JP5385858B2 - Generation method and apparatus for optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal - Google Patents

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本発明は、光ファイバ通信において、高い周波数利用効率を実現する光直交周波数分割多重伝送のため、光直交周波数分割多重光信号を生成する生成方法及び生成装置に関する。   The present invention relates to a generation method and a generation apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal for optical orthogonal frequency division multiplexing transmission realizing high frequency utilization efficiency in optical fiber communication.

近年の光ファイバ通信システムに対する要求として、波長分割多重光伝送技術を基本とした、総伝送容量が数テラビット/秒から数十テラビット/秒を可能とする伝送システム及びデバイスの研究開発が盛んに行われている。従来の光ファイバ通信で用いられている、強度「0」、「1」のみを信号として用いるバイナリ伝送による強度変調、直接検波方式の場合、40ギガビット/秒や100ギガビット/秒といった高速化に伴い、送信信号の光スペクトルが広がる結果、分散耐性が急激に劣化するだけでなく、波長分割多重におけるチャネル間クロストークを避けるために、波長間隔を広く確保する必要があるなど、周波数利用効率の低下やネットワークの柔軟性を低下させる要因となっている。そこで、1チャネルあたりの周波数帯域を占有せずにビットレートを増大させる方法として、変調方式の多値化や多重化などの技術が重要となっている。   As a recent demand for optical fiber communication systems, research and development of transmission systems and devices based on wavelength division multiplexing optical transmission technology and capable of a total transmission capacity of several terabits / second to several tens of terabits / second has been actively conducted. It has been broken. In the case of the intensity modulation by binary transmission using only the intensity “0” and “1” as signals as used in the conventional optical fiber communication, and the direct detection method, the speed increases to 40 gigabit / second or 100 gigabit / second. As a result of the spread of the optical spectrum of the transmitted signal, not only the dispersion tolerance is abruptly deteriorated, but it is necessary to ensure a wide wavelength interval in order to avoid crosstalk between channels in wavelength division multiplexing. And the network flexibility. Therefore, as a method for increasing the bit rate without occupying the frequency band per channel, techniques such as multi-level modulation and multiplexing are important.

分散耐性の向上と周波数利用効率を高めるための技術として、直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM)が有望視されている。同方式は、マルチキャリア伝送方式の一種であり、各々のサブキャリアが直交関係となるような条件の下で多重化することにより、サブキャリア間の変調スペクトルのオーバーラップに対して受信端で分離、復調可能なことから、移動体無線通信を始めとするワイヤレス伝送において実用化されている。直交周波数分割多重方式では、単一キャリアの伝送と比べて、サブキャリアあたりのビットレートを1/N(N:光サブキャリア数)に低速化が可能となるため、同方式を光ファイバ通信に適用することで、各サブキャリアの送信信号のスペクトル広がりを抑圧し、光ファイバの波長分散や偏波モード分散に起因する伝送容量の制限を緩和することができる。   Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is promising as a technique for improving dispersion tolerance and increasing frequency utilization efficiency. This method is a kind of multi-carrier transmission method, and it is separated at the receiving end against the overlap of modulation spectrum between subcarriers by multiplexing under the condition that each subcarrier is orthogonal. Since it can be demodulated, it has been put to practical use in wireless transmission including mobile radio communication. In orthogonal frequency division multiplexing, the bit rate per subcarrier can be reduced to 1 / N (N: the number of optical subcarriers) compared to single carrier transmission. By applying this, it is possible to suppress the spread of the spectrum of the transmission signal of each subcarrier and relax the limitation on the transmission capacity caused by the chromatic dispersion or polarization mode dispersion of the optical fiber.

直交周波数分割多重方式を光ファイバ通信システムに応用する手段として、非特許文献1に示されているような電気処理によって生成されたOFDMベースバンド信号を用いて光変調器を駆動する方式がある。同方式は、従来のワイヤレス方式との親和性が期待できるが、高速大容量化が求められている光ファイバ通信システムにおいては、電気処理系の帯域によって伝送速度が律速される。   As means for applying the orthogonal frequency division multiplexing method to an optical fiber communication system, there is a method of driving an optical modulator using an OFDM baseband signal generated by electrical processing as shown in Non-Patent Document 1. This system can be expected to have an affinity with the conventional wireless system, but in an optical fiber communication system that requires high speed and large capacity, the transmission speed is limited by the band of the electrical processing system.

一方、特許文献1及び特許文献2などに示されているように、光の領域で光直交サブキャリアを生成し、各々のサブキャリアを強度変調又は位相変調する方法が提案されている。伝送シミュレートの目的では、1つの変調器を用いて、光直交サブキャリアを一括で変調し伝送容量を得ることが可能であるが、実際の応用では、サブキャリアごとに異なるデータ信号で変調することが求められるため、複数個の変調器が必須となる。   On the other hand, as shown in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 and the like, a method has been proposed in which optical orthogonal subcarriers are generated in the light region and each subcarrier is intensity-modulated or phase-modulated. For the purpose of transmission simulation, a single modulator can be used to modulate optical orthogonal subcarriers at once to obtain transmission capacity. However, in actual applications, each subcarrier modulates with a different data signal. Therefore, a plurality of modulators are essential.

特開2009−017320号公報JP 2009-017320 A 特開2009−124700号公報JP 2009-124700 A

S. L. Jansen, I. Morita, N. Takeda, and H. Tanaka, "20-Gb/s OFDM Transmission over 4,160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation", Proc. of OFC/NFOEC2007, paper PDP15, 2007SL Jansen, I. Morita, N. Takeda, and H. Tanaka, "20-Gb / s OFDM Transmission over 4,160-km SSMF Enabled by RF-Pilot Tone Phase Noise Compensation", Proc. Of OFC / NFOEC2007, paper PDP15, 2007

特許文献1及び特許文献2に示されるような、光直交サブキャリアを生成、分離して個別に光変調する方法では、サブキャリアの増加によって、光変調器を駆動するための電気回路の帯域の緩和と同時に周波数利用効率を向上させることができる。一方で、サブキャリアの増加は、光変調器とそれを駆動するための高周波電気回路が増加するだけでなく、電気回路と光変調器を接続するための高周波の電気配線による光変調器間の電気的なクロストークが問題となる。その結果、実用上の光サブキャリア数が制限されてしまう。光サブキャリア数の設定は、光伝送路の特性に応じて良好な伝送特性を得るためや周波数利用効率の向上など光OFDM信号の伝送特性を示すための重要なパラメータとなっている。   In the method of generating and separating optical orthogonal subcarriers as shown in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 and individually performing optical modulation, the bandwidth of an electric circuit for driving the optical modulator is increased by increasing the number of subcarriers. Simultaneously with the relaxation, the frequency utilization efficiency can be improved. On the other hand, the increase in subcarriers increases not only the number of optical modulators and high-frequency electrical circuits for driving them, but also between optical modulators due to high-frequency electrical wiring for connecting electrical circuits and optical modulators. Electrical crosstalk becomes a problem. As a result, the number of practical optical subcarriers is limited. The setting of the number of optical subcarriers is an important parameter for obtaining the transmission characteristics of the optical OFDM signal such as obtaining good transmission characteristics according to the characteristics of the optical transmission path and improving the frequency utilization efficiency.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、上記のような光サブキャリアを個別に変調する方法とは異なる方法で、周波数利用効率の高い光OFDM信号を生成する光直交周波数分割多重光信号の生成方法及び生成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal that generates an optical OFDM signal with high frequency utilization efficiency by a method different from the method of individually modulating optical subcarriers as described above. An object of the present invention is to provide a generation method and a generation apparatus.

上記課題を解決する第1の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法は、
単一の波長の入力光信号を入力するステップと、
前記入力光信号を2つ以上の波長数の波長からなる光信号に変換すると共に、当該光信号を波長毎に分波するステップと、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成するステップと、
分波した前記光信号の波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする他の光信号に波長変換するステップと、
波長変換した前記他の光信号の波長毎に、当該他の光信号の周波数の帯域幅が前記ビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該他の光信号を通過させるステップと、
前記波長数の透過された前記他の光信号を合波して出力するステップとを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする。
A method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a first invention for solving the above-described problem is as follows.
Inputting an input optical signal of a single wavelength;
Converting the input optical signal into an optical signal having two or more wavelengths, and demultiplexing the optical signal for each wavelength;
Generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
For each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposing the optical signal with the different converted light, and performing wavelength conversion to another optical signal having the converted light as a central wavelength;
For each wavelength of the other optical signal subjected to wavelength conversion, the bandwidth is limited so that the bandwidth of the frequency of the other optical signal corresponds to twice the bit rate. Passing the signal;
Combining and outputting the other optical signals transmitted through the number of wavelengths, and
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input optical signal that has been input.

上記課題を解決する第2の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法は、
上記第1の発明に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成方法において、
前記分波するステップは、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる波長と重畳して、当該波長を中心波長とする光信号に波長変換して、前記波長数の波長からなる光信号に変換するステップと、
変換した前記光信号を波長毎に分波するステップとを有することを特徴とする。
A method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a second invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to the first invention,
The step of demultiplexing comprises:
For each bit of the input optical signal, superimposing the input optical signal on a different wavelength, converting the wavelength into an optical signal having the wavelength as a central wavelength, and converting the optical signal into an optical signal having the number of wavelengths. ,
And a step of demultiplexing the converted optical signal for each wavelength.

上記課題を解決する第3の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法は、
単一の波長の入力光信号を入力するステップと、
前記入力光信号のビットレートを2つ以上の波長数で割って他のビットレートを求めると共に、前記他のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成するステップと、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換するステップと、
前記入力光信号のビット毎に、波長変換した前記光信号の周波数の帯域幅が前記他のビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該光信号を通過させるステップとを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする。
A method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a third aspect of the present invention for solving the above-described problem is as follows.
Inputting an input optical signal of a single wavelength;
Dividing the bit rate of the input optical signal by two or more wavelengths to obtain another bit rate, and generating converted light having the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the other bit rate;
For each bit of the input optical signal, superimposing the input optical signal with the different converted light, and performing wavelength conversion to an optical signal having the converted light as a central wavelength;
For each bit of the input optical signal, pass the optical signal by limiting the bandwidth so that the frequency bandwidth of the wavelength-converted optical signal is a frequency equivalent to twice the other bit rate. And a step of causing
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input optical signal that has been input.

上記課題を解決する第4の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法は、
上記第3の発明に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成方法において、
前記通過させるステップは、
前記入力光信号のビット毎に、制限する前記帯域幅の中心波長を前記変換光の波長に同期させて、前記光信号を通過させることを特徴とする。
A method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a fourth invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to the third invention,
The passing step includes:
For each bit of the input optical signal, the optical signal is allowed to pass by synchronizing the center wavelength of the bandwidth to be limited to the wavelength of the converted light.

上記課題を解決する第5の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法は、
2つ以上の波長数の波長からなる波長分割多重光信号を入力するステップと、
前記波長分割多重光信号を波長毎の光信号に分波するステップと、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成するステップと、
分波した前記光信号の波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換するステップと、
前記波長数の波長変換した前記光信号を合波して出力するステップとを有し、
入力した前記波長分割多重光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする。
A method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a fifth invention for solving the above-described problems is as follows.
Inputting a wavelength division multiplexed optical signal composed of two or more wavelengths;
Demultiplexing the wavelength division multiplexed optical signal into optical signals for each wavelength;
Generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
For each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposing the optical signal with the different converted light, and performing wavelength conversion to an optical signal having the converted light as a central wavelength;
Combining and outputting the wavelength-converted optical signals of the number of wavelengths,
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input wavelength division multiplexed optical signal.

上記課題を解決する第6の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成装置は、
入力した単一の波長の入力光信号を、2つ以上の波長数の波長からなる光信号に変換すると共に、当該光信号を波長毎に分波する変換器と、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成する変換光発生器と、
分波した前記光信号の波長毎に設けられ、当該波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする他の光信号に波長変換する波長変換器と、
分波した前記光信号の波長毎に設けられ、波長変換した前記他の光信号の波長毎に、当該他の光信号の周波数の帯域幅が前記ビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該他の光信号を通過させるフィルタと、
前記波長数の透過された前記他の光信号を合波して出力する光合波器とを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする。
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a sixth aspect of the present invention for solving the above-described problem is provided.
A converter that converts an input optical signal having a single wavelength into an optical signal composed of two or more wavelengths, and demultiplexes the optical signal for each wavelength;
A converted light generator for generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
A wavelength converter that is provided for each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposes the optical signal with the different converted light for each wavelength, and converts the wavelength into another optical signal having the converted light as a central wavelength. When,
Provided for each wavelength of the demultiplexed optical signal, and for each wavelength of the other optical signal subjected to wavelength conversion, the frequency bandwidth of the other optical signal is a frequency corresponding to twice the bit rate. A filter that limits the bandwidth and passes the other optical signal;
An optical multiplexer that multiplexes and outputs the other optical signals transmitted through the number of wavelengths;
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input optical signal that has been input.

上記課題を解決する第7の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成装置は、
上記第6の発明に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成装置において、
前記変換器は、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる波長と重畳して、当該波長を中心波長とする光信号に波長変換して、前記波長数の波長からなる光信号に変換する他の波長変換器と、
変換した前記光信号を波長毎に分波する光分波器とを有することを特徴とする。
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a seventh aspect of the present invention for solving the above-described problem is provided.
In the apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to the sixth invention,
The converter is
For each bit of the input optical signal, the input optical signal is superimposed on a different wavelength, converted into an optical signal having the wavelength as a central wavelength, and converted into an optical signal having the number of wavelengths. A wavelength converter;
And an optical demultiplexer that demultiplexes the converted optical signal for each wavelength.

上記課題を解決する第8の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成装置は、
入力した単一の波長の入力光信号のビットレートを2つ以上の波長数で割って他のビットレートを求めると共に、前記他のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成する変換光発生器と、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換する波長変換器と、
前記入力光信号のビット毎に、波長変換した前記光信号の周波数の帯域幅が前記他のビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該光信号を通過させるフィルタとを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする。
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to an eighth invention for solving the above-described problem is provided.
Dividing the bit rate of the input optical signal of a single wavelength by the number of two or more wavelengths to obtain another bit rate, and converting the converted number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the other bit rate. A converted light generator to generate,
For each bit of the input optical signal, a wavelength converter that superimposes the input optical signal with the different converted light and converts the wavelength into an optical signal having the converted light as a center wavelength;
For each bit of the input optical signal, pass the optical signal by limiting the bandwidth so that the frequency bandwidth of the wavelength-converted optical signal is a frequency equivalent to twice the other bit rate. And a filter to be
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input optical signal that has been input.

上記課題を解決する第9の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成装置は、
上記第8の発明に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成装置において、
前記フィルタは、
前記入力光信号のビット毎に、制限する前記帯域幅の中心波長を前記変換光の波長に同期させて、前記光信号を通過させる同期型波長可変フィルタであることを特徴とする。
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a ninth aspect that solves the above-described problems is provided by:
In the apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to the eighth invention,
The filter is
It is a synchronous wavelength tunable filter that allows the optical signal to pass by synchronizing the center wavelength of the limited bandwidth with the wavelength of the converted light for each bit of the input optical signal.

上記課題を解決する第10の発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成装置は、
入力した2つ以上の波長数の波長からなる波長分割多重光信号を、波長毎の光信号に分波する光分波器と、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成する変換光発生器と、
分波した前記光信号の波長毎に設けられ、当該波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換する波長変換器と、
前記波長数の波長変換した前記光信号を合波して出力する光合波器とを有し、
入力した前記波長分割多重光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする。
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to a tenth aspect of the present invention for solving the above-described problem is provided.
An optical demultiplexer for demultiplexing an input wavelength division multiplexed optical signal composed of two or more wavelengths into an optical signal for each wavelength;
A converted light generator for generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
A wavelength converter that is provided for each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposes the optical signal with the different converted light for each wavelength, and converts the wavelength into an optical signal having the converted light as a central wavelength;
An optical multiplexer that multiplexes and outputs the optical signal having undergone wavelength conversion of the number of wavelengths,
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input wavelength division multiplexed optical signal.

本発明によれば、電気的なクロストークの影響を受けることなく、周波数利用効率の高い光OFDM信号を生成することができる。   According to the present invention, an optical OFDM signal with high frequency utilization efficiency can be generated without being affected by electrical crosstalk.

従来の光OFDM信号の生成装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the production | generation apparatus of the conventional optical OFDM signal. 本発明に係る光OFDM信号の生成装置について、その実施形態の一例(実施例1)を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example (Example 1) of the embodiment about the production | generation apparatus of the optical OFDM signal which concerns on this invention. 光OFDM信号の生成を説明する図であり、(a)は入力信号スペクトル、(b)は光サブキャリアのスペクトル、(c)は波長変換後のスペクトル、(d)は光フィルタ通過後の光スペクトル、(e)は合波後の光スペクトルである。It is a figure explaining the production | generation of an optical OFDM signal, (a) is an input signal spectrum, (b) is a spectrum of an optical subcarrier, (c) is a spectrum after wavelength conversion, (d) is the light after passing an optical filter. The spectrum, (e), is the optical spectrum after combining. 図2に示した光OFDM信号の生成装置における光シリアル・パラレル変換器を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an optical serial / parallel converter in the optical OFDM signal generation device illustrated in FIG. 2. 1対4の光シリアル・パラレル変換における波長制御光源の時間応答を示す図である。It is a figure which shows the time response of the wavelength control light source in 1 to 4 optical serial parallel conversion. 1対4の光シリアル・パラレル変換における時間応答波形を示す図であり、(a)は入力された光信号、(b)は波長変換器後の出力信号、(c)は光分波器後の信号である。It is a figure which shows the time response waveform in 1 to 4 optical serial parallel conversion, (a) is the input optical signal, (b) is the output signal after a wavelength converter, (c) is after an optical demultiplexer Signal. 本発明に係る光OFDM信号の生成装置について、その実施形態の他の一例(実施例2)を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows another example (Example 2) of the embodiment about the production | generation apparatus of the optical OFDM signal which concerns on this invention. 光サブキャリア数Nを4としたときの波長可変光源発信周波数と同期型高速波長可変光フィルタ中心波長の時間応答を示す図である。It is a figure which shows the time response of a wavelength variable light source transmission frequency when the number of optical subcarriers N is 4, and a synchronous high-speed wavelength variable optical filter center wavelength. 単一キャリア伝送における光ファイバの損失限界と分散限界を考慮した伝送距離とビットレートとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the transmission distance and the bit rate which considered the loss limit and dispersion | distribution limit of the optical fiber in single carrier transmission. 本発明に係る光OFDM信号の生成装置について、その実施形態の他の一例(実施例3)を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows another example (Example 3) of the embodiment about the production | generation apparatus of the optical OFDM signal which concerns on this invention. 従来のWDM方式及び光OFDM信号による多重化方式のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the multiplexing system by the conventional WDM system and an optical OFDM signal.

以下、本発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法及び生成装置の実施形態のいくつかについて、図1〜図11を参照して説明を行う。   Hereinafter, some embodiments of a method and an apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to the present invention will be described with reference to FIGS.

(実施例1)
まず、本実施例の説明の前に、直交周波数分割多重(以降、OFDMと呼ぶ。)について、その基本原理を述べる。OFDMは、マルチキャリア変調の一種であり、その特徴である高速信号列の並列伝送によるサブキャリアあたりの低速化と同時に、サブキャリア間の直交関係を用いることで、伝送する占有帯域幅を抑圧することができる。ここで、OFDMにおける直交関係とは、各サブキャリアを変調するシンボルレート1/Tと光サブキャリア周波数間隔Δfとの間にΔf=1/Tの関係が成立するとき、サブキャリア毎の伝送スペクトルがオーバーラップしていても、受信端で各サブキャリアの分離、識別が可能になるというものである。
Example 1
First, before describing the present embodiment, the basic principle of orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) will be described. OFDM is a type of multi-carrier modulation, and at the same time it reduces the speed per subcarrier by parallel transmission of high-speed signal sequences, and at the same time, suppresses the occupied bandwidth to be transmitted by using the orthogonal relationship between subcarriers. be able to. Here, the orthogonal relationship in OFDM is a transmission spectrum for each subcarrier when a relationship of Δf = 1 / T is established between the symbol rate 1 / T for modulating each subcarrier and the optical subcarrier frequency interval Δf. Even if they overlap, it is possible to separate and identify each subcarrier at the receiving end.

上記のOFDMの基本原理を光ファイバ通信帯に適用する場合、光搬送波周波数(=波長)を、直交関係を満たす周波数間隔(又は波長間隔)で配置し、それを光サブキャリアとして、その周波数間隔に一致するシンボルレートで変調することで実施される。   When applying the above basic principle of OFDM to an optical fiber communication band, optical carrier frequencies (= wavelengths) are arranged at frequency intervals (or wavelength intervals) satisfying an orthogonal relationship, and the frequency intervals are set as optical subcarriers. It is implemented by modulating at a symbol rate that matches

ここで、光OFDM信号を生成する従来の生成装置を図1に示し、これを用いて、OFDMの生成方法を説明する。   Here, a conventional generation apparatus for generating an optical OFDM signal is shown in FIG. 1, and an OFDM generation method will be described using this.

従来の光OFDM信号の生成装置において、光サブキャリア発生器11は、半導体レーザ等の光源12からの出力光を種光として、光サブキャリア周波数間隔が一定の入力光サブキャリア(変換光)を生成する。生成された入力光サブキャリアは、光分波器13を介して入力光サブキャリア毎に分波されて、光変調器M1〜M4に入力される。光変調器駆動用高周波電気回路E1〜E4において、光変調器M1〜M4を駆動するための電気ベースバンド信号は、データ信号1〜4に基づき、光サブキャリア周波数間隔に一致するシンボルレートとすることで、OFDMの直交関係が満たされる。各々の光変調器M1〜M4から出力される変調された光サブキャリアを、光合波器14を用いて一括多重することで、光OFDM信号が生成される。このとき、光サブキャリアを増加することによって、総伝送容量を一定とし、各光サブキャリアの占有帯域幅を抑えることで、分散耐性の向上と電気処理系の帯域の緩和が期待できる。   In a conventional optical OFDM signal generator, an optical subcarrier generator 11 uses an output light from a light source 12 such as a semiconductor laser as a seed light, and uses an input optical subcarrier (converted light) with a constant optical subcarrier frequency interval. Generate. The generated input optical subcarrier is demultiplexed for each input optical subcarrier via the optical demultiplexer 13 and input to the optical modulators M1 to M4. In the optical modulator driving high-frequency electric circuits E1 to E4, the electric baseband signal for driving the optical modulators M1 to M4 is based on the data signals 1 to 4 and has a symbol rate that matches the optical subcarrier frequency interval. Thus, the orthogonal relationship of OFDM is satisfied. Optical OFDM signals are generated by collectively multiplexing the modulated optical subcarriers output from each of the optical modulators M1 to M4 using the optical multiplexer 14. At this time, by increasing the number of optical subcarriers, the total transmission capacity is made constant, and the occupied bandwidth of each optical subcarrier is suppressed, so that it is possible to improve dispersion tolerance and relax the bandwidth of the electric processing system.

しかしながら、前述したように、光サブキャリアの増加は、光変調器の数の増加と共に光変調器駆動用高周波電気回路の数とその接続に要する電気配線の数の増加を引き起こし、配線チャネル間のクロストークの問題となり、特に、モジュール化を想定した際、光サブキャリア数の上限は現実的な構成によって決定されるといえる。光サブキャリア数の増加は周波数利用効率向上のために重要であるにも関わらず、その上限が電気クロストークによって制限されてしまう結果となる。   However, as described above, the increase in the number of optical subcarriers causes an increase in the number of optical modulator driving high-frequency electric circuits and the number of electrical wirings required for the connection with the increase in the number of optical modulators, and between the wiring channels This is a problem of crosstalk. In particular, when modularization is assumed, it can be said that the upper limit of the number of optical subcarriers is determined by a realistic configuration. Although the increase in the number of optical subcarriers is important for improving the frequency utilization efficiency, the upper limit is limited by electric crosstalk.

そこで、本実施例においては、光OFDM信号を生成する生成装置を、図2に示す構成とした。   Therefore, in the present embodiment, the generation apparatus that generates the optical OFDM signal is configured as shown in FIG.

本実施例の生成装置は、光サブキャリア発生器11(変換光発生器)、光源12、光分波器13、光合波器14、光シリアル・パラレル変換器20(変換器)、波長変換器C1〜C4及び帯域通過フィルタ(以降、フィルタと呼ぶ。)T1〜T4を有する。   The generating apparatus of this embodiment includes an optical subcarrier generator 11 (converted light generator), a light source 12, an optical demultiplexer 13, an optical multiplexer 14, an optical serial / parallel converter 20 (converter), and a wavelength converter. C1-C4 and band-pass filters (hereinafter referred to as filters) T1-T4.

光シリアル・パラレル変換器20には、単一の波長の入力光信号が入力されるが、ここでは、この入力光信号を2つ以上の波長数(=光サブキャリア数)の波長からなる光信号に変換すると共に、変換した光信号を波長毎に分波している。この光シリアル・パラレル変換器20については、更に、後述の図4を用いて、詳細に説明する。光サブキャリア発生器11及び光源12では、半導体レーザ等からなる光源12からの出力光を種光として、光シリアル・パラレル変換器20で分波した光信号のビットレートBに相当する一定の周波数間隔を有する波長数分の入力光サブキャリア(変換光)を生成している。そして、光分波器13において、光サブキャリア発生器11で生成された波長数分の入力光サブキャリアを入力光サブキャリア毎に分波している。   The optical serial / parallel converter 20 receives an input optical signal having a single wavelength. Here, the input optical signal is a light having two or more wavelengths (= the number of optical subcarriers). While converting into a signal, the converted optical signal is demultiplexed for every wavelength. The optical serial / parallel converter 20 will be further described in detail with reference to FIG. In the optical subcarrier generator 11 and the light source 12, a constant frequency corresponding to the bit rate B of the optical signal demultiplexed by the optical serial / parallel converter 20 using the output light from the light source 12 such as a semiconductor laser as seed light. Input optical subcarriers (converted light) corresponding to the number of wavelengths having intervals are generated. The optical demultiplexer 13 demultiplexes the input optical subcarriers corresponding to the number of wavelengths generated by the optical subcarrier generator 11 for each input optical subcarrier.

本実施例では、一例として、波長数(=光サブキャリア数)を「4」としており、この波長数分の波長変換器C1〜C4及びフィルタT1〜T4が設けられている。そして、各波長変換器C1〜C4には、光シリアル・パラレル変換器20で分波した光信号が各々入力される共に、光サブキャリア発生器11で生成され、光分波器13で分波された入力光サブキャリアが各々入力される。そして、各波長変換器C1〜C4では、波長毎に、光信号を異なる入力光サブキャリアと重畳して、当該入力光サブキャリアを中心波長とする光信号(光サブキャリア)に波長変換している。フィルタT1〜T4では、波長毎に、波長変換された光サブキャリアの周波数の帯域幅が上記ビットレートBの2倍に相当する周波数となるように(つまり、光OFDMの直交条件となる帯域となるように)、帯域幅を制限して当該光サブキャリアを通過させている。光合波器14では、フィルタT1〜T4を通過した波長数分の光サブキャリアを一括して合波して出力しており、この結果、光OFDM信号を生成している。   In this embodiment, as an example, the number of wavelengths (= the number of optical subcarriers) is set to “4”, and wavelength converters C1 to C4 and filters T1 to T4 corresponding to the number of wavelengths are provided. The optical signals demultiplexed by the optical serial / parallel converter 20 are respectively input to the wavelength converters C1 to C4, are generated by the optical subcarrier generator 11, and are demultiplexed by the optical demultiplexer 13. Each input optical subcarrier is input. Each wavelength converter C1 to C4 superimposes an optical signal with a different input optical subcarrier for each wavelength, and converts the wavelength into an optical signal (optical subcarrier) having the input optical subcarrier as a central wavelength. Yes. In the filters T1 to T4, for each wavelength, the frequency bandwidth of the wavelength-converted optical subcarrier is set to a frequency corresponding to twice the bit rate B (that is, a band that is an orthogonal condition for optical OFDM). The optical subcarriers are allowed to pass with limited bandwidth. The optical multiplexer 14 combines and outputs optical subcarriers for the number of wavelengths that have passed through the filters T1 to T4, and as a result, generates an optical OFDM signal.

このように、本実施例では、図1に示した光変調器駆動用高周波電気回路E1〜E4及び光変調器M1〜M4の代わりに、光信号をシリアルからパラレルに変換する光シリアル・パラレル変換器20、波長変換器C1〜C4及びフィルタT1〜T4を用いて、光OFDM信号を生成することを特徴としている。つまり、光変調器駆動用高周波電気回路E1〜E4から電気配線を介して送られた高周波信号で光変調器M1〜M4を駆動する代りに、光シリアル・パラレル変換器20から送られた光伝送路中を通る光信号を用い、波長変換器C1〜C4によって、光OFDM信号を生成している。   As described above, in this embodiment, instead of the optical modulator driving high-frequency electric circuits E1 to E4 and the optical modulators M1 to M4 shown in FIG. 1, optical serial / parallel conversion for converting an optical signal from serial to parallel is performed. The optical OFDM signal is generated using the optical device 20, the wavelength converters C1 to C4, and the filters T1 to T4. That is, instead of driving the optical modulators M1 to M4 with the high frequency signals sent from the high frequency electric circuits E1 to E4 for driving the optical modulators through the electrical wiring, the optical transmission sent from the optical serial / parallel converter 20 is used. An optical OFDM signal is generated by wavelength converters C1 to C4 using an optical signal passing through the road.

本実施例では、波長変換器C1〜C4によって、入力光信号の搬送波周波数である波長を、光OFDMの直交条件となる周波数間隔の光サブキャリアに変換することを基本動作としている。ここで、波長変換器C1〜C4は、光搬送波周波数変換器として動作することを意味している。   In the present embodiment, the basic operation is to convert the wavelength, which is the carrier frequency of the input optical signal, into optical subcarriers having a frequency interval that is an orthogonal condition of optical OFDM by the wavelength converters C1 to C4. Here, the wavelength converters C1 to C4 mean to operate as optical carrier frequency converters.

入力光信号は、光シリアル・パラレル変換器20によって、シリアル信号列からパラレル信号へと変換され、この時のパラレル出力のポート数が光サブキャリア数に相当する。パラレル信号出力を波長変換器C1〜C4の光信号とし、光サブキャリア発生器11からの出力を光分波器13によってそれぞれ分波したものをCW光(変換光)として用いる。波長変換器C1〜C4からの出力は、光OFDMの直交条件となる周波数間隔の光サブキャリアであり、このような光サブキャリアに変換された後、光OFDMの直交条件を満たすようなスペクトルに整形するフィルタT1〜T4を介して、光合波器14に入力され、光合波器14を用いて合波することによって、光OFDM信号が生成される。   The input optical signal is converted from a serial signal sequence to a parallel signal by the optical serial / parallel converter 20, and the number of parallel output ports at this time corresponds to the number of optical subcarriers. The parallel signal output is used as an optical signal of the wavelength converters C1 to C4, and the output from the optical subcarrier generator 11 is demultiplexed by the optical demultiplexer 13 as CW light (converted light). The outputs from the wavelength converters C1 to C4 are optical subcarriers with frequency intervals that are orthogonal conditions of optical OFDM, and after being converted into such optical subcarriers, the spectrums satisfy the orthogonal conditions of optical OFDM. An optical OFDM signal is generated by being input to the optical multiplexer 14 via the filters T1 to T4 to be shaped and multiplexing using the optical multiplexer 14.

ここで、2^k値変調方式において、シンボルレート1/TとビットレートBとの関係B=k/Tを用いて、k=1となる2値強度変調の場合について、本実施例の生成装置における光OFDM信号の生成方法を、図3(a)〜(e)に示す光スペクトルの概念図を用いて説明する。なお、図3では、一例として、光サブキャリア数N=4としている。   Here, in the case of binary intensity modulation in which k = 1 using the relationship B = k / T between the symbol rate 1 / T and the bit rate B in the 2 ^ k value modulation method, A method for generating an optical OFDM signal in the apparatus will be described with reference to conceptual diagrams of optical spectra shown in FIGS. In FIG. 3, as an example, the number of optical subcarriers N = 4.

光シリアル・パラレル変換器20から波長変換器C1〜C4に入力する光信号は、シリアルからパラレルに変換されたものであり、図3(a)に示すように、周波数の占有帯域幅N×2Bの光スペクトルとなる。ここでは、光サブキャリア数N=4であるので、占有帯域幅=8Bとなる。なお、波長変換器C1〜C4に各々入力する光信号は、各々の周波数fspが互いに異なれば、どのような波長でもよい。一方、光サブキャリア発生器11からの出力は、図3(b)に示すように、光サブキャリア周波数間隔をΔfとする光周波数f1、f2、f3、f4のものであり、光周波数f1、f2、f3、f4が光分波器13によって各々分波され、各波長変換器C1〜C4に入力されて、変換光として用いられる。 The optical signals input from the optical serial / parallel converter 20 to the wavelength converters C1 to C4 are converted from serial to parallel, and as shown in FIG. The optical spectrum of Here, since the number of optical subcarriers N = 4, the occupied bandwidth = 8B. The optical signals input to the wavelength converters C1 to C4 may have any wavelength as long as the frequencies fsp are different from each other. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the output from the optical subcarrier generator 11 has optical frequencies f1, f2, f3, and f4 with an optical subcarrier frequency interval Δf, and the optical frequencies f1, f2, f3, and f4 are demultiplexed by the optical demultiplexer 13 and input to the wavelength converters C1 to C4, respectively, and used as converted light.

波長変換器C1〜C4へ入力する光信号として、光シリアル・パラレル変換器20からの光出力である、図3(a)に示す占有帯域幅N×2Bのパラレル信号を用い、波長変換器C1〜C4へ各々入力する変換光として、光分波器13からの出力である、図3(b)に示す光周波数f1、f2、f3、f4を各々用いて、各々波長変換を行う。各波長変換器C1〜C4で変換された光サブキャリアのスペクトルは、図3(c)に示すように、中心周波数が入力した変換光の周波数帯f1、f2、f3、f4にシフトした状態であり、その形状は入力した光信号と同じ占有帯域幅N×2Bの光スペクトルを持つことがわかる。   As an optical signal to be input to the wavelength converters C1 to C4, a parallel signal having an occupied bandwidth N × 2B shown in FIG. 3A, which is an optical output from the optical serial / parallel converter 20, is used. Wavelength conversion is performed using each of the optical frequencies f1, f2, f3, and f4 shown in FIG. 3B, which are the outputs from the optical demultiplexer 13, as the converted lights input to .about.C4. As shown in FIG. 3C, the spectrum of the optical subcarriers converted by the wavelength converters C1 to C4 is shifted to the frequency bands f1, f2, f3, and f4 of the converted light to which the center frequency is input. It can be seen that the shape has an optical spectrum with the same occupied bandwidth N × 2B as the input optical signal.

光OFDMの直交条件B=Δfを満たすため、フィルタT1〜T4によって各々のスペクトルを整形する。フィルタT1〜T4通過後の光スペクトルは、図3(d)に示すように、光サブキャリア周波数間隔はΔfであり、中心周波数は周波数帯f1、f2、f3、f4であり、その形状は占有帯域幅2Bの光スペクトルを持つことになり、直交条件B=Δfを満たすことになる。   In order to satisfy the orthogonal condition B = Δf of the optical OFDM, each spectrum is shaped by the filters T1 to T4. As shown in FIG. 3 (d), the optical spectrum after passing through the filters T1 to T4 has an optical subcarrier frequency interval of Δf, a center frequency of frequency bands f1, f2, f3, and f4, and its shape is occupied. The optical spectrum has a bandwidth 2B, and the orthogonal condition B = Δf is satisfied.

そして、フィルタT1〜T4通過後の光サブキャリアが光合波器14で合波されるが、光合波器14による合波後の光スペクトルは、図3(e)に示すように、光サブキャリア数Nと光サブキャリア周波数間隔Δfによって、占有帯域幅(N+1)Δfとなる。   Then, the optical subcarriers after passing through the filters T1 to T4 are multiplexed by the optical multiplexer 14, and the optical spectrum after the multiplexing by the optical multiplexer 14 is as shown in FIG. 3 (e). The occupied bandwidth (N + 1) Δf is obtained by the number N and the optical subcarrier frequency interval Δf.

例として、40Gbit/sの2値変調信号の占有帯域幅が80GHzであるのに対して、光サブキャリア周波数間隔Δf=10GHzであり、光サブキャリア数N=4本の光サブキャリアを用いた光OFDM信号とすると、これにより、占有帯域幅(N+1)Δf=(4+1)×10GHz=50GHzとなることが明らかである。ビットレートを占有帯域幅で割ることで定義される周波数利用効率は、それぞれ0.5bit/s/Hz及び0.8bit/s/Hzであり、光OFDM信号によって周波数利用効率が大幅に改善することがわかる。更に、光サブキャリア周波数間隔Δf=2.5GHz、光サブキャリア数N=16本の光サブキャリアを用いることで、その周波数利用効率は0.94bit/s/Hzとなり、周波数利用効率を更に改善できることが明らかである。   As an example, while the occupied bandwidth of a binary modulation signal of 40 Gbit / s is 80 GHz, the optical subcarrier frequency interval Δf = 10 GHz and the number of optical subcarriers N = 4 optical subcarriers is used. For an optical OFDM signal, it is clear that this results in an occupied bandwidth (N + 1) Δf = (4 + 1) × 10 GHz = 50 GHz. The frequency utilization efficiency defined by dividing the bit rate by the occupied bandwidth is 0.5 bit / s / Hz and 0.8 bit / s / Hz, respectively, and the frequency utilization efficiency is greatly improved by the optical OFDM signal. I understand. Furthermore, by using optical subcarriers with an optical subcarrier frequency interval Δf = 2.5 GHz and the number of optical subcarriers N = 16, the frequency utilization efficiency becomes 0.94 bits / s / Hz, further improving the frequency utilization efficiency. Obviously you can.

本発明では、本実施例を含めて、波長変換器として、半導体光増幅器や非線形光学媒体等による相互位相変調、相互利得変調や電界吸収型変調器の相互吸収変調を用いている。そのため、光変調器の駆動方法が従来方法とは異なり、高周波数の電気信号を用いることなく、直流電源等のバイアスのみで駆動できることが可能となる。   In the present invention, including this embodiment, as a wavelength converter, cross-phase modulation using a semiconductor optical amplifier, a nonlinear optical medium, or the like, cross-gain modulation, or cross-absorption modulation of an electroabsorption modulator is used. Therefore, unlike the conventional method, the optical modulator can be driven by only a bias such as a DC power supply without using a high-frequency electric signal.

これは、光サブキャリア数を増加する際に変調器を増加する従来方法と比較して、電気的クロストークによる問題を根本的に解決できる手段である。又、光の合分波器は、半導体及び石英系のアレイ回折格子導波路や多モード干渉導波路等を用いることができる。これらの導波路を基本構造とするデバイスは、半導体光源や光変調器、光増幅器等とモノリシック又はハイブリッドに集積することが可能である。   This is a means that can fundamentally solve the problem due to electrical crosstalk as compared with the conventional method in which the number of modulators is increased when the number of optical subcarriers is increased. As the optical multiplexer / demultiplexer, a semiconductor and quartz-based array diffraction grating waveguide, a multimode interference waveguide, or the like can be used. Devices having these waveguides as basic structures can be monolithically or hybridly integrated with semiconductor light sources, optical modulators, optical amplifiers, and the like.

図4は、本実施例における光シリアル・パラレル変換器20の概略構成を示す図である。光シリアル・パラレル変換器20では、波長変換器22(他の波長変換器)と高速波長制御光源24とを用いて、入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる波長と重畳して、当該波長を中心波長とする光信号に波長変換しており、これにより、光サブキャリア数分の波長からなる光信号に変換している。その後、光分波器25を用いて、変換した光信号を波長毎に分波して、パラレル信号に変換している。このとき、入力光信号は、光分流器21を用いて2つに分岐され、一方は波長変換器22へ、もう一方はタイミング発信器23へ入力されており、このタイミング発信器23では、入力光信号に同期したタイミング電気信号(クロック信号)を生成し、それを基に高速波長制御光源24を駆動して、波長変換器22に入力する異なる波長の変換光を生成している。   FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the optical serial / parallel converter 20 in the present embodiment. The optical serial / parallel converter 20 uses a wavelength converter 22 (another wavelength converter) and a high-speed wavelength control light source 24 to superimpose the input optical signal on a different wavelength for each bit of the input optical signal. The wavelength is converted into an optical signal having the wavelength as the center wavelength, and thereby converted into an optical signal having wavelengths corresponding to the number of optical subcarriers. Thereafter, the optical demultiplexer 25 is used to demultiplex the converted optical signal for each wavelength and convert it into a parallel signal. At this time, the input optical signal is branched into two using the optical shunt 21, one being input to the wavelength converter 22 and the other being input to the timing transmitter 23. A timing electric signal (clock signal) synchronized with the optical signal is generated, and the high-speed wavelength control light source 24 is driven based on the timing electric signal to generate converted light having different wavelengths to be input to the wavelength converter 22.

図5は、1対4の光シリアル・パラレル変換を例としたときの高速波長制御光源24の時間応答を示している。高速波長制御光源24の発振周波数と発振強度を、クロック信号に同期して変化するように駆動し、これらの光出力を波長変換器22への変換光として用いる。これにより、波長変換器22の出力として、入力した光信号の1ビットの時間単位で、高速波長制御光源24の発振周波数fsp1、fsp2、fsp3、fsp4に同期した信号が得られる。 FIG. 5 shows the time response of the high-speed wavelength control light source 24 when one-to-four optical serial / parallel conversion is taken as an example. The oscillation frequency and oscillation intensity of the high-speed wavelength control light source 24 are driven so as to change in synchronization with the clock signal, and these optical outputs are used as converted light to the wavelength converter 22. As a result, a signal synchronized with the oscillation frequencies f sp1 , f sp2 , f sp3 , and f sp4 of the high-speed wavelength control light source 24 is obtained as the output of the wavelength converter 22 in units of one bit time of the input optical signal.

図6は、図5と同様に、1対4の光シリアル・パラレル変換を例としたときの波長変換器22、光分波器25での時間応答波形の概念図を示している。波長変換器22へ入力した入力光信号は、図6(a)に示すように、シリアル信号である。そして、波長変換器22の出力光信号は、図6(b)に示すように、高速波長制御光源24の発信周波数fsp1、fsp2、fsp3、fsp4が時間軸上で1ビット毎に転写された波形となる。この信号を光分波器25によって波長(周波数)毎に分波することで、図6(c)に示すように、パラレル信号となる。各パラレル信号は、上述したように、波長変換器C1〜C4への光信号として入力されており、光分波器13からの入力光サブキャリア(変換光)を各々用いて、光OFDMの直交条件となる周波数間隔の光サブキャリアに波長変換される。その後、フィルタT1〜T4によって、光OFDMの直交条件を満たすようなスペクトルに整形され、更に、光合波器14で合波されることにより、光OFDM信号が生成されることになる。 FIG. 6 shows a conceptual diagram of time response waveforms in the wavelength converter 22 and the optical demultiplexer 25 when one-to-four optical serial / parallel conversion is taken as an example, as in FIG. The input optical signal input to the wavelength converter 22 is a serial signal as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 6B, the output optical signal of the wavelength converter 22 has the transmission frequencies f sp1 , f sp2 , f sp3 , and f sp4 of the high-speed wavelength control light source 24 for each bit on the time axis. It becomes a transcribed waveform. By demultiplexing this signal for each wavelength (frequency) by the optical demultiplexer 25, a parallel signal is obtained as shown in FIG. As described above, each parallel signal is input as an optical signal to the wavelength converters C1 to C4, and each of the input optical subcarriers (converted light) from the optical demultiplexer 13 is used to orthogonalize the optical OFDM. Wavelength conversion is performed on optical subcarriers having a frequency interval as a condition. After that, the filter is shaped into a spectrum that satisfies the orthogonal condition of the optical OFDM by the filters T1 to T4, and further multiplexed by the optical multiplexer 14, thereby generating an optical OFDM signal.

本実施例において、光サブキャリア数Nは、波長変換に用いる変換光の波長数と光分波器25の出力ポート数によって決定される。そのため、高速波長制御光源24の駆動方法を制御することで出力させる変換光の波長数を増加させ、それに対応した出力ポート数を備えた光分波器25を用いることで、容易に制御可能である。ここでは、高速波長制御光源24として多電極構造を用いた電子注入制御型の半導体波長制御光源や高速周波数変調光源等を用いることで、高速波長可変が可能になる。   In this embodiment, the number N of optical subcarriers is determined by the number of wavelengths of converted light used for wavelength conversion and the number of output ports of the optical demultiplexer 25. Therefore, by controlling the driving method of the high-speed wavelength control light source 24, the number of wavelengths of the converted light to be output is increased, and by using the optical demultiplexer 25 having the corresponding number of output ports, it can be easily controlled. is there. Here, by using an electron injection control type semiconductor wavelength control light source using a multi-electrode structure, a high-speed frequency modulation light source, or the like as the high-speed wavelength control light source 24, high-speed wavelength tuning becomes possible.

(実施例2)
図7は、本実施例の光OFDM信号の生成装置を示す概略構成図である。光OFDM信号の生成に関する基本原理は、上述の実施例1と同様であり、図3において説明した通りであるが、本実施例は、より簡易な構成としたものである。
(Example 2)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating an optical OFDM signal generation apparatus according to the present embodiment. The basic principle relating to the generation of the optical OFDM signal is the same as that in the first embodiment described above and is as described in FIG. 3, but this embodiment has a simpler configuration.

実施例1においては、入力した光信号をシリアル・パラレル変換するための波長変換器22と光OFDM信号生成のための波長変換器C1〜C4とが、それぞれに対して必要であり、かつ、光シリアル・パラレル変換用の高速波長制御光源24と光OFDM信号生成用の光サブキャリア発生器11とが必要であり、それぞれ別の光源が必要であった。更に、波長変換器C1〜C4とフィルタT1〜T4とは、使用する光サブキャリアの数だけ用いることが必須であった。   In the first embodiment, a wavelength converter 22 for serial / parallel conversion of an input optical signal and wavelength converters C1 to C4 for generating an optical OFDM signal are necessary for each of the optical signals. A high-speed wavelength control light source 24 for serial / parallel conversion and an optical subcarrier generator 11 for generating an optical OFDM signal are necessary, and separate light sources are necessary. Furthermore, it is essential to use the wavelength converters C1 to C4 and the filters T1 to T4 by the number of optical subcarriers to be used.

そこで、本実施例においては、光OFDM信号を生成する生成装置を、図7に示す構成とした。   Therefore, in the present embodiment, the generation apparatus that generates the optical OFDM signal is configured as shown in FIG.

本実施例の生成装置は、光分流器31、波長変換器32、タイミング発信器33、制御回路34、高速波長制御光源35(変換光発生器)、同期型高速波長可変フィルタ(以降、可変フィルタと呼ぶ。)36を有する。   The generator of this embodiment includes an optical shunt 31, a wavelength converter 32, a timing transmitter 33, a control circuit 34, a high-speed wavelength control light source 35 (converted light generator), a synchronous high-speed wavelength tunable filter (hereinafter referred to as a variable filter). 36).

光分流器31では、単一の波長の入力光信号を2つに分岐しており、2つに分岐した入力光信号の一方が波長変換器32に入力され、他方がタイミング発信器33に入力される。タイミング発信器33では、入力光信号の1ビットに同期したタイミング電気信号(クロック信号)を生成しており、このクロック信号が制御回路34に入力される。制御回路34では、クロック信号を基に、電気制御同期信号を生成しており、この電気制御同期信号が高速波長制御光源35と共に可変フィルタ36に入力される。高速波長制御光源35は、電気制御同期信号を基に駆動されており、ここでは、波長変換器32に入力する入力光サブキャリア(変換光)をビット毎に生成している。生成された入力光サブキャリア同士は、一定の周波数間隔を有するが、この周波数間隔は、入力光信号のビットレートを所望の波長数(サブキャリア数)で割ったビットレート(他のビットレート)Bに相当するものである。   In the optical shunt 31, an input optical signal having a single wavelength is branched into two, one of the two branched optical signals is input to the wavelength converter 32, and the other is input to the timing transmitter 33. Is done. The timing transmitter 33 generates a timing electric signal (clock signal) synchronized with one bit of the input optical signal, and this clock signal is input to the control circuit 34. The control circuit 34 generates an electrical control synchronization signal based on the clock signal, and this electrical control synchronization signal is input to the variable filter 36 together with the high-speed wavelength control light source 35. The high-speed wavelength control light source 35 is driven based on an electrical control synchronization signal. Here, the input optical subcarrier (converted light) input to the wavelength converter 32 is generated for each bit. The generated input optical subcarriers have a certain frequency interval. This frequency interval is obtained by dividing the bit rate of the input optical signal by the desired number of wavelengths (number of subcarriers) (other bit rates). This corresponds to B.

従って、波長変換器32には、光分流器31で2つに分岐した入力光信号の一方が入力される共に、高速波長制御光源35で生成された入力光サブキャリアが入力される。そして、波長変換器32では、入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる入力光サブキャリアと重畳して、当該入力光サブキャリアを中心波長とする光信号(光サブキャリア)に波長変換している。つまり、入力光信号の搬送波周波数である波長を光OFDMの直交条件を満たす周波数間隔の光サブキャリアに波長変換している。   Therefore, one of the input optical signals branched into two by the optical shunt 31 is input to the wavelength converter 32 and the input optical subcarrier generated by the high-speed wavelength control light source 35 is input to the wavelength converter 32. The wavelength converter 32 superimposes the input optical signal with a different input optical subcarrier for each bit of the input optical signal, and converts the wavelength into an optical signal (optical subcarrier) having the input optical subcarrier as the center wavelength. It has been converted. That is, the wavelength, which is the carrier frequency of the input optical signal, is wavelength-converted into optical subcarriers having frequency intervals that satisfy the orthogonal condition of optical OFDM.

そして、可変フィルタ36も電気制御同期信号を基に駆動されており、ここでは、入力光信号のビット毎に、波長変換した光サブキャリアの周波数の帯域幅が上記他のビットレートBの2倍に相当する周波数となるように(つまり、光OFDMの直交条件となる帯域となるように)、帯域幅を制限して当該光サブキャリアを通過させており、この結果、光OFDM信号を生成している。   The variable filter 36 is also driven based on the electrical control synchronization signal. Here, for each bit of the input optical signal, the frequency bandwidth of the wavelength-converted optical subcarrier is twice that of the other bit rate B. The bandwidth is limited so that the optical subcarrier is allowed to pass so that the frequency is equivalent to that of the optical OFDM (that is, the optical OFDM orthogonal condition is satisfied). As a result, an optical OFDM signal is generated. ing.

このように、本実施例では、入力光信号に対して、波長変換器32により光シリアル・パラレル変換と同時に光OFDMの直交条件を満たすための波長変換を行い、更に、それと同期して、可変フィルタ36によりスペクトル整形することを特徴としている。   As described above, in this embodiment, the wavelength converter 32 performs wavelength conversion for satisfying the orthogonal condition of the optical OFDM simultaneously with the optical serial / parallel conversion by the wavelength converter 32, and further, variable in synchronization with the wavelength conversion. It is characterized in that the spectrum is shaped by the filter 36.

一連の動作を説明すると、入力光信号は、光分流器31によって2つに分岐され、実施例1で述べた光シリアル・パラレル変換器20と同様に、波長変換器32とタイミング発信器33へそれぞれ入力される。タイミング発信器33は、入力光信号に同期したクロック信号を生成し、高速波長制御光源35と可変フィルタ36を駆動するための制御回路34へ入力する。   A series of operations will be described. An input optical signal is branched into two by an optical shunt 31, and is sent to a wavelength converter 32 and a timing transmitter 33 in the same manner as the optical serial / parallel converter 20 described in the first embodiment. Each is entered. The timing transmitter 33 generates a clock signal synchronized with the input optical signal and inputs the clock signal to the control circuit 34 for driving the high-speed wavelength control light source 35 and the variable filter 36.

制御回路34は、高速波長制御光源35と可変フィルタ36とに対して、クロック信号を基に、図8に示すような駆動制御を行う。ここで、図8は、光サブキャリア数Nを4としたときの例である。高速波長制御光源35の発振周波数f1、f2、f3、f4の入力光サブキャリアを、光OFDMの直交条件を満たす周波数間隔Δfで動作させ、波長変換器32へ変換光として入力する。波長変換器32の出力光信号は、高速波長制御光源35の発振周波数に同期した状態で出力されるが、その光スペクトル形状は入力光信号と同等である。従って、そのまま合波しただけでは、光OFDMの直交条件が成立しない。   The control circuit 34 performs drive control as shown in FIG. 8 on the high-speed wavelength control light source 35 and the variable filter 36 based on the clock signal. Here, FIG. 8 is an example when the number of optical subcarriers N is four. The input optical subcarriers of the oscillation frequencies f1, f2, f3, and f4 of the high-speed wavelength control light source 35 are operated at a frequency interval Δf that satisfies the orthogonal condition of the optical OFDM, and input to the wavelength converter 32 as converted light. The output optical signal of the wavelength converter 32 is output in synchronization with the oscillation frequency of the high-speed wavelength control light source 35, but its optical spectrum shape is equivalent to the input optical signal. Therefore, the optical OFDM orthogonal condition is not satisfied by simply multiplexing the signals.

そこで、図8に示すように、可変フィルタ36の時間応答は、高速波長制御光源35からの入力光サブキャリアの発振周波数(発振波長)に対して、占有帯域幅を2B(=2Δf)に固定すると共に、入力光信号のビット毎に、制限する帯域幅の中心波長、つまり、可変フィルタ36の中心周波数を高速波長制御光源35の入力光サブキャリアの発振周波数(発振波長)と同期するように可変している。これにより、光シリアル・パラレル変換の動作と同時に可変フィルタ36によってスペクトルが整形され、光OFDM信号が生成される。   Therefore, as shown in FIG. 8, the time response of the variable filter 36 is such that the occupied bandwidth is fixed to 2B (= 2Δf) with respect to the oscillation frequency (oscillation wavelength) of the input optical subcarrier from the high-speed wavelength control light source 35. At the same time, for each bit of the input optical signal, the center wavelength of the limited bandwidth, that is, the center frequency of the variable filter 36 is synchronized with the oscillation frequency (oscillation wavelength) of the input optical subcarrier of the high-speed wavelength control light source 35. It is variable. Thus, the spectrum is shaped by the variable filter 36 simultaneously with the operation of the optical serial / parallel conversion, and an optical OFDM signal is generated.

実施例1では、図3及び図5に示したように、光OFDM信号を生成するための光サブキャリア発生器11の光周波数f1、f2、f3、f4と光シリアル・パラレル変換のための高速波長制御光源24の光周波数fsp1、fsp2、fsp3、fsp4とは、それぞれ別の光周波数であったが、本実施例では、高速波長制御光源35の発振周波数とそれに同期する可変フィルタ36を用いることで、光シリアル・パラレル変換と光OFDM信号生成のための波長変換を同一の光周波数を用いて、1台の波長変換器32で同時に行うことが可能となる。 In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 5, the optical frequencies f1, f2, f3, and f4 of the optical subcarrier generator 11 for generating the optical OFDM signal and the high speed for optical serial / parallel conversion are used. The optical frequencies f sp1 , f sp2 , f sp3 , and f sp4 of the wavelength control light source 24 are different optical frequencies, but in this embodiment, the oscillation frequency of the high-speed wavelength control light source 35 and the variable filter synchronized therewith. By using 36, optical serial / parallel conversion and wavelength conversion for generating an optical OFDM signal can be simultaneously performed by a single wavelength converter 32 using the same optical frequency.

同期型の光フィルタとしては、直交条件となりうる占有帯域幅を予め設計したもの、若しくは、直流電気信号によって制御可能な帯域幅可変光フィルタ用いて、それらの中心周波数が、高速波長制御光源の発振光周波数と一致するように制御することで、光OFDM信号の生成が可能となる。光フィルタの基本構造としては、ブラッグ回折格子を用いたものやファブリペロー共振器等を用いたもので、高速波長制御光源と同様に、電子注入制御により中心周波数と占有帯域幅を制御可能なものを用いる。   As a synchronous optical filter, an occupied bandwidth that can be an orthogonal condition is designed in advance, or a variable bandwidth optical filter that can be controlled by a DC electric signal is used. By controlling so as to match the optical frequency, an optical OFDM signal can be generated. The basic structure of the optical filter is one that uses a Bragg diffraction grating or one that uses a Fabry-Perot resonator, and can control the center frequency and occupied bandwidth by electron injection control, similar to a high-speed wavelength control light source. Is used.

本実施例では、高速波長制御光源35及び可変フィルタ36の各々の制御を、タイミング発信器33からのクロック信号を用いて行うため、高周波数帯の電気系処理を要する部分が、実質上、制御回路34と高速波長制御光源35と可変フィルタ36の駆動用の電気配線のみとなる。そのため、光サブキャリア数の増加は、制御回路34により、高速波長制御光源35の発振周波数の動作点と、それに同期する可変フィルタ35の中心周波数及び直交条件を満たすための占有帯域幅を設定することで可能となる。従って、光サブキャリア数増大に伴う高周波電気配線の問題を解決することができる。又、光サブキャリア数の変化に対して柔軟に対応することができる。   In this embodiment, since each of the high-speed wavelength control light source 35 and the variable filter 36 is controlled using a clock signal from the timing transmitter 33, a portion requiring high frequency band electrical processing is substantially controlled. Only the electric wiring for driving the circuit 34, the high-speed wavelength control light source 35, and the variable filter 36 is provided. Therefore, in order to increase the number of optical subcarriers, the control circuit 34 sets the operating point of the oscillation frequency of the high-speed wavelength control light source 35, the center frequency of the variable filter 35 synchronized therewith, and the occupied bandwidth for satisfying the orthogonal condition. This is possible. Therefore, it is possible to solve the problem of high-frequency electrical wiring accompanying the increase in the number of optical subcarriers. In addition, it is possible to flexibly cope with changes in the number of optical subcarriers.

又、本実施例では、波長変換器32の数も1台であり、光サブキャリア数増加に伴う波長変換器32の増加時の低消費電力化も期待できる。光サブキャリア数Nの上限は、高速波長制御光源35及び可変フィルタ36の可変帯域幅ΔFに対して、全帯域を光サブキャリアとして用いると仮定すると、2ΔF/Nの占有帯域幅を有する可変フィルタ36を現実的に構成できるかによって決定される。50GHzの可変帯域に対して10本のサブキャリアを用いて光OFDM信号を生成するとき、要求される可変フィルタ36の占有帯域幅は10GHzとなる。   In this embodiment, the number of wavelength converters 32 is also one, and a reduction in power consumption when the number of wavelength converters 32 increases as the number of optical subcarriers increases can be expected. The upper limit of the number of optical subcarriers N is a variable filter having an occupied bandwidth of 2ΔF / N, assuming that the entire bandwidth is used as an optical subcarrier with respect to the variable bandwidth ΔF of the high-speed wavelength control light source 35 and the variable filter 36. It is determined depending on whether 36 can be configured realistically. When an optical OFDM signal is generated using 10 subcarriers for a 50 GHz variable band, the required occupied bandwidth of the variable filter 36 is 10 GHz.

典型的な光ファイバ通信帯波長である1550nm帯で光OFDM信号生成するとき、光周波数換算で193.5483THz近傍に光サブキャリアを生成することになる。例として、光サブキャリア周波数間隔2.5GHz、光サブキャリア数16本を用いて、40Gbit/sのシリアル信号から光OFDM信号を生成する時、光サブキャリアの周波数帯としては、193.5283〜193.5683THzの周波数範囲となり、波長範囲で0.32nmである。又、可変フィルタ36の占有帯域幅としては、光OFDMの直交条件により5GHzとなる。光OFDM信号にすることで、占有帯域幅と周波数利用効率はそれぞれ42.5GHz及び0.94bit/s/Hzとなる。   When an optical OFDM signal is generated in the 1550 nm band that is a typical optical fiber communication band wavelength, an optical subcarrier is generated in the vicinity of 193.5483 THz in terms of optical frequency. As an example, when generating an optical OFDM signal from a 40 Gbit / s serial signal using an optical subcarrier frequency interval of 2.5 GHz and 16 optical subcarriers, the frequency band of the optical subcarrier is 193.5283 The frequency range is 193.5683 THz, and the wavelength range is 0.32 nm. The occupied bandwidth of the variable filter 36 is 5 GHz due to the orthogonal condition of the optical OFDM. By using an optical OFDM signal, the occupied bandwidth and the frequency utilization efficiency are 42.5 GHz and 0.94 bit / s / Hz, respectively.

図9に、単一キャリア伝送における光ファイバの損失限界と分散限界を考慮した伝送距離とビットレートとの関係を示す。ここで、分散定数D=17ps/km−nm、波長1550nmと仮定した。   FIG. 9 shows the relationship between the transmission distance and the bit rate in consideration of the loss limit and dispersion limit of the optical fiber in single carrier transmission. Here, it was assumed that the dispersion constant D = 17 ps / km-nm and the wavelength 1550 nm.

図9から明らかなように、ビットレートに反比例して、伝送可能な距離が制限されることがわかる。単一キャリアによる40Gbit/sの伝送距離の限界は、2〜3km程度であるが、光OFDM信号においては、各光サブキャリアの直交関係により、2.5Gbit/sのビットレートで変調された16本の光サブキャリアが、互いに干渉せず独立に伝送することが可能となる。これは、16×2.5Gbit/s=40Gbit/sの伝送容量であるにも関わらず、伝送距離の理論限界が600kmまで拡大できることを意味する。同様にして、光サブキャリア数4、周波数間隔10GHzで40Gbit/sの光信号を光OFDM信号に変換するとき、周波数利用効率0.8bit/s/Hzで伝送距離は40km程度が可能となる。   As can be seen from FIG. 9, the transmittable distance is limited in inverse proportion to the bit rate. The limit of the transmission distance of 40 Gbit / s by a single carrier is about 2 to 3 km. However, in the optical OFDM signal, 16 bits modulated at a bit rate of 2.5 Gbit / s due to the orthogonal relationship of each optical subcarrier. The optical subcarriers can be transmitted independently without interfering with each other. This means that the theoretical limit of the transmission distance can be expanded to 600 km despite the transmission capacity of 16 × 2.5 Gbit / s = 40 Gbit / s. Similarly, when a 40 Gbit / s optical signal is converted into an optical OFDM signal with the number of optical subcarriers of 4 and a frequency interval of 10 GHz, the transmission distance can be about 40 km with a frequency utilization efficiency of 0.8 bit / s / Hz.

本実施例においては、送信すべき伝送容量と伝送距離を決定し、光OFDM信号を生成するための波長変換器、光フィルタ、光合分波器等の各構成要素の仕様を考慮することで、光サブキャリア数が決定される。従って、変調器を複数駆動する従来方法と比較して、本実施例は、光サブキャリア数の変化に柔軟に対応可能であり、光通信システムを設計する上で極めて有効である。   In this embodiment, by determining the transmission capacity and transmission distance to be transmitted, considering the specifications of each component such as a wavelength converter, an optical filter, and an optical multiplexer / demultiplexer for generating an optical OFDM signal, The number of optical subcarriers is determined. Therefore, as compared with the conventional method in which a plurality of modulators are driven, this embodiment can flexibly cope with a change in the number of optical subcarriers, and is extremely effective in designing an optical communication system.

(実施例3)
図10は、本実施例の光OFDM信号の生成装置を示す概略構成図である。本実施例では、従来のWDM方式による光信号を光OFDM信号に変換する構成としたものである。なお、本実施例において、実施例1に示した生成装置の構成と同等のものには、同じ符号を付している。
(Example 3)
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an optical OFDM signal generation apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, an optical signal according to a conventional WDM system is converted into an optical OFDM signal. In the present embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those of the generation apparatus shown in the first embodiment.

本実施例の生成装置は、光サブキャリア発生器11(変換光発生器)、光源12、光分波器13、光合波器14、光分波器42、波長変換器C1〜C4を有する。波長変換器C1〜C4は、光分波器42で分波した光信号の波長毎に設けられている。   The generation apparatus of the present embodiment includes an optical subcarrier generator 11 (converted light generator), a light source 12, an optical demultiplexer 13, an optical multiplexer 14, an optical demultiplexer 42, and wavelength converters C1 to C4. The wavelength converters C <b> 1 to C <b> 4 are provided for each wavelength of the optical signal demultiplexed by the optical demultiplexer 42.

光分波器42で分波される波長分割多重光信号は、複数のチャネル、即ち、2つ以上の波長数の光信号を光合波器41で予め多重化(合波)している。このような波長分割多重光信号が光分波器42に入力されて、光分波器42で波長毎の光信号に分波している。光サブキャリア発生器11及び光源12では、半導体レーザ等からなる光源12からの出力光を種光として、光分波器42で分波した光信号のビットレートBに相当する一定の周波数間隔を有する波長数分の入力光サブキャリア(変換光)を生成している。そして、光分波器13において、光サブキャリア発生器11で生成された波長数分の入力光サブキャリアを入力光サブキャリア毎に分波している。   The wavelength division multiplexed optical signal demultiplexed by the optical demultiplexer 42 is multiplexed (multiplexed) in advance by a plurality of channels, that is, optical signals having two or more wavelengths. Such a wavelength division multiplexed optical signal is input to the optical demultiplexer 42 and demultiplexed into optical signals for each wavelength by the optical demultiplexer 42. In the optical subcarrier generator 11 and the light source 12, a constant frequency interval corresponding to the bit rate B of the optical signal demultiplexed by the optical demultiplexer 42 with the output light from the light source 12 made of a semiconductor laser or the like as seed light. The number of input optical subcarriers (converted light) corresponding to the number of wavelengths is generated. The optical demultiplexer 13 demultiplexes the input optical subcarriers corresponding to the number of wavelengths generated by the optical subcarrier generator 11 for each input optical subcarrier.

本実施例では、一例として、波長分割多重光信号をch1〜ch4の4チャネルとしており、波長数(=光サブキャリア数)は「4」となり、この波長数分の波長変換器C1〜C4が設けられている。そして、各波長変換器C1〜C4には、光分波器42で分波した光信号が各々入力される共に、光サブキャリア発生器11で生成され、光分波器13で分波された入力光サブキャリアが各々入力される。そして、各波長変換器C1〜C4では、波長毎に、光信号を異なる入力光サブキャリアと重畳して、当該入力光サブキャリアを中心波長とする光信号(光サブキャリア)に波長変換しており、これにより、光OFDMの直交条件を満たす光サブキャリアに変換している。光合波器14では、波長変換器C1〜C4で波長変換した光サブキャリア、即ち、波長数分の光サブキャリアを一括して合波して出力しており、この結果、光OFDM信号を生成している。   In the present embodiment, as an example, the wavelength division multiplexed optical signal has four channels ch1 to ch4, the number of wavelengths (= the number of optical subcarriers) is “4”, and the wavelength converters C1 to C4 for this number of wavelengths are provided. Is provided. The optical signals demultiplexed by the optical demultiplexer 42 are input to the wavelength converters C1 to C4, respectively, generated by the optical subcarrier generator 11, and demultiplexed by the optical demultiplexer 13. Each input optical subcarrier is input. Each wavelength converter C1 to C4 superimposes an optical signal with a different input optical subcarrier for each wavelength, and converts the wavelength into an optical signal (optical subcarrier) having the input optical subcarrier as a central wavelength. Thus, the optical subcarrier is converted into an optical subcarrier that satisfies the orthogonal condition of optical OFDM. The optical multiplexer 14 combines and outputs the optical subcarriers wavelength-converted by the wavelength converters C1 to C4, that is, the optical subcarriers corresponding to the number of wavelengths, and generates an optical OFDM signal as a result. doing.

このように、本実施例では、従来のWDM方式による多重化方法を、周波数利用効率の高い光OFDM信号に変換することを特徴としている。   As described above, this embodiment is characterized in that a conventional multiplexing method based on the WDM system is converted into an optical OFDM signal having high frequency utilization efficiency.

図11に、従来のWDM方式より多重化したスペクトルと光OFDM信号により多重化したスペクトルの概念図を示す。従来のWDM方式による強度変調では、規格により定められた1つの周波数グリッド(=チャネル)に対して1つの光信号を割当てる場合、その周波数利用効率は最大で0.5bit/s/Hzに制限される。周波数グリッドの間隔を厳密に固定する場合には、この値より更に小さくなる。一方、本実施例では、従来のWDM方式による光信号を光OFDM信号に変換し、1つのグリッドに集約することで、周波数利用効率の増大を可能にしている。   FIG. 11 shows a conceptual diagram of a spectrum multiplexed by a conventional WDM system and a spectrum multiplexed by an optical OFDM signal. In the intensity modulation by the conventional WDM method, when one optical signal is assigned to one frequency grid (= channel) determined by the standard, the frequency utilization efficiency is limited to 0.5 bit / s / Hz at the maximum. The When the interval of the frequency grid is strictly fixed, it becomes smaller than this value. On the other hand, in this embodiment, an optical signal according to a conventional WDM system is converted into an optical OFDM signal and aggregated in one grid, thereby increasing the frequency utilization efficiency.

例として、10Gbit/sの光信号を周波数グリッド100GHzの4波長で、WDM方式で多重化するとき、その周波数利用効率は0.1bit/s/Hzであるが、これを本実施例により光OFDM信号に変換することで、0.4bit/s/Hzと4倍となる。   As an example, when a 10 Gbit / s optical signal is multiplexed in the WDM system at four wavelengths of a frequency grid of 100 GHz, the frequency utilization efficiency is 0.1 bit / s / Hz. By converting it to a signal, the signal becomes 0.4 bit / s / Hz, which is four times.

本実施例では、光ファイバ中を一定のビットレートで伝送するWDM光信号を、光OFDM信号に変換する対象として用いるため、光分波器42によってWDM光信号を波長毎に分波し、それぞれを波長変換器C1〜C4への光信号として入力する。変換光としては、実施例1と同様に、光サブキャリア発生器11の光出力を用いる。このとき、波長変換器C1〜C4に入力する光信号のビットレートBに対して、光OFDMの直交条件となりうる光周波数間隔の入力光サブキャリア(変換光)を用いて波長変換を行っている。   In this embodiment, since a WDM optical signal transmitted at a constant bit rate in an optical fiber is used as an object to be converted into an optical OFDM signal, the optical demultiplexer 42 demultiplexes the WDM optical signal for each wavelength, Are input as optical signals to the wavelength converters C1 to C4. As the converted light, the optical output of the optical subcarrier generator 11 is used as in the first embodiment. At this time, wavelength conversion is performed on the optical signal bit rate B input to the wavelength converters C1 to C4 using input optical subcarriers (converted light) at optical frequency intervals that can be an orthogonal condition of optical OFDM. .

本実施例では、予め定められたビットレートBの光信号に対して、それに相当する周波数間隔で光サブキャリアを生成するため、波長変換の動作のみで光OFDMの直交条件を満足させることが可能となり、その結果、光フィルタリングによるスペクトル整形が不要となる。その結果、実施例1及び実施例2とは異なり、スペクトル整形のための光フィルタを用いることなく、光合波器14によって合波することで、光OFDM信号に変換することができる。又、従来のWDM光信号から光OFDM信号への変換に際して、本実施例でも、高周波の電気処理を用いることなく、光OFDM信号の生成が可能となる。   In this embodiment, optical subcarriers are generated at a frequency interval corresponding to a predetermined bit rate B optical signal, so that the optical OFDM orthogonal condition can be satisfied only by wavelength conversion operation. As a result, spectrum shaping by optical filtering becomes unnecessary. As a result, unlike the first and second embodiments, the optical multiplexer 14 can multiplex the optical OFDM signal without using an optical filter for spectrum shaping. Also, in the case of conversion from a conventional WDM optical signal to an optical OFDM signal, an optical OFDM signal can also be generated in this embodiment without using high-frequency electrical processing.

本発明に係る光直交周波数分割多重光信号の生成方法及び生成装置は、高い周波数利用効率を実現する光ファイバ通信に好適なものである。   The method and apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to the present invention is suitable for optical fiber communication realizing high frequency utilization efficiency.

11 光サブキャリア発生器
14 光合波器
20 光シリアル・パラレル変換器
22 波長変換器
24 高速波長制御光源
25 光分波器
32 波長変換器
35 高速波長制御光源
36 同期型高速波長可変フィルタ
42 光分波器
C1〜C4 波長変換器
T1〜T4 帯域通過光フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical subcarrier generator 14 Optical multiplexer 20 Optical serial / parallel converter 22 Wavelength converter 24 High-speed wavelength control light source 25 Optical demultiplexer 32 Wavelength converter 35 High-speed wavelength control light source 36 Synchronous high-speed wavelength variable filter 42 Optical component Wavelength C1-C4 Wavelength converter T1-T4 Bandpass optical filter

Claims (10)

単一の波長の入力光信号を入力するステップと、
前記入力光信号を2つ以上の波長数の波長からなる光信号に変換すると共に、当該光信号を波長毎に分波するステップと、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成するステップと、
分波した前記光信号の波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする他の光信号に波長変換するステップと、
波長変換した前記他の光信号の波長毎に、当該他の光信号の周波数の帯域幅が前記ビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該他の光信号を通過させるステップと、
前記波長数の透過された前記他の光信号を合波して出力するステップとを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成方法。
Inputting an input optical signal of a single wavelength;
Converting the input optical signal into an optical signal having two or more wavelengths, and demultiplexing the optical signal for each wavelength;
Generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
For each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposing the optical signal with the different converted light, and performing wavelength conversion to another optical signal having the converted light as a central wavelength;
For each wavelength of the other optical signal subjected to wavelength conversion, the bandwidth is limited so that the bandwidth of the frequency of the other optical signal corresponds to twice the bit rate. Passing the signal;
Combining and outputting the other optical signals transmitted through the number of wavelengths, and
An optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal generation method, comprising: generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal from the input optical signal that has been input.
請求項1に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成方法において、
前記分波するステップは、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる波長と重畳して、当該波長を中心波長とする光信号に波長変換して、前記波長数の波長からなる光信号に変換するステップと、
変換した前記光信号を波長毎に分波するステップとを有することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成方法。
The method of generating an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal according to claim 1,
The step of demultiplexing comprises:
For each bit of the input optical signal, superimposing the input optical signal on a different wavelength, converting the wavelength into an optical signal having the wavelength as a central wavelength, and converting the optical signal into an optical signal having the number of wavelengths. ,
And a step of demultiplexing the converted optical signal for each wavelength. A method of generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal.
単一の波長の入力光信号を入力するステップと、
前記入力光信号のビットレートを2つ以上の波長数で割って他のビットレートを求めると共に、前記他のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成するステップと、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換するステップと、
前記入力光信号のビット毎に、波長変換した前記光信号の周波数の帯域幅が前記他のビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該光信号を通過させるステップとを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成方法。
Inputting an input optical signal of a single wavelength;
Dividing the bit rate of the input optical signal by two or more wavelengths to obtain another bit rate, and generating converted light having the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the other bit rate;
For each bit of the input optical signal, superimposing the input optical signal with the different converted light, and performing wavelength conversion to an optical signal having the converted light as a central wavelength;
For each bit of the input optical signal, pass the optical signal by limiting the bandwidth so that the frequency bandwidth of the wavelength-converted optical signal is a frequency equivalent to twice the other bit rate. And a step of causing
An optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal generation method, comprising: generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal from the input optical signal that has been input.
請求項3に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成方法において、
前記通過させるステップは、
前記入力光信号のビット毎に、制限する前記帯域幅の中心波長を前記変換光の波長に同期させて、前記光信号を通過させることを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成方法。
The method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to claim 3,
The passing step includes:
A method for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal, wherein the optical signal is passed in synchronization with the wavelength of the converted light for each bit of the input optical signal in synchronization with a center wavelength of the bandwidth to be limited.
2つ以上の波長数の波長からなる波長分割多重光信号を入力するステップと、
前記波長分割多重光信号を波長毎の光信号に分波するステップと、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成するステップと、
分波した前記光信号の波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換するステップと、
前記波長数の波長変換した前記光信号を合波して出力するステップとを有し、
入力した前記波長分割多重光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成方法。
Inputting a wavelength division multiplexed optical signal composed of two or more wavelengths;
Demultiplexing the wavelength division multiplexed optical signal into optical signals for each wavelength;
Generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
For each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposing the optical signal with the different converted light, and performing wavelength conversion to an optical signal having the converted light as a central wavelength;
Combining and outputting the wavelength-converted optical signals of the number of wavelengths,
An optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal generation method, comprising: generating an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal from the input wavelength division multiplexed optical signal.
入力した単一の波長の入力光信号を、2つ以上の波長数の波長からなる光信号に変換すると共に、当該光信号を波長毎に分波する変換器と、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成する変換光発生器と、
分波した前記光信号の波長毎に設けられ、当該波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする他の光信号に波長変換する波長変換器と、
分波した前記光信号の波長毎に設けられ、波長変換した前記他の光信号の波長毎に、当該他の光信号の周波数の帯域幅が前記ビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該他の光信号を通過させるフィルタと、
前記波長数の透過された前記他の光信号を合波して出力する光合波器とを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成装置。
A converter that converts an input optical signal having a single wavelength into an optical signal composed of two or more wavelengths, and demultiplexes the optical signal for each wavelength;
A converted light generator for generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
A wavelength converter that is provided for each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposes the optical signal with the different converted light for each wavelength, and converts the wavelength into another optical signal having the converted light as a central wavelength. When,
Provided for each wavelength of the demultiplexed optical signal, and for each wavelength of the other optical signal subjected to wavelength conversion, the frequency bandwidth of the other optical signal is a frequency corresponding to twice the bit rate. A filter that limits the bandwidth and passes the other optical signal;
An optical multiplexer that multiplexes and outputs the other optical signals transmitted through the number of wavelengths;
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal, wherein an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input optical signal inputted.
請求項6に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成装置において、
前記変換器は、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる波長と重畳して、当該波長を中心波長とする光信号に波長変換して、前記波長数の波長からなる光信号に変換する他の波長変換器と、
変換した前記光信号を波長毎に分波する光分波器とを有することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成装置。
The apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to claim 6,
The converter is
For each bit of the input optical signal, the input optical signal is superimposed on a different wavelength, converted into an optical signal having the wavelength as a central wavelength, and converted into an optical signal having the number of wavelengths. A wavelength converter;
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal, comprising: an optical demultiplexer that demultiplexes the converted optical signal for each wavelength.
入力した単一の波長の入力光信号のビットレートを2つ以上の波長数で割って他のビットレートを求めると共に、前記他のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成する変換光発生器と、
前記入力光信号のビット毎に、当該入力光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換する波長変換器と、
前記入力光信号のビット毎に、波長変換した前記光信号の周波数の帯域幅が前記他のビットレートの2倍に相当する周波数となるように、前記帯域幅を制限して当該光信号を通過させるフィルタとを有し、
入力した前記入力光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成装置。
Dividing the bit rate of the input optical signal of a single wavelength by the number of two or more wavelengths to obtain another bit rate, and converting the converted number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the other bit rate. A converted light generator to generate,
For each bit of the input optical signal, a wavelength converter that superimposes the input optical signal with the different converted light and converts the wavelength into an optical signal having the converted light as a center wavelength;
For each bit of the input optical signal, pass the optical signal by limiting the bandwidth so that the frequency bandwidth of the wavelength-converted optical signal is a frequency equivalent to twice the other bit rate. And a filter to be
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal, wherein an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal is generated from the input optical signal inputted.
請求項8に記載の光直交周波数分割多重光信号の生成装置において、
前記フィルタは、
前記入力光信号のビット毎に、制限する前記帯域幅の中心波長を前記変換光の波長に同期させて、前記光信号を通過させる同期型波長可変フィルタであることを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成装置。
The apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexing optical signal according to claim 8,
The filter is
Optical quadrature frequency division, wherein the optical wavelength division filter is a synchronous wavelength tunable filter that passes the optical signal by synchronizing the center wavelength of the bandwidth to be limited to the wavelength of the converted light for each bit of the input optical signal Multiple optical signal generator.
入力した2つ以上の波長数の波長からなる波長分割多重光信号を、波長毎の光信号に分波する光分波器と、
分波した前記光信号のビットレートに相当する周波数間隔を有する前記波長数の変換光を生成する変換光発生器と、
分波した前記光信号の波長毎に設けられ、当該波長毎に、当該光信号を異なる前記変換光と重畳して、当該変換光を中心波長とする光信号に波長変換する波長変換器と、
前記波長数の波長変換した前記光信号を合波して出力する光合波器とを有し、
入力した前記波長分割多重光信号から光直交周波数分割多重光信号を生成することを特徴とする光直交周波数分割多重光信号の生成装置。
An optical demultiplexer for demultiplexing an input wavelength division multiplexed optical signal composed of two or more wavelengths into an optical signal for each wavelength;
A converted light generator for generating converted light of the number of wavelengths having a frequency interval corresponding to the bit rate of the demultiplexed optical signal;
A wavelength converter that is provided for each wavelength of the demultiplexed optical signal, superimposes the optical signal with the different converted light for each wavelength, and converts the wavelength into an optical signal having the converted light as a central wavelength;
An optical multiplexer that multiplexes and outputs the optical signal having undergone wavelength conversion of the number of wavelengths,
An apparatus for generating an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal, which generates an optical orthogonal frequency division multiplexed optical signal from the input wavelength division multiplexed optical signal.
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