JP2003513589A - 光信号を２進データ信号で振幅変調する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 調整装置は、マッハ−ツェンダ式変調器４の作動点Ｕ_ＢＩＡＳ及び変調信号を最適調整するように構成されている。このために、基本波及び／又は伝送信号ＯＳＭの第１高調波が選択される。基本波の振幅が最大値に達し、高調波の振幅が最小値に達した場合に、最適調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、２進データ信号で変調された光伝送信号の最適化方法及び装置に関
する。

【０００２】 １０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の光伝送システムでは、マッハ−ツェンダ形変調器（Ｍ
ＺＩ−マッハ−ツェンダ干渉計）が使用されており、つまり、このような高いデ
ータレートでは、現在の従来技術では、レーザの直接変調も電子吸収変調器での
変調も目的に適っていない。ＭＺＩ変調器は、一般的に変調信号の他に作動点の
調整用のバイアス電圧を、対称的な出力信号と、従って、受信信号の対称的なア
イフォームを達成するために必要である。作動点と、この値との偏差により、光
送信信号が歪み、従って、エラーレートが比較的大きくなり、乃至、到達範囲が
狭くなってしまう。極めて小さな光路変化に極端に敏感に応動する、あらゆる干
渉計装置同様に、利用可能な大抵の変調器では、環境条件により作動点も変わっ
てしまう。

【０００３】 ＭＺＩ変調器は、例えば、"Designer's Guide to External Modulation", UTP
, 1289 Blue Hills Avenue, Bloomfield, Connecticut, 4-6ページに記載されて
いる。変調器が完全に制御されると、作動点が変化して過制御となり、そうする
ことによって、”０”から”１”に導通切換後遮断状態から移行した際に、制御
信号は大きくなるにも拘わらず、上昇開始後光出力は再度低下してしまう。”１
−Ｂｉｔ”送信により、過制御状態では、上昇する１の側縁の領域内で過剰に高
くなってしまい、つまり、高周波構造状態になってしまい、スペクトル出力の一
部分が比較的高い周波数で生じ、殊に、例えば、データ信号の基本周波数の２倍
のところ、乃至、データレートのところで生じる。

【０００４】 従って、本発明が基づく課題は、光伝送信号の形状を最適化することができる
方法を提供することである。

【０００５】 本発明によると、この課題は、請求項１記載の方法により解決される。この方
法を実施するための装置は、請求項９に記載されている。

【０００６】 本発明の有利な実施例は、従属請求項から得られる。

【０００７】 本発明の方法は、変調器の過制御時に生じる効果を作動点の調整のために利用
する。有利には、殊に、作動点調整と変調信号の調整とが組み合わされる。主要
なパラメータは全て、この調整によって一定に保持される。

【０００８】 有利には、調整の判定基準が受信側で得られて、サービスチャネルを介して伝
送されるようにするとよい。このようにして、伝送区間によって生じた歪も部分
的に補償される。

【０００９】 以下、本発明について図示の実施例を用いて詳細に説明する。

【００１０】 その際、 図１は、本発明の装置の原理回路図、 図２は、調整電圧の経過特性を示す図、 図３は、本発明の装置の変形実施例を示す図 である。

【００１１】 図１に示した装置は、マッハ−ツェンダ形変調器（ＭＺＩ）４を有しており、
マッハ−ツェンダ形変調器（ＭＺＩ）４には、レーザ３によって光信号ＯＳが供
給される。この変調器４は、データ信号ＤＳを用いて変調し、このデータ信号は
、データソースから、調整可能な増幅器２を介して変調信号Ｕ_ＤＡＴとして供給
される。変調された伝送信号ＯＳＭが送出される。光スプリッタ５を介して、信
号の僅かな部分が、増幅器７が後ろ側に接続された光電変換器６に供給されて復
調される。そのようにして回復された電気データ信号ＤＳ１は、実質的に変調信
号Ｕ_ＤＡＴ乃至データ信号ＤＳを含む。データ信号ＤＳ１は、増幅器７を介して
２つのフィルタ、バンドパス８及び１０に供給される。第１のバンドパス８は、
データ信号ＤＳ１の基本波ＧＷをフィルタリングし、即ち、その導通周波数は、
１／２ビットレートである。低域通過濾波された０１ビット列は、実質的に１／
２データレートの周波数の正弦波電圧を送出する（ＮＺＲデータ信号の代わりに
、導出されたデータ信号を用いてもよい）。第１のバンドパス８の出力電圧は、
直接、又は、測定変換器９、例えば、整流器又は電力測定器を介して、制御信号
Ｕ_Ｒ１として調整装置１２に供給される。実施例では、第２のバンドパス１０が
設けられており、このバンドパス１０は、高調波ＯＷ、有利には、第１高調波に
同調されている。その出力電圧も、直接又は第２の測定変換器１１を介して別の
調整信号Ｕ_Ｒ２として調整装置１２に供給されている。付加的なバンドパスを、
別の高調波のフィルタリングのために設けてもよく、その出力電圧をまとめるこ
とができる。調整装置は、調整器１７を介して制御信号Ｕ_ＢＩＡＳを供給し、こ
の制御信号は、変調器４の作動点を特定する。

【００１２】 既述のように、第１のバンドパスＢＰ１は、基本波ＧＷをフィルタリングする
。作動点からずれて、乃至、過度に大きな変調信号による過制御により、基本波
（正弦波）の振幅が低減する。その理由は、その際生じる高調波に基づいて、基
本波のスペクトル成分が低減するからである。それに相応して、正弦波信号から
形成された調整信号Ｕ_Ｒ１が送出される。この高調波では、経過特性は反対にな
る。つまり、その振幅、従って、調整信号Ｕ_Ｒ２，．．．の振幅は、過制御の場
合には増大する。

【００１３】 図２に示されたダイアグラムは、基本波ＧＷの電力Ｐと第１高調波ＯＷとが変
調器の作動点に依存する様子が示されている。基本波の電力（振幅）の一義的な
最適点は、理想的な作動点の範囲内にある。単数乃至複数の高調波の振幅は、こ
こでは、作動点に強く依存する最小値を有しており、この最小値は、作動点を最
適化するのに特に良好に適している。特に有利には、両調整信号Ｕ_Ｒ１及びＵ_{Ｒ ２} とが作動点調整のために、例えば、加算により組み合わせられ、その際、これ
ら両信号のうちの一方が反転され、つまり、これら両信号のうちの一方により、
調整特性曲線の経過特性が急峻にされる。図２には、作動点制御信号（バイアス
電圧）の主要値が示されている。最適値は、約４．８Ｖである。

【００１４】 調整装置は、それと同時に、データソースから送出されたデータ信号ＤＳを、
増幅器２の制御によって、別の制御信号Ｕ_ＭＯＤを用いて、最適変調信号Ｕ_{ＤＡ Ｔ} に変換するのに使用してもよく、この最適変調信号は、最大振幅で最小高調波
成分の伝送信号にされる（最大変調度）。変調信号Ｕ_ＤＡＴの最大化のために、
調整用の基本波を使用しさえすれば十分である。

【００１５】 調整過程で、調整装置によって、試みに制御信号Ｕ_ＢＩＡＳを変えて、別の制
御信号Ｕ_ＭＯＤを両方向に誘導し、それにより、その都度最適調整するようにす
るとよい。作動点Ｕ_ＢＩＡＳ（制御信号／バイアス電圧）及び変調信号Ｕ_ＤＡＴ は、例えば、交互に調整されるようにするとよい。同様に、変調信号の作動点乃
至振幅を変えることによって（小さな値だけ掃引電圧Ｕ_Ｗ１，Ｕ_Ｗ２によって周
期的に変える）、調整偏差の極性が求められ、ロックイン方式で調整される。

【００１６】 当然、付加的に、レーザ信号ＯＳの振幅、従って、伝送信号ＯＳＭの振幅を調
整してもよい。

【００１７】 図３には、調整信号Ｕ_Ｒ１及びＵ_Ｒ２が、伝送区間（受信側）の端で受信信号
ＯＥＭから導出される変形実施例が示されている。こうすることによって、調整
時に線路特性を考慮することができる。受信信号ＯＥＭの復調は、受信装置２０
で行われる。復調されたデータ信号ＤＳ１は、再度フィルタ８，１０を介して評
価され、測定変換器９，１１によって調整信号Ｕ_Ｒ１及びＵ_Ｒ２に変換され、こ
れら調整信号Ｕ_Ｒ１及びＵ_Ｒ２は、反転増幅器１３を介して調整信号の反転後、
加算器１６で、合成調整信号Ｕ_Ｒにまとめられる。

【００１８】 調整装置１２は、受信側又は送信側に設けることができる。この実施例では、
まとめられた調整信号Ｕ_Ｒは、サービスチャネル２２を介して送信側に設けられ
た調整装置１２に伝送されて、作動点及び／又は変調信号の振幅を最適化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置の原理回路図

【図２】 調整電圧の経過特性を示す図

【図３】 本発明の装置の変形実施例を示す図

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年１１月９日（２００１．１１．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００４】 米国特許第５７１０６５３号明細書から、信号の外部変調用のモデルを有する
伝送システムが公知であり、そのシステムでは、変調信号の高調波が抑制される
。第１の方法は、並列に設けられた２つのマッハ−ツェンダ式干渉計を変調器と
して使用し、２つのマッハ−ツェンダ式干渉計の両入力側には、異なった振幅（
８０％と２０％）の変調すべき信号が供給され、２つのマッハ−ツェンダ式干渉
計の変調された２つの出力信号は合成され、この合成の際、第２の出力信号から
基本波の高調波が分離され、反転されて、更に増幅され、この増幅の際、第１の
変調出力信号と、第２の変調出力信号の、処理されて分離された高調波との加算
により、合成変調信号の高調波が補償される。第２の方法では、変調信号の２次
高調波及び３次高調波を抑制するのに変調器が１つしか使用されない。ここでは
、変調器の作動点の調整に対して付加的に、３次高調波の抑制のために「ディス
トーションネットワーク」が必要である。これら２つの方法により、３次高調波
が抑制される。直角位相状態で、単数乃至複数の変調器の作動点を調整するため
の付加的な調整ループは、２次高調波を除去するために設けられている。 米国特許明細書第５６２９７９２号公報からは、変調器の作動点を調整して信
号を変調するための別の装置及び方法が公知である。調整時に、変調器から送出
された被変調信号の基本波の出力を測定することによって、この変調器の作動点
が制御される。障害となる高調波の変調信号への影響は、この調整を以てしては
除去されず、最小化もされない。 本発明の課題は、高調波を抑制するために出来る限り簡単な解決手段を示す方
法を提供することにある。更に、適切な装置を提供することにある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００５】 本発明によると、この課題は、請求項１記載の方法により解決される。この方
法を実施するための装置は、請求項８に記載されている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００６】 本発明の有利な実施例は、従属請求項から得られる。 この課題の解決手段は、フィルタリングして取り出された各高調波の信号から
、調整信号を導出し、該調整信号を用いて、少なくとも１つの高調波が最小振幅
又は出力を達成するように変調器の作動点を調整することにより達成される。 この解決手段の利点は、高調波の抑制のために、従来技術に較べて著しく僅か
なコストしか必要でない点にある。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年５月１５日（２００２．５．１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/142 10/152 (72)発明者 クリストフ グリンゲナー ドイツ連邦共和国 フェルトキルヒェン− ヴェスターハム アッシュバッハ 40 ベ ー Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA03 CA05 EA05 FA01 FA03 5K002 AA02 BA02 CA14 DA05

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号（ＯＳ）を２進データ信号（ＤＳ）で振幅変調する方
   法であって、前記光信号（ＯＳ）及び前記２進データ信号（ＤＳ）を伝送信号（
   ＯＳＭ）の形成のために、作動点（Ｕ_ＢＩＡＳ）が調整可能な変調器（４）に供
   給する方法において、 伝送信号（ＯＳＭ）から分岐して取り出された測定信号（ＭＳ）又は前記伝送信
   号（ＯＳＭ）を復調して、回復されたデータ信号（ＤＳ１）に変換し、 基本波（ＧＷ）を、前記回復されたデータ信号（ＤＳ１）からフィルタリングし
   て取り出し、 前記基本波から導出された調整信号（Ｕ_Ｒ１）を用いて、変調器（４）の作動点
   （Ｕ_ＢＩＡＳ）を調整して、基本波（ＧＷ）が最大振幅又は最大出力に達するよ
   うにする ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 光信号（ＯＳ）を２進データ信号（ＤＳ）で振幅変調する方
   法であって、前記光信号（ＯＳ）及び前記２進データ信号（ＤＳ）を伝送信号（
   ＯＳＭ）の形成のために、作動点（Ｕ_ＢＩＡＳ）が調整可能な変調器（４）に供
   給する方法において、 伝送信号（ＯＳＭ）から分岐して取り出された測定信号（ＭＳ）又は前記伝送信
   号（ＯＳＭ）を復調して、回復されたデータ信号（ＤＳ１）に変換し、 少なくとも１つの高調波（ＯＷ）を、前記回復されたデータ信号（ＤＳ１）から
   フィルタリングして取り出し、 前記高調波から導出された調整信号（Ｕ_Ｒ２）を用いて、変調器（４）の作動点
   （Ｕ_ＢＩＡＳ）を調整して、前記少なくとも１つの高調波（ＯＷ）が最小振幅又
   は最小出力に達するようにする ことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 基本波（ＧＷ）も少なくとも１つの高調波（ＯＷ）も選択し
   て、該基本波（ＧＷ）及び少なくとも１つの高調波（ＯＷ）から導出された調整
   信号（Ｕ_Ｒ１，Ｕ_Ｒ２）を作動点（Ｕ_ＢＩＡＳ）の最適調整のために使用する請
   求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 データ信号（ＤＳ）を変調信号（Ｕ_ＤＡＴ）に変換し、該変
   調信号（Ｕ_ＤＡＴ）を変調器（４）に供給し、前記変調信号（Ｕ_ＤＡＴ）の振幅
   を、基本波（ＧＷ）又は該基本波（ＧＷ）及び反転高調波（ＯＷ）から形成され
   た調整信号（Ｕ_Ｒ）が最大値となる所定値に調整する請求項１から３迄の何れか
   １記載の方法。
5. 【請求項５】 基本波が最大値に達するか、又は、前記基本波（ＧＷ）が最
   大値に達して、それと同時に高調波（ＯＷ）が最小値に達する迄、変調信号（Ｕ _ＭＯＤ ）の作動点（Ｕ_ＢＩＡＳ）又は振幅を試験的に変える請求項１から４迄の
   何れか１記載の方法。
6. 【請求項６】 作動点（Ｕ_ＢＩＡＳ）及び変調信号（Ｕ_ＤＡＴ）を交互に最
   適調整する請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 作動点制御信号（Ｕ_ＢＩＡＳ）及び変調信号（Ｕ_ＤＡＴ）の
   振幅を最適化し、前記各信号を掃引して、各々ロックイン（引込）方式により調
   整する請求項１から６迄の何れか１記載の方法。
8. 【請求項８】 回復されたデータ信号（ＤＳ１）を光受信信号（ＯＥＭ）の
   復調によって形成し、前記データ信号から、調整信号（Ｕ_Ｒ１，Ｕ_Ｒ２）を導出
   し、前記調整信号を、送信側に設けられた調整装置（１２）に供給して、該調整
   装置によって、制御信号（Ｕ_ＢＩＡＳ，Ｕ_ＤＡＴ）をサービスチャネル（２２）
   を介して変調器（４）に伝送し、又は、前記調整信号を、受信側に設けられた調
   整装置に伝送して、該調整装置によって、前記変調器（４）をサービスチャネル
   （２２）を介して制御する請求項１から７迄の何れか１記載の方法。
9. 【請求項９】 光信号（ＯＳ）を２進データ信号（ＤＳ）で振幅変調するた
   めの装置であって、該装置は、作動点が調整可能な変調器（４）を有しており、
   該変調器の出力側から、変調された伝送信号（ＯＳＭ）が送出される装置におい
   て、 調整ループが設けられており、該調整ループは、実質的に： 復調器（６）と、フィルタ（ＢＰ１）、及び／又は、少なくとも１つの第２のフ
   ィルタ（ＢＰ２）、及び、少なくとも１つの測定変換器（９，１１）を有してお
   り、 前記復調器（６）には、前記伝送信号（ＯＳＭ）又は該伝送信号（ＯＳＭ）に相
   応した測定信号（ＭＳ）が供給されて、該測定信号から電気データ信号（ＤＳ１
   ）が回復され、 前記フィルタ（ＢＰ１）は、前記回復されたデータ信号（ＤＳ１）の基本波（Ｇ
   Ｗ）を選択し、 前記第２のフィルタ（ＢＰ２）は、前記回復されたデータ信号（ＤＳ１）の少な
   くとも１つの高調波（ＯＷ）を選択し、 前記測定変換器（９，１１）により、前記各フィルタ（ＢＰ１，ＢＰ２）の出力
   信号から調整信号（Ｕ_Ｒ１，Ｕ_Ｒ２）を得るようにされており、 調整装置（１２）を設け、該調整装置（１２）に、単数又は複数の調整信号（Ｕ _Ｒ１ ，Ｕ_Ｒ２）が供給され、前記調整装置（１２）によって、変調器（４）の作
   動点（Ｕ_ＢＩＡＳ）が調整されて、 −基本波の振幅又は出力が最大値を有するか、 −又は、少なくとも１つの高調波の振幅が最小値を有するか、 −又は、前記基本波（ＧＷ）の振幅が最大値を有し、且つ、前記少なくとも１つ
   の高調波の振幅が最小値を有する ようにすることを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 調整可能な増幅器（２）が設けられており、該増幅器は、
    データ信号（ＤＳ）を変調信号（Ｕ_ＤＡＴ）に変換し、該変調信号（Ｕ_ＤＡＴ）
    は最大値に調整され、該最大値で、基本波（ＧＷ）の振幅が最大値を有するか、
    又は、前記基本波（ＧＷ）の振幅が最大値を有していて、且つ、少なくとも１つ
    の高調波（ＯＷ）の振幅が最大値を有する請求項９記載の装置。
11. 【請求項１１】 フィルタ（ＢＰ１，ＢＰ２）の後ろ側には、測定変換器（
    ９，１１）として出力測定器が接続されている請求項９又は１０記載の装置。