JP2004015459A - 光信号生成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でＶＳＢ変調を実現する。
【解決手段】データ発生回路１０は、クロック発生回路１２の出力クロックに従いデューティ比５０％の光パルスからなる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。正弦波発生回路２０は、クロック発生回路１２からのクロックに同期して、同じ周波数の正弦波信号を発生する。位相シフト回路２２は、正弦波発生回路２０の出力する正弦波の位相をπ／２だけシフトして位相変調器１８に印加する。位相変調器１８は、位相シフト回路２２からの正弦波に従い、データ変調器１６からの各光パルスの光位相を変調する。光フィルタ２４は、位相変調器１８で強調されたサイドバンドの高調波成分を除去する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号生成装置及び方法に関し、より具体的には、光残留側波帯（ＶＳＢ）変調の光信号を生成する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重伝送技術の進歩により、光ファイバの伝送容量は増大し続けている。しかし、一般的な光変調方式（両側波帯（ＢＳＢ）変調）では、限られた帯域の中に詰め込むことができる光信号波長数が限られる。波長間隔をより狭くすることを可能にする技術として、単側波帯（ＳＳＢ）変調及び残留側波帯（ＶＳＢ）変調技術が検討されている（例えば、“ＬｉＮｂＯ３　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅｂａｎｄ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ＯＦＣ２０００ＰＤ１６、及び“１０Ｇｂｉｔ／ｓ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｓｉｄｅｂａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　ｖｏ１．３３　ｐｐ．９７０−９７３）。
【０００３】
ＶＳＢ又はＳＳＢ光信号を生成する方法として、代表的には、位相変調により片方のサイドバンドを強調する方法（以下、位相変調法と呼ぶ。）と、光フィルタ（例えば、インターリーバ）により不要な帯域成分を除去する方法（以下、光フィルタ法と呼ぶ。）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
位相変調法では、位相変調により片方のサイドバンドを強調する際に、そのサイドバンドの外側の高調波も強調されてしまう。これにより、隣接波長間のクロストークが増大し、伝送特性が劣化する。
【０００５】
フィルタ法では、光フィルタにより信号成分を除去するので、時間軸上の光パルス幅が拡がってしまう。これにより、ビットレートを上げることが難しくなる。
【０００６】
本発明は、隣接波長間のクロストークが少なく、且つ、光パルス幅が広くならない光信号生成装置及び方法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】
本発明に係る光信号生成装置は、光キャリア波を発生する光源と、当該光源から出力される当該光キャリアを送信データに従い変調するデータ変調器と、当該データ変調器の出力光に同期して、当該データ変調器の出力光の位相を変調し、もって、一方のサイドバンドを強調する光位相変調器と、当該光位相変調器の出力光から、当該サイドバンドより外側の高調波成分を除去する光フィルタとを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光信号生成方法は、光キャリア波を送信データに従い変調してデータ変調光を生成し、当該データ変調光の位相を変調することにより一方のサイドバンドを強調し、当該サイドバンドより外側の高調波成分を除去することからなることを特徴とする。
【０００９】
【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。
【００１０】
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に従って、デューティ比５０％のパルスからなる送信データを発生し、出力する。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、位相変調器１８に印加される。
【００１１】
他方、正弦波発生回路２０は、クロック発生回路１２から出力されるクロックに従い、そのクロックに同期する同じ周波数の正弦波信号を発生する。位相シフト回路２２は、正弦波発生回路２０の出力する正弦波の位相をπ／２だけシフトして位相変調器１６に印加する。
【００１２】
位相変調器１８は、位相シフト回路２２からの正弦波に従い、データ変調器１６からの光パルス列の各光パルスの光位相を変調する。位相変調された光パルス列は、位相変調器１８により強調された高調波成分を除去する光フィルタ２４を介して光ファイバ伝送路に送出される。
【００１３】
位相変調は、従来、光ファイバの非線形効果による自己位相変調を抑制する目的で事前に信号光に施される。その場合、光パルスと位相変調の変調信号の位相関係は、図２に示すように、光パルスの立上がりで、正弦波の一方の極値にあり、光パルスの立ち下がりで正弦波の他方の極値にあるようなものになっている。換言すると、光パルスの中央付近で変調信号の極性が変化するような位相関係である。１ビット期間の中央に光パルスが存在すると考えた場合、変調信号（位相変調器の駆動信号）は、光パルスに対して同相（位相差０）又は逆相（位相差π）である。図２において、３０は位相変調の対象となる光パルス、３２は同相の変調信号、３４は逆相の変調信号をそれぞれ示す。
【００１４】
これに対し、本実施例では、位相シフト回路２２を設けて、正弦波信号の位相を＋π／２又は−π／２だけシフトしてから、変調信号（駆動信号）として位相変調器１８に印加している。図３は、本実施例の位相変調器１８における波形タイミング図を示す。４０はデータ変調器１６から位相変調器１８に印加される光パルス、４２は、位相シフト回路２２から位相変調器１８に印加されるπ／２の位相シフト量の変調信号（駆動信号）、４４は、位相シフト回路２２から位相変調器１８に印加される−π／２の位相シフト量の変調信号（駆動信号）をそれぞれ示す。説明の都合上、位相シフト回路２２における位相シフト量がπ／２又は−π／２であると説明しているが、実際には、それは、位相変調器１８内における光パルスと変調信号との間の位相差である。
【００１５】
本実施例のように位相変調の位相を意図的にずらすと、データ変調器１６におけるデータ変調（強度変調）により生成される２つの信号側波帯の内の片方が強調され、他方が抑圧される。図４に示すようなスペクトルを具備する光パルスに本実施例を適用した結果のスペクトルを図５に示す。図５から分かるように、一方の側波帯が強調され、他方が抑圧されている。
【００１６】
位相変調の位相をずらす結果、光ファイバの非線形効果による自己位相変調を打ち消す効果が少なくなり、波長分散との相互作用によって伝送特性が劣化する。このような伝送特性の劣化を克服するには、例えば、伝送距離を短くして累積波長分散を小さくする方法、及び／又は、分散スロープが平坦化される組み合わせのファイバ（分散マネジメントファイバ）を使用して累積波長分散を小さくする方法を採用すればよい。後者の方法を採用することで、本実施例を長距離伝送にも適用可能になる。
【００１７】
位相シフト回路２２における位相シフト量、より具体的には、位相変調回路１８における光パルスと変調信号との位相差がサイドバンドに与える影響を調べた。図６は、位相差０（従来例）の場合、図７は、位相差−π／４の場合、図８は位相差−π／２の場合、図９は、位相差−３π／４の場合、図１０は位相差−π（従来例）の場合のスペクトルの模式図をそれぞれ示す。図６〜図１０から分かるように、位相差をπ／２又は−π／２とすると、一方のサイドバンドを最も抑圧でき、π／２−π／４からπ／２＋π／４の範囲、又は、−π／２−π／４から−π／２＋π／４の範囲であれば、十分なサイドバンド抑圧効果が得られる。
【００１８】
例えば、波長間隔０．１５ｎｍのＷＤＭ信号光で、位相変調器１８における位相差が伝送特性に与える影響を調べた。その結果を図１１に示す。横軸は位相変調器１８における位相差を示し、縦軸は、位相差が−π／２におけるＱ値に対するペナルティを示す。波長間隔０．１５ｎｍの場合、位相差を０又はπに設定すると、隣の波長との重なりを無視できなくなり、Ｑ値を測定できない。図１１からも、位相変調器１８における光パルスと変調信号との位相差をπ／２又は−π／２とすることが最も好ましいが、π／２−π／４からπ／２＋π／４の範囲、又は、−π／２−π／４から−π／２＋π／４の範囲でも、十分なＱ値が得られることが分かる。
【００１９】
光パルスのデューティ比が５０％以外の場合でも、位相変調器１８における光パルスと変調信号との位相差を上述の関係にすることで、良好なＶＳＢ変調を得られる。更に、光パルスの立上がり及び立ち下がりのタイミングで変調信号のレベルが０になり、光パルスの期間内で変調信号が一方の極性の値のみを持つように変調信号の波形を歪ませれば、より効果的である。このような変調信号波形の変形は、アンプの入出力特性を調節することで簡単に得られる。
【００２０】
本実施例では更に、光フィルタ２４が、位相変調器１８により強調されたサイドバンドより外側の高調波成分を除去する。図１２はデータ変調器１６の出力光のスペクトルを示し、図１３は、位相変調器１８の出力光のスペクトルを示し、図１４は、光フィルタ２４の出力光のスペクトルを示す。光フィルタ２４は、以上の説明のように、位相変調器１８により強調されるサイドバンドより外側の高調波成分を除去する光フィルタであってもよいが、キャリアと位相変調器１８により強調されるサイドバンドのみを通過する光バンドパスフィルタであってもよい。図１４は、後者の場合のスペクトル例を示す。
【００２１】
【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、非常に簡単な構成で良好な伝送特性のＶＳＢ変調された信号光を生成できる。
【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】従来の位相変調における波形図である。
【図３】本実施例の位相変調における波形図である。
【図４】ＤＳＢスペクトルの例である。
【図５】本実施例によるＶＳＢスペクトルの例である。
【図６】位相差０（従来例）の場合のスペクトル例である。
【図７】位相差−π／４の場合のスペクトル例である。
【図８】位相差−π／２の場合のスペクトル例である。
【図９】位相差−３π／４の場合のスペクトル例である。
【図１０】位相差−π（従来例）の場合のスペクトル例である。
【図１１】位相差に対するＱ値ペナルティの測定例である。
【図１２】データ変調器１６の出力光のスペクトル例である。
【図１３】位相変調器１８の出力光のスペクトル例である。
【図１４】光フィルタ２４の出力光のスペクトル例である。
【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：位相変調器
２０：正弦波発生回路
２２：位相シフト回路
２４：光フィルタ
３０：光パルス
３２：同相の変調信号
３４：逆相の変調信号
４０：光パルス
４２：位相シフト量π／２の変調信号
４４：位相シフト量−π／２の変調信号

Claims (5)

1. 光キャリア波を発生する光源と、
   当該光源から出力される当該光キャリア波を、送信データに従い変調するデータ変調器と、
   当該データ変調器の出力光に同期して、当該データ変調器の出力光の位相を変調し、もって、一方のサイドバンドを強調する光位相変調器と、
   当該光位相変調器の出力光から、当該サイドバンドより外側の高調波成分を除去する光フィルタ
   とを具備することを特徴とする光信号生成装置。
2. 当該光位相変調器が、
   当該送信データに同期し、且つ、所定位相量ずれた変調信号を生成する変調信号発生装置と、
   当該変調信号発生装置からの当該変調信号に従い、当該データ変調器から入力する光パルスの光位相を変調する位相変調器
   とからなり、当該光パルスが１ビット期間の中央に位置する場合に、当該位相変調器における当該１ビット期間に対する当該変調信号の位相差が、π／４から３π／４の範囲及び−π／４から−３π／４の範囲に入る
   請求光１に記載の光信号生成装置。
3. 当該光位相変調器における当該１ビット期間に対する当該変調信号の位相差が、実質的に、π／２及び−π／２の何れかである請求項２に記載の光信号生成装置。
4. 当該光フィルタが、当該光位相変調器の出力光から、キャリア及び当該サイドバンドの通過する光バンドパスフィルタである請求項１に記載の光信号生成装置。
5. 光キャリア波を送信データに従い変調してデータ変調光を生成し、
   当該データ変調光の位相を変調することにより一方のサイドバンドを強調し、当該サイドバンドより外側の高調波成分を除去する
   ことからなることを特徴とする光信号生成方法。
   【請求光６】当該サイドバンドより外側の高調波成分を除去するステップが、位相変調された信号光からキャリア及び当該サイドバンドを抽出するステップからなる請求項１に記載の光信号生成方法。

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