JP2000341220A

JP2000341220A - 光信号のスクランブル方法および光信号スクランブラ

Info

Publication number: JP2000341220A
Application number: JP2000100211A
Authority: JP
Inventors: Stephen Michael Webb; ステイーブン・マイケル・ウエブ; Haxell Ian; イアン・ハクセル
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2000-12-08
Also published as: GB9907829D0; EP1043848A2; EP1043848A3

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な設計の光信号スクランブラを提供す
る。【解決手段】光信号スクランブラ１８は、光信号のた
めの共通入出力を有する光位相変調器２２を有する。変
調器は、また変調信号のための入力と、４５°ファラデ
ー鏡２４に結合された共通出入力とを有する。スクラン
ブラ１８は、変調器２２の入出力において受信された光
入力信号を変更するように動作するので、光入力信号
は、位相スクランブルされた出力として戻される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ上の伝
送能力を向上するための、光通信信号の光信号スクラン
ブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】長距離光通信システムでは、信号の劣化
はある範囲の異なる要因から生じ、このような要因の変
化は、信号のフェージングという結果になることがよく
知られている。この結果、信号対雑音比が減少し、ディ
ジタルシステムでは受信局における検出の平均ビット誤
り率が増大する。この現象とこのような問題を軽減する
いくつかの方法は、米国特許第５３６１２７０号に詳述
されており、この特許の内容全体は参照により本明細書
に含まれている。

【０００３】米国特許第５３６１２７０号に開示された
発明は、その間に４５°位相シフト結合を伴う、２つの
連結されたニオブ酸リチウム位相変調器を使用してお
り、各位相変調器は異なる波長信号によって変調されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２つの位相変調器の連
結には、変調器のオーバラップを克服するために、２つ
の異なる駆動周波数を必要とするという問題がある。こ
のような位相変調器は非常に高価であり、本発明はスク
ランブラの構成を簡単にし、これによって製造のコスト
を大幅に軽減しようとしている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、光信号のための共通入出力と、信号を変調するため
の入力と、４５°ファラデー鏡に結合された共通出入力
とを有する光位相変調器を備え、それによって、変調器
の入出力への光信号入力が、位相スクランブルされた出
力として返される光信号スクランブラが提供される。

【０００６】スクランブラは、光信号を変調器の入出力
へ送り、返された信号を光伝送ラインに結合するための
結合手段を備えることができる。結合手段は、光信号を
受信するための第１のポートと、変調器の共通入出力に
結合された第２のポートと、光伝送ラインの接続のため
の第３ポートとを有する、３ポートサーキュレータを備
えることができる。代替例としては、結合手段は３ｄＢ
カプラを備えることができる。

【０００７】スクランブラは、変調入力に結合された変
調信号生成器を備えることができる。異なる周波数の２
つの変調信号生成器は、変調入力に結合できる。１つの
有利な構成では、変調器は、各終端に入力を有する変調
電極を伴う進行波構成として構成され、終端のそれぞれ
が変調信号生成器の異なる１つに結合され、これによっ
て、変調器を通る通過の異なる方向の信号をそれぞれ変
調する。変調器は、ニオブ酸リチウム位相変調器であっ
てもよい。

【０００８】本発明はまた、レーザ信号生成器源に結合
された、前に規定されたようなスクランブラを有する光
信号生成器を含む。さらなる改良は、以前に規定された
ようなスクランブラと、マルチプレクサを介してスクラ
ンブラへ結合されたそれぞれ異なる波長の複数のレーザ
信号生成器とを有する光信号生成器の提供である。

【０００９】本発明はまた、光位相変調器を通して１つ
の方向へ信号を通過させるステップと、変調器を通るフ
ァラデ反射器への通過の間、信号の位相を変調するステ
ップと、変調された信号を、反射させて戻し、さらに位
相変調するために変調器を通し、これによって元の偏波
にかかわらず信号をスクランブルするステップとを含
む、光信号の位相スクランブリングの方法を含む。

【００１０】本発明とその他の種々の好ましい特徴を、
さらに容易に理解できるように、そのいくつかの実施形
態が次に、図面を参照して例示として説明される。

【００１１】図示された実施形態のそれぞれにおいて、
同様な装置について同じ参照符号が使用されている。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に図１を参照すると、レーザ１
０は、光ファイバ１２、１４上での伝送のために偏波し
た搬送波信号を提供する。レーザは、通常はディジタル
形式の情報信号を伴う伝送信号生成器１０によって変調
される。ファイバ１４を介して長距離を伝送するための
信号の適合性を向上させるために、信号は、スクランブ
ラ１８を介して供給される。スクランブラ１８は、ファ
イバ１４上で伝送するために、ファイバ１２から入力さ
れる光のランダム方向の偏波を、変化する偏波信号また
は非偏波信号へ変換する。

【００１３】スクランブラ１８は、３ポート光サーキュ
レータ２０と、たとえばニオブ酸リチウム位相変調器な
どの光位相変調器２２と、４５°ファラデー鏡２４とを
備える。光変調器は、ＲＦドライバ２６に結合された入
力を有する。ＲＦドライバ２６は、ディジタル伝送の場
合には、好ましくはデータ速度より大きい周波数を有す
る。動作においては、伝送のための信号は、ファイバ１
２上でレーザ１０からサーキュレータ２０の第１のポー
ト２８へ結合され、第２のポート３０を介して光位相変
調器２２へ出る。ＲＦドライバ２６は、信号の１つの成
分へ位相変調を適用する。変調された信号はファラデー
鏡２４に進み、ファラデー鏡２４で偏波方向が４５°回
転され、次いで変調器２２を通る第２のパスへ反射され
る。第２のパスの間、位相変調は光信号の１つの成分に
適用される。信号の入力状態がその軸に対して４５°で
あった場合、位相変調器自体は、偏波変調器としてだけ
機能する。この２重パス技法は、第１のパスで、信号偏
波が変調器の軸に対して０度または９０度であった場
合、偏波にはなにも変化は起きないことを意味する。し
かし、反射の後変調器を通る戻りパス上で、偏波は変調
器の軸に対して４５°であり、偏波変調が生じる。変調
器に対する入力信号が、変調器の軸に対して４５°であ
る場合、偏波は、変調器を通る第１のパス上で発生し、
反射後の第２のパス上では生じない。０°から９０°の
間の変調器へのすべての他の入力状態は、対称性によっ
て２つのパスから変調寄与分を有するはずである。この
ように、光変調器を通る第２のパス後、信号は、変化す
る偏波状態を有し、第２のポート３０を通ってサーキュ
レータ２０に入り、第３のポート３２を通ってファイバ
１４へ出る。

【００１４】図２は、図１の光信号生成器と同様な光信
号生成器を示すが、スクランブラ４０は、２つの異なる
変調周波数によって駆動されるように構成された位相変
調器４２を使用している。同様な構成要素は、同じ参照
符号を与えられ、さらには説明されない。この実施形態
では、好ましくはニオブ酸リチウム変調器である位相変
調器は、進行波構造として構成される。２つの変調器４
４と４６があり、それぞれは電極４８の異なる終端へ結
合されている。変調信号は、最適な作用のために、光信
号と共に伝播することが必要とされる。逆に伝播する光
信号は、いくらかのじょう乱を被るが、これは特定の装
置特性と変調信号のタイプによる。ゼロＤＯＰ度の偏波
を保証するために、変調器４４と４６間の周波数の差
は、伝送されるべきデータ信号の統合されたビット周期
に等しくなければならない。たとえば変調器周波数が、
ｆ１＝５ＧＨｚとｆ２＝８ＧＨｚの場合、最良の周波数
は３ＧＨｚである。３ＧＨｚまでのデータ信号は、ゼロ
ＤＯＰで効果的に伝送される。高いデータレートは、ゼ
ロＤＯＰを達成しない。

【００１５】位相変調器の進行波態様を使用して、２つ
の変調信号は、変調器を通る通過の異なる方向の信号そ
れぞれに作用する。電極４８の両端への変調器の接続に
よって実施されるこの能力は、次のように実験によって
証明される。

【００１６】標準のＭａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒニオブ酸リ
チウム変調器は、広帯域電気ネットワークアナライザ
（変調器が直線領域で動作するように、信号振幅は小さ
く調節されている）からの出力から信号を供給される。
適切なレーザ源は、まず構造を共に伝播し、ネットワー
クアナライザに投入するために広帯域Ｐｉｎダイオード
によって検出されるように適用される。

【００１７】この結果の応答は、（期待されたように）
名目上は図３に示されたように、テストされた周波数範
囲上で平坦である。次に光信号の方向は、装置によって
反転され、測定が繰り返される。この時、共振ディップ
を伴うトレースが、特性周波数（２．９ＧＨｚと５．４
ＧＨｚ）において見られる。言い換えれば、いくつかの
周波数においては変調器は通常通り機能し、他の周波数
においては、動作は実際上終了する。ピークの位置は、
電極の幾可形状と、設定された定在波に関係する（これ
は構成によって調整される可能性がある）。

【００１８】このテストは、構成において変調周波数を
注意深く選べば、１つの信号は共に伝播する波だけに影
響を与え、逆のものには影響を与えないことを確証す
る。したがって、この構成は２つの完全に別の変調器に
似ている。この特定の装置について（これが純粋な位相
変調器であった場合）、選択される周波数は２．９ＧＨ
ｚと５．４ＧＨｚになる。代替例としては、たとえば
２．８ＧＨｚと３．０ＧＨｚの２つの周波数を使用し、
いわゆる「低速」スクランブラを開発できる。

【００１９】図１と図２に関して説明された実施形態
が、光サーキュレータ２０を使用して、伝送信号を変調
器へおよび変調器から送るが、たとえば、図４に示され
たように３ｄＢカプラ４７のような、代替結合手段も使
用できることを理解されたい。この構成では、ファイバ
１２上でレーザ１０から来た信号は、３ｄＢカプラ４７
によって分割され、半分は、変調器２２を介してファラ
デー鏡２４へ伝送され、ここで偏波方向は４５°回転さ
れ、次いで変調器２２を通り第２のパスへ反射される。
変調器を通った後、光は変化する偏波状態を有し再び分
割されるので、半分はファイバ１４へ伝送される。した
がって、ファイバ１４上に出力された光は、ファイバ１
２から入ってきた光に比べて６ｄＢの損失を有する。こ
の構成は、図１の単一の変調ドライバ、または図２の２
つの変調ドライバと共に使用できる。この構成はより非
効率であるが、製造するにはより安く、いくつかの用途
では好ましい場合がある。

【００２０】図５は、多数の信号源を使用した光信号生
成器を示す。各信号源は、たとえば１５３０μｍおよび
１５６０μｍの間の異なる波長を供給するレーザ１０、
１０’〜１０^ｎを使用する。レーザ１０、１０’〜１０
^ｎはそれぞれ、スクランブラ５２へのマルチプレクサ５
０に対して非偏光を維持する光ファイバによって結合さ
れた関連する送信信号生成器１６、１６’〜１６^ｎを有
する。スクランブラ５２は、それぞれ図１および図２の
スクランブラ１８またはスクランブラ４０である。スク
ランブラの出力は、光増幅器５４を介して光ファイバラ
インへ供給される。このようにして、単一のスクランブ
ラを使用して、光ファイバラインに伝送する前に、情報
搬送伝送波長の多数の偏波をスクランブルすることが可
能になる。

【００２１】ここに説明された実施形態は、ニオブ酸リ
チウム変調器を使用しているが、電子光学効果を示す任
意の変調器、たとえばガリウムヒ素装置も使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって構成された光信号スクランブラ
を含む光信号生成器を示す概略構成図である。

【図２】本発明によって構成され、２つの変調ドライバ
を使用した光信号生成器光信号スクランブラを示す概略
構成図である。

【図３】図２に使用されたようなスクランブラ動作を示
す応答特性曲線である。

【図４】３ｄＢ光カプラを使用した図１と同様な概略構
成図である。

【図５】本発明によって構成された単一の光信号スクラ
ンブラを使用した多数の光信号生成器を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１０、１０’、１０”、１０^ｎレーザ１２、１４光ファイバ１６、１６’、１６”、１６^ｎ伝送信号生成器１８、４０、５２スクランブラ２０光サーキュレータ２２光位相変調器２４４５°ファラデー鏡２６ＲＦドライバ２８第１のポート３０第２のポート３２第３のポート４２位相変調器４４、４６変調器４７３ｄＢカプラ４８電極５０マルチプレクサ５４光増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号のための共通入出力と、信号を変
調するための入力と、４５°ファラデー鏡（２４）に結
合された共通出入力とを有する光位相変調器（２２）を
備え、それによって、変調器（２２）の入出力への光信
号入力が、位相スクランブルされた出力として返される
光信号スクランブラ（１８）。
【請求項２】光信号を変調器（２２）の入出力へ送
り、返された信号を光伝送ライン（１４）に結合するた
めの結合手段（２０）を備えた請求項１に記載のスクラ
ンブラ。
【請求項３】結合手段（２０）が、光信号を受信する
ための第１のポート（２８）と、変調器の共通入出力に
結合された第２のポート（３０）と、光伝送ラインの接
続のための第３ポート（３２）とを有する、３ポートサ
ーキュレータを備える請求項２に記載のスクランブラ。
【請求項４】結合手段が、３ｄＢカプラ（４７）を備
える請求項２に記載のスクランブラ。
【請求項５】変調入力に結合された変調信号生成器
（２６）を備えた請求項１から４のいずれか一項に記載
のスクランブラ。
【請求項６】変調入力に結合された異なる波長の２つ
の変調信号生成器（４４、４６）を備えた請求項１から
４のいずれか一項に記載のスクランブラ。
【請求項７】変調器（２２）が、各終端に入力を有す
る変調電極を伴う進行波構成として構成され、終端のそ
れぞれが、変調信号生成器（４４、４６）の異なる１つ
に結合され、これによって、変調器（２２）を通る通過
の異なる方向の信号をそれぞれ変調する請求項６に記載
のスクランブラ。
【請求項８】変調器（２２）がニオブ酸リチウム位相
変調器である請求項１から７のいずれか一項に記載のス
クランブラ（１８）。
【請求項９】レーザ信号生成器源に結合された、請求
項１から８のいずれか一項に記載のスクランブラ（１
８）を備える光信号生成器。
【請求項１０】請求項１から８のいずれか一項に記載
のスクランブラ（１８）と、マルチプレクサを介してス
クランブラへ結合されたそれぞれ異なる波長の複数のレ
ーザ信号生成器とを備える光信号生成器。
【請求項１１】光位相変調器を通して１つの方向へ信
号を通過させるステップと、変調器を通るファラデ反射器への通過の間、信号の位相
を変調するステップと、変調された信号を、反射させて戻し、さらに位相変調す
るために変調器を通し、これによって元の偏波にかかわ
らず信号をスクランブルするステップとを含む光信号の
位相スクランブル方法。