JP3527455B2 - 光信号処理装置 - Google Patents
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信の分野にお
いて光信号の処理を行うための光信号処理装置にに適用
して有効な技術である。
いて光信号の処理を行うための光信号処理装置にに適用
して有効な技術である。
【０００２】
【従来の技術】インターネットの爆発的な発展により、
通信の主体は音声からデータへと大きく変わりつつあ
る。近い将来には通信路を流れる信号は大部分がパケッ
ト化されたデータになると考えられている。これに伴
い、光ファイバ通信システムにも、単なる大容量の通信
路から、パケット化された光信号を処理できるインテリ
ジェントなネットワークヘの進化が求められている。パ
ケット化された光信号を、各光信号の宛先情報に応じて
振り分けることができる光ルータは、そのような次世代
光通信ネットワークの核となる構成要素である。
通信の主体は音声からデータへと大きく変わりつつあ
る。近い将来には通信路を流れる信号は大部分がパケッ
ト化されたデータになると考えられている。これに伴
い、光ファイバ通信システムにも、単なる大容量の通信
路から、パケット化された光信号を処理できるインテリ
ジェントなネットワークヘの進化が求められている。パ
ケット化された光信号を、各光信号の宛先情報に応じて
振り分けることができる光ルータは、そのような次世代
光通信ネットワークの核となる構成要素である。
【０００３】光ルータにおいて最も重要なのは、光信号
から宛先などの情報を読み取る信号処理装置である。従
来、このような宛先情報の読み取りは電子回路により行
われていた。
から宛先などの情報を読み取る信号処理装置である。従
来、このような宛先情報の読み取りは電子回路により行
われていた。
【０００４】その従来の宛先情報の読み取り装置の概念
図を図１１に示す。図１１に示すように、光ファイバ通
信路からの光信号（アドレス情報、データ等）は、光タ
ップ装置１１０により分離され、光・電気変換装置１１
１の光電気変換素子により電気信号に変換される。この
変換された電気信号は電子回路１１２に導かれて、デー
タから宛先情報が抽出され、これに応じて光信号の処理
が行われる。
図を図１１に示す。図１１に示すように、光ファイバ通
信路からの光信号（アドレス情報、データ等）は、光タ
ップ装置１１０により分離され、光・電気変換装置１１
１の光電気変換素子により電気信号に変換される。この
変換された電気信号は電子回路１１２に導かれて、デー
タから宛先情報が抽出され、これに応じて光信号の処理
が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
信号処理装置では光信号を一旦電気に戻して、電子回路
で処理を行い、再び光信号を光信号に戻すために、信号
処理装置全体の処理速度が電子回路のスピードで制限さ
れるという問題点があった。インターネットを起爆剤と
して光通信ネットワークヘ要求される通信容量は指数関
数的に増大しているが、従来のように一旦電気信号に戻
して処理を行う方法では、次世代、次々世代の４０Ｇｂ
ｐｓ，１００Ｇｂｐｓといった超高速の光通信システム
を構築することは不可能である。
信号処理装置では光信号を一旦電気に戻して、電子回路
で処理を行い、再び光信号を光信号に戻すために、信号
処理装置全体の処理速度が電子回路のスピードで制限さ
れるという問題点があった。インターネットを起爆剤と
して光通信ネットワークヘ要求される通信容量は指数関
数的に増大しているが、従来のように一旦電気信号に戻
して処理を行う方法では、次世代、次々世代の４０Ｇｂ
ｐｓ，１００Ｇｂｐｓといった超高速の光通信システム
を構築することは不可能である。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めに成されたものであり、その目的は、光信号から宛先
などの情報を読み取る光信号処理を高速に行うことを可
能とする技術を提供することである。本発明の前記なら
びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面によって明らかにする。
めに成されたものであり、その目的は、光信号から宛先
などの情報を読み取る光信号処理を高速に行うことを可
能とする技術を提供することである。本発明の前記なら
びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び
添付図面によって明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
発明の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０００８】（１）基板上に、入力用光導波路と、前記
入力用光導波路に入力された光信号をＮ（２以上の整
数）に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力
ポートに接続され、前記光信号のタイムスロットずつ異
なる遅延時間を与えるＮ本の光遅延導波路アレイと、前
記Ｎ本の光遅延導波路アレイからの各々の光信号を合波
する光合波手段と、前記光合波手段の出力ポートに接続
された出力用光導波路とを備え、前記光分岐手段、前記
光遅延導波路アレイ、および前記光合波手段の少なくと
もいずれか一つが光振幅調整手段を備え、前記光合波手
段の後の基板上、ないしは前記出力用光導波路の後に光
ゲートを備える光信号処理装置である。
入力用光導波路に入力された光信号をＮ（２以上の整
数）に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力
ポートに接続され、前記光信号のタイムスロットずつ異
なる遅延時間を与えるＮ本の光遅延導波路アレイと、前
記Ｎ本の光遅延導波路アレイからの各々の光信号を合波
する光合波手段と、前記光合波手段の出力ポートに接続
された出力用光導波路とを備え、前記光分岐手段、前記
光遅延導波路アレイ、および前記光合波手段の少なくと
もいずれか一つが光振幅調整手段を備え、前記光合波手
段の後の基板上、ないしは前記出力用光導波路の後に光
ゲートを備える光信号処理装置である。
【０００９】（２）基板上に、入力用光導波路と、前記
入力用光導波路に入力された光信号をＮ（２以上の整
数）に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力
ポートに接続され、前記光信号のタイムスロットずつ異
なる遅延時間を与えるＮ本の光遅延導波路アレイと、前
記光遅延導波路アレイの各々に設けられた光ゲート手段
と、前記Ｎ本の光遅延導波路アレイからの各々の光信号
を合波する光合波手段と、前記光合波手段の出力ポート
に接続された出力用光導波路とを備え、前記光分岐手
段、前記光遅延導波路アレイ、前記光ゲート、および前
記光合波手段の少なくともいずれか一つが光振幅調整手
段を備える光信号処理装置である。
入力用光導波路に入力された光信号をＮ（２以上の整
数）に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力
ポートに接続され、前記光信号のタイムスロットずつ異
なる遅延時間を与えるＮ本の光遅延導波路アレイと、前
記光遅延導波路アレイの各々に設けられた光ゲート手段
と、前記Ｎ本の光遅延導波路アレイからの各々の光信号
を合波する光合波手段と、前記光合波手段の出力ポート
に接続された出力用光導波路とを備え、前記光分岐手
段、前記光遅延導波路アレイ、前記光ゲート、および前
記光合波手段の少なくともいずれか一つが光振幅調整手
段を備える光信号処理装置である。
【００１０】（３）（２）の光信号処理装置において、
前記光ゲート手段の後段の前記光遅延導波路アレイの各
々に位相調整手段を備える光信号処理装置である。
前記光ゲート手段の後段の前記光遅延導波路アレイの各
々に位相調整手段を備える光信号処理装置である。
【００１１】（４）（１）乃至（３）のいずれか１つの
光信号処理装置において、前記光振幅調整手段によっ
て、前記各光遅延導波路アレイを通った光信号が、前記
光合波手段においてそれぞれ異なる強度の比で足し合さ
れるように設定する。
光信号処理装置において、前記光振幅調整手段によっ
て、前記各光遅延導波路アレイを通った光信号が、前記
光合波手段においてそれぞれ異なる強度の比で足し合さ
れるように設定する。
【００１２】（５）（３）の光信号処理装置において、
前記遅延光導波路及び入出力用光導波路が石英系光導波
路であり、前記位相調整手段が前記各石英系光導波路上
に形成された薄膜ヒータであり、前記振幅調整手段が石
英系光導波路上に形成された薄膜ヒータを具備したマッ
ハツェンダ型干渉計と、これに縦続に接続された薄膜ヒ
ータを具備した位相変調器である。これらにより、入力
された光信号の値を一旦電気信号に変更して処理するこ
となく、光領域でデジタル−アナログ変換することが可
能となり、比較的遅い電気装置で高速な光信号を取り扱
う光信号処理装置を提供できる。また、前記光合波手段
においてそれぞれ異なる強度の比で足し合されるように
設定することにより、光信号の全てのビット内容を認識
可能になる。さらに、前記光遅延導波路アレイに位相調
整手段を設けることにより、前記光ゲートにおいて利得
（あるいは損失）を調整する際に生じる光の位相シフト
量の変化を補償することが可能になる。
前記遅延光導波路及び入出力用光導波路が石英系光導波
路であり、前記位相調整手段が前記各石英系光導波路上
に形成された薄膜ヒータであり、前記振幅調整手段が石
英系光導波路上に形成された薄膜ヒータを具備したマッ
ハツェンダ型干渉計と、これに縦続に接続された薄膜ヒ
ータを具備した位相変調器である。これらにより、入力
された光信号の値を一旦電気信号に変更して処理するこ
となく、光領域でデジタル−アナログ変換することが可
能となり、比較的遅い電気装置で高速な光信号を取り扱
う光信号処理装置を提供できる。また、前記光合波手段
においてそれぞれ異なる強度の比で足し合されるように
設定することにより、光信号の全てのビット内容を認識
可能になる。さらに、前記光遅延導波路アレイに位相調
整手段を設けることにより、前記光ゲートにおいて利得
（あるいは損失）を調整する際に生じる光の位相シフト
量の変化を補償することが可能になる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】（６）前記（１）乃至（５）のいずれか１
つの光信号処理装置において、前記光分岐手段および前
記光合波手段のいずれか一方あるいは両方が、多モード
干渉光カプラである。これにより、小型で安定な光信号
の分岐、合波を行うことが可能になる。
つの光信号処理装置において、前記光分岐手段および前
記光合波手段のいずれか一方あるいは両方が、多モード
干渉光カプラである。これにより、小型で安定な光信号
の分岐、合波を行うことが可能になる。
【００１７】（７）前記（１）乃至（６）のいずれか１
つの光信号処理装置において、前記光遅延導波路アレイ
の途中にＴＥ／ＴＭ変換手段を備える。これにより、前
記光遅延導波路アレイが複屈折を有している場合にも、
装置全体として偏波依存性のない動作を実現することが
可能になる。
つの光信号処理装置において、前記光遅延導波路アレイ
の途中にＴＥ／ＴＭ変換手段を備える。これにより、前
記光遅延導波路アレイが複屈折を有している場合にも、
装置全体として偏波依存性のない動作を実現することが
可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１９】（第１実施形態）図１に本発明の第１実施
形態に係る光信号処理装置の構成を示す。図１に示すよ
うに、第１実施形態の光信号処理装置は、基板１０上
に、入力用光導波路１１と、入力光信号をＮ（ここでは
５）に分岐する多モード干渉光カプラ１２と、遅延がΔ
τずつ異なる光遅延導波路アレイ１３と、光遅延導波路
アレイ１３に備えられた光振幅調整部１４と、Ｎの光信
号を合波する多モード干渉光カプラ１５と、その多モー
ド干渉光カプラ１５の出力ポートに接続された光ゲート
１６と、出力用光導波路１７とを備える。
形態に係る光信号処理装置の構成を示す。図１に示すよ
うに、第１実施形態の光信号処理装置は、基板１０上
に、入力用光導波路１１と、入力光信号をＮ（ここでは
５）に分岐する多モード干渉光カプラ１２と、遅延がΔ
τずつ異なる光遅延導波路アレイ１３と、光遅延導波路
アレイ１３に備えられた光振幅調整部１４と、Ｎの光信
号を合波する多モード干渉光カプラ１５と、その多モー
ド干渉光カプラ１５の出力ポートに接続された光ゲート
１６と、出力用光導波路１７とを備える。
【００２０】ここで、入力用光導波路１１、光遅導波路
アレイ１３、及び出力用光導波路１７は、例えば、石英
系の光導波路を用いる。
アレイ１３、及び出力用光導波路１７は、例えば、石英
系の光導波路を用いる。
【００２１】光ゲート１６としては、半導体光スイッ
チ、導波路型非線形ループミラー、誘電体光スイッチな
どを用いることができ、また他の光スイッチを用いるこ
ともできる。
チ、導波路型非線形ループミラー、誘電体光スイッチな
どを用いることができ、また他の光スイッチを用いるこ
ともできる。
【００２２】また、光振幅調整部１４としては、図２に
示すように、石英系の遅延光導波路を用いる。薄膜ヒー
タ４０を用いて熱光学効果を利用したマッハツェンダ型
光スイッチ４１と、熱光学効果を利用した位相変調器
（薄膜ヒータ４０）を組み合わせたものを用いることが
でき、また別の構成の光振幅調整器を用いることもでき
る。
示すように、石英系の遅延光導波路を用いる。薄膜ヒー
タ４０を用いて熱光学効果を利用したマッハツェンダ型
光スイッチ４１と、熱光学効果を利用した位相変調器
（薄膜ヒータ４０）を組み合わせたものを用いることが
でき、また別の構成の光振幅調整器を用いることもでき
る。
【００２３】さらに、第１実施形態では、光分岐する手
段、および光合波する手段としてそれぞれ多モード干渉
光カプラ１２、１５を用いているが、これはこの構成が
小型で安定な光分岐、および光合波を提供できるからで
ある。しかしながら、本発明はこの例に限定されるもの
でなく、例えば方向性結合器をツリー状あるいはタップ
状に接続したものなど、他の光分岐手段、他の光合波手
段も用いることができる。
段、および光合波する手段としてそれぞれ多モード干渉
光カプラ１２、１５を用いているが、これはこの構成が
小型で安定な光分岐、および光合波を提供できるからで
ある。しかしながら、本発明はこの例に限定されるもの
でなく、例えば方向性結合器をツリー状あるいはタップ
状に接続したものなど、他の光分岐手段、他の光合波手
段も用いることができる。
【００２４】加えて、第１実施形態では、光遅延導波路
アレイ１３が光振幅調整部１４を備えているとしたが、
これはこの構成が作製誤差などを後から補正可能な、お
よび振幅調整量を後から変更可能な光振幅調整を実現で
きるからである。しかしながら、本発明はこの例に限定
されるものではなく、分岐手段である多モード干渉光カ
プラ１２に非等分岐比の光カプラを用いて光振幅調整を
実現しても良く、合波手段である多モード干渉光カプラ
１５に非等合波比の光カプラを用いて光振幅調整を実現
しても良く、この両者を用いて光振幅調整を実現しても
良く、さらに上記のいずれかあるいは両方と光遅延導波
路アレイ１３に備えた光振幅調整部１４を併用しても良
い。
アレイ１３が光振幅調整部１４を備えているとしたが、
これはこの構成が作製誤差などを後から補正可能な、お
よび振幅調整量を後から変更可能な光振幅調整を実現で
きるからである。しかしながら、本発明はこの例に限定
されるものではなく、分岐手段である多モード干渉光カ
プラ１２に非等分岐比の光カプラを用いて光振幅調整を
実現しても良く、合波手段である多モード干渉光カプラ
１５に非等合波比の光カプラを用いて光振幅調整を実現
しても良く、この両者を用いて光振幅調整を実現しても
良く、さらに上記のいずれかあるいは両方と光遅延導波
路アレイ１３に備えた光振幅調整部１４を併用しても良
い。
【００２５】次に、第１実施形態の光信号処理装置の動
作について、図面を用いて詳細に説明する。図３は、第
１実施形態の光信号処理装置により光パルス列の認識を
行った例を示したである。ここでは入力光パルス列が５
ビットからなる信号［ａ4，ａ3，ａ2，ａ1，ａ0］であ
るとする（各ビットの値は１ないしは０である）。
作について、図面を用いて詳細に説明する。図３は、第
１実施形態の光信号処理装置により光パルス列の認識を
行った例を示したである。ここでは入力光パルス列が５
ビットからなる信号［ａ4，ａ3，ａ2，ａ1，ａ0］であ
るとする（各ビットの値は１ないしは０である）。
【００２６】第１実施形態の光信号処理装置では、ま
ず、この人力光パルス列が、多モード干渉光カプラ１２
により分岐される。続いて各光パルス列は、遅延導波路
アレイ１３により、タイムスロットを単位としてそれぞ
れ遅延される。遅延を受けた光パルス列は、多モード干
渉光カプラ１５により合波されて、所定のタイムスロッ
ト領域が光ゲートにより抜き出される。このとき、光遅
延導波路アレイ１３の振幅調整量をそれぞれ［２4、
２3、２2、２1、２0］とすると、光ゲート１６を出力す
る光強度は次のように表わされる。
ず、この人力光パルス列が、多モード干渉光カプラ１２
により分岐される。続いて各光パルス列は、遅延導波路
アレイ１３により、タイムスロットを単位としてそれぞ
れ遅延される。遅延を受けた光パルス列は、多モード干
渉光カプラ１５により合波されて、所定のタイムスロッ
ト領域が光ゲートにより抜き出される。このとき、光遅
延導波路アレイ１３の振幅調整量をそれぞれ［２4、
２3、２2、２1、２0］とすると、光ゲート１６を出力す
る光強度は次のように表わされる。
【００２７】
【数１】
この数１の式より、出力信号Ｓの振幅は入力信号をデジ
タル−アナログ変換したものになっていることが分か
る。従来、光パルス列の内容を認識するためには光パル
ス列の各パルスを逐次電気信号に直す必要があったが、
第１実施形態の構成によれば光信号を光の領域でデジタ
ル−アナログ変換できるので、光パルス列よりも遅い電
気処理装置により光パルスを認識することができる。
タル−アナログ変換したものになっていることが分か
る。従来、光パルス列の内容を認識するためには光パル
ス列の各パルスを逐次電気信号に直す必要があったが、
第１実施形態の構成によれば光信号を光の領域でデジタ
ル−アナログ変換できるので、光パルス列よりも遅い電
気処理装置により光パルスを認識することができる。
【００２８】なお、図３ではすべてのビットの内容を認
識する例を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、光パルス列の一部だけを認識することも可能で
ある。
識する例を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、光パルス列の一部だけを認識することも可能で
ある。
【００２９】例えば、図１で各光遅導波路アレイ１３の
振幅調整量をそれぞれ［２2，０，２1，０，２0］とす
れば、第１、第３、および第５ビットの内容をデジタル
アナログ変換して得ることができる。
振幅調整量をそれぞれ［２2，０，２1，０，２0］とす
れば、第１、第３、および第５ビットの内容をデジタル
アナログ変換して得ることができる。
【００３０】さらに、以上では振幅調整量を［２4，
２3，２2，２1，２0］とすべて異なるように設定すると
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の
組み合わせでももちろん構わない。例えば［１，−１，
１，−１，１］のように設定すれば（負符号は位相変調
により実現される。）、データ列の奇数番目に含まれる
ビット数と、偶数番目に含まれるビット数とを比較する
ことができ、パリティチェック装置として用いることが
できる。
２3，２2，２1，２0］とすべて異なるように設定すると
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の
組み合わせでももちろん構わない。例えば［１，−１，
１，−１，１］のように設定すれば（負符号は位相変調
により実現される。）、データ列の奇数番目に含まれる
ビット数と、偶数番目に含まれるビット数とを比較する
ことができ、パリティチェック装置として用いることが
できる。
【００３１】このように、第１実施形態の光信号処理装
置によれば、入力された光信号を複数に分岐する光分岐
手段と、遅延量の異なる光遅延導波路アレイと、光遅延
導波路アレイに導かれた光信号の振幅を調整する光振幅
調整手段と、各光遅延導波路アレイからの光信号を合波
する光合波手段と、光信号を時間軸上でゲートする光ゲ
ートを用いているので、入力された光信号の値を光領域
でデジタル−アナログ変換することが可能となり、比較
的遅い電気装置で高速な光信号を取り扱う光信号処理装
置を提供できる。
置によれば、入力された光信号を複数に分岐する光分岐
手段と、遅延量の異なる光遅延導波路アレイと、光遅延
導波路アレイに導かれた光信号の振幅を調整する光振幅
調整手段と、各光遅延導波路アレイからの光信号を合波
する光合波手段と、光信号を時間軸上でゲートする光ゲ
ートを用いているので、入力された光信号の値を光領域
でデジタル−アナログ変換することが可能となり、比較
的遅い電気装置で高速な光信号を取り扱う光信号処理装
置を提供できる。
【００３２】（実施例１）図４は、第１実施形態の実施
例１の光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例
１の光信号処理装置は、図１に示す第１実施形態の光信
号処理装置と同じ構成要素で形成されるが、光ゲート１
６は基板１０上に配設されておらず基板２０の外に個別
部品として設けられている。このような構成でも、図１
に示す第１実施形態の光信号処理装置と同様に光パルス
列の認識を行うことができる。
例１の光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例
１の光信号処理装置は、図１に示す第１実施形態の光信
号処理装置と同じ構成要素で形成されるが、光ゲート１
６は基板１０上に配設されておらず基板２０の外に個別
部品として設けられている。このような構成でも、図１
に示す第１実施形態の光信号処理装置と同様に光パルス
列の認識を行うことができる。
【００３３】図４に示す本実施例１の光信号処理装置の
構成では、光ゲート１６を基板上に配置しないことか
ら、光ゲート１６として半導体光スイッチ、導波路型非
線形ループミラー、誘電体光スイッチなどに加えて、光
ファイバ型非線形ループミラーなど、様々なデバイスを
用いることができる。
構成では、光ゲート１６を基板上に配置しないことか
ら、光ゲート１６として半導体光スイッチ、導波路型非
線形ループミラー、誘電体光スイッチなどに加えて、光
ファイバ型非線形ループミラーなど、様々なデバイスを
用いることができる。
【００３４】（実施例２）図５は、第１実施形態の実施
例２の光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例
２の光信号処理装置は、図１に示す第１実施形態の光信
号処理装置と同じ構成を有するが、光遅延導波路アレイ
１３の中間点にＴＥ／ＴＭ変換器１８が挿入されてい
る。
例２の光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例
２の光信号処理装置は、図１に示す第１実施形態の光信
号処理装置と同じ構成を有するが、光遅延導波路アレイ
１３の中間点にＴＥ／ＴＭ変換器１８が挿入されてい
る。
【００３５】このようにすると、光遅延導波路アレイ１
３が複屈折を有している場合にも、装置全体としては偏
波依存性のない動作を実現することができる。
３が複屈折を有している場合にも、装置全体としては偏
波依存性のない動作を実現することができる。
【００３６】（実施例３）図６は、第１実施形態の実施
例３の光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例
３の光信号処理装置は、図１に示す第１実施形態の光信
号処理装置と同じ構成を有するが、光ゲート１６が合波
を行う多モード干渉光カプラ１５の後ではなく、光遅延
導波路アレイ１３のそれぞれに設置されている。このよ
うにしても、図１の本発明の第１実施形態と全く同じ機
能を提供することができる。
例３の光信号処理装置の構成を示す図である。本実施例
３の光信号処理装置は、図１に示す第１実施形態の光信
号処理装置と同じ構成を有するが、光ゲート１６が合波
を行う多モード干渉光カプラ１５の後ではなく、光遅延
導波路アレイ１３のそれぞれに設置されている。このよ
うにしても、図１の本発明の第１実施形態と全く同じ機
能を提供することができる。
【００３７】さらに、この場合には、それぞれの光ゲー
ト１６の利得（あるいは損失）を調整することで振幅調
整機能を備えさせることができる。
ト１６の利得（あるいは損失）を調整することで振幅調
整機能を備えさせることができる。
【００３８】ただし通常、光ゲート１６において利得
（あるいは損失）を調整すると光の位相シフト量も変化
するので、本実施例３の光信号処理装置ではこれを補償
するための位相調整器１９をそれぞれの光遅延導波路ア
レイ１３に設けている。この位相調整器１９により、光
の位相シフトを補償できる。
（あるいは損失）を調整すると光の位相シフト量も変化
するので、本実施例３の光信号処理装置ではこれを補償
するための位相調整器１９をそれぞれの光遅延導波路ア
レイ１３に設けている。この位相調整器１９により、光
の位相シフトを補償できる。
【００３９】なお、振幅調整に伴う位相シフトを考慮し
て光遅延導波路アレイ１３を設計すれば、このような位
相調整器１９を用いなくてもよい。
て光遅延導波路アレイ１３を設計すれば、このような位
相調整器１９を用いなくてもよい。
【００４０】なお、図６に示す本実施例３の光信号処理
装置では光ゲート１６により振幅調整機能を実現すると
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば図７に示すように、各光遅延導波路アレイ１３に光ゲ
ート１６とともに振幅調整器１４を配置しても構わな
い。
装置では光ゲート１６により振幅調整機能を実現すると
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば図７に示すように、各光遅延導波路アレイ１３に光ゲ
ート１６とともに振幅調整器１４を配置しても構わな
い。
【００４１】（第２実施形態）図８に本発明の第２実施
形態に係る光信号処理装置の構成を示す。図８に示すよ
うに、第２実施形態の光信号処理装置は、基板２０上
に、入力用光導波路２１と、入力された光信号を分岐す
る多モード干渉光カプラ２２と、分岐された光信号に遅
延を与える第１の光遅延導波路アレイ２３と、第１の光
遅延導波路アレイ２３に設けられた光ゲート２と、第１
の光遅延導波路アレイ２３を入力とするＮ×Ｎ光スイッ
チ２５と、Ｎ×Ｎ光スイッチ２５の出力に接続された第
２の光遅延導波路アレイ２６と、第２の光遅延導波路ア
レイ２６に設けられた位相調整器２７と、第２の光遅延
導波路アレイ２６からの光信号を合波する多モード干渉
光カプラ２８と、多モード干渉光カプラ２８の出力ポー
トに接続された出力用光導波路２９とを備える。
形態に係る光信号処理装置の構成を示す。図８に示すよ
うに、第２実施形態の光信号処理装置は、基板２０上
に、入力用光導波路２１と、入力された光信号を分岐す
る多モード干渉光カプラ２２と、分岐された光信号に遅
延を与える第１の光遅延導波路アレイ２３と、第１の光
遅延導波路アレイ２３に設けられた光ゲート２と、第１
の光遅延導波路アレイ２３を入力とするＮ×Ｎ光スイッ
チ２５と、Ｎ×Ｎ光スイッチ２５の出力に接続された第
２の光遅延導波路アレイ２６と、第２の光遅延導波路ア
レイ２６に設けられた位相調整器２７と、第２の光遅延
導波路アレイ２６からの光信号を合波する多モード干渉
光カプラ２８と、多モード干渉光カプラ２８の出力ポー
トに接続された出力用光導波路２９とを備える。
【００４２】ここで、第２実施形態では、光分岐する手
段、および光合波する手段としてそれぞれ多モード干渉
光カプラ２２、２８を用いているが、これはこの構成が
小型で安定な光分岐、および光合波を提供できるからで
ある。しかしながら、本発明はこの例に限定されるもの
でなく、例えば方向性結合器をツリー状あるいはタップ
状に接続したものなど、他の光分岐手段、他の光合波手
段も用いることができる。
段、および光合波する手段としてそれぞれ多モード干渉
光カプラ２２、２８を用いているが、これはこの構成が
小型で安定な光分岐、および光合波を提供できるからで
ある。しかしながら、本発明はこの例に限定されるもの
でなく、例えば方向性結合器をツリー状あるいはタップ
状に接続したものなど、他の光分岐手段、他の光合波手
段も用いることができる。
【００４３】図８に示す第２実施形態ののＮ×Ｎ光スイ
ッチ２５の構成例を図９に示す。図９に示すように、Ｎ
×Ｎ光スイッチ２５は、ノンブロッキング構成のマトリ
クススイッチとなっている。図９のマトリクススイッチ
では、〜の入力ポートとＡ〜Ｅの出力ポートを備
え、両者がクロスするように配置されている。それぞれ
の交点にはマッハツェンダ型光スイッチ４１の熱光学ス
イッチが配置されており、それぞれのスイッチの状態に
応じて、〜の入力ポートに入力された光信号は、ス
イッチの状態に応じてＡ〜Ｅの出力ポートヘとそれぞれ
接続される。ここで、図９に示すＮ×Ｎ光スイッチ２５
は熱光学を用いて実現されるとしたが、これはこの構成
が安定で小型なスイッチを実現できるからである。しか
しながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、
電気光学効果を用いたスイッチ、マイクロマシンを用い
たスイッチ、光−光変調を用いたスイッチなど、他のス
イッチング手法によっても実現できる。
ッチ２５の構成例を図９に示す。図９に示すように、Ｎ
×Ｎ光スイッチ２５は、ノンブロッキング構成のマトリ
クススイッチとなっている。図９のマトリクススイッチ
では、〜の入力ポートとＡ〜Ｅの出力ポートを備
え、両者がクロスするように配置されている。それぞれ
の交点にはマッハツェンダ型光スイッチ４１の熱光学ス
イッチが配置されており、それぞれのスイッチの状態に
応じて、〜の入力ポートに入力された光信号は、ス
イッチの状態に応じてＡ〜Ｅの出力ポートヘとそれぞれ
接続される。ここで、図９に示すＮ×Ｎ光スイッチ２５
は熱光学を用いて実現されるとしたが、これはこの構成
が安定で小型なスイッチを実現できるからである。しか
しながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、
電気光学効果を用いたスイッチ、マイクロマシンを用い
たスイッチ、光−光変調を用いたスイッチなど、他のス
イッチング手法によっても実現できる。
【００４４】さらに、図９に示すＮ×Ｎ光スイッチ２５
ではスイッチをノンブロッキング構成としたが、これは
この構成が他の接続状態に影響を与えずにスイッチの状
態を切り替えられるからである。しかしながら本発明は
この例に限定されるものではなく、ノンブロッキングな
構成でなくとも実現できる。
ではスイッチをノンブロッキング構成としたが、これは
この構成が他の接続状態に影響を与えずにスイッチの状
態を切り替えられるからである。しかしながら本発明は
この例に限定されるものではなく、ノンブロッキングな
構成でなくとも実現できる。
【００４５】次に、第２実施形態の光信号処理装置の動
作について、図面を用いて詳細に説明する。図１０は、
図８に示す第２実施形態に係る光信号処理装置により、
時間軸上で多重化された光信号の入れ替えを行った例を
示した図である。
作について、図面を用いて詳細に説明する。図１０は、
図８に示す第２実施形態に係る光信号処理装置により、
時間軸上で多重化された光信号の入れ替えを行った例を
示した図である。
【００４６】今、５系列の光信号［ｂ4，ｂ3，ｂ2，
ｂ1，ｂ0］が時間軸上で多重化されているとする。この
とき入力信号は、第１の多モード干渉光カプラ２２によ
り分岐され、第１の遅延導波路アレイ２３によりそれぞ
れタイムスロットずつ遅延を受ける。続いて、それぞれ
の光信号はゲート２４により各系列の信号が同じタイミ
ングとなるように切り出される。
ｂ1，ｂ0］が時間軸上で多重化されているとする。この
とき入力信号は、第１の多モード干渉光カプラ２２によ
り分岐され、第１の遅延導波路アレイ２３によりそれぞ
れタイムスロットずつ遅延を受ける。続いて、それぞれ
の光信号はゲート２４により各系列の信号が同じタイミ
ングとなるように切り出される。
【００４７】多重分離された光信号は、続いてＮ×Ｎ光
スイッチ２５へと導かれる。Ｎ×Ｎ光スイッチ２５で
は、スイッチの状態に従って、各信号系列が第２の光遅
延導波路アレイ２６の各光遅延導波路へと、所望の組み
合わせで導かれる。その後、各信号系列はそれぞれタイ
ムスロットづつ遅延を受けて、合波用の多モード干渉光
カプラ２８で合波されて出力用光導波路２９へと導かれ
る。
スイッチ２５へと導かれる。Ｎ×Ｎ光スイッチ２５で
は、スイッチの状態に従って、各信号系列が第２の光遅
延導波路アレイ２６の各光遅延導波路へと、所望の組み
合わせで導かれる。その後、各信号系列はそれぞれタイ
ムスロットづつ遅延を受けて、合波用の多モード干渉光
カプラ２８で合波されて出力用光導波路２９へと導かれ
る。
【００４８】この結果、入力信号は時間軸上で入れ替え
られて、例えばこの場合には［ｂ3，ｂ1，ｂ2，ｂ0，ｂ
4］となって、出力用光導波路２９から得られる。
られて、例えばこの場合には［ｂ3，ｂ1，ｂ2，ｂ0，ｂ
4］となって、出力用光導波路２９から得られる。
【００４９】従って、本発明の第２実施形態に係る光信
号処理装置によれば、時間軸上で多重化された光信号を
光のままで、タイムスロットを入れ替えるなどの処理を
行うことができる。
号処理装置によれば、時間軸上で多重化された光信号を
光のままで、タイムスロットを入れ替えるなどの処理を
行うことができる。
【００５０】なお、本発明の第２実施形態の光信号処理
装置においても、図５のように光遅導波路アレイ２３、
２６の中途にＴＥ／ＴＭ変換器を挿入すると、偏波無依
存な動作を得ることが可能である。
装置においても、図５のように光遅導波路アレイ２３、
２６の中途にＴＥ／ＴＭ変換器を挿入すると、偏波無依
存な動作を得ることが可能である。
【００５１】以上、詳細に説明したように、第２実施形
態の光信号処理装置によれば、入力された光信号を複数
に分岐する光分岐手段と、遅延量の異なる光遅延導波路
アレイと、光遅延導波路アレイに導かれた光信号を時間
軸上でゲートする光ゲートと、ゲートされた光信号を入
れ替える光スイッチと、光スイッチで入れ替えられた光
信号にそれぞれ遅延を与える光遅延導波路アレイと、遅
延を受けた光信号を合渡する光合波手段とを用いている
ので、入力された時間多重された光信号のスロットを入
れ替えるなどの処理が可能となり、光領域で高速な光信
号を取り扱う光信号処理装置を提供できる。
態の光信号処理装置によれば、入力された光信号を複数
に分岐する光分岐手段と、遅延量の異なる光遅延導波路
アレイと、光遅延導波路アレイに導かれた光信号を時間
軸上でゲートする光ゲートと、ゲートされた光信号を入
れ替える光スイッチと、光スイッチで入れ替えられた光
信号にそれぞれ遅延を与える光遅延導波路アレイと、遅
延を受けた光信号を合渡する光合波手段とを用いている
ので、入力された時間多重された光信号のスロットを入
れ替えるなどの処理が可能となり、光領域で高速な光信
号を取り扱う光信号処理装置を提供できる。
【００５２】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
【００５３】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００５４】本発明の光信号処理装置によれば、入力さ
れた光信号を複数に分岐し、その分岐された光信号をそ
れぞれ異なる量に遅延させ、かつ光信号の振幅を調整し
てそれら光信号を合波し、光信号を時間軸上でゲートす
ることにより、入力された光信号の値を光領域でデジタ
ル−アナログ変換することが可能となり、比較的遅い電
気装置で高速な光信号を取り扱うことができる。
れた光信号を複数に分岐し、その分岐された光信号をそ
れぞれ異なる量に遅延させ、かつ光信号の振幅を調整し
てそれら光信号を合波し、光信号を時間軸上でゲートす
ることにより、入力された光信号の値を光領域でデジタ
ル−アナログ変換することが可能となり、比較的遅い電
気装置で高速な光信号を取り扱うことができる。
【００５５】また、入力された光信号を複数に分岐し、
それぞれを異なる量に遅延させ、それぞれの光信号を時
間軸上でゲートし、そのゲートされた光信号を入れ替
え、その入れ替えられた光信号をそれぞれ遅延させ、遅
延を受けた光信号を合波することにより、入力された時
間多重された光信号のスロットを入れ替えるなどの処理
が可能となり、光領域で高速な光信号を取り扱うことが
できる。
それぞれを異なる量に遅延させ、それぞれの光信号を時
間軸上でゲートし、そのゲートされた光信号を入れ替
え、その入れ替えられた光信号をそれぞれ遅延させ、遅
延を受けた光信号を合波することにより、入力された時
間多重された光信号のスロットを入れ替えるなどの処理
が可能となり、光領域で高速な光信号を取り扱うことが
できる。
【図１】本発明の第一実施形態に係る光信号処理装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】光振幅調整装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光信号処理装置の
動作を説明するための図である。
動作を説明するための図である。
【図４】実施例１の光信号処理装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図５】実施例２の光信号処理装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図６】実施例３の光信号処理装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図７】実施例３の光信号処理装置の変形例の構成を示
す図である。
す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光信号処理装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図９】Ｎ×Ｎ光スイッチの構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光信号処理装置
の動作を説明するための図である。
の動作を説明するための図である。
【図１１】従来の信号処理装置の例を示した図である。
１０…基板、１１…入力用光導波路、１２…多モード干
渉光カプラ、１３…光遅延導波路アレイ、１４…光振幅
調整部、１５…多モード干渉光カプラ、１６…光ゲー
ト、１７…出力用光導波路、１８…ＴＥ／ＴＭ変換器、
１９…位相変調器、２０…基板、２１…入力用光導波
路、２２…多モード干渉光カプラ、２３…光遅延波路ア
レイ、２４…光ゲート、２５…Ｎ×Ｎ光スイッチ、２６
…光遅延導波路アレイ、２７…位相調整器、２８…多モ
ード干渉光カプラ、２９…出力用光導波路、４０…薄膜
ヒータ、４１…マッハツェンダ型光スイッチ、１１０…
光タップ、１１１…光・電気変換回路、１１２…電子回
路。
渉光カプラ、１３…光遅延導波路アレイ、１４…光振幅
調整部、１５…多モード干渉光カプラ、１６…光ゲー
ト、１７…出力用光導波路、１８…ＴＥ／ＴＭ変換器、
１９…位相変調器、２０…基板、２１…入力用光導波
路、２２…多モード干渉光カプラ、２３…光遅延波路ア
レイ、２４…光ゲート、２５…Ｎ×Ｎ光スイッチ、２６
…光遅延導波路アレイ、２７…位相調整器、２８…多モ
ード干渉光カプラ、２９…出力用光導波路、４０…薄膜
ヒータ、４１…マッハツェンダ型光スイッチ、１１０…
光タップ、１１１…光・電気変換回路、１１２…電子回
路。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｈ
Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｕ
(56)参考文献 特開 平８−163096（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/00 - 1/125
G02F 1/29 - 7/00
G02B 6/12 - 6/14
H04B 9/00
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に、入力用光導波路と、前記入力
用光導波路に入力された光信号をＮ（２以上の整数）に
分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力ポート
に接続され、前記光信号のタイムスロットずつ異なる遅
延時間を与えるＮ本の光遅延導波路アレイと、前記Ｎ本
の光遅延導波路アレイからの各々の光信号を合波する光
合波手段と、前記光合波手段の出力ポートに接続された
出力用光導波路とを備え、 前記光分岐手段、前記光遅延導波路アレイ、および前記
光合波手段の少なくともいずれか一つが光振幅調整手段
を備え、前記光合波手段の後の基板上、ないしは前記出
力用光導波路の後に光ゲートを備えたことを特徴とする
光信号処理装置。 - 【請求項２】 基板上に、入力用光導波路と、前記入力
用光導波路に入力された光信号をＮ（２以上の整数）に
分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段の各出力ポート
に接続され、前記光信号のタイムスロットずつ異なる遅
延時間を与えるＮ本の光遅延導波路アレイと、前記光遅
延導波路アレイの各々に設けられた光ゲート手段と、前
記Ｎ本の光遅延導波路アレイからの各々の光信号を合波
する光合波手段と、前記光合波手段の出力ポートに接続
された出力用光導波路とを備え、 前記光分岐手段、前記光遅延導波路アレイ、前記光ゲー
ト、および前記光合波手段の少なくともいずれか一つが
光振幅調整手段を備えていることを特徴とする光信号処
理装置。 - 【請求項３】 前記請求項２に記載の光信号処理装置に
おいて、 前記光ゲート手段の後段の前記光遅延導波路アレイの各
々に位相調整手段を備えたことを特徴とする光信号処理
装置。 - 【請求項４】 前記請求項１乃至３のいずれか１項に記
載の光信号処理装置において、 前記光振幅調整手段によって、前記各光遅延導波路アレ
イを通った光信号が、前記光合波手段においてそれぞれ
異なる強度の比で足し合されるように設定したことを特
徴とする光信号処理装置。 - 【請求項５】 前記請求項３に記載の光信号処理装置に
おいて、 前記光遅延導波路及び入出力用光導波路が石英系光導波
路であり、前記位相調整手段が前記各石英系光導波路上
に形成された薄膜ヒータであり、前記振幅調整手段が石
英系光導波路上に形成された薄膜ヒータを具備したマッ
ハツェンダ型干渉計と、これに縦続に接続された薄膜ヒ
ータを具備した位相変調器であることを特徴とする光信
号処理装置。 - 【請求項６】 前記請求項１乃至５のいずれか１項に記
載の光信号処理装置において、 前記光分岐手段および前記光合波手段のいずれか一方あ
るいは両方が、多モード干渉光カプラである ことを特徴
とする光信号処理装置。 - 【請求項７】 前記請求項１乃至６のいずれか１項に記
載の光信号処理装置において、 前記光遅延導波路アレイの途中にＴＥ／ＴＭ変換手段 を
備えたことを特徴とする光信号処理装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000064364A JP3527455B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 光信号処理装置 |
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| EP01105382A EP1132766A3 (en) | 2000-03-09 | 2001-03-09 | Optical signal processing device using optical gate |
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|---|---|---|---|
| JP2000064364A JP3527455B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 光信号処理装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2004004885A Division JP3816493B2 (ja) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | 光信号処理装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP1132766A3 (ja) |
| JP (1) | JP3527455B2 (ja) |
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