JP2004064148A - 光時分割多重信号チャネル識別方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光時分割分離部の各分離ポート番号とチャネル番号との相対関係を一意に定めることによりチャネルの識別を容易にする。
【解決手段】光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離部１０１と、Ｎ個の分離ポートに接続され、Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別部１０２と、識別した１つのチャネルのチャネル番号に対応して、Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号のポートに一意に切り替えるチャネル切替部１０３と、Ｎ個の出力ポートを有し、チャネル切替部１０３で切り替えられたＮ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力部１０４とを備えた。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光時分割多重信号チャネルの識別方法およびその装置に関し、より詳細には、光時分割多重信号のチャネルの識別を容易にする光時分割多重信号チャネルの識別方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送システムにおける伝送容量を増大するための方式として、時分割多重伝送方式が知られている。伝送速度に応じて階層的に多重信号の構造を定めた方式として、ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）伝送方式が知られている。電気信号を上述した構造に従って多重化し、光電変換を行った光時分割多重信号を光ファイバにより伝送することが行われている。
【０００３】
従来、光時分割多重信号に多重された光時分割多重チャネルを識別するために、電気信号において時分割多重信号チャネルのオーバーヘッドを利用していた。すなわち、光時分割多重信号の光時分割多重チャネルにＳＤＨ伝送方式のオーバーヘッドを利用した電気信号フォーマットを用いていた。光時分割多重信号の光時分割分離を行って、光電変換が可能なビットレートに分離した後、各チャネルをすべて光電変換する。変換されたすべてのチャネルの電気信号データを読み出して、オーバーヘッドを認識することにより、それぞれのチャネルを識別していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、すべてのチャネルを光電変換して、電気信号データを読み出すために、装置規模が増大するとともに、装置の制御が複雑となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光時分割分離部の各ポート番号とチャネル番号との相対関係を一意に定めることによりチャネルの識別を容易にした光時分割多重信号チャネルの識別方法およびその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する分離ステップと、前記Ｎ個の分離ポートに出力された前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別する識別ステップと、該識別ステップで識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号のポートに一意に切り替える切替ステップと、該切替ステップで切り替えられた前記Ｎ個のチャネルを、チャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力する出力ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、光時分割分離部において、光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する分離ステップと、前記Ｎ個の分離ポートに出力された前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別する識別ステップと、該識別ステップで識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するように、前記光時分割分離部を制御する制御ステップと、前記Ｎ個のチャネルを、チャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力する出力ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、光時分割分離部において、チャネルの間隔が時間的に不等間隔な不等間隔光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、該Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するときに、Ｎ個の分離ポートに出力する分離ステップと、前記Ｎ個の分離ポートのすべてに前記データが出力されるように、前記光時分割分離部を制御する制御ステップと、前記Ｎ個のチャネルを、チャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力する出力ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離手段と、前記Ｎ個の分離ポートに接続され、前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別手段と、該チャネル識別手段で識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号のポートに一意に切り替えるチャネル切替手段と、Ｎ個の出力ポートを有し、前記切替手段で切り替えられた前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離手段と、前記Ｎ個の分離ポートに接続され、前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別手段と、該チャネル識別手段で識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するように、前記光時分割分離手段を制御するチャネル制御手段と、Ｎ個の出力ポートを有し、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、チャネルの間隔が時間的に不等間隔な不等間隔光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、該Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するときに、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離手段と、前記Ｎ個の分離ポートのすべてに前記データが出力されるように、前記光時分割分離手段を制御するチャネル制御手段と、Ｎ個の出力ポートを有し、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項４、５または６に記載の前記光時分割分離手段は、前記光時分割多重信号とチャープ光パルスとを合波する合波手段と、前記チャープ光パルスと前記光時分割多重信号とが重なるときに相互相関信号を出力し、前記光時分割多重信号のＮ個のチャネルの時間的な順序を、チャネルの波長の順序に一意に変換して、Ｎ個のチャネルに分離して出力する相互相関手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項４、５または６に記載の前記光時分割分離手段は、Ｎ系統に分岐された光時分割多重信号およびＮ系統に分岐されたゲート光パルスの少なくとも一方に、各々の系統ごとに異なるタイミングで重なるように異なる遅延量を与えて合波する合波手段と、前記ゲート光パルスと前記光時分割多重信号とが重なるときに相互相関信号を出力するＮ個の相互相関手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の前記相互相関手段は、半導体光増幅器の四光波混合、光ファイバ中の相互位相変調、電界吸収型光増幅器の相互吸収変調、２次非線形光学材料の疑似位相整合のいずれかを用いて、前記相互相関信号を出力することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態にかかる光時分割多重信号チャネル識別装置を示す。光時分割多重信号チャネル識別装置は、光時分割多重信号をＮ系統のチャネルに分離する光時分割分離部１０１と、各チャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別部１０２と、１からＮのチャネル番号に対応したポート番号にチャネルを切り替えるチャネル切替部１０３と、１からＮのポート番号を備えたＮ個の出力ポートを有するデータ出力部１０４とを備えている。
【００１６】
第１の実施形態のチャネル識別部１０２は、光時分割分離部１０１の分離ポート１についてのみチャネル識別を行っている。チャネル識別を行うポートは、分離ポート１以外のいずれか１または複数のポートでもよいし、分離ポート１を含めた複数のポートでもよい。
【００１７】
光時分割分離部１０１において光時分割分離された光時分割分離信号は、分離ポート１〜Ｎに出力され、それぞれ対応したチャネル識別部１０２のポートに入力される。チャネル識別部１０２は、ポート１のチャネルを、例えば、波長認識、光電変換と電気信号データの読み出しによる信号ヘッダの認識などにより識別する。図１に示した分離ポート１から出力された光時分割多重信号のチャネル番号は３である。チャネル切替部１０３では、チャネル識別部１０２が識別したチャネル番号に基づいて、分離ポート１の光時分割分離信号を、データ出力部１０４の出力ポート３に接続するように切り替える。
【００１８】
ここで、光時分割分離部１０１において、光時分割分離部１０１の分離ポート１にチャネル３が出力された場合、それ以外の分離ポートの出力は一意に決定される。すなわち、光時分割分離部１０１の分離ポート２，３，…，Ｎ−２，Ｎ−１，Ｎには、それぞれデータ出力部１０４の出力ポート４，５，…，Ｎ，１，２に接続される。つまり、１つのチャネルを認識するだけで全てのチャネルを認識することができる。光時分割分離部１０１において、分離ポートへの出力を一意に決定できる光時分割分離の方法については後述する。
【００１９】
（第２の実施形態）
図２に、本発明の第２の実施形態にかかる光時分割多重信号チャネル識別装置を示す。光時分割多重信号チャネル識別装置は、光時分割多重信号をＮ系統のチャネルに分離する光時分割分離部２０１と、各チャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別部２０２と、１からＮのポート番号を備えたＮ個の出力ポートを有するデータ出力部２０４と、チャネル識別部２０２におけるチャネル識別情報に基づいて、光時分割分離部２０１の光時分割分離動作を制御するチャネル制御部２０５とを備えている。
【００２０】
第２の実施形態のチャネル識別部２０２は、光時分割分離部２０１の分離ポート１についてのみチャネル識別を行っている。チャネル識別を行うポートは、分離ポート１以外のいずれか１または複数のポートでもよいし、分離ポート１を含めた複数のポートでもよい。
【００２１】
光時分割分離部２０１において光時分割分離された光時分割分離信号は、分離ポート１〜Ｎに出力され、それぞれ対応したチャネル識別部２０２のポートに入力される。チャネル識別部２０２は、分離ポート１のチャネルを、例えば、波長認識、光電変換と電気信号データの読み出しによる信号ヘッダの認識などにより識別する。図２（ａ）に示した分離ポート１から出力された光時分割多重信号のチャネル番号は３である。チャネル制御部２０５では、チャネル識別部２０２が識別したチャネル番号に基づいて、分離ポート１の光時分割多重信号を、データ出力部２０４の出力ポート３に接続するように、光時分割分離部２０１の光時分割分離動作を制御する。ここでは、分離ポート１にチャネル番号３が出力されているので、２チャネル（２ビット）分だけ光時分割分離動作をシフトさせる。シフトさせた結果を図２（ｂ）に示す。
【００２２】
ここで、光時分割分離部２０１において、光時分割分離部２０１の分離ポート１にチャネル３が出力された場合、それ以外の分離ポートの出力は一意に決定される。すなわち、光時分割分離部２０１の分離ポート２，３，…，Ｎ−２，Ｎ−１，Ｎには、それぞれデータ出力部２０４の出力ポート４，５，…，Ｎ，１，２に接続される。つまり、１つのチャネルを認識するだけで全てのチャネルを認識することができる。光時分割分離部２０１において、分離ポートへの出力を一意に決定できる光時分割分離の方法については後述する。
【００２３】
（第３の実施形態）
図３に、本発明の第３の実施形態にかかる光時分割多重信号チャネル識別装置を示す。光時分割多重信号チャネル識別装置は、不等間隔光時分割多重信号発生部３０６から受信した光時分割多重信号をＮ系統のチャネルに分離する光時分割分離部３０１と、１からＮのポート番号を備えたＮ個の出力ポートを有するデータ出力部３０４と、光時分割分離部３０１の光時分割分離動作を制御するチャネル制御部３０５とを備えている。
【００２４】
不等間隔光時分割多重信号発生部３０６では、Ｎチャネルの光時分割多重チャネルのビット間隔が不等間隔になるように多重を行う。すなわち、チャネル１と２の間隔をΔｔ_１とすると、以下、チャネル２と３の間隔をΔｔ_２、チャネル３と４の間隔をΔｔ_３、チャネルＮ−１とＮの間隔をΔｔ_Ｎ−１とする。ここで、少なくとも１つのビット間隔が、他のビット間隔と異なるように多重する。不等間隔光時分割多重信号発生部３０６については後述する。
【００２５】
このような不等間隔光時分割多重信号に対して、光時分割分離部３０１は、すべての分離ポートから同時に出力が得られるように、光時分割分離動作を実行する。光時分割分離動作の方法については、第４、第６の実施形態に述べる方法を用いることができる。一方、すべての分離ポートから同時に出力が得られるような光時分割多重動作を実行できないときには、Ｎ個の分離ポートのうち少なくとも１つの分離ポートから出力が得られないものとする。従って、データ出力部３０４における出力ポートの出力の有無を監視することにより、チャネル制御部３０５を用いてチャネルを制御することができる。
【００２６】
図３（ａ）に示したように、光時分割分離部３０１のＮ個の分離ポートのうち、少なくとも１つの分離ポートから出力が得られない場合には、チャネル制御部３０５は、光時分割分離部３０１における光時分割分離動作を１チャネルずつシフトさせる。再び、データ出力部３０４の出力ポートからの出力を監視して、すべての出力ポートから同時に出力が得られるまで繰り返す。このようにして、データ出力部の出力ポートの番号とチャネルの番号とを一致させることができる。
【００２７】
（光時分割分離部の第１の実施例）
図４（ａ）に、光時分割分離部の第１の実施例を示す。光時分割分離の方法として半導体光増幅器の四光波混合（ＦＷＭ）を用いた例であり、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号を、２０Ｇｂｉｔ×８チャネルに分離する場合を示している。光時分割分離部は、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号と、２０ＧＨｚのチャープ光パルス列を合波する光合波器４０１と、合波された信号を増幅する半導体光増幅器４０２と、各チャネルに分離する波長フィルタ４０３とを備えている。
【００２８】
半導体光増幅器４０２は、光時分割多重信号とチャープ光パルス列との間のＦＷＭ効果により、各チャネルごとにそれぞれ異なる波長の四光波混合光に変換する。半導体光増幅器４０２の出力スペクトルを図４（ｂ）に示す。波長フィルタ４０３は、変換された四光波混合光を、対応する各チャネルに分離することにより、各分離ポートに各チャネルの光信号を一括して出力させることができる。なお、半導体光増幅器４０２の代わりに、光ファイバを用いる方法もある。
【００２９】
（光時分割分離部の第２の実施例）
図５（ａ）に、光時分割分離部の第２の実施例を示す。光ファイバ中の相互位相変調（ＸＰＭ）を用いた例であり、１６０Ｇｂ／ｓの光信号を、２０Ｇｂ／ｓ×８チャネルに分離する場合を示している。光時分割分離部は、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号と、２０ＧＨｚのチャープ光パルス列を合波する光合波器４０１と、光ファイバ４０４と、各チャネルに分離する波長フィルタ４０３とを備えている。
【００３０】
光ファイバ４０４において、光時分割多重信号とチャープ光パルス列の時間的な重なりが、ＸＰＭ効果によって各チャネルごとにチャープ光パルスのスペクトル成分のピークに置き換えられる。光ファイバ４０４の出力を図５（ｂ）に示す。波長フィルタ４０３は、チャープ光パルスの異なるスペクトル成分に置き換えられた各チャネルの光信号を分離することにより、各分離ポートに各チャネルの光信号を一括して出力させることができる。
【００３１】
第１または第２の実施例とも第１、第２、第３のいずれの実施形態の光時分割分離部に適用することができる。このとき、例えば、波長フィルタ出力における波長分割多重のチャネル波長を識別して、チャネルの識別を行うことができる。また、チャネル制御部における制御は、チャープ光パルス列と光時分割多重信号の合波のタイミングを制御することにより実現することができる。
【００３２】
第１、第２の実施例において、光時分割多重チャネルは、波長分割多重チャネルに変換されるので、光時分割多重チャネルの時間的な順序は、そのまま波長分割多重チャネルの波長の大きさの順序に変換される。大きい順か小さい順かは、チャープの正負による。従って、光時分割分離チャネルの相対関係、すなわち番号順は一意に決まる。光時分割多重信号とチャープ光パルス列の合波のタイミングを変えると、あるポートに出力されるチャネルが順に変わるので、一意にチャネルの制御をすることができる。
【００３３】
第３の実施形態における不等間隔光時分割多重信号の場合には、変換された波長間隔が不等間隔になる。あるタイミングで光時分割多重信号とチャープ光パルス列の合波したときに、全てのチャネルが波長分離できるように波長フィルタを設計すれば、別のタイミングで合波されてチャネル番号とポートとが一致しない場合には、波長フィルタから出力されない。このようにして、ポートの出力の有無をチャネル制御に用いることができる。
【００３４】
（光時分割分離部の第３の実施例）
図６に、光時分割分離部の第３の実施例を示す。一括多出力型光時分割分離方法の一例を示したものである。Ｎチャネルの光信号を時分割多重したビットレートＮ・ｆ_０の光時分割多重信号（光周波数ｆｓ）と、繰り返し周波数ｆ_０のゲート光パルス列（光周波数ｆｇ）とを、同期制御された所定の入力タイミングにより、それぞれ光分波器６０１，６０２に入力する。
【００３５】
光時分割多重信号は、光分波器６０１でＮ分岐され、１ビット間隔の遅延Δｔを与える光遅延器６０３−１〜６０３〜Ｎを介して、光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。一方、ゲート光パルス列は、光分波器６０２でＮ分岐され、光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。光合波器６０４−１〜６０４−Ｎは、光時分割多重信号とゲート光パルスとを合波して、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力する。
【００３６】
図７に、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示す。光時分割多重信号が１ビット（Δｔ）ずつずれているので、相互相関信号発生器６０５−１においてチャネル１の光信号とゲート光パルスとが重なり、相互相関信号発生器６０５−２においてチャネル２の光信号とゲート光パルスとが重なり、以下同様に各チャネルの光信号がそれぞれゲート光パルスと重なることになる。これにより、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎから同時に各チャネルの相互相関信号が出力される。各チャネル相互相関信号は、光フィルタ６０６−１〜６０６−Ｎを介して、一括して分離され、Ｎチャネルの光時分割多重信号の一括多出力型光時分割分離を実現することができる。
【００３７】
相互相関信号発生器６０５として半導体光増幅器の四光波混合（ＦＷＭ）を用いると、相互相関信号は、光時分割多重信号とゲート光パルスの四光波混合光となる。光フィルタ６０６は、光周波数ｆ＝２ｆｇ−ｆｓまたはｆ＝２ｆｓ−ｆｇを分離する。相互相関信号発生器６０５として半導体光増幅器の相互利得変調（ＸＧＭ）を用いると、相互相関信号は、光時分割多重信号と同一光周波数を有するので、光フィルタ６０６は光周波数ｆ＝ｆｓを分離する。
【００３８】
なお、半導体光増幅器では、四光波混合または相互利得変調により相互相関信号を発生させる際にパタン効果が問題になることがある。この場合には、光時分割多重信号またはゲート光パルス列にアシスト光（ＣＷ光）を重畳し、半導体光増幅器に入力することにより、半導体光増幅器におけるキャリア寿命を早め、パタン効果を抑制することができる。
【００３９】
相互相関信号発生器６０５として電界吸収型光増幅器の相互吸収変調（ＸＡＭ）を用いると、相互相関信号は、光時分割多重信号と同一光周波数を有するので、光フィルタ６０６は光周波数ｆ＝ｆｓを分離する。相互相関信号発生器６０５として２次非線形光学材料の和周波光発生（ＳＦＧ）を用いると、相互相関信号は、光時分割多重信号とゲート光パルスの和周波数の光となり、光フィルタ６０６は光周波数ｆ＝ｆｓ＋ｆｇを分離する。なお、２次非線形光学材料としては、ＬｉＮｂＯ_３、ＡＡＮＰまたはＫＴＰを用いることができる。
【００４０】
相互相関信号発生器６０５として２次非線形光学材料の差周波光発生（ＤＦＧ）を用いると、相互相関信号は、光時分割多重信号とゲート光パルスの差周波数の光となり、光フィルタ６０６は光周波数ｆ＝｜ｆｓ−ｆｇ｜を分離する。なお、２次非線形光学材料としては、ＬｉＮｂＯ_３、ＡＡＮＰまたはＫＴＰを用いることができる。
【００４１】
図８に、光時分割分離部の第３の実施例の回路構成を示す。ここでは、光時分割多重数Ｎ＝８として、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号を２０Ｇｂｉｔ／ｓ×８チャネルに分離する。光時分割分離部１０１，２０１は、基板７００上に集積化された、光分波器７０１，７０２、光遅延器に相当する光導波路７０７，７０８、光合波器７０４、および相互相関信号発生器７０５と、光フィルタ７０６とから構成されている。
【００４２】
光分波器７０１と光合波器７０４−１〜７０４−８とを接続する光導波路７０７−１〜７０７−８の光路長を変えることにより、図６に示した光遅延器６０３−１〜６０３−８を実現している。また、光分波器７０２と光合波器７０４−１〜７０４−８とを接続する光導波路７０８−１〜７０８−８の光路長は等しいものとする。これにより、ゲート光パルス列と光時分割多重信号との間のタイミングを高精度に設定することができる。
【００４３】
なお、本実施例では、光導波路７０７−１〜７０７−８の順に遅延量がΔｔずつ増えていくものとする。ここでは、光導波路７０７−１と光導波路７０８−１の光路長が異なるが、チャネル１の光信号とゲート光パルスが相互相関信号発生器７０５−１において、時間軸上で重なるように、予め両信号の入力タイミングを制御する。これにより、相互相関信号発生器７０５−２〜７０５−８でチャネル２〜８の光信号とゲート光パルスが時間軸上で重なる。
【００４４】
（光時分割分離部の第４の実施例）
図９に、光時分割分離部の第４の実施例を示す。一括多出力型光時分割分離方法の一例を示したものである。Ｎチャネルの光信号を時分割多重したビットレートＮ・ｆ_０の光時分割多重信号（光周波数ｆｓ）は、光分波器６０１でＮ分岐され、光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。一方、繰り返し周波数ｆ_０のゲート光パルス列（光周波数ｆｇ）は、光分波器６０２でＮ分岐され、１ビット間隔の遅延Δｔを与える光遅延器６０３−１〜６０３−Ｎを介して、光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。光合波器６０４−１〜６０４−Ｎは、光時分割多重信号とゲート光パルスとを合波して、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力する。
【００４５】
図１０に、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示す。ゲート光パルスが１ビット（Δｔ）ずつずれているので、相互相関信号発生器６０５−１においてチャネル１の光信号とゲート光パルスとが重なり、相互相関信号発生器６０５−２においてチャネル２の光信号とゲート光パルスとが重なり、以下同様に各チャネルの光信号がそれぞれゲート光パルスと重なることになる。これにより、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎから同時に各チャネルの相互相関信号が出力される。各チャネル相互相関信号は、光フィルタ６０６−１〜６０６−Ｎを介して、一括して分離され、Ｎチャネルの光時分割多重信号の一括多出力型光時分割分離を実現することができる。
【００４６】
相互相関信号発生器６０５として、上述した半導体光増幅器の四光波混合（ＦＷＭ）を用いた構成、半導体光増幅器の相互利得変調（ＸＧＭ）を用いた構成、電界吸収型光増幅器の相互吸収変調（ＸＡＭ）を用いた構成、２次非線形光学材料の和周波光発生（ＳＦＧ）を用いた構成、または２次非線形光学材料の差周波光発生（ＤＦＧ）を用いた構成を適用することができ、光フィルタ６０６は各々の相互相関信号発生器に対応する光周波数を分離する。
【００４７】
図１１に、光時分割分離部の第４の実施例の回路構成を示す。ここでは、光時分割多重数Ｎ＝８として、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号を２０Ｇｂｉｔ／ｓ×８チャネルに分離する。光時分割分離部１０１，２０１は、基板７００上に集積化された、光分波器７０１，７０２、光遅延器に相当する光導波路７０７，７０８、光合波器７０４、および相互相関信号発生器７０５と、光フィルタ７０６とから構成されている。
【００４８】
光分波器７０２と光合波器７０４−１〜７０４−８とを接続する光導波路７０８−１〜７０８−８の光路長を変えることにより、図９に示した光遅延器６０３−１〜６０３−８を実現している。また、光分波器７０１と光合波器７０４−１〜７０４−８とを接続する光導波路７０７−１〜７０７−８の光路長は等しいものとする。これにより、ゲート光パルス列と光時分割多重信号との間のタイミングを高精度に設定することができる。
【００４９】
なお、本実施例では、光導波路７０８−１〜７０８−８の順に遅延量がΔｔずつ減っていくものとする。ここでは、光導波路７０７−１と光導波路７０８−１の光路長が異なるが、チャネル１の光信号とゲート光パルスが相互相関信号発生器７０５−１において、時間軸上で重なるように、予め両信号の入力タイミングを制御する。これにより、相互相関信号発生器７０５−２〜７０５−８でチャネル２〜８の光信号をゲート光パルスが時間軸上で重なる。
【００５０】
（光時分割分離部の第５の実施例）
図１２に、光時分割分離部の第５の実施例を示す。一括多出力型光時分割分離方法の一例を示したものである。Ｎチャネルの光信号を時分割多重したビットレートＮ・ｆ_０の光時分割多重信号（光周波数ｆｓ）は、光分波器６０１でＮ分岐され、１／２ビット間隔の遅延Δｔ／２を与える光遅延器６０７−１〜６０７−Ｎを介して、光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。一方、繰り返し周波数ｆ_０のゲート光パルス列（光周波数ｆｇ）は、ゲート光パルス列用光分波器６０２でＮ分岐され、１／２ビット間隔の逆方向の遅延−Δｔ／２を与える光遅延器６０８−１〜６０８−Ｎを介して光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。光合波器６０４−１〜６０４−Ｎは、光時分割多重信号とゲート光パルスとを合波して、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力する。
【００５１】
図１３に、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示す。光時分割多重信号とゲート光パルス列とが１ビット（Δｔ）ずつずれているので、相互相関信号発生器６０５−１においてチャネル１の光信号とゲート光パルスとが重なり、相互相関信号発生器６０５−２においてチャネル２の光信号とゲート光パルスとが重なり、以下同様に各チャネルの光信号がそれぞれゲート光パルスと重なることになる。これにより、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎから同時に各チャネルの相互相関信号が出力される。各チャネルの相互相関信号は、光フィルタ６０６−１〜６０６−Ｎを介して、一括して分離され、Ｎチャネルの光時分割多重信号の一括多出力型光時分割分離を実現することができる。
【００５２】
相互相関信号発生器６０５として、上述した半導体光増幅器の四光波混合（ＦＷＭ）を用いた構成、半導体光増幅器の相互利得変調（ＸＧＭ）を用いた構成、電界吸収型光増幅器の相互吸収変調（ＸＡＭ）を用いた構成、２次非線形光学材料の和周波光発生（ＳＦＧ）を用いた構成、または２次非線形光学材料の差周波光発生（ＤＦＧ）を用いた構成を適用することができ、光フィルタ６０６は各々の相互相関信号発生器に対応する光周波数を分離する。
【００５３】
図１４に、光時分割分離部の第５の実施例の回路構成を示す。ここでは、光時分割多重数Ｎ＝８として、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号を２０Ｇｂｉｔ／ｓ×８チャネルに分離する。光時分割分離部１０１，２０１は、基板７００上に集積化された、光分波器７０１，７０２、光遅延器に相当する光導波路７０７，７０８、光合波器７０４、および相互相関信号発生器７０５と、光フィルタ７０６とから構成されている。
【００５４】
光分波器７０１と光合波器７０４−１〜７０４−８とを接続する光導波路７０７−１〜７０７−８の光路長を変えることにより、図１２に示した光遅延器６０７−１〜６０７−８を実現している。また、光分波器７０２と光合波器７０４−１〜７０４−８とを接続する光導波路７０８−１〜７０８−８の光路長を変えることにより、図１２に示した光遅延器６０８−１〜６０８−８を実現している。これにより、ゲート光パルス列と光時分割多重信号との間のタイミングを高精度に設定することができる。
【００５５】
なお、本実施例では、光導波路７０７−１〜７０７−８の順に遅延量がΔｔ／２ずつ増えていき、光導波路７０８−１〜７０８−８の順に遅延量がΔｔ／２ずつ減っていくものとする。ここでは、光導波路７０７−１と光導波路７０８−１の光路長が異なるが、チャネル１の光信号とゲート光パルスが相互相関信号発生器７０５−１において、時間軸上で重なるように、予め両信号の入力タイミングを制御する。これにより、相互相関信号発生器７０５−２〜７０５−８でチャネル２〜８の光信号とゲート光パルスが時間軸上で重なる。
【００５６】
光時分割分離部の第３、第４、第５の実施例において、上述したように、パタン効果を抑制するためのアシスト光（ＣＷ光）を、光時分割多重信号またはゲート光パルス列に合波するための光合波器を、基板７００上に集積化することができる。また、基板７００として石英系基板、半導体系基板またはセラミック系基板を用い、その上に石英系光導波路、半導体光導波路またはセラミック系光導波路を形成してもよい。また、相互相関信号発生器を偏波無依存型に構成することにより、光時分割多重信号とゲート光パルス列の偏波の違いによる不安定要因を除くことができる。
【００５７】
次に、チャネル識別の方法について説明する。（１）光時分割分離信号をＮチャネルに分離して、いずれか１つ以上のチャネルの光信号を光電変換する。変換された電気信号からデータを読み出す。（２）一部のチャネルに、サブキャリアを多重したり、オールマークを伝送したり、分散多重または符号分割多重などを施すことにより、それぞれサブキャリア、マーク率、分散多重信号または符号分割多重信号の認識を行う、などの方法によりチャネルを識別することができる。チャネルの制御は、上述したように、光時分割分離に用いるゲート光パルス列と光時分割分離信号のタイミングをずらすことにより実現される。光信号とゲート光パルス列をＮ分岐し、それぞれ異なる遅延を与え、異なるビットをゲーティングするように合波する過程は、ＰＬＧ導波路や半導体導波路などを用いて作製することができるため、光時分割分離チャネル番号順は一意に決まる。ゲート光パルス列と光信号のタイミングをずらせば、ある出力ポートに出力されるチャネルが順に変わる。このようにして時分割分離チャネルの制御が可能となる。
【００５８】
第３、第４、第５の実施例について、第１、第２の実施形態への適用について述べた。さらに、光遅延器６０３−１〜６０３−Ｎの遅延量をそれぞれ不等間隔とすることで、第３の実施形態にも適用することができる。
【００５９】
（不等間隔光時分割多重信号発生部の実施例）
図１５に、不等間隔光時分割多重信号発生部の実施例を示す。不等間隔光時分割多重信号発生部３０６は、Ｎチャネルの光時分割多重チャネルのビット間隔が不等間隔になるように多重を行う。チャネル１と２の間隔をΔｔ_１、チャネル２と３の間隔をΔｔ_２、チャネル３と４の間隔をΔｔ_３、以下同様にチャネルＮ−１とＮの間隔をΔｔ_Ｎ−１とする。ここで、
τ_ｓｅｎｄ≦１／（Ｎｆ_０）
Δｔ_１＋Δｔ_２＋…＋Δｔ_Ｎ−１＋Δｔ_Ｎ＝１／ｆ_０
とすると、Δｔ_ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）≠Δｔ_ｊ（ｊ＝１，２，…，Ｎ）（ｊ≠ｉ）を満たすｉ，ｊの組み合わせが少なくとも１つ存在するという条件を満たすものとする。
【００６０】
すなわち、少なくとも１つのビット間隔が、他のビット間隔と異なるように多重する。図１６に、光時分割多重のタイミングチャートを示す。一例としてΔｔ_１＜Δｔ_２＜…＜Δｔ_Ｎ−１＜Δｔ_Ｎを満たす場合のタイミングチャートを模式的に示している。ここでは、ビットレートｆ_０の光信号との相互相関信号発生を用いた光変調の例を示したが、ビットレートｆ_０の電気信号によって光パルスを変調する方法を用いることもできる。このようにして生成された不等間隔光時分割多重信号に対して、光時分割分離部３０１は、すべての分離ポートから同時に出力が得られるような光時分割分離動作を実現できる。
【００６１】
図１７に、光時分割分離部の第６の実施例を示す。不等間隔光時分割多重信号に対して適用できる光時分割分離部３０１の構成である。図６に示した光時分割分離部と同じ構成であり、光遅延器６０９−１〜６０９〜Ｎの遅延量が、不等間隔光時分割多重信号のビット間隔に対応して設定されている。
【００６２】
図１８に、相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎに入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示す。不等間隔時分割多重信号は、光分波器６０１でＮ分岐され、光遅延器６０９−１〜６０９〜Ｎにおいて所定の遅延が与えられる。一方、ゲート光パルス列は、光分波器６０２でＮ分岐され、遅延差を与えずに光合波器６０４−１〜６０４−Ｎに入力される。光合波器６０４−１〜６０４−Ｎは、光時分割多重信号とゲート光パルスとを、図１８に示したタイミングで合波する。相互相関信号発生器６０５−１〜６０５−Ｎから同時に各チャネルの相互相関信号が出力される。各チャネル相互相関信号は、光フィルタ６０６−１〜６０６−Ｎを介して、一括して分離され、Ｎチャネルの光時分割多重信号の一括多出力型光時分割分離を実現することができる。
【００６３】
ここで、不等間隔光時分割多重信号に与えられる遅延は、一括して分離できるタイミングに設定されているので、ゲート光パルス列との合波のタイミングがずれると、光時分割分離部の分離ポートから同時にＮチャネルすべての出力が得られない。これは構成上、Ｎチャネルすべて同じずれ方をするからである。つまり、Ｎ個の光時分割分離部３０１の分離ポートのうち、少なくとも１つの分離ポートから出力が出ない状況が起こり得る。ゲート光パルス列との合波のタイミングをずらしていき、光時分割分離動作を１チャネルずつシフトさせて、分離ポートからの出力を監視するという動作を繰り返すと、あるタイミングのときにすべての分離ポートから同時に出力が得られる。
【００６４】
図１７に示した光時分割分離部では、図６に示した光時分割分離部と同様に、光分波器６０１に光遅延器を接続したが、図９に示した光時分割分離部と同様に、光分波器６０２に光遅延器を接続したり、図１２に示した光時分割分離部と同様に、光分波器６０１，６０２の双方に光遅延器を接続し、異なるチャネルが分離できるように設計することもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、チャネルの時間的な順序を、チャネルの波長の順序に一意に変換し、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力するので、Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別すれば、Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号のポートに一意に切り替えることができ、チャネルの識別が容易になり、装置規模を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる光時分割多重信号チャネル識別装置を示したブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる光時分割多重信号チャネル識別装置を示したブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態にかかる光時分割多重信号チャネル識別装置を示したブロック図である。
【図４】（ａ）は、光時分割分離部の第１の実施例を示したブロック図であり、（ｂ）は、半導体光増幅器の出力スペクトルを示した図である。
【図５】（ａ）は、光時分割分離部の第２の実施例を示したブロック図であり、（ｂ）は、光ファイバの出力スペクトルを示した図である。
【図６】光時分割分離部の第３の実施例を示したブロック図である。
【図７】第３の実施例の相互相関信号発生器に入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示した図である。
【図８】光時分割分離部の第３の実施例を示した回路構成図である。
【図９】光時分割分離部の第４の実施例を示したブロック図である。
【図１０】第４の実施例の相互相関信号発生器に入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示した図である。
【図１１】光時分割分離部の第４の実施例を示した回路構成図である。
【図１２】光時分割分離部の第５の実施例を示したブロック図である。
【図１３】第５の実施例の相互相関信号発生器に入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示した図である。
【図１４】光時分割分離部の第５の実施例を示した回路構成図である。
【図１５】不等間隔光時分割多重信号発生部の実施例を示したブロック図である。
【図１６】不等間隔光時分割多重信号発生部における光時分割多重を示したタイミングチャートである。
【図１７】光時分割分離部の第６の実施例を示したブロック図である。
【図１８】第６の実施例の相互相関信号発生器に入力される光時分割多重信号とゲート光パルス列の関係を示した図である。
【符号の説明】
１０１，２０１　　光時分割分離部
１０２，２０２　　チャネル識別部
１０３　　チャネル切替部
１０４，２０４　　データ出力部
２０５　　チャネル制御部
４０１，６０４，７０４，８０４，８０６　　光合波器
４０２　　半導体光増幅器
４０３　　波長フィルタ
４０４　　光ファイバ
６０１，６０２，７０１，７０２，８０１　　光分波器
６０３，６０９，８０３　　光遅延器
６０５，７０５，８０５　　相互相関信号発生器
６０６，７０６　　光フィルタ
７０７，７０８　　光導波路

Claims (9)

1. 光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する分離ステップと、
   前記Ｎ個の分離ポートに出力された前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別する識別ステップと、
   該識別ステップで識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号のポートに一意に切り替える切替ステップと、
   該切替ステップで切り替えられた前記Ｎ個のチャネルを、チャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力する出力ステップと
   を備えたことを特徴とする光時分割多重信号チャネル識別方法。
2. 光時分割分離部において、光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する分離ステップと、
   前記Ｎ個の分離ポートに出力された前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別する識別ステップと、
   該識別ステップで識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するように、前記光時分割分離部を制御する制御ステップと、
   前記Ｎ個のチャネルを、チャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力する出力ステップと
   を備えたことを特徴とする光時分割多重信号チャネル識別方法。
3. 光時分割分離部において、チャネルの間隔が時間的に不等間隔な不等間隔光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、該Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するときに、Ｎ個の分離ポートに出力する分離ステップと、
   前記Ｎ個の分離ポートのすべてに前記データが出力されるように、前記光時分割分離部を制御する制御ステップと、
   前記Ｎ個のチャネルを、チャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力する出力ステップと
   を備えたことを特徴とする光時分割多重信号チャネル識別方法。
4. 光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離手段と、
   前記Ｎ個の分離ポートに接続され、前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別手段と、
   該チャネル識別手段で識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した出力ポート番号のポートに一意に切り替えるチャネル切替手段と、
   Ｎ個の出力ポートを有し、前記切替手段で切り替えられた前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力手段と
   を備えたことを特徴とする光時分割多重信号チャネル識別装置。
5. 光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離手段と、
   前記Ｎ個の分離ポートに接続され、前記Ｎ個のチャネルのうち、いずれか１つのチャネルのチャネル番号を識別するチャネル識別手段と、
   該チャネル識別手段で識別した前記１つのチャネルのチャネル番号に対応して、前記Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するように、前記光時分割分離手段を制御するチャネル制御手段と、
   Ｎ個の出力ポートを有し、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力手段と
   を備えたことを特徴とする光時分割多重信号チャネル識別装置。
6. チャネルの間隔が時間的に不等間隔な不等間隔光時分割多重信号をＮ個のチャネルに分離して、該Ｎ個のチャネルのチャネル番号と出力ポート番号とが一致するときに、Ｎ個の分離ポートにそれぞれ出力する光時分割分離手段と、
   前記Ｎ個の分離ポートのすべてに前記データが出力されるように、前記光時分割分離手段を制御するチャネル制御手段と、
   Ｎ個の出力ポートを有し、前記Ｎ個のチャネルをチャネル番号と一致した前記出力ポート番号の出力ポートから出力するデータ出力手段と
   を備えたことを特徴とする光時分割多重信号チャネル識別装置。
7. 前記光時分割分離手段は、
   前記光時分割多重信号とチャープ光パルスとを合波する合波手段と、
   前記チャープ光パルスと前記光時分割多重信号とが重なるときに相互相関信号を出力し、前記光時分割多重信号のＮ個のチャネルの時間的な順序を、チャネルの波長の順序に一意に変換して、Ｎ個のチャネルに分離して出力する相互相関手段と
   を備えたことを特徴とする請求項４、５または６に記載の光時分割多重信号チャネル識別装置。
8. 前記光時分割分離手段は、
   Ｎ系統に分岐された光時分割多重信号およびＮ系統に分岐されたゲート光パルスの少なくとも一方に、各々の系統ごとに異なるタイミングで重なるように異なる遅延量を与えて合波する合波手段と、
   前記ゲート光パルスと前記光時分割多重信号とが重なるときに相互相関信号を出力するＮ個の相互相関手段と
   を備えたことを特徴とする請求項４、５または６に記載の光時分割多重信号チャネル識別装置。
9. 前記相互相関手段は、半導体光増幅器の四光波混合、光ファイバ中の相互位相変調、電界吸収型光増幅器の相互吸収変調、２次非線形光学材料の疑似位相整合のいずれかを用いて、前記相互相関信号を出力することを特徴とする請求項７または８に記載の光時分割多重信号チャネル識別装置。

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