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The first complete nonlinear optical-loop mirror demultiplexing experiments including error-rate measurements are reported. Broadband demultiplexing of 16-, 32-, and 64-Gb/s, 2/sup 15/-1 data was performed using only semiconductor lasers. The penalty for demultiplexing a 64-Gb/s time-division multiplexed data stream to the 4-Gb/s fundamental rate was 2.2 dB at an error rate of 10/sup -9/. The switching pulse energy was 1.1 pJ.< >