JP2002077052A - 光信号を処理するための方法、装置及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光信号を処理するための方法、装置
及びシステムに関し、光信号のビットレートやパルス形
状等に依存しないＷＤＭ（波長分割多重）に適した光信
号の処理方法を提供することが主な課題である。 【解決手段】 本発明によると、光信号を処理するため
の方法が提供される。非線形効果を提供する光導波構造
に光信号が入力すると、非線形効果により光信号にチャ
ーピングが生じる。そして、光導波構造から出力された
出力光信号を光帯域通過フィルタに供給することによっ
て、チャーピングの小さい成分以外の成分が抽出され
る。光帯域通過フィルタは光信号の波長と異なる波長を
含む通過帯域を有している。チャーピングの小さい成分
以外の成分を抽出することによって、特にパルスのトッ
プ部分及び／又は低パワー部分の強度揺らぎや累積雑音
を除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を処理する
ための方法、装置及びシステムに関する。

【０００２】近年実用化されている光ファイバ通信シス
テムにおいては、伝送路損失や分岐損失等による信号パ
ワーの低下を、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ）等の光増幅器を用いて補償している。光増幅器は
アナログ増幅器であり、信号を線形増幅するものであ
る。この種の光増幅器においては、増幅に伴って発生す
る自然放出光（ＡＳＥ）雑音の付加により信号対雑音比
（Ｓ／Ｎ比）が低下するので、中継数ひいては伝送距離
に限界が生じる。また、光ファイバの持つ波長分散やフ
ァイバ内の非線形光学効果による波形劣化も伝送限界を
与える要因である。こうした限界を打破するためには、
信号をデジタル的に処理する再生中継器が必要であり、
その実現が望まれている。特に、全ての処理を光レベル
において行う全光再生中継器は、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な動作を
実現する上で重要である。

【０００３】全光再生中継器に必要な機能は、振幅再生
又はリアンプリフィケーション（Ｒｅａｍｐｌｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ）と、タイミング再生又はリタイミング（Ｒ
ｅｔｉｍｉｎｇ）と、波形整形又はリシェイピング（Ｒ
ｅｓｈａｐｉｎｇ）とである。本発明は、これらの機能
に着目して、光ファイバ等の光導波構造内を光パルスが
伝搬する際に受ける自己位相変調（ＳＰＭ）効果による
チャーピングを用いて、光通信システムにおける全光再
生中継器や光ネットワークの各種ノードポイントにおけ
る信号再生器等を提供するものである。

【０００４】

【従来の技術】光信号再生装置のタイミング抽出回路と
して最も一般的なものは、入力光信号をフォトダイオー
ド等の受光器により一旦電気信号に変換し、電気的に基
本周波数を抽出した後、この周波数でレーザ光を強度変
調するタイプ（ＯＥタイプ）である。ＯＥタイプのタイ
ミング抽出回路は、従来の光通信システムにおける再生
中継器で用いられている。しかし、ＯＥタイプのタイミ
ング抽出回路の動作速度は信号処理のための電子回路に
よって制限されるので、入力信号のビットレートが低い
レートで固定されてしまうという問題がある。

【０００５】また、従来の他のタイミング抽出回路とし
て、内部にＬＮ（リチウムナイオベート）変調器及びＥ
Ａ（電界吸収）変調器等の光変調器を挿入した能動ＭＬ
Ｌ（モードロックレーザ）において、前述と同様に電気
的に再生した基本周波数でその光変調器を変調してクロ
ックパルスを再生するタイプも知られている。

【０００６】一方、全て光レベルで処理する全光タイプ
のタイミング抽出器としては、可飽和吸収体で構成され
るファブリ・ぺロ・レーザ、反射及び位相変調機能部を
集積化したＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還レーザダイオード）
による自己パルセーションレーザ、及び信号光で非線形
媒質にＡＭ又はＦＭ変調をかける能動ＭＬＬ等がある。

【０００７】しかし、従来のタイミング抽出器による光
信号の処理を波長分割多重（ＷＤＭ）に適用する場合、
波長チャネル分だけタイミング抽出器が必要になり、装
置規模が大きくなる等の問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明の目的
は、光信号のビットレートやパルス形状等に依存しない
新規な光信号を処理するための方法、装置及びシステム
を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、ＷＤＭ（波長分割多
重）に適した光信号を処理するための方法、装置及びシ
ステムを提供することである。

【００１０】本発明の更に他の目的は以下の説明から明
らかになる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、光信号を処理するための方法が提供される。この
方法では、非線形効果を提供する光導波構造に光信号が
入力されると、非線形効果により光信号にチャーピング
が生じる。そして、光導波構造から出力された出力光信
号を光帯域通過フィルタに供給することによって、チャ
ーピングの小さい成分以外の成分が抽出される。

【００１２】パルス状の光信号においてチャーピングの
小さい成分以外の成分が抽出されると、特にパルスのト
ップ部分及び／又は低パワー部分の強度揺らぎや累積雑
音を除去することができるので、光信号のビットレート
やパルス形状等に依存せずに光信号の処理（例えばクロ
ックパルスの抽出）を行うことができる。

【００１３】また、チャーピングの小さい成分以外の成
分を抽出するための光フィルタとしてインターリーバフ
ィルタやＡＯＴＦ（音響光学チューナブルフィルタ）等
のように複数の通過帯域を有する多峰性光フィルタを用
いることができるので、波長が異なる複数の光信号を波
長分割多重して得られたＷＤＭ信号光に関連して、１つ
の光信号から複数のクロックパルスを一括して生成する
ことができる。

【００１４】本発明の第２の側面によると、光信号を処
理するための装置が提供される。この装置は、入力され
た光信号にチャーピングが生じるように非線形効果を提
供する光導波構造と、光導波構造から出力された出力光
信号が供給される光帯域通過フィルタとを備えている。
光帯域通過フィルタは、光信号の波長と異なる波長を含
む通過帯域を有しており、出力光信号におけるチャーピ
ングの小さい成分以外の成分を抽出する。

【００１５】本発明において、光導波構造としては、主
に正常分散を提供する光ファイバを用いることができ、
これにより効果的に光Ｓ／Ｎ比を劣化させることなく光
信号にチャーピングを生じさせることができる。

【００１６】本発明では、効果的に光信号にチャーピン
グを生じさせるために、光導波構造に入力されるべき光
信号をＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）等
の光増幅器により増幅してもよい。

【００１７】本発明の第３の側面によると、光信号を処
理するためのシステムが提供される。このシステムは、
光信号を伝送する第１の光ファイバ伝送路と、第１の光
ファイバ伝送路により伝送された光信号が入力される光
中継器と、光中継器から出力された光信号を伝送する第
２の光ファイバ伝送路とを備えている。光中継器は、本
発明の第２の側面による装置を含むことができる。

【００１８】本発明の第４の側面によると、光信号を処
理するための装置が提供される。この装置は、入力され
た光信号を第１の光信号及び第２の光信号に分岐する光
分岐器と、第１の光信号が入力される波形整形器と、第
２の光信号に基づいてクロックパルスを生成するタイミ
ング抽出器と、波形整形器から出力された光信号及びタ
イミング抽出器から出力されたクロックパルスが入力さ
れる光ＡＮＤ回路とを備えている。タイミング抽出器
は、本発明の第２の側面による装置を含むことができ
る。

【００１９】本発明の第５の側面によると、光信号を処
理するための方法が提供される。入力信号光に基づき単
一波長を有するクロックパルスが生成される。非線形光
学効果を提供する光導波構造にクロックパルスが供給さ
れ、クロックパルスのスペクトルが拡散させられる。ス
ペクトルが拡散されたクロックパルスは、複数の通過帯
域を有する光フィルタに供給され、その結果、複数の波
長を有する複数のクロックパルスが生成する。

【００２０】本発明の第６の側面によると、光信号を処
理するための装置が提供される。この装置は、入力信号
光に基づき単一波長を有するクロックパルスを生成する
クロック抽出器と、クロックパルスを供給されて非線形
光学効果によりクロックパルスのスペクトルを拡散させ
る光導波構造と、複数の通過帯域を有しスペクトルが拡
散されたクロックパルスを供給されて複数の波長を有す
る複数のクロックパルスを生成する光フィルタとを備え
ている。

【００２１】本発明の第７の側面によると、光信号を処
理するための装置が提供される。この装置は、異なる波
長を有する複数の光信号を波長分割多重して得られたＷ
ＤＭ信号光を第１のＷＤＭ信号光と第２のＷＤＭ信号光
とに分岐する光分岐器と、入力ポート及び複数の出力ポ
ートを有し入力ポートには第１のＷＤＭ信号光が供給さ
れ複数の出力ポートからは異なる波長を有する複数の光
信号が出力される光デマルチプレクサと、第２のＷＤＭ
信号光を受け複数の波長を有する複数のクロックパルス
を生成する多波長クロック発生器と、光デマルチプレク
サの複数の出力ポートに接続され複数のクロックパルス
に基づき複数の光信号の波形整形を行う複数の波形整形
器とを備えている。多波長クロック発生器は、本発明の
第６の側面による装置を含むことができる。

【００２２】本発明の第８の側面によると、光信号を処
理するための装置が提供される。この装置は、異なる波
長を有する複数の光信号を波長分割多重して得られたＷ
ＤＭ信号光を第１のＷＤＭ信号光と第２のＷＤＭ信号光
とに分岐する光分岐器と、第１のＷＤＭ信号光を時分割
多重信号に変換する第１の変換器と、第２のＷＤＭ信号
光を受け複数の波長を有する複数のクロックパルスを生
成する多波長クロック発生器と、複数のクロックパルス
に基づき時分割多重信号をＷＤＭ信号光に変換する第２
の変換器とを備えている。多波長クロック発生器は、本
発明の第６の側面による装置を含むことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施の形態を詳細に説明する。

【００２４】いま、幅Ｔ₀、ピークパワーＰ₀の光パルス
Ｕ（ｚ，Ｔ）が光ファイバ中を伝搬する場合を考える。
ここに、Ｔは光パルスとともに動く座標系での時間であ
る。この光ファイバの波長分散β₂があまり大きくな
く、分散長Ｌ_D＝Ｔ₀ ²／｜β₂｜が光パルスに対する非線
形長Ｌ_NL＝１／γＰ₀（γは３次非線形定数）に比べて
十分長い（Ｌ_D≫Ｌ_NL）場合には、ＳＰＭ（自己位相変
調）による位相シフトφ_{N L}（ｚ，Ｌ）は以下のように表
せる。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここに、ｚ_eff＝[１−ｅｘｐ（−αｚ）]
／αは有効（非線形）相互作用長である。

【００２７】このとき、チャープδω_NLは以下で与えら
れる。

【００２８】

【数２】

【００２９】｜Ｕ（０，Ｔ）｜²はピークパワーに相当
するから、（２）式によれば、光パルスの各部分におけ
るチャーピングは、パワー傾斜がきつい部分ほど大きく
なる。また、伝搬距離ｚが長くなり非線形長Ｌ_NLが短く
なる（γＰ₀が大きくなる）とともに大きくなる。こう
して、ＳＰＭによるチャーピングは新しい周波数成分を
光パルスに与え、結果としてスペクトルを拡大する。

【００３０】特に、用いるパルスが数ｐｓ或いはそれよ
り短いパルスであり、しかもピークパワーが数ワット或
いはそれよりも大きい場合には、チャープδω_NLは非常
に大きなものとなり、所謂スーパーコンティニューム
（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ：ＳＣ）と称される広
帯域スペクトルを有する光（ＳＣ光）となる。例えば光
ファイバ中の３次非線形効果の応答時間はフェムト秒オ
ーダであるため、ＳＣ光の各スペクトル成分はもとの入
力信号パルスにほぼ完全に同期している。従って、光帯
域通過フィルタを用いてＳＣ光の一部を取り出すと、入
力信号パルスに同期した１つ又は複数のパルスを抽出す
ることができる。このことは、ＳＣ光の帯域内の任意の
波長の入力信号パルスに同期したパルスを生成可能であ
ることを示している。

【００３１】一例として、ｍ次のスーパーガウシアン
（Ｓｕｐｅｒ−Ｇａｕｓｓｉａｎ）型の光パルス

【００３２】

【数３】

【００３３】を光ファイバに入力する場合を考えると、
（２）式より、

【００３４】

【数４】

【００３５】である。特に、通常のガウシアン（Ｇａｕ
ｓｓｉａｎ）パルス（ｍ＝１）については、

【００３６】

【数５】

【００３７】である。（３）−（５）式の様子を図１の
（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１の（Ａ）及び（Ｂ）にお
いて、実線はガウシアンパルス（ｍ＝１）の場合を示し
ており、破線はｍ＝３のときのスーパーガウシアンパル
スの場合を示している。パルスのスロープに沿ってチャ
ープが発生し、先頭部分では、δω＜０、後尾部分では
δω＞０となる（アップチャープ）。また、ガウシアン
パルスにおいては、パルスのピーク付近ではほぼ線形な
チャープとなっている。

【００３８】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、光パルスにＳ
ＰＭによるチャープを与えることによって、パルスの時
間成分をスペクトル上で分解できることを示している。
特に重要なのは、チャープの大きなスロープ中央付近と
チャープの小さなピーク付近及び裾部分とを区別できる
点である。このことを用いて、例えばピーク及び裾付近
の微小なパワー変動や累積した雑音を光フィルタを用い
て除去することができる。

【００３９】即ち、先ず光パルスを光ファイバ中を伝搬
させ、強制的にＳＰＭを発生させ、チャープの大きな部
分と小さな部分に周波数的に分離した後、チャープの小
さな（δω〜０）付近のスペクトル成分を光バンドスト
ップフィルタ（ＢＳＰ）を用いて集中的に除去する。

【００４０】このようにして、全光２Ｒ（リアンプリフ
ィケイション及びリシェイピング）再生を行う方法につ
いては既に特願２０００―３４４５４号（平成１２年２
月１４日出願）において示した。もし、信号パルスが十
分にピークパワーの大きな短パルスであるとすると、Ｓ
ＰＭによるチャーピングによりＳＣ光が発生する。この
ようなＳＣ光においても、スペクトルの中心波長（入力
信号光の波長）付近には、上述と同様に比較的小さなチ
ャープの雑音成分が集中する。従って、このように雑音
が多く含まれる帯域よりも外側のスペクトル成分から光
帯域通過フィルタにより抽出すれば、雑音が除去された
クロックパルスを再生することができる。

【００４１】ＳＰＭによるチャープを効果的に発生させ
るためには、波長に依存しない小さな正常分散を与える
分散フラットファイバ（ＤＦＦ）を用いたり、光ファイ
バのγ値を大きくすることが有効である。ＤＦＦは例え
ばコア径や比屈折率差を適切に制御することにより得る
ことができる。一方、光ファイバのγは、

【００４２】

【数６】

【００４３】で表される。ここに、ωは光角周波数、ｃ
は真空中の光速を表し、ｎ₂とＡ_effはファイバの非線形
屈折率と有効コア断面積をそれぞれ表す。従来のＤＳＦ
（分散シフトファイバ）の非線形係数はγ＝２．６Ｗ^-1
ｋｍ^-1程度と小さいので、十分なチャープを得るために
は数ｋｍ〜１０ｋｍ以上の長さが必要であった。より短
尺で十分大きなチャープを発生するためには、（６）式
においてｎ₂を大きくするかモード・フィールド径（Ｍ
ＦＤ）、従ってＡ_effを小さくして光強度を高くするの
が有効である。ｎ₂を大きくする手段としては、クラッ
ドにフッ素等を添加し、コアにＧｅＯ₂等をかなり高濃
度に添加するなどの方法がある。ＧｅＯ₂の添加濃度が
２５〜３０ｍｏｌ％の場合で５×１０^-20m²／Ｗ以上の
大きなｎ₂値が得られている（通常のシリカファイバで
はｎ₂〜３．２×１０^-20m²／Ｗ）。一方、ＭＦＤを小さ
くすることは、コアとクラッドの比屈折率差やコア形状
の設計により可能である。上記ＧｅＯ₂添加ファイバに
おいて比屈折率差Δが２．５〜３％程度の場合に、ＭＦ
Ｄ〜４μｍ程度のものが得られている。これらの効果の
総合効果として１５Ｗ^-1ｋｍ^-1以上の大きなγ値のファ
イバが得られている。

【００４４】また、分散長を非線形長に比べて十分長く
したり、チャープ補償をするためには、こうしたファイ
バのＧＶＤを任意に調整可能であることが望まれる。こ
の点に関しても上記パラメータを以下のように設定する
ことにより可能である。先ず、通常のＤＣＦにおいて、
一般にＭＦＤを一定にした条件でΔを大きくすると分散
値は正常分散領域で大きくなる。一方、コア径を大きく
すると分散は減少し、逆にコア径を小さくすると分散は
大きくなる。従って、与えられた波長帯においてＭＦＤ
をある値に設定した状態で、コア径を大きくしていくと
分散を零とすることが可能となる。逆に所望の正常分散
ファイバを得ることも可能である。

【００４５】このような方法により、γ＝１５Ｗ^-1ｋｍ
^-1以上の高非線形分散シフトファイバ（ＨＮＬ−ＤＳ
Ｆ）やＤＣＦ（分散補償ファイバ）が実現している。例
えば、γ＝１５Ｗ^-1ｋｍ^-1のファイバは通常のＤＳＦに
比べて２．６／１５〜１／５．７程度の長さで同じ効率
を達成可能である。上記のように通常のＤＳＦでは１０
ｋｍ程度の長さが必要であるが、このようなファイバで
は１〜２ｋｍ程度の長さで同様の効果が達成できる。実
際には、短くなる分損失が少なくなるから更に短い長さ
でよい。

【００４６】図２は本発明による装置の第１実施形態を
示すブロック図である。非線形光学効果を提供する光導
波構造として、光ファイバ２が用いられている。光ファ
イバ２のＧＶＤはβ₂であり、光ファイバ２は例えば供
給された光信号に正常分散及び３次の非線形光学効果を
与える。

【００４７】中心波長λ_Sを有する光信号としての信号
パルス４は、光増幅器６により所要のチャーピングを発
生させるのに十分な程度のパワーまで増幅された後、光
ファイバ２に入力される。光ファイバ２内においては、
ＳＰＭによりチャーピングが発生し、スペクトルが拡大
（拡散）される。チャーピングが与えられて光ファイバ
２から出力された出力光信号は、通過帯域の中心波長が
λ_S´の光帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）８を通過してチ
ャーピングの小さい成分以外の成分が抽出されて、中心
波長λ_S´を有する再生パルス１０が出力される。

【００４８】チャーピングの小さな成分には、主にオフ
パワー（０符合）成分の零点からの変動分（例えばＧＶ
Ｄによる波形劣化）やパルスのピーク付近のスロープの
小さな成分が含まれる。これらの成分は光信号対雑音比
（ＯＳＮＲ）を決定付けるものであるので、この部分を
ＢＰＦにより除去することにより、これらの成分のパワ
ー変動、消光比劣化、雑音累積等によるＯＳＮＲの低下
を改善することができる。従って、本発明により、ＯＳ
ＮＲの改善を伴う波長変換及びクロックパルスの抽出が
可能になる。

【００４９】ＢＰＦ８の通過帯域の中心波長λ_S´は、
雑音を含むチャープの小さい成分が出力信号パルス１０
に含まれないように、信号パルスの中心波長λ_Sから十
分にしておくことが望ましい。また、ＢＰＦ８の通過帯
域の幅及び形状は、必要とされるパルスの幅及び形状に
応じて適宜設定しておくことが望ましい。基本的には、
入力信号パルス４のスペクトル形状とほぼ等しく設定さ
れる。

【００５０】ここで、本発明の実施可能性を評価するた
めに、チャープの程度を見積っておく。例えばＴ₀＝５
ｐｓのパルスがβ₂＝１ｐｓ²／ｋｍ、γ＝２０Ｗ^-1ｋｍ
^-1の正常分散ファイバを伝搬する場合を考える。Ｐ₀＝
１Ｗ程度で入力するとすると、Ｌ_D＝２５km、Ｌ_NL＝
０．０５ｋｍであるから、Ｌ_D≫Ｌ_NLが成り立つ。従っ
て、ここではチャープに対する分散の影響は無視する。

【００５１】このときチャープδωは、Ｌ＝０．５ｋｍ
のとき１．６８ＴＨｚ（１３ｎｍ）である。同様の条件
でＰ₀＝２Ｗとすれば、３．３３ＴＨｚ（２６ｎｍ）と
なる。５〜１０ｐｓの短パルスに対しては、例えば４０
Ｇｂ／ｓ程度の信号であっても、１Ｗ程度のピークパワ
ーは比較的容易に実現可能であり、上記見積もりを考慮
しても本発明は実施可能である。

【００５２】図３は本発明による装置の第２実施形態を
示すブロック図である。この実施形態では、複数の（図
では２つの）通過帯域を有する光帯域通過フィルタ８が
用いられている。これらの通過帯域の中心波長は、λ_S
´及びλ_S´´である。このように多峰性のＢＰＦを用
いることによって、中心波長λ_S´及びλ_S´´を有する
２つの光信号を含む出力ＷＤＭ信号パルスを得ることが
できる。多峰性のＢＰＦとしては、ＡＷＧ（アレイドウ
エイブガイド）やインターリーバフィルタ、或いはタン
デム接続されたファイバグレーティング等を用いること
ができる。

【００５３】次に、図４を用いて、本発明による雑音除
去の原理について説明する。

【００５４】図４は本発明による処理前の信号パルス内
の強度揺らぎを示しており、その横軸は時間（Ｔ）であ
る。このパルスの各部分のＳＰＭによるチャーピングを
考えると、先ず、ａ及びａ´の部分は光増幅器の自然放
出光（ＡＳＥ）雑音或いはファイバ伝送による波形歪等
に由来するものである。ａ及びａ´で示される部分は本
来零レベルにあるべきであり、従って強度が低い。従っ
て、ａ及びａ´で示される部分は、光ファイバ内で受け
るチャープも小さい。

【００５５】次に、ｂ及びｂ´で示されるように、パル
スのピーク付近及びスロープ上の揺らぎは主に信号パル
スと光増幅器のＡＳＥとのビート雑音、光ファイバ伝送
による波形歪み等によるものであり、信号の帯域と同等
或いは若干広い帯域を持つものであるから、傾斜はパル
ス自体の傾斜と同等か或いは若干きつい程度である。こ
の場合の強度の変動の山と谷の部分では、傾斜が零とな
るため、その付近のチャープは小さい。

【００５６】但し、ｃ及びｃ´で示されるように、極端
にピーキーな変動成分も存在するであろう。このような
特異点では、チャープがパルス自体のスロープにおける
ものよりも大きく、スペクトルはメインスロープのそれ
よりも外側に位置する。

【００５７】従って、比較的チャープの小さな成分及び
特異点の部分から発生するような極端にチャープの大き
なチャープ成分を除いたスペクトル成分からＢＰＦによ
り抽出した光パルスは、雑音による強度揺らぎが抑圧さ
れたものとなる。

【００５８】図５は本発明により抽出される全体の透過
帯域（通過帯域）を示している。ここでは、中心波長λ
_Sの信号スペクトルに対して波長λ_Sに関して対象な２つ
の透過帯域が与えられている。２つの透過帯域の間の阻
止帯域は例えば光バンドストップフィルタによって与え
られ、２つの透過帯域の外側の阻止帯域は例えば光バン
ドパスフィルタによって与えられる。この場合、光バン
ドストップフィルタによる阻止帯域のほうが光バンドパ
スフィルタの通過帯域よりも狭い。２つの透過帯域の間
の阻止帯域によって図４にａ，ａ´，ｂ及びｂ´で示さ
れる雑音成分を除去することができ、２つの透過帯域の
外側の阻止帯域によってｃ及びｃ´で示される雑音成分
を除去することができる。

【００５９】光バンドストップフィルタとしては、例え
ば狭帯域のファイバグレーティングを用いることができ
る。また、光バンドパスフィルタとしては、ファイバグ
レーティングによる反射を用いたり或いはダブルキャビ
ティ型の多層膜フィルタ等の高次フィルタを用いること
ができる。

【００６０】ところで、図５においては、中心付近の強
度が最も大きな形でスペクトルが表示されているが、分
散やパルスのパワーを適当に設定すると、スペクトルの
形状をフラットにすることが可能である。正常分散（β
₂＞０）に設定した場合などがそうであるし、（この場
合パルスは矩形状に広がりつつチャープしていく）、極
端な場合には、スーパーコンティニューム（Ｓｕｐｅｒ
ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）と称される超広帯域の白色スペク
トルになる（この場合にはＳＰＭだけでなく四光波混合
等の寄与が大きい）。こうしたフラットなチャープスペ
クトルに本発明を適用すれば、入力ピークパワーに依存
しない一定の出力が得られるので、ピーク付近の揺らぎ
を効果的に抑圧することができる。

【００６１】図６は本発明による装置の第３実施形態を
示すブロック図である。中心波長λ _Sを有する入力信号
光１２は、タイミング抽出光回路１４に供給され、中心
波長λ_S'を有するクロックパルス１６が抽出される。ク
ロックパルス１６は、光増幅器６により所要のチャーピ
ングを発生させるのに十分な程度のパワーまで増幅され
た後、非線形光学効果を提供する光導波構造としての光
ファイバ２に入力される。光ファイバ２内においては、
ＳＰＭによりチャーピングが発生し、スペクトルが拡大
される。チャーピングが与えられて光ファイバ２から出
力された出力光信号は、通過帯域の中心波長がλ_S''の
光帯域通過フィルタ８を通過してチャーピングの小さい
成分以外の成分が抽出されて、中心波長λ_S''の出力ク
ロックパルス１８が出力される。

【００６２】この実施形態によると、タイミング抽出光
回路により発生させたクロックパルス１６に各種の雑音
や波形歪がある場合でも、それらを抑圧し、より品質の
高いクロックパルスを得ることができる。また、タイミ
ング抽出光回路により発生したクロックパルスの波長が
元の信号波長と異なる場合（λ_S≠λ_S'）であっても、
λ_S''＝λ_Sとなるように光帯域通過フィルタ８の通過帯
域の中心波長を設定することによって、もとの信号波長
と同じ波長を有するクロックパルスを発生することがで
きる。更に、光帯域通過フィルタ８の通過帯域の中心波
長を適宜設定することによって、任意の波長を有するク
ロックパルスを発生することができる。

【００６３】図７は本発明によるシステムの実施形態を
示すブロック図である。このシステムは、光信号を伝送
する第１の光ファイバ伝送路２０と、第１の光ファイバ
伝送路により伝送された光信号が入力される光中継器２
２と、光中継器２２から出力された光信号を伝送する第
２の光ファイバ伝送路２４とを備えている。

【００６４】第１の光ファイバ伝送路２０から光中継器
２２に供給される光信号は、波長λ _Sの入力信号光２６
であり、光中継器２２から第２の光ファイバ伝送路２４
に供給される光信号は、波長λ_S'の出力信号光２８であ
る。

【００６５】光中継器２２は本発明による装置の構成を
含むことができる。より特定的には次の通りである。

【００６６】入力信号光２６は、光増幅器３０により増
幅された後、光分岐器３２により第１及び第２の光信号
に分岐される。第１の光信号は波形成形器３８に入力さ
れ、本発明によるタイミング抽出器３４が第２の光信号
に基づいてクロックパルス３６を生成する。クロックパ
ルス３６の波長はλ_S'である。波形成形器３８から出力
された光信号及びタイミング抽出器３４から出力された
クロックパルス３６は光ＡＮＤ回路４０に入力される。
その結果、光ＡＮＤ回路４０から出力信号光２８が出力
される。タイミング抽出器３４は例えば図２に示される
実施形態によって提供され得る。

【００６７】この実施形態によると、本発明による装置
をタイミング抽出器３４に適用しているので、雑音や波
形歪が抑圧された品質の高いクロックパルスを得ること
ができ、効果的な３Ｒ再生が実現可能である。尚、光Ａ
ＮＤ回路４０としてＮＯＬＭ（非線形光学ループミラ
ー）やマッハツェンダ干渉器等の光ゲートを用いる場合
には、信号光の持つ情報はクロックパルスに転化される
ので、出力信号光２８の波長はクロックパルス３６の波
長に一致する。また、このような光ゲートを用いること
によって、光ＡＮＤ動作と共に波形成形効果も得られ
る。

【００６８】図７に示される実施形態では、タイミング
抽出器３４に本発明による装置を適用しているが、波形
整形器３８に本発明による装置を適用することもでき
る。

【００６９】光ファイバ伝送路２０及び２４の各々とし
ては、単一モードのシリカファイバ（ＳＭＦ）を用いる
ことができ、その例としては、１．３μｍ零分散ファイ
バや１．５５μｍ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）があ
る。光ファイバ伝送路２０及び２４の各々は、少なくと
も１つの光増幅器を含む光増幅中継伝送路であり得る。
この場合、光信号の減衰を光増幅器により補償すること
ができるので、長距離伝送が可能になる。

【００７０】本発明を実施するに際しては、効果的にチ
ャープを発生させるために、伝送路のＧＶＤや非線形効
果による波形歪は予め補償しておくことが望ましい。従
って、光ファイバ伝送路２０及び２４の各々には、適当
な分散補償器或いは光位相共益器等が含まれる場合があ
る他、光ソリトン伝送が行われる場合もある。

【００７１】本発明によれば、高品質なタイミング再生
が可能であるので、本発明を中継器に適用する場合には
伝送路途中でのＳ／Ｎ比の改善が、また本発明を受信機
に適用する場合には、受信感度の改善等が可能となる。

【００７２】ところで、従来、光クロックを発生するに
は、入力信号光を一旦光／電気変換機により電気信号に
変換した後、電気的にクロックを抽出し、再びレーザで
光信号に変換することによりクロックを発生する方法が
最も一般的である。しかし、この発生方法では、第１に
電気的帯域制限により入力信号光の伝送速度が制限され
る。その上、複数波長の光クロックを発生するには、ク
ロック発生用レーザが波長数分だけ必要になる。従っ
て、波長分割多重用の光クロック発生装置の構成規模
は、概ね波長数に比例して大きくなる。また、電気回路
は信号光のフォーマットに依存するので、入力信号光の
波形等に対する柔軟性が殆ど無い。

【００７３】一方、全て光段で処理する全光型クロック
発生方法によると、電気的な帯域制限は無くなる。図８
を参照すると、全光型クロック発生方法によるタイミン
グ調整器の構成の一例が示されている。異なる波長
λ₁，…，λ_nの光信号を波長分割多重して得られるＷＤ
Ｍ信号光（多波長の入力信号光）は光デマルチプレクサ
４２によって各波長の光信号に分けられる。各光信号は
タイミング調整器４４に供給される。タイミング調整器
４４は、入力光信号に基きクロックを抽出するクロック
抽出回路４８と、抽出されたクロック及び入力光信号が
供給される光ＡＮＤ回路４６とを含む。光ＡＮＤ回路４
６によりタイミング調整された光信号は光マルチプレク
サ５０により再び波長分割多重され、光マルチプレクサ
５０からＷＤＭ信号光（多波長の出力信号光）が出力さ
れる。

【００７４】この従来技術によると、全光型クロック発
生方法が適用されているので電気的帯域制限は無くなる
ものの、依然波長数分だけ光クロックが必要なため、Ｗ
ＤＭ信号光の波長数に概ね比例して装置規模が大きくな
る。

【００７５】このように、ＷＤＭにおける波長数が増大
するとそれだけ光クロックの数が必要になるのが光クロ
ック発生装置における現状であり、一括して多波長のク
ロックを発生することができる方法及び装置の提供が期
待されている。

【００７６】よって、本発明の以下の実施形態の目的
は、単一波長の信号光を基に多波長の光クロックを一括
して発生する方法を提供することである。

【００７７】この目的を達成するために、本発明による
と、複数のクロックパルスを得るための方法が提供され
る。この方法では、先ず、入力信号光に基づき単一波長
を有するクロックパルスが生成される。次いで、非線形
光学効果を提供する光導波構造にクロックパルスが供給
され、クロックパルスのスペクトルが拡散させられる。
そして、複数の通過帯域を有する光フィルタにスペクト
ルが拡散されたクロックパルスが供給され、複数の波長
を有する複数のクロックパルスが生成される。

【００７８】以下、スペクトルの拡散を中心にこの方法
における原理を詳細に説明する。

【００７９】信号光の強度に比例した位相変化を生じる
非線形効果γ（カー効果）と波長分散β₂を有する中心
対称の非線形光導波路中を伝搬する光パルスの電界との
関係は、次式の非線形シュレディンガー方程式で記述で
きる。

【００８０】

【数７】

【００８１】ここで、Ｌ_d，Ｌ_n1はそれぞれ次式で定義
される分散長及び非線形長を表している。また、光Ｕは
光パルスのピークパワーで規格化した光電界、ξは分散
長で規格化した非線形光導波路長、τは入射パルス幅Ｔ
₀で規格化した時間をそれぞれ表している。

【００８２】

【数８】

【００８３】波長分散よりこの方程式の解は大きく異な
るので、次の三通りに分けて説明する。（ａ）波長分散
が正（正常分散領域：β₂＞０）、（ｂ）波長分散が零
（零分散領域：β₂＝０）、（ｃ）波長分散が負（異常
分散領域：β₂＜０）。

【００８４】（ａ） 波長分散が正（正常分散領域：β
₂＞０） 正常分散領域では、非線形効果が大きい条件のとき（Ｌ
_d＞＞Ｌ_n1）、非線形光導波路の入射端付近では非線形
効果のカー効果が支配的になり、非線形周波数チャープ
が生じる。この周波数チャープは、やがて群速度分散に
より線形化されると共に蓄積される。この蓄積したチャ
ープにより、スペクトルが平坦に拡散する。Ｌ_d／Ｌ_n1
でスペクトル拡散率が規定され、この値が大きいほど大
きなスペクトル拡散率を達成できる。

【００８５】この原理の詳細は、文献「OSA, J. Opt. S
oc. Am. B（vol.1, no.2, pp.139-149, 1984）」等で参
照できる。

【００８６】（ｂ）波長分散が零（零分散波長：β₂＝
０） 波長分散が無い場合、信号光パルスはパルス波形を全く
変化させずに非線形光導波路中を伝搬し、非線形カー効
果により生じる非線形周波数チャープが蓄積する。この
蓄積量は入射パルスがガウス型の場合、解析的に求めら
れ、次式で与えられる。

【００８７】

【数９】

【００８８】ここで、ｚは非線形光導波路の実効長を示
す。非線形長が小さい（γＰが大きい）程、大きなチャ
ープが生じるのでよりスペクトルが拡散する。同様に、
実効長が大きいほどスペクトルが拡散することも分か
る。

【００８９】詳細は、文献「Phys. Rev. A, （vol.17,
no.4, pp.1448-1453, 1978）」等で参照できる。

【００９０】（ｃ）波長分散が負（異常分散領域：β₂
＜０） 異常分散領域では、解析解が存在する。非線形光導波路
に入射する光パルスがＬ_d／Ｌ_n1＝１を満たすとき、固
有値が唯一存在し、その固有解は次式になる。

【００９１】

【数１０】

【００９２】これは、基本光ソリトンと呼ばれ、非線形
光導波路中で波形及びスペクトルが変化しない。また、
Ｌ_d／Ｌ_n1＞１では、複数の固有値が存在するので複数
の固有解の重ね合わせが、解析解として求まる。これら
は、高次光ソリトンと呼ばれる。異常分散領域では、次
の二通りの方法でスペクトルを拡散できる。

【００９３】（ｉ）ソリトン断熱圧縮 基本光ソリトンは、長手方向の波長分散値の大きさが小
さくなる非線形光導波路中で、伝搬中チャープすること
なくパルス圧縮される。この過程で、スペクトルが拡散
する。スペクトル拡散効率は、非線形光導波路の出力端
の分散値に対する入力端の分散値の比で求められる。

【００９４】この原理の詳細は、例えば文献「OSA, J.
Opt. Soc. Am. B（vol.5, no.3, pp.709-713, 1988）」
で参照できる。

【００９５】（ｉｉ）高次ソリトン圧縮 非線形光導波路を伝搬中、高次光ソリトンはソリトン長
と呼ばれる長さを一周期として周期的な変化をする。非
線形光導波路の入射端付近では、非線形効果により必ず
パルス圧縮が生じるので、スペクトルは拡散する。非線
形光導波路長をスペクトルが最も拡散する長さに調節す
れば、スペクトル拡散が可能となる。

【００９６】この原理は、文献「OSA, Opt. Lett.（vo
l.8, no.5, pp.289-291, 1983）」で参照できる。

【００９７】図９は本発明による装置の第４実施形態を
示すブロック図である。この装置は、クロック抽出部５
２、光増幅部５４、スペクトル拡散部５６及び多波長光
クロック発生部５８を備えている。クロック抽出部５２
は、入力信号光に基づき単一波長（λ_S）を有するクロ
ックパルスを生成する。光増幅部５４は、クロック抽出
部５２から出力されたクロックパルスを増幅する光増幅
器６０と、光増幅器６０により増幅されたクロックパル
スが通過する光帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）６２とを含
む。光帯域通過フィルタ６２は光増幅器６０で付加され
た雑音を除去するために設けられており、その通過帯域
の中心波長はλ_Sに設定されている。

【００９８】光増幅部５４から出力されたクロックパル
スはスペクトル拡散部５６に供給される。スペクトル拡
散部５６は、非線形光学効果によりクロックパルスのス
ペクトルを拡散させる非線形光導波路６４を含む。非線
形光導波路６４としては、光ファイバ、半導体光増幅器
等を用いることができる。非線形光導波路６４として光
ファイバが用いられている場合、光ファイバは正常分
散、異常分散及び零分散の何れかを提供する。何れの場
合であっても、前述した原理に従ってクロックパルスの
スペクトルが拡散させられる。

【００９９】スペクトルが拡散したクロックパルスは多
波長光クロック発生部５８に供給される。クロック発生
部５８は、複数の通過帯域を有する多峰性光波長フィル
タ６６を含む。複数の通過帯域の中心波長はλ₁，…，
λ_nである。スペクトルが拡散したクロックパルスが多
峰性光波長フィルタ６６を通過することによって、複数
の波長を有する複数のクロックパルスが発生する。

【０１００】このように、本実施形態によると、複数の
波長を有する複数のクロックパルスを一括して得ること
ができるので、ＷＤＭが適用される装置の規模を小さく
することができる。

【０１０１】図１０は本発明による装置の第５実施形態
を示すブロック図である。この装置においては、図８に
示される従来技術における各タイミング調整器４４に代
えて、クロック抽出器４８が除去されたタイミング調整
器６８が用いられている。その代わりに、この実施形態
では、本発明が適用される多波長クロック抽出器７０が
用いられている。多波長クロック抽出器７０は例えば図
９に示される装置によって提供される。

【０１０２】光デマルチプレクサ４２に供給されるＷＤ
Ｍ信号光の一部は光カプラ７２により分岐されて光帯域
通過フィルタ７４に供給される。光帯域通過フィルタ７
４は、波長λ₁，…，λ_nから選択される任意の波長λ_i
の光信号を通過させる。フィルタ７４を通過した光信号
は多波長クロック抽出器７０に供給される。

【０１０３】多波長クロック抽出器７０は本発明に従っ
て複数の波長をλ₁，…，λ_nを有する複数のクロックパ
ルスを発生する。これらのクロックパルスはそれぞれ対
応するタイミング調整器６８に供給される。各タイミン
グ調整器６８では、光デマルチプレクサ４２から供給さ
れた光信号とクロックパルスとが光ＡＮＤ回路４６に供
給され、これにより各光信号のタイミング調整が行われ
る。タイミング調整が行われた光信号は光マルチプレク
サ５０により波長分割多重され、その結果得られたＷＤ
Ｍ信号光が光マルチプレクサ５０から出力される。

【０１０４】光デマルチプレクサ４２及び光マルチプレ
クサ５０の各々としては、例えばアレイ導波路格子（Ａ
ＷＧ）を用いることができる。また、光ＡＮＤ回路４６
としては、非線形ループミラーやマッハツェンダ構成の
光スイッチを用いることができる。

【０１０５】この実施形態によると、ＷＤＭの波長数が
増大した場合であっても１つの多波長クロック抽出器７
０でクロックパルスの供給が間に合うので、装置構成を
簡単にすることができる。

【０１０６】図１１は本発明による装置の第６実施形態
を示すブロック図である。この装置は光クロックパルス
の監視方法に関連している。従来方法による場合、光ク
ロックは波長毎に発生するので、それぞれの光クロック
パルスを監視しなくてはならない。

【０１０７】本発明が適用される多波長クロック抽出器
７０にあっては、発生した複数のクロックパルスの中か
ら最低１波長のクロックパルスを監視するだけで、残り
全てのクロックパルスの波形、スペクトル形状及び品質
が分かる。そのために、この実施形態では、多波長クロ
ック抽出器７０にクロック監視装置７６が接続されてお
り、クロック監視装置７６は、複数の波長λ₁，…，λ_n
から選択される任意のモニタリング波長λ_monのクロッ
クパルスを受け、そのクロックパルスを監視している。
この監視方法が可能になる理由は、本発明ではクロック
抽出した単一波長のクロックパルスのスペクトルを拡散
しているので、そのクロックパルスの複製がそれぞれの
波長で発生していることに基づく。

【０１０８】図１２は本発明による装置の第７実施形態
を示すブロック図である。この実施形態は図１０に示さ
れる実施形態の具体例に相当し、図１０に示される各タ
イミング調整器６８に代えて３Ｒリジェネレータ７８が
用いられている。３Ｒリジェネレータ７８は、リアンプ
リフィケーションのための光増幅器８０と、リシェーピ
ング及びリタイミングのための波形整形器８１とを含
む。

【０１０９】光増幅器８０は光デマルチプレクサ４２か
ら出力された各波長の光信号を増幅する。増幅された光
信号は波形整形器８１に供給される。波形成形器８１
は、光増幅器８０からの光信号と本発明による多波長ク
ロック抽出器７０からのクロックパルスとが供給される
非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ）８２と、ＮＯＬＭ８
２から出力された光信号が通過する光帯域通過フィルタ
８４とを含む。フィルタ８４は対応する光信号の波長を
中心波長とする通過帯域を有している。ＮＯＬＭ８２に
おいては、その非線形性により光信号の波形が成形され
ると共に、クロックパルスとの同期によって光信号の位
相雑音が除去される。

【０１１０】３Ｒリジェネレータ７８から出力された光
信号は光マルチプレクサ５０によって波長分割多重さ
れ、その結果得られたＷＤＭ信号光が光マルチプレクサ
５０から出力される。

【０１１１】図１３は本発明による装置の第８実施形態
を示すブロック図である。異なる波長λ₁，…，λ_nを有
する複数の光信号を波長分割多重して得られたＷＤＭ信
号光がこの装置に供給されると、先ず、ＷＤＭ信号光は
光カプラ等からなる光分岐器７２により第１及び第２の
ＷＤＭ信号光に分けられる。第１のＷＤＭ信号光は、光
増幅器８６により増幅された後ＷＤＭ−ＴＤＭ変換器８
８に供給される。変換器８８は供給されたＷＤＭ信号光
を時分割多重信号（ＴＤＭ信号）に変換する。

【０１１２】光分岐器７２からの第２のＷＤＭ信号光が
光帯域通過フィルタ７４を通過することによって、複数
の波長λ₁，…，λ_nから選択される任意の波長λ_iの光
信号が得られ、その光信号は本発明が適用される多波長
クロック抽出器７０に供給される。多波長クロック抽出
器７０は、供給された光信号に基き、複数の波長λ₁，
…，λ_nを有する複数のクロックパルスを生成する。

【０１１３】ＷＤＭ−ＴＤＭ変換器８８からのＴＤＭ信
号及び多波長クロック抽出器７０からの複数のクロック
パルスは、ＴＤＭ−ＷＤＭ変換器９０に供給される。変
換器９０は、供給された複数のクロックパルスに基づき
ＴＤＭ信号をＷＤＭ信号光に変換して出力する。

【０１１４】ＷＤＭ−ＴＤＭ変換器８８は、中間波長λ
_iのＣＷ（連続波）光を出力する光源９２と、光源９２
からの光と光増幅器８６により増幅されたＷＤＭ信号光
とが供給されるＮＯＬＭ９４とを含む。ＷＤＭ信号光及
びＣＷ光がＮＯＬＭ９４に供給されることによって、Ｗ
ＤＭ信号光は中間波長λ_iを有する時分割多重信号に変
換される。この変換に際しては、ＮＯＬＭ９４の作用に
よって信号の波形成形が行われる。得られたＴＤＭ信号
は、中間波長λ_iを通過帯域の中心波長とする光帯域通
過フィルタ９６を通過して出力される。

【０１１５】ＴＤＭ−ＷＤＭ変換器９０は、ＷＤＭ−Ｔ
ＤＭ変換器８８からのＴＤＭ信号が供給されるＮＯＬＭ
９８を含む。ＮＯＬＭ９８には、多波長クロック抽出器
７０からの複数のクロックパルスが遅延回路１００を介
して供給される。遅延回路１００は、複数のクロックパ
ルスが波長毎にタイミングをずらしてＴＤＭ信号に同期
するように作用する。

【０１１６】ＴＤＭ信号及び複数のクロックパルスがＮ
ＯＬＭ９８に供給されることによって、ＴＤＭ信号がＷ
ＤＭ信号光に変換されると共に信号の位相雑音が除去さ
れる。このようにして得られたＷＤＭ信号光はこの装置
から出力される。

【０１１７】この実施形態によると、基本的には本発明
による多波長クロック抽出器及び２つのＮＯＬＭのみに
より、電気信号を介すことなく多波長の信号を一括して
再生することができる。その結果、装置構成を簡単にす
ることができると共に、波長数増大に柔軟に対応するこ
とができる。

【０１１８】図１４は本発明による装置の第９実施形態
を示すブロック図である。ここでは、本発明による装置
１１０が光アッド／ドロップ装置における多波長光源と
して用いられている。具体的には次の通りである。

【０１１９】この装置に供給されたＷＤＭ信号光は、光
デマルチプレクサ１０２により波長λ₁，…，λ_nの光信
号に分けられ、各光信号は光アッド／ドロップのための
光スイッチ１０４に供給される。

【０１２０】光スイッチ１０４に挿入すべき光信号を供
給するために、挿入信号処理装置１０６が設けられてい
る。挿入信号処理装置１０６から出力された信号により
光変調器１０８が動作する。光変調器１０８は波長数分
だけ設けられており、これらには本発明による装置１１
０からそれぞれクロックパルスが供給されている。挿入
信号により光変調器１０８が動作することによって得ら
れた光信号は、光スイッチ１０４により伝送路に挿入さ
れる。

【０１２１】一方、光スイッチ１０４で分岐した光信号
を処理するために、分岐信号処理装置１１２が設けられ
ている。また、光スイッチ１０４から出力された光信号
は、光マルチプレクサ１１４により波長分割多重され、
その結果得られたＷＤＭ信号光がこの装置から出力され
る。

【０１２２】従来の光アッド／ドロップ装置では、複数
の光変調器に供給すべきクロックパルス或いはＣＷ光を
得るために、複数の光源が必要になる。そのために、装
置の小型化が困難であった。これに対して、図１４に示
される実施形態によると、複数のクロックパルスを得る
ために本発明による装置１１０が１台あれば足りるの
で、装置の小型化や低価格化が可能になると共に、信頼
性の向上が可能になる。

【０１２３】図１５は図９に示される装置の具体的構成
例を示すブロック図である。より特定的には、図９に示
されるクロック抽出部５２の内部構成が示されており、
スペクトル拡散のための非線形光導波路６４として光フ
ァイバ１１６が用いられている。クロック抽出部５２
は、フォトディテクタ（ＰＤ）１１８、電気的な帯域通
過フィルタ１２０及びモードロックレーザ（ＭＬＬ）１
２２を含む。フォトディテクタ１１８は、入力信号光と
しての単一の任意波長を有する光信号を受け、これを電
気信号に変換する。この電気信号が帯域通過フィルタ１
２０を通過することにより、光信号のビットレート成分
が抽出される。このようにして、ビットレートに対応す
る単一周波数の電気信号を得ることができる。得られた
電気信号によりモードロックレーザ１２２が変調され、
単一の波長λ_iを有する光クロックパルスが得られる。

【０１２４】このように本実施形態では、電気的に抽出
されたビットレート成分に基づきモードロックレーザ１
２２により光クロックパルスを再生しているので、より
クリアーな複数のクロックパルスを発生させることがで
きる。

【０１２５】本発明は以下の付記を含むものである。

【０１２６】（付記１） 非線形効果を提供する光導波
構造に光信号を入力するステップと、上記非線形効果に
より上記光信号にチャーピングを生じさせるステップ
と、上記光導波構造から出力された出力光信号を、上記
光信号の波長と異なる波長を含む通過帯域を有する光帯
域通過フィルタに供給して、上記チャーピングの小さい
成分以外の成分を抽出するステップとを備えた方法。

【０１２７】（付記２） 付記１に記載の方法であっ
て、上記光導波構造は正常分散を提供する光ファイバで
ある方法。

【０１２８】（付記３） 付記１に記載の方法であっ
て、上記光導波構造は波長に依存しない分散値を有する
分散フラットファイバである方法。

【０１２９】（付記４） 付記１に記載の方法であっ
て、上記光導波構造に入力されるべき光信号を所要のチ
ャーピングが得られるように光増幅するステップを更に
備えた方法。

【０１３０】（付記５） 付記１に記載の方法であっ
て、上記光信号はタイミング抽出光回路により抽出され
たクロックパルスである方法。

【０１３１】（付記６） 付記１に記載の方法であっ
て、上記光帯域通過フィルタは複数の通過帯域を有して
いる方法。

【０１３２】（付記７） 入力された光信号にチャーピ
ングが生じるように非線形光学効果を提供する光導波構
造と、上記光導波構造から出力された出力光信号が供給
され上記チャーピングの小さい成分以外の成分を抽出す
る光帯域通過フィルタとを備え、上記光帯域通過フィル
タは上記光信号の波長と異なる波長を含む通過帯域を有
している装置。

【０１３３】（付記８） 付記７に記載の装置であっ
て、上記光導波構造は正常分散を提供する光ファイバで
ある装置。

【０１３４】（付記９） 付記７に記載の装置であっ
て、上記光導波構造は波長に依存しない分散値を有する
分散フラットファイバである装置。

【０１３５】（付記１０） 付記７に記載の装置であっ
て、上記光導波構造に入力されるべき光信号を所要のチ
ャーピングが得られるように光増幅する光増幅器を更に
備えた装置。

【０１３６】（付記１１） 付記７に記載の装置であっ
て、上記光信号としてのクロックパルスを抽出するタイ
ミング抽出光回路を更に備えた装置。

【０１３７】（付記１２） 付記７に記載の装置であっ
て、上記光帯域通過フィルタは複数の通過帯域を有して
いる装置。

【０１３８】（付記１３） 光信号を伝送する第１の光
ファイバ伝送路と、上記第１の光ファイバ伝送路により
伝送された光信号が入力される光中継器と、上記光中継
器から出力された光信号を伝送する第２の光ファイバ伝
送路とを備えたシステムであって、上記光中継器は、入
力された光信号にチャーピングが生じるように非線形光
学効果を提供する光導波構造と、上記光導波構造から出
力された出力光信号が供給され上記チャーピングの小さ
い成分以外の成分を抽出する光帯域通過フィルタとを含
み、上記光帯域通過フィルタは上記光信号の波長と異な
る波長を含む通過帯域を有しているシステム。

【０１３９】（付記１４） 入力された光信号を第１の
光信号及び第２の光信号に分岐する光分岐器と、上記第
１の光信号が入力される波形整形器と、上記第２の光信
号に基づいてクロックパルスを生成するタイミング抽出
器と、上記波形整形器から出力された光信号及び上記タ
イミング抽出器から出力されたクロックパルスが入力さ
れる光ＡＮＤ回路とを備えた装置であって、上記タイミ
ング抽出器は、上記第２の光信号にチャーピングが生じ
るように非線形光学効果を提供する光導波構造と、上記
光導波構造から出力された出力光信号が供給され上記チ
ャーピングの小さい成分以外の成分を抽出する光帯域通
過フィルタとを含み、上記光帯域通過フィルタは上記光
信号の波長と異なる波長を含む通過帯域を有している装
置。

【０１４０】（付記１５） 付記１４に記載の装置であ
って、上記波形整形器は、上記第１の光信号にチャーピ
ングが生じるように非線形光学効果を提供する光導波構
造と、上記光導波構造から出力された出力光信号が供給
され上記チャーピングの小さい成分以外の成分を抽出す
る光帯域通過フィルタとを含み、上記光帯域通過フィル
タは上記光信号の波長と異なる波長を含む通過帯域を有
している装置。

【０１４１】（付記１６） 入力信号光に基づき単一波
長を有するクロックパルスを生成するステップと、非線
形光学効果を提供する光導波構造に上記クロックパルス
を供給して上記クロックパルスのスペクトルを拡散させ
るステップと、複数の通過帯域を有する光フィルタに上
記スペクトルが拡散されたクロックパルスを供給して複
数の波長を有する複数のクロックパルスを生成するステ
ップとを備えた方法。

【０１４２】（付記１７） 付記１６に記載の方法であ
って、上記光導波構造に供給されるクロックパルスを増
幅するステップを更に備えた方法。

【０１４３】（付記１８） 付記１６に記載の方法であ
って、上記光導波構造は光ファイバである方法。

【０１４４】（付記１９） 付記１８に記載の方法であ
って、上記光ファイバは正常分散、異常分散及び零分散
の何れかを提供する方法。

【０１４５】（付記２０） 入力信号光に基づき単一波
長を有するクロックパルスを生成するクロック抽出器
と、上記クロックパルスを供給されて非線形光学効果に
より上記クロックパルスのスペクトルを拡散させる光導
波構造と、複数の通過帯域を有し、上記スペクトルが拡
散されたクロックパルスを供給されて複数の波長を有す
る複数のクロックパルスを生成する光フィルタとを備え
た装置。

【０１４６】（付記２１） 付記２０に記載の装置であ
って、上記光導波構造に供給されるクロックパルスを増
幅する光増幅器を更に備えた装置。

【０１４７】（付記２２） 付記２０に記載の装置であ
って、上記光導波構造は光ファイバである装置。

【０１４８】（付記２３） 付記２２に記載の装置であ
って、上記光ファイバは正常分散、異常分散及び零分散
の何れかを提供する装置。

【０１４９】（付記２４） 異なる波長を有する複数の
光信号を波長分割多重して得られたＷＤＭ信号光を第１
のＷＤＭ信号光と第２のＷＤＭ信号光とに分岐する光分
岐器と、入力ポート及び複数の出力ポートを有し、上記
入力ポートには上記第１のＷＤＭ信号光が供給され、上
記複数の出力ポートからは異なる波長を有する複数の光
信号が出力される光デマルチプレクサと、上記第２のＷ
ＤＭ信号光を受け、複数の波長を有する複数のクロック
パルスを生成する多波長クロック発生器と、上記光デマ
ルチプレクサの複数の出力ポートに接続され、上記複数
のクロックパルスに基づき上記複数の光信号の波形整形
を行う複数の波形整形器とを備え、上記多波長クロック
発生器は、上記第２のＷＤＭ信号光に基づき単一波長を
有するクロックパルスを生成するクロック抽出器と、上
記クロックパルスを供給されて非線形光学効果により上
記クロックパルスのスペクトルを拡散させる光導波構造
と、複数の通過帯域を有し、上記スペクトルが拡散され
たクロックパルスを供給されて複数の波長を有する複数
のクロックパルスを生成する光フィルタとを備えている
装置。

【０１５０】（付記２５） 付記２４に記載の装置であ
って、上記波形整形された光信号を波長分割多重する光
マルチプレクサを更に備えた装置。

【０１５１】（付記２６） 付記２４に記載の装置であ
って、上記複数の波形整形器の各々は非線形ループミラ
ーを含む装置。

【０１５２】（付記２７） 異なる波長を有する複数の
光信号を波長分割多重して得られたＷＤＭ信号光を第１
のＷＤＭ信号光と第２のＷＤＭ信号光とに分岐する光分
岐器と、上記第１のＷＤＭ信号光を時分割多重信号に変
換する第１の変換器と、上記第２のＷＤＭ信号光を受
け、複数の波長を有する複数のクロックパルスを生成す
る多波長クロック発生器と、上記複数のクロックパルス
に基づき上記時分割多重信号をＷＤＭ信号光に変換する
第２の変換器とを備え、上記多波長クロック発生器は、
上記第２のＷＤＭ信号光に基づき単一波長を有するクロ
ックパルスを生成するクロック抽出器と、上記クロック
パルスを供給されて非線形光学効果により上記クロック
パルスのスペクトルを拡散させる光導波構造と、複数の
通過帯域を有し、上記スペクトルが拡散されたクロック
パルスを供給されて複数の波長を有する複数のクロック
パルスを生成する光フィルタとを備えている装置。

【０１５３】（付記２８） 付記２７に記載の装置であ
って、上記第１及び第２の変換器の各々は非線形ループ
ミラーを含む装置。

【０１５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光信号のビットレートやパルス形状等に依存しない新規
な光信号の処理のための方法、装置及びシステムの提供
が可能になるという効果が生じる。また、本発明による
と、ＷＤＭ（波長分割多重）に適した光信号の処理のた
めの方法、装置及びシステムの提供が可能になるという
効果もある。本発明の特定の実施形態により得られる効
果は、以上説明した通りであるので、その説明を省略す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）はガウシアンパ
ルス及びスーパーガウシアンパルスが光ファイバ中を伝
搬する際のチャーピングを説明するための図である。

【図２】図２は本発明による装置の第１実施形態を示す
ブロック図である。

【図３】図３は本発明による装置の第２実施形態を示す
ブロック図である。

【図４】図４は本発明に従って除去されるパルス内の強
度揺らぎを説明するための図である。

【図５】図５は本発明の実施形態における光フィルタに
よる雑音の除去の様子を示す図である。

【図６】図６は本発明による装置の第３実施形態を示す
ブロック図である。

【図７】図７は本発明によるシステムの実施形態を示す
ブロック図である。

【図８】図８は全光型クロック発生器を用いた従来のタ
イミング調整器の構成例を示すブロック図である。

【図９】図９は本発明による装置の第４実施形態を示す
ブロック図である。

【図１０】図１０は本発明による装置の第５実施形態を
示すブロック図である。

【図１１】図１１は本発明による装置の第６実施形態を
示すブロック図である。

【図１２】図１２は本発明による装置の第７実施形態を
示すブロック図である。

【図１３】図１３は本発明による装置の第８実施形態を
示すブロック図である。

【図１４】図１４は本発明による装置の第９実施形態を
示すブロック図である。

【図１５】図１５は図９に示される装置の具体的構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

２ 光ファイバ ６，３０，６０，７４，８０，９６ 光帯域通過フィ
ルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB23 AB33 BA02 DA10 HA27 5K002 AA06 BA02 BA05 CA02 CA12 CA13 DA02 DA07 FA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非線形効果を提供する光導波構造に光信
   号を入力するステップと、 上記非線形効果により上記光信号にチャーピングを生じ
   させるステップと、 上記光導波構造から出力された出力光信号を、上記光信
   号の波長と異なる波長を含む通過帯域を有する光帯域通
   過フィルタに供給して、上記チャーピングの小さい成分
   以外の成分を抽出するステップとを備えた方法。
2. 【請求項２】 入力された光信号にチャーピングが生じ
   るように非線形光学効果を提供する光導波構造と、 上記光導波構造から出力された出力光信号が供給され上
   記チャーピングの小さい成分以外の成分を抽出する光帯
   域通過フィルタとを備え、 上記光帯域通過フィルタは上記光信号の波長と異なる波
   長を含む通過帯域を有している装置。
3. 【請求項３】 入力信号光に基づき単一波長を有するク
   ロックパルスを生成するステップと、 非線形光学効果を提供する光導波構造に上記クロックパ
   ルスを供給して上記クロックパルスのスペクトルを拡散
   させるステップと、 複数の通過帯域を有する光フィルタに上記スペクトルが
   拡散されたクロックパルスを供給して複数の波長を有す
   る複数のクロックパルスを生成するステップとを備えた
   方法。
4. 【請求項４】 入力信号光に基づき単一波長を有するク
   ロックパルスを生成するクロック抽出器と、 上記クロックパルスを供給されて非線形光学効果により
   上記クロックパルスのスペクトルを拡散させる光導波構
   造と、 複数の通過帯域を有し、上記スペクトルが拡散されたク
   ロックパルスを供給されて複数の波長を有する複数のク
   ロックパルスを生成する光フィルタとを備えた装置。