Optical time division isolation circuit
专利汇可以提供Optical time division isolation circuit专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce power consumption and to reduce an effect of temp. fluctuation due to heat generation by constituting an electro-absorption type optical modulator to switch input signal light with a drive voltage having specified maximum amplitude.
SOLUTION: When a timing clock outputted from a timing clock extraction circuit 13 is applied to the electro-absorption type optical modulators (MQW structure electric field type optical modulators) 14-1 to 14-N beforehand applied with a DC bias by bias T 17-1 to 17-N, an absorption rate is reduced on the peak position of the timing clock, and a signal light pulse transmits through it. Then, when prescribed delays are imparted respectively to the timing clock by phase shifters 16-1 to 16-N, the signal light pulse of a required channel is time division isolated from a time division multiplexed high speed signal light pulse. In such a case, as an optical time division isolating switching element, the electro-absorption type optical modulator of the drive voltage less than 5 V, e.g. a multiple quantum well structural electro-absorption type optical modulator 14 is used.
COPYRIGHT: (C)1999,JPO，下面是Optical time division isolation circuit专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、時分割多重された高速信号光パルスを各チャネルの信号光パルスに分離する光時分割分離回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の光時分割分離回路の構成を示す。 図において、３１は時分割多重された高速信号光パルスの入力ポート、３２は１対（Ｎ＋１）の光分岐手段（Ｎは自然数）、３３はタイミングクロック抽出回路、３４−１〜３４−Ｎは電界吸収型光変調器、３５−
１〜３５−Ｎは電力増幅器、３６−１〜３６−Ｎは位相シフタ、３７−１〜３７−ＮはバイアスＴ（ＤＣバイアス付加手段）、３８−１〜３８−Ｎは時分割分離された信号光パルスの出力ポートである。
【０００３】以下、従来の光時分割分離回路の動作について説明する。 入力ポート３１から入力された高速信号光パルスは、光分岐手段３２を介して（Ｎ＋１）本に分けられ、そのうちの１本がタイミングクロック抽出回路３３に入力され、他のＮ本が電界吸収型光変調器３４−
１〜３４−Ｎに入力される。 タイミングクロック抽出回路３３は、位相同期ループ（ＰＬＬ）回路等を用い、入力した高速信号光パルスからそのビットレートに相当するクロックの１／Ｎに相当するクロック成分を抽出する（参考文献：特開平７−２８７２６４号公報「光相関検出回路および光クロック位相同期ループ回路」）。 抽出されたタイミングクロックは、Ｎ分岐された後にそれぞれ電力増幅器３５−１〜３５−Ｎを介して増幅され、さらに位相シフタ３６−１〜３６−Ｎを介して所定の遅延が与えられ、さらにバイアスＴ３７−１〜３７−Ｎを介してバイアス電圧を重畳して電界吸収型光変調器３４−
１〜３４−Ｎに印加される。
【０００４】電界吸収型光変調器３４−１〜３４−Ｎ
は、バイアスＴ３７−１〜３７−ＮによってあらかじめＤＣバイアスが印加されており、入力信号光を吸収して出力ポート３８−１〜３８−Ｎに出力しない状態になっている。 ここで、電界吸収型光変調器３４の印加電圧−
光吸収特性を図４に示す。 図４に示すように、印加電圧が０Ｖから約−６Ｖに変化したとき、吸収率が25ｄＢ以上変化することがわかる。 したがって、本光変調器では、ＤＣバイアスを−３Ｖに設定し、最大振幅が６Ｖのタイミングクロックで駆動することにより、消光比25ｄ
Ｂ以上の時分割分離動作を実現することができる。
【０００５】このような電界吸収型光変調器３４−１〜
３４−Ｎに、タイミングクロック抽出回路３３から出力されるタイミングクロックを印加して駆動すると、タイミングクロックのピーク位置で吸収率が低下して信号光パルスが透過するようになる。 したがって、位相シフタ３６−１〜３６−Ｎでタイミングクロックにそれぞれ所定の遅延を与えることにより、時分割多重された高速信号光パルスから希望するチャネルの信号光パルスを時分割分離することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光時分割分離回路において、電界吸収型光変調器３４を駆動する最大振幅６Ｖのタイミングクロックは、負荷抵抗が
50Ωのときに消費電力に換算すると57.6ｍＷとなる。 一方、電界吸収型光変調器３４は多重チャネル数Ｎに等しい数だけ必要であるので、発熱による温度上昇の影響が問題となる。
【０００７】すなわち、高速の光時分割分離回路では、
電界吸収型光変調器３４に入力する信号光パルスと電気クロックのタイミングを正確に合わせる必要がある。 特に、光信号の速度が 100Ｇbit/s となると、信号光パルスのタイムスロットは10ｐｓとなる。 これに対して、電界吸収型光変調器３４に接続される光ファイバコードの長さの温度変動係数は、ナイロン被覆コードの場合で0.
15ｐｓ／deg.／ｍであり、外気温度が20度変化すると１
ｍの長さの光ファイバコードの伸縮による時間遅延の変動は３ｐｓとなる。 これは、入力信号光パルスのタイムスロットの30％に相当することになり、電界吸収型光変調器３４の動作と信号光パルスのタイミングのずれが無視できなくなる。
【０００８】このように、従来の光時分割分離回路では、電界吸収型光変調器３４の動作電力が大きいために、電界吸収型光変調器３４を駆動する電力増幅器３５
や光変調器本体の負荷抵抗の発熱によって周囲温度が大きく変動する。 それにより、電界吸収型光変調器３４に接続される光ファイバコードが伸縮し、入力信号光パルスと電気クロック間のタイミングが変化し、時分割分離動作を安定に行うことができない問題があった。
【０００９】本発明は、電界吸収型光変調器やそれを駆動するための電力増幅器の発熱量を抑え、安定した時分割分離動作を実現することができる光時分割分離回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光時分割分離回路は、光時分割分離用のスイッチング素子として、駆動電圧が５Ｖ未満の電界吸収型光変調器、例えば多重量子井戸構造の電界吸収型光変調器（以下「ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器」という）を用いることを特徴とする。
これにより、電界吸収型光変調器を駆動する電気クロックの最大振幅を小さくすることができ、光変調器本体やそれを駆動する電気回路における発熱を抑え、時分割分離動作を安定化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の光時分割分離回路の実施形態を示す。 図において、１１は時分割多重された高速信号光パルスの入力ポート、１２は１対（Ｎ＋
１）の光分岐手段（Ｎは自然数）、１３はタイミングクロック抽出回路、１４−１〜１４−ＮはＭＱＷ構造電界吸収型光変調器、１５は電力増幅器、１６−１〜１６−
Ｎは位相シフタ、１７−１〜１７−ＮはバイアスＴ（Ｄ
Ｃバイアス付加手段）、１８−１〜１８−Ｎは時分割分離された信号光パルスの出力ポートである。
【００１２】以下、本実施形態の光時分割分離回路の動作について説明する。 入力ポート１１から入力された高速信号光パルスは、光分岐手段１２を介して（Ｎ＋１）
本に分けられ、そのうちの１本がタイミングクロック抽出回路１３に入力され、他のＮ本がＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４−１〜１４−Ｎに入力される。 タイミングクロック抽出回路１３は、入力した高速信号光パルスからそのビットレートに相当するクロックの１／Ｎに相当するクロック成分を抽出する。 抽出されたタイミングクロックは、電力増幅器１５を介して増幅された後にＮ
分岐され、それぞれ位相シフタ１６−１〜１６−Ｎを介して所定の遅延が与えられ、さらにバイアスＴ１７−１
〜１７−Ｎを介してバイアス電圧を重畳してＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４−１〜１４−Ｎに印加される。
【００１３】ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４−１〜
１４−Ｎは、バイアスＴ１７−１〜１７−ＮによってあらかじめＤＣバイアスが印加されており、入力信号光を吸収して出力ポート１８−１〜１８−Ｎに出力しない状態になっている。 ここで、ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４−１〜１４−Ｎに、タイミングクロック抽出回路１３から出力されるタイミングクロックを印加すると、
タイミングクロックのピーク位置で吸収率が低下して信号光パルスが透過する。 したがって、位相シフタ１６−
１〜１６−Ｎでタイミングクロックにそれぞれ所定の遅延を与えることにより、時分割多重された高速信号光パルスから希望するチャネルの信号光パルスが時分割分離される。
【００１４】以上の動作は、基本的には従来のものと同様であるが、本発明の特徴は低電圧で駆動されるＭＱＷ
構造電界吸収型光変調器１４を用いるところにある。 このＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４の印加電圧−光吸収特性を図２に示す。 図２に示すように、印加電圧が０
Ｖから約−2.5 Ｖに変化したとき、吸収率が25ｄＢ以上変化することがわかる。 すなわち、ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４は、従来のバルク構造の電界吸収型光変調器に比べて吸収率の印加電圧依存性が高いといえる。
したがって、本実施形態のＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４では、ＤＣバイアスを−1.25Ｖに設定し、最大振幅が 2.5Ｖのタイミングクロックで駆動することにより、消光比25ｄＢ以上の時分割分離動作を実現することができる。
【００１５】この最大振幅が 2.5Ｖのタイミングクロックは、負荷抵抗が50Ωのときに電力に換算すると10ｍＷ
となる。 従来のバルク構造の電界吸収型光変調器では、
同じ消光比を得るためにタイミングクロックの最大振幅として６Ｖ、必要な駆動電力は57.6ｍＷであり、本実施形態のＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４ではそれが約１／５以下になることがわかる。 したがって、分離するチャネル数Ｎが小さい場合には、図１に示すように、Ｍ
ＱＷ構造電界吸収型光変調器１４−１〜１４−Ｎを駆動するために１つの電力増幅器１５で対応することが可能になる。 また、ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４−１
〜１４−Ｎに対してそれぞれ電力増幅器を備えたとしても、出力10ｍＷ程度の小電力増幅器で対応することができる。
【００１６】このように電界吸収型光変調器の駆動電力が小さくなると、光変調器本体およびそれを駆動する電力増幅器の消費電力が低減し、発熱量が減って回路全体の温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光時分割分離回路では、電界吸収型光変調器における消費電力を従来のものに比べて１／５以下に低減でき、発熱による温度変動の影響を低減することができる。 すなわち、電界吸収型光変調器に接続される光ファイバコードやクロック供給用の同軸ケーブルにおける遅延時間の温度変動を小さくすることができ、超高速光信号に対して安定した時分割分離動作を実現することができる。
【図１】本発明の光時分割分離回路の実施形態を示すブロック図。
【図２】ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器１４の印加電圧−光吸収特性を示す図。
【図３】従来の光時分割分離回路の構成を示すブロック図。
【図４】電界吸収型光変調器３４の印加電圧−光吸収特性を示す図。
１１ 入力ポート １２ １対（Ｎ＋１）の光分岐手段 １３ タイミングクロック抽出回路 １４ ＭＱＷ構造電界吸収型光変調器 １５ 電力増幅器 １６ 位相シフタ １７ バイアスＴ（ＤＣバイアス付加手段） １８ 出力ポート
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