JP2917333B2 - 光送信方法及び光送信装置 - Google Patents
光送信方法及び光送信装置Info
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- JP2917333B2 JP2917333B2 JP1310927A JP31092789A JP2917333B2 JP 2917333 B2 JP2917333 B2 JP 2917333B2 JP 1310927 A JP1310927 A JP 1310927A JP 31092789 A JP31092789 A JP 31092789A JP 2917333 B2 JP2917333 B2 JP 2917333B2
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
- H04B10/504—Laser transmitters using direct modulation
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- H04B10/505—Laser transmitters using external modulation
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ファイバを用いたディジタル光通信シス
テム、特に高速光通信システムにおいて用いられる光送
信方法及び光送信装置に関する。
テム、特に高速光通信システムにおいて用いられる光送
信方法及び光送信装置に関する。
（従来の技術） 光通信システムにおける情報の伝送距離を制限する要
因として、光ファイバの波長分散による波形劣化があ
る。この波形劣化は光信号の波長スペクトルを狭くする
ことにより改善する事が可能となる。狭波長スペクトル
の光信号を作る方法として、半導体レーザ光源からの出
力光を光変調器で変調する外部変調方式が一般に用いら
れている。
因として、光ファイバの波長分散による波形劣化があ
る。この波形劣化は光信号の波長スペクトルを狭くする
ことにより改善する事が可能となる。狭波長スペクトル
の光信号を作る方法として、半導体レーザ光源からの出
力光を光変調器で変調する外部変調方式が一般に用いら
れている。
第５図はこの種の従来の装置の一例を示す斜視図であ
る。この装置は“高出力、低電圧動作DFBレーザ集積変
光変調器”と題して平成元年度電子情報通信学会春季全
国大会予講集に掲載された論文に示されている。図中、
１は半導体レーザ、２は電界吸収型光変調器である。こ
の例は、半導体レーザ１を常に一定の光強度、発振波長
で発光させ、その光を光変調器２に入力し光変調器２の
吸収係数を変化させる事により、強度変調を行うもので
ある。半導体レーザで直接に強度変調をするという以前
から行なわれていた方式と比べ、第５図の方式では光信
号の波長スペクトル拡がりは約1/5となり、それによ
り、分散劣化で制限された情報の伝送距離を約５倍に増
大させることが可能となる。
る。この装置は“高出力、低電圧動作DFBレーザ集積変
光変調器”と題して平成元年度電子情報通信学会春季全
国大会予講集に掲載された論文に示されている。図中、
１は半導体レーザ、２は電界吸収型光変調器である。こ
の例は、半導体レーザ１を常に一定の光強度、発振波長
で発光させ、その光を光変調器２に入力し光変調器２の
吸収係数を変化させる事により、強度変調を行うもので
ある。半導体レーザで直接に強度変調をするという以前
から行なわれていた方式と比べ、第５図の方式では光信
号の波長スペクトル拡がりは約1/5となり、それによ
り、分散劣化で制限された情報の伝送距離を約５倍に増
大させることが可能となる。
（発明が解決しようとする課題） 上述の従来例において、外部変調方式を採用する事に
より、波長スペクトル拡がりを小さくし、長距離伝送が
可能となる。しかし、この外部変調方式においても、微
少な位相変調が生じ、それにより波長スペクトルが拡が
る事が確認されている。
より、波長スペクトル拡がりを小さくし、長距離伝送が
可能となる。しかし、この外部変調方式においても、微
少な位相変調が生じ、それにより波長スペクトルが拡が
る事が確認されている。
本発明の目的は、波長スペクトル拡がりを大幅に抑圧
し、情報の伝送距離を一層拡大する事が可能な光送信方
法及び光送信装置を提供する事にある。
し、情報の伝送距離を一層拡大する事が可能な光送信方
法及び光送信装置を提供する事にある。
（課題を解決するための手段） 本発明の光送信方法は、半導体レーザ光源でレーザを
生成し、送信しようとする信号および該半導体レーザ光
源の出射光を光変調器に加え、該信号で強度が変調され
た信号光を生成し出力する光送信方法であって、該光変
調器により強度変調を行う際に発生する前記信号光の光
波長変動を、該半導体レーザ光源の発振光波長を変える
ことにより抑圧することを特徴とする。
生成し、送信しようとする信号および該半導体レーザ光
源の出射光を光変調器に加え、該信号で強度が変調され
た信号光を生成し出力する光送信方法であって、該光変
調器により強度変調を行う際に発生する前記信号光の光
波長変動を、該半導体レーザ光源の発振光波長を変える
ことにより抑圧することを特徴とする。
本発明による第１の光送信装置は、周波数変調が可能
な半導体レーザ光源と、送信しようとする情報を表す電
気信号および該半導体レーザ光源の出射光を受け、該電
気信号で強度が変調された信号光を生成し出力する光変
調器と、該電気信号の微分を表す微分信号を生成する微
分回路とを含み、該微分信号を前記半導体レーザ光源に
注入して該半導体レーザ光源の発振光波長を変化させる
ことを特徴とする光送信装置である。。
な半導体レーザ光源と、送信しようとする情報を表す電
気信号および該半導体レーザ光源の出射光を受け、該電
気信号で強度が変調された信号光を生成し出力する光変
調器と、該電気信号の微分を表す微分信号を生成する微
分回路とを含み、該微分信号を前記半導体レーザ光源に
注入して該半導体レーザ光源の発振光波長を変化させる
ことを特徴とする光送信装置である。。
本発明による第２の光送信装置は、周波数変調が可能
な半導体レーザ光源と、送信しようとする情報を表す電
気信号および該半導体レーザ光源の出射光を受け、該電
気信号で強度が変調された信号光を生成し出力する光変
調器と、前記情報の伝送速度に応じたクロック信号を受
ける波形変換回路とを含み、該波形変換回路の出力信号
を前記半導体レーザ光源に注入して該半導体レーザ光源
の発振波長を変化させることを特徴とする光送信装置で
ある。
な半導体レーザ光源と、送信しようとする情報を表す電
気信号および該半導体レーザ光源の出射光を受け、該電
気信号で強度が変調された信号光を生成し出力する光変
調器と、前記情報の伝送速度に応じたクロック信号を受
ける波形変換回路とを含み、該波形変換回路の出力信号
を前記半導体レーザ光源に注入して該半導体レーザ光源
の発振波長を変化させることを特徴とする光送信装置で
ある。
（作用） 本発明は、光変調器の動作時に発生する波長スペクト
ル拡がりを、光源の半導体レーザに周波数変調を施すこ
とにより相殺するものである。吸収型光変調器を例にと
り、第２図を参照して本発明の光送信方法について説明
する。
ル拡がりを、光源の半導体レーザに周波数変調を施すこ
とにより相殺するものである。吸収型光変調器を例にと
り、第２図を参照して本発明の光送信方法について説明
する。
第２図に符号Ａで示す波形の強度変調光が得られるよ
うに、電界吸収型光変調器を用いて光の強度変調を行っ
た場合、出力光の波長は光変調器内の屈折率変化により
同図に符号Ｂで示す様にΔλずつ変化する。ここで、こ
の波長の変化を打消す為に、光源である半導体レーザの
発振波長λを同図に符号Ｃで示す様に変調する事によ
り、光送信装置からの出力光の波長を同図に符号Ｄで示
す様に常に一定に保つ事が可能となる。
うに、電界吸収型光変調器を用いて光の強度変調を行っ
た場合、出力光の波長は光変調器内の屈折率変化により
同図に符号Ｂで示す様にΔλずつ変化する。ここで、こ
の波長の変化を打消す為に、光源である半導体レーザの
発振波長λを同図に符号Ｃで示す様に変調する事によ
り、光送信装置からの出力光の波長を同図に符号Ｄで示
す様に常に一定に保つ事が可能となる。
ここで、第２図Ｂの電界吸収型光変調器による波長変
動は、その強度変調波形の微分値に比例した量になる。
そこで、半導体レーザの波長を、あらかじめ光変調器へ
の入力信号の微分信号に比例して変化させる事により、
光変調器による波長変動を打消す事が可能となる。本発
明では、このようにして強度変調光の波長スペクトル拡
がりを大幅に抑圧している。
動は、その強度変調波形の微分値に比例した量になる。
そこで、半導体レーザの波長を、あらかじめ光変調器へ
の入力信号の微分信号に比例して変化させる事により、
光変調器による波長変動を打消す事が可能となる。本発
明では、このようにして強度変調光の波長スペクトル拡
がりを大幅に抑圧している。
（実施例） 次に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
まず第１図に示す本発明の第１の光送信装置の第１の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
半導体レーザ１には、半導体レーザ直流バイアス電流
Ibが注入され、半導体レーザ１は無変調時には常に一定
の強度および波長で発光する。この半導体レーザ１から
の光は、電界吸収型光変調器２に入力される。ここで、
入力信号INは二分岐され、一方は電界吸収型光変調器２
に、他方は微分回路３に入力される。
Ibが注入され、半導体レーザ１は無変調時には常に一定
の強度および波長で発光する。この半導体レーザ１から
の光は、電界吸収型光変調器２に入力される。ここで、
入力信号INは二分岐され、一方は電界吸収型光変調器２
に、他方は微分回路３に入力される。
光出力Poutは、入力信号INを電界吸収型光変調器２に
印加する事により、光変調器の内部吸収係数が変化する
から強度変調された信号となる。この際、光信号には強
度変調と同時に位相変調より波長シフトが生じている為
波長スペクトル拡がりの大きい状態となる。そこで、こ
の実施例では、微分回路３によって、入力信号INに対す
る微分信号を生成し、それを半導体レーザ直流バイアス
電流Ibに重畳する事により、半導体レーザ１の発振波長
を変化させて、電界吸収型光変調器２により生じる波長
シフトを相殺した。ここで、入力信号INが電界吸収型光
変調器２に伝る時間と、入力信号INの微分信号が半導体
レーザ１に伝わる時間との差を調節する事により、光出
力Poutの波長スペクトル拡がりを最小にした。
印加する事により、光変調器の内部吸収係数が変化する
から強度変調された信号となる。この際、光信号には強
度変調と同時に位相変調より波長シフトが生じている為
波長スペクトル拡がりの大きい状態となる。そこで、こ
の実施例では、微分回路３によって、入力信号INに対す
る微分信号を生成し、それを半導体レーザ直流バイアス
電流Ibに重畳する事により、半導体レーザ１の発振波長
を変化させて、電界吸収型光変調器２により生じる波長
シフトを相殺した。ここで、入力信号INが電界吸収型光
変調器２に伝る時間と、入力信号INの微分信号が半導体
レーザ１に伝わる時間との差を調節する事により、光出
力Poutの波長スペクトル拡がりを最小にした。
本実施例による光送信装置を用いて、光源の発振波長
1.5μｍ、伝送速度4.8Gb/sの光伝送実験を行ったとこ
ろ、光源の波長スペクトル拡がりは、光源の周波数変調
を行わない従来の装置に比べて、1/5に狭くなり、光フ
ァイバ伝送時の許容分散量は2000ps/nmと従来の５倍と
なった。その結果、1.55μｍで17ps/mm・kmの波長分散
を有する光ファイバを使用して120kmの伝送を行い、符
号誤りを生じる事なく、良好な光ファイバ伝送を実現し
た。
1.5μｍ、伝送速度4.8Gb/sの光伝送実験を行ったとこ
ろ、光源の波長スペクトル拡がりは、光源の周波数変調
を行わない従来の装置に比べて、1/5に狭くなり、光フ
ァイバ伝送時の許容分散量は2000ps/nmと従来の５倍と
なった。その結果、1.55μｍで17ps/mm・kmの波長分散
を有する光ファイバを使用して120kmの伝送を行い、符
号誤りを生じる事なく、良好な光ファイバ伝送を実現し
た。
次に本発明の第１の光送信装置の第２の実施例を、第
３図を参照して説明する。本実施例は、第１の実施例で
用いた電界吸収型光変調器２の代わりに、電極20,21、
光導波路22,23を含むマッハツェンダ型光変調器４を用
いたものである。入力信号INは二分岐され、一方はマッ
ハツェンダ型光変調器４の電極21に入力され、他方は微
分回路３によって微分波形に変換され、半導体レーザ光
源１に入力される。マッハツェンダ型光変調器４によっ
て、強度変調を行う際、光導波路22,23にかかる電界の
強度差によって、波長シフトが生じる。そこで、マッハ
ツェンダ型光変調器４による波長シフトが相殺されるよ
うに、微分回路３の極性等を調節する事により、光出力
Poutの波長スペクトル拡がりを最小にした。
３図を参照して説明する。本実施例は、第１の実施例で
用いた電界吸収型光変調器２の代わりに、電極20,21、
光導波路22,23を含むマッハツェンダ型光変調器４を用
いたものである。入力信号INは二分岐され、一方はマッ
ハツェンダ型光変調器４の電極21に入力され、他方は微
分回路３によって微分波形に変換され、半導体レーザ光
源１に入力される。マッハツェンダ型光変調器４によっ
て、強度変調を行う際、光導波路22,23にかかる電界の
強度差によって、波長シフトが生じる。そこで、マッハ
ツェンダ型光変調器４による波長シフトが相殺されるよ
うに、微分回路３の極性等を調節する事により、光出力
Poutの波長スペクトル拡がりを最小にした。
本実施例による光送信装置を用いて、光源の発振波長
1.5μｍ、伝送速度4.8Gb/sの光伝送実験を行ったとこ
ろ、光源の波長スペクトル拡がりは、光源の周波数変調
を行わない従来の装置に比べ、1/2に狭まくなった。光
ファイバ伝送時の許容分散量は、5000ps/nmと従来の約
２倍となり、その結果、1.55μｍで20ps/nm・kmの波長
分散を有する光ファイバを使用して、250kmの伝送を行
い、符号誤りを生じる事なく良好な光ファイバ伝送を実
現した。
1.5μｍ、伝送速度4.8Gb/sの光伝送実験を行ったとこ
ろ、光源の波長スペクトル拡がりは、光源の周波数変調
を行わない従来の装置に比べ、1/2に狭まくなった。光
ファイバ伝送時の許容分散量は、5000ps/nmと従来の約
２倍となり、その結果、1.55μｍで20ps/nm・kmの波長
分散を有する光ファイバを使用して、250kmの伝送を行
い、符号誤りを生じる事なく良好な光ファイバ伝送を実
現した。
次に本発明の第２の光送信装置の第１の実施例につい
て、第４図を参照して説明する。
て、第４図を参照して説明する。
半導体レーザ１から出力光は、電界吸収型光変調器２
によって強度変調された後に、光出力Poutとして、出射
される。この時、光出力Poutは、強度変調の微分波形に
比例した波長シストを生じ、波長スペクトル拡がりの拡
い状態となる。
によって強度変調された後に、光出力Poutとして、出射
される。この時、光出力Poutは、強度変調の微分波形に
比例した波長シストを生じ、波長スペクトル拡がりの拡
い状態となる。
クロック信号CLKは微分回路３（前述の波形変換回路
に相当する）に入力され微分信号に変換された後、半導
体レーザ直流バイアス電流Ibに重畳され、あ半導体レー
ザ１の発振波長を変化させる。ここで、入力信号INとし
て、RZ符号の信号を用い、微分回路３の時定数を調節す
る事により、電界吸収型光変調器２による波長シフトを
相殺する様に半導体レーザ１の発振波長を変化させ、光
出力Poutの波長スペクトル拡がりを最小にした。
に相当する）に入力され微分信号に変換された後、半導
体レーザ直流バイアス電流Ibに重畳され、あ半導体レー
ザ１の発振波長を変化させる。ここで、入力信号INとし
て、RZ符号の信号を用い、微分回路３の時定数を調節す
る事により、電界吸収型光変調器２による波長シフトを
相殺する様に半導体レーザ１の発振波長を変化させ、光
出力Poutの波長スペクトル拡がりを最小にした。
本実施例による光送信装置を用いて、光源の発振波長
1.5μｍ、伝送速度4.8Gb/sの光伝送実験を行ったとこ
ろ、波長スペクトル拡がりは光源の周波数変調を行わな
い従来の装置に比べ、1/5に狭まくなった。又、光ファ
イバ伝送時の許容分散量は、2000ps/nmとなり、1.55μ
ｍで17ps/nm・kmの波長分散を有する光ファイバを使用
して120kmの伝送を行った結果、良好な伝送特性が実現
された。
1.5μｍ、伝送速度4.8Gb/sの光伝送実験を行ったとこ
ろ、波長スペクトル拡がりは光源の周波数変調を行わな
い従来の装置に比べ、1/5に狭まくなった。又、光ファ
イバ伝送時の許容分散量は、2000ps/nmとなり、1.55μ
ｍで17ps/nm・kmの波長分散を有する光ファイバを使用
して120kmの伝送を行った結果、良好な伝送特性が実現
された。
以上、３つの実施例を用いて、本発明の光送信方法及
び光送信装置について説明したが、本発明はそれ以外の
様々な態様によって実現できる。まず、本発明の光送信
装置における光変調器は、実施例で用いた電界吸収型光
変調器またはマッハツェンダ型光変調器だけでなく、そ
の強度変調時に生ずる波長変動が、変調信号に対する微
分信号で表わせればその他の方式の光変調器でも差し支
えない。又、本発明の光送信装置用いる微分回路では、
その極性、時定数、使用する光変調器の種類、情報の伝
送速度に応じて設定すれば良い事は言うまでもない。更
に、本発明の第２の光送信装置における微分回路は、例
えばクロック信号が正弦波の場合の位相シフト回路の様
に、結果としてクロック信号の微分信号を出力する回路
であれば良い事も言うまでもない。
び光送信装置について説明したが、本発明はそれ以外の
様々な態様によって実現できる。まず、本発明の光送信
装置における光変調器は、実施例で用いた電界吸収型光
変調器またはマッハツェンダ型光変調器だけでなく、そ
の強度変調時に生ずる波長変動が、変調信号に対する微
分信号で表わせればその他の方式の光変調器でも差し支
えない。又、本発明の光送信装置用いる微分回路では、
その極性、時定数、使用する光変調器の種類、情報の伝
送速度に応じて設定すれば良い事は言うまでもない。更
に、本発明の第２の光送信装置における微分回路は、例
えばクロック信号が正弦波の場合の位相シフト回路の様
に、結果としてクロック信号の微分信号を出力する回路
であれば良い事も言うまでもない。
（発明の効果） 本発明によれば、光送信装置からの出力光の波長スペ
クトル拡がりが大幅に低減にでき、伝送可能な光ファイ
バ長が大きく拡大できる。又、本発明の装置は、従来用
いられている部品を用いて、容易に実現できる。
クトル拡がりが大幅に低減にでき、伝送可能な光ファイ
バ長が大きく拡大できる。又、本発明の装置は、従来用
いられている部品を用いて、容易に実現できる。
第１図は本発明の第１実施例の光送信装置の第１の実施
例を示す図、第２図は本発明の光送信方法の動作を説明
する波形図、第３図は本発明の第１の光送信装置の第２
の実施れを示す図、第４図は本発明の第２の光送信装置
の第１の実施例を示す図、第５図は従来例を示す図であ
る。 １……半導体レーザ、２……電界吸収型光変調器、３…
…微分回路、４……マッハツェンダ型光変調器、20,21
……電極、22,23……光導波路、IN……入力信号、Ib…
…半導体レーザ直流バイアス電流、Pout……光出力、CL
K……クロック信号。
例を示す図、第２図は本発明の光送信方法の動作を説明
する波形図、第３図は本発明の第１の光送信装置の第２
の実施れを示す図、第４図は本発明の第２の光送信装置
の第１の実施例を示す図、第５図は従来例を示す図であ
る。 １……半導体レーザ、２……電界吸収型光変調器、３…
…微分回路、４……マッハツェンダ型光変調器、20,21
……電極、22,23……光導波路、IN……入力信号、Ib…
…半導体レーザ直流バイアス電流、Pout……光出力、CL
K……クロック信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/152 (56)参考文献 特開 平１−246890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−145737（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−17409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212125（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−30088（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−151139（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28
Claims (3)
- 【請求項１】半導体レーザ光源でレーザを生成し、送信
しようとする信号および該半導体レーザ光源の出射光を
光変調器に加え、該信号で強度が変調された信号光を生
成し出力する光送信方法において、該光変調器により強
度変調を行う際に発生する前記信号光の光波長変動を、
該半導体レーザ光源の発振光波長を変えることにより抑
圧することを特徴とする光送信方法。 - 【請求項２】周波数変調が可能な半導体レーザ光源と、
送信しようとする情報を表す電気信号および該半導体レ
ーザ光源の出射光を受け、該電気信号で強度が変調され
た信号光を生成し出力する光変調器と、該電気信号の微
分を表す微分信号を生成する微分回路とを含み、該微分
信号を前記半導体レーザ光源に注入して該半導体レーザ
光源の発振光波長を変化させることを特徴とする光送信
装置。 - 【請求項３】周波数変調が可能な半導体レーザ光源と、
送信しようとする情報を表す電気信号および該半導体レ
ーザ光源の出射光を受け、該電気信号で強度が変調され
た信号光を生成し出力する光変調器と、前記情報の伝送
速度に応じたクロック信号を受ける波形変換回路とを含
み、該波形変換回路の出力信号を前記半導体レーザ光源
に注入して該半導体レーザ光源の発振波長を変化させる
ことを特徴とする光送信装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1310927A JP2917333B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 光送信方法及び光送信装置 |
| DE69028606T DE69028606T2 (de) | 1989-11-30 | 1990-11-29 | Optisches Übertragungsverfahren und dabei benutzte optische Übertragungsvorrichtung |
| EP90122835A EP0430231B1 (en) | 1989-11-30 | 1990-11-29 | Method of optical transmission and optical transmitter used in the same |
| US08/000,851 US5325225A (en) | 1989-11-30 | 1993-01-06 | Method of optical transmission and optical transmitter used in the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1310927A JP2917333B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 光送信方法及び光送信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03171940A JPH03171940A (ja) | 1991-07-25 |
| JP2917333B2 true JP2917333B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=18011060
Family Applications (1)
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