CN102282784A - 光发送器 - Google Patents

Abstract

提供一种能够降低多值调制处理的处理负荷的光发送器。是将作为所输入的电信号的输入数据序列转换为光多值信号来进行输出的光发送器，具备：LUT(2)，其保存用于执行光多值调制的数据，根据输入数据序列输出第一调制数据和第二调制数据；DAC(5a)，其对第一调制数据进行D/A转换来生成第一多值信号；DAC(5b)，其对第二调制数据进行D/A转换来生成第二多值信号；以及2电极MZ调制器(8)，其包括第一相位调制器(8a)和第二相位调制器(8b)，该第一相位调制器(8a)根据第一多值信号调制来自光源(7)的光，该第二相位调制器(8b)根据第二多值信号调制来自光源的光，该2电极MZ调制器(8)将来自第一相位调制器(8a)的光信号和来自第二相位调制器(8b)的光信号进行合成，来输出光多值信号。

Description

光发送器

技术领域

本发明涉及一种将电信号转换为光信号来进行发送的光发送器。

背景技术

为了实现WDM光通信系统的大容量化，提高每一波长的传输率是有效的。在此，在不改变调制方式而提高送出至光传输线路的符号率(symbol rate)的情况下，容许残余色散(dispersion)量与符号率的平方成反比，因此存在光传输线路的波长色散耐受性降低的问题。另外，还存在如下问题：需要高速地执行电信号处理，模拟电部件的成本增加。

因此，近年来，积极地进行着如下研究：不提高符号率而提高每一符号的信号多路复用度(multiplicity)，由此实现系统的大容量化。

作为提高信号多路复用度的方式，例如已知通过对一个符号分配2值(多路复用度2)来将传输容量设为2倍的QPSK方式、通过对一个符号分配4值(多路复用度4)来将传输容量设为4倍的16QAM方式、16APSK方式等多值调制方式。

通常，在执行这些多值调制的情况下，将I/Q调制器用作光调制器。I/Q调制器是能够独立地生成正交的光电场成分(I信道、Q信道)的调制器，具有将马赫-曾德尔(MZ：Mach-Zehnder)调制器并联连接而成的特殊结构。

例如在执行QPSK调制的情况下，使用将两个MZ调制器并联连接而成的Dual Parallel MZ调制器(DPMZM：Dual Parallel MZModulator)(例如参照专利文献1)。

另外，在执行16QAM调制的情况下，使用DPMZM或进一步将两个DPMZM并联连接而成的Quad Parallel MZ调制器(QPMZM：Quad Parallel MZ Modulator)(例如参照非专利文献1)。

在此，无论在使用专利文献1和非专利文献1中的哪一个调制器的情况下，都由于MZ调制器的数量增加而存在如下问题：成本增加，并且偏置控制部分增加。

因此，考虑使用将两个相位调制器并联连接而成的2电极MZ调制器(DDMZM：Dual Drive MZM)来实现多值调制(例如专利文献2、非专利文献2)。

2电极MZ调制器是作为推挽型光调制器而广泛适用于通常的光收发器的光部件，因此能够实现成本的降低。另外，由于是仅通过一次MZ调制器的结构，因此能够实现光的插入损失的降低。

专利文献

专利文献1：日本特表2004-516743号公报

专利文献2：美国专利第7023601号说明书

非专利文献

非专利文献1：T.Sakamoto，et al.，“50-Gb/s 16QAM by aquad-parallel Mach-Zehnder modulator”，ECOC2007，PD2.8，2007

非专利文献2：K-P.Ho，et al.，“Generation of ArbitraryQuadrature Signals Using One Dual-Drive Modulator”，IEEEJ.Lightwave Technol.，Vol.23，No.2，February 2005，pp.764-770

发明内容

(发明要解决的问题)

然而，在以往技术中存在如下问题。

在以往的光发送器中，需要对高速输入的输入数据序列执行多值调制处理，因此存在处理负荷变大的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低多值调制处理的处理负荷的光发送器。

(用于解决问题的手段)

本发明所涉及的光发送器是将作为所输入的电信号的输入数据序列转换为光多值信号来进行输出的光发送器，该光发送器具备：查找表，其保存用于执行光多值调制的数据，根据输入数据序列输出第一调制数据和第二调制数据；第一D/A转换器，其对第一调制数据进行D/A转换来生成第一多值信号；第二D/A转换器，其对第二调制数据进行D/A转换来生成第二多值信号；以及2电极MZ调制器，其包括第一相位调制器和第二相位调制器，该第一相位调制器根据第一多值信号调制来自光源的光，该第二相位调制器根据第二多值信号调制来自光源的光，该2电极MZ调制器将来自第一相位调制器的光信号和来自第二相位调制器的光信号进行合成，来输出光多值信号。

(发明的效果)

根据本发明的光发送器，光发送器具备查找表，该查找表保存用于执行光多值调制的数据，根据输入数据序列输出第一调制数据和第二调制数据。由此，针对输入数据序列，能够将第一调制数据和第二调制数据分别一对一地进行输出。

因此，能够降低多值调制处理的处理负荷。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的光发送器的模块结构图。

图2是例示本发明的实施方式1的4位输入数据的组与复平面上的信号点配置之间的关系的说明图。

图3是表示本发明的实施方式1的DAC的分辨率(位数)与惩罚之间的关系的说明图。

图4是例示为了实现图2的信号点配置所需的第一驱动电信号和第二驱动电信号与假定6位分辨率的DAC的情况下的LUT的保存数据的说明图。

图5是例示为了实现图2的信号点配置所需的第一驱动电信号和第二驱动电信号与假定6位分辨率的DAC的情况下的LUT的保存数据的另一说明图。

图6是表示使用与图4所示的表的设定对应的第一驱动电信号和第二驱动电信号的情况下的驱动振幅变动(振幅偏移)与惩罚之间的关系的说明图。

图7是表示在本发明的实施方式1中驱动电信号的驱动振幅比最佳值减小(0.9倍)的情况下的4位输入数据的组与复平面上的信号点配置之间的关系的说明图。

图8是表示在本发明的实施方式1中驱动电信号的驱动振幅比最佳值增加(1.1倍)的情况下的4位输入数据的组与复平面上的信号点配置之间的关系的说明图。

图9是表示在本发明的实施方式1中驱动电信号的驱动振幅比最佳值减小的情况下的LUT的保存数据的设定例的说明图。

(附图标记说明)

2：LUT(查找表)；3：LUT控制部(查找表控制单元)；5a、5b：DAC(第一D/A转换器、第二D/A转换器)；7：光源；8：2电极MZ调制器；8a、8b：相位调制器。

具体实施方式

下面，根据附图来说明本发明的各实施方式，在各图中对同一或相当的部分附加同一符号来进行说明。

此外，在以下的实施方式中，设为具备S/P转换部1和P/S转换部4的结构，但是在以与输入数据序列相同的速度执行LUT2的处理的情况下，不需要S/P转换部1和P/S转换部4。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的光发送器的模块结构图。

在图1中，该光发送器具备S/P(Serial/Parallel：串行/并行)转换部1、查找表2、查找表控制部3、P/S(Parallel/Serial：并行/串行)转换部4、两个D/A转换器5a、5b(第一D/A转换器、第二D/A转换器)、两个电放大器6a、6b、光源7以及2电极MZ调制器8。

2电极MZ调制器8由两个相位调制器8a、8b构成。

此外，以下将查找表2称为LUT2(Look-up Table)。另外，将D/A转换器5a、5b称为DAC5a、5b(Digital/Analog Convertor：数模转换器)。

以下说明该光发送器的各部位的功能。

S/P转换部1将输入到光发送器的输入数据序列与LUT2的处理速度相匹配地进行并列展开。LUT2具有与基于S/P转换部1的展开数相同数量的表，输出与被并列展开的输入数据序列相应的DAC5a、5b的设定值(第一调制数据、第二调制数据)。在此，在LUT2中保存实现光多值调制的数据，而且，保存数据是能够再次设定的。LUT控制部3(查找表控制单元)随时变更LUT2的保存数据。关于基于LUT控制部3的保存数据的变更处理，稍后说明。

P/S转换部4对来自LUT2的输出进行P/S转换，来生成具有与DAC5a、5b的输出数据更新速度对应的数据率(data rate)的DAC5a、5b的设定值，并分别输出到DAC5a、5b。DAC5a、5b对从P/S转换部4输出的设定值进行D/A转换，生成第一多值信号和第二多值信号。电放大器6a、6b将来自DAC5a、5b的第一多值信号和第二多值信号放大至光调制所需要的电压振幅，生成第一驱动电信号V1(t)和第二驱动电信号V2(t)。

2电极MZ调制器8用来自电放大器6a、6b的第一驱动电信号V1(t)和第二驱动电信号V2(t)驱动相位调制器8a、8b，对来自光源7的连续(CW：Continuous-wave)光进行调制，输出调制光信号。

在此，作为LUT2的保存数据，保存有实现光多值调制的数据，因此作为从2电极MZ调制器8输出的调制光信号而能够得到光多值信号。

此外，LUT2为了输出与光多值信号的信号多路复用度(映射到一个符号的信号数)相应的DAC5a、5b的设定值，设为具有如下地址长度和位宽的表结构，该地址长度具有光多值信号的信号多路复用度以上的长度，该位宽为DAC5a、5b的量化位数以上的长度。此时，通过将输入数据序列的位串作为地址来进行数据参照，能够读出所期望的DAC5a、5b的设定值。

以下，以作为光多值调制而使用2电极MZ调制器8(DDMZM)执行16QAM调制的情况为例进行说明。

在16QAM调制中，对光信号的一个符号分配4位数据。通过该多值化操作，例如利用符号率为10Gsymbol/s的光信号能够传输40Gb/s的信息。在图2中例示4位输入数据的组与复平面上的信号点配置之间的关系。

在此，2电极MZ调制器8的传递函数基于极坐标表示的形式而如下式(1)表示。在式(1)中，V_π是2电极MZ调制器8的半波长电压。

[式1]

$\left|E\left(t\right)\right|\exp \left[\mathrm{j\φ}\left(t\right)\right]=\cos \left[\frac{V_1\left(t\right)-V_2\left(t\right)}{2V_{\mathrm{\π}}}\mathrm{\π}\right]\exp \left[j\frac{V_1\left(t\right)+V_2\left(t\right)}{2V_{\mathrm{\π}}}\mathrm{\π}\right]---\left(1\right)$

另外，为了生成图2的各信号点所需的第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)通过式(1)的逆变换而如下式(2)表示。

[式2]

$\left\{\begin{array}{c}{V}_1\left(t\right)=\frac{V_{\mathrm{\π}}}{\mathrm{\π}}[\mathrm{\φ}\left(t\right)+{\cos }^{-1}\left(\right|E\left(t\right)\left|\right)]\\ V_2\left(t\right)=\frac{V_{\mathrm{\π}}}{\mathrm{\π}}[\mathrm{\φ}\left(t\right)-{\cos }^{-1}\left(\right|E\left(t\right)\left|\right)]\end{array}\right.---\left(2\right)$

此外，实际上为了输出生成式(2)所表示的各信号点所需的电压，使用DAC5a、5b。另外，一般将传输符号率的2倍以上的速度作为DAC5a、5b的输出数据更新速度。

接着，在图3中示出DAC5a、5b的分辨率(位数)与以离最佳信号点的偏移量的平均值表示的惩罚(penalty)之间的关系。

在图3中，白色圆是对于2电极MZ调制器8(DDMZM)的计算结果，黑色圆是对于上述Dual Parallel MZ调制器(DPMZM)的计算结果。

从图3可知，在考虑使用2电极MZ调制器8(DDMZM)的情况下，当考虑能够忽略惩罚的区域时，只要使用具有6位以上的分辨率的DAC5a、5b即可。

接着，在图4中例示为了实现图2的信号点配置所需的第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)与假定6位分辨率的DAC5a、5b的情况下的LUT2的保存数据。

在图4中，第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)的值是以2电极MZ调制器8的半波长电压为基准表示对2电极MZ调制器8施加的电压值的值。

在LUT2中，通过将4位数据的组用作地址输入并将与地址对应的6位保存数据用作输出，能够得到对DAC5a、5b设定的6位数据。

另外，4位数据的组还对应于图2的各信号点，因此通过使用来自与作为LUT2的输出而得到的6位数据对应的DAC5a、5b的输出来驱动2电极MZ调制器8，能够实现作为光多值信号的与16QAM调制对应的各信号点。

此时，在将DAC5a、5b的输出数据更新速度设为光多值信号的符号率的n倍的情况下，通过准备n组以上的图4所示的LUT2的保存数据，能够按DAC5a、5b的输出数据的每个更新定时设定最佳数据。

此外，图4所示的第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)和LUT2的保存数据并不限定于这些值，只要是能够实现同一信号点配置的组合，就可以是其它值。在图5中示出第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)和假定6位分辨率的DAC5a、5b的情况下的LUT2的保存数据的其它例子。

接着，图6中示出使用与图4所示的表的设定对应的第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)的情况下的驱动振幅变动(振幅偏移)与惩罚之间的关系。

在图6中，白色圆是对于2电极MZ调制器8(DDMZM)的计算结果，黑色圆是对于DPMZM的计算结果。

从图6可知，在使用2电极MZ调制器8(DDMZM)的情况下，与使用DPMZM的情况相比，对于离驱动电信号的最佳设定的偏移的容许度小。

接着，图7中示出驱动电信号的驱动振幅比最佳值减小(0.9倍)的情况下的4位输入数据的组与复平面上的信号点配置之间的关系。另外，图8中示出驱动电信号的驱动振幅比最佳值增加(1.1倍)的情况下的4位输入数据的组与复平面上的信号点配置之间的关系。

在图7和图8中，白色圆是与最佳驱动振幅对应的信号点配置，黑色圆是驱动振幅从最佳值偏移的情况下的信号点配置。

从图7和图8可知，驱动振幅的偏移较大地影响信号质量。

在此，即使图4所示的LUT2的保存数据为最佳设定，在实际的光发送器的驱动时，有时应施加到2电极MZ调制器8的驱动电信号的最佳驱动振幅与LUT2的保存数据之间产生差异。作为其主要原因，考虑DAC5a、5b的输出的不完整性、电放大器6a、6b的增益及输出信号的振幅的个体偏差、2电极MZ调制器8的半波长电压的个体偏差等。

因此，预先测量由DAC5a、5b的特性、电放大器6a、6b的特性、构成2电极MZ调制器8的相位调制器8a、8b的所需驱动电压等所引起的驱动振幅的偏移，使用以降低所测量得到的驱动振幅的偏移的方式校正保存数据而得到的LUT2，由此能够降低信号质量的劣化。

另外，作为降低信号质量的劣化的其它方法，考虑如下方法：通过由LUT控制部3随时变更LUT2的保存数据，使驱动电信号的振幅维持最佳状态。在这种情况下，随时检测由DAC5a、5b的特性、电放大器6a、6b的特性、构成2电极MZ调制器8的相位调制器8a、8b的所需驱动电压等所引起的驱动振幅的偏移，根据偏移量变更LUT2的保存数据。

由此，在构成光发送器之后，能够根据各部件的性能对每个光发送器分别设定LUT2的保存数据，能够防止信号质量的劣化。

在此，作为LUT2的保存数据的最佳化方法，能够使用如下方法等：观测从2电极MZ调制器8输出的光多值信号，进行调整以得到最佳信号点；相乘从已知的训练模式的响应得到的系统的相反特性；使相对置的光接收器中的接收数据的错误率最小。

此外，作为光多值信号的观测结果，通常使用作为复平面上的信号点配置的以I信道成分(实部成分)以及Q信道成分(虚部成分)的正交坐标系表示的信号序列。此时，在使用2电极MZ调制器8的情况下，驱动电信号和光多值信号具有以上式(1)表示的关系，因此与使用DPMZM时不同地，离光多值信号的I信道成分和Q信道成分的理想状态的偏移不会与驱动电信号一对一对应。

因此，在以使用2电极MZ调制器8的系统提取上述相反特性的情况下，需要进行考虑了以上式(1)和上式(2)表示的2电极MZ调制器8的传递函数的运算。

图9是表示驱动电信号的驱动振幅比最佳值减小的情况下的LUT2的保存数据的设定例的说明图。

在图9中，作为LUT2的保存数据，DAC5a、5b具有7位分辨率，作为初始状态，假定保存有与图4对应的相当于6位分辨率的数据的状态。

根据图9，在初始状态下驱动振幅为最佳值的0.9倍，在执行1.1倍(＝1/0.9倍)的校正的情况下，通过将LUT2的保存数据变更为右边2列的值，能够容易地校正电驱动信号，能够以最佳的驱动条件执行16QAM调制。

在此，如图9所示，优选的是LUT2的保存数据的位宽和DAC5a、5b的位宽是对被实现的调制方式所需的位数追加校正用的位而得到的大小。例如，当根据图3所示的惩罚将执行16QAM调制的情况下所需的位宽估计为6位时，将LUT2的保存数据设为7位，使用具有7位分辨率的DAC5a、5b，由此能够执行图9所示的校正处理。

接着，说明例如通过16QAM调制传输40Gb/s的信息的情况下的LUT2的存储容量。

此外，假定所生成的光多值信号的符号率为10Gsymbol/s，DAC5a、5b的分辨率为7位，LUT2的保存数据的数据宽度为7位，DAC5a、5b的输出更新定时为光多值信号的符号率的2倍(2倍过采样(double oversampling))，S/P转换部1的内部运算为64并行。

此时，作为LUT2的保存数据，第一驱动电信号V1(t)、第二驱动电信号V2(t)用都是具有14Kbit(＝64×16×7×2)的存储容量即可。

根据本发明的实施方式1所涉及的光发送器，光发送器具备查找表，该查找表保存用于执行光多值调制的数据，根据输入数据序列输出第一调制数据和第二调制数据。由此，针对输入数据序列，能够将第一调制数据和第二调制数据分别一对一地进行输出。

因此，能够降低多值调制处理的处理负荷。

另外，该光调制器具备查找表控制单元，该查找表控制单元随时变更查找表的保存数据。

因此，在构成光发送器之后，能够根据各部件的性能对每个光发送器分别设定查找表的保存数据，能够防止信号质量的劣化。

此外，在上述实施方式1中，在图8中，以2电极MZ调制器8的驱动振幅的校正为例子，而由于执行使用了LUT2的数据设定，因此能够对应于线性校正和非线性校正中的任一个。

另外，在上述实施方式1中，在图8中，说明了将追加位设为1位的情况，但是不限定于此，也可以根据校正内容自由地追加位宽。

另外，在上述实施方式1中，说明了实现信号点的定时中的数据校正，而通过针对同一信号点具有与DAC5a、5b的输出更新定时对应的n个表值，能够执行使用了n倍过采样数据的一般的线性和非线性校正。

另外，在上述实施方式1中，关于LUT2的保存数据的校正仅考虑了光发送器的各部位的特性，但是并不限定于此。在校正LUT2的保存数据时，通过进一步考虑与光发送器相对置的光接收器的特性(信号错误率等)，能够实现更佳的动作。通过反方向的通信路径的使用、使用了监视控制光、公用线路的信息传输等，能够反馈光接收器的特性。

此外，在使用了LUT2的情况下，能够同时执行输入数据序列向多值信号的信号配置(映射)和驱动电信号的校正，因此能够使电路小型化。

Claims (7)

1.一种光发送器，将作为所输入的电信号的输入数据序列转换为光多值信号来进行输出，该光发送器具备：

查找表，保存用于执行光多值调制的数据，根据所述输入数据序列输出第一调制数据和第二调制数据；

第一D/A转换器，对所述第一调制数据进行D/A转换来生成第一多值信号；

第二D/A转换器，对所述第二调制数据进行D/A转换来生成第二多值信号；以及

2电极MZ调制器，包括第一相位调制器和第二相位调制器，该第一相位调制器根据所述第一多值信号调制来自光源的光，该第二相位调制器根据所述第二多值信号调制来自所述光源的光，该2电极MZ调制器对来自所述第一相位调制器的光信号和来自所述第二相位调制器的光信号进行合成，输出所述光多值信号。

2.根据权利要求1所述的光发送器，其特征在于，

还具备查找表控制单元，该查找表控制单元对保存在所述查找表中的保存数据进行校正，以使所输出的所述光多值信号成为所期望的值。

3.根据权利要求2所述的光发送器，其特征在于，

所述查找表控制单元校正所述保存数据，以使所述光多值信号离信号点配置的最佳值的偏移最小。

4.根据权利要求2所述的光发送器，其特征在于，

所述查找表控制单元对所述保存数据相乘所述输入数据序列针对已知训练模式的响应特性的相反特性，来校正所述保存数据。

5.根据权利要求2所述的光发送器，其特征在于，

所述查找表控制单元校正所述保存数据，以使与光发送器相对置的光接收器中的信号错误率最小。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的光发送器，其特征在于，

在将所述第一D/A转换器以及所述第二D/A转换器的输出数据更新速度和所述光多值信号的符号率之比设为n时，所述查找表具有n组以上的保存数据，根据所述第一D/A转换器和所述第二D/A转换器的输出数据更新定时，切换保存数据。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的光发送器，其特征在于，

所述查找表具有如下保存数据：根据预先测量得到的第一D/A转换器以及所述第二D/A转换器的特性、和所述第一相位调制器以及所述第二相位调制器的所需驱动电压进行了校正，以使所述光多值信号离信号点配置的最佳值的偏移最小。

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