JP2003186067A - モード同期レーザ発振を生じる光干渉計、全光スイッチ、全光反多重化器、全光パルス整形器 - Google Patents
モード同期レーザ発振を生じる光干渉計、全光スイッチ、全光反多重化器、全光パルス整形器Info
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 小型で簡素化された構成を有し、全光スイッ
チ、全光信号波形整形素子あるいは全光反多重化器を構
成できる光干渉計を提供する。 【解決手段】 マッハツェンダ型光干渉計の２本のアー
ム７１Ａ，７１Ｂのそれぞれに、位置をずらして非線形
利得領域７１ａ，７１ｂを形成し、さらに前記２本のア
ームを結合する第１および第２のマルチモード干渉計７
２Ａ，７２Ｂそれぞれにおいて、一つの光入出力ポート
にミラー７３Ａ、７３Ｂを設け、光キャビティを形成す
る。さらに前記一方のマルチモード光干渉計の前記ミラ
ー形成部分に可飽和吸収領域７３を配置し、モード同期
レーザ発振を誘起する。
チ、全光信号波形整形素子あるいは全光反多重化器を構
成できる光干渉計を提供する。 【解決手段】 マッハツェンダ型光干渉計の２本のアー
ム７１Ａ，７１Ｂのそれぞれに、位置をずらして非線形
利得領域７１ａ，７１ｂを形成し、さらに前記２本のア
ームを結合する第１および第２のマルチモード干渉計７
２Ａ，７２Ｂそれぞれにおいて、一つの光入出力ポート
にミラー７３Ａ、７３Ｂを設け、光キャビティを形成す
る。さらに前記一方のマルチモード光干渉計の前記ミラ
ー形成部分に可飽和吸収領域７３を配置し、モード同期
レーザ発振を誘起する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に光通信技術に
係り、特に大容量光通信に使われ、構成が簡単で安定な
動作を示す光素子を提供する。
係り、特に大容量光通信に使われ、構成が簡単で安定な
動作を示す光素子を提供する。
【０００２】近年の大容量光通信技術においては、大容
量トラヒックを扱うのにＷＤＭ （波長分割多重）方式
が使われている。ＷＤＭ方式では、多数の信号に対応し
て波長の異なった光信号成分を形成し、これらの光信号
成分を多重化して単一の波長多重化光信号を形成してい
る。
量トラヒックを扱うのにＷＤＭ （波長分割多重）方式
が使われている。ＷＤＭ方式では、多数の信号に対応し
て波長の異なった光信号成分を形成し、これらの光信号
成分を多重化して単一の波長多重化光信号を形成してい
る。
【０００３】一方、このようなＷＤＭ方式の通信容量を
さらに増大させるべく、個々の波長成分を時分割多重化
するＯＴＤＭ（光時分割多重）光通信方式、あるいはＴ
ＷＤＭ（時間波長分割多重）光通信方式とよばれる光通
信技術が提唱されている。
さらに増大させるべく、個々の波長成分を時分割多重化
するＯＴＤＭ（光時分割多重）光通信方式、あるいはＴ
ＷＤＭ（時間波長分割多重）光通信方式とよばれる光通
信技術が提唱されている。
【０００４】このようなＯＴＭＤやＴＷＤＭとよばれる
光時分割多重化方式は、信号光を波長多重することで信
号密度を上げるＷＤＭ方式に対して、個々の成分波長に
おいて非常に狭いスペクトル幅を持ったパルス光の信号
密度をさらに向上させ、究極的には１６０Ｇｂｉｔ／ｓ
以上の伝送速度を実現することを目指す。
光時分割多重化方式は、信号光を波長多重することで信
号密度を上げるＷＤＭ方式に対して、個々の成分波長に
おいて非常に狭いスペクトル幅を持ったパルス光の信号
密度をさらに向上させ、究極的には１６０Ｇｂｉｔ／ｓ
以上の伝送速度を実現することを目指す。
【０００５】従来利用可能な技術でこのようなＯＴＤＭ
方式による光信号伝送を実現しようとすると、例えば１
６０Ｇｂｉｔ／ｓあるいはそれ以上の伝送速度で入来す
る光信号をいったん光電変換処理により電気信号に変換
し、タイミング抽出や波形整形、あるいは信号再生等の
処理を行い、得られた電気信号を電光変換処理により光
信号に変換する必要があるが、電気信号の応答速度は光
電変換に使われるフォトダイオード中におけるキャリア
の移動時間で制限されており、高速のＰＩＮフォトダイ
オードを使ったとしても、光信号検出に必要な応答速度
は得られない。
方式による光信号伝送を実現しようとすると、例えば１
６０Ｇｂｉｔ／ｓあるいはそれ以上の伝送速度で入来す
る光信号をいったん光電変換処理により電気信号に変換
し、タイミング抽出や波形整形、あるいは信号再生等の
処理を行い、得られた電気信号を電光変換処理により光
信号に変換する必要があるが、電気信号の応答速度は光
電変換に使われるフォトダイオード中におけるキャリア
の移動時間で制限されており、高速のＰＩＮフォトダイ
オードを使ったとしても、光信号検出に必要な応答速度
は得られない。
【０００６】現時点における電気信号検出の速度限界は
４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度であり、この速度以上の速度を有
するＯＴＤＭ信号を処理するためには、最終的には光信
号を高速の光信号処理によって分割して、電気処理可能
なビットレートに落とす光反多重化処理を行う必要があ
る。
４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度であり、この速度以上の速度を有
するＯＴＤＭ信号を処理するためには、最終的には光信
号を高速の光信号処理によって分割して、電気処理可能
なビットレートに落とす光反多重化処理を行う必要があ
る。
【０００７】
【従来の技術】こうした背景を踏まえて最近、電気信号
へ変換することなく、光によって光信号を処理するデバ
イスが研究されている。光制御による光反多重化スイッ
チや、光のままで光信号波形を整形する全光信号波形整
形素子等が、その代表的なものである。以下、これらの
従来技術について説明する。
へ変換することなく、光によって光信号を処理するデバ
イスが研究されている。光制御による光反多重化スイッ
チや、光のままで光信号波形を整形する全光信号波形整
形素子等が、その代表的なものである。以下、これらの
従来技術について説明する。
【０００８】図１は、現時点で利用できる技術を使って
構築された光反多重化信号処理システム１０の例を示
す。
構築された光反多重化信号処理システム１０の例を示
す。
【０００９】光反多重化処理にまず必要となる技術は、
信号光に処理を同期させるためのタイミング抽出であ
る。図１の例では、タイミング抽出を、一部電子素子を
用いて行っている。
信号光に処理を同期させるためのタイミング抽出であ
る。図１の例では、タイミング抽出を、一部電子素子を
用いて行っている。
【００１０】図１を参照するに、入来信号光はビームス
プリッタ１１により第１および第２の分枝１１Ａ，１１
Ｂにそれぞれ分岐され、第１の分枝１１Ａの信号光はそ
のまま光スイッチ１２に送られる。一方、第２の分枝１
１Ｂの信号光はフォトダイオード１３で光電変換され、
得られた電気信号をＰＬＬ（フェーズロックループ）回
路１４に通すことでＰＬＬ回路１４を前記電気信号中の
同期信号に同期させ、前記ＰＬＬ回路１４に同期したタ
イミング発生器１５Ａの出力により制御光発生用のパル
スレーザ１５を発振させる。このようにして形成された
制御光を前記光スイッチ１２に供給し、前記光スイッチ
１２により前記分枝１１Ａ中の信号光をスイッチするこ
とで、所望のＤＥＭＵＸが達成される。
プリッタ１１により第１および第２の分枝１１Ａ，１１
Ｂにそれぞれ分岐され、第１の分枝１１Ａの信号光はそ
のまま光スイッチ１２に送られる。一方、第２の分枝１
１Ｂの信号光はフォトダイオード１３で光電変換され、
得られた電気信号をＰＬＬ（フェーズロックループ）回
路１４に通すことでＰＬＬ回路１４を前記電気信号中の
同期信号に同期させ、前記ＰＬＬ回路１４に同期したタ
イミング発生器１５Ａの出力により制御光発生用のパル
スレーザ１５を発振させる。このようにして形成された
制御光を前記光スイッチ１２に供給し、前記光スイッチ
１２により前記分枝１１Ａ中の信号光をスイッチするこ
とで、所望のＤＥＭＵＸが達成される。
【００１１】しかし、この方法では入来光信号を一旦電
気信号に変換する過程が含まれるため、構成が複雑にな
り、装置が大型化し、コストの面から望ましくない。ま
たこのような構成で必要とされる、１６０Ｇｂｉｔ／ｓ
に達する高速光信号を検出する受光素子を実現するのは
困難である。
気信号に変換する過程が含まれるため、構成が複雑にな
り、装置が大型化し、コストの面から望ましくない。ま
たこのような構成で必要とされる、１６０Ｇｂｉｔ／ｓ
に達する高速光信号を検出する受光素子を実現するのは
困難である。
【００１２】図２は、図１の上記の課題を解決すべく提
案されている、モード同期レーザを用いた構成１０Ａを
示す。ただし図２中、図１に対応する部分には統一の参
照符号を付し、説明を省略する。
案されている、モード同期レーザを用いた構成１０Ａを
示す。ただし図２中、図１に対応する部分には統一の参
照符号を付し、説明を省略する。
【００１３】図２を参照するに、この方法では、前もっ
て信号光をビームスプリッタ１１により分枝１１Ａおよ
び１１Ｂに分岐するのは同じであるが、前記分枝１１Ｂ
に分岐した信号光を直接モード同期レーザ１６に導入す
る。この前記モード同期レーザ１６では、信号光のタイ
ミングに引き込まれてモード同期が生じ、必要なタイミ
ングのパルス発振が得られる。このため、このようにし
てモード同期発振を行っているモード同期レーザ１６の
出力光を前記光スイッチ１２に導入し、所望のＤＥＭＵ
Ｘ動作を行う。
て信号光をビームスプリッタ１１により分枝１１Ａおよ
び１１Ｂに分岐するのは同じであるが、前記分枝１１Ｂ
に分岐した信号光を直接モード同期レーザ１６に導入す
る。この前記モード同期レーザ１６では、信号光のタイ
ミングに引き込まれてモード同期が生じ、必要なタイミ
ングのパルス発振が得られる。このため、このようにし
てモード同期発振を行っているモード同期レーザ１６の
出力光を前記光スイッチ１２に導入し、所望のＤＥＭＵ
Ｘ動作を行う。
【００１４】図２の構成では光電変換および電子回路で
の処理がなく、全て光信号処理により行うことが可能で
ある。このため、図２の例では装置構成を簡素化するこ
とが可能になる。
の処理がなく、全て光信号処理により行うことが可能で
ある。このため、図２の例では装置構成を簡素化するこ
とが可能になる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】一方、図２の構成にお
いても、信号光をあらかじめビームスプリッタ１１によ
り分岐する必要があり、また光スイッチ１２とモード同
期レーザ１６の２つの部品を組み合わせる必要がある。
実際の使用に際してはこれら部品の集積化に困難が伴う
のは明らかである。
いても、信号光をあらかじめビームスプリッタ１１によ
り分岐する必要があり、また光スイッチ１２とモード同
期レーザ１６の２つの部品を組み合わせる必要がある。
実際の使用に際してはこれら部品の集積化に困難が伴う
のは明らかである。
【００１６】この問題に関連して、以下では光スイッチ
１２とモード同期レーザ１６について、従来の技術、お
よびその課題を説明する。
１２とモード同期レーザ１６について、従来の技術、お
よびその課題を説明する。
【００１７】従来より、光スイッチ１２として図３
（Ａ）に示す非線形ループミラー（ＮＯＬＭ）型の光ス
イッチ２０、図３（Ｂ）に示すマッハツェンダ型の光ス
イッチ３０、図３（Ｃ）に示す偏光分離型の光スイッチ
４０などの、全光干渉型デバイスが提案されている。
（Ａ）に示す非線形ループミラー（ＮＯＬＭ）型の光ス
イッチ２０、図３（Ｂ）に示すマッハツェンダ型の光ス
イッチ３０、図３（Ｃ）に示す偏光分離型の光スイッチ
４０などの、全光干渉型デバイスが提案されている。
【００１８】図３（Ａ）を参照するに、ＮＯＬＭ型光ス
イッチ２０では、信号光が注入される光ファイバ２１Ａ
がループ２１を形成し、注入された信号光は、光ファイ
バーループ２１内において互いに逆方向に伝搬する光信
号成分に分割される。光ファイバループ２１には、前記
信号光が注入される位置に対して非対称な位置に非線形
屈折率変化を起こす導波路２１Ｂ（以下、非線形導波路
という）が設けられており、前記非線形導波路２１Ｂ
は、外部からの制御光により制御されて屈折率変化を生
じる。そこで、前記それぞれの信号光成分を前記ループ
２１中に逆方向に伝搬させると、信号光がかかる導波路
を互いに反対方向に通過する際のタイミングのずれによ
って差分位相シフトが生じる。そこで、これら二つの信
号光を合波すると、それらが合波する際の位相差によっ
て信号光のスイッチングがなされる。
イッチ２０では、信号光が注入される光ファイバ２１Ａ
がループ２１を形成し、注入された信号光は、光ファイ
バーループ２１内において互いに逆方向に伝搬する光信
号成分に分割される。光ファイバループ２１には、前記
信号光が注入される位置に対して非対称な位置に非線形
屈折率変化を起こす導波路２１Ｂ（以下、非線形導波路
という）が設けられており、前記非線形導波路２１Ｂ
は、外部からの制御光により制御されて屈折率変化を生
じる。そこで、前記それぞれの信号光成分を前記ループ
２１中に逆方向に伝搬させると、信号光がかかる導波路
を互いに反対方向に通過する際のタイミングのずれによ
って差分位相シフトが生じる。そこで、これら二つの信
号光を合波すると、それらが合波する際の位相差によっ
て信号光のスイッチングがなされる。
【００１９】このようにＮＯＬＭ型光スイッチ２０は比
較的簡単な構成で全光スイッチ１２を構成できる。一
方、ＮＯＬＭ型光スイッチ２０が動作するためには、第
１のパルスが前記非線形導波路２１Ｂを構成する利得媒
質を通過し、その後で制御光が入来し、さらにその後で
第２のパルスが前記利得媒質を通過しなければならな
い。このように、このループ２１中の光信号の通過時間
により、スイッチ処理できるビットレートが制限され
る。また、ＮＯＬＭ型で一般的な光ファイバーループを
使っている限り、装置の小型化には限界がある。
較的簡単な構成で全光スイッチ１２を構成できる。一
方、ＮＯＬＭ型光スイッチ２０が動作するためには、第
１のパルスが前記非線形導波路２１Ｂを構成する利得媒
質を通過し、その後で制御光が入来し、さらにその後で
第２のパルスが前記利得媒質を通過しなければならな
い。このように、このループ２１中の光信号の通過時間
により、スイッチ処理できるビットレートが制限され
る。また、ＮＯＬＭ型で一般的な光ファイバーループを
使っている限り、装置の小型化には限界がある。
【００２０】一方、図３（Ｂ）のマッハツェンダ型光ス
イッチ３０は、マッハツェンダ干渉計を構成するそれぞ
れのアーム３１Ａ，３１Ｂに非線形導波路３２Ａ，３２
Ｂをそれぞれ配置した構成を有し、導波路３３Ａから入
来する信号光は前記アーム３１Ａ，３１Ｂに分岐されて
それぞれの非線形導波路３２Ａ，３２Ｂに導入される。
一方、導波路３３Ｂから入来する制御光は、それぞれの
アーム３１Ａ，３１Ｂの非線形導波路３２Ａ，３２Ｂに
互いに異なったタイミングで入力され、その結果、前記
アーム３１Ａ，３１Ｂを通過する信号光の間に差分位相
シフトが形成される。そこで、前記アーム３１Ａおよび
３１Ｂを通過した信号光を合波することにより、前記差
分位相シフトに起因するスイッチングがなされる。
イッチ３０は、マッハツェンダ干渉計を構成するそれぞ
れのアーム３１Ａ，３１Ｂに非線形導波路３２Ａ，３２
Ｂをそれぞれ配置した構成を有し、導波路３３Ａから入
来する信号光は前記アーム３１Ａ，３１Ｂに分岐されて
それぞれの非線形導波路３２Ａ，３２Ｂに導入される。
一方、導波路３３Ｂから入来する制御光は、それぞれの
アーム３１Ａ，３１Ｂの非線形導波路３２Ａ，３２Ｂに
互いに異なったタイミングで入力され、その結果、前記
アーム３１Ａ，３１Ｂを通過する信号光の間に差分位相
シフトが形成される。そこで、前記アーム３１Ａおよび
３１Ｂを通過した信号光を合波することにより、前記差
分位相シフトに起因するスイッチングがなされる。
【００２１】このマッハツェンダ型光スイッチ３０では
ＮＯＬＭ型光スイッチ２０のように光通過時間による動
作速度の制限は生じないが、非線形導波路が組み込まれ
た平行に配置されたアームが２本必要であり、またその
各々のアーム上に制御光を合波する部品が必要となるこ
とから、構成が大きくなってしまう。
ＮＯＬＭ型光スイッチ２０のように光通過時間による動
作速度の制限は生じないが、非線形導波路が組み込まれ
た平行に配置されたアームが２本必要であり、またその
各々のアーム上に制御光を合波する部品が必要となるこ
とから、構成が大きくなってしまう。
【００２２】偏光分離型光スイッチ４０は、例えば図３
（Ｃ）に示すように導波路４１Ａから入来する光信号の
一方の偏光成分を複屈折結晶（偏光分離遅延回路）４２
で遅らせ、同一の光軸上にある非線形導波路４３で、光
信号の２つの偏光成分を同時に位相シフトさせ、さらに
偏光分離遅延回路４４で元に戻し、偏光成分によって位
相が異なるパルスだけを偏光子４５で取り出すものであ
る。前記非線形導波路４３は、導波路４１Ｂからの制御
光により制御される。この方式ではマッハツェンダ型デ
バイスと異なり、干渉計のアームは１つだけであり、構
成を簡素化することができる。しかし、光ファイバー中
を伝送される光信号は偏光成分がランダムであるため、
この偏光分離型光スイッチ４０を光ファイバ通信システ
ムに応用するのは困難である。
（Ｃ）に示すように導波路４１Ａから入来する光信号の
一方の偏光成分を複屈折結晶（偏光分離遅延回路）４２
で遅らせ、同一の光軸上にある非線形導波路４３で、光
信号の２つの偏光成分を同時に位相シフトさせ、さらに
偏光分離遅延回路４４で元に戻し、偏光成分によって位
相が異なるパルスだけを偏光子４５で取り出すものであ
る。前記非線形導波路４３は、導波路４１Ｂからの制御
光により制御される。この方式ではマッハツェンダ型デ
バイスと異なり、干渉計のアームは１つだけであり、構
成を簡素化することができる。しかし、光ファイバー中
を伝送される光信号は偏光成分がランダムであるため、
この偏光分離型光スイッチ４０を光ファイバ通信システ
ムに応用するのは困難である。
【００２３】次に、図２のＤＥＭＵＸ処理システム１０
Ｂで使われるモード同期レーザ５０について、図４を参
照しながら説明する。
Ｂで使われるモード同期レーザ５０について、図４を参
照しながら説明する。
【００２４】図４は、レーザダイオードにより構成され
る一般的なモード同期レーザ５０の例を示す。
る一般的なモード同期レーザ５０の例を示す。
【００２５】図４を参照するに、モード同期レ−ザ５０
は軸方向に延在する光キャビティ中に利得領域５０Ａと
５０Ｂとが形成されており、間には可飽和吸収領域５０
Ｃが形成されている。また前記利得領域５０Ａ，５０Ｂ
および可飽和吸収領域５０Ｃの各々に対応して電極５１
Ａ，５１Ｂおよび５１Ｃが形成されており、前記電極５
１Ａ，５１Ｂには順バイアス極性で駆動電流が注入さ
れ、一方、前記電極５１Ｃには逆バイアス電圧が印加さ
れる。
は軸方向に延在する光キャビティ中に利得領域５０Ａと
５０Ｂとが形成されており、間には可飽和吸収領域５０
Ｃが形成されている。また前記利得領域５０Ａ，５０Ｂ
および可飽和吸収領域５０Ｃの各々に対応して電極５１
Ａ，５１Ｂおよび５１Ｃが形成されており、前記電極５
１Ａ，５１Ｂには順バイアス極性で駆動電流が注入さ
れ、一方、前記電極５１Ｃには逆バイアス電圧が印加さ
れる。
【００２６】図４のレ−ザダイオ−ドは、光キャビティ
の軸方向中央部に可飽和吸収領域５０Ｃが形成された構
造を有しており、衝突モード同期と呼ばれるパルス光が
素子中央の可飽和吸収領域５０Ｃにおいて重畳されるこ
とで光飽和効果を高める構造を採用している。すなわ
ち、光キャビティの中を往復している光は、この可飽和
吸収体で周期的な変調を受け、その結果、キャビティ長
によって決まる特定の周波数での発振が生じる。これが
この系で生じるモード同期動作である。
の軸方向中央部に可飽和吸収領域５０Ｃが形成された構
造を有しており、衝突モード同期と呼ばれるパルス光が
素子中央の可飽和吸収領域５０Ｃにおいて重畳されるこ
とで光飽和効果を高める構造を採用している。すなわ
ち、光キャビティの中を往復している光は、この可飽和
吸収体で周期的な変調を受け、その結果、キャビティ長
によって決まる特定の周波数での発振が生じる。これが
この系で生じるモード同期動作である。
【００２７】図５は、図４のレ−ザダイオ−ドを真中で
折り返した構造をしており、片端面に高反射ミラー５２
を形成することでキャビティ長を半分にしているが、実
質的には図４のレ−ザダイオ−ドと等価なものである。
従って図５中、図４に対応する部分には同一の参照符号
を付し、説明を省略する。
折り返した構造をしており、片端面に高反射ミラー５２
を形成することでキャビティ長を半分にしているが、実
質的には図４のレ−ザダイオ−ドと等価なものである。
従って図５中、図４に対応する部分には同一の参照符号
を付し、説明を省略する。
【００２８】これら以外に、光ファイバを用いたモード
同期レーザも提案されている。
同期レーザも提案されている。
【００２９】以上に説明したように、光スイッチ、モー
ド同期レーザとも、多様な形態が提案されているが、こ
れらを組み合わるには、たとえ半導体素子同士であって
も高度な技術が必要とされ、従って、これら既存の技術
を使って光ＤＥＭＵＸシステムの全体サイズを小さくす
るのは極めて困難であることが、明らかである。
ド同期レーザとも、多様な形態が提案されているが、こ
れらを組み合わるには、たとえ半導体素子同士であって
も高度な技術が必要とされ、従って、これら既存の技術
を使って光ＤＥＭＵＸシステムの全体サイズを小さくす
るのは極めて困難であることが、明らかである。
【００３０】次に、本発明が対象とするもう一つの技
術、すなわち光のままで光信号波形を整形する技術につ
いて、従来提案されている技術を、図６（Ａ）〜（Ｃ）
および図７を参照しながら説明する。この技術は極めて
困難であり、最有力と目されるような方法はまだ学会レ
ベルでも見出されていないのが現状である。
術、すなわち光のままで光信号波形を整形する技術につ
いて、従来提案されている技術を、図６（Ａ）〜（Ｃ）
および図７を参照しながら説明する。この技術は極めて
困難であり、最有力と目されるような方法はまだ学会レ
ベルでも見出されていないのが現状である。
【００３１】光信号は、光ファイバを通過するうちに劣
化する。その劣化モードの修正を、特徴的な英語の頭文
字を取って「３R」と一般的に呼ぶ。「３R」とは、図６
（Ａ）に示すリシェイピング（乱れた光信号強度を修正
し、”０”／”１”の区別を回復させる）処理、図６
（Ｂ）に示すリタイミング（光信号のタイミングを修正
する）処理、および図６（Ｃ）に示すリジェネレイショ
ン（弱くなった光信号を回復させる）処理を意味する。
化する。その劣化モードの修正を、特徴的な英語の頭文
字を取って「３R」と一般的に呼ぶ。「３R」とは、図６
（Ａ）に示すリシェイピング（乱れた光信号強度を修正
し、”０”／”１”の区別を回復させる）処理、図６
（Ｂ）に示すリタイミング（光信号のタイミングを修正
する）処理、および図６（Ｃ）に示すリジェネレイショ
ン（弱くなった光信号を回復させる）処理を意味する。
【００３２】図７に、このような３Ｒ処理を行うための
波長変換を使った光信号波形整形素子６０についての提
案を示す。
波長変換を使った光信号波形整形素子６０についての提
案を示す。
【００３３】図７を参照するに、光導波路６１Ａから入
来する光信号λsは別の波長λpを有する連続波（ＣＷ）
光源６１Ｂからの光と共に、波長変換器６２に供給され
る。波長変換器６２は可飽和吸収を生じる光素子であ
り、通常は前記ＣＷ光源６１Ｂの光を全て吸収するが、
前記導波路６１Ａから信号光が入ると、信号光により吸
収飽和を生じる。その結果、前記ＣＷ光源６１Ｂからの
波長がλpの光は吸収されず、出力される。このよう
に、前記波長変換器６２の光出力には、前記入来光信号
が転写される。
来する光信号λsは別の波長λpを有する連続波（ＣＷ）
光源６１Ｂからの光と共に、波長変換器６２に供給され
る。波長変換器６２は可飽和吸収を生じる光素子であ
り、通常は前記ＣＷ光源６１Ｂの光を全て吸収するが、
前記導波路６１Ａから信号光が入ると、信号光により吸
収飽和を生じる。その結果、前記ＣＷ光源６１Ｂからの
波長がλpの光は吸収されず、出力される。このよう
に、前記波長変換器６２の光出力には、前記入来光信号
が転写される。
【００３４】このような前記波長変換器６２における吸
収飽和動作の際、前記ＣＷ光源６１Ｂの出力や、波長変
換器６２の飽和特性により、信号光の強度ばらつきが、
ある程度解消される。すなわち、図６（Ａ）のリシェイ
ピングが生じる。前記波長変換器６２を出た出力光信号
は、その後、光ファイバ増幅器６３を通る際に増幅され
る。その結果、図６（Ｂ）の信号再生がなされる。
収飽和動作の際、前記ＣＷ光源６１Ｂの出力や、波長変
換器６２の飽和特性により、信号光の強度ばらつきが、
ある程度解消される。すなわち、図６（Ａ）のリシェイ
ピングが生じる。前記波長変換器６２を出た出力光信号
は、その後、光ファイバ増幅器６３を通る際に増幅され
る。その結果、図６（Ｂ）の信号再生がなされる。
【００３５】一方、前記波長変換器６２において光信号
の入来により生起されたキャリア密度の変動に対応する
電気信号がＰＬＬ回路６４に供給され、ＰＬＬ回路６４
は前記光信号のタイミングに動作を同期させる。前記Ｐ
ＬＬ回路６４は電界吸収（ＥＡ）変調器６５を駆動して
おり、前記ＥＡ変調器６５には、別の連続波光源６６か
らの連続光が供給されている。そこで、前記ＥＡ変調器
６５は、前記入来光信号のタイミングに同期した変調
を、前記光源６６からのＣＷ光に対して行う。
の入来により生起されたキャリア密度の変動に対応する
電気信号がＰＬＬ回路６４に供給され、ＰＬＬ回路６４
は前記光信号のタイミングに動作を同期させる。前記Ｐ
ＬＬ回路６４は電界吸収（ＥＡ）変調器６５を駆動して
おり、前記ＥＡ変調器６５には、別の連続波光源６６か
らの連続光が供給されている。そこで、前記ＥＡ変調器
６５は、前記入来光信号のタイミングに同期した変調
を、前記光源６６からのＣＷ光に対して行う。
【００３６】この光源６６が形成する連続光の波長λs
は、例えば信号光と同じに設定することができる。この
ようにして前記ＥＡ変調器６５により形成されたパルス
光は、信号光に対応した、理想的な波形とタイミングを
持っている。
は、例えば信号光と同じに設定することができる。この
ようにして前記ＥＡ変調器６５により形成されたパルス
光は、信号光に対応した、理想的な波形とタイミングを
持っている。
【００３７】前記ファイバアンプ６３で増幅された光源
６１Ｂからの光信号と、前記ＥＡ変調器６５で変調され
た前記光源６６からの光信号は、可飽和吸収動作を行う
波長変換器６７に供給される。前記波長変換器６７は、
前記ＥＡ変調器６５からの光信号が存在しない状態では
前記ファイバアンプ６３からの光信号を吸収するように
設定されているが、前記ＥＡ変調器６５からの光信号が
入来すると、吸収飽和動作により、前記ファイバアンプ
６３からの光を通過させる。
６１Ｂからの光信号と、前記ＥＡ変調器６５で変調され
た前記光源６６からの光信号は、可飽和吸収動作を行う
波長変換器６７に供給される。前記波長変換器６７は、
前記ＥＡ変調器６５からの光信号が存在しない状態では
前記ファイバアンプ６３からの光信号を吸収するように
設定されているが、前記ＥＡ変調器６５からの光信号が
入来すると、吸収飽和動作により、前記ファイバアンプ
６３からの光を通過させる。
【００３８】その結果、前記ファイバアンプ６３の出力
光信号は、ＥＡ変調器６５からの光クロック信号のタイ
ミングおよび波形により修正（Re- timing とRe- shapi
ng）され、図６（Ａ）のリシェイピングおよび図６
（Ｂ）のリタイミングがなわれる。
光信号は、ＥＡ変調器６５からの光クロック信号のタイ
ミングおよび波形により修正（Re- timing とRe- shapi
ng）され、図６（Ａ）のリシェイピングおよび図６
（Ｂ）のリタイミングがなわれる。
【００３９】このように、図７の構成は確かに波長がλ
sの信号光に対して前記３R処理を施すことができるが、
上記の説明からもわかるように非常に構成が複雑で、ま
た微妙な光強度の制御を必要とし、現実的な解となりう
るものではなかった。
sの信号光に対して前記３R処理を施すことができるが、
上記の説明からもわかるように非常に構成が複雑で、ま
た微妙な光強度の制御を必要とし、現実的な解となりう
るものではなかった。
【００４０】そこで本発明は上記の課題を解決した、新
規で有用な光デマルチプレクサを提供することを概括的
課題とする。
規で有用な光デマルチプレクサを提供することを概括的
課題とする。
【００４１】本発明のより具体的な課題は、小型で信頼
性が高く、容易に製作でき、動作速度に光通過時間等に
よる構造的な制限が課せられることがなく、さらに偏波
無依存動作を行う光デマルチプレクサ、およびかかる光
デマルチプレクサに使われる光干渉計を提供することに
ある。
性が高く、容易に製作でき、動作速度に光通過時間等に
よる構造的な制限が課せられることがなく、さらに偏波
無依存動作を行う光デマルチプレクサ、およびかかる光
デマルチプレクサに使われる光干渉計を提供することに
ある。
【００４２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、各々第１の側からこれに対向する第２の側に向って
延在し、前記第１の側および前記第２の側において相互
に光学的に結合された第１および第２の光導波路と、前
記第１および第２の光導波路を含み、前記第１の側に形
成された第１の端面と前記第２の側に形成された第２の
端面との間を延在する光キャビティとを備えた光干渉計
であって、前記光キャビティは、前記第１の側に、前記
第１および第２の光導波路の双方に対して光学的に結合
して設けられた光出力ポートを、また前記第２の側に、
前記第１および第２の光導波路の双方に対して光学的に
結合して設けられた光入力ポートを備え、前記第１およ
び第２の光導波路中には、光学的に屈折率変化が誘起さ
れる第１および第２の非線形利得媒質がそれぞれ設けら
れており、さらに前記光キャビティは、前記第１の側
に、前記第１および第２の光導波路の双方に対して光学
的に結合して設けられた可飽和吸収領域を含み、前記光
キャビティ中においてモード同期レーザ発振を生じるこ
とを特徴とする光干渉計により、解決する。
を、各々第１の側からこれに対向する第２の側に向って
延在し、前記第１の側および前記第２の側において相互
に光学的に結合された第１および第２の光導波路と、前
記第１および第２の光導波路を含み、前記第１の側に形
成された第１の端面と前記第２の側に形成された第２の
端面との間を延在する光キャビティとを備えた光干渉計
であって、前記光キャビティは、前記第１の側に、前記
第１および第２の光導波路の双方に対して光学的に結合
して設けられた光出力ポートを、また前記第２の側に、
前記第１および第２の光導波路の双方に対して光学的に
結合して設けられた光入力ポートを備え、前記第１およ
び第２の光導波路中には、光学的に屈折率変化が誘起さ
れる第１および第２の非線形利得媒質がそれぞれ設けら
れており、さらに前記光キャビティは、前記第１の側
に、前記第１および第２の光導波路の双方に対して光学
的に結合して設けられた可飽和吸収領域を含み、前記光
キャビティ中においてモード同期レーザ発振を生じるこ
とを特徴とする光干渉計により、解決する。
【００４３】本発明はまた上記の課題を、各々第１の側
からこれに対向する第２の側に向って延在し、前記第１
の側および前記第２の側において相互に光学的に結合さ
れた第１および第２の光導波路と、前記第１および第２
の光導波路を含み、前記第１の側に形成された第１の端
面と前記第２の側に形成された第２の端面との間を延在
する光キャビティとを備えた光干渉計を含み、前記光キ
ャビティは、前記第１の側に、前記第１および第２の光
導波路の双方に対して光学的に結合して設けられた光出
力ポートを、また前記第２の側に、前記第１および第２
の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けられた
光入力ポートを備え、前記第１および第２の光導波路中
には、光学的に屈折率変化が誘起される第１および第２
の非線形利得媒質がそれぞれ設けられており、さらに前
記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１および第
２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けられ
た可飽和吸収領域を含み、前記光入力ポート供給された
外部パルス光の前記光出力ポートへの転送をスイッチン
グする全光スイッチであって、前記光キャビティ中にお
いてモード同期レーザ発振を生じ、前記モード同期レー
ザ発振のパルス周波数が、前記外部パルス光のパルス周
波数よりも小さいことを特徴とする、全光スイッチによ
り、解決する。
からこれに対向する第２の側に向って延在し、前記第１
の側および前記第２の側において相互に光学的に結合さ
れた第１および第２の光導波路と、前記第１および第２
の光導波路を含み、前記第１の側に形成された第１の端
面と前記第２の側に形成された第２の端面との間を延在
する光キャビティとを備えた光干渉計を含み、前記光キ
ャビティは、前記第１の側に、前記第１および第２の光
導波路の双方に対して光学的に結合して設けられた光出
力ポートを、また前記第２の側に、前記第１および第２
の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けられた
光入力ポートを備え、前記第１および第２の光導波路中
には、光学的に屈折率変化が誘起される第１および第２
の非線形利得媒質がそれぞれ設けられており、さらに前
記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１および第
２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けられ
た可飽和吸収領域を含み、前記光入力ポート供給された
外部パルス光の前記光出力ポートへの転送をスイッチン
グする全光スイッチであって、前記光キャビティ中にお
いてモード同期レーザ発振を生じ、前記モード同期レー
ザ発振のパルス周波数が、前記外部パルス光のパルス周
波数よりも小さいことを特徴とする、全光スイッチによ
り、解決する。
【００４４】本発明はまた、各々第１の側からこれに対
向する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前
記第２の側において相互に光学的に結合された第１およ
び第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を
含み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２
の側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビ
ティとを備えた光干渉計を含み、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光入力ポート供給された外部パルス光
に対応したパルス光を前記光出力ポートより出力する全
光パルス整形器であって、前記光キャビティ中において
モード同期レーザ発振を生じ、前記モード同期レーザ発
振のパルス周波数が、前記外部パルス光のパルス周波数
よりも小さいことを特徴とする全光パルス整形器によ
り、解決する。
向する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前
記第２の側において相互に光学的に結合された第１およ
び第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を
含み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２
の側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビ
ティとを備えた光干渉計を含み、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光入力ポート供給された外部パルス光
に対応したパルス光を前記光出力ポートより出力する全
光パルス整形器であって、前記光キャビティ中において
モード同期レーザ発振を生じ、前記モード同期レーザ発
振のパルス周波数が、前記外部パルス光のパルス周波数
よりも小さいことを特徴とする全光パルス整形器によ
り、解決する。
【００４５】本発明はまた上記の課題を、第１の光入力
ポートと第１および第２の光出力ポートとを有し、前記
第１の光入力ポートにおいて第１のビットレートの光信
号を供給され、前記第１の光出力ポートより第１の反多
重化光信号を出力する第１の光干渉計と、第２および第
３の光入力ポートと第３および第４の光出力ポートとを
有し、前記第２の光入力ポートにおいて前記第１のビッ
トレートの光信号を供給され、前記第３の光出力ポート
より第２の反多重化光信号を出力する第２の光干渉計と
よりなり、前記第１の光干渉計は、第１の端部および第
２の端部において相互に結合された第１および第２の光
導波路と、前記第１の端部に前記第１および第２の光導
波路に光学的に結合して設けられ、前記第１および第２
の光導波路中を伝搬した光信号を反射する高反射率面
と、前記第１の端部に前記第１の光導波路および前記第
２の光導波路に光学的に結合して設けられた可飽和吸収
媒質と、前記第１の光導波路中に設けられた第１の非線
形利得媒質と、前記第２の光導波路中に設けられた第２
の非線形利得媒質とよりなり、前記第１の光出力ポート
は前記第１の端部において前記第１および第２の光導波
路に光学的に結合して設けられ、前記第２の光出力ポー
トは前記第２の端部において前記第１および第２の光導
波路に光学的に結合して設けられ、前記第１の光入力ポ
ートは前記第２の端部において前記第１および第２の光
導波路に光学的に結合して設けられ、前記第２の光干渉
計は、第３の端部および第４の端部において相互に結合
された第３および第４の光導波路と、前記第３の光導波
路中に設けられた第３の非線形利得媒質と、前記第４の
光導波路中に設けられた第４の非線形利得媒質とよりな
り、前記第２の光入力ポートは前記第４の端部において
前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して設け
られ、前記第３の光入力ポートは前記第３の端部におい
て前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して設
けられ、前記第３の光出力ポートは前記第３の端部にお
いて前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して
設けられ、前記第４の光出力ポートは前記第４の端部に
おいて前記第3および第4の光導波路に光学的に結合して
設けられ前記第２の光出力ポートは前記第３の光入力ポ
ートに光学的に結合され、前記第１および第２の光干渉
計中においてモード同期レーザ発振が生じることを特徴
とする全光反多重化器により、解決する。
ポートと第１および第２の光出力ポートとを有し、前記
第１の光入力ポートにおいて第１のビットレートの光信
号を供給され、前記第１の光出力ポートより第１の反多
重化光信号を出力する第１の光干渉計と、第２および第
３の光入力ポートと第３および第４の光出力ポートとを
有し、前記第２の光入力ポートにおいて前記第１のビッ
トレートの光信号を供給され、前記第３の光出力ポート
より第２の反多重化光信号を出力する第２の光干渉計と
よりなり、前記第１の光干渉計は、第１の端部および第
２の端部において相互に結合された第１および第２の光
導波路と、前記第１の端部に前記第１および第２の光導
波路に光学的に結合して設けられ、前記第１および第２
の光導波路中を伝搬した光信号を反射する高反射率面
と、前記第１の端部に前記第１の光導波路および前記第
２の光導波路に光学的に結合して設けられた可飽和吸収
媒質と、前記第１の光導波路中に設けられた第１の非線
形利得媒質と、前記第２の光導波路中に設けられた第２
の非線形利得媒質とよりなり、前記第１の光出力ポート
は前記第１の端部において前記第１および第２の光導波
路に光学的に結合して設けられ、前記第２の光出力ポー
トは前記第２の端部において前記第１および第２の光導
波路に光学的に結合して設けられ、前記第１の光入力ポ
ートは前記第２の端部において前記第１および第２の光
導波路に光学的に結合して設けられ、前記第２の光干渉
計は、第３の端部および第４の端部において相互に結合
された第３および第４の光導波路と、前記第３の光導波
路中に設けられた第３の非線形利得媒質と、前記第４の
光導波路中に設けられた第４の非線形利得媒質とよりな
り、前記第２の光入力ポートは前記第４の端部において
前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して設け
られ、前記第３の光入力ポートは前記第３の端部におい
て前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して設
けられ、前記第３の光出力ポートは前記第３の端部にお
いて前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して
設けられ、前記第４の光出力ポートは前記第４の端部に
おいて前記第3および第4の光導波路に光学的に結合して
設けられ前記第２の光出力ポートは前記第３の光入力ポ
ートに光学的に結合され、前記第１および第２の光干渉
計中においてモード同期レーザ発振が生じることを特徴
とする全光反多重化器により、解決する。
【００４６】
【発明の実施の形態】［第１実施例］図８（Ａ），
（Ｂ）は、本発明の第１実施例による光干渉計７０およ
びその動作を示す図である。
（Ｂ）は、本発明の第１実施例による光干渉計７０およ
びその動作を示す図である。
【００４７】図８（Ａ）を参照するに、光干渉計７０は
２つの光導波路７１Ａ，７１Ｂを一対のマルチモード光
干渉計（ＭＭＩ）７２Ａ，７２Ｂで結合した、いわゆる
マッハツェンダ型の構成を有し、前記光導波路７１Ａ，
７１Ｂの各々には、非線形利得媒質７１ａ，７１ｂが、
軸方向上の位置をずらして形成されている。
２つの光導波路７１Ａ，７１Ｂを一対のマルチモード光
干渉計（ＭＭＩ）７２Ａ，７２Ｂで結合した、いわゆる
マッハツェンダ型の構成を有し、前記光導波路７１Ａ，
７１Ｂの各々には、非線形利得媒質７１ａ，７１ｂが、
軸方向上の位置をずらして形成されている。
【００４８】前記マルチモード光干渉計７２Ａ，７２Ｂ
はいずれも２入力・２出力型のものであり、前記マルチ
モード光干渉計７２Ａは前記光導波路７１Ａに結合され
た光入出力ポート７２Ａａと前記光導波路７１Ｂに結合
された光入出力ポート７２Ａｂとを有し、一方前記マル
チモード干渉計７２Ｂは前記光導波路７１Ａに結合され
た光入出力ポート７２Ｂａと前記光導波路７１Ｂに結合
された光入出力ポート７２Ｂｂとを有する。
はいずれも２入力・２出力型のものであり、前記マルチ
モード光干渉計７２Ａは前記光導波路７１Ａに結合され
た光入出力ポート７２Ａａと前記光導波路７１Ｂに結合
された光入出力ポート７２Ａｂとを有し、一方前記マル
チモード干渉計７２Ｂは前記光導波路７１Ａに結合され
た光入出力ポート７２Ｂａと前記光導波路７１Ｂに結合
された光入出力ポート７２Ｂｂとを有する。
【００４９】前記マルチモード光干渉計７２Ａの光入出
力ポート７２Ａｃおよび７２Ａｄのうち、一方の光入出
力ポート７２Ａｃは前記光干渉計７０の光入出力ポート
を形成し、一方、他方の光入出力ポート７２Ａｄには、
可飽和吸収媒質７３を介して高反射率ミラー７３Ａが設
けられる。さらに前記マルチモード干渉計７２Ｂの光入
出力ポート７２Ｂｃおよび７２Ｂｄのうち、一方の光入
出力ポート７２Ｂｃは前記光干渉計７０の光入力ポート
を形成し、一方、他方の光入出力ポート７２Ｂｄには、
高反射率ミラー７３Ｂが設けられる。その結果，図８
（Ａ）の光干渉計７０では、前記高反射率ミラー７３Ａ
と７３Ｂとの間に、光キャビティ７４が形成される。
力ポート７２Ａｃおよび７２Ａｄのうち、一方の光入出
力ポート７２Ａｃは前記光干渉計７０の光入出力ポート
を形成し、一方、他方の光入出力ポート７２Ａｄには、
可飽和吸収媒質７３を介して高反射率ミラー７３Ａが設
けられる。さらに前記マルチモード干渉計７２Ｂの光入
出力ポート７２Ｂｃおよび７２Ｂｄのうち、一方の光入
出力ポート７２Ｂｃは前記光干渉計７０の光入力ポート
を形成し、一方、他方の光入出力ポート７２Ｂｄには、
高反射率ミラー７３Ｂが設けられる。その結果，図８
（Ａ）の光干渉計７０では、前記高反射率ミラー７３Ａ
と７３Ｂとの間に、光キャビティ７４が形成される。
【００５０】このように、図８（Ａ）の光干渉器７０で
は高反射率ミラー７３Ａ，７３Ｂにより光キャビティ７
４が形成され、しかも前記光キャビティ７４中に非線形
利得媒質７１ａ，７１ｂが含まれるため、前記ミラー７
３Ａ，７３Ｂ間を往復する光によりレーザ発振が生じ
る。その際、前記ミラー７３Ａに隣接して可飽和吸収領
域７３が形成されているため、前記光ポート７２Ｂｃか
ら外部光パルス信号が入来した場合、前記干渉計７０中
におけるレーザ発振には前記外部光パルス信号のタイミ
ングに対応したモード同期がかかる。
は高反射率ミラー７３Ａ，７３Ｂにより光キャビティ７
４が形成され、しかも前記光キャビティ７４中に非線形
利得媒質７１ａ，７１ｂが含まれるため、前記ミラー７
３Ａ，７３Ｂ間を往復する光によりレーザ発振が生じ
る。その際、前記ミラー７３Ａに隣接して可飽和吸収領
域７３が形成されているため、前記光ポート７２Ｂｃか
ら外部光パルス信号が入来した場合、前記干渉計７０中
におけるレーザ発振には前記外部光パルス信号のタイミ
ングに対応したモード同期がかかる。
【００５１】前記光干渉計７０中においてこのようなモ
ード同期レーザ発振が生じた場合、前記光導波路７１
Ａ，７１Ｂ中に設けられた非線形利得媒質７１ａ，７１
ｂが位相変調器として作用し、これを利用して外部光パ
ルス信号の反多重化や光信号成型を行うことが可能にな
る。すなわち、本発明の光干渉器７０を使うことによ
り、外部光パルス信号の反多重化および信号波形整形
を、同時に実行することが可能になる。
ード同期レーザ発振が生じた場合、前記光導波路７１
Ａ，７１Ｂ中に設けられた非線形利得媒質７１ａ，７１
ｂが位相変調器として作用し、これを利用して外部光パ
ルス信号の反多重化や光信号成型を行うことが可能にな
る。すなわち、本発明の光干渉器７０を使うことによ
り、外部光パルス信号の反多重化および信号波形整形
を、同時に実行することが可能になる。
【００５２】以下、図８（Ａ）の光キャビティ７４中に
生じるモード同期レーザ発振について説明する。
生じるモード同期レーザ発振について説明する。
【００５３】図８（Ｂ）は、モード同期光の前記ミラー
７３Ａ，７３Ｂ間における往復光路を示す。
７３Ａ，７３Ｂ間における往復光路を示す。
【００５４】図８（Ｂ）を参照するに、モード同期光は
前記ミラー７３Ａで反射された後、可飽和吸収媒体７３
に入射し、さらに光入出力ポート７２Ａｄを通って前記
マルチモード光干渉計７２Ａに入射し、二つの光線に分
離される。このうち一方の光線は前記光入出力ポート７
２Ａａから前記光導波路７１Ａに入り、非線形利得媒質
７１ａを通過し光増幅および位相変調を受けた後、マル
チモード光干渉計７２Ｂに入射する。他方の光線は、前
記光入出力ポート７２Ａｂから光導波路７１Ｂに入り、
非線形利得媒質７１ｂを通過し、同様に光増幅および位
相変調を受けた後、同じマルチモード光干渉計７２Ｂに
入射する。
前記ミラー７３Ａで反射された後、可飽和吸収媒体７３
に入射し、さらに光入出力ポート７２Ａｄを通って前記
マルチモード光干渉計７２Ａに入射し、二つの光線に分
離される。このうち一方の光線は前記光入出力ポート７
２Ａａから前記光導波路７１Ａに入り、非線形利得媒質
７１ａを通過し光増幅および位相変調を受けた後、マル
チモード光干渉計７２Ｂに入射する。他方の光線は、前
記光入出力ポート７２Ａｂから光導波路７１Ｂに入り、
非線形利得媒質７１ｂを通過し、同様に光増幅および位
相変調を受けた後、同じマルチモード光干渉計７２Ｂに
入射する。
【００５５】前記マルチモード光干渉計７２Ｂにおい
て、前記二つの光線はともに前記光入出力ポート７２Ｂ
ｄに形成されたミラー７３Ｂに導かれ、反射された後、
前記マルチモーと光干渉計７２Ｂにおいて再び二つの光
線に分離され、前記光入出力ポート７２Ｂａおよび７２
Ｂｂにおいて前記光導波路７１Ａおよび７１Ｂにそれぞ
れ入射し、前記非線形利得領域７１ａおよび７１ｂを通
過して光増幅および位相変調を受けた後、前記マルチモ
ード光干渉計７２Ａに戻り、前記光ポート７２Ａｄに集
められる。さらにこのように前記入出力光ポート７２Ａ
ｄに集められた光は前記可飽和吸収領域７３を通った
後、ミラー７３Ａで反射される。
て、前記二つの光線はともに前記光入出力ポート７２Ｂ
ｄに形成されたミラー７３Ｂに導かれ、反射された後、
前記マルチモーと光干渉計７２Ｂにおいて再び二つの光
線に分離され、前記光入出力ポート７２Ｂａおよび７２
Ｂｂにおいて前記光導波路７１Ａおよび７１Ｂにそれぞ
れ入射し、前記非線形利得領域７１ａおよび７１ｂを通
過して光増幅および位相変調を受けた後、前記マルチモ
ード光干渉計７２Ａに戻り、前記光ポート７２Ａｄに集
められる。さらにこのように前記入出力光ポート７２Ａ
ｄに集められた光は前記可飽和吸収領域７３を通った
後、ミラー７３Ａで反射される。
【００５６】このように、前記光干渉計７０の光キャビ
ティ７４に形成されるモード同期光は、往路・復路とも
に常に可飽和吸収体７３に入射し、かつ２つの非線形利
得媒質７１ａ、７１ｂを通過する。このような光路は、
前記マルチモード光干渉計７２Ａ，７２Ｂを左右対称に
配置することで実現できる。
ティ７４に形成されるモード同期光は、往路・復路とも
に常に可飽和吸収体７３に入射し、かつ２つの非線形利
得媒質７１ａ、７１ｂを通過する。このような光路は、
前記マルチモード光干渉計７２Ａ，７２Ｂを左右対称に
配置することで実現できる。
【００５７】図９（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明におけるモ
ード同期の動作を示す。このうち、図９（Ａ）は図８
（Ａ）の光キャビティ７４を等価的に示している。
ード同期の動作を示す。このうち、図９（Ａ）は図８
（Ａ）の光キャビティ７４を等価的に示している。
【００５８】図９（Ａ）を参照するに、前記光パルスは
前記ミラー７３Ａと７３Ｂとの間を往復しているが、一
つの光パルスがミラー７３Ａで反射され、可飽和吸収媒
質７３に入射すると、可飽和吸収媒質７３が生じる光損
失は、吸収飽和現象により、図９（Ｂ）に示すように鋭
く落ち込み、光パルスが通過した後、徐々に回復する。
ただし図９（Ｂ）中、横軸は時間を示す。
前記ミラー７３Ａと７３Ｂとの間を往復しているが、一
つの光パルスがミラー７３Ａで反射され、可飽和吸収媒
質７３に入射すると、可飽和吸収媒質７３が生じる光損
失は、吸収飽和現象により、図９（Ｂ）に示すように鋭
く落ち込み、光パルスが通過した後、徐々に回復する。
ただし図９（Ｂ）中、横軸は時間を示す。
【００５９】一方、図９（Ａ）の非線形利得媒質７１
ａ，７１ｂは、入射光に応じて誘導放出現象によりそれ
ぞれ利得Ｇａ，Ｇｂを生じるが、非線形利得媒質７１
ａ，７１ｂの光キャビティ７４の軸方向上における位置
が可飽和吸収媒質７３の位置からずれており、このた
め、光パルスが前記可飽和吸収媒体７３を通過し、可飽
和吸収媒体７３が生じる光損失が減少したタイミング
で、図９（Ｂ）に示すように利得ＧａとＧｂの和Ｇａ＋
Ｇｂが立ち上がると、このタイミングで光増幅が生じ、
図９（Ｃ）に示すような光パルスが繰り返し形成され
る。これがこの系におけるモード同期発振である。
ａ，７１ｂは、入射光に応じて誘導放出現象によりそれ
ぞれ利得Ｇａ，Ｇｂを生じるが、非線形利得媒質７１
ａ，７１ｂの光キャビティ７４の軸方向上における位置
が可飽和吸収媒質７３の位置からずれており、このた
め、光パルスが前記可飽和吸収媒体７３を通過し、可飽
和吸収媒体７３が生じる光損失が減少したタイミング
で、図９（Ｂ）に示すように利得ＧａとＧｂの和Ｇａ＋
Ｇｂが立ち上がると、このタイミングで光増幅が生じ、
図９（Ｃ）に示すような光パルスが繰り返し形成され
る。これがこの系におけるモード同期発振である。
【００６０】以上を念頭に、図１０（Ａ），（Ｂ）を参
照しながら、図８（Ａ）の光干渉計７０において生じる
光スイッチング動作を説明する。
照しながら、図８（Ａ）の光干渉計７０において生じる
光スイッチング動作を説明する。
【００６１】図１０（Ａ）を参照するに、このようなモ
ード同期発振が生じている光干渉計７０中に、マルチモ
ード光干渉計７２Ａからのモード同期光が光導波路７１
Ａ，７１Ｂ中をマルチモード光干渉計７２Ｂへと進行し
ている状態で外部光信号パルス列を、前記光入出力ポー
ト７２Ｂｃを介して注入した場合、前記光導波路７１A
では、前記マルチモード光干渉計７２Aに近い位置にあ
る非線形利得媒質７１ａにおいてモード同期光により誘
導放出およびこれに伴うキャリアの枯渇が直ちに生じる
のに対し、光導波路７１Ｂでは、非線形利得媒質７１ｂ
がマルチモード光干渉計７２Ａから遠い位置にあるた
め、前記非線形利得媒質７１ｂにおける誘導放出は、前
記非線形利得媒質７１ａにおける誘導放出よりも遅れて
生じる。
ード同期発振が生じている光干渉計７０中に、マルチモ
ード光干渉計７２Ａからのモード同期光が光導波路７１
Ａ，７１Ｂ中をマルチモード光干渉計７２Ｂへと進行し
ている状態で外部光信号パルス列を、前記光入出力ポー
ト７２Ｂｃを介して注入した場合、前記光導波路７１A
では、前記マルチモード光干渉計７２Aに近い位置にあ
る非線形利得媒質７１ａにおいてモード同期光により誘
導放出およびこれに伴うキャリアの枯渇が直ちに生じる
のに対し、光導波路７１Ｂでは、非線形利得媒質７１ｂ
がマルチモード光干渉計７２Ａから遠い位置にあるた
め、前記非線形利得媒質７１ｂにおける誘導放出は、前
記非線形利得媒質７１ａにおける誘導放出よりも遅れて
生じる。
【００６２】そこで、前記マルチモード光干渉計７２Ｂ
から光導波路７１Ａ，７１Ｂに入射する光信号パルス
は、光導波路７１Ｂにおいては誘導放出によるキャリア
の枯渇が生じていない状態の非線形利得媒質７１ｂを通
過するのに対し、光導波路７１Ａにおいては、既にキャ
リアの枯渇が生じている非線形利得媒質７１ａを通過す
ることになる。
から光導波路７１Ａ，７１Ｂに入射する光信号パルス
は、光導波路７１Ｂにおいては誘導放出によるキャリア
の枯渇が生じていない状態の非線形利得媒質７１ｂを通
過するのに対し、光導波路７１Ａにおいては、既にキャ
リアの枯渇が生じている非線形利得媒質７１ａを通過す
ることになる。
【００６３】非線形利得媒質７１ａ，７１ｂにおいてキ
ャリアの枯渇が生じると光導波路の屈折率が変化し、そ
の結果、前記光導波路７１Ａ，７１Ｂを通過する光信号
パルスの間に位相差が発生する。
ャリアの枯渇が生じると光導波路の屈折率が変化し、そ
の結果、前記光導波路７１Ａ，７１Ｂを通過する光信号
パルスの間に位相差が発生する。
【００６４】図１０（Ａ），（Ｂ）の構成において、前
記マルチモード光干渉計７２Ａは、前記光導波路７２
Ａ，７２Ｂ中を通って入来する光信号パルスの位相が同
相である場合、光入出力ポート７２Ａｃに光出力が生じ
るように、また逆相である場合、光入出力ポート７２Ａ
ｄに光出力が生じるように設計されており、従って、図
１０（Ａ）の場合には、前記光入出力ポート７２Ａｄに
光出力が生じるが、記光入出力ポート７２Ａｄには可飽
和吸収媒体７３が形成されている。この場合、光入出力
ポート７２Ａｃには光出力は生じない。
記マルチモード光干渉計７２Ａは、前記光導波路７２
Ａ，７２Ｂ中を通って入来する光信号パルスの位相が同
相である場合、光入出力ポート７２Ａｃに光出力が生じ
るように、また逆相である場合、光入出力ポート７２Ａ
ｄに光出力が生じるように設計されており、従って、図
１０（Ａ）の場合には、前記光入出力ポート７２Ａｄに
光出力が生じるが、記光入出力ポート７２Ａｄには可飽
和吸収媒体７３が形成されている。この場合、光入出力
ポート７２Ａｃには光出力は生じない。
【００６５】一方、図１０（Ｂ）の場合で、前記ミラー
７３Ｂで反射されたモード同期光が前記マルチモード光
干渉計７２Ａに向って前記光導波路７１Ａ，７１Ｂ中を
進行している場合、前記光入出力ポート７２Ｂｃから入
来する光信号パルスも同じ速度で同一方向に進行するた
め、モード同期光により前記非線形利得媒質７１ａ，７
１ｂにおいて吸収飽和が生じても、前記マルチモード光
干渉計７２Ａに到達した時点では、前記光導波路７１Ａ
および７１Ｂ中を伝搬する光信号パルスの間に位相差は
発生せず、その結果、前記入来光信号パルスに対応した
光出力パルスが、前記マルチモード光干渉計７２Ａの光
入出力ポート７２Ａｃに発生する。
７３Ｂで反射されたモード同期光が前記マルチモード光
干渉計７２Ａに向って前記光導波路７１Ａ，７１Ｂ中を
進行している場合、前記光入出力ポート７２Ｂｃから入
来する光信号パルスも同じ速度で同一方向に進行するた
め、モード同期光により前記非線形利得媒質７１ａ，７
１ｂにおいて吸収飽和が生じても、前記マルチモード光
干渉計７２Ａに到達した時点では、前記光導波路７１Ａ
および７１Ｂ中を伝搬する光信号パルスの間に位相差は
発生せず、その結果、前記入来光信号パルスに対応した
光出力パルスが、前記マルチモード光干渉計７２Ａの光
入出力ポート７２Ａｃに発生する。
【００６６】このように、図８（Ａ）の光干渉計７０
は、入来する光信号パルスをスイッチングする全光スイ
ッチとして動作することができる。
は、入来する光信号パルスをスイッチングする全光スイ
ッチとして動作することができる。
【００６７】また前記図１０（Ａ）の状態においては、
先にも説明したように光信号パルスに対応した光出力が
前記光入出力ポート７２Ａｄに生じ、前記可飽和吸収媒
質７３に入射するが、特に前記入射光信号パルスの波長
が前記モード同期光の波長と同じである場合、入射光信
号パルスにより前記モード同期発振に引き込みが生じ、
その結果、上記光スイッチング動作の際にモード同期同
期が、自動的に達成される。
先にも説明したように光信号パルスに対応した光出力が
前記光入出力ポート７２Ａｄに生じ、前記可飽和吸収媒
質７３に入射するが、特に前記入射光信号パルスの波長
が前記モード同期光の波長と同じである場合、入射光信
号パルスにより前記モード同期発振に引き込みが生じ、
その結果、上記光スイッチング動作の際にモード同期同
期が、自動的に達成される。
【００６８】図１１〜図１３は、図１０（Ａ）の光干渉
計７０のより詳細な構造を示す。ただし図１１は平面図
を、一方図１２は図１１中、断面Ａに沿った断面図を、
さらに図１３は図１１中、断面Ｂに沿った断面図を示
す。図中、差器に説明した部分には対応する参照符号を
付し、説明を省略する。
計７０のより詳細な構造を示す。ただし図１１は平面図
を、一方図１２は図１１中、断面Ａに沿った断面図を、
さらに図１３は図１１中、断面Ｂに沿った断面図を示
す。図中、差器に説明した部分には対応する参照符号を
付し、説明を省略する。
【００６９】図１１の平面図を参照するに、前記非線形
利得領域７１ａは、光導波路７１Ａ上に電極７０１ａを
形成することにより形成されており、同様に非線形利得
領域７１ｂは、光導波路７１Ｂ上に電極７０１ｂを形成
することにより形成されていう。さらに前記可飽和吸収
領域７３も、前記光入出力ポート７２Ａｄからミラー７
３Ａに延在する光導波路上に電極７０３を形成すること
により、形成されている。
利得領域７１ａは、光導波路７１Ａ上に電極７０１ａを
形成することにより形成されており、同様に非線形利得
領域７１ｂは、光導波路７１Ｂ上に電極７０１ｂを形成
することにより形成されていう。さらに前記可飽和吸収
領域７３も、前記光入出力ポート７２Ａｄからミラー７
３Ａに延在する光導波路上に電極７０３を形成すること
により、形成されている。
【００７０】図１２の断面図を参照するに、前記光干渉
計７０は裏面にＡｕ電極７０１Ａが一様に形成されたｎ
型ＩｎＰ基板７０１上に形成されており、前記基板７０
１上にはｎ型ＩｎＰよりなる下部クラッド層７０２Ａ，
７０２Ｂが、それぞれ前記導波路７１Ａおよび７１Ｂに
対応して、１．０μｍの厚さで形成されている。
計７０は裏面にＡｕ電極７０１Ａが一様に形成されたｎ
型ＩｎＰ基板７０１上に形成されており、前記基板７０
１上にはｎ型ＩｎＰよりなる下部クラッド層７０２Ａ，
７０２Ｂが、それぞれ前記導波路７１Ａおよび７１Ｂに
対応して、１．０μｍの厚さで形成されている。
【００７１】前記光導波路７１Ａにおいては前記ｎ型Ｉ
ｎＰ下部クラッド層７０２Ａ上に、ＩｎＧａＡｓ量子井
戸層とＩｎＧａＡｓＰバリア層とを繰り返し形成したＭ
ＱＷ構造７０３Ａ2を、０．０５μｍの厚さを有する一
対の非ドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層７０３Ａ1により
上下方向に挟持した光コア層７０４Ａが形成されてお
り、前記光コア層７０４Ａ上にはｐ型ＩｎＰよりなる第
１の上部クラッド層７０５Ａが０．５μｍの厚さに形成
されている。前記ｎ型ＩｎＰクラッド層７０２Ａ，光導
波層７０３Ａ，ＭＱＷ構造７０４Ａおよびｐ型第１上部
クラッド層７０５Ａは、前記第１の光導波路７１Ａ中に
おいてメサ構造ＭＡを形成している。さらに前記メサ構
造ＭＡの両側には、ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ａ1および
７０６Ａ2が形成されており、前記ｐ型ＩｎＰ埋込層７
０６Ａ1および７０６Ａ2上には、それぞれｎ型ＩｎＰ埋
込層７０７Ａ1および７０７Ａ2と、ｐ型ＩｎＰ埋込層７
０８Ａ 1および７０８Ａ2とが、順次形成されている。
ｎＰ下部クラッド層７０２Ａ上に、ＩｎＧａＡｓ量子井
戸層とＩｎＧａＡｓＰバリア層とを繰り返し形成したＭ
ＱＷ構造７０３Ａ2を、０．０５μｍの厚さを有する一
対の非ドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層７０３Ａ1により
上下方向に挟持した光コア層７０４Ａが形成されてお
り、前記光コア層７０４Ａ上にはｐ型ＩｎＰよりなる第
１の上部クラッド層７０５Ａが０．５μｍの厚さに形成
されている。前記ｎ型ＩｎＰクラッド層７０２Ａ，光導
波層７０３Ａ，ＭＱＷ構造７０４Ａおよびｐ型第１上部
クラッド層７０５Ａは、前記第１の光導波路７１Ａ中に
おいてメサ構造ＭＡを形成している。さらに前記メサ構
造ＭＡの両側には、ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ａ1および
７０６Ａ2が形成されており、前記ｐ型ＩｎＰ埋込層７
０６Ａ1および７０６Ａ2上には、それぞれｎ型ＩｎＰ埋
込層７０７Ａ1および７０７Ａ2と、ｐ型ＩｎＰ埋込層７
０８Ａ 1および７０８Ａ2とが、順次形成されている。
【００７２】さらに前記メサ構造ＭＡ上には、ｐ型Ｉｎ
Ｐよりなる第２の上部クラッド層７０９Ａが３．０μｍ
の厚さに形成されており、前記第２の上部クラッド層７
０９Ａ上にはｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７１０Ａが
０．５μｍの厚さに形成されている。前記コンタクト層
７１０Ａおよび第２上部クラッド層７０９Ａは、前記埋
込層７０６Ａ1〜７０８Ａ1および７０６Ａ2〜７０８Ａ2
とともに、前記メサ構造ＭＡを含み前記光導波路７１Ａ
を構成するメサ構造を形成する。
Ｐよりなる第２の上部クラッド層７０９Ａが３．０μｍ
の厚さに形成されており、前記第２の上部クラッド層７
０９Ａ上にはｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７１０Ａが
０．５μｍの厚さに形成されている。前記コンタクト層
７１０Ａおよび第２上部クラッド層７０９Ａは、前記埋
込層７０６Ａ1〜７０８Ａ1および７０６Ａ2〜７０８Ａ2
とともに、前記メサ構造ＭＡを含み前記光導波路７１Ａ
を構成するメサ構造を形成する。
【００７３】なお、前記光導波路７１Ａのうち、前記電
極７０１ａに対応する部分以外では、前記コア層７０４
Ａは図１２のコア層７０４Ｂと同じ、単一のＩｎＧａＡ
ｓ層により形成される。同様に、前記光導波層７１Ｂの
うち、前記電極７０１ｂにより覆われている部分では、
前記コア層７０４Ｂは図１２のコア層７０４Ａと同様
な、ＭＱＷ層を含む構成を有する。さらに前記光導波路
７１Ａを構成する第１上部クラッド層７０５Ａも、前記
電極７０１ａ直下の領域を除くとｎ型ＩｎＰより形成さ
れており、同様に前記光導波路７１Ｂを構成する第１上
部クラッド層７０５Ｂも、前記電極７０１ｂ直下の領域
は電流路を形成するｐ型ＩｎＰにより形成されている。
前記ＩｎＧａＡｓコア層７０４Ａ，７０４Ｂは約３．２
５の屈折率を有し、これに対し前記ＩｎＰクラッド層７
０２Ａ，７０５Ａ，７０９Ａ、あるいはＩｎＰクラッド
層７０２Ｂ，７０５Ｂあるいは７０９Ｂは約３．１８の
屈折率を有する。
極７０１ａに対応する部分以外では、前記コア層７０４
Ａは図１２のコア層７０４Ｂと同じ、単一のＩｎＧａＡ
ｓ層により形成される。同様に、前記光導波層７１Ｂの
うち、前記電極７０１ｂにより覆われている部分では、
前記コア層７０４Ｂは図１２のコア層７０４Ａと同様
な、ＭＱＷ層を含む構成を有する。さらに前記光導波路
７１Ａを構成する第１上部クラッド層７０５Ａも、前記
電極７０１ａ直下の領域を除くとｎ型ＩｎＰより形成さ
れており、同様に前記光導波路７１Ｂを構成する第１上
部クラッド層７０５Ｂも、前記電極７０１ｂ直下の領域
は電流路を形成するｐ型ＩｎＰにより形成されている。
前記ＩｎＧａＡｓコア層７０４Ａ，７０４Ｂは約３．２
５の屈折率を有し、これに対し前記ＩｎＰクラッド層７
０２Ａ，７０５Ａ，７０９Ａ、あるいはＩｎＰクラッド
層７０２Ｂ，７０５Ｂあるいは７０９Ｂは約３．１８の
屈折率を有する。
【００７４】図１２の断面図では、前記光導波路７１Ａ
は、前記コンタクト層７１０Ａを露出する開口部７１１
Ａを形成されたＳｉＯ2パッシベーション膜７１１によ
り覆われており、前記開口部７１１Ａにおいて前記コン
タクト層７１０ＡにＡｕＺｎオーミック電極７０１ａ1
がオーミック接触して形成される。前記オーミック電極
７０１ａ1上には、さらにＡｕ電極７０１ａ2が電解めっ
き法により形成される。前記オーミック電極７０１ａ1
およびＡｕ電極７０１ａ2は、全体として図１１に示し
た電極７０１ａを形成する。
は、前記コンタクト層７１０Ａを露出する開口部７１１
Ａを形成されたＳｉＯ2パッシベーション膜７１１によ
り覆われており、前記開口部７１１Ａにおいて前記コン
タクト層７１０ＡにＡｕＺｎオーミック電極７０１ａ1
がオーミック接触して形成される。前記オーミック電極
７０１ａ1上には、さらにＡｕ電極７０１ａ2が電解めっ
き法により形成される。前記オーミック電極７０１ａ1
およびＡｕ電極７０１ａ2は、全体として図１１に示し
た電極７０１ａを形成する。
【００７５】同様に前記光導波路７１Ｂにおいては前記
ｎ型ＩｎＰクラッド層７０２Ｂ上に非ドープＩｎＧａＡ
ｓコア層７０４Ｂが０．２μｍの厚さに形成されてお
り、前記コア層７０４Ｂ上にはｎ型ＩｎＰよりなる第１
クラッド層７０５Ｂが０．５μｍの厚さに形成されてい
る。前記ＩｎＰクラッド層７０２Ｂ，光コア層７０４Ｂ
および第１クラッド層７０５Ｂは前記光導波路７１Ｂに
おいてメサ構造ＭＢを形成しており、前記メサ構造ＭＢ
の両側には、ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ｂ1および７０６
Ｂ2が形成されており、前記ｐ型ＩｎＰ埋込層７０ＢＡ1
および７０６Ｂ2の上には、それぞれｎ型ＩｎＰ埋込層
７０７Ｂ1および７０７Ｂ2と、ｐ型ＩｎＰ埋込層７０８
Ｂ1および７０８Ｂ2とが、順次形成されている。
ｎ型ＩｎＰクラッド層７０２Ｂ上に非ドープＩｎＧａＡ
ｓコア層７０４Ｂが０．２μｍの厚さに形成されてお
り、前記コア層７０４Ｂ上にはｎ型ＩｎＰよりなる第１
クラッド層７０５Ｂが０．５μｍの厚さに形成されてい
る。前記ＩｎＰクラッド層７０２Ｂ，光コア層７０４Ｂ
および第１クラッド層７０５Ｂは前記光導波路７１Ｂに
おいてメサ構造ＭＢを形成しており、前記メサ構造ＭＢ
の両側には、ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ｂ1および７０６
Ｂ2が形成されており、前記ｐ型ＩｎＰ埋込層７０ＢＡ1
および７０６Ｂ2の上には、それぞれｎ型ＩｎＰ埋込層
７０７Ｂ1および７０７Ｂ2と、ｐ型ＩｎＰ埋込層７０８
Ｂ1および７０８Ｂ2とが、順次形成されている。
【００７６】さらに前記メサ構造ＭＢ上にはｐ型ＩｎＰ
よりなる第２の上部クラッド層７０９Ｂが形成され、前
記上部クラッド層７０９Ｂは、前記埋込層７０６Ｂ1〜
７０８Ｂ1および７０６Ｂ2〜７０８Ｂ2とともに、前記
メサ構造ＭＢを含み前記光導波路７１Ｂを構成するメサ
構造を形成する。前記光導波路７１Ｂを構成するメサ構
造は、前記ＳｉＯ2パッシベーション膜７１１により覆
われている。
よりなる第２の上部クラッド層７０９Ｂが形成され、前
記上部クラッド層７０９Ｂは、前記埋込層７０６Ｂ1〜
７０８Ｂ1および７０６Ｂ2〜７０８Ｂ2とともに、前記
メサ構造ＭＢを含み前記光導波路７１Ｂを構成するメサ
構造を形成する。前記光導波路７１Ｂを構成するメサ構
造は、前記ＳｉＯ2パッシベーション膜７１１により覆
われている。
【００７７】なお、同様な断面構造が、半導体光増幅器
よりなる前記非線形利得領域７１ｂや、可飽和吸収領域
７３にも形成される。ただし前記非線形利得領域７１ｂ
では、電極７０１ｂは光導波路７１Ｂに設けられてい
る。前記可飽和吸収領域７３も、同様な断面構造を有し
ている。
よりなる前記非線形利得領域７１ｂや、可飽和吸収領域
７３にも形成される。ただし前記非線形利得領域７１ｂ
では、電極７０１ｂは光導波路７１Ｂに設けられてい
る。前記可飽和吸収領域７３も、同様な断面構造を有し
ている。
【００７８】図１３は、図１１の光干渉計７０のうち、
マルチモード光干渉計７２Ｂを切断した断面Ｂに沿った
断面図を示す。
マルチモード光干渉計７２Ｂを切断した断面Ｂに沿った
断面図を示す。
【００７９】図１３を参照するに、前記ｎ型ＩｎＰ基板
７０１上にはｎ型ＩｎＰ下部クラッド層７０２が１．０
μｍの厚さで、前記下部クラッド層７０２Ａ，７０２Ｂ
の延在部として形成されており、さらに前記下部クラッ
ド層７０２上には非ドープＩｎＧａＡｓコア層７０４が
２．０μｍの厚さで、前記コア層７０４Ａおよび７０４
Ｂの延在部として形成されている。さらに前記コア層７
０４上には、ｎ型ＩｎＰよりなる第１の上部クラッド層
が、前記第１上部クラッド層７０５Ａおよび７０５Ｂの
延在部として０．５μｍの厚さに形成され、前記第１上
部クラッド層７０５上にはｐ型ＩｎＰよりなる第２の上
部クラッド層７０９が、前記第２上部クラッド層７０９
Ａおよび７０９Ｂの延在部として形成されており、前記
下部クラッド層７０２，コア層７０４および第１上部ク
ラッド層７０５よりなるメサ構造の一方の側には、前記
ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ａ1の延在部に対応するｐ型埋
込層７０６Ａと、前記ｎ型ＩｎＰ埋込層７０７Ａ1の延
在部に対応するｎ型埋込層７０７Ａと、前記ｐ型ＩｎＰ
埋込層７０８Ａ1の延在部に対応するｐ型埋込層７０８
Ａとを積層した積層構造が形成されており、また他方の
側には、前記ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ｂ２の延在部に対
応するｐ型埋込層７０６Ｂと、前記ｎ型ＩｎＰ埋込層７
０７Ｂ2の延在部に対応するｎ型埋込層７０７Ｂと、前
記ｐ型ＩｎＰ埋込層７０８Ｂ２の延在部に対応するｐ型
埋込層７０８Ｂとを積層した積層構造が形成されてい
る。
７０１上にはｎ型ＩｎＰ下部クラッド層７０２が１．０
μｍの厚さで、前記下部クラッド層７０２Ａ，７０２Ｂ
の延在部として形成されており、さらに前記下部クラッ
ド層７０２上には非ドープＩｎＧａＡｓコア層７０４が
２．０μｍの厚さで、前記コア層７０４Ａおよび７０４
Ｂの延在部として形成されている。さらに前記コア層７
０４上には、ｎ型ＩｎＰよりなる第１の上部クラッド層
が、前記第１上部クラッド層７０５Ａおよび７０５Ｂの
延在部として０．５μｍの厚さに形成され、前記第１上
部クラッド層７０５上にはｐ型ＩｎＰよりなる第２の上
部クラッド層７０９が、前記第２上部クラッド層７０９
Ａおよび７０９Ｂの延在部として形成されており、前記
下部クラッド層７０２，コア層７０４および第１上部ク
ラッド層７０５よりなるメサ構造の一方の側には、前記
ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ａ1の延在部に対応するｐ型埋
込層７０６Ａと、前記ｎ型ＩｎＰ埋込層７０７Ａ1の延
在部に対応するｎ型埋込層７０７Ａと、前記ｐ型ＩｎＰ
埋込層７０８Ａ1の延在部に対応するｐ型埋込層７０８
Ａとを積層した積層構造が形成されており、また他方の
側には、前記ｐ型ＩｎＰ埋込層７０６Ｂ２の延在部に対
応するｐ型埋込層７０６Ｂと、前記ｎ型ＩｎＰ埋込層７
０７Ｂ2の延在部に対応するｎ型埋込層７０７Ｂと、前
記ｐ型ＩｎＰ埋込層７０８Ｂ２の延在部に対応するｐ型
埋込層７０８Ｂとを積層した積層構造が形成されてい
る。
【００８０】図１１の光干渉計７０においては、前記電
極７０１ａおよび７０１ｂに順方向バイアス電圧を印加
することにより、前記非線形利得領域７１ａおよび７１
ｂがそれぞれ形成され、また前記電極７０３に逆方向バ
イアス電圧を印加することにより、前記可飽和吸収領域
７３が形成される。
極７０１ａおよび７０１ｂに順方向バイアス電圧を印加
することにより、前記非線形利得領域７１ａおよび７１
ｂがそれぞれ形成され、また前記電極７０３に逆方向バ
イアス電圧を印加することにより、前記可飽和吸収領域
７３が形成される。
【００８１】なお、図１１の構成において可飽和吸収領
域７３では、コア層はＩｎＧａＡｓＰにより形成され
る。その際、前記可飽和吸収領域７３は、例えば幅が１
μｍで、光導波方向への長さが７５μｍになるように形
成することができる。一方、前記マルチモード光干渉計
７２Ａ，７２Ｂは、例えば幅が１５μｍで光の入射方向
への長さが３３０μｍになるように形成する。さらに前
記非線形利得領域７１ａ，７１ｂを構成する半導体光増
幅器は、幅が１μｍの光導波路上において３３０μｍの
長さを有するように形成する。ただし、前記半導体光増
幅器の長さは、注入電流の値次第で変化し、例えば３０
０μｍとすることもできる。
域７３では、コア層はＩｎＧａＡｓＰにより形成され
る。その際、前記可飽和吸収領域７３は、例えば幅が１
μｍで、光導波方向への長さが７５μｍになるように形
成することができる。一方、前記マルチモード光干渉計
７２Ａ，７２Ｂは、例えば幅が１５μｍで光の入射方向
への長さが３３０μｍになるように形成する。さらに前
記非線形利得領域７１ａ，７１ｂを構成する半導体光増
幅器は、幅が１μｍの光導波路上において３３０μｍの
長さを有するように形成する。ただし、前記半導体光増
幅器の長さは、注入電流の値次第で変化し、例えば３０
０μｍとすることもできる。
【００８２】図１４は、図８（Ａ）の光干渉器７０に等
価な一変形例による光干渉器７０Ａの構成を示す。
価な一変形例による光干渉器７０Ａの構成を示す。
【００８３】図１４を参照するに、前記光干渉計７０Ａ
は前記光干渉計７０と同一構成の光干渉計７０1に、同
じく同一構成の光干渉計７０2を、前記可飽和吸収媒体
７３において左右反転して結合した構成を有し、前記光
入出力ポート７２Ｂｃに対応する光入出力ポート（７２
Ｂｃ）1に入来した光信号パルスの、同じく前記光入出
力ポート７２Ｂｃに対応する光入出力ポート（７２Ｂ
ｃ）2への伝送をスイッチングする。
は前記光干渉計７０と同一構成の光干渉計７０1に、同
じく同一構成の光干渉計７０2を、前記可飽和吸収媒体
７３において左右反転して結合した構成を有し、前記光
入出力ポート７２Ｂｃに対応する光入出力ポート（７２
Ｂｃ）1に入来した光信号パルスの、同じく前記光入出
力ポート７２Ｂｃに対応する光入出力ポート（７２Ｂ
ｃ）2への伝送をスイッチングする。
【００８４】図１５は図８（Ａ）の光干渉計７０の別の
変形例７０Ｂを示す。
変形例７０Ｂを示す。
【００８５】図１５を参照するに、光干渉計７０Ｂは図
１１〜１３で説明したＩｎＰ基板７０１上に形成されて
おり、前記高反射率ミラー７３ＡがＩｎＰ基板７０１の
出射側端面全体にわたり形成されている。
１１〜１３で説明したＩｎＰ基板７０１上に形成されて
おり、前記高反射率ミラー７３ＡがＩｎＰ基板７０１の
出射側端面全体にわたり形成されている。
【００８６】かかる構成の光干渉計７０Ｂでは、このよ
うに前記出射側端面前面に高反射ミラー７３Ａが形成さ
れているため、出力光信号パルスが得られる光入出力ポ
ート７２Ａｃを光導波路により基板７０１の側面に引き
出している。
うに前記出射側端面前面に高反射ミラー７３Ａが形成さ
れているため、出力光信号パルスが得られる光入出力ポ
ート７２Ａｃを光導波路により基板７０１の側面に引き
出している。
【００８７】図１５の光干渉計７０Ｂのその他の特徴お
よび動作は先に説明したものと同じであり、説明を省略
する。 ［第２実施例］図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、前記光干渉計
７０を使って構成した本発明の第２実施例による全光反
多重化器８０の構成および動作を示す。ただし図中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
よび動作は先に説明したものと同じであり、説明を省略
する。 ［第２実施例］図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、前記光干渉計
７０を使って構成した本発明の第２実施例による全光反
多重化器８０の構成および動作を示す。ただし図中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
【００８８】図１６（Ｃ）を参照するに、全光反多重化
器８０は先に図１１で説明した光干渉計７０を基に構成
されており、前記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでの
光キャビティ長が２３００μｍに設定されている。
器８０は先に図１１で説明した光干渉計７０を基に構成
されており、前記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでの
光キャビティ長が２３００μｍに設定されている。
【００８９】このような光干渉計中において前記光キャ
ビティのキャビティ長を２３００μｍに設定することに
より、前記光キャビティ中には図１６（Ａ）に示すよう
に４０Ｇｂｉｔ／ｓの速度のモード同期光が、基本モー
ド同期光の２次高調波として形成され、一方前記非線形
利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔を１１４０μｍに設
定することにより、前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ
の間の間隔が８０Ｇｉｔ／ｓの光信号のパルス間隔に一
致させられる。
ビティのキャビティ長を２３００μｍに設定することに
より、前記光キャビティ中には図１６（Ａ）に示すよう
に４０Ｇｂｉｔ／ｓの速度のモード同期光が、基本モー
ド同期光の２次高調波として形成され、一方前記非線形
利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔を１１４０μｍに設
定することにより、前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ
の間の間隔が８０Ｇｉｔ／ｓの光信号のパルス間隔に一
致させられる。
【００９０】そこで、前記光入出力ポート７２Ｂｃに８
０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを供給する場合、前記モ
ード同期光が前記光キャビティ中を１往復する間に、図
１６（Ｂ）に示すように二つの光信号パルスが入来する
ことになる。このうち、モード同期光の進行に対向する
ようなタイミングで入射した光信号は、図１０（Ａ）で
説明したように光導波路７１Ａ，７１Ｂ間において差分
位相シフトを生じ、その結果、前記マルチモード光干渉
計７２Ａにおいて前記可飽和吸収媒体７２Ａｄが設けら
れた光入出力ポート７２Ａｄに導かれる。
０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを供給する場合、前記モ
ード同期光が前記光キャビティ中を１往復する間に、図
１６（Ｂ）に示すように二つの光信号パルスが入来する
ことになる。このうち、モード同期光の進行に対向する
ようなタイミングで入射した光信号は、図１０（Ａ）で
説明したように光導波路７１Ａ，７１Ｂ間において差分
位相シフトを生じ、その結果、前記マルチモード光干渉
計７２Ａにおいて前記可飽和吸収媒体７２Ａｄが設けら
れた光入出力ポート７２Ａｄに導かれる。
【００９１】一方、前記モード同期光の進行に対向する
ようなタイミングで入射した光信号は、図１０（Ｂ）で
説明したように光導波路７１Ａ，７１Ｂ間において差分
位相シフトが生じることがなく、従って前記光信号は光
入出力ポート７２Ａｃに導かれる。その結果、８０Ｇｂ
ｉｔ／ｓの光入力信号から、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号
を抽出することが可能になる。その際、前記モード同期
光には、前記可飽和吸収媒質７３に入来する光信号パル
スによるタイミング引き込みが生じ、その結果前記入来
光信号とモード同期光とのタイミング同期が、自動的に
達成される。 ［第３実施例］図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第３
実施例による全光反多重化器９０の構成を示す。ただし
図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
ようなタイミングで入射した光信号は、図１０（Ｂ）で
説明したように光導波路７１Ａ，７１Ｂ間において差分
位相シフトが生じることがなく、従って前記光信号は光
入出力ポート７２Ａｃに導かれる。その結果、８０Ｇｂ
ｉｔ／ｓの光入力信号から、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号
を抽出することが可能になる。その際、前記モード同期
光には、前記可飽和吸収媒質７３に入来する光信号パル
スによるタイミング引き込みが生じ、その結果前記入来
光信号とモード同期光とのタイミング同期が、自動的に
達成される。 ［第３実施例］図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第３
実施例による全光反多重化器９０の構成を示す。ただし
図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
【００９２】図１７（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、全光
反多重化器９０は図１６の全光反多重化器８０と同様
に、先に図１１で説明した光干渉計７０を基本として構
成されており、前記非線形利得領域７１ａと７１ｂとの
間の間隔が１７１０ミクロンに設定されている。また前
記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキャビティ長が
３４００μｍに設定されている。
反多重化器９０は図１６の全光反多重化器８０と同様
に、先に図１１で説明した光干渉計７０を基本として構
成されており、前記非線形利得領域７１ａと７１ｂとの
間の間隔が１７１０ミクロンに設定されている。また前
記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキャビティ長が
３４００μｍに設定されている。
【００９３】このような光干渉計中において光キャビテ
ィ長を３４２０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図１７（Ａ）に示す４０Ｇｂｉｔ／ｓの速
度のモード同期光が、基本モード同期光の３次高調波と
して形成され、また前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ
の間の間隔を１１４０μｍに設定することにより、前記
非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が１６０Ｇｂ
ｉｔ／ｓの光信号パルス３つ分に一致させられる。
ィ長を３４２０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図１７（Ａ）に示す４０Ｇｂｉｔ／ｓの速
度のモード同期光が、基本モード同期光の３次高調波と
して形成され、また前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ
の間の間隔を１１４０μｍに設定することにより、前記
非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が１６０Ｇｂ
ｉｔ／ｓの光信号パルス３つ分に一致させられる。
【００９４】そこで、前記光入出力ポート７２Ｂｃに図
１７（Ｂ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、先の場合と同様にして３つの光信号パルス
は前記可飽和吸収領域７３に導かれ、一つの光信号パル
スだけが光入出力ポート７２Ａｃに導かれる。この場合
にも、前記モード同期光のタイミングは、前記光信号パ
ルスのタイミングに、自動的に引き込まれる。 ［第４実施例］図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第４
実施例による全光反多重化器１００の構成を示す。ただ
し図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、
説明を省略する。
１７（Ｂ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、先の場合と同様にして３つの光信号パルス
は前記可飽和吸収領域７３に導かれ、一つの光信号パル
スだけが光入出力ポート７２Ａｃに導かれる。この場合
にも、前記モード同期光のタイミングは、前記光信号パ
ルスのタイミングに、自動的に引き込まれる。 ［第４実施例］図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第４
実施例による全光反多重化器１００の構成を示す。ただ
し図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、
説明を省略する。
【００９５】図１８（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、光反
多重化器１００は図１６の光反多重化器８０と同様に、
先に図１１で説明した光干渉計７０を基本として構成さ
れており、前記非線形利得領域７１ａと７１ｂとの間の
間隔が２７１０ミクロンに設定されている。また前記ミ
ラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキャビティ長が４５
６０μｍに設定されている。
多重化器１００は図１６の光反多重化器８０と同様に、
先に図１１で説明した光干渉計７０を基本として構成さ
れており、前記非線形利得領域７１ａと７１ｂとの間の
間隔が２７１０ミクロンに設定されている。また前記ミ
ラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキャビティ長が４５
６０μｍに設定されている。
【００９６】このような光干渉計中において光キャビテ
ィ長を４５６０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図１８（Ａ）に示す４０Ｇｂｉｔ／ｓの速
度のモード同期光が、基本モード同期光の４次高調波と
して形成され、また前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ
の間の間隔を２７１０μｍに設定することにより、前記
非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が４００Ｇｂ
ｉｔ／ｓの光信号パルス９つ分に一致させられる。
ィ長を４５６０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図１８（Ａ）に示す４０Ｇｂｉｔ／ｓの速
度のモード同期光が、基本モード同期光の４次高調波と
して形成され、また前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ
の間の間隔を２７１０μｍに設定することにより、前記
非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が４００Ｇｂ
ｉｔ／ｓの光信号パルス９つ分に一致させられる。
【００９７】そこで、前記光入出力ポート７２Ｂｃに図
１８（Ｂ）に示す４００Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、先の場合と同様にして９つの光信号パルス
は前記可飽和吸収領域７３に導かれ、一つの光信号パル
スだけが光入出力ポート７２Ａｃに導かれる。この場合
にも、前記モード同期光のタイミングは、前記光信号パ
ルスのタイミングに、自動的に引き込まれる。
１８（Ｂ）に示す４００Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、先の場合と同様にして９つの光信号パルス
は前記可飽和吸収領域７３に導かれ、一つの光信号パル
スだけが光入出力ポート７２Ａｃに導かれる。この場合
にも、前記モード同期光のタイミングは、前記光信号パ
ルスのタイミングに、自動的に引き込まれる。
【００９８】なお、以上の実施例による光反多重化器７
０〜１００においては出力光信号はいずれも４０Ｇｂｉ
ｔ／ｓの速度を有するが、本発明は決してこの特定の信
号速度に限定されるものではなく、これよりも高速な光
信号が得られるようにも、また低速な光信号が得られる
ようにも設計することが可能である。
０〜１００においては出力光信号はいずれも４０Ｇｂｉ
ｔ／ｓの速度を有するが、本発明は決してこの特定の信
号速度に限定されるものではなく、これよりも高速な光
信号が得られるようにも、また低速な光信号が得られる
ようにも設計することが可能である。
【００９９】また以上の各実施例による光反多重化器７
０〜１００において、光信号パルスとモード同期光と
は、光信号のみをモード同期光からフィルタにより容易
に分離できるように、互いに異なった波長を有するのが
好ましい。特に、前記光信号パルスは前記非線形利得領
域７１ａ，７１ｂを構成する半導体光増幅器に対して透
明な波長を有するのが好ましい。これは、光信号パルス
が非線形利得領域７１ａ，７１ｂにおいて利得が発生す
るような波長を有すると、光信号パルスの入来によって
光増幅作用およびこれに伴うキャリア密度の変動が生
じ、先に説明した光スイッチング動作がかく乱されてし
まうためである。また前記非線形利得領域７１ａ，７１
ｂを構成する半導体光増幅器では自然放出による発光が
生じ、これが増幅されてノイズを生じるが、このような
自然放出光は半導体光増幅器が利得を生じるような波長
を有しており、光信号波長をモード同期光の波長とずら
しておくことにより、換言すると、非線形利得領域７１
ａ，７１ｂが透明になるような光信号波長を使うことに
より、光信号をモード同期光からフィルタにより容易に
分離することができる。このように非線形利得領域７１
ａ，７１ｂに対して透明な光信号波長を使った場合で
も、前記モード同期光による非線形利得領域７１ａ，７
１ｂにおける屈折率変化は同様に生じる。従って、この
ような光信号波長においても光信号パルス相互間の差分
位相シフトによる光スイッチングは同様に有効である。 ［第５実施例］図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第５
実施例による全光パルス整形素子（３Ｒ素子）１１０の
構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する
部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
０〜１００において、光信号パルスとモード同期光と
は、光信号のみをモード同期光からフィルタにより容易
に分離できるように、互いに異なった波長を有するのが
好ましい。特に、前記光信号パルスは前記非線形利得領
域７１ａ，７１ｂを構成する半導体光増幅器に対して透
明な波長を有するのが好ましい。これは、光信号パルス
が非線形利得領域７１ａ，７１ｂにおいて利得が発生す
るような波長を有すると、光信号パルスの入来によって
光増幅作用およびこれに伴うキャリア密度の変動が生
じ、先に説明した光スイッチング動作がかく乱されてし
まうためである。また前記非線形利得領域７１ａ，７１
ｂを構成する半導体光増幅器では自然放出による発光が
生じ、これが増幅されてノイズを生じるが、このような
自然放出光は半導体光増幅器が利得を生じるような波長
を有しており、光信号波長をモード同期光の波長とずら
しておくことにより、換言すると、非線形利得領域７１
ａ，７１ｂが透明になるような光信号波長を使うことに
より、光信号をモード同期光からフィルタにより容易に
分離することができる。このように非線形利得領域７１
ａ，７１ｂに対して透明な光信号波長を使った場合で
も、前記モード同期光による非線形利得領域７１ａ，７
１ｂにおける屈折率変化は同様に生じる。従って、この
ような光信号波長においても光信号パルス相互間の差分
位相シフトによる光スイッチングは同様に有効である。 ［第５実施例］図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第５
実施例による全光パルス整形素子（３Ｒ素子）１１０の
構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する
部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１００】本実施例の全光３Ｒ素子１１０は、波長が
１．５５μｍで１６０Ｇｂｉｔ／ｓの信号速度で入来す
る光信号パルスを、光信号パルスのままで再生（regene
rate）し、整形（reshape）し、タイミング合わせ（ret
iming）する素子である。
１．５５μｍで１６０Ｇｂｉｔ／ｓの信号速度で入来す
る光信号パルスを、光信号パルスのままで再生（regene
rate）し、整形（reshape）し、タイミング合わせ（ret
iming）する素子である。
【０１０１】図１９（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、光３
R素子１１０は、先の実施例で説明した全光反多重化器
８０〜１００と同様に、図１１で説明した光干渉計７０
を基本として構成されており、前記非線形利得領域７１
ａと７１ｂとの間の間隔が２８０ミクロンに設定されて
いる。また前記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキ
ャビティ長が１６８０μｍに設定されている。
R素子１１０は、先の実施例で説明した全光反多重化器
８０〜１００と同様に、図１１で説明した光干渉計７０
を基本として構成されており、前記非線形利得領域７１
ａと７１ｂとの間の間隔が２８０ミクロンに設定されて
いる。また前記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキ
ャビティ長が１６８０μｍに設定されている。
【０１０２】このような光干渉計中において光キャビテ
ィ長を１６８０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図１９（Ａ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの
速度のモード同期光が、基本モード同期光の６次高調波
として形成され、また前記非線形利得媒質７１ａ，７１
ｂの間の間隔を２８０μｍに設定することにより、前記
非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が、１６０Ｇ
ｂｉｔ／ｓの光信号パルス間隔の１／２になる。
ィ長を１６８０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図１９（Ａ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの
速度のモード同期光が、基本モード同期光の６次高調波
として形成され、また前記非線形利得媒質７１ａ，７１
ｂの間の間隔を２８０μｍに設定することにより、前記
非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が、１６０Ｇ
ｂｉｔ／ｓの光信号パルス間隔の１／２になる。
【０１０３】そこで、前記光入出力ポート７２Ｂｃに図
１９（Ｂ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、モード同期光の速度と光信号パルスの速度
とが一致しているため、前記非線形利得媒質７１ａ，７
１ｂのいずれにおいても光信号パルスが、前記光信号パ
ルスに対向する向きに進行しているモード同期光と重な
るタイミングが存在し、このようなタイミングに対応す
る光信号パルス部分が選択的に光入出力ポート７２Ａｃ
へとスイッチングされる。その際、前記非線形利得領域
７１ａおよび７１ｂの位置を、位相差が光信号パルスの
ピーク部分においてではなく、次の光信号パルスとの境
界部分において生じるように設定しておくことにより、
光信号パルスの広がり部分あるいは次の光信号パルスと
重なる部分を切り捨てること、すなわち光パルス整形お
よびタイミング合わせが可能になる。 ［第６実施例］次に、本発明において使われるモード同
期高調波の制御する方法、およびこれを使った本発明の
第６実施例による光反多重化器について説明する。
１９（Ｂ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、モード同期光の速度と光信号パルスの速度
とが一致しているため、前記非線形利得媒質７１ａ，７
１ｂのいずれにおいても光信号パルスが、前記光信号パ
ルスに対向する向きに進行しているモード同期光と重な
るタイミングが存在し、このようなタイミングに対応す
る光信号パルス部分が選択的に光入出力ポート７２Ａｃ
へとスイッチングされる。その際、前記非線形利得領域
７１ａおよび７１ｂの位置を、位相差が光信号パルスの
ピーク部分においてではなく、次の光信号パルスとの境
界部分において生じるように設定しておくことにより、
光信号パルスの広がり部分あるいは次の光信号パルスと
重なる部分を切り捨てること、すなわち光パルス整形お
よびタイミング合わせが可能になる。 ［第６実施例］次に、本発明において使われるモード同
期高調波の制御する方法、およびこれを使った本発明の
第６実施例による光反多重化器について説明する。
【０１０４】通常のモード同期レーザでは、モード同期
光の高調波次数は、利得領域に注入する電流を大きくす
るのに従って増大する。従って特別な構造を用いること
なく所望のモード同期次数を得ることが可能であるが、
一方、意図的にモード同期次数を制御する構造を使うこ
とで、モード同期レーザの動作を安定させることができ
る。
光の高調波次数は、利得領域に注入する電流を大きくす
るのに従って増大する。従って特別な構造を用いること
なく所望のモード同期次数を得ることが可能であるが、
一方、意図的にモード同期次数を制御する構造を使うこ
とで、モード同期レーザの動作を安定させることができ
る。
【０１０５】図２０（Ａ），（Ｂ）は、衝突モード同期
を用いたモード同期レーザにおけるモード次数の制御に
ついて、それぞれ光キャビティ端面が高反射(HR)膜で覆
われている場合とそうでない場合について示す。ただし
衝突モード同期とは、対向する向きに進行するモード同
期光が可飽和吸収媒体で重なるように可飽和吸収媒質の
位置を設定することで、飽和の発生効率を向上させる技
術である。特に図２０（Ｂ）の高反射膜を用いる場合
は、自己衝突モード同期とよばれる。
を用いたモード同期レーザにおけるモード次数の制御に
ついて、それぞれ光キャビティ端面が高反射(HR)膜で覆
われている場合とそうでない場合について示す。ただし
衝突モード同期とは、対向する向きに進行するモード同
期光が可飽和吸収媒体で重なるように可飽和吸収媒質の
位置を設定することで、飽和の発生効率を向上させる技
術である。特に図２０（Ｂ）の高反射膜を用いる場合
は、自己衝突モード同期とよばれる。
【０１０６】図２０（Ａ），（Ｂ）を参照するに、可飽
和吸収媒質ＳＡは長さがｘで利得領域ＧＡＩＮを含む光
キャビティの中央部に形成されており、この位置におい
て利得をクランプすることにより、周波数ｆがｎｖ／ｘ
のモード同期光を形成することができる。ただしｖは前
記光キャビティ中における光速、ｎは高調波次数であ
る。図２０（Ａ）は、２次高調波の場合を示す。
和吸収媒質ＳＡは長さがｘで利得領域ＧＡＩＮを含む光
キャビティの中央部に形成されており、この位置におい
て利得をクランプすることにより、周波数ｆがｎｖ／ｘ
のモード同期光を形成することができる。ただしｖは前
記光キャビティ中における光速、ｎは高調波次数であ
る。図２０（Ａ）は、２次高調波の場合を示す。
【０１０７】図２０（Ｂ）のように光キャビティの両端
面に高反射率ミラーＨＲを形成した場合には、光キャビ
ティの物理的な長さは図２０（Ａ）の半分になるが、こ
のような光キャビティの中央部に可飽和吸収媒質ＳＡを
形成することにより、図２０（Ａ）と同様な高調波モー
ド同期光を形成することが可能になる。
面に高反射率ミラーＨＲを形成した場合には、光キャビ
ティの物理的な長さは図２０（Ａ）の半分になるが、こ
のような光キャビティの中央部に可飽和吸収媒質ＳＡを
形成することにより、図２０（Ａ）と同様な高調波モー
ド同期光を形成することが可能になる。
【０１０８】これに対し、従来より可飽和吸収媒質を、
図２１（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すように、光キャビテ
ィ中のモード次数に対応した非対称な位置に挿入するこ
とにより、所望のモード次数制御を行う技術が提案され
ている（T. Shimizu et al.,Electronics Letters vol.
33, pp.1869, 1997）。ただし図２１（Ａ）は光キャビ
ティの両端に高反射率膜が形成されていない場合を、ま
た図２１（Ｂ）は光キャビティの両端に高反射率膜が形
成されている場合を示す。このように光キャビティを構
成することにより、モード同期レーザの発振周波数を増
大させることができる。
図２１（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すように、光キャビテ
ィ中のモード次数に対応した非対称な位置に挿入するこ
とにより、所望のモード次数制御を行う技術が提案され
ている（T. Shimizu et al.,Electronics Letters vol.
33, pp.1869, 1997）。ただし図２１（Ａ）は光キャビ
ティの両端に高反射率膜が形成されていない場合を、ま
た図２１（Ｂ）は光キャビティの両端に高反射率膜が形
成されている場合を示す。このように光キャビティを構
成することにより、モード同期レーザの発振周波数を増
大させることができる。
【０１０９】ところで、前記図２１（Ａ），（Ｂ）の構
成は、単にモード同期レーザに用いている限り、発振周
波数の増大にしか効果がないが、本発明における光干渉
器に用いた場合には、光機能素子の性能向上という新し
い効果を発現することが可能である。
成は、単にモード同期レーザに用いている限り、発振周
波数の増大にしか効果がないが、本発明における光干渉
器に用いた場合には、光機能素子の性能向上という新し
い効果を発現することが可能である。
【０１１０】図２２（Ａ）〜（Ｃ）は、このような可飽
和吸収媒質を光キャビティ中に非対称に設けた本発明の
第６実施例による全光反多重化器１２０の構成および動
作を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参
照符号を付し、説明を省略する。
和吸収媒質を光キャビティ中に非対称に設けた本発明の
第６実施例による全光反多重化器１２０の構成および動
作を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参
照符号を付し、説明を省略する。
【０１１１】図２２（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、光反
多重化器１２０は先に図１１で説明した光干渉計７０を
基本として構成されており、前記非線形利得領域７１ａ
と７１ｂとの間の間隔が１７１０μｍに設定されてい
る。また前記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキャ
ビティ長が４５６０μｍに設定されている。
多重化器１２０は先に図１１で説明した光干渉計７０を
基本として構成されており、前記非線形利得領域７１ａ
と７１ｂとの間の間隔が１７１０μｍに設定されてい
る。また前記ミラー７３Ａからミラー７３Ｂまでのキャ
ビティ長が４５６０μｍに設定されている。
【０１１２】さらに前記光反多重化器１２０において
は、前記マルチモード光干渉計７２Ａの光入出力ポート
７２Ａｄに光導波路７２ＡＤが接続されており、前記ミ
ラー７３Ａはかかる光導波路７２ＡＤの端面に形成され
ている。また本実施例では、前記可飽和吸収媒体７３
が、前記光導波路７３ＡＤ中の、前記ミラー７３Ａから
測って１１４０ｎｍの位置に形成されている。また前記
マルチモード光干渉計７２Ｂの光入出力ポート７２Ｂｃ
には、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスが供給され
る。
は、前記マルチモード光干渉計７２Ａの光入出力ポート
７２Ａｄに光導波路７２ＡＤが接続されており、前記ミ
ラー７３Ａはかかる光導波路７２ＡＤの端面に形成され
ている。また本実施例では、前記可飽和吸収媒体７３
が、前記光導波路７３ＡＤ中の、前記ミラー７３Ａから
測って１１４０ｎｍの位置に形成されている。また前記
マルチモード光干渉計７２Ｂの光入出力ポート７２Ｂｃ
には、１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスが供給され
る。
【０１１３】このような光干渉計中において光キャビテ
ィ長を４５６０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図２２（Ａ）に示す４０Ｇｂｉｔ／ｓの速
度のモード同期光が、基本モード同期光の４次高調波と
して安定に形成される。また前記非線形利得媒質７１
ａ，７１ｂの間の間隔を１７１０μｍに設定することに
より、前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が
１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルス３つ分に一致させら
れる。
ィ長を４５６０μｍに設定することにより、前記光キャ
ビティ中には図２２（Ａ）に示す４０Ｇｂｉｔ／ｓの速
度のモード同期光が、基本モード同期光の４次高調波と
して安定に形成される。また前記非線形利得媒質７１
ａ，７１ｂの間の間隔を１７１０μｍに設定することに
より、前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂの間の間隔が
１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルス３つ分に一致させら
れる。
【０１１４】そこで、前記光入出力ポート７２Ｂｃに図
２２（Ｂ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、先の場合と同様にして３つの光信号パルス
は前記可飽和吸収領域７３に導かれ、一つの光信号パル
スだけが光入出力ポート７２Ａｃに導かれる。この場合
にも、前記モード同期光のタイミングは、前記光信号パ
ルスのタイミングに、自動的に引き込まれる。 ［第７実施例］次に、図１７の光反多重化器９０を例
に、２つの非線形利得媒質７１ａ，７１ｂに要求される
位相変化、およびそのタイミングについて、詳しく説明
する。
２２（Ｂ）に示す１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号パルスを
供給すると、先の場合と同様にして３つの光信号パルス
は前記可飽和吸収領域７３に導かれ、一つの光信号パル
スだけが光入出力ポート７２Ａｃに導かれる。この場合
にも、前記モード同期光のタイミングは、前記光信号パ
ルスのタイミングに、自動的に引き込まれる。 ［第７実施例］次に、図１７の光反多重化器９０を例
に、２つの非線形利得媒質７１ａ，７１ｂに要求される
位相変化、およびそのタイミングについて、詳しく説明
する。
【０１１５】図１７の実施例のように１６０Ｇｂｉｔ／
ｓの速度で入来する光信号パルスのうち、４つに一つを
取り出す場合、前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ間の
位置ずれは、先にも説明したように光信号パルス３個分
必要である。その際、光スイッチング動作のために求め
られる位相変化量は、光信号パルス３個分については光
導波路７１Ａ，７１Ｂ間での位相差が理想的にはπであ
り、残りの１個の光信号パルスについては同位相となる
ことが要求される。
ｓの速度で入来する光信号パルスのうち、４つに一つを
取り出す場合、前記非線形利得媒質７１ａ，７１ｂ間の
位置ずれは、先にも説明したように光信号パルス３個分
必要である。その際、光スイッチング動作のために求め
られる位相変化量は、光信号パルス３個分については光
導波路７１Ａ，７１Ｂ間での位相差が理想的にはπであ
り、残りの１個の光信号パルスについては同位相となる
ことが要求される。
【０１１６】図２３は、図１７の光反多重化器９０にお
いて光導波路７１Ａ，７１Ｂ間に生じる差分位相シフト
の時間変化を示す図である。ただし図２２では、信号光
とモード同期光が同方向に進む場合は、スイッチングに
寄与しないことから無視している。
いて光導波路７１Ａ，７１Ｂ間に生じる差分位相シフト
の時間変化を示す図である。ただし図２２では、信号光
とモード同期光が同方向に進む場合は、スイッチングに
寄与しないことから無視している。
【０１１７】図２３を参照するに、それぞれの非線形利
得媒質７１ａ，７１ｂにおける位相変化量ＡおよびＢ
は、いずれも光が入射した直後には急速に増加するが、
その後のキャリア密度の回復が比較的ゆっくりと生じる
ため、位相変化量の時間変化を見ると、Ａ，Ｂともにの
こぎり型の形状となる。また、２つの光導波路７１Ａ，
７１Ｂ間でモード同期光が非線形導波路７１Ａ，７１Ｂ
に入射するタイミングが異なるため、図２２に示される
ように位相変化Ａのタイミングは位相変化Ｂのタイミン
グに対してずれている。
得媒質７１ａ，７１ｂにおける位相変化量ＡおよびＢ
は、いずれも光が入射した直後には急速に増加するが、
その後のキャリア密度の回復が比較的ゆっくりと生じる
ため、位相変化量の時間変化を見ると、Ａ，Ｂともにの
こぎり型の形状となる。また、２つの光導波路７１Ａ，
７１Ｂ間でモード同期光が非線形導波路７１Ａ，７１Ｂ
に入射するタイミングが異なるため、図２２に示される
ように位相変化Ａのタイミングは位相変化Ｂのタイミン
グに対してずれている。
【０１１８】また図２３よりわかるように、各非線形利
得媒質７１ａ，７１ｂにおけるモード同期光入射による
位相変化量の変化幅はπよりも若干小さいが、左右の光
導波路７１Ａ，７１Ｂの間の位相差を見ると、ちょうど
信号３個分についてπ、それ以外はほぼ０に設定できて
おり、従って所望の光スイッチング動作を得ることがで
きる。
得媒質７１ａ，７１ｂにおけるモード同期光入射による
位相変化量の変化幅はπよりも若干小さいが、左右の光
導波路７１Ａ，７１Ｂの間の位相差を見ると、ちょうど
信号３個分についてπ、それ以外はほぼ０に設定できて
おり、従って所望の光スイッチング動作を得ることがで
きる。
【０１１９】図２４は、前記非線形利得媒質７１ａ，７
１ｂとして半導体光増幅器を使った場合における、光パ
ルス入力に引き続き生じる位相変化の時間発展を計算し
た例を示す。ただし図２４は、前記半導体装置光増幅器
の活性層幅を１μｍ、長さを１０００μｍ、厚さを５０
ｎｍ、入射光波長を１．５５μｍ、入射光強度を５ｍＷ
とし、半導体光増幅器のバンド端波長を１．６５μｍと
した場合について、前記バンド端前後の波長を持つ信号
光が半導体光増幅器中で受ける位相変化量を、信号光強
度が０．１ｍＷである場合と１ｍＷである場合について
計算している。
１ｂとして半導体光増幅器を使った場合における、光パ
ルス入力に引き続き生じる位相変化の時間発展を計算し
た例を示す。ただし図２４は、前記半導体装置光増幅器
の活性層幅を１μｍ、長さを１０００μｍ、厚さを５０
ｎｍ、入射光波長を１．５５μｍ、入射光強度を５ｍＷ
とし、半導体光増幅器のバンド端波長を１．６５μｍと
した場合について、前記バンド端前後の波長を持つ信号
光が半導体光増幅器中で受ける位相変化量を、信号光強
度が０．１ｍＷである場合と１ｍＷである場合について
計算している。
【０１２０】図２４を参照するに、信号光の入射開始か
ら光干渉計の動作が安定するまでには、約２００ｐｓ程
度の時間が必要であることが分かる。位相変化は、先に
説明した理由から、のこぎり形状をしている。信号光波
長がバンド端波長よりも短い場合には、信号光によって
前記半導体光増幅器中にキャリア密度の変動が誘起され
るため、信号光の強度によって位相変化量も変化する。
しかし、信号光波長がバンド端波長程度あるいはこれよ
りも長い場合には、信号光の強度によって位相変化量が
変わることはない。
ら光干渉計の動作が安定するまでには、約２００ｐｓ程
度の時間が必要であることが分かる。位相変化は、先に
説明した理由から、のこぎり形状をしている。信号光波
長がバンド端波長よりも短い場合には、信号光によって
前記半導体光増幅器中にキャリア密度の変動が誘起され
るため、信号光の強度によって位相変化量も変化する。
しかし、信号光波長がバンド端波長程度あるいはこれよ
りも長い場合には、信号光の強度によって位相変化量が
変わることはない。
【０１２１】図２５（Ａ），（Ｂ）は、図２３に示した
光スイッチングを実現する条件を、実際にシミュレーシ
ョンによって実現した本発明の第７実施例による光反多
重化器の動作例を示す。ただし図２５（Ａ），（Ｂ）
中、計算に用いた半導体光増幅器の構成は先の図２４の
場合とほぼ同じであるが、バイアス電流を６０ｍＡに設
定し、半導体光増幅器７１ａ，７１ｂの長さを１８００
μｍとしている。
光スイッチングを実現する条件を、実際にシミュレーシ
ョンによって実現した本発明の第７実施例による光反多
重化器の動作例を示す。ただし図２５（Ａ），（Ｂ）
中、計算に用いた半導体光増幅器の構成は先の図２４の
場合とほぼ同じであるが、バイアス電流を６０ｍＡに設
定し、半導体光増幅器７１ａ，７１ｂの長さを１８００
μｍとしている。
【０１２２】図２５（Ａ）は、前記２つの非線形利得媒
質７１ａ，７１ｂを構成する半導体光増幅器の位置を光
信号パルス３つ分だけずらした場合について求めた、光
信号パルスが光導波路７１Ａ，７１Ｂを通過する際に受
ける差分位相シフトの時間変化を示す。
質７１ａ，７１ｂを構成する半導体光増幅器の位置を光
信号パルス３つ分だけずらした場合について求めた、光
信号パルスが光導波路７１Ａ，７１Ｂを通過する際に受
ける差分位相シフトの時間変化を示す。
【０１２３】図２５（Ａ）を参照するに、光信号パルス
３つは、ほぼπの位相変化を受けるが、残る１つの光信
号パルスでは、差分位相シフトがほぼゼロとなっている
のがわかる。そこで、この状態において図２５（Ｂ）下
のような光信号パルスを導入すると、素子通過後は、図
２５（Ｂ）上に示すように、反多重化動作が得られるこ
とがわかる。 ［第８実施例］以上に説明した反多重化器では、時分割
多重化光信号から一つのチャネルの光信号成分を抽出す
るものであるが、一方、同じ時分割多重化光信号から、
各チャネルの光信号成分を一括して抽出できる素子を実
現することも可能である。
３つは、ほぼπの位相変化を受けるが、残る１つの光信
号パルスでは、差分位相シフトがほぼゼロとなっている
のがわかる。そこで、この状態において図２５（Ｂ）下
のような光信号パルスを導入すると、素子通過後は、図
２５（Ｂ）上に示すように、反多重化動作が得られるこ
とがわかる。 ［第８実施例］以上に説明した反多重化器では、時分割
多重化光信号から一つのチャネルの光信号成分を抽出す
るものであるが、一方、同じ時分割多重化光信号から、
各チャネルの光信号成分を一括して抽出できる素子を実
現することも可能である。
【０１２４】図２６は、このような一括反多重化を行う
光反多重化器１３０の構成を示す。
光反多重化器１３０の構成を示す。
【０１２５】図２６を参照するに、光反多重化器１３０
は各々前記光干渉計７０に類似した構成を有する光干渉
計１３０Ａ〜１３０Ｄを縦続接続した構成を有し、各々
の光干渉計１３０Ａ〜１３０Ｄには１６０Ｇｂｉｔ／ｓ
の時分割多重化光信号が、マルチモード光干渉計よりな
る光分配器１３１Ａ〜１３１Ｃを介して供給される。
は各々前記光干渉計７０に類似した構成を有する光干渉
計１３０Ａ〜１３０Ｄを縦続接続した構成を有し、各々
の光干渉計１３０Ａ〜１３０Ｄには１６０Ｇｂｉｔ／ｓ
の時分割多重化光信号が、マルチモード光干渉計よりな
る光分配器１３１Ａ〜１３１Ｃを介して供給される。
【０１２６】前記光干渉計１３０Ａは、前記光干渉計７
０と、高反射率反射ミラー７３Ｂが半透明ミラー７３
Ｂ’に置き換えられた点で異なっており、前記ミラー７
３Ａと半透明ミラー７３Ｂ’とは、モード同期レーザの
光キャビティを形成する。
０と、高反射率反射ミラー７３Ｂが半透明ミラー７３
Ｂ’に置き換えられた点で異なっており、前記ミラー７
３Ａと半透明ミラー７３Ｂ’とは、モード同期レーザの
光キャビティを形成する。
【０１２７】一方、前記光干渉計１３０Ｂ〜１３０Ｄの
各々では可飽和吸収媒質７３およびミラー７３Ａ，７３
Ｂが省略されており、従って、前記光干渉計１３０Ａの
光キャビティで形成されたモード同期光は、前記半透明
ミラー７３Ｂ’を通って前記光干渉計１３０Ｂ〜１３０
Ｄに順次供給される。
各々では可飽和吸収媒質７３およびミラー７３Ａ，７３
Ｂが省略されており、従って、前記光干渉計１３０Ａの
光キャビティで形成されたモード同期光は、前記半透明
ミラー７３Ｂ’を通って前記光干渉計１３０Ｂ〜１３０
Ｄに順次供給される。
【０１２８】そこで前記光干渉計１３０に１６０Ｇｂｉ
ｔ／ｓの時分割多重化光信号が供給されると、光干渉計
１３０Ｄにおいてチャネル１の光信号成分が分離され、
次に光干渉計１３０Ｃにおいてチャネル２の光信号成分
が分離され、さらに光干渉計１３０Ｂにおおいてチャネ
ル３の光信号成分が分離され、最後に光干渉計１３０Ａ
においてチャネル４の光信号成分が分離される。
ｔ／ｓの時分割多重化光信号が供給されると、光干渉計
１３０Ｄにおいてチャネル１の光信号成分が分離され、
次に光干渉計１３０Ｃにおいてチャネル２の光信号成分
が分離され、さらに光干渉計１３０Ｂにおおいてチャネ
ル３の光信号成分が分離され、最後に光干渉計１３０Ａ
においてチャネル４の光信号成分が分離される。
【０１２９】図２６の構成では、先にも説明したように
可飽和吸収媒質７３は光干渉計１３０Ａしか設けられて
おらず、またモード同期レーザの光キャビティも前記光
干渉計１３０Ａにしか設けられていない。このような構
成を採用することで、光反多重化処理におけるタイミン
グの制御が容易になり、また複数のモード同期光が発振
することで反多重化動作の混乱が抑制される。各光干渉
計１３０Ａ〜１３０Ｄでの信号分離シーケンスは、光干
渉計相互間を結合する導波路長を調整することによって
設計できる。
可飽和吸収媒質７３は光干渉計１３０Ａしか設けられて
おらず、またモード同期レーザの光キャビティも前記光
干渉計１３０Ａにしか設けられていない。このような構
成を採用することで、光反多重化処理におけるタイミン
グの制御が容易になり、また複数のモード同期光が発振
することで反多重化動作の混乱が抑制される。各光干渉
計１３０Ａ〜１３０Ｄでの信号分離シーケンスは、光干
渉計相互間を結合する導波路長を調整することによって
設計できる。
【０１３０】なお本発明は、以上に説明した光干渉計を
構成する特定の材料系に限定されるものではなく、他の
様々な材料系を使って実施できることは、当業者には明
らかである。例えば前記光導波路７１Ａ，７１Ｂを光フ
ァイバや石英系材料、あるいはＳｉ単結晶，さらには様
々な光学結晶等により構成することが可能である。ま
た、これらを可飽和吸収媒質とともに集積化することも
可能である。また、空間伝搬光を使う光干渉器を、ハー
フミラー等を用いて構成することも可能である。
構成する特定の材料系に限定されるものではなく、他の
様々な材料系を使って実施できることは、当業者には明
らかである。例えば前記光導波路７１Ａ，７１Ｂを光フ
ァイバや石英系材料、あるいはＳｉ単結晶，さらには様
々な光学結晶等により構成することが可能である。ま
た、これらを可飽和吸収媒質とともに集積化することも
可能である。また、空間伝搬光を使う光干渉器を、ハー
フミラー等を用いて構成することも可能である。
【０１３１】さらに前記マルチモード光干渉計７２Ａ，
７２Ｂの代わりに光方向性結合器を使うことも可能であ
る。
７２Ｂの代わりに光方向性結合器を使うことも可能であ
る。
【０１３２】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明は上記の特定の構成に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様
々な変形・変更が可能である。
明したが、本発明は上記の特定の構成に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様
々な変形・変更が可能である。
【０１３３】（付記１） 各々第１の側からこれに対向
する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前記
第２の側において相互に光学的に結合された第１および
第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を含
み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２の
側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビテ
ィとを備えた光干渉計であって、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光キャビティ中においてモード同期レ
ーザ発振を生じることを特徴とする光干渉計。
する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前記
第２の側において相互に光学的に結合された第１および
第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を含
み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２の
側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビテ
ィとを備えた光干渉計であって、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光キャビティ中においてモード同期レ
ーザ発振を生じることを特徴とする光干渉計。
【０１３４】（付記２） 前記第１の光導波路と前記第
２の光導波路とは、前記第１および第２の側において固
体光学素子により光学的に結合されることを特徴とする
付記１記載の光干渉計。
２の光導波路とは、前記第１および第２の側において固
体光学素子により光学的に結合されることを特徴とする
付記１記載の光干渉計。
【０１３５】（付記３） 前記固体光学素子は、光マル
チモード干渉計および方向性結合器のいずれかよりなる
ことを特徴とする、付記２記載の光干渉計。
チモード干渉計および方向性結合器のいずれかよりなる
ことを特徴とする、付記２記載の光干渉計。
【０１３６】（付記４） 前記光キャビティは、前記第
１の端部に設けられた第１の反射面と、前記第２の端部
に設けられた第２の反射面とを含むことを特徴とする付
記１〜４のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
１の端部に設けられた第１の反射面と、前記第２の端部
に設けられた第２の反射面とを含むことを特徴とする付
記１〜４のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
【０１３７】（付記５） 前記可飽和光吸収媒質は、前
記第１の端部において、前記第１の反射面に接して形成
されていることを特徴とする付記４記載の光干渉計。
記第１の端部において、前記第１の反射面に接して形成
されていることを特徴とする付記４記載の光干渉計。
【０１３８】（付記６） 前記可飽和吸収媒質は、前記
第１の端部において、前記第１の反射面から離間して形
成されていることを特徴とする付記４記載の光干渉計。
第１の端部において、前記第１の反射面から離間して形
成されていることを特徴とする付記４記載の光干渉計。
【０１３９】（付記７） 前記非線形利得媒質は、半導
体光増幅器であることを特徴とする、付記１〜６のう
ち、いずれか一項記載の光干渉計。
体光増幅器であることを特徴とする、付記１〜６のう
ち、いずれか一項記載の光干渉計。
【０１４０】（付記８） 前記第１および第２の非線形
利得媒質は、前記第１の側と第２の側とを結ぶ干渉計光
軸方向上において互いに異なった第１および第２の位置
にそれぞれ形成されていることを特徴とする付記１〜７
のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
利得媒質は、前記第１の側と第２の側とを結ぶ干渉計光
軸方向上において互いに異なった第１および第２の位置
にそれぞれ形成されていることを特徴とする付記１〜７
のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
【０１４１】（付記９） 前記第１および第２の位置
は、前記第１の光導波路を通過する第１の光波と前記第
２の光導波路を通過する第２の光波との間に、前記第１
および第２の非線形利得媒質が誘起する光路差が、前記
光入力ポートに入来する外部光パルスのパルス幅と、倍
数の関係になるように設定されていることを特徴とす
る、付記８記載の光干渉計。
は、前記第１の光導波路を通過する第１の光波と前記第
２の光導波路を通過する第２の光波との間に、前記第１
および第２の非線形利得媒質が誘起する光路差が、前記
光入力ポートに入来する外部光パルスのパルス幅と、倍
数の関係になるように設定されていることを特徴とす
る、付記８記載の光干渉計。
【０１４２】（付記１０） 前記光入力ポートに外部光
パルスを入力され、前記モード同期レーザ発振は、前記
外部光パルスの周期に同期して生じることを特徴とする
付記１〜９のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
パルスを入力され、前記モード同期レーザ発振は、前記
外部光パルスの周期に同期して生じることを特徴とする
付記１〜９のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
【０１４３】（付記１１） 前記モード同期レーザ発振
は、２次以上の高調周波数で生じることを特徴とする付
記１０記載の光干渉計。
は、２次以上の高調周波数で生じることを特徴とする付
記１０記載の光干渉計。
【０１４４】（付記１２） 前記第１および第２の非線
形利得媒質は、前記第１および第２の端部に対し、前記
モード同期レーザ発振の高調波が制御されるような位置
に形成されていることを特徴とする付記１０または１１
記載の光干渉計。
形利得媒質は、前記第１および第２の端部に対し、前記
モード同期レーザ発振の高調波が制御されるような位置
に形成されていることを特徴とする付記１０または１１
記載の光干渉計。
【０１４５】（付記１３） 前記光入力ポートには外部
光が、前記モード同期レーザ発振の波長とは異なる波長
で供給されることを特徴とする、付記１〜１２のうち、
いずれか一項記載の光干渉計。
光が、前記モード同期レーザ発振の波長とは異なる波長
で供給されることを特徴とする、付記１〜１２のうち、
いずれか一項記載の光干渉計。
【０１４６】（付記１４） 該非線形利得媒質は、前記
外部光の波長に対して透明であることを特徴とする、付
記１３記載の光干渉計。
外部光の波長に対して透明であることを特徴とする、付
記１３記載の光干渉計。
【０１４７】（付記１５） 前記第１および第２の光導
波路は、前記可飽和光吸収媒質および前記第１および第
２の非線形利得媒質とともに、共通の基板上に集積され
ていることを特徴とする、付記１〜１４のうち、いずれ
か一項記載の光干渉計。
波路は、前記可飽和光吸収媒質および前記第１および第
２の非線形利得媒質とともに、共通の基板上に集積され
ていることを特徴とする、付記１〜１４のうち、いずれ
か一項記載の光干渉計。
【０１４８】（付記１６） 前記基板はＩｎＰ基板より
なり、前記第１および第２の光導波路，前記固体光学素
子は、ＩｎＰ層で埋め込まれたＩｎＧａＡｓコア層を有
し、前記非線形光学媒体は、ＩｎＰ層で埋め込まれたＩ
ｎＧａＡｓ活性層を有することを特徴とする、付記２〜
１６のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
なり、前記第１および第２の光導波路，前記固体光学素
子は、ＩｎＰ層で埋め込まれたＩｎＧａＡｓコア層を有
し、前記非線形光学媒体は、ＩｎＰ層で埋め込まれたＩ
ｎＧａＡｓ活性層を有することを特徴とする、付記２〜
１６のうち、いずれか一項記載の光干渉計。
【０１４９】（付記１７） 前記光出力ポートは、前記
第１の端部と前記第２の端部との間の位置で出力光を光
干渉計外部に出射させる光導波路を形成することを特徴
とする付記１〜１６のうち、いずれか一項記載の光干渉
計。
第１の端部と前記第２の端部との間の位置で出力光を光
干渉計外部に出射させる光導波路を形成することを特徴
とする付記１〜１６のうち、いずれか一項記載の光干渉
計。
【０１５０】（付記１８） 各々第１の側からこれに対
向する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前
記第２の側において相互に光学的に結合された第１およ
び第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を
含み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２
の側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビ
ティとを備えた光干渉計を含み、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光入力ポート供給された外部パルス光
の前記光出力ポートへの転送をスイッチングする全光ス
イッチであって、前記光キャビティ中においてモード同
期レーザ発振を生じ、前記モード同期レーザ発振のパル
ス周波数が、前記外部パルス光のパルス周波数よりも小
さいことを特徴とする、全光スイッチ。
向する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前
記第２の側において相互に光学的に結合された第１およ
び第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を
含み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２
の側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビ
ティとを備えた光干渉計を含み、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光入力ポート供給された外部パルス光
の前記光出力ポートへの転送をスイッチングする全光ス
イッチであって、前記光キャビティ中においてモード同
期レーザ発振を生じ、前記モード同期レーザ発振のパル
ス周波数が、前記外部パルス光のパルス周波数よりも小
さいことを特徴とする、全光スイッチ。
【０１５１】（付記１９） 各々第１の側からこれに対
向する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前
記第２の側において相互に光学的に結合された第１およ
び第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を
含み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２
の側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビ
ティとを備えた光干渉計を含み、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光入力ポート供給された外部パルス光
に対応したパルス光を前記光出力ポートより出力する全
光パルス整形器であって、前記光キャビティ中において
モード同期レーザ発振を生じ、前記モード同期レーザ発
振のパルス周波数が、前記外部パルス光のパルス周波数
よりも小さいことを特徴とする全光パルス整形器。
向する第２の側に向って延在し、前記第１の側および前
記第２の側において相互に光学的に結合された第１およ
び第２の光導波路と、前記第１および第２の光導波路を
含み、前記第１の側に形成された第１の端面と前記第２
の側に形成された第２の端面との間を延在する光キャビ
ティとを備えた光干渉計を含み、前記光キャビティは、
前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路の双方
に対して光学的に結合して設けられた光出力ポートを、
また前記第２の側に、前記第１および第２の光導波路の
双方に対して光学的に結合して設けられた光入力ポート
を備え、前記第１および第２の光導波路中には、光学的
に屈折率変化が誘起される第１および第２の非線形利得
媒質がそれぞれ設けられており、さらに前記光キャビテ
ィは、前記第１の側に、前記第１および第２の光導波路
の双方に対して光学的に結合して設けられた可飽和吸収
領域を含み、前記光入力ポート供給された外部パルス光
に対応したパルス光を前記光出力ポートより出力する全
光パルス整形器であって、前記光キャビティ中において
モード同期レーザ発振を生じ、前記モード同期レーザ発
振のパルス周波数が、前記外部パルス光のパルス周波数
よりも小さいことを特徴とする全光パルス整形器。
【０１５２】（付記２０） 第１の光入力ポートと第１
および第２の光出力ポートとを有し、前記第１の光入力
ポートにおいて第１のビットレートの光信号を供給さ
れ、前記第１の光出力ポートより第１の反多重化光信号
を出力する第１の光干渉計と、第２および第３の光入力
ポートと第３および第４の光出力ポートとを有し、前記
第２の光入力ポートにおいて前記第１のビットレートの
光信号を供給され、前記第３の光出力ポートより第２の
反多重化光信号を出力する第２の光干渉計とよりなり、
前記第１の光干渉計は、第１の端部および第２の端部に
おいて相互に結合された第１および第２の光導波路と、
前記第１の端部に前記第１および第２の光導波路に光学
的に結合して設けられ、前記第１および第２の光導波路
中を伝搬した光信号を反射する高反射率面と、前記第１
の端部に前記第１の光導波路および前記第２の光導波路
に光学的に結合して設けられた可飽和吸収媒質と、前記
第１の光導波路中に設けられた第１の非線形利得媒質
と、前記第２の光導波路中に設けられた第２の非線形利
得媒質とよりなり、前記第１の光出力ポートは前記第１
の端部において前記第１および第２の光導波路に光学的
に結合して設けられ、前記第２の光出力ポートは前記第
２の端部において前記第１および第２の光導波路に光学
的に結合して設けられ、前記第１の光入力ポートは前記
第２の端部において前記第１および第２の光導波路に光
学的に結合して設けられ、前記第２の光干渉計は、第３
の端部および第４の端部において相互に結合された第３
および第４の光導波路と、前記第３の光導波路中に設け
られた第３の非線形利得媒質と、前記第４の光導波路中
に設けられた第４の非線形利得媒質とよりなり、前記第
２の光入力ポートは前記第４の端部において前記第３お
よび第４の光導波路に光学的に結合して設けられ、前記
第３の光入力ポートは前記第３の端部において前記第３
および第４の光導波路に光学的に結合して設けられ、前
記第３の光出力ポートは前記第３の端部において前記第
３および第４の光導波路に光学的に結合して設けられ、
前記第４の光出力ポートは前記第４の端部において前記
第3および第4の光導波路に光学的に結合して設けられ前
記第２の光出力ポートは前記第３の光入力ポートに光学
的に結合され、前記第１および第２の光干渉計中におい
てモード同期レーザ発振が生じることを特徴とする全光
反多重化器。
および第２の光出力ポートとを有し、前記第１の光入力
ポートにおいて第１のビットレートの光信号を供給さ
れ、前記第１の光出力ポートより第１の反多重化光信号
を出力する第１の光干渉計と、第２および第３の光入力
ポートと第３および第４の光出力ポートとを有し、前記
第２の光入力ポートにおいて前記第１のビットレートの
光信号を供給され、前記第３の光出力ポートより第２の
反多重化光信号を出力する第２の光干渉計とよりなり、
前記第１の光干渉計は、第１の端部および第２の端部に
おいて相互に結合された第１および第２の光導波路と、
前記第１の端部に前記第１および第２の光導波路に光学
的に結合して設けられ、前記第１および第２の光導波路
中を伝搬した光信号を反射する高反射率面と、前記第１
の端部に前記第１の光導波路および前記第２の光導波路
に光学的に結合して設けられた可飽和吸収媒質と、前記
第１の光導波路中に設けられた第１の非線形利得媒質
と、前記第２の光導波路中に設けられた第２の非線形利
得媒質とよりなり、前記第１の光出力ポートは前記第１
の端部において前記第１および第２の光導波路に光学的
に結合して設けられ、前記第２の光出力ポートは前記第
２の端部において前記第１および第２の光導波路に光学
的に結合して設けられ、前記第１の光入力ポートは前記
第２の端部において前記第１および第２の光導波路に光
学的に結合して設けられ、前記第２の光干渉計は、第３
の端部および第４の端部において相互に結合された第３
および第４の光導波路と、前記第３の光導波路中に設け
られた第３の非線形利得媒質と、前記第４の光導波路中
に設けられた第４の非線形利得媒質とよりなり、前記第
２の光入力ポートは前記第４の端部において前記第３お
よび第４の光導波路に光学的に結合して設けられ、前記
第３の光入力ポートは前記第３の端部において前記第３
および第４の光導波路に光学的に結合して設けられ、前
記第３の光出力ポートは前記第３の端部において前記第
３および第４の光導波路に光学的に結合して設けられ、
前記第４の光出力ポートは前記第４の端部において前記
第3および第4の光導波路に光学的に結合して設けられ前
記第２の光出力ポートは前記第３の光入力ポートに光学
的に結合され、前記第１および第２の光干渉計中におい
てモード同期レーザ発振が生じることを特徴とする全光
反多重化器。
【０１５３】
【発明の効果】本発明によれば、２入力・２出力の光マ
ルチモード干渉計を少なくとも２つ使ってマッハツェン
ダ型の干渉計を構成し、前記マッハツェンダ型光干渉計
の２本のアームを構成する光導波路のそれぞれに光学的
に屈折率変化が誘起される非線形利得媒質を設け、さら
に前記出力先光マルチモード干渉計の出力ポートの少な
くとも一方に可飽和光吸収媒質を結合し、前記可飽和光
吸収媒質と前記非線形利得媒質によって、この干渉系内
部で受動モード同期レーザ発振を発生させることによ
り、全光スイッチ、全光反多重化器あるいは光信号波形
整形器として使うことのできる光干渉器を実現すること
ができる。
ルチモード干渉計を少なくとも２つ使ってマッハツェン
ダ型の干渉計を構成し、前記マッハツェンダ型光干渉計
の２本のアームを構成する光導波路のそれぞれに光学的
に屈折率変化が誘起される非線形利得媒質を設け、さら
に前記出力先光マルチモード干渉計の出力ポートの少な
くとも一方に可飽和光吸収媒質を結合し、前記可飽和光
吸収媒質と前記非線形利得媒質によって、この干渉系内
部で受動モード同期レーザ発振を発生させることによ
り、全光スイッチ、全光反多重化器あるいは光信号波形
整形器として使うことのできる光干渉器を実現すること
ができる。
【０１５４】本発明によって実現される光干渉計は高速
に偏波無依存動作をし、小型・堅牢で、しかもモード同
期レーザを内蔵するため、別途外部のモード同期レーザ
と組み合わせる必要がない。また、共通の基板上に集積
化することにより、複数の装置を組み合わせる際に必要
となる複雑かつ微妙な調整等の問題点を解決することが
できる。
に偏波無依存動作をし、小型・堅牢で、しかもモード同
期レーザを内蔵するため、別途外部のモード同期レーザ
と組み合わせる必要がない。また、共通の基板上に集積
化することにより、複数の装置を組み合わせる際に必要
となる複雑かつ微妙な調整等の問題点を解決することが
できる。
【図１】従来の光反多重化器の構成を示す図である。
【図２】従来の別の光反多重化器の構成を示す図であ
る。
る。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ従来の光反多重化
器の例を示す図である。
器の例を示す図である。
【図４】従来のモード同期レーザの構成を示す図であ
る。
る。
【図５】図４のモード同期レーザの構成を示す別の図で
ある。
ある。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、光信号パルスの整形、タイ
ミング抽出および信号再生の例を示す図である。
ミング抽出および信号再生の例を示す図である。
【図７】従来の光信号整形回路の構成を示す図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、本発明第１実施例による光
干渉計の構成および動作を示す図である。
干渉計の構成および動作を示す図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は、本発明第１実施例による光
干渉計の動作を説明する別の図である。
干渉計の動作を説明する別の図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、本発明第１実施例による
光干渉計の動作を説明する別の図である。
光干渉計の動作を説明する別の図である。
【図１１】本発明第１実施例による光干渉計の構成をよ
り詳細に示す図である。
り詳細に示す図である。
【図１２】図１１の光干渉計の断面図である。
【図１３】図１１の光干渉計の別の断面図である。
【図１４】本発明第１実施例による光干渉計の一変形例
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】本発明第１実施例による光干渉計の別の変形
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明第２実施例による
光干渉計の構成および動作を示す図である。
光干渉計の構成および動作を示す図である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明第３実施例による
光干渉計の構成および動作を示す図である。
光干渉計の構成および動作を示す図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明第４実施例による
光干渉計の構成および動作を示す図である。
光干渉計の構成および動作を示す図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明第５実施例による
光干渉計の構成および動作を示す図である。
光干渉計の構成および動作を示す図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は、従来の衝突モード同期レ
ーザの動作を説明する図である。
ーザの動作を説明する図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ）は、別の衝突モード同期レー
ザの動作を説明する図である。
ザの動作を説明する図である。
【図２２】本発明第６実施例による光干渉計の構成を示
す図である。
す図である。
【図２３】本発明第７実施例の光干渉計の動作を説明す
る図である。
る図である。
【図２４】本発明第７実施例の光干渉計の動作を説明す
る別の図である。
る別の図である。
【図２５】（Ａ），（Ｂ）は、本発明第７実施例の光干
渉計の動作を説明するさらに別の図である。
渉計の動作を説明するさらに別の図である。
【図２６】本発明第８実施例による多チャネル全光反多
重化器の構成を示す図である。
重化器の構成を示す図である。
１０，１０Ａ 光反多重化信号処理システム
１１ ビームスプリッタ
１１Ａ，１１Ｂ 光分枝
１２ 光スイッチ
１３ フォトダイオード
１４，６４ ＰＬＬ回路
１５ レーザ
１５Ａ タイミング発生器
１６ モード同期レーザ
２０，３０，４０ 全光スイッチ
２１ 光ファイバループ
２１Ａ 光ファイバ
２１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４３ 非線形導波路
３１Ａ，３１Ｂ 光干渉計アーム
３３Ａ，３３Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，６１Ａ 光導波路
４２，４４ 複屈折結晶
４５ 偏光子
５０ モード同期レーザ
５１Ａ，５１Ｂ 利得領域
５０Ｃ 可飽和吸収領域
５２ 高反射率ミラー
６０ 光信号波形整形素子
６１Ｂ，６６ 光源
６２，６７ 波長変換器
６３ ファイバアンプ
６５ 電界吸収変調器
７０，７０Ａ，７０Ｂ 光干渉計（全光スイッチ）
７０1，７０2 光干渉計
７１Ａ，７１Ｂ 光導波路
７１ａ，７１ｂ 非線形利得媒質
７２Ａ，７２Ｂ マルチモード光干渉計
７２Ａa〜７２Ａｄ，７２Ｂa〜７２Ｂd，（７３Ｂ
ｃ）1，（７３Ｂｃ）2 光入出力ポート ７３ 可飽和吸収媒質 ７３Ａ，７３Ｂ 高反射率ミラー ７４ 光キャビティ １１０ 全光パルス整形素子 ８０，９０，１００、１２０，１３０ 全光反多重化器 １３１Ａ〜１３１Ｄ 光信号分配器 ７０１ ｎ型ＩｎＰ基板 ７０２Ａ，７０２Ｂ ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層 ７０３Ａ1 非ドープＩｎＧａＡｓＰ層 ７０３Ａ2 ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ層 ７０４Ａ，７０４Ｂ コア層 ７０５Ａ ｐ型ＩｎＰ第１上部クラッド層 ７０５Ｂ ｎ型ＩｎＰ第１上部クラッド層 ７０６Ａ1，７０６Ａ2，７０６Ｂ1，７０６Ｂ2 ｐ型Ｉ
ｎＰ埋込層 ７０７Ａ1，７０７Ａ2，７０７Ｂ1，７０７Ｂ2 ｎ型Ｉ
ｎＰ埋込層 ７０８Ａ1，７０８Ａ2，７０８Ｂ1，７０８Ｂ2 ｐ型Ｉ
ｎＰ埋込層 ７０９Ａ，７０９Ｂ ｐ型ＩｎＰ第２上部クラッド層 ７１０Ａ，７１０Ｂ ｐ型ＩｎＧａＡｓ コンタクト層 ７１１ ＳｉＯ2パッシベーション膜 ７０１Ａ Ａｕ裏面電極 ７０１ａ 電極 ７０１ａ1 オーミック電極 ７０１ａ2 Ａｕ層
ｃ）1，（７３Ｂｃ）2 光入出力ポート ７３ 可飽和吸収媒質 ７３Ａ，７３Ｂ 高反射率ミラー ７４ 光キャビティ １１０ 全光パルス整形素子 ８０，９０，１００、１２０，１３０ 全光反多重化器 １３１Ａ〜１３１Ｄ 光信号分配器 ７０１ ｎ型ＩｎＰ基板 ７０２Ａ，７０２Ｂ ｎ型ＩｎＰ下部クラッド層 ７０３Ａ1 非ドープＩｎＧａＡｓＰ層 ７０３Ａ2 ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ層 ７０４Ａ，７０４Ｂ コア層 ７０５Ａ ｐ型ＩｎＰ第１上部クラッド層 ７０５Ｂ ｎ型ＩｎＰ第１上部クラッド層 ７０６Ａ1，７０６Ａ2，７０６Ｂ1，７０６Ｂ2 ｐ型Ｉ
ｎＰ埋込層 ７０７Ａ1，７０７Ａ2，７０７Ｂ1，７０７Ｂ2 ｎ型Ｉ
ｎＰ埋込層 ７０８Ａ1，７０８Ａ2，７０８Ｂ1，７０８Ｂ2 ｐ型Ｉ
ｎＰ埋込層 ７０９Ａ，７０９Ｂ ｐ型ＩｎＰ第２上部クラッド層 ７１０Ａ，７１０Ｂ ｐ型ＩｎＧａＡｓ コンタクト層 ７１１ ＳｉＯ2パッシベーション膜 ７０１Ａ Ａｕ裏面電極 ７０１ａ 電極 ７０１ａ1 オーミック電極 ７０１ａ2 Ａｕ層
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Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA08 AA12 AA14 BA03
CA05 DA16 EA05 EA28 EB15
GA03 HA07 HA08 HA09 KA20
2K002 AA02 AB04 AB40 BA02 CA13
DA08 DA12 DA20 EA03 EB09
HA16
5F073 AA74 AA83 AB21 AB22 AB25
BA01 BA03 CA12 EA29
Claims (10)
- 【請求項１】 各々第１の側からこれに対向する第２の
側に向って延在し、前記第１の側および前記第２の側に
おいて相互に光学的に結合された第１および第２の光導
波路と、 前記第１および第２の光導波路を含み、前記第１の側に
形成された第１の端面と前記第２の側に形成された第２
の端面との間を延在する光キャビティとを備えた光干渉
計であって、 前記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１および
第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けら
れた光出力ポートを、また前記第２の側に、前記第１お
よび第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設
けられた光入力ポートを備え、 前記第１および第２の光導波路中には、光学的に屈折率
変化が誘起される第１および第２の非線形利得媒質がそ
れぞれ設けられており、 さらに前記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１
および第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して
設けられた可飽和吸収領域を含み、 前記光キャビティ中においてモード同期レーザ発振を生
じることを特徴とする光干渉計。 - 【請求項２】 前記第１および第２の非線形利得媒質
は、前記第１の側と第２の側とを結ぶ干渉計光軸方向上
において互いに異なった第１および第２の位置にそれぞ
れ形成されていることを特徴とする請求項１記載の光干
渉計。 - 【請求項３】 前記第１および第２の位置は、前記第１
の光導波路を通過する第１の光波と前記第２の光導波路
を通過する第２の光波との間に、前記第１および第２の
非線形利得媒質が誘起する光路差が、前記光入力ポート
に入来する外部光パルスのパルス幅と、倍数の関係にな
るように設定されていることを特徴とする、請求項２記
載の光干渉計。 - 【請求項４】 前記光入力ポートに外部光パルスを入力
され、前記モード同期レーザ発振は、前記外部光パルス
の周期に同期して生じることを特徴とする請求項１〜３
のうち、いずれか一項記載の光干渉計。 - 【請求項５】 前記モード同期レーザ発振は、２次以上
の高調周波数で生じることを特徴とする請求項４記載の
光干渉計。 - 【請求項６】 前記可飽和吸収領域は、前記第１および
第２の端部に対し、前記モード同期レーザ発振の高調波
が制御されるような位置に形成されていることを特徴と
する請求項４または５記載の光干渉計。 - 【請求項７】 前記光入力ポートには外部光が、前記モ
ード同期レーザ発振の波長とは異なる波長で供給される
ことを特徴とする、請求項１〜６のうち、いずれか一項
記載の光干渉計。 - 【請求項８】 各々第１の側からこれに対向する第２の
側に向って延在し、前記第１の側および前記第２の側に
おいて相互に光学的に結合された第１および第２の光導
波路と、 前記第１および第２の光導波路を含み、前記第１の側に
形成された第１の端面と前記第２の側に形成された第２
の端面との間を延在する光キャビティとを備えた光干渉
計を含み、 前記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１および
第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けら
れた光出力ポートを、また前記第２の側に、前記第１お
よび第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設
けられた光入力ポートを備え、 前記第１および第２の光導波路中には、光学的に屈折率
変化が誘起される第１および第２の非線形利得媒質がそ
れぞれ設けられており、 さらに前記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１
および第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して
設けられた可飽和吸収領域を含み、 前記光入力ポート供給された外部パルス光の前記光出力
ポートへの転送をスイッチングする全光スイッチであっ
て、 前記光キャビティ中においてモード同期レーザ発振を生
じ、 前記モード同期レーザ発振のパルス周波数が、前記外部
パルス光のパルス周波数よりも小さいことを特徴とす
る、全光スイッチ。 - 【請求項９】 各々第１の側からこれに対向する第２の
側に向って延在し、前記第１の側および前記第２の側に
おいて相互に光学的に結合された第１および第２の光導
波路と、 前記第１および第２の光導波路を含み、前記第１の側に
形成された第１の端面と前記第２の側に形成された第２
の端面との間を延在する光キャビティとを備えた光干渉
計を含み、 前記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１および
第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設けら
れた光出力ポートを、また前記第２の側に、前記第１お
よび第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して設
けられた光入力ポートを備え、 前記第１および第２の光導波路中には、光学的に屈折率
変化が誘起される第１および第２の非線形利得媒質がそ
れぞれ設けられており、 さらに前記光キャビティは、前記第１の側に、前記第１
および第２の光導波路の双方に対して光学的に結合して
設けられた可飽和吸収領域を含み、 前記光入力ポート供給された外部パルス光に対応したパ
ルス光を前記光出力ポートより出力する全光パルス整形
器であって、 前記光キャビティ中においてモード同期レーザ発振を生
じ、 前記モード同期レーザ発振のパルス周波数が、前記外部
パルス光のパルス周波数よりも小さいことを特徴とする
全光パルス整形器。 - 【請求項１０】 第１の光入力ポートと第１および第２
の光出力ポートとを有し、前記第１の光入力ポートにお
いて第１のビットレートの光信号を供給され、前記第１
の光出力ポートより第１の反多重化光信号を出力する第
１の光干渉計と、 第２および第３の光入力ポートと第３および第４の光出
力ポートとを有し、前記第２の光入力ポートにおいて前
記第１のビットレートの光信号を供給され、前記第３の
光出力ポートより第２の反多重化光信号を出力する第２
の光干渉計とよりなり、 前記第１の光干渉計は、第１の端部および第２の端部に
おいて相互に結合された第１および第２の光導波路と、
前記第１の端部に前記第１および第２の光導波路に光学
的に結合して設けられ、前記第１および第２の光導波路
中を伝搬した光信号を反射する高反射率面と、前記第１
の端部に前記第１の光導波路および前記第２の光導波路
に光学的に結合して設けられた可飽和吸収媒質と、前記
第１の光導波路中に設けられた第１の非線形利得媒質
と、前記第２の光導波路中に設けられた第２の非線形利
得媒質とよりなり、 前記第１の光出力ポートは前記第１の端部において前記
第１および第２の光導波路に光学的に結合して設けら
れ、前記第２の光出力ポートは前記第２の端部において
前記第１および第２の光導波路に光学的に結合して設け
られ、 前記第１の光入力ポートは前記第２の端部において前記
第１および第２の光導波路に光学的に結合して設けら
れ、 前記第２の光干渉計は、第３の端部および第４の端部に
おいて相互に結合された第３および第４の光導波路と、
前記第３の光導波路中に設けられた第３の非線形利得媒
質と、前記第４の光導波路中に設けられた第４の非線形
利得媒質とよりなり、 前記第２の光入力ポートは前記第４の端部において前記
第３および第４の光導波路に光学的に結合して設けら
れ、前記第３の光入力ポートは前記第３の端部において
前記第３および第４の光導波路に光学的に結合して設け
られ、 前記第３の光出力ポートは前記第３の端部において前記
第３および第４の光導波路に光学的に結合して設けら
れ、前記第４の光出力ポートは前記第４の端部において
前記第3および第4の光導波路に光学的に結合して設けら
れ前記第２の光出力ポートは前記第３の光入力ポートに
光学的に結合され、 前記第１および第２の光干渉計中においてモード同期レ
ーザ発振が生じることを特徴とする全光反多重化器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2001383725A JP2003186067A (ja) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | モード同期レーザ発振を生じる光干渉計、全光スイッチ、全光反多重化器、全光パルス整形器 |
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|---|---|
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