain−Transparent Ultrafast−Nonlinear Interferometer (GT−UNI)”, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 13, No. 5 pp.475 (2001))。
【0005】
何れの場合も、PMD量が固定されたHiBi素子を用いるので、波長変換したい光パルスの幅が原理的に制限され、その結果、光パルス幅に応じた光スイッチの構成を予め決定しておかなければならないという制約があった。
【0006】
これらの事から、従来の構成では、装置の複雑さと装置構成の柔軟性など、実用上で幾つかの問題があった。
【0007】
この種の光スイッチはまた、信号の光キャリアを変更する波長変換装置として、特定のタイムスロットの信号を抽出する光ゲート装置として、時分割多重光信号を分離する分離装置として、また、複数のパルス間の論理演算装置としても機能し、このような装置として使用する場合にも、構成の簡略化が望まれる。
【0008】
本発明は、このような問題点を解決し、より簡単な構成で高速に動作する光信号処理装置を提示することを目的とする。
【0009】
本発明はまた、光パルス幅の制約が少ない光信号処理装置を提示することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光信号処理装置は、第1パルス光の第1入力端子と、第2パルス光の第2入力端子と、第1及び第2の入出力ポートを具備する光パルス分離・合成装置であって、当該第1入出力ポートに入力する光パルスから先行光パルスと当該先行光パルスから所定時間遅れた後行光パルスとを生成して当該第1の入出力ポートから出力し、当該第2入出力ポートに入力する当該所定時間だけ離れた2つの光パルスを同一時間位置に合成し、合成パルスを当該第2入出力ポートから出力する光パルス分離・合成装置と、第1、第2及び第3ポートを具備する第1の光サーキュレータであって、当該第1ポートが当該第1入力端子に接続し、当該第2ポートが当該光パルス分離・合成装置の当該第1入出力ポートに接続する第1の光サーキュレータと、当該第1の光サーキュレータの当該第3ポートの出力光に当該第2の入力端子からの当該第2パルス光を合波する光合波器と、当該光合波器の出力光が入力し、当該第1の光サーキュレータの当該第3ポートの出力光に含まれる後行光パルスの位相を当該第2パルス光により変調する位相変調器であって、当該第2パルス光の有無により当該後行光パルスの位相変調量がπだけ異なる位相変調器と、第1、第2及び第3ポートを具備する第2の光サーキュレータであって、当該位相変調器から出力され当該第1ポートに入力する当該先行光パルス及び当該後行光パルスを当該第2ポートから当該光パルス分離・合成装置の当該第2入出力ポートに供給し、当該光パルス分離・合成装置の当該第2入出力ポートから当該第2ポートに入力する光を当該第3ポートから出力する第2の光サーキュレータと、当該第2の光サーキュレータの当該第3ポートの出力から所定偏光成分を抽出する偏波分離装置とを具備することを特徴とする。
【0011】
好ましくは、当該偏波分離装置が、当該第2の光サーキュレータの当該第3ポートの出力から当該所定偏光成分と当該所定偏光成分に直交する偏光成分を抽出する。
【0012】
好ましくは、当該光パルス分離・合成装置が、第1及び第2の反射器と、偏光ビームスプリッタとからなる。当該偏光ビームスプリッタは、当該第1の入出力ポートの入力光を互いに直交する偏波に分離し、一方の偏波成分を当該第1の反射器に供給し、当該第1の反射器の反射光を当該先行光パルスとして当該第1の入出力ポートに供給すると共に、他方の偏波成分を当該第2の反射器に供給し、当該第2の反射器の反射光を当該後行光パルスとして当該第1の入出力ポートに供給する。当該偏光ビームスプリッタは更に、当該第2の入出力ポートの入力光の内の先行する光パルスを当該第2の反射器に供給し、当該第2の反射器の反射光を当該第2の入出力ポートに供給すると共に、後行する光パルスを当該第1の反射器に供給し、当該第1の反射器の反射光を当該第2の入出力ポートに供給する。
【0013】
好ましくは、本発明に係る光信号処理装置は更に、当該第1の反射器と当該偏光ビームスプリッタとの間の光路長を調節する調節装置を具備する。好ましくは、本発明に係る光信号処理装置は更に、当該第2の反射器と当該偏光ビームスプリッタとの間の光路長を調節する調節装置を具備する。これにより、光パルス分離・合成装置における2つの光路を独立に調節できる。
【0014】
好ましくは、当該位相変調器が半導体光増幅器からなる。
【0015】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明の一実施例の概略構成図を示す。図2は、本実施例のタイミングチャートを示す。
【0017】
入力端子10には、図2に符号50で示すようなRZパルス信号光が入力し、入力端子12には、その信号光パルス50に同期したスイッチ制御信号(制御光パルス)54(図2)が入力する。光サーキュレータ14は、3ポートA,B,Cを具備し、ポートAの入力光をポートBから出力し、ポートBの入力光をポートCから出力する光学装置である。入力端子10に入力した信号光50(図2)は、光サーキュレータ14のポートAに入力し、ポートBからPMD(偏波モード分散)発生装置16の入出力ポート16aに入力する。
【0018】
PMD発生装置16は、入出力ポート16aに入力する光パルスから先行光パルスと当該先行光パルスから所定時間遅れた後行光パルスとを生成して当該第1の入出力ポート16aから出力し、入出力ポート16bに入力する当該所定時間だけ離れた2つの光パルスを同一時間位置に合成し、合成パルスを入出力ポート16bから出力する光パルス分離・合成装置として機能する。
【0019】
具体的には、PMD発生装置16は、基本的な光学要素として、偏光ビームスプリッタ18、偏光ビームスプリッタ18により分離されたS波とP波の一方を反射するミラー20、他方を反射するミラー22、及び、偏光ビームスプリッタ18におけるS波とP波への分離のパワー配分を調節するための半波長板24,26を具備する。偏光ビームスプリッタ18を中心に90で交差する一方の直線上に、偏光ビームスプリッタ18を挟んでミラー20と半波長板24が配置され、他方の直線上に、偏光ビームスプリッタ18を挟んでミラー22と半波長板26が配置されている。ミラー20は、モータ28により、偏光ビームスプリッタ18との間の距離を調節可能であり、ミラー22は、モータ29により、偏光ビームスプリッタ18との間の距離を調節可能である。制御回路30が、モータ28,29に駆動制御信号を供給して、ミラー20,22の、偏光ビームスプリッタ18からの距離を制御する。
【0020】
モータ28,29による光路長の調節は、一方のみ、例えば後行光パルスのタイミング位置の調節だけでもよい。いうまでもないが、両方を調節可能とすることで、広いビットレートに対応可能になり、適用範囲が広がる。
【0021】
詳細は後述するが、PMD発生装置16は、偏波に応じた任意の遅延時間を設定可能な装置であり、本実施例では、信号光50の各光パルスを時間軸上で2つの光パルスに分離する装置として、及び、時間的に分離する2つの光パルスを同じ時間上の1つの光パルスに合成する装置として使用される。ここでは、偏光ビームスプリッタ18とミラー20の間の光路Aは、偏光ビームスプリッタ18とミラー22との間の光路Bより短く、光路A,B間の伝搬時間差がτ/2であるとする。
【0022】
光サーキュレータ14のポートBから出力される信号光は、入出力ポート16a及び偏波制御素子としての半波長板24を介して、45゜の偏光方向で偏光ビームスプリッタ18に入射する。
【0023】
偏光ビームスプリッタ18は、半波長板24からの信号光を互いに直交する偏光方向のP波とS波に分離し、P波をミラー20に、S波をミラー22に供給する。ミラー20,22は共に、入射光を全反射する。ミラー20,22で反射された光は、偏光ビームスプリッタ18により合波され、半波長板24及び入出力ポート16aを介して光サーキュレータ14のポートBに入射する。P波は光路Aを往復し、S波は光路Bを往復する。従って、光サーキュレータ14のポートBでは、図2に符号52で示すように、S波はP波に対してτだけ遅延している。即ち、PMD発生装置16は、信号光50の各光パルスを、P波からなる先行光パルス52Pと、S波からなる後行光パルス52Sに時間的に分離する。
【0024】
このように時間的に分離された光パルス52P,52Sが、光サーキュレータ14のポートCから光カップラ32に印加される。光カップラ32には更に、図2に符号54で示すタイミングで、入力端子12から制御光パルスが入力する。光カップラ32は、両入力光を合波して半導体光増幅器(SOA)34に入射する。SOA34内で制御光パルス54が先行光パルス52Pと後行光パルス52Sの間に位置するように、PMD発生装置16の光路A,Bの遅延時間が設定される。換言すると、制御光パルス54がSOA34内に存在するキャリアを消費し、そのキャリア密度が電流注入によって定常値まで完全に回復する前に後行光パルス52SがSOA34内を通過するように、光路A,Bの遅延時間が設定されている。
【0025】
SOA34は直流電源(図示せず。)により順方向バイアスされている。SOA34は、例えば、活性層材料としてInGaAsP/InP系を用いた埋込導波路型素子からなり、その両端に無反射コーティングが施されている。制御光パルス54により消費されたキャリアの密度が電流注入によって定常値に完全に回復する前に後行光パルス52SがSOA34内を通過するので、後行光パルス52Sは、先行光パルス52Pとは異なる屈折率値でSOA34を通過する。換言すると、後行光パルス52SはSOA34内で制御光パルス54による相互位相変調(XPM)を受ける。この結果、先行光パルス52Pと後行光パルス52Sは、同一のSOA34内を通過しながらも、異なる実効長の光路を伝搬することになり、両者に位相差が生じる。
【0026】
制御光パルス54の有無による後行光パルス52Sの位相変化がπになるように、制御光パルス54の光強度並びにSOA34の長さ及び電流値を設定する。これにより、SOA34から出力される後行光パルス56Sの位相は、制御光パルスの有無により、図2に符号56で示すように、πだけ異なる。56Pは先行光パルスを示し、56Sは後行光パルスを示す。
【0027】
光バンドパスフィルタ(BPF)35は、SOA34の出力光から、信号光50の波長成分を抽出する。光BPF35の出力光は、光サーキュレータ36のポートAに入力し、ポートBからPBS発生装置16の別の入出力ポート16bに印加される。SOA34の出力光の内で必要な光は、信号光50から生成された先行光パルス56Pと後行光パルス56Sである。制御光パルス54と信号光50の波長を異なるものにできるので、信号光の先行光パルス56P及び後行光パルス56Sのみを抽出する光バンドパスフィルタ35をSOA34と光サーキュレータ36のポートAの間に配置する。勿論、同様の光バンドパスフィルタを後段のその他の適当な箇所に配置してもよい。
【0028】
光サーキュレータ36は、光サーキュレータ14と同様に、3ポートA,B,Cを具備し、ポートAの入力光をポートBから出力し、ポートBの入力光をポートCから出力する光学装置である。
【0029】
光サーキュレータ36のポートBから出力される先行光パルス56P及び後行光パルス56Sはそれぞれ、入出力ポート16b及び偏波制御素子としての半波長板26を介して、先行光パルス56Pが光路Bに行き、後行光パルス56Sが光路Aに行くような偏光方向で、偏光ビームスプリッタ18に入射する。先行光パルス56Pと後行光パルス56Sは偏光方向が直交しているので、単に、半波長板26と偏光ビームスプリッタ18の配置角度を調節すればよい。
【0030】
偏光ビームスプリッタ18は、半波長板24からの先行光パルス56Pをミラー22に供給し、後行光パルス56Sをミラー20に供給する。ミラー20,22で反射された各光パルスは、偏光ビームスプリッタ18で合波され、半波長板26及び入出力ポート16bを介して光サーキュレータ36のポートBに入射する。PMD発生装置16内では、先行光パルス56Pと後行光パルス56Sは、先に信号光50の各パルスを先行光パルス52Pと後行光パルス52Sに分離したときとは逆の光路を通る。この結果、先行光パルス56Pが後行光パルス56Sに対して相対的にτだけ遅れ、両光パルス56P,56Sは、図2に符号58P,58Sで示すように時間的に同じ位置に位置するようになる。但し、制御光パルス54の有無により、後行光パルス58Sの位相がπだけ異なるので、合成光パルスの偏光方向も、制御光パルスの有無により90゜異なる。
【0031】
光サーキュレータ36は、PMD発生装置16からポートBに入射する光をポートCから偏光ビームスプリッタ38に供給する。偏光ビームスプリッタ38は、制御光パルスが存在するときの、光サーキュレータ36のポートCの出力光を通過する偏光方向で配置されている。従って、偏光ビームスプリッタ38は、制御光パルス54が存在する時の信号光を図2に符号60で示すように出力ポート40に供給し、制御光パルス54が存在しない時の信号光を図2に符号62で示すように出力ポート42に供給する。
【0032】
このように、本実施例では、入力端子10に入力する信号光50を、制御信号光54のパルスの有無により、出力端子40又は同42に切り替えることができる。これは、本実施例が、信号光を時間軸上で2チャネルに分離するTDM分離装置として機能することを意味する。このためには、例えば、制御光54を信号光50に同期し、且つ、信号光50のビットレートの1/2に相当する周波数のクロックパルスとすればよい。
【0033】
また、出力端子40に注目すれば、本実施例は、入力端子10に入力する信号光を、制御信号光50のパルスの有無によりゲートする光ゲート装置として機能する。
【0034】
本実施例では、SOA34の前後でPMD発生装置16を使用し、SOA34の出力光に含まれる時間的に分離した先行光パルスと後行光パルスをPMD発生装置16内で、先行光パルスと後行光パルスの生成時とは逆の光路を通過させる。これにより、SOAの前と後に複屈折媒体のようなPMD発生装置の配置した従来例では、それぞれにPMD量を調節しなければならなかったものが、本実施例では、PMD発生装置16のPMD量、即ち遅延時間を調整するだけですむ。
【0035】
SOA34を使用する実施例を説明したが、時間的に直前に位置する光パルスの有無により位相を偏重できる位相変調素子、たとえば半導体導波路及び非線形結晶等の非線形媒体をSOA34の代わりに使用することができる。
【0036】
本実施例は、波長変換装置又は波形整形装置としても使用できる。その場合に、入力端子10にはオール1の光クロックパルスを入力し、入力端子12には、波長を変換したいパルス信号光を入力する。図1に示す実施例では、出力信号波形は、基本的に、入力端子10に入力する信号光50のパルス波形に依存する。従って、信号光50をきれいな波形のクロックパルス光とすることで、波長を変換しつつ、パルス波形を整形することもできる。
【0037】
本実施例では、PMD発生装置16の入力光は、所定偏波方向の直線偏波になっている必要がある。この要求を満たせない光信号が入力する可能性がある場合には、入力光の偏波を当該所定偏波方向の直線偏波に制御する偏波制御装置を入力端子16a,16bの直前等に配置すれば良い。
【0038】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、小型化が可能になり、また、調整も容易になる。更には、より幅広いデータレートに容易に対応できるようになる。
【0039】
2つの反射器の相対位置によりゲート幅を変更できるので、入力信号光のパルス幅に柔軟に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図2】 本実施例のタイミングチャートである。
【符号の説明】
10:入力端子
12:入力端子
14:光サーキュレータ
16:PMD発生装置
16a,16b:入出力ポート
18:偏光ビームスプリッタ
20,22:ミラー
24,26:半波長板
28,29:モータ
30:制御回路
32:光カップラ
34:半導体光増幅器(SOA)
35:光バンドパスフィルタ
36:光サーキュレータ
38:偏光ビームスプリッタ
40,42:出力端子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical signal processing device, and more specifically, can be used as an optical switch, an optical gate device, a separation device that separates time-division multiplexed optical signals, a wavelength conversion device, and an optical logic operation device. The present invention relates to an optical signal processing device capable of operating at a speed higher than s.
[0002]
[Prior art]
Various systems have been proposed as all-optical switches that perform wavelength conversion or optical regeneration at a bit rate of 40 Gbit / s or higher. As an optical switch capable of high-speed operation exceeding 40 Gbps, a configuration in which a semiconductor optical amplifier (SOA) and an optical interferometer are combined has been reported (for example, Y. Ueno, et al., “Ultra high-speed all-optical”). data regeneration and wave conversion for OTDM system ", in the processing of European Conference on Optical Communication 2002, (2002) Th. F. 2.1. In this configuration, the operating speed exceeding the response speed of the SOA alone is realized by differentially operating the Mach-Zehnder type or Michelson type interferometer using the cross phase modulation (XPM) of the SOA.
[0003]
Among them, an optical switch that combines a polarization separation type interference system that performs polarization multiplexing / demultiplexing by polarization mode dispersion (PMD) of two birefringence media and SOA is called UNI (Ultrafast Nonlinear Interferometer) (for example, K. L. Hall, et al., “100 Gbit / s bit with logic”, Optics Letters, vol. 23, pp. 1271, (1998)). This optical switch has been demonstrated to operate with a PRBS2 31 −1 modulation signal at a repetition rate of 100 Gbps, which is one digit or more shorter than the SOA gain recovery time, and is very promising as an optical switch for ultra 40 Gbps operation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the UNI configuration, two elements, a separation element and a multiplexing element, are required as the birefringence medium element (HiBi element) constituting the optical interferometer. It is physically impossible to prepare two HiBi elements having the same PMD amount, and it is necessary to separately prepare a Babinet-Soleil phase compensation element for the correction. In addition, a configuration in which HiBi elements are combined has been proposed (for example, C. Schubert, et al., “160-Gb / s All-Optical Demultiplexing a Gain-Transparent Ultrafast-NonlinearIterTraUFerN). ", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 13, No. 5 pp. 475 (2001)).
[0005]
In any case, since the HiBi element having a fixed PMD amount is used, the width of the optical pulse to be wavelength-converted is theoretically limited. As a result, the configuration of the optical switch corresponding to the optical pulse width should be determined in advance. There was a restriction that it had to be.
[0006]
For these reasons, the conventional configuration has some practical problems such as the complexity of the device and the flexibility of the device configuration.
[0007]
This type of optical switch is also used as a wavelength converter that changes the optical carrier of a signal, as an optical gate device that extracts a signal in a specific time slot, as a separation device that separates time-division multiplexed optical signals, It also functions as a logical operation device between pulses, and simplification of the configuration is also desired when used as such a device.
[0008]
An object of the present invention is to solve such problems and to provide an optical signal processing apparatus that operates at a high speed with a simpler configuration.
[0009]
It is another object of the present invention to provide an optical signal processing device with less restrictions on the optical pulse width.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An optical signal processing apparatus according to the present invention is an optical pulse separation / synthesis apparatus including a first input terminal for first pulse light, a second input terminal for second pulse light, and first and second input / output ports. And generating a preceding light pulse from a light pulse input to the first input / output port and a subsequent light pulse delayed by a predetermined time from the preceding light pulse, and outputting the generated light pulse from the first input / output port. An optical pulse separating / combining device for synthesizing two optical pulses input to the second input / output port separated by the predetermined time at the same time position and outputting the combined pulse from the second input / output port; A first optical circulator having two and third ports, wherein the first port is connected to the first input terminal, and the second port is the first input / output port of the optical pulse separation / synthesis device 1st optical circular connected to An optical combiner that combines the second pulse light from the second input terminal with the output light of the third port of the first optical circulator, and the output light of the optical combiner A phase modulator that modulates the phase of the subsequent optical pulse contained in the output light of the third port of the first optical circulator by the second pulsed light, and the latter is determined by the presence or absence of the second pulsed light. A phase modulator having a phase modulation amount of the row optical pulse different by π, and a second optical circulator having first, second, and third ports, which are output from the phase modulator and input to the first port The preceding optical pulse and the subsequent optical pulse to be supplied from the second port to the second input / output port of the optical pulse separating / combining device, and from the second input / output port of the optical pulse separating / combining device Input to the second port A second optical circulator that outputs the light to be output from the third port, and a polarization separation device that extracts a predetermined polarization component from the output of the third port of the second optical circulator. .
[0011]
Preferably, the polarization separation device extracts the predetermined polarization component and a polarization component orthogonal to the predetermined polarization component from the output of the third port of the second optical circulator.
[0012]
Preferably, the optical pulse separating / combining device includes first and second reflectors and a polarizing beam splitter. The polarization beam splitter separates input light of the first input / output port into polarized waves orthogonal to each other, supplies one polarization component to the first reflector, and reflects the reflected light from the first reflector. Light is supplied to the first input / output port as the preceding light pulse, the other polarization component is supplied to the second reflector, and the reflected light of the second reflector is supplied to the subsequent light pulse. Is supplied to the first input / output port. The polarization beam splitter further supplies a preceding optical pulse of the input light of the second input / output port to the second reflector, and reflects the reflected light of the second reflector to the second input beam. In addition to being supplied to the output port, a subsequent light pulse is supplied to the first reflector, and the reflected light of the first reflector is supplied to the second input / output port.
[0013]
Preferably, the optical signal processing device according to the present invention further includes an adjusting device for adjusting an optical path length between the first reflector and the polarizing beam splitter. Preferably, the optical signal processing device according to the present invention further includes an adjusting device for adjusting an optical path length between the second reflector and the polarizing beam splitter. Thereby, the two optical paths in the optical pulse separation / synthesis apparatus can be adjusted independently.
[0014]
Preferably, the phase modulator is a semiconductor optical amplifier.
[0015]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a timing chart of the present embodiment.
[0017]
An RZ pulse signal light as indicated by reference numeral 50 in FIG. 2 is input to the input terminal 10, and a switch control signal (control light pulse) 54 synchronized with the signal light pulse 50 is input to the input terminal 12 (FIG. 2). Enter. The optical circulator 14 includes three ports A, B, and C, and is an optical device that outputs the input light of the port A from the port B and outputs the input light of the port B from the port C. The signal light 50 (FIG. 2) input to the input terminal 10 is input to the port A of the optical circulator 14 and input from the port B to the input / output port 16 a of the PMD (polarization mode dispersion) generator 16.
[0018]
The PMD generator 16 generates a preceding light pulse from a light pulse input to the input / output port 16a and a subsequent light pulse delayed by a predetermined time from the preceding light pulse, and outputs the generated light pulse from the first input / output port 16a. It functions as an optical pulse separation / synthesis device that combines two optical pulses that are input to the input / output port 16b at a predetermined time, at the same time position, and outputs the combined pulse from the input / output port 16b.
[0019]
Specifically, the PMD generator 16 includes, as basic optical elements, a polarizing beam splitter 18, a mirror 20 that reflects one of the S wave and the P wave separated by the polarizing beam splitter 18, and a mirror 22 that reflects the other. And half-wave plates 24 and 26 for adjusting the power distribution of the separation into the S wave and the P wave in the polarization beam splitter 18. A mirror 20 and a half-wave plate 24 are arranged on one straight line intersecting at 90 with the polarizing beam splitter 18 at the center, with the polarizing beam splitter 18 in between, and a mirror 22 with the polarizing beam splitter 18 in between on the other straight line. A half-wave plate 26 is disposed. The distance between the mirror 20 and the polarization beam splitter 18 can be adjusted by a motor 28, and the distance between the mirror 22 and the polarization beam splitter 18 can be adjusted by a motor 29. The control circuit 30 supplies drive control signals to the motors 28 and 29 to control the distances of the mirrors 20 and 22 from the polarization beam splitter 18.
[0020]
The adjustment of the optical path length by the motors 28 and 29 may be only one, for example, the adjustment of the timing position of the subsequent light pulse. Needless to say, by making both adjustable, it becomes possible to deal with a wide bit rate, and the applicable range is expanded.
[0021]
As will be described in detail later, the PMD generator 16 is an apparatus that can set an arbitrary delay time according to the polarization. In this embodiment, each optical pulse of the signal light 50 is divided into two optical pulses on the time axis. And two optical pulses that are separated in time are combined into one optical pulse on the same time. Here, it is assumed that the optical path A between the polarizing beam splitter 18 and the mirror 20 is shorter than the optical path B between the polarizing beam splitter 18 and the mirror 22, and the propagation time difference between the optical paths A and B is τ / 2.
[0022]
The signal light output from the port B of the optical circulator 14 enters the polarization beam splitter 18 with a polarization direction of 45 ° via the input / output port 16a and the half-wave plate 24 as a polarization control element.
[0023]
The polarization beam splitter 18 separates the signal light from the half-wave plate 24 into P waves and S waves having polarization directions orthogonal to each other, and supplies the P waves to the mirror 20 and the S waves to the mirror 22. Both mirrors 20 and 22 totally reflect incident light. The lights reflected by the mirrors 20 and 22 are combined by the polarization beam splitter 18 and enter the port B of the optical circulator 14 through the half-wave plate 24 and the input / output port 16a. The P wave reciprocates in the optical path A, and the S wave reciprocates in the optical path B. Therefore, at the port B of the optical circulator 14, the S wave is delayed by τ with respect to the P wave, as indicated by reference numeral 52 in FIG. That is, the PMD generator 16 temporally separates each optical pulse of the signal light 50 into a preceding optical pulse 52P composed of P waves and a subsequent optical pulse 52S composed of S waves.
[0024]
The optical pulses 52P and 52S thus separated in time are applied to the optical coupler 32 from the port C of the optical circulator 14. Further, a control light pulse is input from the input terminal 12 to the optical coupler 32 at a timing indicated by reference numeral 54 in FIG. The optical coupler 32 combines both input lights and enters the semiconductor optical amplifier (SOA) 34. The delay times of the optical paths A and B of the PMD generator 16 are set so that the control light pulse 54 is positioned between the preceding light pulse 52P and the following light pulse 52S in the SOA 34. In other words, the optical path A is such that the control light pulse 54 consumes the carriers present in the SOA 34 and the trailing light pulse 52S passes through the SOA 34 before the carrier density is completely restored to the steady value by current injection. , B delay times are set.
[0025]
The SOA 34 is forward-biased by a DC power source (not shown). The SOA 34 is made of, for example, a buried waveguide type element using an InGaAsP / InP system as an active layer material, and antireflection coating is applied to both ends thereof. Since the trailing light pulse 52S passes through the SOA 34 before the density of carriers consumed by the control light pulse 54 is completely restored to the steady value by current injection, the trailing light pulse 52S is different from the preceding light pulse 52P. Pass through the SOA 34 with different refractive index values. In other words, the trailing light pulse 52S is subjected to cross phase modulation (XPM) by the control light pulse 54 in the SOA 34. As a result, the preceding light pulse 52P and the following light pulse 52S propagate through optical paths having different effective lengths while passing through the same SOA 34, resulting in a phase difference therebetween.
[0026]
The light intensity of the control light pulse 54, the length of the SOA 34, and the current value are set so that the phase change of the subsequent light pulse 52S due to the presence or absence of the control light pulse 54 becomes π. As a result, the phase of the subsequent optical pulse 56S output from the SOA 34 differs by π as shown by reference numeral 56 in FIG. 2 depending on the presence or absence of the control light pulse. 56P represents a preceding light pulse, and 56S represents a following light pulse.
[0027]
The optical bandpass filter (BPF) 35 extracts the wavelength component of the signal light 50 from the output light of the SOA 34. The output light of the optical BPF 35 is input to the port A of the optical circulator 36 and applied from the port B to another input / output port 16 b of the PBS generator 16. Of the output light of the SOA 34, necessary light is the preceding light pulse 56 </ b> P and the following light pulse 56 </ b> S generated from the signal light 50. Since the wavelengths of the control light pulse 54 and the signal light 50 can be made different, an optical bandpass filter 35 that extracts only the preceding light pulse 56P and the following light pulse 56S of the signal light is provided between the SOA 34 and the port A of the optical circulator 36. To place. Of course, a similar optical bandpass filter may be disposed at another appropriate location in the subsequent stage.
[0028]
Similar to the optical circulator 14, the optical circulator 36 is an optical device that includes three ports A, B, and C, outputs the input light of the port A from the port B, and outputs the input light of the port B from the port C. .
[0029]
The preceding light pulse 56P and the following light pulse 56S output from the port B of the optical circulator 36 are respectively transferred to the optical path B through the input / output port 16b and the half-wave plate 26 as a polarization control element. Then, the light beam 56S enters the polarization beam splitter 18 in a polarization direction such that the following light pulse 56S goes to the optical path A. Since the polarization directions of the preceding light pulse 56P and the following light pulse 56S are orthogonal, the arrangement angle between the half-wave plate 26 and the polarization beam splitter 18 may be simply adjusted.
[0030]
The polarization beam splitter 18 supplies the preceding light pulse 56P from the half-wave plate 24 to the mirror 22 and supplies the following light pulse 56S to the mirror 20. The light pulses reflected by the mirrors 20 and 22 are combined by the polarization beam splitter 18 and enter the port B of the optical circulator 36 through the half-wave plate 26 and the input / output port 16b. In the PMD generator 16, the preceding light pulse 56P and the following light pulse 56S pass through the opposite optical paths when the respective pulses of the signal light 50 are first separated into the preceding light pulse 52P and the following light pulse 52S. As a result, the preceding light pulse 56P is delayed by τ relative to the following light pulse 56S, and both light pulses 56P and 56S are located at the same position in time as indicated by reference numerals 58P and 58S in FIG. It becomes like this. However, since the phase of the subsequent light pulse 58S differs by π depending on the presence or absence of the control light pulse 54, the polarization direction of the combined light pulse also differs by 90 ° depending on the presence or absence of the control light pulse.
[0031]
The optical circulator 36 supplies the light incident on the port B from the PMD generator 16 to the polarization beam splitter 38 from the port C. The polarization beam splitter 38 is arranged in a polarization direction that passes the output light from the port C of the optical circulator 36 when a control light pulse is present. Therefore, the polarization beam splitter 38 supplies the signal light when the control light pulse 54 is present to the output port 40 as indicated by reference numeral 60 in FIG. 2, and the signal light when the control light pulse 54 is not present is shown in FIG. Is supplied to the output port 42 as indicated by reference numeral 62.
[0032]
Thus, in this embodiment, the signal light 50 input to the input terminal 10 can be switched to the output terminal 40 or 42 depending on the presence or absence of the pulse of the control signal light 54. This means that the present embodiment functions as a TDM separation device that separates signal light into two channels on the time axis. For this purpose, for example, the control light 54 may be synchronized with the signal light 50 and may be a clock pulse having a frequency corresponding to ½ of the bit rate of the signal light 50.
[0033]
If attention is paid to the output terminal 40, this embodiment functions as an optical gate device that gates the signal light input to the input terminal 10 according to the presence or absence of a pulse of the control signal light 50.
[0034]
In the present embodiment, the PMD generator 16 is used before and after the SOA 34, and the temporally separated preceding optical pulse and subsequent optical pulse included in the output light of the SOA 34 are converted into the preceding optical pulse and the subsequent optical pulse within the PMD generator 16. An optical path opposite to that at the time of generation of the row light pulse is passed. Thus, in the conventional example in which the PMD generator such as a birefringent medium is disposed before and after the SOA, the PMD amount must be adjusted respectively. In the present embodiment, the PMD of the PMD generator 16 is used. You just need to adjust the amount, ie the delay time.
[0035]
Although the embodiment using the SOA 34 has been described, a phase modulation element that can deviate the phase depending on the presence or absence of an optical pulse positioned immediately before in time, for example, a nonlinear medium such as a semiconductor waveguide or a nonlinear crystal is used instead of the SOA 34. Can do.
[0036]
This embodiment can also be used as a wavelength conversion device or a waveform shaping device. In this case, all 1 optical clock pulses are input to the input terminal 10, and pulse signal light whose wavelength is to be converted is input to the input terminal 12. In the embodiment shown in FIG. 1, the output signal waveform basically depends on the pulse waveform of the signal light 50 input to the input terminal 10. Therefore, by using the signal light 50 as a clock pulse light having a clean waveform, the pulse waveform can be shaped while converting the wavelength.
[0037]
In this embodiment, the input light of the PMD generator 16 needs to be linearly polarized in a predetermined polarization direction. When there is a possibility that an optical signal that does not satisfy this requirement may be input, a polarization control device that controls the polarization of the input light to a linear polarization in the predetermined polarization direction is provided immediately before the input terminals 16a and 16b. Just place it.
[0038]
【The invention's effect】
As can be easily understood from the above description, according to the present invention, downsizing is possible and adjustment is also facilitated. Furthermore, a wider range of data rates can be easily accommodated.
[0039]
Since the gate width can be changed depending on the relative position of the two reflectors, the pulse width of the input signal light can be flexibly handled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10: input terminal 12: input terminal 14: optical circulator 16: PMD generator 16a, 16b: input / output port 18: polarization beam splitter 20, 22: mirror 24, 26: half-wave plate 28, 29: motor 30: control circuit 32: Optical coupler 34: Semiconductor optical amplifier (SOA)
35: Optical bandpass filter 36: Optical circulator 38: Polarizing beam splitter 40, 42: Output terminal

Claims (6)

第1パルス光(50)の第1入力端子(10)と、
第2パルス光(54)の第2入力端子(12)と、
第1及び第2の入出力ポートを具備する光パルス分離・合成装置であって、当該第1入出力ポート(16a)に入力する光パルスから先行光パルスと当該先行光パルスから所定時間遅れた後行光パルスとを生成して当該第1の入出力ポート(16a)から出力し、当該第2入出力ポート(16b)に入力する当該所定時間だけ離れた2つの光パルスを同一時間位置に合成し、合成パルスを当該第2入出力ポート(16b)から出力する光パルス分離・合成装置(16)と、
第1、第2及び第3ポートを具備する第1の光サーキュレータ(14)であって、当該第1ポートが当該第1入力端子(10)に接続し、当該第2ポートが当該光パルス分離・合成装置の当該第1入出力ポート(16a)に接続する第1の光サーキュレータ(14)と、
当該第1の光サーキュレータ(14)の当該第3ポートの出力光に当該第2の入力端子(12)からの当該第2パルス光(54)を合波する光合波器(32)と、
当該光合波器(32)の出力光が入力し、当該第1の光サーキュレータ(14)の当該第3ポートの出力光に含まれる後行光パルスの位相を当該第2パルス光により変調する位相変調器であって、当該第2パルス光の有無により当該後行光パルスの位相変調量がπだけ異なる位相変調器(34)と、
第1、第2及び第3ポートを具備する第2の光サーキュレータ(36)であって、当該位相変調器(34)から出力され当該第1ポートに入力する当該先行光パルス及び当該後行光パルスを当該第2ポートから当該光パルス分離・合成装置(16)の当該第2入出力ポート(16b)に供給し、当該光パルス分離・合成装置(16)の当該第2入出力ポート(16b)から当該第2ポートに入力する光を当該第3ポートから出力する第2の光サーキュレータ(36)と、
当該第2の光サーキュレータ(36)の当該第3ポートの出力から所定偏光成分を抽出する偏波分離装置(38)
とを具備することを特徴とする光信号処理装置。
A first input terminal (10) of the first pulsed light (50);
A second input terminal (12) of the second pulsed light (54);
An optical pulse separating / synthesizing device having first and second input / output ports, which is delayed by a predetermined time from a preceding light pulse and a preceding light pulse from the light pulse input to the first input / output port (16a). A trailing optical pulse is generated and output from the first input / output port (16a), and two optical pulses separated by the predetermined time input to the second input / output port (16b) are placed at the same time position. An optical pulse separation / synthesis device (16) for synthesizing and outputting the synthesized pulse from the second input / output port (16b);
A first optical circulator (14) having first, second and third ports, wherein the first port is connected to the first input terminal (10), and the second port is the optical pulse separation A first optical circulator (14) connected to the first input / output port (16a) of the synthesizer;
An optical multiplexer (32) for multiplexing the second pulsed light (54) from the second input terminal (12) to the output light of the third port of the first optical circulator (14);
A phase in which the output light of the optical multiplexer (32) is input and the phase of the subsequent optical pulse included in the output light of the third port of the first optical circulator (14) is modulated by the second pulse light. A phase modulator (34), wherein the phase modulation amount of the subsequent optical pulse differs by π depending on the presence or absence of the second pulse light;
A second optical circulator (36) having first, second and third ports, the preceding optical pulse and the following light output from the phase modulator (34) and input to the first port A pulse is supplied from the second port to the second input / output port (16b) of the optical pulse separation / synthesis device (16), and the second input / output port (16b) of the optical pulse separation / synthesis device (16) is supplied. ) From the third port, the second optical circulator (36) for outputting the light input to the second port from the third port;
Polarization separator (38) for extracting a predetermined polarization component from the output of the third port of the second optical circulator (36)
An optical signal processing device comprising:
当該偏波分離装置(38)が、当該第2の光サーキュレータ(36)の当該第3ポートの出力から当該所定偏光成分と当該所定偏光成分に直交する偏光成分を抽出する請求項1に記載の光信号処理装置。The polarization polarization device (38) extracts the predetermined polarization component and a polarization component orthogonal to the predetermined polarization component from the output of the third port of the second optical circulator (36). Optical signal processing device. 当該光パルス分離・合成装置(16)が、
第1及び第2の反射器(20,22)と、
当該第1の入出力ポート(16a)の入力光を互いに直交する偏波に分離し、一方の偏波成分を当該第1の反射器(20)に供給し、当該第1の反射器(20)の反射光を当該先行光パルスとして当該第1の入出力ポート(16a)に供給すると共に、他方の偏波成分を当該第2の反射器(22)に供給し、当該第2の反射器(22)の反射光を当該後行光パルスとして当該第1の入出力ポート(16a)に供給し、かつ、当該第2の入出力ポート(16b)の入力光の内の先行する光パルスを当該第2の反射器(22)に供給し、当該第2の反射器(22)の反射光を当該第2の入出力ポート(16b)に供給すると共に、後行する光パルスを当該第1の反射器(20)に供給し、当該第1の反射器(20)の反射光を当該第2の入出力ポートに供給する偏光ビームスプリッタ(18)
とからなる請求項1に記載の光信号処理装置。
The optical pulse separation / synthesis device (16)
First and second reflectors (20, 22);
The input light of the first input / output port (16a) is separated into mutually orthogonal polarized waves, one polarization component is supplied to the first reflector (20), and the first reflector (20 ) Is supplied to the first input / output port (16a) as the preceding light pulse, and the other polarization component is supplied to the second reflector (22). The reflected light of (22) is supplied as the subsequent light pulse to the first input / output port (16a), and the preceding light pulse in the input light of the second input / output port (16b) The second reflector (22) is supplied, the reflected light of the second reflector (22) is supplied to the second input / output port (16b), and a subsequent light pulse is supplied to the first reflector (22). And the reflected light of the first reflector (20) is reflected to the second input / output port. Supplied to preparative polarization beam splitter (18)
The optical signal processing apparatus according to claim 1, comprising:
更に、当該第1の反射器(20)と当該偏光ビームスプリッタ(18)との間の光路長を調節する第1の調節装置(28,30)を具備する請求項1に記載の光信号処理装置。The optical signal processing according to claim 1, further comprising a first adjusting device (28, 30) for adjusting an optical path length between the first reflector (20) and the polarizing beam splitter (18). apparatus. 更に、当該第2の反射器(22)と当該偏光ビームスプリッタ(18)との間の光路長を調節する第2の調節装置(29,30)を具備する請求項1に記載の光信号処理装置。The optical signal processing according to claim 1, further comprising a second adjusting device (29, 30) for adjusting an optical path length between the second reflector (22) and the polarizing beam splitter (18). apparatus. 当該位相変調器(34)が半導体光増幅器からなる請求項1に記載の光信号処理装置。The optical signal processing apparatus according to claim 1, wherein said phase modulator (34) comprises a semiconductor optical amplifier.
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