JP2008154230A - 光学的分配回路網を有する光電気発振器クロック - Google Patents

Abstract

【課題】スキューおよびジッター等が低減されたクロック信号の分配システムおよび方法を提供する。
【解決手段】クロック信号を必要とするコンポーネントを含む電子システム用のクロック回路は、光クロック出力（６）において光クロック信号を発生するための光電気発振器（４）と、光クロック出力（６）を光電気発振器（４）に結合し戻すフィードバックループ（８）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、クロック信号に関し、特に、スキューおよびジッター等が低減されたクロック信号の分配に関する。

同期回路およびシステムなどの多数のタイプのディジタル回路およびシステムは動作用クロックを必要としている。ネットワークアナライザおよび通信システムで使用されているミキサおよびサンプラ回路などの特定のアナログ回路およびシステムもまた、クロックやタイミングパルスを必要とする。
スタンドアローン集積回路内では、通常、単一の発振器がクロックに使用されている。次いで、これが生成するクロック信号は、チップの他の部分にルーティングされる。マルチチップ動作については、共通クロックがしばしば必要とされる。このような場合、クロックは、分離した集積回路にルーティングされなければならない。これらの集積回路は、相互接続および損失性伝送線路による立ち上がり時間の劣化が高速クロック同期を劣化させるのに十分な距離だけ相互に離れて配置されることがある。クロック信号の電気的分配と一般的に関連する他の問題には、電磁干渉、クロストークおよび信号損失がある。

クロック信号を必要とするコンポーネントを含む電子システム用のクロック回路は、光クロック出力において光クロック信号を発生するための光電気発振器と、該光クロック出力を該光電気発振器に結合し戻すフィードバックループとを備える。

本発明のさらなる特徴および利点ならびに本発明の好ましい実施形態の構造および動作について添付の例示的図面を参照して詳細に後述する。

通常のクロック回路は、（安定な水晶発振器に位相ロックされるＶＣＯなどの）電気発振器を含む。このような回路は、クロック信号を必要とする他のディジタルまたはアナログ回路にルーティングされる電気クロック信号を生成する。

クロック信号のスキューおよびジッターを最小化することが望ましい。電気発振器の後に光学的な分配を設けることは適切な解決策であるが、これは、必要な光変調信号を生成するためにさらなる光変調器やＥ／Ｏ変換器を必要とするという不都合を有する。

図１は、ＲＦクロックなどのクロック信号を必要とするシステム全体で使用するための、本発明を具現化するクロック発生および分配回路の概略図である。図示されている実施形態では、システムは、フィードバックループを有する光電気発振器を含む回路からなる。

光電気発振器は、クロックを必要とするシステムの他の部分に光学的にルーティングされることができる光クロック出力を生成する。次いで、光クロック信号は、電気回路で使用するために、電気信号に変換されることができる。

クロック回路の位置において電気クロック信号を有することが望ましい場合、フィードバックループは、光ドメインから電気ドメインへの変換を含むことができる。代替的に、光スプリッタ、ファイバスプリッタなどを用いるフィードバックループは全体的に光学的であってもよい。

光源は光信号を生成する。このことは図１にポンプレーザ２として示されており、また、光スペクトルの内外における電磁放射の単色コヒーレント放射源または他の放射源であってもよい。制限ではなく便宜上、「光」、「光源」などは、以下の説明においてポンプレーザ２と同義とする。また、「光」は、制限的ではなく、ポンプレーザ２によって生成される光信号、電磁放射などを示すために使用される。

光源２は、上記単色コヒーレント光などの光信号を、後述される電気変調信号に基づいてポンプレーザ２からの光を変調する電気／光変調器４に提供する。この結果は光クロック出力６である。

光クロック出力６は、概して８で示されているフィードバックループで用いられる。

光クロック出力６は、ファイバスプール１０として示されている光経路に沿って向けられるが、光共振器や自由空間などを含む任意の他の光伝送媒体であってもよい。光検出器１２は光を受信し、光クロック出力６に対する電気信号を生成する。この電気信号はＲＦ増幅器１４や他の適切な回路に向けられる。増幅によって高Ｑフィードバック信号が容易になる。

ＲＦ増幅器１４の出力は、図１のクロック生成回路の電気ＲＦ出力である。これはまたさらにフィードバックループ８の一部として使用される。従って、電気ＲＦ出力１６はＲＦスプリッタ１８によって提供される。ＲＦ出力はＲＦフィルタ２０によってフィルタリングされて、フィードバック経路にある発振モードなどの不要な信号を除去する。次いで、フィルタリングされたＲＦ信号は、上記電気変調信号として電気／光変調器４に提供される。

従って、クロック安定性は、電気出力信号をフィードバックとして使用して光クロック出力６を生成することによって容易にされる。変調光信号は発振器それ自体に固有であるので、さらなる光変調器や電気／光変換器は、光クロック分配回路網を動作させるのに必要ではない。

光電気発振器を使用してクロックを生成させることは、極めて低い位相雑音およびエッジジッターを有するため、極めて安定したクロックを生成する。フィードバック経路８の一部は、自由空間または光伝送ファイバのいずれかでルーティングされる変調光信号を使用する。光スプリッタまたはカプラ（図示せず）の挿入によって光出力６を分岐することにより、変調光信号は容易に取得され、共通の安定したクロック信号を必要とする回路やシステムに光ファイバや光導波路によって分配することができる。

光変調クロック信号はシステムを介して、クロック信号を必要とするコンポーネント（「クロック分配先」）に光学的に分配される。一般的に、このようなクロック分配先は、ケーブルやバックプレーンなどによって結合されている個別ＰＣボードや、ケーブル、通信リンクなどによって結合されている個別機器などの、上記クロック回路の位置（「クロック源位置」）から離れた位置に存在することができる。

これらのクロック分配先においては、光検出器１２に類似のさらなる光検出器などの適切な光／電気変換器（図示せず）が提供され、光クロックが電気クロック信号に変換し直されて、クロック分配先に配置されているコンポーネントによって使用される。従って、クロックに必要な安定性が維持され、光クロック分配に必要な光変調信号は、クロック分配先におけるさらなる光変調器やＥ／Ｏ変換器の必要なしに、提供される。

光分配システムと結合されている光電気発振器は、従来の電気クロックおよび電気的分配回路網と比較してジッターおよびスキューが改良されている。これは、電磁干渉、信号線クロストーク、信号損失、および、相互接続反射および線路損失による立ち上がり時間の劣化を最小化する分配システムを有する極めて安定した発振器によるものである。

本発明は具体的な実施形態を参照して詳しく説明されてきたが、本発明が関係する当業者は、種々の修正および改良を特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなくなすことができることを理解する。

本発明を具現化するクロック生成／分配システムの概略図である。

符号の説明

２：ポンプレーザ
４：電気／光変調器
１０：ファイバスプール
１２：光検出器
１４：ＲＦ増幅器
１８：ＲＦスプリッタ
２０：ＲＦフィルタ

Claims (8)

1. 第１の位置にコンポーネントを含みかつクロック信号を必要とする電子システム用のクロック回路であって、
   前記第１の位置から離れた第２の位置にあり、光クロック出力を有する光クロック生成器と、
   前記光クロック出力を前記コンポーネントに結合させるための光クロック分配回路網と、
   を備えているクロック回路。
2. 前記光クロック生成器が、
   前記光クロック出力において光クロック信号を生成するための光電気発振器と、
   前記光クロック出力を前記光電気発振器に結合し戻すフィードバックループと、
   を備えている、請求項１に記載のクロック回路。
3. 前記光電気発振器が、光入力と、光出力と、電気フィードバック入力とを有する電気／光変調器を含む、請求項２に記載のクロック回路。
4. 前記光電気発振器が、前記電気／光変調器の前記光入力に結合された光源をさらに含む、請求項３に記載のクロック回路。
5. 前記フィードバックループが、
   前記光クロック出力に結合された光／電気変換器と、
   前記光／電気変換器に結合された電気クロック出力と、
   を含む、請求項２に記載のクロック回路。
6. 前記光／電気変換器が光検出器を含む、請求項５に記載のクロック回路。
7. 前記フィードバックループが、
   増幅器と、
   スプリッタと、
   フィルタと、
   をさらに含む、請求項５に記載のクロック回路。
8. 前記光クロック分配回路網が、
   前記光クロック出力に結合され、前記光クロック信号を、該クロック信号を必要とする前記コンポーネントに伝達するための光導管、
   を含み、
   前記クロック信号を必要とする前記コンポーネントは、前記光クロック信号を受信するように結合された光／電気変換器を含む、請求項１に記載のクロック回路。

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