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光信号からクロック信号を抽出する方法および装置 外国出願あり

国内特許コード P110005754
整理番号 P05-021R
掲載日 2011年9月13日
出願番号 特願2007-523339
登録番号 特許第4839450号
出願日 平成18年2月10日(2006.2.10)
登録日 平成23年10月14日(2011.10.14)
国際出願番号 JP2006302785
国際公開番号 WO2007004338
国際出願日 平成18年2月10日(2006.2.10)
国際公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
優先権データ
  • 特願2005-194117 (2005.7.1) JP
  • 特願2005-257778 (2005.9.6) JP
発明者
  • 塙 雅典
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 光信号からクロック信号を抽出する方法および装置 外国出願あり
発明の概要

簡素な構成で高速光信号にも対応できるクロック信号抽出装置を提供する。π位相シフトファイバブラッググレーティング(π位相シフトFBG)10は,その2つのサブFBG1,サブFBG2の反射光波位相差がπとなり,かつ反射光波間時間遅延量Δtが光信号のビット周期Tよりも小さくなるように調整されている。光信号がπ位相シフトFBGに入力する。π位相シフトFBG10から出力される反射光波にはNRZ光信号の立ち上がりと立ち下がりの位置でパルスが生じる。この反射光波は光サーキュレータ11を経て光検出器12で電気信号に変換され,さらに狭帯域通過フィルタ13を通してクロック信号が生成される。4つのサブFBG1~サブFBG4を有する低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングを用いると,クロック信号抽出の波長ずれ耐性が向上する。

従来技術、競合技術の概要


通信システムにとってクロック抽出は必要不可欠な技術である。光ファイバ通信システムで一般的に用いられるオンオフキーイングNRZ(OOK-NRZ)(NRZ:Non-Return-to-Zero)光信号(以下,NRZ光信号という)では,基本パルス波形が矩形パルスの場合は原理的にクロック成分を持たず,NRZ光信号から直接クロック抽出を行うことはできない。一方,実際に用いられるNRZ光信号の場合には,基本パルス波形が理想的な矩形パルスではないため微弱なクロック成分を有し,伝送速度が数十Gbit/s程度までは電気的処理によるクロック抽出も可能である。しかしそのクロック対変調成分比は低く,抽出されるクロック信号のS/N比劣化やジッタ増大が懸念される。さらに100Gbit/sを超える高速NRZ光信号の場合には電気的処理ではクロック抽出を行うことは不可能なため,光信号処理を併用してクロック抽出を可能とする様々な方法が検討されている。
たとえば次の文献の報告がある。M.L.Nielsen,J.D.Buron,J.Mork and B.Dagens,”All-optical Extraction of 40GHz component from 40Gb/s NRZ data using Signal Processing in an SOA combined with optical filtering”,Technical Digest of OECC/COIN2004,16E3-3,pp884-885,July 2004。
この文献では半導体光増幅器(以下,SOAという)(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)中の非線形光学効果を利用し,SOAに入力されたNRZ光信号の立ち上がりまたは立ち下がりに擬似的なRZ信号を生成し,電気信号用の狭帯域フィルタによってクロック成分のみを切り出すことによって40Gbit/sのNRZ光信号からクロック抽出を行う方法が提案されている。この方法は原理的には100Gbit/sを超える高速NRZ光信号にも対応可能であるが,半導体光増幅器はクロック抽出だけに用いるには高価すぎる。

産業上の利用分野


この発明は,光信号からクロック信号を抽出する装置および方法に関し,特に光ファイバ通信システムで一般的に用いられるオンオフキーイングNRZ(OOK-NRZ)光信号からクロック信号を抽出するために適した方法および装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】 光信号からのクロック信号抽出方法であって,
光導波路内に間隙部を介して配置された2つのブラッググレーティングを有し,これらの2つのブラッググレーティングによる反射光波間位相差がπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtがクロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整されたπ位相シフトブラッググレーティングを用い,
クロック信号を抽出すべき光信号を上記π位相シフトブラッググレーティングに導き,かつ上記π位相シフトブラッググレーティングからの反射光波を取出して電気信号に変換し,
この電気信号を,上記光信号のビット周期(T)の逆数に相当する周波数を通過中心周波数とする狭帯域通過フィルタに通してクロック信号を得る,
クロック信号抽出方法。
【請求項2】 光信号からのクロック信号抽出装置であって,
光導波路内に間隙部を介して配置された2つのブラッググレーティングを有し,これらの2つのブラッググレーティングの反射光波間位相差がπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtがクロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整されたπ位相シフトブラッググレーティングと,
クロック信号を抽出すべき光信号を上記π位相シフトブラッググレーティングに導き,かつ上記π位相シフトブラッググレーティングからの反射光波を出力する光サーキュレータと,
上記光サーキュレータから出力される上記反射光波を電気信号に変換して出力する光検出器と,
上記光検出器の出力側に接続され,上記光信号のビット周期(T)の逆数に相当する周波数を通過中心周波数とする狭帯域通過フィルタと,
を備えたクロック信号抽出装置。
【請求項3】 光導波路内に間隙部を介して配置された2つのブラッググレーティングを有し,これらの2つのブラッググレーティングの反射光波間位相差がπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtがクロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整された,光信号からクロック信号を抽出するために用いられるπ位相シフトブラッググレーティング装置。
【請求項4】 光信号からのクロック信号抽出方法であって,光導波路内に間隙部を介して配置された4つの第1,第2,第3,第4のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG2,FBG3,FBG4)を有し,これらの4つのサブブラッググレーティングが第1,第2,第3,第4のサブブラッググレーティングの順で配置され,かつ第1と第4のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG4)の反射率(R1,R4)は第2と第3のサブブラッググレーティング(FBG2,FBG3)の反射率(R2,R3)よりも低くなるように調整され,第1と第2のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差,第2と第3のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差,第3と第4のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtが,クロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整された低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングを用い,
これにクロック信号を抽出すべき光信号を第1のサブブラッググレーティング側から導き,かつ上記低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングからの反射光波を取出して電気信号に変換し,
この電気信号を上記光信号のビット周期(T)の逆数に相当する周波数を通過中心周波数とする狭帯域通過フィルタに通してクロック信号を得る,
クロック信号抽出方法。
【請求項5】 光信号からのクロック信号抽出装置であって,光導波路内に間隙部を介して配置された4つの第1,第2,第3,第4のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG2,FBG3,FBG4)を有し,これらの4つのサブブラッググレーティングが第1,第2,第3,第4のサブブラッググレーティングの順で配置され,かつ第1と第4のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG4)の反射率(R1,R4)は第2と第3のサブブラッググレーティング(FBG2,FBG3)の反射率(R2,R3)よりも低くなるように調整され,第1と第2のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差,第2と第3のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差,第3と第4のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtが,クロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整された低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティング,
クロック信号を抽出すべき光信号を上記低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングにその第1のサブブラッググレーティング側から導き,かつ上記低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングからの反射光波を出力する光サーキュレータ,
上記光サーキュレータから出力される上記反射光波を電気信号に変換して出力する光検出器,および
上記光検出器の出力側に接続され,上記光信号のビット周期(T)の逆数に相当する周波数を通過中心周波数とする狭帯域通過フィルタ,
を備えたクロック信号抽出装置。
【請求項6】 光導波路内に間隙部を介して配置された4つの第1,第2,第3,第4のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG2,FBG3,FBG4)を有し,これらの4つのサブブラッググレーティングが第1,第2,第3,第4のサブブラッググレーティングの順で配置され,かつ第1と第4のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG4)の反射率(R1,R4)は第2と第3のサブブラッググレーティング(FBG2,FBG3)の反射率(R2,R3)よりも低くなるように調整され,第1と第2のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差,第2と第3のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差,第3と第4のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtが,クロック信号を抽出すべき光信号のビット周期Tよりも小さくなるように調整されていることを特徴とする,光信号からクロック信号を抽出するために用いられる低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティング装置。
【請求項7】 光信号からのクロック信号抽出方法であって,nを正の整数として,光導波路内に間隙部を介して配置された2n個のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG2,・・・,FBG2n)を有し,これらの2n個のサブブラッググレーティングが第1,第2,・・・,第2nのサブブラッググレーティングの順で配置され,かつkを1以上n以下の正の整数として,第kと第2n―k+1のサブブラッググレーティング(FBGk,FBG2n-k+1)の反射率(Rk,R2n-k+1)は同等であるように設定され,かつmを1以上n-1以下の正の整数として,第mと第m+1のサブブラッググレーティングの反射率はRm<Rm+1となるように調整され,第kと第2n-k+1のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ第mと第m+1のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtが,クロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整された低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングを用い,
これにクロック信号を抽出すべき光信号を第1のサブブラッググレーティング側から導き,かつ上記低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングからの反射光波を取出して電気信号に変換し,
この電気信号を上記光信号のビット周期(T)の逆数に相当する周波数を通過中心周波数とする狭帯域通過フィルタに通してクロック信号を得る,
クロック信号抽出方法。
【請求項8】 光信号からのクロック信号抽出装置であって,nを正の整数として,光導波路内に間隙部を介して配置された2n個のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG2,・・・,FBG2n)を有し,これらの2n個のサブブラッググレーティングが第1,第2,・・・,第2nのサブブラッググレーティングの順で配置され,かつkを1以上n以下の正の整数として,第kと第2n―k+1のサブブラッググレーティング(FBGk,FBG2n-k+1)の反射率(Rk,R2n-k+1)は同等であるように設定され,かつmを1以上n-1以下の正の整数として,第mと第m+1のサブブラッググレーティングの反射率はRm<Rm+1となるように調整され,第kと第2n-k+1のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ第mと第m+1のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtが,クロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整された低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティング,
クロック信号を抽出すべき光信号を上記低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングにその第1のサブブラッググレーティング側から導き,かつ上記低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティングからの反射光波を出力する光サーキュレータ,
上記光サーキュレータから出力される上記反射光波を電気信号に変換して出力する光検出器,および
上記光検出器の出力側に接続され,上記光信号のビット周期(T)の逆数に相当する周波数を通過中心周波数とする狭帯域通過フィルタ,
を備えたクロック信号抽出装置。
【請求項9】 nを正の整数として,光導波路内に間隙部を介して配置された2n個のサブブラッググレーティング(FBG1,FBG2,・・・,FBG2n)を有し,これらの2n個のサブブラッググレーティングが第1,第2,・・・,第2nのサブブラッググレーティングの順で配置され,かつkを1以上n以下の正の整数として,第kと第2n―k+1のサブブラッググレーティング(FBGk,FBG2n-k+1)の反射率(Rk,R2n-k+1)は同等であるように設定され,かつmを1以上n-1以下の正の整数として,第mと第m+1のサブブラッググレーティングの反射率はRm<Rm+1となるように調整され,第kと第2n-k+1のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ第mと第m+1のサブブラッググレーティングの反射光波間の位相差がそれぞれπとなり,かつ上記反射光波間の時間遅延量Δtが,クロック信号を抽出すべき光信号のビット周期(T)よりも小さくなるように調整されていることを特徴とする,光信号からクロック信号を抽出するために用いられる低反射率ブラッググレーティング装荷π位相シフトブラッググレーティング装置。
産業区分
  • 伝送方式
  • 電信
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
上記の特許・技術に関心のある方は、下記問合せ先にご相談下さい。


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