JP3981369B2 - Optical-optical serial-parallel converter - Google Patents
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Description
本発明は、光パケット等の光パルス列を入力してシリアル−パラレル変換する光−光型シリアル−パラレル変換装置に関する。 The present invention relates to an optical-optical serial-parallel converter that receives an optical pulse train such as an optical packet and performs serial-parallel conversion.
近年、インターネットに代表されるデータ通信の爆発的増加に伴い、光信号の高速化の要求が高まっている。しかし、光信号を受光素子で電気信号に変換した後、１０Ｇｂｐｓ以上の電気信号を従来の電子回路でそのまま処理することが問題となってきている。例えば、光パケット通信では、ルータ等において、光パケットのラベルに含有されるアドレス情報を解読して出力ポートを判別するためのラベル認識機能や、光パケット同士の衝突回避のためにそのパケット信号を任意の時間だけ遅延させるようなバッファメモリ機能が必要であるが、従来ではそれらラベル認識処理やメモリ処理の機能はシリコン系のＬＳＩで構成されているため、その動作速度は１Ｇｂｐｓ以下となってしまう。 In recent years, with the explosive increase in data communication represented by the Internet, there has been an increasing demand for high-speed optical signals. However, after converting an optical signal into an electrical signal by a light receiving element, it has become a problem to process an electrical signal of 10 Gbps or more as it is by a conventional electronic circuit. For example, in optical packet communication, a router or the like decodes address information contained in an optical packet label to determine an output port, and the packet signal for avoiding collision between optical packets. A buffer memory function that delays by an arbitrary time is required. However, since the functions of label recognition processing and memory processing are conventionally configured by a silicon LSI, the operation speed is 1 Gbps or less. .
そのため、高速の光パケット信号に対して、このラベル認識処理やメモリ処理を実現することは、従来のシリコン系電子回路を用いたのでは、困難になってきている。 For this reason, it has become difficult to implement this label recognition processing and memory processing for high-speed optical packet signals using conventional silicon electronic circuits.
そこで近年では、図９に示すように、高速光パケット信号を受光素子を用いたＯ／Ｅ（光／電気）受信回路１により電気信号に変換し、その電気信号からＩｎＰまたはＧａＡｓ系の高速電子回路技術を用いた電気クロック信号発生器２によりクロック信号を抽出するとともに、そのクロック信号により電気シリアル−パラレル変換器３において高速電気信号を複数の低速な電気信号へパラレル変換した後、ラベル認識を可能としたり、一方メモリ処理では、それらパラレル変換された電気信号をＳＲＡＭのメモリセルアレイ４に記憶させ、さらにそれら電気信号を読み出す際にも、メモリセルアレイ４から読み出した複数の低速な出力電気信号を、電子回路技術を用いた電気パラレル−シリアル変換器５により高速なシリアル電気信号に再構成し、最後にこの高速なシリアル電気信号をＥ／Ｏ（電気／光）送信回路６により光パケット信号に変換する方法が考えられている。
Therefore, in recent years, as shown in FIG. 9 , a high-speed optical packet signal is converted into an electric signal by an O / E (optical / electrical)
しかし、このような方法では、クロック発生、シリアル−パラレル変換、およびその逆変換をすべて電子回路２、３、５に依存しているため、４０Ｇｂｐｓ程度の速度が限界であると考えられる。さらに、ＩｎＰまたはＧａＡｓ系高速電子回路技術によりシリアル−パラレル変換を行い、複数の低速な信号に変換する場合、高速な電気信号を順次半分の速度に分周する（４０ＧＨｚ→２０ＧＨｚ→・・・→数１００ＭＨｚ）必要があるため、かなりの段数が必要となり、またそれぞれの段におけるクロック抽出および位相制御等の問題も発生する。また、これら電子回路を用いた場合は、全体の消費電力も相当大きくなると予想される。しかも、電子回路を用いた従来のクロック抽出では、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相ロックループ）によるフィードバックをかけ、ＶＣＯ（Voltage-Controlled 0scilltor：電圧制御発振器）の発振周波数をロックする必要があるため、バースト的に入力するパケット信号に対しては、瞬時にクロックを抽出することが不可能である。
However, in such a method, since clock generation, serial-parallel conversion, and inverse conversion all depend on the
一方、上記システムとは独立に、高速なシリアル光信号のパラレル変換（空間変換時間ともいう）に関するいくつかの研究が行われている。従来の光シリアル−パラレル変換方法として、高速な光信号を複数に分岐し、それぞれの光信号を高速な光−光スイッチを用いて、低速な光信号に変換する方法が考えられる。例えば、１００Ｇｂｐｓの高速な光信号を１０Ｇｂｐｓの低速な光信号１０本にパラレル変換する場合は、１０個の光−光スイッチを使用していた。 On the other hand, independent of the above system, several studies on parallel conversion (also referred to as spatial conversion time) of high-speed serial optical signals have been conducted. As a conventional optical serial-parallel conversion method, a method of branching a high-speed optical signal into a plurality of signals and converting each optical signal into a low-speed optical signal using a high-speed optical-optical switch is conceivable. For example, in the case of converting a high-speed optical signal of 100 Gbps into 10 low-speed optical signals of 10 Gbps, ten optical-optical switches are used.
その他の光シリアル−パラレル変換方法として、複数の表面出射２次高調波発生を用いた方法(非特許文献１)、エキシトン的巨大非線形効果を用いた方法(非特許文献２)、ホログラムを用いた方法(非特許文献３)などがあった。
しかし、光シリアル−光パラレル変換に複数の光−光スイッチを用いた従来方法では、かなり大掛かりな装置となる上、消費電力も大きくなるという問題があった。さらに、表面出射２次高調波発生を用いた従来の方法は、非共鳴の光非線形効果を用いるために、極端に効率が悪く、損失が非常に大きいという問題がある。また、エキシトン的巨大非線形効果を用いた従来の方法は、大きな非線形効果を得るために、非線形媒質を液体へリウム温度に冷やす必要があるなどの問題がある。さらに、ホログラムを用いた従来の方法は回折効果を用いているために、極端に損失が大きいなどの問題がある。したがって、このような従来方法はいずれも極端なランニングコストを要し、かつ非効率であり、長期にわたって安定した性能を維持することは非常に困難であるという問題を孕んでいる。 However, in the conventional method using a plurality of optical-optical switches for optical serial-optical parallel conversion, there is a problem that the apparatus becomes considerably large and power consumption increases. Further, the conventional method using the surface emission second harmonic generation uses the non-resonant optical nonlinear effect, so that there is a problem that the efficiency is extremely low and the loss is very large. Further, the conventional method using the excitonic giant nonlinear effect has a problem that the nonlinear medium needs to be cooled to the liquid helium temperature in order to obtain a large nonlinear effect. Furthermore, since the conventional method using a hologram uses the diffraction effect, there are problems such as extremely large loss. Therefore, all of these conventional methods require extreme running costs, are inefficient, and have a problem that it is very difficult to maintain stable performance over a long period of time.
そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の課題を解決するため、入力する高速な光パケット信号が、自分自ら低速な並列光信号への変換を行うことにより、様々なシリコン系電子回路による光信号処理を、低消費電力かつ比較的簡単な構成で実現できるようにするための光−光型シリアル−パラレル変換装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art by converting various high-speed optical packet signals into low-speed parallel optical signals themselves, thereby enabling various silicon-based electronic circuits. An object of the present invention is to provide an optical-optical serial-parallel conversion device for realizing optical signal processing with low power consumption and a relatively simple configuration.
本発明の一形態は、入力する高速な光パケットが自分自ら低速なパラレル信号に変換することにより、動作速度は低速であるが高い機能性を有するシリコン系電子回路での信号処理を可能とするものである。前述した従来の電子回路では、クロック抽出を行い、光パケット信号の分周を繰り返すことにより（１０ＧＨｚ→５ＧＨｚ、２本→２．５ＧＨｚ、４本→・・）、低速な並列電気信号へ変換する必要があるため、随時クロックの分周およびタイミング調整が必要であった。それに対し、本発明では、光パケット信号の先頭ビットを基に単一の光パルスを発生させ、それによって、光パケットの一部または全部を一括で光の状態のままにパラレル変換するものであり、極めて簡便な構成によって、高速光信号処理が実現できる。 In one embodiment of the present invention, an input high-speed optical packet is converted into a low-speed parallel signal by itself, thereby enabling signal processing in a silicon-based electronic circuit having a low functionality but high functionality. Is. In the above-described conventional electronic circuit, clock extraction is performed and optical packet signal frequency division is repeated (10 GHz → 5 GHz, 2 → 2.5 GHz, 4 →→) to convert to a low-speed parallel electric signal. Therefore, it is necessary to divide the clock and adjust the timing as needed. On the other hand, in the present invention, a single optical pulse is generated based on the first bit of the optical packet signal, and thereby a part or all of the optical packet is converted into a parallel state in the optical state in a lump. High-speed optical signal processing can be realized with an extremely simple configuration.
本発明では、さらに入射する光パケットの偏光状態には依存することなく動作し、かつ出力の光パルスの偏光状態は常に一定にすることができる（この特性は、光−光型シリアル−パラレル変換器に必要不可欠である）。 In the present invention, the operation can be performed without depending on the polarization state of the incident optical packet, and the polarization state of the output optical pulse can always be constant (this property is obtained by optical-optical serial-parallel conversion). Essential to the vessel).
光パケットの一部または全部を一括でパラレル変換する方法は、上記の方法により発生した単一光パルスと、ｋ個に分岐させ１ビットづつ位相が順次ずれるようにした並列光パケット信号を、面型光スイッチの一点に照射させ、その点における透過率または反射率を増加させることにより実現している。本方法では、外部からの電力供給は全くなく、かつ面型光スイッチの一点のみで動作させるため、極めて小さな光強度での動作が可能であるため、低消費電力な光−光型シリアル−パラレル変換器を構成することができる。さらに、各一つの入力ポートに複数の光ファイバを束ねたものを配置することにより、面型光スイッチの多点での作用が可能となり、同一の光−光型シリアルーパラレル変換器を使用した場合におけるパラレル変換数を大幅に増加することが可能となる。さらに、従来の電子回路に起因した方法では、複数の光パケットを処理するためには複数のパラレル変換器が必要であったが、本方法によれば一つの装置によって複数の光パケットのパラレル変換を、独立にかつ同時に行うことが可能となる。 A method of converting a part or all of an optical packet into a parallel manner is to convert a single optical pulse generated by the above method and a parallel optical packet signal branched into k pieces and sequentially shifted in phase by 1 bit. This is realized by irradiating one point of the optical switch and increasing the transmittance or reflectance at that point. In this method, there is no external power supply, and since it is operated with only one surface optical switch, it can be operated with extremely low light intensity. Therefore, low power consumption optical-optical serial-parallel A transducer can be configured. Furthermore, by arranging a bundle of multiple optical fibers in each input port, it is possible to operate the surface optical switch at multiple points, and the same optical-optical serial-parallel converter is used. In this case, the number of parallel conversions can be greatly increased. Furthermore, in the method based on the conventional electronic circuit, a plurality of parallel converters are necessary to process a plurality of optical packets. However, according to the present method, the parallel conversion of a plurality of optical packets is performed by one apparatus. Can be performed independently and simultaneously.
さらに、上記単一光パルスをループ状の光導波路により光パルス列に変換し、上述した光−光シリアル−パラレル変換器により、光パケットをｋビットずつ順次一括でのパラレル変換を繰り返すことにより、光パケット全体を低速なｋ本の光信号列へ変換し、その後、低速な光電変換器でｋ本の電気信号列へ変換し、シリコン系電子回路で処理を行うことができる。本方法は光パケット長が長く、全体を処理したい場合に有効であり、例えば、電子回路として、シリコン系電子メモリを用いることにより、極めて高速な光パケット信号を自由に電子メモリに書き込むことが可能となる。 Further , the single optical pulse is converted into an optical pulse train by a loop-shaped optical waveguide, and the optical packet is sequentially subjected to parallel conversion in units of k bits by the optical-optical serial-parallel converter. The entire packet can be converted into a low-speed k optical signal sequence, and then converted into k electrical signal sequences with a low-speed photoelectric converter, and processed by a silicon-based electronic circuit. This method is effective when the optical packet length is long and it is desired to process the whole. For example, by using a silicon-based electronic memory as an electronic circuit, it is possible to freely write an extremely high-speed optical packet signal to the electronic memory. It becomes.
以上説明したように、本発明によれば、低消費電力で、簡便かつ小型の高速光信号処理装置に好適な光−光型シリアル−パラレル変換装置を構成することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to configure an optical-optical serial-parallel converter suitable for a simple and small high-speed optical signal processing apparatus with low power consumption.
また、本発明によれば、バースト信号への対応も可能であり、かつ高速光パケットの部分的処理や全体的処理も自由に可能である。 In addition, according to the present invention, it is possible to cope with burst signals, and it is also possible to freely perform partial processing and overall processing of high-speed optical packets.
また、本発明によれば、上述したシリアル−パラレル変換、光クロックパルス発生、パラレル−シリアル変換等の技術を組み合わせ、電子回路として、ラベル認識回路や電子メモリを用いることにより、将来の極めて高速なルータの機能として不可欠である高速光ラベル認識（光パケットのアドレス情報等を読み取り、出力ポートを判断する機能）や、高速光バッファメモリ（光パケットどうしが出力ポートで衝突しないように、光パケットを一時的に退避させる機能）、光ビットレート変換（高速な光パケットを低速な光パケットへ変換、またはその逆）等を実現することができる。 Further, according to the present invention, a combination of the above-described techniques such as serial-parallel conversion, optical clock pulse generation, parallel-serial conversion, etc., and using a label recognition circuit or an electronic memory as an electronic circuit, the future will be extremely fast. High-speed optical label recognition (function to read the address information of optical packets and determine the output port), which is indispensable as a router function, and high-speed optical buffer memory (to prevent optical packets from colliding at output ports) Temporary evacuation function), optical bit rate conversion (converting a high-speed optical packet into a low-speed optical packet, or vice versa) can be realized.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図１は本発明の一実施形態の光−光型のシリアル−パラレル変換器の動作原理の一部を説明するための図である。図１において、２０１は入力する光シリアル信号をｋ本に分波する光分波器、２０２は分波された並列の各光信号を順次１ビットずつ遅延する光遅延器、２０３は集光レンズ、２０４は透過型の面型スイッチ（光−光スイッチ）、および２０５は集光レンズである。 FIG. 1 is a diagram for explaining a part of the operating principle of an optical-optical serial-parallel converter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 201 is an optical demultiplexer that demultiplexes an input optical serial signal into k signals, 202 is an optical delay device that sequentially delays the demultiplexed parallel optical signals bit by bit, and 203 is a condenser lens. , 204 are transmissive surface switches (light-to-light switches), and 205 is a condenser lens.
入力した光パケットは分波器２０１によりｋ本に分けられ、さらにそれぞれが１ビット分づつずれるように遅延させる。この時、ｋ本の並列光信号のある時間タイミングに着目すると、元の光パケットの連続するｋ個のビットの光パルスが１つずつ含まれることとなる。ｋ本の並列光信号は、図１では平面的に表現されているが、紙面に垂直方向に２次元的に配列されていても問題はない。紙面に垂直方向に５×５のマトリクス状に配列されている場合を例とすると、その中央の１本のみが制御光パルスで、その周囲の残りの２４本が分波器２０１で分波された並列光信号である。これら２４本の並列光信号と１本の制御光パルスは前方の集光レンズ２０３によって、面型光スイッチ２０４上の１点に集光される。
The input optical packet is divided into k packets by the
面型光スイッチ２０４には、制御光パルスが照射されると、活性層内の吸収係数が減少することにより透過率が増加する吸収飽和型や、活性層内の屈折率が変化することにより透過率が変化するエタロン型などが用いられる。いずれの場合も制御光パルス（光クロック）が「０」の状態では、面型光スイッチ２０４の透過率が極めて低く、それらの並列光信号は通過できないが、制御光パルスが「１」の状態では、その透過率が上昇して、それらの並列光信号が通過できるようになる。 When the surface optical switch 204 is irradiated with a control light pulse, it absorbs with the absorption saturation type in which the transmittance increases due to a decrease in the absorption coefficient in the active layer, or the refractive index in the active layer changes. An etalon type with a variable rate is used. In either case, when the control light pulse (optical clock) is “0”, the transmittance of the planar optical switch 204 is extremely low, and these parallel optical signals cannot pass through, but the control light pulse is “1”. Then, the transmittance increases so that these parallel optical signals can pass through.
空間的に配置された２４本の並列光信号は各ポートごとに１ビット分づつ遅延がかけられているため、制御光パルスが光スイッチ２０４に到達した時間タイミングにおいて、元の光信号の連続する２４ビットのデータが同時に並列に光スイッチ２０４に到達することとなる。よって、制御光パルスにより光スイッチ２０４の透過率が上昇すると、全ポートの２４ビットのデータは、同時に光スイッチ２０４を通過し、後方のレンズ２０５により再び空間的にパラレルに展開される。これにより高速な光信号（光パケット）の情報は、制御光パルスに同期する低速な２４本の並列光信号へパラレル変換されたことになる。このときの制御光パルスの周期は、元の光パケットのビット周期の２４倍である。
Since the 24 parallel optical signals arranged spatially are delayed by 1 bit for each port, the original optical signal continues at the time timing when the control optical pulse reaches the optical switch 204. The 24-bit data reaches the optical switch 204 in parallel at the same time. Therefore, when the transmittance of the optical switch 204 increases due to the control light pulse, the 24-bit data of all the ports simultaneously passes through the optical switch 204 and is again spatially expanded in parallel by the
図２は面型光スイッチとして反射型の面型光スイッチ２１１を使用した光シリアル−パラレル変換器の動作原理の一部を説明するための図である。図１に示した面型光スイッチ２０４の片方の面（図２の左側面）に１００％ミラーを蒸着して反射型とすることにより、活性層における吸収係数または屈折率の変化の増強を図り、消光比を大きくした反射型の面型光スイッチ２１１を実現することが可能となる。ここでは個別のマイクロレンズアレイ２０６に取り付けられた多数の光ファイバ２０７から１個の制御光Ａと複数の信号光Ｂが入射される。２０８は光入射面にそのマイクロレンズアレイ２０６が取り付けられた偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：polarizing beam splitter）、２０９はこのＰＢＳ２０８の集光レンズ２１０の側に配置されたλ／４波長板である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a part of the operation principle of an optical serial-parallel converter using a reflective surface
制御光Ａと各信号光Ｂを、ＰＢＳ２０８を通過する直線偏光に設定することにより、信号光Ｂは反射型の面型光スイッチ２１１上で反射した後、λ／４波長板２０９を往復することにより、９０度回転した直線偏光になるので、それら信号光ＢはＰＢＳ２０８により反射されてパラレルの光パルス列として取り出される。
By setting the control light A and each signal light B to linearly polarized light passing through the
しかし、この方法の場合は、制御光Ａが「０」の状態でも面型光スイッチ２１１で完全に吸収されない一部の信号光が面型光スイッチ２１１で反射されて、出力されてしまうおそれがあるので、信号光ＢのＯｎ／Ｏｆｆ比（制御光が「１」の場合と「０」の場合での出力信号光の強度の比）を大きくするためには、面型光スイッチ２１１の吸収係数の変化を大きくする必要があり、そのためには制御光Ａの強度を大きくすることが必要となってしまう。そこで、制御光Ａをあまり大きくすることなく、信号光ＢのＯｎ／Ｏｆｆ比を大きくするには、制御光Ａが「０」の状態での信号光Ｂの出力を極力押さえることが必須となる。
However, in this method, even when the control light A is “0”, a part of the signal light that is not completely absorbed by the surface
図３は、請求項１の発明の一実施形態を示す図である。図３に示すように、光信号を分波して得た並列光信号および制御光は、ＰＢＳ２０８を通過する直線偏光に予め設定されており、中央の制御光のみがλ／４波長板２０９を通過するように、λ／４波長板２０９の大きさと位置を設定している。このため、制御光のみがλ／４波長板２０９により円偏光に変換され、その他の並列光信号は直線偏光のままの状態で、レンズ２１０により反射型の面型光スイッチ２１１の一点に照射される。このときの動作原理を吸収飽和型の面型光スイッチを例に以下に説明する。
FIG. 3 is a view showing an embodiment of the invention of
電子および正孔は、１つのエネルギー状態に対し、アップスピンとダウンスピンの２つの状態が縮退して存在する。今、電子−重い正孔の励起子遷移を考えると、光スイッチ２１１の多重量子井戸層（multiple quantum wells layer；MQW層)の一点に、円偏光の制御光が入射した場合には一方のスピンのみを、直線偏光の並列光信号が入射した場合は両方のスピンを、励起することになる。その結果、円偏光の「１」の制御光で一方のスピンのみを励起した場合には、そのスピンと相互作用のある偏光状態の並列光信号のみが、吸収および屈折率の変化を感じる。すなわち、この場合、直線偏光の並列光信号を照射すると、制御光と同じ円偏光成分のみが、制御光により変調を受けることになり、面型光スイッチ２１１で反射された並列光信号は楕円偏光となるため、ＰＢＳ２０８により反射されることになる。一方、制御光が「０」の場合は、並列光信号はその偏光状態を変えることができないので、ＰＢＳ２０８で反射されることなく、そのままもとのポートへ戻ることとなり、出力光はほとんど「０」となる。
Electrons and holes exist in a degenerate state of upspin and downspin for one energy state. Considering the exciton transition of electron-heavy hole now, when circularly polarized control light is incident on one point of a multiple quantum well layer (MQW layer) of the
本方法による面型光スイッチ２１１のスイッチング速度は、スピン緩和時間とキャリア寿命の短い方で決まる。活性層として一般に使われる摂氏５００度で成長した多重量子井戸層の場合、キャリア寿命はナノ秒オーダーであるため、数１０ｐｓであるスピン緩和時間までスイッチ速度を改善することができる。一方、摂氏２００度程度の低温で成長させ、ドーパントとしてｐ型元素またはＢｅを１０ １７ ｃｍ−３以上添加することにより、キャリア寿命を１０ｐｓ以下とした量子井戸層を用いると、さらに高速な面光スイッチを作ることが可能となる。
The switching speed of the planar
ところで、上記方法では、並列光信号の偏光状態は直線偏光に限定されることとなる。しかし実際の光通信等での応用を考えると、任意の偏光状態の光信号に対して動作することが必要となる。そこで、図４（請求項２の一実施形態を示す図）では、ＰＢＳ２０８の隣合う２つの側に、反射型の面型光スイッチ２１１，２１１Ａ、λ／４波長板２０９，２０９Ａ、およびレンズ２１０，２１０Ａをおのおの配置し、制御光に円偏光を用いることにより、並列光信号に対する偏光無依存性を可能としている。
By the way, in the above method, the polarization state of the parallel optical signal is limited to linearly polarized light. However, considering an application in actual optical communication or the like, it is necessary to operate on an optical signal having an arbitrary polarization state. Therefore, in FIG. 4 (a diagram showing an embodiment of claim 2) , reflection type surface
中央の円偏光の制御光は、ＰＢＳ２０８により２つの同じ強度の直交した直線偏光に分岐され、それぞれλ／４波長板２０９、２０９Ａを通過することにより再び円偏光となり、面型光スイッチ２１１，２１１Ａを照射して、並列光信号を反射させる。この場合、面型光スイッチ２１１，２１１Ａに照射される制御光強度は全く等しいため、両者の反射率は等しくなる。
The central circularly polarized control light is split into two orthogonal linearly polarized lights having the same intensity by the
そのため、任意の偏光で入射した並列光信号は、その偏光状態に応じてＰＢＳ２０８で分岐し、光スイッチ２１１，２１１Ａで反射されるが、光信号の偏光状態にかかわらず、２つの面型光スイッチ２１１，２１１Ａによりそれぞれ反射された並列光信号強度の和は常に等しくなり、再びＰＢＳ２０８で合波されて出力される。すなわち、これにより光信号に対する偏光無依存性を実現することが可能となる。
Therefore, a parallel optical signal incident with an arbitrary polarization is branched by the
図１−図４の方法において、パラレル変換の数を多くするためには、マイクロレンズアレイ２０６を多くする必要があり、それに伴い、集光レンズ２１０の直径に対する各入力光のビーム径の割合が小さくなるため、集光レンズ２１０で集光したときのスポットの大きさが大きくなり、同じパワー密度を得るためには制御光パルスのエネルギーを大きくする必要が生じるおそれがある。また、全ての光信号が同一のスポットに集中するため、光信号のみで可飽和吸収効果等の非線形効果が起きてしまい、制御光を照射したときの効果が薄れてしまうおそれや、光を吸収することにより発生する熱の影響が大きく出てしまうおそれがある。
In the method of FIGS. 1 to 4, in order to increase the number of parallel conversions, it is necessary to increase the number of
そこで、図５（請求項３の一実施形態を示す図）に示すように、マイクロレンズアレイ２０６の一つのレンズからL本の光ファイバを束ねて光信号を入射させる方法が考えられる。今Ｌ＝２の場合を考える。制御光パルスの入力ポートにＡ１とＡ２の光ファイバを近接に配置すると、各々から出た制御光パルスはわずかな角度の違いを持って伝播し、集光レンズ２１０により、面型光スイッチの異なる２点に集光される。光パケット信号を入力させるポートも同様にＢ１とＢ２の光ファイバを近接して配置させると、Ｂ１、Ｂ２から入力させた光パケット信号はそれぞれＡ１、Ａ２と同一のスポットへ集光される。図６に示すように、分岐された光パケット信号は１ビットづつ遅延がかけられており、２つに分岐した制御光パルスは両者同時に、全てのビットがそろう時間タイミングにおいて、面型光スイッチ２１１に照射される。面型光スイッチ２１１上の異なる２点で反射した光は、再び異なる角度で伝播し、出力側に配置されたマイクロレンズアレイ２０６によって、異なる２点に集光される。受光素子アレイ１０６は、これらパラレル変換された光パルスを独立に受光可能なように配置している。本方法によって、マイクロレンズアレイの規模大きくすることなく、パラレル変換数をL倍に増加することができる。図５においても、図３と同様に、λ/４波長板を中央の制御光が通過する部分のみに配置した構成により、消光比の改善が可能であることは明らかである。さらに、図５においても、図４と同様に、ＰＢＳ２０８の隣り合う２つの側に、反射型の面型光スイッチ２１１，２１１Ａ、λ/４波長板２０９，２０９Ａ，およびレンズ２１０，２１０Ａを各々配置し、制御光に円偏光を用いることにより、偏光無依存化が可能であることは明らかである（請求項４に対応）。
Therefore, as shown in FIG. 5 (a diagram showing an embodiment of claim 3) , a method of bundling L optical fibers from one lens of the
一方、従来の電気的手法では、複数の光パケットを処理するためには、同じ数の電気シリアルーパラレル変換器が必要であったが、本方法を用いれば、図７（請求項５に対応）に示すように、Ｂ１、Ｂ２のポートから別の光パケット信号を入射させることにより、一つの光−光シリアル−パラレル変換器を用いて、複数の光パケット信号のパラレル変換処理を独立かつ同時に実行することが可能となる。さらに、本発明においても、図４と同様に、ＰＢＳ２０８の隣り合う２つの側に、反射型の面型光スイッチ２１１，２１１Ａ、λ/４波長板２０９，２０９Ａ，およびレンズ２１０，２１０Ａを各々配置し、制御光に円偏光を用いることにより、偏光無依存化が可能であることは明らかである（請求項６に対応）。
On the other hand, in the conventional electrical method, for processing a plurality of optical packets, the electrical serial-parallel converter of the same number were required, using the present method, corresponding to FIG. 7 (claim 5 ) , By inputting another optical packet signal from the ports B1 and B2, a single optical-optical serial-parallel converter can be used to perform parallel conversion processing of a plurality of optical packet signals independently and simultaneously. It becomes possible to execute. Further, in the present invention, similarly to FIG. 4, the reflective surface type
図１−図７に示す光信号と制御光の入力ポートを逆にすることにより、例えば図８（図１と対応）に示すような、光シリアル−光パラレル変換を行う光信号処理装置も提供可能となる。すなわち、図８では光信号を高速の信号光Ａと低速繰り返しプローブ光Ｂの２種類とし、図１において制御光を入力するポートからシリアルの光信号Ａを入射させ、図１において光信号を入力するポートからパラレルのプローブ光Ｂ（作用の性質の違いにより、ここでは制御光ではなくプローブ光と呼ぶ）を入力させることにより、１個のシリアル信号光Ａを複数のプローブ光Ｂによってシリアル−パラレル変換する。その際、この信号光Ａとプローブ光Ｂの光パルス列は、図１と同様に、集光レンズ２０３によって例えば半導体多重量子井戸層を有する透過型の面型光スイッチ２０４上の１点に集光される。
Also provided is an optical signal processing device that performs optical serial-to-optical parallel conversion, for example, as shown in FIG. 8 (corresponding to FIG. 1) by reversing the optical signal and control light input ports shown in FIGS. It becomes possible. That is, in FIG. 8, two types of optical signals are used: high-speed signal light A and low-speed repetitive probe light B. In FIG. 1, the serial optical signal A is incident from the control light input port, and the optical signal is input in FIG. By inputting parallel probe light B (referred to here as probe light rather than control light due to the difference in the nature of the action) from a port to be processed, one serial signal light A is serially-paralleled by a plurality of probe lights B. Convert. At this time, the optical pulse train of the signal light A and the probe light B is condensed at one point on the transmission type planar optical switch 204 having, for example, a semiconductor multiple quantum well layer by the
空間的に配置された複数のプローブ光Ｂは、各ポートごとに信号光Ａの１ビット分だけ遅延がかけられ、且つ位相が互いに異なっている。そして、このプローブ光Ｂの本数がｋであるとすると、その各プローブ光Ｂの周期は信号光Ａの１ビットのｋ倍である。よって、信号光Ａのあるビットは第１のプローブ光、２番目のビットは第２のプローブ光、３番目のビットは第３のプローブ光、・・・ｋ番目のビットは第ｋのプローブ光と同期している。このため、プローブ光Ｂと同期している信号光Ａのビットが「１」のときには、信号光が面型光スイッチ２０４の透過率を増加させるため、当該プローブ光が「１」となり、プローブ光Ｂと同期している信号光Ａのビットが「０」のときは当該プローブ光が「０」となって、レンズ２０５側に現れる。
The plurality of probe lights B arranged spatially are delayed by one bit of the signal light A for each port, and have different phases. If the number of probe lights B is k, the period of each probe light B is k times one bit of the signal light A. Therefore, a certain bit of the signal light A is the first probe light, the second bit is the second probe light, the third bit is the third probe light,..., The kth bit is the kth probe light. Synchronized with. For this reason, when the bit of the signal light A synchronized with the probe light B is “1”, the signal light increases the transmittance of the surface optical switch 204, so that the probe light becomes “1”, and the probe light When the bit of the signal light A synchronized with B is “0”, the probe light becomes “0” and appears on the
このように、各ポートのプローブ光Ｂは、信号光Ａにより面型光スイッチ２０４の多重量子井戸層で順次透過率を変調され、後方の集光レンズ２０５により再び空間的にパラレルに展開される。これにより、高速な信号光Ａの情報は、より低速な複数個の光信号にパラレル変換されたことになる。
Thus, the transmittance of the probe light B at each port is sequentially modulated by the signal light A in the multiple quantum well layer of the surface optical switch 204 and is again spatially expanded again in parallel by the
図２−図７の構成においても、上記と同様に光シリアル−光パラレル変換を行うことが可能である。さらに、分波器２０１、光遅延器２０２、および光ファイバアレイ２０７をＰＬＣ等のガラス導波路で一体的に構成することにより、全体としてさらに小型化を行うことが可能である。
2 to 7, the optical serial-to-optical parallel conversion can be performed in the same manner as described above. Furthermore, by integrally configuring the
上述した実施形態では、面型光スイッチ２０４または２１１の一点のみで作用するため、面型光スイッチ２０４または２１１は１個または２個のみを必要し、そのため極めて小型で、全体として低消費電力な素子を作製することが可能となる。
In the above-described embodiment, since the surface
光−光型のシリアル−パラレル変換は、半導体多重量子井戸層を有する透過型又は反射型の面型光スイッチを使用することにより、極めて小型で全体として低消費電力を実現する。このように入出力部分には光を積極的に利用し、かつメモリ部分にはＳｉ系電子メモリ回路を用いる構成により、極めて高速なバースト光信号への対応が可能な、かつ大容量・小型・低消費電力の光メモリの実現が可能となる。 Light - Light-type serial - parallel conversion, by using a transmissive or reflective surface optical switch having a semiconductor multiple quantum well layer, it realizes low power consumption as a whole extremely compact. In this way, light can be actively used for the input / output part, and Si-based electronic memory circuit can be used for the memory part. An optical memory with low power consumption can be realized.
以上の説明から理解できるように、本発明は、例えば、本発明による上述したシリアル−パラレル変換、パラレル−シリアル変換の技術を組み合わせることで、ラベル処理、光メモリ、光ビットレート変換等の機能を実現することが可能であり、さらにそれらを融合することにより高性能なルータや光コンピュータなどの高次機能の光情報処理装置または光情報処理システムを実現できるので、産業の発展に大いに寄与できると期待できる。 As can be understood from the above description, the present invention realizes functions such as label processing, optical memory, and optical bit rate conversion by combining the above-described serial-parallel conversion and parallel-serial conversion techniques according to the present invention. It is possible to realize a high-performance optical information processing device or optical information processing system such as a high-performance router or optical computer by fusing them, and it is expected to contribute greatly to industrial development. it can.
１ Ｏ／Ｅ受信回路
２ 電気クロック信号発生器
３ 電気シリアル−パラレル変換器
４ Ｓｉメモリセルアレイ
５ 電気パラレル−シリアル変換器
６ Ｅ／Ｏ送信回路
１０４ 光−光型シリアル−パラレル変換器
１０６ 受光素子アレイ
２００ 光−光型シリアル−パラレル変換器
２０１ 分波器
２０２ 光遅延器
２０３，２０５ 集光レンズ
２０４ 透過型の面型光スイッチ
２０６ マイクロレンズアレイ
２０７ 光ファイバ（光ファイバアレイ）
２０８ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
２０９ λ／4波長板
２１０ 集光レンズ
２１１ 反射型の面型光スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 O /
DESCRIPTION OF
208 Polarized beam splitter (PBS)
209 λ / 4
Claims (6)
前記分波器で分波されたｋ本の並列光パケット信号のｎ番目の光パケット信号に、(n-1)×τ（ｎは１〜ｋの整数、τはビット間隔）の時間的遅延を与えて、ｋ本の光パケット信号を相対的に１ビットずつ位相が順次ずれるように遅延させる光遅延器と、
中央に入力する直線偏光の制御光パルスと該制御光パルスの周りに平行して入力する前記光遅延器で遅延された直線偏光のｋ本の並列光パケット信号とがそれぞれ通過する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの１つの出力側の中央の前記制御光パルスが通過する部分のみに配置された、直線偏光を円偏光に変換するλ／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの中心点と前記λ／４波長板の中心点を結ぶ延長線上に中心を持ち、かつ前記λ／４波長板に対向して配置されて、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板を透過した前記制御光パルスと前記ｋ本の並列光パケット信号とをその焦点の一点に集光するレンズと、
前記一点の焦点位置に配置されて、前記レンズにより集光された光を受け、前記制御光パルスの照射によって、前記ｋ本の並列光パケット信号の中で前記制御光パルスと同時に入力するｋ個の並列信号光パルスの左右円偏光成分に対する異なる反射率を、該照射位置に誘起させることで、前記ｋ個の並列信号光パルスのみを楕円偏光状態で反射させ、前記制御光パルスと時間的にずれて入力する信号光パルスは元の直線偏光状態のまま反射させる、反射型の半導体面型光スイッチとを有し、
前記面型光スイッチで反射されたｋ本の並列光パケット信号が、前記レンズを通り前記偏光ビームスプリッタに再び入力され、その中で前記ｋ個の楕円偏光の並列信号光パルスの、入力状態と直交した直線偏光成分のみが、前記偏光ビームスプリッタにより反射され、並列信号光パルスとして外部に出力することを特徴とする光−光型シリアル−パラレル変換装置。 A demultiplexer for demultiplexing a linearly polarized burst optical packet signal input in bursts in series into k (k is a plurality) parallel optical packet signals;
The n-th optical packet signal of the demultiplexer in demultiplexed k present parallel optical packet signal, time delay (n-1) × τ ( n is an integer of 1 to k, tau bit interval) An optical delay device that delays the k optical packet signals so that the phases thereof are sequentially shifted by one bit at a time.
A polarization beam splitter and the parallel optical packet signal k book the optical delay device in late cast the linearly polarized light entering in parallel around the control pulse of linearly polarized light and said control light pulse to be input to the central pass, respectively When,
The control light pulse in the middle of one output side of the polarization beam splitter is disposed only in a portion that passes through the lambda / 4 wavelength plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light,
The polarizing beam splitter and the λ / 4 have a center on an extension line connecting the central point of the polarizing beam splitter and the central point of the λ / 4 wavelength plate and are arranged to face the λ / 4 wavelength plate. a condensing Surure lens and a parallel optical packet signal of the k present and the control light pulse transmitted through the wavelength plate to a point of the focal point,
Is disposed at the focal position of the one point, it receives the light collected by the lens, depending on the irradiation of the control optical pulse, and inputs the k present at the same time with the control pulse in the parallel optical packet signal k By inducing different reflectivities for the left and right circularly polarized light components of the parallel signal light pulses at the irradiation position, only the k parallel signal light pulses are reflected in an elliptically polarized state, and the control light pulse and the temporal polarization are temporally reflected. optical signal pulse to be input offset the possess reflects its original linear polarization state, and a reflective semiconductor surface type optical switch,
The k parallel optical packet signals reflected by the surface optical switch are input again to the polarization beam splitter through the lens, and the input state of the k elliptically polarized parallel signal light pulses is Only an orthogonal linearly polarized light component is reflected by the polarization beam splitter and output to the outside as a parallel signal light pulse .
前記分波器で分波されたｋ本の並列光パケット信号のｎ番目の光パケット信号に、(n-1)×τ（ｎは１〜ｋの整数、τはビット間隔）の時間的遅延を与えて、ｋ本の光パケット信号を相対的に１ビットずつ位相が順次ずれるように遅延させる光遅延器と、
中央に入力する円偏光の制御光パルスが同じ強度の２つの直交する直線偏光の制御光パルスとして透過および反射し、該制御光パルスの周りに平行して入力する前記光遅延器で遅延された任意の偏光状態のｋ本の並列光パケット信号のそれぞれが、その偏光状態に応じて強度が異なる２つの直交する直線偏光の光パケット信号として透過および反射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの透過と反射の２つの出力側のそれぞれの中央の前記制御光パルスが通過する部分のみに、直線偏光を円偏光に変換するために配置された２つのλ／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの中心点と前記λ／４波長板の中心点を結ぶ延長線上に中心を持ち、かつ前記２つのλ／４波長板のそれぞれに対向して配置されて、前記偏光ビームスプリッタを透過または反射し前記λ／４波長板を透過した前記制御光パルスと前記ｋ本の並列光パケット信号とを各々の焦点の一点に集光する２つのレンズと、
前記各々の焦点位置に配置されて、前記レンズにより集光された光を受け、前記制御光パルスの照射によって、前記ｋ本の並列光パケット信号の中で前記制御光パルスと同時に入力するｋ個の並列信号光パルスの左右円偏光成分に対する異なる反射率を、該照射位置に誘起させることで、前記ｋ個の並列信号光パルスのみを楕円偏光状態で反射させ、前記制御光パルスと時間的にずれて入力する信号光パルスは元の直線偏光状態のまま反射させる、２つの反射型の半導体面型光スイッチとを有し、
それぞれの前記面型光スイッチで反射されたｋ本の並列光パケット信号が、対応する前記レンズを通り前記偏光ビームスプリッタに再び入力され、その中で前記ｋ個の楕円偏光の並列信号光パルスの、入力状態と直交した直線偏光成分のみが、前記偏光ビームスプリッタにより合波され、並列信号光パルスとして外部に出力することを特徴とする光−光型シリアル−パラレル変換装置。 A demultiplexer for demultiplexing a burst optical packet signal of an arbitrary polarization state that is input in a burst manner in series into k (k is a plurality) parallel optical packet signals;
The n-th optical packet signal of the demultiplexer in demultiplexed k present parallel optical packet signal, time delay (n-1) × τ ( n is an integer of 1 to k, tau bit interval) An optical delay device that delays the k optical packet signals so that the phases thereof are sequentially shifted by one bit at a time.
Control pulse of the circularly polarized light to enter the center is transmitted and reflected as the control light pulse in the two orthogonal linear polarized light having the same intensity, slow cast is in the optical delay device for inputting in parallel around the control pulse A polarization beam splitter that transmits and reflects each of the k parallel optical packet signals in any polarization state as two orthogonal linear polarization optical packet signals having different intensities according to the polarization state ;
Only in a portion where the control light pulse in each of the middle of the two output side of the reflection and transmission of the polarization beam splitter passes, and two lambda / 4 wave plate disposed to convert linearly polarized light into circularly polarized light ,
The has a center on an extension line connecting the center point of the central point of the polarizing beam splitter and the lambda / 4 wavelength plate, and is disposed opposite to each of said two lambda / 4 wave plate, the polarization beam splitter two lenses for focusing on one point of the focal point of each the transmitted or reflected the lambda / 4 the control light pulses transmitted through the wavelength plate and the k the parallel optical packet signal,
Is disposed at the focal position of said each receive the light condensed by the lens, depending on the irradiation of the control optical pulse, and inputs the k present at the same time with the control pulse in the parallel optical packet signal k By inducing different reflectivities for the left and right circularly polarized light components of the parallel signal light pulses at the irradiation position, only the k parallel signal light pulses are reflected in an elliptically polarized state, and the control light pulse and the temporal polarization are temporally reflected. optical signal pulse to be input offset to reflect its original linear polarization state, it has a two reflective semiconductor surface type optical switch,
The k parallel optical packet signals reflected by each of the planar optical switches are input again to the polarization beam splitter through the corresponding lens, and among the k elliptically polarized parallel signal light pulses, An optical-optical serial-parallel converter characterized in that only linearly polarized light components orthogonal to the input state are combined by the polarizing beam splitter and output to the outside as parallel signal light pulses .
該第1の分波器で分波されたｋ×Ｌ本の並列光パケット信号Ｓm,nに、{(n-1)k+(m-1)}×τ（τはビット間隔）の時間的遅延を与えて、ｋ×Ｌ本の光パケット信号を相対的に１ビットずつ位相が順次ずれるように遅延させる光遅延器と、
入力する単一の光パルスである直線偏光の制御光パルスをＬ本に分波（Ｌ本を一つの群として、ｎ番目の制御光パルスをＰｎとする：ｎは１〜Lの整数）する第２の分波器と、
前記第１の分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ×Ｌ本の並列光パケット信号と、前記第２の分波器で分波されたＬ本の前記制御光パルスとを伝搬させる、合計（ｋ＋１）×Ｌ本の光導波路と、
前記Ｌ本の光導波路から出力される前記Ｌ本の制御光パルス（Ｐ １ 〜Ｐ Ｌ ）を、コリメート光に変換しかつ互いにわずかに異なる角度で伝搬するように、前記Ｌ本の光導波路をその中央付近に近接して配置した第１のレンズを中央に有し、その周囲に第１のレンズと同一の形状の第２から第ｋ+1までのレンズを二次元状に有し、前記光導波路から出力される光パケット信号のうちｍ番目の群（Ｓ ｍ,1 からＳ ｍ,Ｌ ）を第ｍ+1のレンズでコリメート光に変換しかつ前記制御光パルスＰｎと光パケット信号Ｓ ｍ,ｎ が同じ角度で伝搬するように、ｍ番目の群の光パケット信号を出力するＬ本の光導波路と第ｍ+1のレンズとの相対位置が、前記制御光パルスを出力するＬ本の光導波路と第１のレンズとの相対位置と同一となるように光導波路が配置された、合計ｋ＋１個のレンズによって構成された第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイを透過して入力する直線偏光の前記制御光パルスと直線偏光の前記並列光信号とが通過し、前記第１のレンズアレイの中央の第１のレンズの中心がその入力面の中心と一致するように配置された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの１つの出力側の中央の前記制御光パルスが通過する部分のみに配置された、直線偏光を円偏光に変換するλ／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの中心点と前記λ／４波長板の中心点を結ぶ延長線上に中心を持ち、かつ前記λ／４波長板に対向して配置されて、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板を透過した前記Ｌ本の異なる伝搬角を有する制御光パルスＰｎ（ｎは１〜Lの整数）を、その角度の違いにより、わずかに位置が異なるＬ個の焦点に集光するとともに、制御光パルスＰｎと同じ角度で伝搬するｋ本の並列光パケット信号Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ をＰｎと同一の焦点に集光する集光レンズと、
前記Ｌ個の集光位置を包含するように配置されて、前記レンズにより集光された光を受け、前記制御光パルスＰｎの照射によって、Ｌ個の異なる照射位置のそれぞれに対し、前記ｋ本の並列光パケット信号（Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ ）の中で前記制御光パルスＰｎと同時に入力するｋ個の並列信号光パルスの左右円偏光成分に対する異なる反射率を、該Ｌ個の異なる照射位置にそれぞれ誘起させることで、合計ｋ×Ｌ個の並列信号光パルスのみを楕円偏光状態で反射させ、前記制御光パルスと時間的にずれて入力する信号光パルスは元の直線偏光状態のまま反射させる、反射型の半導体面型光スイッチと、
前記面型光スイッチで反射されたｋ×Ｌ本の並列光パケット信号が、前記集光レンズを通り前記偏光ビームスプリッタに再び入力され、その中で前記ｋ×Ｌ個の楕円偏光の並列信号光パルスの、入力偏波と直交した直線偏光成分のみが、前記偏光ビームスプリッタにより反射されて出力する面に、前記第１のレンズアレイと同じｋ+１個のレンズにより同じ配列で構成され、その中央のレンズの中心がその出力面の中心と一致するように配置された第２のレンズアレイとを有し、
前記第２のレンズアレイの中央のレンズを除くｋ個のレンズのそれぞれには、前記偏光ビームスプリッタにより反射されたＬ個の信号光パルスがわずかに異なる角度で入力するため、それらをＬ個の異なる点に分離して集光することにより、直線偏光状態で入力する光パケット信号のｋ×Ｌ個の信号光パルスを並列光パルスとして分離することを特徴とする光−光型シリアル−パラレル変換装置。 A linearly polarized burst optical packet signal that is input in bursts in series is divided into k groups with L as one group, and a total of k × L (k and L are plural) parallel optical packet signals (mth Let S m, n be the n-th optical packet signal in the group, and L groups from S m, 1 to S m, L are one group: m is an integer from 1 to k, n is 1 to A first demultiplexer that demultiplexes into an integer of L) ,
The first demultiplexer at demultiplexed k × L present parallel optical packet signal Sm, in n, the time of {(n-1) k + (m-1)} × τ (τ is the bit interval) An optical delay device that gives a delay and delays the phase of k × L optical packet signals so that the phases are sequentially shifted by one bit at a time;
A linearly polarized control light pulse, which is a single light pulse to be input, is demultiplexed into L (L is a group, and the nth control light pulse is Pn: n is an integer from 1 to L ) . A second duplexer;
The first demultiplexer said and k × L book parallel optical packet signal is demultiplexed delayed by the optical delay device in said control light of the second L present demultiplexed by the demultiplexer A total of (k + 1) × L optical waveguides for propagating pulses ;
The L optical waveguides are converted so that the L control light pulses (P 1 to P L ) output from the L optical waveguides are converted into collimated light and propagated at slightly different angles. A first lens disposed in the vicinity of the center thereof in the center, and second to k + 1 lenses having the same shape as the first lens in a two-dimensional shape around the first lens; The m-th group (S m, 1 to S m, L ) of the optical packet signals output from the optical waveguide is converted into collimated light by the (m + 1) th lens, and the control light pulse Pn and the optical packet signal S are converted. The relative positions of the L optical waveguides that output the m-th group of optical packet signals and the (m + 1) -th lens so that m and n propagate at the same angle are the L lines that output the control light pulse. The optical waveguide is arranged so as to be the same as the relative position between the optical waveguide and the first lens. The, a first lens array constituted by a total of k + 1 single lens,
The linearly polarized control light pulse that is transmitted through the first lens array and the linearly polarized parallel optical signal pass therethrough, and the center of the first lens at the center of the first lens array is the input. A polarizing beam splitter arranged to coincide with the center of the surface ;
The control light pulse in the middle of one output side of the polarization beam splitter is disposed only in a portion that passes through the lambda / 4 wavelength plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light,
The polarizing beam splitter and the λ / 4 have a center on an extension line connecting the central point of the polarizing beam splitter and the central point of the λ / 4 wavelength plate and are arranged to face the λ / 4 wavelength plate. The control light pulse Pn having the L different propagation angles transmitted through the wave plate (n is an integer of 1 to L) is condensed on L focal points slightly different in position due to the difference in angle, control pulse Pn and the parallel optical packet signals S 1 of k the propagating at the same angle, from n S k, and Atsumarihikarisu Ru condensing lenses in the same focus and Pn of n,
Wherein it is arranged to include the L converging positions, receiving the light collected by the lens, depending on the irradiation of the control optical pulse Pn, for each of L different irradiation positions, the k Among the parallel optical packet signals (S 1, n to S k, n ), the L different reflectances for the left and right circularly polarized light components of the k parallel signal light pulses input simultaneously with the control light pulse Pn are expressed as L. In this case, only a total of k × L parallel signal light pulses are reflected in an elliptically polarized state, and the signal light pulse that is input with a time shift from the control light pulse is the original linearly polarized light. A reflective semiconductor surface optical switch that reflects in a state ;
The k × L parallel optical packet signals reflected by the planar optical switch are input again to the polarization beam splitter through the condenser lens, and the k × L elliptically polarized parallel signal light among them is input. Only the linearly polarized component of the pulse orthogonal to the input polarization is reflected and output by the polarization beam splitter, and is configured in the same array by the same k + 1 lenses as the first lens array. A second lens array arranged such that the center of the center lens coincides with the center of its output surface ;
Since the L signal light pulses reflected by the polarization beam splitter are input to each of the k lenses except for the central lens of the second lens array at slightly different angles, they are input to the L lenses. Optical-optical serial-parallel conversion characterized by separating k × L signal optical pulses of an optical packet signal input in a linearly polarized state as parallel optical pulses by separating and condensing at different points apparatus.
該第1の分波器で分波されたｋ×Ｌ本の並列光パケット信号Ｓm,nに、{(n-1)k+(m-1)}×τ（τはビット間隔）の時間的遅延を与えて、ｋ×Ｌ本の光パケット信号を相対的に１ビットずつ位相が順次ずれるように遅延させる光遅延器と、
入力する単一の光パルスである円偏光の制御光パルスをＬ本に分波（Ｌ本を一つの群として、ｎ番目の制御光パルスをＰｎとする：ｎは１〜Lの整数）する第２の分波器と、
前記第1の分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ×Ｌ本の並列光パケット信号と、前記第２の分波器で分波されたＬ本の前記制御光パルスとを伝搬させる、合計（ｋ＋１）×Ｌ本の光導波路と、
前記Ｌ本の光導波路から出力される前記Ｌ本の制御光パルス（Ｐ １ 〜Ｐ Ｌ ）を、コリメート光に変換しかつ互いにわずかに異なる角度で伝搬するように、前記Ｌ本の光導波路をその中央付近に近接して配置した第１のレンズを中央に有し、その周囲に第１のレンズと同一の形状の第２から第ｋ+1までのレンズを二次元状に有し、前記光導波路から出力される光パケット信号のうちｍ番目の群（Ｓ ｍ,1 からＳ ｍ,Ｌ ）を第ｍ+1のレンズでコリメート光に変換しかつ前記制御光パルスＰｎと光パケット信号Ｓ ｍ,ｎ が同じ角度で伝搬するように、ｍ番目の群の光パケット信号を出力するＬ本の光導波路と第ｍ+1のレンズとの相対位置が、前記制御光パルスを出力するＬ本の光導波路と第１のレンズとの相対位置と同一となるように光導波路が配置された、合計ｋ＋１個のレンズによって構成された第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイを透過して入力するＬ本の円偏光の制御光パルスのそれぞれが同じ強度の２つの直交する直線偏光の制御光パルスとして透過および反射し、該制御光パルスの周りに入力する前記光遅延器で遅延された任意の偏光状態のｋ×Ｌ本の並列光パケット信号のそれぞれが、その偏光状態に応じて強度の異なる２つの直交する直線偏光の光パケット信号として透過および反射し、前記第１のレンズアレイの中央の第１のレンズの中心がその入力面の中心と一致するように配置された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの透過と反射の２つの出力側のそれぞれの中央の前記制御光パルスが通過する部分のみに、直線偏光を円偏光に変換するために配置された２つのλ／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの中心点と前記λ／４波長板の中心点を結ぶ延長線上に中心を持ち、かつ前記２つのλ／４波長板のそれぞれに対向して配置されて、その各々が、前記偏光ビームスプリッタを透過または反射し前記λ／４波長板を透過した前記Ｌ本の異なる伝搬角を有する制御光パルスＰｎ（ｎは１〜Lの整数）を、その角度の違いにより、わずかに位置が異なるＬ個の焦点に集光するとともに、制御光パルスＰｎと同じ角度で伝搬するｋ本の並列光パケット信号Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ をＰｎと同一の各々の焦点に集光する２つの集光レンズと、
前記２つの集光レンズにより集光された前記Ｌ個の集光位置をそれぞれ包含するように配置されて、前記レンズにより集光された光を受け、前記制御光パルスＰｎの照射によって、Ｌ個の異なる照射位置のそれぞれに対し、前記ｋ本の並列光パケット信号（Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ ）の中で前記制御光パルスＰｎと同時に入力するｋ個の並列信号光パルスの左右円偏光成分に対する異なる反射率を、該Ｌ個の異なる照射位置にそれぞれ誘起させることで、合計ｋ×Ｌ個の並列信号光パルスのみを楕円偏光状態で反射させ、前記制御光パルスと時間的にずれて入力する信号光パルスは元の直線偏光状態のまま反射させる、２つの反射型の半導体面型光スイッチと、
それぞれの前記面型光スイッチで反射されたｋ×Ｌ本の並列光パケット信号が、前記２つの集光レンズを通り前記偏光ビームスプリッタで再び合波され、その中で前記ｋ×Ｌ個の楕円偏光の並列信号光パルスの、入力偏波と直交した直線偏光成分のみが、前記偏光ビームスプリッタにより反射または透過されて出力する面に、前記第１のレンズアレイと同じｋ+１個のレンズにより同じ配列で構成され、その中央のレンズの中心がその出力面の中心と一致するように配置された第２のレンズアレイとを有し、
前記第２のレンズアレイの中央のレンズを除くｋ個のレンズのそれぞれには、前記偏光ビームスプリッタにより再び合波されたＬ個の信号光パルスがわずかに異なる角度で入力するため、それらをＬ個の異なる点に分離して集光することにより、任意の偏光状態で入力する光パケット信号のｋ×Ｌ個の直列信号光パルスを並列光パルスとして分離することを特徴とする光−光型シリアル−パラレル変換装置。 A burst optical packet signal of an arbitrary polarization state that is input in a burst manner in series is divided into k groups with L as one group, and a total of k × L parallel optical packet signals ( k and L are plural) Let the nth optical packet signal in the mth group be S m, n, and let L from S m, 1 to S m, L be one group: m is an integer from 1 to k, n is A first demultiplexer that demultiplexes into an integer between 1 and L ;
The first demultiplexer at demultiplexed k × L present parallel optical packet signal Sm, in n, the time of {(n-1) k + (m-1)} × τ (τ is the bit interval) An optical delay device that gives a delay and delays the phase of k × L optical packet signals so that the phases are sequentially shifted by one bit at a time;
A circularly polarized control light pulse, which is a single optical pulse to be input, is demultiplexed into L (L is a group, and the nth control light pulse is Pn: n is an integer from 1 to L ) . A second duplexer;
The first demultiplexer said and k × L book parallel optical packet signal is demultiplexed delayed by the optical delay device in said control light of the second L present demultiplexed by the demultiplexer A total of (k + 1) × L optical waveguides for propagating pulses ;
The L optical waveguides are converted so that the L control light pulses (P 1 to P L ) output from the L optical waveguides are converted into collimated light and propagated at slightly different angles. A first lens disposed in the vicinity of the center thereof in the center, and second to k + 1 lenses having the same shape as the first lens in a two-dimensional shape around the first lens; The m-th group (S m, 1 to S m, L ) of the optical packet signals output from the optical waveguide is converted into collimated light by the (m + 1) th lens, and the control light pulse Pn and the optical packet signal S are converted. The relative positions of the L optical waveguides that output the m-th group of optical packet signals and the (m + 1) -th lens so that m and n propagate at the same angle are the L lines that output the control light pulse. The optical waveguide is arranged so as to be the same as the relative position between the optical waveguide and the first lens. The, a first lens array which is constituted by the sum k + 1 single lens,
Wherein each of the control pulse of the first lens L the circularly polarized light array transmitting to the inputs is transmitted and reflected as the control light pulse in the two orthogonal linear polarized light having the same intensity, around the control pulse each any k × L present parallel optical packet signal of a polarization state of the light has been slow cast by the delaying unit to input, transmitted as the optical packet signal of the linearly polarized light of two orthogonal with different intensities depending on its polarization state And a polarizing beam splitter arranged to be reflected and arranged such that the center of the first lens in the center of the first lens array coincides with the center of the input surface ;
Only in a portion where the control light pulse in each of the middle of the two output side of the reflection and transmission of the polarization beam splitter passes, and two lambda / 4 wave plate disposed to convert linearly polarized light into circularly polarized light ,
The center is on an extension line connecting the center point of the polarizing beam splitter and the center point of the λ / 4 wavelength plate, and is arranged opposite to each of the two λ / 4 wavelength plates, each of which is The control light pulse Pn (n is an integer from 1 to L) having different propagation angles transmitted through or reflected by the polarization beam splitter and transmitted through the λ / 4 wave plate is slightly positioned due to the difference in angle. Are condensed at L focal points different from each other, and k parallel optical packet signals S 1, n to S k, n propagating at the same angle as the control light pulse Pn are condensed at the same focal points as Pn . and two of the light-collecting lenses that,
It is arranged so as to encompass each focused the L a converging positions by the two condenser lenses, receives the light collected by the lens, depending on the irradiation of the control optical pulse Pn, L The left and right of the k parallel signal light pulses input simultaneously with the control light pulse Pn in the k parallel light packet signals (S 1, n to S k, n ) for each of different irradiation positions. By inducing different reflectivities for the circularly polarized light components at the L different irradiation positions, respectively, only a total of k × L parallel signal light pulses are reflected in an elliptically polarized state, and temporally compared with the control light pulse. Two reflection-type semiconductor surface optical switches that reflect signal light pulses that are input in a shifted state are reflected in their original linear polarization state ;
The k × L parallel optical packet signals reflected by the respective planar optical switches pass through the two condenser lenses and are recombined by the polarization beam splitter, in which the k × L ellipses are combined. Only the linearly polarized light component orthogonal to the input polarized wave of the parallel signal light pulse of polarized light is reflected or transmitted by the polarization beam splitter and is output by the same k + 1 lenses as the first lens array. A second lens array configured in the same array and arranged such that the center of the center lens coincides with the center of the output surface ;
Since the L signal light pulses recombined by the polarization beam splitter are input to each of the k lenses except the central lens of the second lens array at slightly different angles, they are L An optical-optical type characterized in that k × L serial signal light pulses of an optical packet signal input in an arbitrary polarization state are separated as parallel optical pulses by separating and condensing into different points. Serial-parallel converter.
前記第１の分波器で分波されたそれぞれｋ本の各光パケット信号に、(m-1)×τ（τはビット間隔）の時間的遅延を与えて、それぞれｋ本の光パケット信号を相対的に１ビットずつ位相が順次ずれるように遅延させるＬ個の光遅延器と、
入力する単一の光パルスである直線偏光の制御光パルスをＬ本に分波（Ｌ本を一つの群として、ｎ番目の制御光パルスをＰｎとする：ｎは１〜Lの整数）する第２の分波器と、
前記第1の分波器で分波され前記Ｌ個の光遅延器で遅延された前記ｋ×Ｌ本の並列光パケット信号と、前記第２の分波器で分波されたＬ本の前記制御光パルスとを伝搬させる、合計（ｋ＋１）×Ｌ本の光導波路と、
前記Ｌ本の光導波路から出力される前記Ｌ本の制御光パルス（Ｐ １ 〜Ｐ Ｌ ）を、コリメート光に変換しかつ互いにわずかに異なる角度で伝搬するように、前記Ｌ本の光導波路をその中央付近に近接して配置した第１のレンズを中央に有し、その周囲に第１のレンズと同一の形状の第２から第ｋ+1までのレンズを二次元状に有し、前記光導波路から出力される光パケット信号のうちｍ番目の群（Ｓ ｍ,1 からＳ ｍ,Ｌ ）を第ｍ+1のレンズでコリメート光に変換しかつ前記制御光パルスＰｎと光パケット信号Ｓ ｍ,ｎ が同じ角度で伝搬するように、ｍ番目の群の光パケット信号を出力するＬ本の光導波路と第ｍ+1のレンズとの相対位置が、前記制御光パルスを出力するＬ本の光導波路と第１のレンズとの相対位置と同一となるように光導波路が配置された、合計ｋ＋１個のレンズによって構成された第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイを透過して入力する直線偏光の前記制御光パルスと直線偏光の前記並列光信号とが通過し、前記第１のレンズアレイの中央の第１のレンズの中心がその入力面の中心と一致するように配置された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの１つの出力側の中央の前記制御光パルスが通過する部分のみに配置された、直線偏光を円偏光に変換するλ／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの中心点と前記λ／４波長板の中心点を結ぶ延長線上に中心を持ち、かつ前記λ／４波長板に対向して配置されて、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板を透過した前記Ｌ本の異なる伝搬角を有する制御光パルスＰｎ（ｎは１〜Lの整数）を、その角度の違いにより、わずかに位置が異なるＬ個の焦点に集光するとともに、制御光パルスＰｎと同じ角度で伝搬するｋ本の並列光パケット信号Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ をＰｎと同一の焦点に集光する集光レンズと、
前記Ｌ個の集光位置を包含するように配置されて、前記レンズにより集光された光を受け、前記制御光パルスＰｎの照射によって、Ｌ個の異なる照射位置のそれぞれに対し、前記ｋ本の並列光パケット信号（Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ ）の中で前記制御光パルスＰｎと同時に入力するｋ個の並列信号光パルスの左右円偏光成分に対する異なる反射率を、該Ｌ個の異なる照射位置にそれぞれ誘起させることで、合計ｋ×Ｌ個の並列信号光パルスのみを楕円偏光状態で反射させ、前記制御光パルスと時間的にずれて入力する信号光パルスは元の直線偏光状態のまま反射させる、反射型の半導体面型光スイッチと、
前記面型光スイッチで反射されたｋ×Ｌ本の並列光パケット信号が、前記集光レンズを通り前記偏光ビームスプリッタに再び入力され、その中で前記ｋ×Ｌ個の楕円偏光の並列信号光パルスの、入力偏波と直交した直線偏光成分のみが、前記偏光ビームスプリッタにより反射されて出力する面に、前記第１のレンズアレイと同じｋ+１個のレンズにより同じ配列で構成され、その中央のレンズの中心がその出力面の中心と一致するように配置された第２のレンズアレイとを有し、
前記第２のレンズアレイの中央のレンズを除くｋ個のレンズのそれぞれには、前記偏光ビームスプリッタにより反射されたＬ個の信号光パルスがわずかに異なる角度で入力するため、それらをＬ個の異なる点に分離して集光することにより、第１から第Ｌまでの直線偏光で入力するＬ本の光パケット信号のそれぞれｋ個の直列信号光パルスを並列光パルスとして分離することを特徴とする光−光型シリアル−パラレル変換装置。 Each of L (L is a plurality) linearly polarized burst optical packet signals input in a burst manner in parallel is demultiplexed into k (k is a plurality) parallel optical packet signals ( n-th). Of the k optical packet signals, the m-th optical packet signal S m, n is defined as S m, n, and the m-th optical packet signal S m, L units from 1 to S m, L are made into one group: m is an integer of 1 to k, and n is an integer of 1 to L ) ,
Wherein the first demultiplexer at demultiplexed each optical packet signal of k present, respectively, (m-1) × τ (τ is the bit interval) give time delay, k the respective optical packet signal L optical delay devices that delay the relative phase one bit at a time so as to be sequentially shifted ,
A linearly polarized control light pulse, which is a single light pulse to be input, is demultiplexed into L (L is a group, and the nth control light pulse is Pn: n is an integer from 1 to L ) . A second duplexer;
Wherein a first demultiplexed by the demultiplexer the L of said k × L parallel optical packet signal of the delayed by the optical delay device, the second in the demultiplexer demultiplexed L present A total of (k + 1) × L optical waveguides for propagating the control light pulses ;
The L optical waveguides are converted so that the L control light pulses (P 1 to P L ) output from the L optical waveguides are converted into collimated light and propagated at slightly different angles. A first lens disposed in the vicinity of the center thereof in the center, and second to k + 1 lenses having the same shape as the first lens in a two-dimensional shape around the first lens; The m-th group (S m, 1 to S m, L ) of the optical packet signals output from the optical waveguide is converted into collimated light by the (m + 1) th lens, and the control light pulse Pn and the optical packet signal S are converted. The relative positions of the L optical waveguides that output the m-th group of optical packet signals and the (m + 1) -th lens so that m and n propagate at the same angle are the L lines that output the control light pulse. The optical waveguide is arranged so as to be the same as the relative position between the optical waveguide and the first lens. The, a first lens array constituted by a total of k + 1 single lens,
The linearly polarized control light pulse that is transmitted through the first lens array and the linearly polarized parallel optical signal pass therethrough, and the center of the first lens at the center of the first lens array is the input. A polarizing beam splitter arranged to coincide with the center of the surface ;
The control light pulse in the middle of one output side of the polarization beam splitter is disposed only in a portion that passes through the lambda / 4 wavelength plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light,
The polarizing beam splitter and the λ / 4 have a center on an extension line connecting the central point of the polarizing beam splitter and the central point of the λ / 4 wavelength plate and are arranged to face the λ / 4 wavelength plate. The control light pulse Pn having the L different propagation angles transmitted through the wave plate (n is an integer of 1 to L) is condensed on L focal points slightly different in position due to the difference in angle, control pulse Pn and the parallel optical packet signals S 1 of k the propagating at the same angle, from n S k, and Atsumarihikarisu Ru condensing lenses in the same focus and Pn of n,
Wherein it is arranged to include the L converging positions, receiving the light collected by the lens, depending on the irradiation of the control optical pulse Pn, for each of L different irradiation positions, the k Among the parallel optical packet signals (S 1, n to S k, n ), the L different reflectances for the left and right circularly polarized light components of the k parallel signal light pulses input simultaneously with the control light pulse Pn are expressed as L. In this case, only a total of k × L parallel signal light pulses are reflected in an elliptically polarized state, and the signal light pulse that is input with a time shift from the control light pulse is the original linearly polarized light. A reflective semiconductor surface optical switch that reflects in a state ;
The k × L parallel optical packet signals reflected by the planar optical switch are input again to the polarization beam splitter through the condenser lens, and the k × L elliptically polarized parallel signal light among them is input. Only the linearly polarized component of the pulse orthogonal to the input polarization is reflected and output by the polarization beam splitter, and is configured in the same array by the same k + 1 lenses as the first lens array. A second lens array arranged such that the center of the center lens coincides with the center of its output surface ;
Since the L signal light pulses reflected by the polarization beam splitter are input to each of the k lenses except for the central lens of the second lens array at slightly different angles, they are input to the L lenses. It is characterized by separating each of k serial signal light pulses of L optical packet signals input with first to L linearly polarized light as parallel optical pulses by separating and condensing at different points. Optical-optical serial-parallel converter.
前記第１の分波器で分波されたそれぞれｋ本の各光パケット信号に、(m-1)×τ（τはビット間隔）の時間的遅延を与えて、それぞれｋ本の光パケット信号を相対的に１ビットずつ位相が順次ずれるように遅延させるＬ個の光遅延器と、
入力する単一の光パルスである円偏光の制御光パルスをＬ本に分波（Ｌ本を一つの群として、ｎ番目の制御光パルスをＰｎとする：ｎは１〜Lの整数）する第２の分波器と、
前記第1の分波器で分波され前記Ｌ個の光遅延器で遅延された前記ｋ×Ｌ本の並列光パケット信号と、前記第２の分波器で分波されたＬ本の前記制御光パルスとを伝搬させる、合計（ｋ＋１）×Ｌ本の光導波路と、
前記Ｌ本の光導波路から出力される前記Ｌ本の制御光パルス（Ｐ １ 〜Ｐ Ｌ ）を、コリメート光に変換しかつ互いにわずかに異なる角度で伝搬するように、前記Ｌ本の光導波路をその中央付近に近接して配置した第１のレンズを中央に有し、その周囲に第１のレンズと同一の形状の第２から第ｋ+1までのレンズを二次元状に有し、前記光導波路から出力される光パケット信号のうちｍ番目の群（Ｓ ｍ,1 からＳ ｍ,Ｌ ）を第ｍ+1のレンズでコリメート光に変換しかつ前記制御光パルスＰｎと光パケット信号Ｓ ｍ,ｎ が同じ角度で伝搬するように、ｍ番目の群の光パケット信号を出力するＬ本の光導波路と第ｍ+1のレンズとの相対位置が、前記制御光パルスを出力するＬ本の光導波路と第１のレンズとの相対位置と同一となるように光導波路が配置された、合計ｋ＋１個のレンズによって構成された第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイを透過して入力するＬ本の円偏光の制御光パルスのそれぞれが同じ強度の２つの直交する直線偏光の制御光パルスとして透過および反射し、該制御光パルスの周りに入力する前記光遅延器で遅延された任意の偏光状態のｋ×Ｌ本の並列光パケット信号のそれぞれが、その偏光状態に応じて強度の異なる２つの直交する直線偏光の光パケット信号として透過および反射し、前記第１のレンズアレイの中央の第１のレンズの中心がその入力面の中心と一致するように配置された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタの透過と反射の２つの出力側のそれぞれの中央の前記制御光パルスが通過する部分のみに、直線偏光を円偏光に変換するために配置された２つのλ／４波長板と、
前記偏光ビームスプリッタの中心点と前記λ／４波長板の中心点を結ぶ延長線上に中心を持ち、かつ前記２つのλ／４波長板のそれぞれに対向して配置されて、その各々が、前記偏光ビームスプリッタを透過または反射し前記λ／４波長板を透過した前記Ｌ本の異なる伝搬角を有する制御光パルスＰｎ（ｎは１〜Lの整数）を、その角度の違いにより、わずかに位置が異なるＬ個の焦点に集光するとともに、制御光パルスＰｎと同じ角度で伝搬するｋ本の並列光パケット信号Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ をＰｎと同一の各々の焦点に集光する２つの集光レンズと、
前記２つの集光レンズにより集光された前記Ｌ個の集光位置をそれぞれ包含するように配置されて、前記レンズにより集光された光を受け、前記制御光パルスＰｎの照射によって、Ｌ個の異なる照射位置のそれぞれに対し、前記ｋ本の並列光パケット信号（Ｓ 1,ｎ からＳ ｋ,ｎ ）の中で前記制御光パルスＰｎと同時に入力するｋ個の並列信号光パルスの左右円偏光成分に対する異なる反射率を、該Ｌ個の異なる照射位置にそれぞれ誘起させることで、合計ｋ×Ｌ個の並列信号光パルスのみを楕円偏光状態で反射させ、前記制御光パルスと時間的にずれて入力する信号光パルスは元の直線偏光状態のまま反射させる、２つの反射型の半導体面型光スイッチと、
それぞれの前記面型光スイッチで反射されたｋ×Ｌ本の並列光パケット信号が、前記２つの集光レンズを通り前記偏光ビームスプリッタで再び合波され、その中で前記ｋ×Ｌ個の楕円偏光の並列信号光パルスの、入力偏波と直交した直線偏光成分のみが、前記偏光ビームスプリッタにより反射または透過されて出力する面に、前記第１のレンズアレイと同じｋ+１個のレンズにより同じ配列で構成され、その中央のレンズの中心がその出力面の中心と一致するように配置された第２のレンズアレイとを有し、
前記第２のレンズアレイの中央のレンズを除くｋ個のレンズのそれぞれには、前記偏光ビームスプリッタにより再び合波されたＬ個の信号光パルスがわずかに異なる角度で入力するため、それらをＬ個の異なる点に分離して集光することにより、任意の偏光状態で並列に入力するＬ本の光パケット信号のそれぞれのｋ個の直列信号光パルスを並列光パルスとして分離することを特徴とする光−光型シリアル−パラレル変換装置。 Each of L (L is plural) burst optical packet signals of arbitrary polarization states from the first to the L-th inputted in burst in parallel is demultiplexed into k (k is plural) parallel optical packet signals. ( The mth optical packet signal among the k optical packet signals demultiplexed from the nth optical packet signal is represented by S m, n, and the mth optical packet signal demultiplexed from the first to Lth optical packets. L groups from S m, 1 to S m, L are taken as one group: m is an integer from 1 to k, and n is an integer from 1 to L ) ,
Wherein the first demultiplexer at demultiplexed each optical packet signal of k present, respectively, (m-1) × τ (τ is the bit interval) give time delay, k the respective optical packet signal L optical delay devices that delay the relative phase one bit at a time so as to be sequentially shifted ,
A circularly polarized control light pulse, which is a single optical pulse to be input, is demultiplexed into L (L is a group, and the nth control light pulse is Pn: n is an integer from 1 to L ) . A second duplexer;
Wherein a first demultiplexed by the demultiplexer the L of said k × L parallel optical packet signal of the delayed by the optical delay device, the second in the demultiplexer demultiplexed L present A total of (k + 1) × L optical waveguides for propagating the control light pulses ;
The L optical waveguides are converted so that the L control light pulses (P 1 to P L ) output from the L optical waveguides are converted into collimated light and propagated at slightly different angles. A first lens disposed in the vicinity of the center thereof in the center, and second to k + 1 lenses having the same shape as the first lens in a two-dimensional shape around the first lens; The m-th group (S m, 1 to S m, L ) of the optical packet signals output from the optical waveguide is converted into collimated light by the (m + 1) th lens, and the control light pulse Pn and the optical packet signal S are converted. The relative positions of the L optical waveguides that output the m-th group of optical packet signals and the (m + 1) -th lens so that m and n propagate at the same angle are the L lines that output the control light pulse. The optical waveguide is arranged so as to be the same as the relative position between the optical waveguide and the first lens. The, a first lens array constituted by a total of k + 1 single lens,
Wherein each of the control pulse of the first lens L the circularly polarized light array transmitting to the inputs is transmitted and reflected as the control light pulse in the two orthogonal linear polarized light having the same intensity, around the control pulse each any k × L present parallel optical packet signal of a polarization state of the light has been slow cast by the delaying unit to input, transmitted as the optical packet signal of the linearly polarized light of two orthogonal with different intensities depending on its polarization state And a polarizing beam splitter arranged to be reflected and arranged such that the center of the first lens in the center of the first lens array coincides with the center of the input surface ;
Only in a portion where the control light pulse in each of the middle of the two output side of the reflection and transmission of the polarization beam splitter passes, and two lambda / 4 wave plate disposed to convert linearly polarized light into circularly polarized light ,
The center is on an extension line connecting the center point of the polarizing beam splitter and the center point of the λ / 4 wavelength plate, and is arranged opposite to each of the two λ / 4 wavelength plates, each of which is The control light pulse Pn (n is an integer from 1 to L) having different propagation angles transmitted through or reflected by the polarization beam splitter and transmitted through the λ / 4 wave plate is slightly positioned due to the difference in angle. Are condensed at L focal points different from each other, and k parallel optical packet signals S 1, n to S k, n propagating at the same angle as the control light pulse Pn are condensed at the same focal points as Pn . Two condensing lenses
It is arranged so as to encompass each focused the L a converging positions by the two condenser lenses, receives the light collected by the lens, depending on the irradiation of the control optical pulse Pn, L The left and right of the k parallel signal light pulses input simultaneously with the control light pulse Pn in the k parallel light packet signals (S 1, n to S k, n ) for each of different irradiation positions. By inducing different reflectivities for the circularly polarized light components at the L different irradiation positions, respectively, only a total of k × L parallel signal light pulses are reflected in an elliptically polarized state, and temporally compared with the control light pulse. Two reflection-type semiconductor surface optical switches that reflect signal light pulses that are input in a shifted state are reflected in their original linear polarization state ;
The k × L parallel optical packet signals reflected by the respective planar optical switches pass through the two condenser lenses and are recombined by the polarization beam splitter, in which the k × L ellipses are combined. Only the linearly polarized light component orthogonal to the input polarized wave of the parallel signal light pulse of polarized light is reflected or transmitted by the polarization beam splitter and is output by the same k + 1 lenses as the first lens array. A second lens array configured in the same array and arranged such that the center of the center lens coincides with the center of the output surface ;
Since the L signal light pulses recombined by the polarization beam splitter are input to each of the k lenses except the central lens of the second lens array at slightly different angles, they are L It is characterized by separating each of k serial signal optical pulses of L optical packet signals input in parallel in an arbitrary polarization state as parallel optical pulses by separating and condensing into different points. Optical-optical serial-parallel converter.
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