光パルス時間多重制御方法および光パルス時間多重制御装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は短光パルス信号がＲＺ（Return to Zero）フォ−マットとなるよう変調される光通信システムの、光パルス時間多重制御方法および光パルス時間多重制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光パルス時間多重装置の構成を図９R>９に示す。この図において、１００はレーザダイオード（ＬＤ）等を用いて短光パルスを発生する短光パルス発生回路、１０１は短光パルスを１系，２系の２つに分岐する分波回路、１０２は１系の光パルスを伝送情報信号１により変調する変調器、１０３は変調された光パルスを遅延する半固定遅延回路、１０４は変調器１０２および半固定遅延回路１０３からなる１系、１０５は２系の光パルスを伝送情報信号２により変調する変調器、１０６は変調された光パルスを遅延する半固定遅延回路、１０７は変調器１０５および半固定遅延回路１０６からなる２系、１０８は１系１０４から出力される光パルスと２系１０７から出力される光パルスを合成することにより、光パルス時間多重信号を出力する合波回路である。
【０００３】このように構成された光パルス時間多重装置において、短光パルス発生回路１００からは図に示すような短光パルスａが所定周期毎に連続して発生されており、短光パルスａが分波回路１０１に入力されて２つの光導波路に分岐される。分岐された一方の短光パルスは１系１０４に入力されて、変調器１０２において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号１により光強度変調されて、図に示すようなＲＺフォ−マットの変調短光パルスｂとされ、さらに半固定遅延回路１０３において所定時間遅延される。
【０００４】また、分岐された他方の短光パルスは２系１０７に入力されて、変調器１０５において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号２により光強度変調されて、図に示すようなＲＺフォ−マットの変調短光パルスｃとされ、さらに半固定遅延回路１０６において所定時間遅延される。そして、１系からの変調短光パルスｂと２系１０７からの変調短光パルスｃとは、合波回路１０８に入力されて時間軸上で合成され、図に示すような時間多重信号ｄとされて出力される。この時間多重信号ｄの周期は、短光パルス発生回路１００から発生される短光パルスの繰返し周期の１／２（繰返し周波数は２倍）とされる。
【０００５】なお、半固定遅延回路１０３および半固定遅延回路１０６は、時間多重信号ｄの周期が短光パルス発生回路１００から発生される短光パルスの繰返し周期の１／２となるには、合波された時に変調短光パルスｂ間の中央に変調短光パルスｃが位置する必要があるため、変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとの時間関係を調整するために設けられているものである。このように、１系と２系の光パルス信号を時間多重化することによって伝送容量を２倍以上にすることができ、効率的な光通信システムとすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の光パルス時間多重装置においては、半固定遅延回路１０３と半固定遅延回路１０６との遅延時間が最適になるよう調整した後で、それぞれの遅延時間を固定している。しかしながら、変調短光パルスｂ，ｃを生成するために必要な区間、すなわち分波回路１０１の出力から合波回路１０８の入力までの経路は、装置構成上および製造上の理由で空間的に夫々異なる場所に設置される場合が多い。さらに、夫々の経路長は、多くの場合一般に異なるものとされている。
【０００７】ところで、短光パルスの経路は通常光ファイバにより構築されるが、光ファイバは温度により伸縮する温度特性を有しているため、夫々の環境温度の変動により光ファイバの長さがランダムに変動するようになる。従って、経路長が異なると合波回路１０８の出力の時間多重信号ｄの変調短光パルス間の相対時間が、ランダムに変動するようになる。一方、受信側で時間多重信号ｄから変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとを分離するためには、時間多重信号ｄのパルス繰返し周波数を抽出し、抽出されたパルス繰返し周波数に基づくタイミングで変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとを分離する必要がある。
【０００８】しかしながら、前記したように時間多重信号ｄのパルス繰返し周期に揺らぎがあると、パルス繰返し周波数にジッタが生じてしまい、変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとを受信側において正確に分離することができず、伝送特性が劣化するようになり、良好な通信を行うことができないという問題点があった。さらに、伝送速度２０Ｇｂｐｓの光ソリトン通信においては、受信端でのタイミングジッタが伝送特性の主たる劣化原因とされているが、タイミングジッタにより誤り率が１０-10 に制限されている場合、送信側の光時間多重装置においてタイミングが２ピコセカンド（２×１０-12 ｓｅｃ；２ｐｓ）揺らぐと、誤り率は１桁以上劣化することが知られている。
【０００９】そこで検討するに、送信装置の時間揺らぎを誤り率に反映させないためには、ビット間隔の１／５０以下の精度で複数の光パルス列を配置する必要がある。前記の約２ｐｓの時間揺らぎは、光ファイバ長の揺らぎに換算すると約０．４ｍｍの長さに相当する。この換算は、「光ファイバの長さ」＝「伝搬時間（２ｐｓ）］×「光速度（３×１０8 ）」÷「光ファイバの伝搬係数（１．４７）」により行うことができる。しかしながら、一般に使用されるナイロン被覆で保護された光ファイバの伸縮率は約３×１０-5（℃-1）であるから、例えば２系統の光回路が同じ温度環境で、光ファイバ長に１ｍの差がある場合、１℃の温度変化において３×１０-5ｍの変動が生じてしまう。さらに、１４℃の温度変化が起こった場合、光ファイバ長の変動は０．４ｍｍを越え、前記の誤り率の制限を越えるようになるため、伝送特性が劣化してしまうようになる。
【００１０】さらに別の例を用いて説明すると、例えば２系統の光回路が異なった位置に設定されており、それぞれの光ファイバ回路を構成する光ファイバの長さが１０ｍで同一の長さとされている場合に、それぞれの光回路を収容している周辺温度の差が１℃生じると３×１０-4ｍの変動が生じ、さらに、２℃の温度差が生じてしまった場合、２系統の光回路を構成する光ファイバ長の変動は６×１０-4ｍ（０．６ｍｍ）となり、０．４ｍｍの制限を越えて伝送特性が劣化してしまうようになる。したがって、従来の光パルス時間多重装置においては、長期間に亘り伝送特性を劣化させることなく安定に動作させることができないという問題があった。さらに、伝送速度が２０Ｇｂｐｓを越える光通信を実現するためには、前記の光ファイバ長の揺らぎの制限はさらに厳しくなる。
【００１１】そこで、本発明は長期間にわたり伝送特性を良好に維持することができると共に、安定に動作する光パルス時間多重制御方法および光パルス時間多重制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の光パルス時間多重制御方法は、複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出し、抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号とそれぞれ位相検出を行うと共に、前記複数系統の光パルスが時間多重された場合に、前記複数系統の光パルスが等間隔で配置されるように、前記残りの系統の光パルスの遅延時間を、前記位相検出した結果に応じてそれぞれフィードバック制御するようにしたものである。
【００１３】また前記光パルス時間多重制御方法において、光パルス発生回路より出力される光パルスが複数に分岐され、該分岐されたそれぞれの光パルスに伝送情報により変調が施されて、前記複数系統の光パルスとされるようにしたもの、さらに、前記抽出から位相検出までを行う位相検出手段が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出手段に供給され、該位相検出手段の出力がそれぞれの系統に分配されて遅延時間を制御するようフィードバックされるようにしたものである。
【００１４】また、本発明の光パルス時間多重制御方法を具現化した光パルス時間多重制御装置は、複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出する抽出手段と、複数系統の光パルスが時間多重された場合に、それぞれの光パルスが等間隔で配置されるように、それぞれの光パルスの経路に挿入された遅延時間を可変することのできる遅延手段と、前記抽出手段により抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号との相対位相をそれぞれ検出する位相検出器とを備え、前記遅延手段の遅延時間を前記位相検出器より出力される位相検出信号によりフィードバック制御する手段を備えることにより、前記複数系統の光パルス列が等間隔で時間多重配置されるようにしたものである。
【００１５】また前記光パルス時間多重制御装置において、光パルス発生回路の光パルス出力を複数に分岐する多分岐回路と、複数に分岐された光パルスのそれぞれを伝送情報により変調する複数の変調器とを備え、該複数の変調器から前記複数系統の光パルスを出力するようにしたもの、前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器に後置されると共に、前記複数系統の光パルスを合成することにより時間多重するようにした光合波器とを備え、前記光分波器と前記光合波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くするようにしたもの、前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器により分岐された光パルスを光検波する光検波器とを備え、前記光分波器と前記光検波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くするようにしたもの、前記抽出手段から位相検出器までの位相検出部が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出部に供給され、該位相検出部の出力がそれぞれの系統に分配されて前記遅延手段にフィードバックされているようにしたものである。
【００１６】
【作用】本発明によれば、時間多重される複数の光パルスの相対時間位置が揺らぐことのないようフィードバック制御しているため、複数の系統の光パルスの時間位置がそれぞれ揺らぐことなく等時間間隔を保持して時間多重することができる。従って、誤り率の低い伝送特性を長期間に亘って維持することのできる良好な光通信システムを構築することができるようになる。また、時間多重できる系統も２系統に限らず、３系統以上の光パルスを誤り率の低い良好な伝送特性を維持しながら安定に時間多重することができる。
【００１７】
【実施例】本発明の光パルス時間多重制御方法を具現化した光パルス時間多重制御装置の第１実施例のブロック図を図１（ａ）（ｂ）に示す。この図１（ａ）において、４０はレーザダイオード（ＬＤ）等を用いて短光パルスを発生する短光パルス発生回路、４１は短光パルスを１系，２系の２つに分岐する分波回路、４２は１系の光パルスを伝送情報信号１により変調する変調器、４３は２系の光パルスを伝送情報信号２により変調する変調器である。
【００１８】また、図１（ｂ）において、１，３は入力された光パルス信号Ａ，Ｂを、それぞれ所定時間遅延する半固定遅延回路、２は半固定遅延回路１により遅延された光パルス信号Ｂｄを２つに分岐する光分波器、４は外部より印加される制御信号に応じて半固定遅延回路３により遅延された光パルス信号を遅延する外部制御型可変遅延回路、５は外部制御型可変遅延回路４により遅延された光パルス信号Ａｄを２つに分岐する光分波器、６は光分波器２で分岐された一方の光パルス信号Ｂｄと光分波器５で分岐された一方の光パルス信号Ａｄを合成することにより、光パルス時間多重信号Ｃを出力する光合波器である。
【００１９】また、７，１１は光分波器２で分岐された他方の光パルス信号Ｂｄあるいは光分波器５で分岐された他方の光パルス信号Ａｄを受光して電気信号に変換する受光器、８，１２は受光器７，１１より出力される電気信号とされた夫々のパルス信号を増幅する増幅器、９，１３は増幅器８，１２により増幅された夫々のパルス信号の繰返し周波数成分を抽出する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、１０，１４はＢＰＦ９，１３により抽出された周波数成分の位相を夫々移相する移相器、１５は移相器１０，１４より出力される周波数成分の相対位相を検出する位相検出器、１６は位相検出器１５より出力される位相差に応じた位相検出信号を濾波することにより位相検出信号に含まれる雑音成分を除去するための低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、１７はＬＰＦ１６より出力される濾波信号を増幅する増幅器、１８は増幅器１７より出力される誤差電圧に応じて、外部制御型可変遅延回路４の遅延量を制御する位相調整制御回路である。
【００２０】このように構成された光パルス時間多重制御装置において、図１（ａ）に示す短光パルス発生回路４０からは図に示すような短光パルスａが所定周期毎に連続して発生されており、短光パルスａが分波回路４１に入力されて２つの光導波路に分岐される。分岐された一方の短光パルスは１系に入力されて、変調器４２において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号１により光強度変調されて、ＲＺフォ−マットの変調短光パルスＡとされる。また、分岐された他方の短光パルスは２系に入力されて、変調器４３において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号２により光強度変調されて、ＲＺフォ−マットの変調短光パルスＢとされる。
【００２１】変調短光パルスＢは図１（ｂ）に示す半固定遅延回路１に入力され、所定時間遅延されて図に示すような光パルス信号Ｂｄとされて、次いで光分波器２において分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ｂｄが光合波器６に、分岐された他方の光パルス信号Ｂｄが受光器７に入力される。また、半固定遅延回路３に入力される変調短光パルス信号Ａは、半固定遅延回路３および外部制御型可変遅延回路４において所定時間遅延されて図に示すような光パルス信号Ａｄとされて、次いで光分波器５において２つに分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ａｄが光合波器６に、分岐された他方の光パルス信号Ａｄが受光器１１に入力される。
【００２２】ここで、本発明は光合波器６における光パルス信号ＢｄとＡｄの位相関係を最適化するように自動調整させるものであるから、それぞれの位相状態を検出するための光受光器７および１１の出力は、光合波器６における光パルス信号ＢｄとＡｄの位相関係を忠実に表すものでなくてはならない。しかし光分波器２と光合波器６、光分波器２と受光器７、光分波器５と光合波器６、および光分波器５と受光器１１との間の光ファイバの長さの変動は、上記の光合波器６における光パルス信号ＢｄとＡＤの位相関係の検出精度に誤差を与えるものであるから、これらの光ファイバの長さを安定に保つことが光合波器６における位相検出の精度を上げることにほかならない。そして、光ファイバの長さを安定に保つためには以下の方法が考えられる。
【００２３】■ 図５に示すように、光分波器２および５、光合波器６、受光器７および１１を一体化し、これらを接続する光ファイバをなくし、位相検出の誤差要因を排除する。
■ 光分波器２および５、光合波器６、受光器７および１１を同一温度環境上に設置し、例えば同一の基板上あるいはケースに収容して、光分波器２−光合波器６の間と光分波器２−受光器７の間、光分波器５−光合波器５の間と光分波器５−受光器１１の間の長さが、それぞれ５０ｃｍ以下になるようにすることによって誤差の少ない位相検出が可能となる。これはナイロン被覆の光ファイバ心線を使用した場合であり、紫外線硬化樹脂等の伸縮率の小さな被覆を使用した光ファイバの場合には５ｍ以下になるようにすれば十分な位相検出精度を保つことができる。
【００２４】前記説明を続けると、光合波器６において入力された光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとが合成されて、図に示すような光パルス時間多重信号Ｃとされる。この光パルス時間多重信号Ｃのパルス繰返し周波数は、光パルス信号Ａｄあるいは光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数の２倍とされるが、光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとが交互に等時間間隔で配列されるように、外部制御型可変遅延回路４の遅延時間が後述するように制御される。
【００２５】すなわち、受光器７で受光された光パルス信号Ｂｄは、電気信号に変換され次いで増幅器８において増幅された後、ＢＰＦ９によりパルス繰返し周波数成分が抽出される。また、受光器１１で受光された光パルス信号Ａｄは、電気信号に変換され次いで増幅器１２において増幅された後、ＢＰＦ１３によりパルス繰返し周波数成分が抽出される。そして、ＢＰＦ９よりのパルス繰返し周波数成分およびＢＰＦ１３よりのパルス繰返し周波数成分は、夫々移相器１０，１４において相対的な位相が調整された後、位相検出器１５において両周波数成分ｆａ，ｆｂの位相差が検出される。（位相器１０，１４の調整については後述する。）
【００２６】位相検出器１５よりの出力信号は、ＬＰＦ１６および増幅器１７により処理されて誤差電圧が出力される。この誤差電圧が位相調整制御回路１８を介して、外部制御型可変遅延回路４に遅延量制御信号として印加されることにより、光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとの相対的時間位置が揺らぐことがないようにフィードバック制御される。従って、光パルス信号Ａ，Ｂが揺らいでも光パルス信号Ｂｄ間の中央に光パルス信号Ａｄを配列させた時間多重信号Ｃを生成することができる。
【００２７】なお、半固定遅延回路１，３および移相器１０，１４の初期調整は次のようにして行なわれる。まず、外部制御型可変遅延回路４の遅延量を動作範囲の中央に設定した後、光合波器６より出力される光パルス時間多重信号Ｃを観測して、光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとの時間配置が最適になるように半固定遅延回路１および半固定遅延回路３の遅延量を調整する。次に、増幅器１７より出力される誤差電圧がゼロになるように移相器１０および移相器１４の移相量を調整する。このように調整すると、位相検出器１５に入力される光パルス信号Ａｄのパルス繰返し周波数成分ｆａと光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂとの位相関係はπ／２ラジアンとなる。ここで、外部制御型可変遅延回路４の遅延制御範囲が十分ある場合、半固定遅延回路１等を省略しても外部制御型可変遅延回路４の初期値を時間配置が最適になるように設定することができる。また、位相器１０，１４の移相範囲が９０°以上ある場合、位相器１０，１４のいずれかを省略することができ、経済化が図れる。
【００２８】この位相検出器１５は図２（ａ）に示すように乗算器により構成されており、その位相検出特性は同図（ｂ）に示すようになる。すなわち、位相検出器１５の入力における光パルスＡｄのパルス繰り返し周波数成分ｆａと光パルスＢｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂの位相関係が、π／２および−π／２の時に出力がゼロ（位相一致状態）とされる。従って、周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係が０〜πと−π〜０の２つの領域において位相検出が可能であることがわかる。
【００２９】ここで、周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係が０〜πの条件において、周波数成分ｆａの最適値（π／２）からの相対時間変化をθとすると、誤差電圧はｃｏｓ（π／２＋θ）、すなわち−ｓｉｎθとなる。従って、光パルス時間多重信号Ｃとされた光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適な時、位相検出器１ ５の出力の誤差電圧はゼロとなり、一方光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適値から変動した場合には誤差電圧が生じるようになる。この誤差電圧は位相変動方向および時間変動量に対応した極性および振幅とされる。
【００３０】さらに、図３を参照しながら説明すると、図３（ａ）は光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適とされている場合を示しており、上段に示すように光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相差がπ／２とされている。この時は、下段に示されるように誤差電圧がゼロとされる。また、図３（ｂ）は、環境温度等の変動により光ファイバの長さが変動して光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適時と比べて大きくなった場合を示している。この時の位相検出器１５の入力における光パルス信号Ａｄのパルス繰返し周波数成分ｆａと光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂとの位相関係が上段に示されており、下段に誤差電圧が示されている。この誤差電圧は負となり、位相調整制御回路１８は外部制御型可変遅延回路４の遅延量を徐々に短くすることにより、誤差電圧がゼロになるよう制御することにより、同図（ａ）に示される最適条件に引き込んでいる。
【００３１】また、図３（ｃ）は、環境温度等の変動により光ファイバの長さが変動して光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適時と比べて小さくなった場合を示している。この時の位相検出器１５の入力における光パルス信号Ａｄのパルス繰返し周波数成分ｆａと光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂとの位相関係が上段に示されており、下段に誤差電圧が示されている。この誤差電圧は正となり、位相調整制御回路１８は外部制御型可変遅延回路４の遅延量を徐々に長くすることにより、誤差電圧がゼロになるよう制御することにより、同図（ａ）に示される最適条件に引き込んでいる。
【００３２】一方、受光器７および受光器１１から位相検出器１５までの電気的経路の電気長の差によって、周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係を−π〜０の状態にした方が、位相器１０および位相器１４の調整上都合が良い場合がある。このようにすると、最適状態における周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係は−π／２となる。また、周波数成分ｆａの最適値（−π／２）からの相対時間変化をθとすると、誤差電圧はｃｏｓ（−π／２＋θ）、すなわちｓｉｎθとなる。従って、誤差電圧の極性は、前記周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係を０〜πにした場合と逆となるが、外部制御型可変遅延回路４の遅延量の増減の制御方向を逆とすれば、最適条件に引き込むことができるようになる。
【００３３】次に、外部制御型可変遅延回路４の構成の一例を図４に示す。この図において、４−１はプリズムでありアクチュエータ等により前後に移動可能とされている。すなわち、位相調整制御回路１８よりの誤差電圧によりプリズム４−１が、例えば破線で示すように距離ｄだけ後退したとすると、入力光Ａｉｎの経路は２ｄだけ長くなり、その分遅延された出力光Ａｏｕｔが出力される。このようにして、誤差電圧に応じてプリズム４−１を前後に制御することにより所定量遅延することができる。
【００３４】次に、２つ以上の系統の光パルス信号を光パルス時間多重することのできる本発明の第２実施例の光パルス時間多重制御装置のブロック図を図６に示す。この図において、光分波器２１に入力される光パルス信号Ｒが、外部制御型可変遅延回路１，２，３・・・Ｎに入力される光パルス信号１，２，３・・・Ｎを時間多重化する場合の時間基準信号とされており、変調されてＲＺフォ−マットとされた光パルス信号Ｒは、光分波器２１において２つに分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ｒが光合波器２３に、分岐された他方の光パルス信号Ｒが受光器２４に入力されている。
【００３５】受光器２４に入力された光パルス信号Ｒは電気信号に変換されて増幅器２５により増幅される。そして、ＢＰＦ２６によりそのパルス繰返し周波数成分が抽出されて、さらに増幅器２７により増幅されてディバイダ（ＤＩＶ）３２においてＮ個に分配される。また、外部制御型可変遅延回路１に入力される変調されてＲＺフォ−マットとされた光パルス信号Ａは、外部制御型可変遅延回路１において所定時間遅延されて光パルス信号Ａ１とされ、次いで光分波器２２−１において２つに分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ａ１が光合波器２３に、分岐された他方の光パルス信号Ａ１が受光器２８−１に入力される。
【００３６】受光器２８−１に入力された光パルス信号Ａ１は電気信号に変換されて増幅器２９−１により増幅される。そして、ＢＰＦ３０−１によりそのパルス繰返し周波数成分が抽出されて、さらに移相器３１−１により移相されて位相検出器３３−１に入力され、分配器３２において分配された光パルス信号Ｒのパルス繰返し周波数成分と乗算されることにより位相検出が行なわれる。位相検出器３３−１よりの出力信号はＬＰＦ３４−１で濾波されて、増幅器３５−１により増幅されることにより、誤差電圧１とされる。
【００３７】なお、外部制御型可変遅延回路２〜Ｎに入力される変調されてＲＺフォ−マットとされた光パルス信号２〜Ｎの処理も光パルス信号１と同様に行われて、光パルス信号Ｒとの位相誤差に応じた誤差電圧２〜Ｎが増幅器３５−２〜３５−Ｎから夫々出力される。この誤差電圧１，２，・・・Ｎは位相調整制御回路３６を介して外部制御型可変遅延回路３６−１，３６−２，・・・３６−Ｎに夫々印加されて、光パルス信号１，２，・・・Ｎの位相が調整される。
【００３８】ところで、光合波器２３において入力された光パルス信号Ｒおよび光パルス信号Ａ１〜ＡＮとが合成されて、図７Ｃに示すような光パルス時間多重信号Ｃとされる。この光パルス時間多重信号Ｃのパルス繰返し周波数は、光パルス信号Ｒあるいは光パルス信号１，２，・・・Ｎのパルス繰返し周波数の（Ｎ＋１）倍とされるが、光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎが等時間間隔で、その時間位置が揺らぐことなく配列されるように、外部制御型可変遅延回路１，２，・・・Ｎの位相量がフィードバック制御される。このフィードバック制御の動作は前記図１に示す実施例と同様に行われるので、その説明は省略する。
【００３９】次に、外部制御型可変遅延回路１，２，・・・Ｎおよび位相器３１−１，３１−２，・・・３１−Ｎの初期調整について図７を参照しながら説明する。光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎは、短光パルス発生回路よりの短光パルスを分岐した後、強度変調されることによりＲ〜Ｎとして図に示すように生成されている。初期調整時には、まず光合波器２３より出力される光パルス時間多重信号Ｃを観測して、光パルス信号Ｒ間に配置される光パルス信号１，２，・・・Ｎの時間配置が最適になるように外部制御型可変遅延回路１，２，・・・Ｎの遅延量を調整する。この場合、光パルス信号Ｒの周期をＴとすると、光パルス信号Ｒに対して光パルス信号１，２，・・・Ｎは、図７にＡ１〜ＡＮとして示すように夫々１Ｔ／（Ｎ＋１），２Ｔ／（Ｎ＋１），・・・ＮＴ／（Ｎ＋１）づつ遅延されることになる。
【００４０】次に、増幅器３５−１，３５−２，・・・３５−Ｎより出力される誤差電圧１，２，・・・Ｎが夫々ゼロになるように移相器３１−１，３１−２，・・・３１−Ｎの移相量を調整する。このように調整すると、光パルス時間多重信号Ｃとされた光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎとの位相関係は２π／（Ｎ＋１），４π／（Ｎ＋１），・・・２Ｎπ／（Ｎ＋１）ラジアンとなり、また、位相検出器３３−１，３３−２，・・・３３−Ｎに入力される光パルス信号Ｒのパルス繰返し周波数成分と光パルス信号１，２，・・・Ｎのパルス繰返し周波数成分との位相関係は夫々π／２ラジアンとされる。
【００４１】これにより、光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎとの相対的時間位置が揺らぐことがないように制御することができる。従って、図７にＣとして示すような光パルス信号Ｒ間に等時間間隔で光パルス信号１，２，・・・Ｎを配列させた時間多重信号Ｃを生成することができる。
【００４２】次に、前記本発明の第２実施例の変形例の構成を図８に示すが、この変形例は光パルス信号１，２，・・・Ｎの位相誤差をそれぞれ検出するために、一組の受光器２８、増幅器２９、ＢＰＦ３０、移相器３１を共通に使用するものである。すなわち、光分波器２２−１，２２−２，・・・２２−Ｎにより分岐された光パルス信号Ａ１，Ａ２，・・・ＡＮは選択回路３７において、その一つ、例えば光パルス信号Ａ１が選択されて受光器２８、増幅器２９、ＢＰＦ３０、移相器３１により、その繰返し周波数信号が抽出されると共に所定位相とされる。そして、位相検出器３３により光パルス信号Ｒとの相対位相が検出され、さらにＬＰＦ３４で濾波され増幅器３５により増幅されて誤差電圧とされる。この誤差電圧は分配回路３８に入力されて、分配回路３８により位相調整制御回路３６−１に分配されて、外部制御型可変遅延回路１の位相量を制御する信号とされる。
【００４３】従って、光パルス信号１の位相量が所定位相量となるよう制御されるようになる。このように、選択回路３７が選択する系統の光パルス信号の位相を制御するよう、分配回路３８が選択された系統の位相調整回路３６−１，３６−２，・・・３６−Ｎのいずれかに誤差電圧を供給するよう分配している。これにより、光パルス時間多重制御装置の構成を簡略化することができるようになる。なお、この変形例における他のフィードバック制御の動作については第２実施例と同様であるので、その説明は省略するものとする。
【００４４】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されているので、時間多重される複数の光パルスの相対時間位置が揺らぐことのないようフィードバック制御することができ、複数の系統の光パルスの時間位置が揺らぐことなく等時間間隔を保持するよう時間多重することができる。従って、誤り率の低い良好な光通信システムを長期間に亘って構築することができるようになる。また、多重できる系統も２系統に限らず、３系統以上の光パルス信号を伝送特性を良好に維持しながら安定に時間多重することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光パルス時間多重制御装置の第１実施例のブロック図である。
【図２】本発明の光パルス時間多重制御装置における位相検出器の位相検出特性を示す図である。
【図３】本発明の光パルス時間多重制御装置における位相検出器の位相検出動作を説明するための図である。
【図４】外部制御型可変遅延回路の一例を示す図である。
【図５】２系統の光分波器と受光器および光合波器とをパッケージした構造を示す図である。
【図６】本発明の光パルス時間多重制御装置の第２実施例のブロック図である。
【図７】第２実施例の光パルス時間多重制御装置の光パルス信号のタイミングを示す図である。
【図８】第２実施例の変形例の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の光パルス時間多重制御装置のブロック図およびタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１，３，１０３，１０６ 半固定遅延回路
２，５，２１，２２−１〜２２−Ｎ 光分波器
４ 外部制御型可変遅延回路
６，２３ 光合波器
７，１１，２４，２８−１〜２８−Ｎ 受光器
８，１２，１７，２５，２９−１〜２９−Ｎ，３５，３５−１〜３５−Ｎ増幅器
９，１３，２６，３０−１〜３０−Ｎ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
１０，１４，３１−１〜３１−Ｎ 移相器
１５，３３−１〜３３−Ｎ 位相検出器
１６，３４，３４−１〜３４−Ｎ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１８，３６ 位相調整制御回路
３２ ディバイダ
３７ 選択回路
３８ 分配回路
４０，１００ 短光パルス発生回路
４１，１０１ 分波回路
４２，４３，１０２，１０５ 変調器
１０４ １系
１０７ ２系
１０８ 合波回路
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は短光パルス信号がＲＺ（Return to Zero）フォ−マットとなるよう変調される光通信システムの、光パルス時間多重制御方法および光パルス時間多重制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光パルス時間多重装置の構成を図９R>９に示す。この図において、１００はレーザダイオード（ＬＤ）等を用いて短光パルスを発生する短光パルス発生回路、１０１は短光パルスを１系，２系の２つに分岐する分波回路、１０２は１系の光パルスを伝送情報信号１により変調する変調器、１０３は変調された光パルスを遅延する半固定遅延回路、１０４は変調器１０２および半固定遅延回路１０３からなる１系、１０５は２系の光パルスを伝送情報信号２により変調する変調器、１０６は変調された光パルスを遅延する半固定遅延回路、１０７は変調器１０５および半固定遅延回路１０６からなる２系、１０８は１系１０４から出力される光パルスと２系１０７から出力される光パルスを合成することにより、光パルス時間多重信号を出力する合波回路である。
【０００３】このように構成された光パルス時間多重装置において、短光パルス発生回路１００からは図に示すような短光パルスａが所定周期毎に連続して発生されており、短光パルスａが分波回路１０１に入力されて２つの光導波路に分岐される。分岐された一方の短光パルスは１系１０４に入力されて、変調器１０２において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号１により光強度変調されて、図に示すようなＲＺフォ−マットの変調短光パルスｂとされ、さらに半固定遅延回路１０３において所定時間遅延される。
【０００４】また、分岐された他方の短光パルスは２系１０７に入力されて、変調器１０５において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号２により光強度変調されて、図に示すようなＲＺフォ−マットの変調短光パルスｃとされ、さらに半固定遅延回路１０６において所定時間遅延される。そして、１系からの変調短光パルスｂと２系１０７からの変調短光パルスｃとは、合波回路１０８に入力されて時間軸上で合成され、図に示すような時間多重信号ｄとされて出力される。この時間多重信号ｄの周期は、短光パルス発生回路１００から発生される短光パルスの繰返し周期の１／２（繰返し周波数は２倍）とされる。
【０００５】なお、半固定遅延回路１０３および半固定遅延回路１０６は、時間多重信号ｄの周期が短光パルス発生回路１００から発生される短光パルスの繰返し周期の１／２となるには、合波された時に変調短光パルスｂ間の中央に変調短光パルスｃが位置する必要があるため、変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとの時間関係を調整するために設けられているものである。このように、１系と２系の光パルス信号を時間多重化することによって伝送容量を２倍以上にすることができ、効率的な光通信システムとすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の光パルス時間多重装置においては、半固定遅延回路１０３と半固定遅延回路１０６との遅延時間が最適になるよう調整した後で、それぞれの遅延時間を固定している。しかしながら、変調短光パルスｂ，ｃを生成するために必要な区間、すなわち分波回路１０１の出力から合波回路１０８の入力までの経路は、装置構成上および製造上の理由で空間的に夫々異なる場所に設置される場合が多い。さらに、夫々の経路長は、多くの場合一般に異なるものとされている。
【０００７】ところで、短光パルスの経路は通常光ファイバにより構築されるが、光ファイバは温度により伸縮する温度特性を有しているため、夫々の環境温度の変動により光ファイバの長さがランダムに変動するようになる。従って、経路長が異なると合波回路１０８の出力の時間多重信号ｄの変調短光パルス間の相対時間が、ランダムに変動するようになる。一方、受信側で時間多重信号ｄから変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとを分離するためには、時間多重信号ｄのパルス繰返し周波数を抽出し、抽出されたパルス繰返し周波数に基づくタイミングで変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとを分離する必要がある。
【０００８】しかしながら、前記したように時間多重信号ｄのパルス繰返し周期に揺らぎがあると、パルス繰返し周波数にジッタが生じてしまい、変調短光パルスｂと変調短光パルスｃとを受信側において正確に分離することができず、伝送特性が劣化するようになり、良好な通信を行うことができないという問題点があった。さらに、伝送速度２０Ｇｂｐｓの光ソリトン通信においては、受信端でのタイミングジッタが伝送特性の主たる劣化原因とされているが、タイミングジッタにより誤り率が１０-10 に制限されている場合、送信側の光時間多重装置においてタイミングが２ピコセカンド（２×１０-12 ｓｅｃ；２ｐｓ）揺らぐと、誤り率は１桁以上劣化することが知られている。
【０００９】そこで検討するに、送信装置の時間揺らぎを誤り率に反映させないためには、ビット間隔の１／５０以下の精度で複数の光パルス列を配置する必要がある。前記の約２ｐｓの時間揺らぎは、光ファイバ長の揺らぎに換算すると約０．４ｍｍの長さに相当する。この換算は、「光ファイバの長さ」＝「伝搬時間（２ｐｓ）］×「光速度（３×１０8 ）」÷「光ファイバの伝搬係数（１．４７）」により行うことができる。しかしながら、一般に使用されるナイロン被覆で保護された光ファイバの伸縮率は約３×１０-5（℃-1）であるから、例えば２系統の光回路が同じ温度環境で、光ファイバ長に１ｍの差がある場合、１℃の温度変化において３×１０-5ｍの変動が生じてしまう。さらに、１４℃の温度変化が起こった場合、光ファイバ長の変動は０．４ｍｍを越え、前記の誤り率の制限を越えるようになるため、伝送特性が劣化してしまうようになる。
【００１０】さらに別の例を用いて説明すると、例えば２系統の光回路が異なった位置に設定されており、それぞれの光ファイバ回路を構成する光ファイバの長さが１０ｍで同一の長さとされている場合に、それぞれの光回路を収容している周辺温度の差が１℃生じると３×１０-4ｍの変動が生じ、さらに、２℃の温度差が生じてしまった場合、２系統の光回路を構成する光ファイバ長の変動は６×１０-4ｍ（０．６ｍｍ）となり、０．４ｍｍの制限を越えて伝送特性が劣化してしまうようになる。したがって、従来の光パルス時間多重装置においては、長期間に亘り伝送特性を劣化させることなく安定に動作させることができないという問題があった。さらに、伝送速度が２０Ｇｂｐｓを越える光通信を実現するためには、前記の光ファイバ長の揺らぎの制限はさらに厳しくなる。
【００１１】そこで、本発明は長期間にわたり伝送特性を良好に維持することができると共に、安定に動作する光パルス時間多重制御方法および光パルス時間多重制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の光パルス時間多重制御方法は、複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出し、抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号とそれぞれ位相検出を行うと共に、前記複数系統の光パルスが時間多重された場合に、前記複数系統の光パルスが等間隔で配置されるように、前記残りの系統の光パルスの遅延時間を、前記位相検出した結果に応じてそれぞれフィードバック制御するようにしたものである。
【００１３】また前記光パルス時間多重制御方法において、光パルス発生回路より出力される光パルスが複数に分岐され、該分岐されたそれぞれの光パルスに伝送情報により変調が施されて、前記複数系統の光パルスとされるようにしたもの、さらに、前記抽出から位相検出までを行う位相検出手段が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出手段に供給され、該位相検出手段の出力がそれぞれの系統に分配されて遅延時間を制御するようフィードバックされるようにしたものである。
【００１４】また、本発明の光パルス時間多重制御方法を具現化した光パルス時間多重制御装置は、複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出する抽出手段と、複数系統の光パルスが時間多重された場合に、それぞれの光パルスが等間隔で配置されるように、それぞれの光パルスの経路に挿入された遅延時間を可変することのできる遅延手段と、前記抽出手段により抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号との相対位相をそれぞれ検出する位相検出器とを備え、前記遅延手段の遅延時間を前記位相検出器より出力される位相検出信号によりフィードバック制御する手段を備えることにより、前記複数系統の光パルス列が等間隔で時間多重配置されるようにしたものである。
【００１５】また前記光パルス時間多重制御装置において、光パルス発生回路の光パルス出力を複数に分岐する多分岐回路と、複数に分岐された光パルスのそれぞれを伝送情報により変調する複数の変調器とを備え、該複数の変調器から前記複数系統の光パルスを出力するようにしたもの、前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器に後置されると共に、前記複数系統の光パルスを合成することにより時間多重するようにした光合波器とを備え、前記光分波器と前記光合波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くするようにしたもの、前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器により分岐された光パルスを光検波する光検波器とを備え、前記光分波器と前記光検波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くするようにしたもの、前記抽出手段から位相検出器までの位相検出部が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出部に供給され、該位相検出部の出力がそれぞれの系統に分配されて前記遅延手段にフィードバックされているようにしたものである。
【００１６】
【作用】本発明によれば、時間多重される複数の光パルスの相対時間位置が揺らぐことのないようフィードバック制御しているため、複数の系統の光パルスの時間位置がそれぞれ揺らぐことなく等時間間隔を保持して時間多重することができる。従って、誤り率の低い伝送特性を長期間に亘って維持することのできる良好な光通信システムを構築することができるようになる。また、時間多重できる系統も２系統に限らず、３系統以上の光パルスを誤り率の低い良好な伝送特性を維持しながら安定に時間多重することができる。
【００１７】
【実施例】本発明の光パルス時間多重制御方法を具現化した光パルス時間多重制御装置の第１実施例のブロック図を図１（ａ）（ｂ）に示す。この図１（ａ）において、４０はレーザダイオード（ＬＤ）等を用いて短光パルスを発生する短光パルス発生回路、４１は短光パルスを１系，２系の２つに分岐する分波回路、４２は１系の光パルスを伝送情報信号１により変調する変調器、４３は２系の光パルスを伝送情報信号２により変調する変調器である。
【００１８】また、図１（ｂ）において、１，３は入力された光パルス信号Ａ，Ｂを、それぞれ所定時間遅延する半固定遅延回路、２は半固定遅延回路１により遅延された光パルス信号Ｂｄを２つに分岐する光分波器、４は外部より印加される制御信号に応じて半固定遅延回路３により遅延された光パルス信号を遅延する外部制御型可変遅延回路、５は外部制御型可変遅延回路４により遅延された光パルス信号Ａｄを２つに分岐する光分波器、６は光分波器２で分岐された一方の光パルス信号Ｂｄと光分波器５で分岐された一方の光パルス信号Ａｄを合成することにより、光パルス時間多重信号Ｃを出力する光合波器である。
【００１９】また、７，１１は光分波器２で分岐された他方の光パルス信号Ｂｄあるいは光分波器５で分岐された他方の光パルス信号Ａｄを受光して電気信号に変換する受光器、８，１２は受光器７，１１より出力される電気信号とされた夫々のパルス信号を増幅する増幅器、９，１３は増幅器８，１２により増幅された夫々のパルス信号の繰返し周波数成分を抽出する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、１０，１４はＢＰＦ９，１３により抽出された周波数成分の位相を夫々移相する移相器、１５は移相器１０，１４より出力される周波数成分の相対位相を検出する位相検出器、１６は位相検出器１５より出力される位相差に応じた位相検出信号を濾波することにより位相検出信号に含まれる雑音成分を除去するための低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、１７はＬＰＦ１６より出力される濾波信号を増幅する増幅器、１８は増幅器１７より出力される誤差電圧に応じて、外部制御型可変遅延回路４の遅延量を制御する位相調整制御回路である。
【００２０】このように構成された光パルス時間多重制御装置において、図１（ａ）に示す短光パルス発生回路４０からは図に示すような短光パルスａが所定周期毎に連続して発生されており、短光パルスａが分波回路４１に入力されて２つの光導波路に分岐される。分岐された一方の短光パルスは１系に入力されて、変調器４２において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号１により光強度変調されて、ＲＺフォ−マットの変調短光パルスＡとされる。また、分岐された他方の短光パルスは２系に入力されて、変調器４３において短光パルスの繰返し周期に同期した伝送情報信号２により光強度変調されて、ＲＺフォ−マットの変調短光パルスＢとされる。
【００２１】変調短光パルスＢは図１（ｂ）に示す半固定遅延回路１に入力され、所定時間遅延されて図に示すような光パルス信号Ｂｄとされて、次いで光分波器２において分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ｂｄが光合波器６に、分岐された他方の光パルス信号Ｂｄが受光器７に入力される。また、半固定遅延回路３に入力される変調短光パルス信号Ａは、半固定遅延回路３および外部制御型可変遅延回路４において所定時間遅延されて図に示すような光パルス信号Ａｄとされて、次いで光分波器５において２つに分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ａｄが光合波器６に、分岐された他方の光パルス信号Ａｄが受光器１１に入力される。
【００２２】ここで、本発明は光合波器６における光パルス信号ＢｄとＡｄの位相関係を最適化するように自動調整させるものであるから、それぞれの位相状態を検出するための光受光器７および１１の出力は、光合波器６における光パルス信号ＢｄとＡｄの位相関係を忠実に表すものでなくてはならない。しかし光分波器２と光合波器６、光分波器２と受光器７、光分波器５と光合波器６、および光分波器５と受光器１１との間の光ファイバの長さの変動は、上記の光合波器６における光パルス信号ＢｄとＡＤの位相関係の検出精度に誤差を与えるものであるから、これらの光ファイバの長さを安定に保つことが光合波器６における位相検出の精度を上げることにほかならない。そして、光ファイバの長さを安定に保つためには以下の方法が考えられる。
【００２３】
【００２４】前記説明を続けると、光合波器６において入力された光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとが合成されて、図に示すような光パルス時間多重信号Ｃとされる。この光パルス時間多重信号Ｃのパルス繰返し周波数は、光パルス信号Ａｄあるいは光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数の２倍とされるが、光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとが交互に等時間間隔で配列されるように、外部制御型可変遅延回路４の遅延時間が後述するように制御される。
【００２５】すなわち、受光器７で受光された光パルス信号Ｂｄは、電気信号に変換され次いで増幅器８において増幅された後、ＢＰＦ９によりパルス繰返し周波数成分が抽出される。また、受光器１１で受光された光パルス信号Ａｄは、電気信号に変換され次いで増幅器１２において増幅された後、ＢＰＦ１３によりパルス繰返し周波数成分が抽出される。そして、ＢＰＦ９よりのパルス繰返し周波数成分およびＢＰＦ１３よりのパルス繰返し周波数成分は、夫々移相器１０，１４において相対的な位相が調整された後、位相検出器１５において両周波数成分ｆａ，ｆｂの位相差が検出される。（位相器１０，１４の調整については後述する。）
【００２６】位相検出器１５よりの出力信号は、ＬＰＦ１６および増幅器１７により処理されて誤差電圧が出力される。この誤差電圧が位相調整制御回路１８を介して、外部制御型可変遅延回路４に遅延量制御信号として印加されることにより、光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとの相対的時間位置が揺らぐことがないようにフィードバック制御される。従って、光パルス信号Ａ，Ｂが揺らいでも光パルス信号Ｂｄ間の中央に光パルス信号Ａｄを配列させた時間多重信号Ｃを生成することができる。
【００２７】なお、半固定遅延回路１，３および移相器１０，１４の初期調整は次のようにして行なわれる。まず、外部制御型可変遅延回路４の遅延量を動作範囲の中央に設定した後、光合波器６より出力される光パルス時間多重信号Ｃを観測して、光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄとの時間配置が最適になるように半固定遅延回路１および半固定遅延回路３の遅延量を調整する。次に、増幅器１７より出力される誤差電圧がゼロになるように移相器１０および移相器１４の移相量を調整する。このように調整すると、位相検出器１５に入力される光パルス信号Ａｄのパルス繰返し周波数成分ｆａと光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂとの位相関係はπ／２ラジアンとなる。ここで、外部制御型可変遅延回路４の遅延制御範囲が十分ある場合、半固定遅延回路１等を省略しても外部制御型可変遅延回路４の初期値を時間配置が最適になるように設定することができる。また、位相器１０，１４の移相範囲が９０°以上ある場合、位相器１０，１４のいずれかを省略することができ、経済化が図れる。
【００２８】この位相検出器１５は図２（ａ）に示すように乗算器により構成されており、その位相検出特性は同図（ｂ）に示すようになる。すなわち、位相検出器１５の入力における光パルスＡｄのパルス繰り返し周波数成分ｆａと光パルスＢｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂの位相関係が、π／２および−π／２の時に出力がゼロ（位相一致状態）とされる。従って、周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係が０〜πと−π〜０の２つの領域において位相検出が可能であることがわかる。
【００２９】ここで、周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係が０〜πの条件において、周波数成分ｆａの最適値（π／２）からの相対時間変化をθとすると、誤差電圧はｃｏｓ（π／２＋θ）、すなわち−ｓｉｎθとなる。従って、光パルス時間多重信号Ｃとされた光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適な時、位相検出器１ ５の出力の誤差電圧はゼロとなり、一方光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適値から変動した場合には誤差電圧が生じるようになる。この誤差電圧は位相変動方向および時間変動量に対応した極性および振幅とされる。
【００３０】さらに、図３を参照しながら説明すると、図３（ａ）は光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適とされている場合を示しており、上段に示すように光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相差がπ／２とされている。この時は、下段に示されるように誤差電圧がゼロとされる。また、図３（ｂ）は、環境温度等の変動により光ファイバの長さが変動して光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適時と比べて大きくなった場合を示している。この時の位相検出器１５の入力における光パルス信号Ａｄのパルス繰返し周波数成分ｆａと光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂとの位相関係が上段に示されており、下段に誤差電圧が示されている。この誤差電圧は負となり、位相調整制御回路１８は外部制御型可変遅延回路４の遅延量を徐々に短くすることにより、誤差電圧がゼロになるよう制御することにより、同図（ａ）に示される最適条件に引き込んでいる。
【００３１】また、図３（ｃ）は、環境温度等の変動により光ファイバの長さが変動して光パルス信号Ａｄと光パルス信号Ｂｄの位相関係が最適時と比べて小さくなった場合を示している。この時の位相検出器１５の入力における光パルス信号Ａｄのパルス繰返し周波数成分ｆａと光パルス信号Ｂｄのパルス繰返し周波数成分ｆｂとの位相関係が上段に示されており、下段に誤差電圧が示されている。この誤差電圧は正となり、位相調整制御回路１８は外部制御型可変遅延回路４の遅延量を徐々に長くすることにより、誤差電圧がゼロになるよう制御することにより、同図（ａ）に示される最適条件に引き込んでいる。
【００３２】一方、受光器７および受光器１１から位相検出器１５までの電気的経路の電気長の差によって、周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係を−π〜０の状態にした方が、位相器１０および位相器１４の調整上都合が良い場合がある。このようにすると、最適状態における周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係は−π／２となる。また、周波数成分ｆａの最適値（−π／２）からの相対時間変化をθとすると、誤差電圧はｃｏｓ（−π／２＋θ）、すなわちｓｉｎθとなる。従って、誤差電圧の極性は、前記周波数成分ｆａと周波数成分ｆｂの位相関係を０〜πにした場合と逆となるが、外部制御型可変遅延回路４の遅延量の増減の制御方向を逆とすれば、最適条件に引き込むことができるようになる。
【００３３】次に、外部制御型可変遅延回路４の構成の一例を図４に示す。この図において、４−１はプリズムでありアクチュエータ等により前後に移動可能とされている。すなわち、位相調整制御回路１８よりの誤差電圧によりプリズム４−１が、例えば破線で示すように距離ｄだけ後退したとすると、入力光Ａｉｎの経路は２ｄだけ長くなり、その分遅延された出力光Ａｏｕｔが出力される。このようにして、誤差電圧に応じてプリズム４−１を前後に制御することにより所定量遅延することができる。
【００３４】次に、２つ以上の系統の光パルス信号を光パルス時間多重することのできる本発明の第２実施例の光パルス時間多重制御装置のブロック図を図６に示す。この図において、光分波器２１に入力される光パルス信号Ｒが、外部制御型可変遅延回路１，２，３・・・Ｎに入力される光パルス信号１，２，３・・・Ｎを時間多重化する場合の時間基準信号とされており、変調されてＲＺフォ−マットとされた光パルス信号Ｒは、光分波器２１において２つに分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ｒが光合波器２３に、分岐された他方の光パルス信号Ｒが受光器２４に入力されている。
【００３５】受光器２４に入力された光パルス信号Ｒは電気信号に変換されて増幅器２５により増幅される。そして、ＢＰＦ２６によりそのパルス繰返し周波数成分が抽出されて、さらに増幅器２７により増幅されてディバイダ（ＤＩＶ）３２においてＮ個に分配される。また、外部制御型可変遅延回路１に入力される変調されてＲＺフォ−マットとされた光パルス信号Ａは、外部制御型可変遅延回路１において所定時間遅延されて光パルス信号Ａ１とされ、次いで光分波器２２−１において２つに分岐され、分岐された一方の光パルス信号Ａ１が光合波器２３に、分岐された他方の光パルス信号Ａ１が受光器２８−１に入力される。
【００３６】受光器２８−１に入力された光パルス信号Ａ１は電気信号に変換されて増幅器２９−１により増幅される。そして、ＢＰＦ３０−１によりそのパルス繰返し周波数成分が抽出されて、さらに移相器３１−１により移相されて位相検出器３３−１に入力され、分配器３２において分配された光パルス信号Ｒのパルス繰返し周波数成分と乗算されることにより位相検出が行なわれる。位相検出器３３−１よりの出力信号はＬＰＦ３４−１で濾波されて、増幅器３５−１により増幅されることにより、誤差電圧１とされる。
【００３７】なお、外部制御型可変遅延回路２〜Ｎに入力される変調されてＲＺフォ−マットとされた光パルス信号２〜Ｎの処理も光パルス信号１と同様に行われて、光パルス信号Ｒとの位相誤差に応じた誤差電圧２〜Ｎが増幅器３５−２〜３５−Ｎから夫々出力される。この誤差電圧１，２，・・・Ｎは位相調整制御回路３６を介して外部制御型可変遅延回路３６−１，３６−２，・・・３６−Ｎに夫々印加されて、光パルス信号１，２，・・・Ｎの位相が調整される。
【００３８】ところで、光合波器２３において入力された光パルス信号Ｒおよび光パルス信号Ａ１〜ＡＮとが合成されて、図７Ｃに示すような光パルス時間多重信号Ｃとされる。この光パルス時間多重信号Ｃのパルス繰返し周波数は、光パルス信号Ｒあるいは光パルス信号１，２，・・・Ｎのパルス繰返し周波数の（Ｎ＋１）倍とされるが、光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎが等時間間隔で、その時間位置が揺らぐことなく配列されるように、外部制御型可変遅延回路１，２，・・・Ｎの位相量がフィードバック制御される。このフィードバック制御の動作は前記図１に示す実施例と同様に行われるので、その説明は省略する。
【００３９】次に、外部制御型可変遅延回路１，２，・・・Ｎおよび位相器３１−１，３１−２，・・・３１−Ｎの初期調整について図７を参照しながら説明する。光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎは、短光パルス発生回路よりの短光パルスを分岐した後、強度変調されることによりＲ〜Ｎとして図に示すように生成されている。初期調整時には、まず光合波器２３より出力される光パルス時間多重信号Ｃを観測して、光パルス信号Ｒ間に配置される光パルス信号１，２，・・・Ｎの時間配置が最適になるように外部制御型可変遅延回路１，２，・・・Ｎの遅延量を調整する。この場合、光パルス信号Ｒの周期をＴとすると、光パルス信号Ｒに対して光パルス信号１，２，・・・Ｎは、図７にＡ１〜ＡＮとして示すように夫々１Ｔ／（Ｎ＋１），２Ｔ／（Ｎ＋１），・・・ＮＴ／（Ｎ＋１）づつ遅延されることになる。
【００４０】次に、増幅器３５−１，３５−２，・・・３５−Ｎより出力される誤差電圧１，２，・・・Ｎが夫々ゼロになるように移相器３１−１，３１−２，・・・３１−Ｎの移相量を調整する。このように調整すると、光パルス時間多重信号Ｃとされた光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎとの位相関係は２π／（Ｎ＋１），４π／（Ｎ＋１），・・・２Ｎπ／（Ｎ＋１）ラジアンとなり、また、位相検出器３３−１，３３−２，・・・３３−Ｎに入力される光パルス信号Ｒのパルス繰返し周波数成分と光パルス信号１，２，・・・Ｎのパルス繰返し周波数成分との位相関係は夫々π／２ラジアンとされる。
【００４１】これにより、光パルス信号Ｒと光パルス信号１，２，・・・Ｎとの相対的時間位置が揺らぐことがないように制御することができる。従って、図７にＣとして示すような光パルス信号Ｒ間に等時間間隔で光パルス信号１，２，・・・Ｎを配列させた時間多重信号Ｃを生成することができる。
【００４２】次に、前記本発明の第２実施例の変形例の構成を図８に示すが、この変形例は光パルス信号１，２，・・・Ｎの位相誤差をそれぞれ検出するために、一組の受光器２８、増幅器２９、ＢＰＦ３０、移相器３１を共通に使用するものである。すなわち、光分波器２２−１，２２−２，・・・２２−Ｎにより分岐された光パルス信号Ａ１，Ａ２，・・・ＡＮは選択回路３７において、その一つ、例えば光パルス信号Ａ１が選択されて受光器２８、増幅器２９、ＢＰＦ３０、移相器３１により、その繰返し周波数信号が抽出されると共に所定位相とされる。そして、位相検出器３３により光パルス信号Ｒとの相対位相が検出され、さらにＬＰＦ３４で濾波され増幅器３５により増幅されて誤差電圧とされる。この誤差電圧は分配回路３８に入力されて、分配回路３８により位相調整制御回路３６−１に分配されて、外部制御型可変遅延回路１の位相量を制御する信号とされる。
【００４３】従って、光パルス信号１の位相量が所定位相量となるよう制御されるようになる。このように、選択回路３７が選択する系統の光パルス信号の位相を制御するよう、分配回路３８が選択された系統の位相調整回路３６−１，３６−２，・・・３６−Ｎのいずれかに誤差電圧を供給するよう分配している。これにより、光パルス時間多重制御装置の構成を簡略化することができるようになる。なお、この変形例における他のフィードバック制御の動作については第２実施例と同様であるので、その説明は省略するものとする。
【００４４】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されているので、時間多重される複数の光パルスの相対時間位置が揺らぐことのないようフィードバック制御することができ、複数の系統の光パルスの時間位置が揺らぐことなく等時間間隔を保持するよう時間多重することができる。従って、誤り率の低い良好な光通信システムを長期間に亘って構築することができるようになる。また、多重できる系統も２系統に限らず、３系統以上の光パルス信号を伝送特性を良好に維持しながら安定に時間多重することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光パルス時間多重制御装置の第１実施例のブロック図である。
【図２】本発明の光パルス時間多重制御装置における位相検出器の位相検出特性を示す図である。
【図３】本発明の光パルス時間多重制御装置における位相検出器の位相検出動作を説明するための図である。
【図４】外部制御型可変遅延回路の一例を示す図である。
【図５】２系統の光分波器と受光器および光合波器とをパッケージした構造を示す図である。
【図６】本発明の光パルス時間多重制御装置の第２実施例のブロック図である。
【図７】第２実施例の光パルス時間多重制御装置の光パルス信号のタイミングを示す図である。
【図８】第２実施例の変形例の構成を示すブロック図である。
【図９】従来の光パルス時間多重制御装置のブロック図およびタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１，３，１０３，１０６ 半固定遅延回路
２，５，２１，２２−１〜２２−Ｎ 光分波器
４ 外部制御型可変遅延回路
６，２３ 光合波器
７，１１，２４，２８−１〜２８−Ｎ 受光器
８，１２，１７，２５，２９−１〜２９−Ｎ，３５，３５−１〜３５−Ｎ増幅器
９，１３，２６，３０−１〜３０−Ｎ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
１０，１４，３１−１〜３１−Ｎ 移相器
１５，３３−１〜３３−Ｎ 位相検出器
１６，３４，３４−１〜３４−Ｎ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１８，３６ 位相調整制御回路
３２ ディバイダ
３７ 選択回路
３８ 分配回路
４０，１００ 短光パルス発生回路
４１，１０１ 分波回路
４２，４３，１０２，１０５ 変調器
１０４ １系
１０７ ２系
１０８ 合波回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出し、抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号とそれぞれ位相検出を行うと共に、前記複数系統の光パルスが時間多重された場合に、前記複数系統の光パルスが等間隔で配置されるように、前記残りの系統の光パルスの遅延時間を、前記位相検出した結果に応じてそれぞれフィードバック制御することを特徴とする光パルス時間多重制御方法。
【請求項２】 光パルス発生回路より出力される光パルスが複数に分岐され、該分岐されたそれぞれの光パルスに伝送情報により変調が施されて、前記複数系統の光パルスとされることを特徴とする請求項１記載の光パルス時間多重制御方法。
【請求項３】 前記抽出から位相検出までを行う位相検出手段が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出手段に供給され、該位相検出手段の出力がそれぞれの系統に分配されて遅延時間を制御するようフィードバックされていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光パルス時間多重制御方法。
【請求項４】 複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出する抽出手段と、複数系統の光パルスが時間多重された場合に、それぞれの光パルスが等間隔で配置されるように、それぞれの光パルスの経路に挿入された遅延時間を可変することのできる遅延手段と、前記抽出手段により抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号との相対位相をそれぞれ検出する位相検出器とを備え、前記遅延手段の遅延時間を前記位相検出器より出力される位相検出信号によりフィードバック制御する手段を備えることにより、前記複数系統の光パルス列が等間隔で時間多重配置されることを特徴とする光パルス時間多重制御装置。
【請求項５】 光パルス発生回路の光パルス出力を複数に分岐する多分岐回路と、複数に分岐された光パルスのそれぞれを伝送情報により変調する複数の変調器とを備え、該複数の変調器から前記複数系統の光パルスを出力することを特徴とする請求項４記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項６】 前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器に後置されると共に、前記複数系統の光パルスを合成することにより時間多重するようにした光合波器とを備え、前記光分波器と前記光合波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くしたことを特徴とする請求項４あるいは５記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項７】 前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器により分岐された光パルスを光検波する光検波器とを備え、前記光分波器と前記光検波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くしたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項８】 前記抽出手段から位相検出器までの位相検出部が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出部に供給され、該位相検出部の出力がそれぞれの系統に分配されて前記遅延手段にフィードバックされていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項１】 複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出し、抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号とそれぞれ位相検出を行うと共に、前記複数系統の光パルスが時間多重された場合に、前記複数系統の光パルスが等間隔で配置されるように、前記残りの系統の光パルスの遅延時間を、前記位相検出した結果に応じてそれぞれフィードバック制御することを特徴とする光パルス時間多重制御方法。
【請求項２】 光パルス発生回路より出力される光パルスが複数に分岐され、該分岐されたそれぞれの光パルスに伝送情報により変調が施されて、前記複数系統の光パルスとされることを特徴とする請求項１記載の光パルス時間多重制御方法。
【請求項３】 前記抽出から位相検出までを行う位相検出手段が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出手段に供給され、該位相検出手段の出力がそれぞれの系統に分配されて遅延時間を制御するようフィードバックされていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光パルス時間多重制御方法。
【請求項４】 複数系統の光パルスをそれぞれ分岐して、それぞれの光パルスの繰返し周波数信号を抽出する抽出手段と、複数系統の光パルスが時間多重された場合に、それぞれの光パルスが等間隔で配置されるように、それぞれの光パルスの経路に挿入された遅延時間を可変することのできる遅延手段と、前記抽出手段により抽出された複数系統の内の一つの繰返し周波数信号を基準信号として、残りの複数系統の繰返し周波数信号との相対位相をそれぞれ検出する位相検出器とを備え、前記遅延手段の遅延時間を前記位相検出器より出力される位相検出信号によりフィードバック制御する手段を備えることにより、前記複数系統の光パルス列が等間隔で時間多重配置されることを特徴とする光パルス時間多重制御装置。
【請求項５】 光パルス発生回路の光パルス出力を複数に分岐する多分岐回路と、複数に分岐された光パルスのそれぞれを伝送情報により変調する複数の変調器とを備え、該複数の変調器から前記複数系統の光パルスを出力することを特徴とする請求項４記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項６】 前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器に後置されると共に、前記複数系統の光パルスを合成することにより時間多重するようにした光合波器とを備え、前記光分波器と前記光合波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くしたことを特徴とする請求項４あるいは５記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項７】 前記複数系統の光パルスをそれぞれ分岐する光分波器と、該光分波器により分岐された光パルスを光検波する光検波器とを備え、前記光分波器と前記光検波器とを接続する光線路の伝搬時間が悪影響を与えない程度に、前記光線路を短くしたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の光パルス時間多重制御装置。
【請求項８】 前記抽出手段から位相検出器までの位相検出部が一系統のみ設けられており、前記分岐された複数系統の光パルスを時分割して、前記一系統のみ設けられている位相検出部に供給され、該位相検出部の出力がそれぞれの系統に分配されて前記遅延手段にフィードバックされていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の光パルス時間多重制御装置。
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１】
【図３】
【図６】
【図８】
【図９】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１】
【図３】
【図６】
【図８】
【図９】
【特許番号】特許第３３１３５３６号（Ｐ３３１３５３６）
【登録日】平成１４年５月３１日（２００２．５．３１）
【発行日】平成１４年８月１２日（２００２．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−６０１２９
【出願日】平成７年２月２４日（１９９５．２．２４）
【公開番号】特開平８−２３７２２８
【公開日】平成８年９月１３日（１９９６．９．１３）
【審査請求日】平成１２年７月１０日（２０００．７．１０）
【出願人】（０００２０８８９１）ケイディーディーアイ株式会社 (2,700)
【参考文献】
【文献】特開 平２−１０７０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−３８５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１１７２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６０−９０４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−１４１００２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１０００１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−２３３０３（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１４年５月３１日（２００２．５．３１）
【発行日】平成１４年８月１２日（２００２．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成７年２月２４日（１９９５．２．２４）
【公開番号】特開平８−２３７２２８
【公開日】平成８年９月１３日（１９９６．９．１３）
【審査請求日】平成１２年７月１０日（２０００．７．１０）
【出願人】（０００２０８８９１）ケイディーディーアイ株式会社 (2,700)
【参考文献】
【文献】特開 平２−１０７０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−３８５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１１７２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６０−９０４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−１４１００２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１０００１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平８−２３３０３（ＪＰ，Ａ）
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