JP2003021816A - 光送信装置及び方法並びに偏光分割多重光信号生成装置 - Google Patents

光送信装置及び方法並びに偏光分割多重光信号生成装置

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JP2003021816A
JP2003021816A JP2001206313A JP2001206313A JP2003021816A JP 2003021816 A JP2003021816 A JP 2003021816A JP 2001206313 A JP2001206313 A JP 2001206313A JP 2001206313 A JP2001206313 A JP 2001206313A JP 2003021816 A JP2003021816 A JP 2003021816A
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pulse train
phase modulator
drive signal
optical
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Keiji Yamauchi
啓嗣 山内
Eiichi Shibano
栄一 芝野
Hidenori Taga
秀徳 多賀
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光分割多重の光パルス列を簡単な構造で生
成する。 【解決手段】 データ発生回路10は、クロック発生回
路12から出力されるクロック(周波数fc)に同期し
て、送信データを発生する。光源14はレーザ光を発生
し、データ変調器16に印加する。データ変調器16
は、データ発生回路10からの送信データに従い光源1
4からのレーザ光を強度変調し、送信データを搬送する
RZ光パルス列の光信号を生成する。生成された光パル
ス列は、偏光子18を介して、位相変調器20に対して
45゜の偏光方向で位相変調器20に入力する。分周器
22は、クロック発生回路12の出力するクロックをそ
の半分の周波数fc/2に分周する。分周器22の出力
は遅延回路24を介して位相変調器20に印加される。
位相変調器20は、遅延回路24からの駆動信号に従
い、偏光子18から入力する光パルス列のx方向成分
に、そのビット区間毎に0又はπの位相変化を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光送信装置及び方
法並びに偏光分割多重光信号生成装置に関し、より具体
的には、ビット毎に偏光状態が反転するパルス信号を出
力する光送信装置及び方法並びに偏光分割多重光信号生
成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5に示すように光パルス毎に偏光状態
を直交させる方式(以下、偏光分割多重方式という。)
は、隣接光パルスの干渉が無いので、時間軸上で光パル
ス間隔を狭めることができる。図5で、光パルス40−
1,40−3,40−5,40−7は、x方向成分のみ
からなり、光パルス40−2,40−4,40−6はy
方向成分のみからなる。偏光分割多重では、信号周波数
に対して半分の周波数でサイドバンドを形成するので、
実質的にスペクトル幅が狭くなる。即ち、偏光分割多重
方式を採用することにより、時間領域及び波長領域の両
方で多重密度を高めることができる。
【0003】偏光分割多重方式には更に、自己位相変調
効果及び群速度分散の影響を受けにくいという利点があ
る。
【0004】光パルス毎に偏光状態が直交する光パルス
列を生成する構成として、個々のレーザ光源の出力光を
異なる送信データで変調し、互いに直交する偏波で且つ
各タイムスロットが重ならないように時間軸上で多重す
る構成と、単一光源の出力光を2分割し、その各分割光
を異なる送信データで変調し、互いに直交する偏波で且
つ各タイムスロットが重ならないように時間軸上で多重
する構成が知られている。後者の構成は、例えば、特許
第2828369号公報(米国特許第5111322号
公報)に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の構成
では、光学領域で2つの光パルス列を直交偏光状態で多
重するために、2つのデータ変調器と、一方の変調器出
力光を遅延する光遅延線、2つの偏光制御器、及び偏光
ビームスプリッタを必要とする。即ち、従来例では、多
くの光学素子が必要であり、装置の規模も大きくなる。
【0006】本発明は、より簡単な構成で偏光多重を実
現する光送信装置及び方法並びに偏光分割多重光信号生
成装置を提示することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光送信装置
は、データを搬送する光パルス列を発生する光パルス列
発生器と、当該光パルス列に同期する駆動信号であっ
て、当該光パルス列のビットレートの1/2の周波数に
相当する周波数で交番する駆動信号を発生する駆動信号
発生器と、当該駆動信号により駆動されて、当該光パル
ス列発生器の出力する各光パルスの所定偏光方向成分の
位相を変調する位相変調器とを具備することを特徴とす
る。
【0008】本発明に係る光送信方法は、データを搬送
する光パルス列を位相変調器に入力する光パルス入力ス
テップと、当該光パルス列に同期する駆動信号であっ
て、当該光パルス列のビットレートの1/2の周波数に
相当する周波数で交番する駆動信号を発生する駆動信号
発生ステップと、当該駆動信号により当該位相変調器を
駆動し、それにより、当該光パルス列発生器の出力する
各光パルスの所定偏光方向成分の位相を変調する位相変
調ステップとを具備することを特徴とする。
【0009】このような構成により、少数の素子からな
る簡単な構成でビット毎に偏光方向が直交する光パルス
列を生成できる。
【0010】本発明に係る偏光分割多重光信号生成装置
は、所定周波数の交番駆動信号を発生する駆動信号発生
回路と、当該交番駆動信号により駆動され、所定方向の
偏光成分光の位相を変調する位相変調器と、当該交番駆
動信号に同期する光パルス列を、当該所定方向に対して
実質的に45゜の偏光方向で当該位相変調器に入射する
光パルス列供給器とを具備することを特徴とする。
【0011】このような構成により、少数の素子からな
る簡単な構成で、1又は複数の光パルス単位で偏光方向
を変調した光パルス列を生成できる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。データ発生回路10は、クロック発生回
路12から出力されるクロック(周波数fc)に同期し
て、送信データを発生する。光源14は、データ発生回
路10から出力される送信データを搬送する光キャリア
となるレーザ光を発生し、データ変調器16に印加す
る。データ変調器16は、データ発生回路10からの送
信データに従い光源14からのレーザ光を強度変調し、
送信データを搬送するRZ光パルス列の光信号を生成す
る。生成された光パルス列は、偏光子18を介して、図
2に示すように、位相変調器20に対して45゜の偏光
方向で位相変調器20に入力する。
【0014】図2において、Einは位相変調器20へ
の入射光の偏光方向を示す。Exは、Einのx方向成
分、EyはEinのy方向成分である。位相変調器20
は、図2のx方向に駆動信号又は変調信号を印加され
る。即ち、x方向が、印加される駆動信号による電界方
向であり、位相変調器20は、図2のEx成分の位相の
みを変調し、Ey成分をそのまま透過する。
【0015】位相変調器20は、電気光学効果を有する
結晶からなり、このような結晶には、例えば、LiNb
、LiTaO、KNbO、BaTiO、Pb
TiO、KLiNb15、(Ba0.25
0.75)Nb、TGS、TGSe、NaK
(C)・4HO、KHPO及びPb
Ge11などがある。
【0016】また、分周器22は、クロック発生回路1
2の出力するクロックをその半分の周波数fc/2に分
周する。分周器22から出力される周波数fc/2のク
ロックは、タイミング調整用の遅延回路24を介して位
相変調器20に駆動信号又は変調信号として印加され
る。遅延回路24の遅延時間は、詳細は後述するが、位
相変調器20における信号光パルスと位相変調信号とが
所定の位相タイミング関係になるように設定される。
【0017】位相変調器20は、遅延回路24の出力に
従い、偏光子18から入力する45゜方向に偏光した光
パルス列の位相を変調する。位相変調された光パルス列
は、光ファイバ伝送路に送出される。
【0018】図3を参照して、本実施例の特徴的な動作
を説明する。図3は、位相変調器20の動作例を示すタ
イミングチャートである。30は、クロック発生回路1
2の出力する周波数fcのクロック、32は、データ変
調器16から出力される光パルス列、34は、遅延回路
24の出力する周波数fc/2の駆動信号、36は位相
変調器20における位相変化、38は、位相変調器20
から出力される光パルス列の偏光方向をそれぞれ示す。
位相変調器20の出力光の偏光方向の変化を理解しやす
いように、光パルス列32は、全て’1’の光パルスか
らなるように図示してある。
【0019】図3に示すように、データ変調器16から
出力される光パルス列32とクロック30は、互いに同
期している。分周器22はそのクロック30を1/2周
波数に分周し、遅延回路24が分周器22の出力クロッ
クを遅延することにより、1ビット区間幅の矩形パルス
からなるクロック34が生成される。このクロック34
が位相変調器20に駆動信号として印加されるので、光
パルス列32の各ビット区間の光パルスのx方向成分E
xの光位相が、交互にπ及び0だけシフトする。即ち、
ビット区間T1,T3,T5における光パルスのx方向
成分Exの位相がπだけシフトするのに対して、ビット
区間T2,T4における光パルスのx方向成分Exの位
相はシフトしない。y方向成分Eyは、駆動信号34の
影響を受けないので、y方向成分Eyの光位相は、どの
ビット区間T1〜T5でも変化しない。
【0020】このように、位相変調器20では、y方向
成分Eyの光位相は変化しないままに、1ビットおきに
x方向成分Exの位相がπだけシフトする。この結果、
位相変調されたx方向成分Exと、位相変調されないy
方向成分Eyを合成した後の偏光方向は、波形38に示
すように、1ビット区間毎に90゜異なる。即ち、ビッ
ト区間T1,T3,T5では偏光角度が135゜、ビッ
ト区間T2,T4では偏光角度が45゜となり、ビット
毎に偏光方向が直交する光パルス列が生成される。
【0021】ビットレートが高くなると、駆動信号34
に示すような矩形波形の信号を生成するのは難しく、そ
の波形は正弦波に近付いてくる。しかし、位相変調器2
0に印加される駆動信号の波形が正弦波又はこれに類似
する波形であっても、光パルス列のデューティ比が50
%程度未満と小さければ、多くのケースで上記実施例の
場合と同程度の作用効果を得ることができる。位相変調
器20は、個々の光パルスの主要部分で位相を0又はπ
だけシフトできるからである。各光パルスの裾の部分で
隣接光パルスとの間で偏波の直交正を確保できない場
合、それがクロストークをもたらすが、その影響は小さ
い。
【0022】位相変調器20の出力光を偏光ビームスプ
リッタにより2つの偏光方向に分離し、それぞれのパル
ス波形を確認したところ、ビット毎に直交する偏光方向
になっていることを確認できた。図4はそのアイパター
ン例を示す。図4(A)は位相変調器20の出力光のア
イパターンを示す。図4(B)は、位相変調器20の出
力光を偏光ビームスプリッタで2つの偏光成分に分離し
たときの一方の偏光成分のアイパターンを示し、同
(C)は他方の偏光成分のアイパターンを示す。位相変
調器20の駆動信号の波形が正弦波に近くなっているの
で、2つの偏光成分間に多少のクロストークが認められ
る。この程度のクロストークでも、上述の偏波分割多重
伝送の利点は享受できる。
【0023】データ変調器16の出力光の偏光方向が、
位相変調器20の駆動信号の電界方向に対して45゜に
なるように、データ変調器16及び位相変調器20を配
置できる場合、偏光子18が不要になることは明かであ
る。特定の偏光方向成分を抽出する偏光子18の代わり
に、データ変調器16の出力光の偏光方向を、位相変調
器20に45゜の角度で入射するように調整する偏光調
整器を配置しても良い。
【0024】分周器22の分周率及び分周器22から出
力されるクロックのデューティ比によっては、複数ビッ
ト区間を単位として、その内の所望数の連続するビット
区間とそれ以外のビット区間で偏光方向を異ならせるこ
とができる。また、位相変調器20に印加する駆動信号
のパルスパターンを所望のデータパターンと対応つける
ことで、偏光方向によりデータを搬送することも可能に
なる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、非常に簡単な構造で、隣接光パル
ス間で偏光方向が実質的に直交する光パルス列を生成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
【図2】 位相変調器20への入射光の偏光方向の説明
図である。
【図3】 本実施例の動作を示すタイミング図である。
【図4】 本実施例の出力光のアイパターン例である。
【図5】 偏光分割多重伝送方式を説明する模式図であ
る。
【符号の説明】
10:データ発生回路 12:クロック発生回路 14:光源 16:データ変調器 18:偏光子 20:位相変調器 22:分周器 24:遅延回路 40−1〜40−7:光パルス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多賀 秀徳 東京都新宿区西新宿三丁目7番1号ケイデ ィディ海底ケーブルシステム株式会社内 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA12 BA02 BA03 CA08 DA03 EB04 FA02 KA05 5K002 AA01 AA02 CA14 DA01 DA06 DA31

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データを搬送する光パルス列を発生する
    光パルス列発生器と、 当該光パルス列に同期する駆動信号であって、当該光パ
    ルス列のビットレートの1/2の周波数に相当する周波
    数で交番する駆動信号を発生する駆動信号発生器と、 当該駆動信号により駆動されて、当該光パルス列発生器
    の出力する各光パルスの所定偏光方向成分の位相を変調
    する位相変調器とを具備することを特徴とする光送信装
    置。
  2. 【請求項2】 当該光パルス発生器の出力光が、当該位
    相変調器内での当該駆動信号による電界方向に対して実
    質的に45゜の偏光方向で当該位相変調器に入射するよ
    うに、当該光パルス列発生器及び当該位相変調器が配置
    されている請求項2に記載の光送信装置。
  3. 【請求項3】 更に、当該光パルス発生器と当該位相変
    調器との間に配置される偏光制御装置であって、当該位
    相変調器内での当該駆動信号による電界方向に対して実
    質的に45゜の偏光方向で当該位相変調器に当該光パル
    ス列が入射するように、当該光パルス列発生器の出力光
    の偏光方向を調整する偏光制御装置を具備する請求項1
    に記載の光送信装置。
  4. 【請求項4】 データを搬送する光パルス列を位相変調
    器に入力する光パルス入力ステップと、 当該光パルス列に同期する駆動信号であって、当該光パ
    ルス列のビットレートの1/2の周波数に相当する周波
    数で交番する駆動信号を発生する駆動信号発生ステップ
    と、 当該駆動信号により当該位相変調器を駆動し、それによ
    り、当該光パルス列発生器の出力する各光パルスの所定
    偏光方向成分の位相を変調する位相変調ステップとを具
    備することを特徴とする光送信方法。
  5. 【請求項5】 当該光パルス列が、当該位相変調器内で
    の当該駆動信号による電界方向に対して実質的に45゜
    の偏光方向で当該位相変調器に入射する請求項4に記載
    の光送信方法。
  6. 【請求項6】 所定周波数の交番駆動信号を発生する駆
    動信号発生回路と、 当該交番駆動信号により駆動され、所定方向の偏光成分
    光の位相を変調する位相変調器と、 当該交番駆動信号に同期する光パルス列を、当該所定方
    向に対して実質的に45゜の偏光方向で当該位相変調器
    に入射する光パルス列供給器とを具備することを特徴と
    する偏光分割多重光信号生成装置。
  7. 【請求項7】 当該所定周波数が、当該光パルス列のビ
    ットレートの1/n(nは2以上の整数)に相当する周
    波数である請求項6に記載の偏光分割多重光信号生成装
    置。
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