JP2006251570A - Optical transmitter and phase modulating method - Google Patents

Optical transmitter and phase modulating method Download PDF

Info

Publication number
JP2006251570A
JP2006251570A JP2005070097A JP2005070097A JP2006251570A JP 2006251570 A JP2006251570 A JP 2006251570A JP 2005070097 A JP2005070097 A JP 2005070097A JP 2005070097 A JP2005070097 A JP 2005070097A JP 2006251570 A JP2006251570 A JP 2006251570A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
transmission data
phase
mach
pulse train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005070097A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4940564B2 (en
Inventor
Kiyoshi Fukuchi
清 福知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2005070097A priority Critical patent/JP4940564B2/en
Publication of JP2006251570A publication Critical patent/JP2006251570A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4940564B2 publication Critical patent/JP4940564B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-performance RZ-DPSK signal waveform by using a small-sized Mach-Zehnder modulator with a low driving voltage while munimizing waveform distortion of a generated optical signal even when an electric circuit has nonlinear amplification characteristics. <P>SOLUTION: This optical transmitter has an electronic circuit which generates 1st and 2nd RZ pulse trains made to correspond to 1st and 2nd values of transmitted data, and further has the Mach-Zehnder modulator which is equipped with 1st and 2nd modulation sections which have two arms branching and guiding input light and are at physically different positions on the two arms and modulates the input light by the 1st modulation section with the 1st RZ pulse train and by the 2nd modulation section with the 2nd RZ pulse train and wherein the 1st and 2nd modulation sections apply the RZ pulse trains to respectively different arms. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、長距離高速光通信に適した光送信器及びこの光送信器に適用して好適な位相変調方法に関する。   The present invention relates to an optical transmitter suitable for long-distance high-speed optical communication and a phase modulation method suitable for application to the optical transmitter.

光ファイバ通信システムは、長距離大容量の通信を実現する重要な技術となっている。現在商用化されている光ファイバ通信システムでは強度変調方式が用いられている。強度変調方式では、光のパルスの“有”“無”に対して、例えば、デジタル信号の“1”“0”を夫々割り当てて伝送を行う方式である。強度変調方式は、変調信号及び被変調信号の発生及び検出が簡単でかつ長距離伝送が可能という特長を有する。   The optical fiber communication system has become an important technology for realizing long-distance and large-capacity communication. In the optical fiber communication system currently commercialized, the intensity modulation method is used. In the intensity modulation method, for example, digital signals “1” and “0” are assigned to “present” and “not present” light pulses, respectively, and transmission is performed. The intensity modulation system has the features that it is easy to generate and detect a modulated signal and a modulated signal and enables long-distance transmission.

一方、近年の情報伝送の大容量化に伴い、光ファイバ通信に高速化が求められている。現在実用化されているデータ転送速度は最高で10Gbpsであるが、次世代の光ファイバ通信に使用すべくデータ転送速度が40Gbpsの研究開発が鋭意進められている。さらには、伝送距離の長延化によるコスト削減も強く求められており、例えば、1000kmを超える距離での光伝送技術の研究が進められている。   On the other hand, with an increase in capacity of information transmission in recent years, higher speed is required for optical fiber communication. Although the data transfer rate currently in practical use is 10 Gbps at the maximum, research and development with a data transfer rate of 40 Gbps is being advanced for use in next-generation optical fiber communications. Furthermore, there is a strong demand for cost reduction by extending the transmission distance. For example, research on optical transmission technology over a distance exceeding 1000 km is underway.

このような光ファイバ通信の高速化および長距離化を実現する上で、大きく分類すれば2つの課題がある。   There are two problems in broadly classifying the realization of such high-speed and long-distance optical fiber communications.

1つめの課題は、光雑音蓄積に対する対策である。強度変調方式において、伝送速度を高速化すると、使用する信号帯域が増加するため、システムが受ける雑音の量も増大する。この結果、受信端における信号対雑音比の値が小さくなるため、符号誤りが増加して品質劣化が生じる。また、伝送距離が長くなると損失補償のための光増幅中継器を増やす必要があり、この光増幅のための中継器で発生する光雑音の蓄積によって、やはり受信端における信号対雑音比が劣化する。   The first problem is countermeasures against optical noise accumulation. In the intensity modulation method, when the transmission speed is increased, the signal band to be used increases, and the amount of noise received by the system also increases. As a result, since the value of the signal-to-noise ratio at the receiving end becomes small, code errors increase and quality degradation occurs. In addition, as the transmission distance becomes longer, it is necessary to increase the number of optical amplifying repeaters for loss compensation, and the signal-to-noise ratio at the receiving end also deteriorates due to the accumulation of optical noise generated in the repeater for optical amplification. .

したがって、高速化、長距離化を実現するためには、光雑音蓄積の低減、もしくは光雑音蓄積に強い伝送方式の開発が必要となる。近年、このような光雑音蓄積の課題を解決するため、位相変調方式、特にDPSK(Differential Phase Shift Keying(差動位相変調))方式が注目されている。DPSK方式は、デジタル信号の“1”“0”を伝送するために、隣り合うビットスロットの信号値が異なる場合には光の位相を180度変化させるという方式である。とくに、DPSK方式に、1ビット遅延検波受信方式を組み合わせたシステムは、性能の高さと構成の簡易さという利点で注目されている。   Therefore, in order to realize high speed and long distance, it is necessary to reduce the accumulation of optical noise or develop a transmission system that is strong against optical noise accumulation. In recent years, in order to solve such a problem of optical noise accumulation, a phase modulation method, particularly a DPSK (Differential Phase Shift Keying) method has been attracting attention. The DPSK system is a system in which the phase of light is changed by 180 degrees when signal values of adjacent bit slots are different in order to transmit “1” and “0” of a digital signal. In particular, a system in which the DPSK method is combined with a 1-bit delay detection receiving method is attracting attention because of its advantages of high performance and simple configuration.

このシステムの送信端では、送信データに対して、“1”の場合はビットスロットの光の位相を180度変化させ、“0”の時には光位相をそのままとする。受信端では、受信した光信号を分岐し、分岐の一方に1ビット遅延素子を配置した後に2つの光信号を干渉させる。この結果、或るビットスロットの光信号の位相が1ビットスロット前の光信号と位相が同じであればそのビットスロットでの光信号の強度が最大になり、位相差が180度となると消光する。この原理を利用して、位相変化に印加された情報を強度情報に変換して受信する。   At the transmission end of this system, with respect to the transmission data, the phase of the light in the bit slot is changed by 180 degrees when “1”, and the optical phase remains unchanged when “0”. At the receiving end, the received optical signal is branched, and after placing a 1-bit delay element on one of the branches, the two optical signals are caused to interfere. As a result, if the phase of the optical signal in a certain bit slot is the same as that of the optical signal one bit slot before, the intensity of the optical signal in that bit slot is maximized, and the light is extinguished when the phase difference reaches 180 degrees. . Using this principle, information applied to the phase change is converted into intensity information and received.

DPSK方式を用いることにより、強度変調方式に比べて低い信号対雑音比の受信状態においても誤りの少ない通信が可能となる。その理由を以下に示す。   By using the DPSK system, it is possible to perform communication with fewer errors even in a reception state with a signal-to-noise ratio lower than that of the intensity modulation system. The reason is as follows.

図8(a)は、強度変調方式における論理値が“1”と“0”の複素電界平面における配置を示したものであり、図8(b)は、DPSK方式における配置を示す。図より、論理値“1”と”0”の距離は、強度変調方式に比べてDPSK方式は2倍となっている。DPSK方式では、このような配置関係となっていることから、強度変調方式の場合と同じ符号誤り率を得るのに、雑音量が2倍、すなわち信号対雑音比が半分でよいという特徴がある。このように、DPSK方式は、雑音に強い伝送方式であり、光ファイバ通信の高速化、長距離化に適する伝送方式である。   FIG. 8A shows the arrangement in the complex electric field plane with the logical values “1” and “0” in the intensity modulation system, and FIG. 8B shows the arrangement in the DPSK system. From the figure, the distance between the logical values “1” and “0” is double in the DPSK method compared to the intensity modulation method. Since the DPSK scheme has such an arrangement relationship, the amount of noise is doubled, that is, the signal-to-noise ratio may be halved in order to obtain the same code error rate as that of the intensity modulation scheme. . Thus, the DPSK system is a transmission system that is resistant to noise, and is a transmission system that is suitable for increasing the speed and distance of optical fiber communication.

2つめの課題は、光波形の歪に対する対策である。光ファイバ通信では、光波形を歪ませる主要因は、光ファイバの非線形光学効果である。強度変調方式の場合、伝送速度を増加するに従いこの効果による歪が大きくなることが知られ、更に、長距離伝送においても非線形光学効果による波形歪が蓄積することが大きな問題であることが知られている。したがって、高速化、長距離化を実現するために、非線形光学効果の小さい光ファイバを使用するか、非線形光学効果に強い伝送方式を用いる必要がある。   The second problem is countermeasures against distortion of the optical waveform. In optical fiber communication, the main factor that distorts the optical waveform is the nonlinear optical effect of the optical fiber. In the case of the intensity modulation method, it is known that the distortion due to this effect increases as the transmission speed increases, and it is also known that the waveform distortion due to the nonlinear optical effect accumulates even in long-distance transmission. ing. Therefore, in order to realize high speed and long distance, it is necessary to use an optical fiber having a small nonlinear optical effect or to use a transmission system strong against the nonlinear optical effect.

この課題に対しては、特許文献1において、DPSK変調信号の各ビットをRZ(Return-to-Zero)パルス化して伝送する方式が提案されている。この方式は、RZ-DPSK方式と呼ばれている。RZ-DPSK方式は、DPSK信号の各ビットの信号をRZパルス化することによって、2つの面から波形ひずみを抑えている。一つは、RZ化することにより、同一平均光強度に対してピーク部の光強度を高くとれ、この結果信号対雑音比を稼ぐことが出来るので、より低いパワーでの伝送を可能にできる。もう一つは、ビット間のパルス干渉をRZ型にすることにより抑えられる効果である。これらの結果、RZ-DPSK方式では、40Gbps伝送における超長距離伝送を可能とする方式として近年急速に認知されるようになった。   In order to deal with this problem, Patent Document 1 proposes a method in which each bit of a DPSK modulated signal is transmitted in the form of RZ (Return-to-Zero) pulses. This method is called the RZ-DPSK method. The RZ-DPSK method suppresses waveform distortion from two aspects by converting the signal of each bit of the DPSK signal into an RZ pulse. One is that, by using RZ, the peak light intensity can be made higher than the same average light intensity, and as a result, a signal-to-noise ratio can be obtained, so that transmission with lower power can be achieved. The other effect is that the pulse interference between bits can be suppressed by using the RZ type. As a result, the RZ-DPSK system has been rapidly recognized in recent years as a system that enables ultra-long distance transmission in 40 Gbps transmission.

ところで、RZ-DPSK方式では、非特許文献1に示されるように、送信端における信号発生において2つの変調器が用いられる。この非特許文献1に開示された送信器の構成を図9に示す。   By the way, in the RZ-DPSK system, as shown in Non-Patent Document 1, two modulators are used for signal generation at the transmission end. The configuration of the transmitter disclosed in Non-Patent Document 1 is shown in FIG.

第1のマッハツェンダ変調器10はRZパルス化するものであり、クロック信号をドライバ12によって所定の電圧まで増幅して変調を行なう。第2のマッハツェンダ変調器14はDPSK変調を行うためのものであり、送信データをドライバ16によってマッハツェンダ変調器の半波長電圧の2倍まで増幅して変調を行なう。ここで、マッハツェンダ変調器の半波長電圧とは、変調器が出力する光パルスの半波長(パルス値の「“1”から次の“0”までの区間」或いは「“0”から次の“1”までの区間」)において所定の光強度を得るために必要な電圧をいう。ところで、RZ-DPSK信号を高品質とするためには、RZパルス形状に歪の無いこと、及び、DPSK変調での180度位相シフトにおける余計な位相変化(チャ−ピング)が限りなく小さいことが求められる。このような理由から、2つの変調器10及び14にはチャープの生じないマッハツェンダ変調器が適している。   The first Mach-Zehnder modulator 10 is an RZ pulse, and modulates the clock signal by amplifying it to a predetermined voltage by the driver 12. The second Mach-Zehnder modulator 14 performs DPSK modulation. The driver 16 amplifies the transmission data by amplifying it to twice the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator. Here, the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator is the half-wavelength of the optical pulse output from the modulator (the interval from the pulse value “1” to the next “0”) or “0” to the next “ The voltage required to obtain a predetermined light intensity in the section "1"). By the way, in order to improve the quality of the RZ-DPSK signal, there is no distortion in the RZ pulse shape, and the extra phase change (chirping) in 180 degree phase shift in DPSK modulation is extremely small. Desired. For this reason, a Mach-Zehnder modulator that does not generate chirp is suitable for the two modulators 10 and 14.

マッハツェンダ変調器を用いたDPSK信号の発生のメカニズムを、図10を用いて説明する。マッハツェンダ変調器として、X-cut型のもの或いはプッシュプルドライブ型のものを用い、余計なチャープのない信号発生をおこなう。チャープフリーのマッハツェンダ変調器では、隣り合う異なった値の信号間では光の位相が180度シフトする。マッハツェンダ変調器はこの効果を利用し、所定の振幅まで増幅された送信データを、その信号振幅の中心値18と、マッハツェンダ変調器の消光カーブ20のボトム部とを一致させて駆動する(変調する)。   The mechanism of DPSK signal generation using a Mach-Zehnder modulator will be described with reference to FIG. As the Mach-Zehnder modulator, an X-cut type or push-pull drive type is used to generate a signal without extra chirp. In a chirp-free Mach-Zehnder modulator, the phase of light is shifted by 180 degrees between adjacent signals of different values. Using this effect, the Mach-Zehnder modulator drives (modulates) transmission data amplified to a predetermined amplitude by matching the center value 18 of the signal amplitude with the bottom portion of the extinction curve 20 of the Mach-Zehnder modulator. ).

この結果、出力光22は、入力データのHIGH/LOWにしたがって位相がπと0となる。この際、消光カーブ20のボトムを境に位相がデジタル的に切り替わって過渡的な位相変化のない良質なDPSK信号が生成される。   As a result, the phase of the output light 22 becomes π and 0 according to the HIGH / LOW of the input data. At this time, the phase is digitally switched with the bottom of the extinction curve 20 as a boundary, and a high-quality DPSK signal without a transient phase change is generated.

このRZ-DPSK信号発生方法は高品質な信号が得られるという利点を有するものの、非特許文献1では、マッハツェンダ変調器を2つ使うことによる大型化と、DPSK変調やチャープフリーのRZ変調を行うための駆動振幅が非常に大きいという問題がある。   Although this RZ-DPSK signal generation method has an advantage that a high-quality signal can be obtained, Non-Patent Document 1 performs enlargement by using two Mach-Zehnder modulators and performs DPSK modulation and chirp-free RZ modulation. For this reason, there is a problem that the drive amplitude is very large.

これに対して、非特許文献2では、1つのマッハツェンダ変調器によりRZ-DPSK信号を発生する方法が示されている。図11を参照して、この非特許文献2でのRZ-DPSK信号発生方法を説明する。   On the other hand, Non-Patent Document 2 shows a method of generating an RZ-DPSK signal by one Mach-Zehnder modulator. With reference to FIG. 11, the RZ-DPSK signal generation method in Non-Patent Document 2 will be described.

図11の構成では、電気入力部に2つの差動増幅器30及び32を持つ。一方の差動増幅器30には送信データとクロック信号とが入力され、もう一方の差動増幅器32には反転した送信データとクロック信号とが入力され、それぞれから差動信号が出力される。第2の差動増幅器32の出力は反転回路34で反転される。この反転回路34の出力と第1の差動増幅器30の出力は、パワーコンバイナ36によって合成された後にドライバ38により所定の電圧まで増幅され、マッハツェンダ変調器40に入力される。   11 has two differential amplifiers 30 and 32 in the electric input section. Transmission data and a clock signal are input to one differential amplifier 30, and inverted transmission data and a clock signal are input to the other differential amplifier 32, from which a differential signal is output. The output of the second differential amplifier 32 is inverted by the inversion circuit 34. The output of the inverting circuit 34 and the output of the first differential amplifier 30 are combined by the power combiner 36, amplified to a predetermined voltage by the driver 38, and input to the Mach-Zehnder modulator 40.

図11に示す光送信器では、2つの差動増幅器30,32及びパワーコンバイナ36で送信データとクロック信号の差動合成を行なうことにより送信データのRZパルス化がなされる。また、第1の差動増幅器30の出力が、図10の消光カーブ20の右側の発光部を駆動して「位相π」の光を生成するのに対し、第2の差動増幅32の出力は「位相0」の光を生成する役割となっている。この2つの信号をあらかじめ電気段で合成することによってRZ化されたDPSK信号を単一の変調器で生成することができる。変調器が1つで済むことから構成を小型化できるという利点がある。
特開2003-60580公報 A. H. Gnauck, S. Chandrasekhar, J. Leuthold, L.Stulz, “Demonstration of 42.7-Gb/sDPSK Receiver With 45 Photons/Bit Sensitivity”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 15, NO. 1, pp.99-101, JANUARY 2003 :Xiang Liu, Yuan-Hua Kao, “GENERATION OF RZ-DPSK USING A SINGLE MACH-ZEHNDER MODULATOR AND NOVELDRIVER ELECTRONICS”, 30th European Conference on optical Communications (ECOC 2004), paper We 3.4.2
In the optical transmitter shown in FIG. 11, the transmission data and the clock signal are differentially synthesized by the two differential amplifiers 30 and 32 and the power combiner 36, whereby the transmission data is converted into RZ pulses. Further, the output of the first differential amplifier 30 drives the light emitting part on the right side of the extinction curve 20 in FIG. 10 to generate light of “phase π”, whereas the output of the second differential amplifier 32. Has a role of generating “phase 0” light. By combining these two signals in an electrical stage in advance, an RZ-converted DPSK signal can be generated by a single modulator. Since only one modulator is required, there is an advantage that the configuration can be reduced in size.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-60580 AH Gnauck, S. Chandrasekhar, J. Leuthold, L. Stulz, “Demonstration of 42.7-Gb / sDPSK Receiver With 45 Photons / Bit Sensitivity”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 15, NO. 1, pp.99-101 , JANUARY 2003 : Xiang Liu, Yuan-Hua Kao, “GENERATION OF RZ-DPSK USING A SINGLE MACH-ZEHNDER MODULATOR AND NOVELDRIVER ELECTRONICS”, 30th European Conference on optical Communications (ECOC 2004), paper We 3.4.2

しかしながら、従来技術に示したRZ-DPSK信号発生方法には、いくつかの問題がある。   However, the RZ-DPSK signal generation method shown in the prior art has several problems.

第1の問題は、送信する光信号の品質を高く保つことが難しいことである。その理由は、図11に示した非特許文献2の電子回路では、パワーコンバイナ36及びドライバ38における非線形増幅特性が悪影響を及ぼすという点である。位相0側のパルスと位相π側のパルスを合成するパワーコンバイナ36は、パルス形状を保つ必要があることから、アナログ増幅的な動作を行わなければならない。このアナログ増幅的な動作(アナログ加算)の波形品質は回路の線形特性に大きく左右される。   The first problem is that it is difficult to keep the quality of the transmitted optical signal high. The reason is that in the electronic circuit of Non-Patent Document 2 shown in FIG. 11, the nonlinear amplification characteristics in the power combiner 36 and the driver 38 have an adverse effect. The power combiner 36 that synthesizes the pulse on the phase 0 side and the pulse on the phase π side needs to maintain the pulse shape, and therefore must perform an analog amplification operation. The waveform quality of this analog amplification operation (analog addition) is greatly influenced by the linear characteristics of the circuit.

例えば、線形特性がよくない場合として、図12に示すような加算特性カーブ50を仮定する。加算処理後の波形において、位相0側のパルス52と位相π側パルス54の高さを揃えて入力しても、加算後においてその波形56はパルス高が異なるものとなってしまう。   For example, assuming that the linear characteristic is not good, an addition characteristic curve 50 as shown in FIG. 12 is assumed. In the waveform after the addition processing, even if the phase 0 side pulse 52 and the phase π side pulse 54 are input with the same height, the waveform 56 has a different pulse height after the addition.

図12の波形56を図11のマッハツェンダ変調器40に入力した場合の波形は、図13のようになる。図13(a)は、パルスの消光を高く取る設定にした場合を示す。この場合、位相0側のパルスと位相π側パルスの境界部を、消光カーブ20のボトムと一致させるよう動作点を設定する。このような設定とした場合、発光のピークを与える電圧が、位相0側と位相π側で異なるため、生成された変調電圧のパルスの高さが異なる。この波形歪により品質劣化が生じる。   The waveform when the waveform 56 of FIG. 12 is input to the Mach-Zehnder modulator 40 of FIG. 11 is as shown in FIG. FIG. 13A shows a case where the setting is such that the extinction of the pulse is high. In this case, the operating point is set so that the boundary between the phase 0 side pulse and the phase π side pulse coincides with the bottom of the extinction curve 20. In such a setting, since the voltage that gives the peak of light emission differs between the phase 0 side and the phase π side, the height of the generated modulation voltage pulse is different. This waveform distortion causes quality degradation.

一方、図13(b)は、パルスの発光ピークを、位相0側のパルスと位相π側パルスでそろえるよう設定した場合を示す。このときは、位相0側のパルスと位相π側のパルスの境界部が消光特性のボトムからずれた点となる。この結果、RZ-DPSKのパルス間で、消光しない波形となり、伝送品質劣化が生じてしまう。   On the other hand, FIG. 13 (b) shows a case where the emission peak of the pulse is set to be aligned with the phase 0 side pulse and the phase π side pulse. In this case, the boundary between the phase 0 side pulse and the phase π side pulse is shifted from the bottom of the extinction characteristic. As a result, the waveform is not quenched between RZ-DPSK pulses, resulting in transmission quality degradation.

以上のように、パワーコンバイナ36の非線形特性により上下非対称な波形となると、高い品質のRZ-DPSKされた光信号の発生が難しい。   As described above, if the waveform is asymmetrical due to the nonlinear characteristics of the power combiner 36, it is difficult to generate a high-quality RZ-DPSK optical signal.

回路非線形特性による発生信号の品質劣化は、ドライバ38でより深刻となる。現在、マッハツェンダ光変調器として広く用いられているニオブ酸リチウム光変調器では、特に40Gbps程度の高速では数ボルトの電圧を必要とする。数ボルトの駆動信号発生においては、現在のトランジスタの線形増幅領域で行うことは非常に難しいために増幅特性が非線形となりやすい。このため、上記に示した駆動信号に非線形歪が生じて発生信号の品質劣化を招くことになる。   Deterioration of the quality of the generated signal due to circuit nonlinear characteristics becomes more serious in the driver 38. At present, a lithium niobate optical modulator widely used as a Mach-Zehnder optical modulator requires a voltage of several volts, particularly at a high speed of about 40 Gbps. When a drive signal of several volts is generated, it is very difficult to perform in the linear amplification region of the current transistor, so that the amplification characteristic tends to be nonlinear. For this reason, non-linear distortion occurs in the drive signal described above, resulting in quality degradation of the generated signal.

第2の問題は、消費電力が高くなることにある。その理由は、従来技術では光変調器を駆動する信号の合成をすべて電気回路段で行わなくてはならないため、回路規模が増大することにある。更には、第1の問題で指摘したように、最終段のアナログ加算回路及び駆動回路において高い線形性を必要とすることから、容量の大きいトランジスタの線形部分を利用する回路設計を行う必要がある。この結果、駆動に必要な電流、電圧が増大し、これによって消費電力の増加を招くことになる。   The second problem is that the power consumption becomes high. The reason is that, in the prior art, since all the signals for driving the optical modulator must be synthesized in the electric circuit stage, the circuit scale increases. Furthermore, as pointed out in the first problem, since the final stage analog adder circuit and the drive circuit require high linearity, it is necessary to design a circuit using a linear portion of a transistor having a large capacity. . As a result, the current and voltage required for driving increase, which leads to an increase in power consumption.

従って、本発明の目的は、RZ-DPSK信号の発生で問題となる波形品質の劣化と消費電力の増加の問題を抑え、波形品質の高い高性能な信号の発生を実現するとともに、光変調器の駆動電圧の低減と、光変調部の集積による小型化を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to suppress the problems of deterioration of waveform quality and increase in power consumption, which are problems in the generation of RZ-DPSK signals, and realize generation of high-performance signals with high waveform quality, and an optical modulator. It is to provide a reduction in the driving voltage and miniaturization by integration of the light modulation section.

本発明に係る第1の光送信器の実施の形態によれば、請求項1に記載したように、送信データの第1及び第2の論理値に対応させて夫々第1及び第2のRZパルス列を発生させる電子回路と、入力光を分岐して導く2つのアームを有し、この2つのアーム上に物理的に位置の異なる第1及び第2の変調部を備え、第1の変調部において入力光を前記第1のRZパルス列で変調すると共に、第2の変調部において入力光を前記第2のRZパルス列で変調し、第1及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるマッハツェンダ変調器とを有する。   According to the embodiment of the first optical transmitter of the present invention, as described in claim 1, the first and second RZs corresponding to the first and second logical values of the transmission data are described. An electronic circuit for generating a pulse train, and two arms for branching and guiding input light, and first and second modulators having different physical positions on the two arms, the first modulator The input light is modulated by the first RZ pulse train in the second modulation unit, the input light is modulated by the second RZ pulse train in the second modulation unit, and the RZ pulse trains are respectively applied to different arms in the first and second modulation units. And a Mach-Zehnder modulator to be added.

更に、請求項2に記載したように、上述の第1の光送信器の実施の形態では、前記電子回路は、前記送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって前記第1のRZパルス列を出力する第1の積回路と、前記送信データ信号を2分岐した他方の送信データの論理値を反転する反転回路と、該反転回路の出力である送信データと2分岐した他方のクロック信号との積をとって前記第2のRZパルス列を出力する第2の積回路とを有している。   Further, as described in claim 2, in the above-described first optical transmitter embodiment, the electronic circuit includes one transmission data obtained by bifurcating the transmission data and one of two transmission signals obtained by bifurcating the clock signal. A first product circuit that takes a product with a clock signal and outputs the first RZ pulse train; an inversion circuit that inverts the logical value of the other transmission data that is divided into two parts of the transmission data signal; and And a second product circuit that outputs the second RZ pulse train by taking the product of the transmission data that is output and the other two-branched clock signal.

更にまた、請求項3に記載したように、上述の第1の光送信器の実施の形態では、前記第1及び第2の積回路の出力信号の振幅を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅するための第1及び第2のドライバを備え、前記マッハツェンダ変調器の第1の変調部を前記第1のドライバの出力で駆動し、第2の変調部を前記第2のドライバの出力で駆動して前記入力光を変調するようにしている。   Furthermore, as described in claim 3, in the above-described first optical transmitter embodiment, the amplitudes of the output signals of the first and second product circuits are set to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively. And a first modulation unit of the Mach-Zehnder modulator is driven by an output of the first driver, and a second modulation unit is output of the second driver. And the input light is modulated.

更にまた、請求項4に記載したように、上述の第1の光送信器の実施の形態では、前記第1及び第2の積回路のいずれか一方の出力を反転するための反転回路を備え、前記第1の変調部及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるのに代えて、前記第1の変調部及び第2の変調部において同一のアームにRZパルス列を加えるようにしている。   Furthermore, as described in claim 4, the first optical transmitter according to the embodiment includes an inverting circuit for inverting the output of one of the first and second product circuits. Instead of adding an RZ pulse train to different arms in the first modulation unit and the second modulation unit, an RZ pulse train is added to the same arm in the first modulation unit and the second modulation unit. ing.

一方、本発明に係る第2の光送信器の実施の形態によれば、請求項5に記載したように、送信データの第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させると共に、送信データの第2の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させる電子回路と、入力光を分岐して導く第1及び第2のアームを有し、この第1及び第2のアーム上に物理的に位置の異なる第1及び第2の変調部を備え、第1の変調部の第1のアームに前記第1の論理値に対応した正相信号が加えられる信号電極を有すると共に、第1の変調部の第2のアームに前記第1の論理値に対応した逆相信号が加えられる信号電極を有し、第2の変調部の第1のアームに前記第1の論理値に対応した逆相信号が加えられる信号電極を有する共に、第2の変調部の第2のアームに前記第2の論理値に対応した正相信号が加えられる信号電極を有するマッハツェンダ変調器とを有している。   On the other hand, according to the embodiment of the second optical transmitter of the present invention, as described in claim 5, RZ pulse trains of the normal phase signal and the negative phase signal corresponding to the first logical value of the transmission data. And an electronic circuit for generating an RZ pulse train of a normal phase signal and a reverse phase signal corresponding to the second logical value of the transmission data, and first and second arms for branching and guiding the input light A positive phase corresponding to the first logic value in the first arm of the first modulation unit, the first and second modulation units having different physical positions on the first and second arms. A signal electrode to which a signal is applied, and a signal electrode to which a negative-phase signal corresponding to the first logic value is applied to the second arm of the first modulation unit; A signal electrode to which a negative phase signal corresponding to the first logic value is applied to the arm of And a Mach-Zehnder modulator having a second of said second signal electrode positive phase signal corresponding to the logic value is applied to the second arm of the modulator portion.

更に、請求項6に記載したように、上述の第2の光送信器の実施の形態では、前記電子回路は、送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって第1のRZパルス列を出力する第1の積回路と、該第1のRZ信号を差動信号に変換して前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を求める第1の単相差動変換回路と、送信データ信号を2分岐した他方のデータの論理値を反転する反転回路と、該反転回路の出力と2分岐した他方のクロック信号との積をとって第2のRZパルス列を出力する第2の積回路と、前記第2のRZパルス列を差動信号に変換して前記第2の論理値に対応した逆相信号及び正相信号を求める第2の単相差動変換回路とを有している。   Furthermore, in the embodiment of the second optical transmitter described above, the electronic circuit includes one transmission data obtained by bifurcating transmission data and one clock obtained by bifurcating a clock signal. A first product circuit that takes a product with the signal and outputs a first RZ pulse train; and converts the first RZ signal into a differential signal to generate a positive-phase signal and an inverse signal corresponding to the first logic value A product of a first single-phase differential conversion circuit for obtaining a phase signal, an inverting circuit for inverting the logical value of the other data obtained by bifurcating the transmission data signal, and an output of the inverting circuit and the other clock signal obtained by bifurcating A second product circuit that outputs a second RZ pulse train and converts the second RZ pulse train into a differential signal to obtain a negative phase signal and a positive phase signal corresponding to the second logic value And a second single-phase differential conversion circuit.

更にまた、請求項7に記載したように、上述の第2の光送信器の実施の形態では、前記第1の単相差動変換回路が出力する正相及び逆相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅する第1及び第2のドライバと、前記第2の単相差動変換回路が出力する逆相及び正相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅する第3及び第4のドライバとを有する。   Furthermore, as described in claim 7, in the embodiment of the second optical transmitter described above, the positive phase signal and the negative phase signal output from the first single-phase differential conversion circuit are respectively converted into the Mach-Zehnder modulator. First and second drivers for amplifying the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively. And a fourth driver.

一方、本発明に係る第1の位相変調方法の実施の形態によれば、請求項8に記載したように、送信データの第1及び第2の論理値に対応させて夫々第1及び第2のRZパルス列を求め、前記第1のRZパルス列を用い、マッハツェンダ変調器への入力光を分岐して導く2つのアーム上に物理的に異なる位置に設けた第1及び第2の変調部の内の第1の変調部において前記入力光を変調し、前記第2のRZパルス列を用い、前記第2の変調部において前記入力光を変調し、第1の変調部および第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるようにしている。   On the other hand, according to the embodiment of the first phase modulation method of the present invention, as described in claim 8, the first and second logic values corresponding to the first and second logical values of the transmission data, respectively. RZ pulse trains of the first and second modulators provided at physically different positions on the two arms that branch and guide the input light to the Mach-Zehnder modulator using the first RZ pulse train. The first modulation unit modulates the input light, uses the second RZ pulse train, modulates the input light in the second modulation unit, and each of the first modulation unit and the second modulation unit. An RZ pulse train is added to different arms.

更に、請求項9に記載したように、上述の第1の位相変調方法の実施の形態では、送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって前記第1のRZパルス列を求め、前記送信データ信号を2分岐した他方の送信データの論理値を反転させ、反転させた送信データと2分岐した他方のクロック信号との積をとって前記第2のRZパルス列を求めるようにしている。   Furthermore, in the embodiment of the first phase modulation method described above, the product of one transmission data obtained by branching the transmission data into two and one clock signal obtained by branching the clock signal into two branches is obtained. The first RZ pulse train is obtained, the logical value of the other transmission data obtained by bifurcating the transmission data signal is inverted, and the product of the inverted transmission data and the other bifurcated clock signal is obtained. The second RZ pulse train is obtained.

更にまた、請求項10に記載したように、上述の第1の位相変調方法の実施の形態では、前記第1及び第2のRZパルス列の信号の振幅を夫々マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅し、増幅した前記第1のRZパルス列でマッハツェンダ変調器の第1の変調部を駆動し、増幅した前記第2のRZパルス列で第2の変調部を駆動して前記入力光を変調するようにしている。   Furthermore, as described in claim 10, in the first phase modulation method embodiment described above, the amplitudes of the signals of the first and second RZ pulse trains are each amplified to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator. The first modulation unit of the Mach-Zehnder modulator is driven with the amplified first RZ pulse train, and the second modulation unit is driven with the amplified second RZ pulse train to modulate the input light. ing.

更にまた、請求項11に記載したように、上述の第1の位相変調方法の実施の形態では、前記第1及び第2のRZパルス列のいずれか一方の出力を反転し、前記第1及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるのに代えて、第1及び第2の変調部において同一のアームにRZパルス列を加えるようにしている。   Furthermore, according to an embodiment of the first phase modulation method described above, the output of one of the first and second RZ pulse trains is inverted, and the first and second RZ pulse trains are inverted. Instead of adding the RZ pulse train to different arms in the two modulation units, the RZ pulse train is added to the same arm in the first and second modulation units.

一方、本発明に係る第2の位相変調方法の実施の形態によれば、請求項12に記載したように、送信データの第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させると共に、送信データの第2の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させ、入力光を分岐して導く第1及び第2のアームを有し、前記第1及び第2のアーム上に物理的に位置が異なるように設けた第1及び第2の変調部を有するマッハツェンダ変調器に対し、前記第1の変調部の第1及び第2のアームの夫々に前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を加え、前記第2の変調部の第1及び第2のアームの夫々前記第2の論理値に対応した逆相信号及び正相信号を加えている。   On the other hand, according to an embodiment of the second phase modulation method of the present invention, as described in claim 12, RZ pulse trains of a normal phase signal and a negative phase signal corresponding to the first logical value of transmission data The first and second arms for branching and guiding the input light by generating RZ pulse trains of the normal phase signal and the reverse phase signal corresponding to the second logical value of the transmission data. For the Mach-Zehnder modulator having the first and second modulation units provided on the first and second arms so as to be physically different from each other, each of the first and second arms of the first modulation unit is provided. Are added with a positive phase signal and a negative phase signal corresponding to the first logical value, respectively, and a negative phase signal and a positive phase signal corresponding to the second logical value of the first and second arms of the second modulation unit are respectively added. A phase signal is added.

さらに、上述の第2の位相変調方法によれば、請求項13に記載したように、送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積信号を求め、該積信号を差動信号に変換して送信データの前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を求め、送信データ信号を2分岐した他方のデータの論理値を反転させ、この反転させた信号と2分岐した他方のクロック信号との論理信号を求め、該積信号を差動信号に変換して送信データの前記第2の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を求めている。   Further, according to the second phase modulation method described above, as described in claim 13, a product signal of one transmission data obtained by bifurcating transmission data and one clock signal obtained by bifurcating the clock signal is obtained. The product signal is converted into a differential signal to obtain a normal phase signal and a reverse phase signal corresponding to the first logical value of the transmission data, and the logical value of the other data obtained by bifurcating the transmission data signal is inverted. Then, a logical signal of the inverted signal and the other two-branched clock signal is obtained, the product signal is converted into a differential signal, and a normal phase signal and a negative phase signal corresponding to the second logical value of the transmission data are obtained. Seeking a signal.

更に、上述の第2の位相変調方法の実施の形態によれば、請求項14に記載したように、送信データの前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を夫々マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅して前記マッハツェンダ変調器に加え、送信データの前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅して前記マッハツェンダ変調器に加えるようにしている。   Furthermore, according to the above-described second phase modulation method embodiment, the positive phase signal and the negative phase signal corresponding to the first logical value of the transmission data are respectively subjected to Mach-Zehnder modulation. Amplifying the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator and amplifying the positive-phase signal and the negative-phase signal corresponding to the first logic value of the transmission data to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively. It is added to the Mach-Zehnder modulator.

第1の効果は、システムの高性能化を実現するRZ-DPSK信号の発生が可能なことである。その理由は、駆動回路の非線形特性などによる波形ひずみがあっても、生成される光信号の劣化が小さくなるよう、変調信号を別個のドライバを介してマッハツェンダ変調器に印加する構成としているからである。   The first effect is that it is possible to generate an RZ-DPSK signal that realizes high performance of the system. The reason is that the modulation signal is applied to the Mach-Zehnder modulator via a separate driver so that degradation of the generated optical signal is reduced even if there is waveform distortion due to nonlinear characteristics of the drive circuit. is there.

第2の効果は、小型化が可能な点である。その理由は、電気段でRZ化を施した後にマッハツェンダ変調器に印加する構成をとるので、マッハツェンダ変調器を2つ使用する必要がなく、単一のマッハツェンダ変調器のアームに2箇所の駆動部分(変調部分)を持たせる必要があるものの、マッハツェンダ変調器を2台使用するのに比べて、光の合波及び分波の必要がないため、マッハツェンダ変調器を小型化できるからである。   The second effect is that downsizing is possible. The reason for this is that the structure is applied to the Mach-Zehnder modulator after RZ conversion is performed in the electric stage, so there is no need to use two Mach-Zehnder modulators, and two drive parts are provided on the arm of a single Mach-Zehnder modulator. This is because, although it is necessary to provide a (modulation part), it is not necessary to multiplex and demultiplex light compared to using two Mach-Zehnder modulators, so that the Mach-Zehnder modulator can be reduced in size.

第3の効果は、低消費電力化が可能なことである。その理由は、通常のRZ-DPSK信号の発生では、マッハツェンダ変調器を駆動するのに必要な電圧は半波長電圧の2倍が必要だが、本構成では、2つのアームに位相0を与えるパルスと位相πを与えるパルス列を、半波長電圧相当の振幅で印加すればよいからである。さらには、2つのアームを差動駆動する構成の場合には、さらにその電圧を半分とすることも可能である。   The third effect is that low power consumption is possible. The reason for this is that in the generation of a normal RZ-DPSK signal, the voltage required to drive the Mach-Zehnder modulator needs to be twice the half-wave voltage, but in this configuration, a pulse that gives phase 0 to the two arms This is because the pulse train giving the phase π may be applied with an amplitude equivalent to a half-wave voltage. Furthermore, in the case of a configuration in which the two arms are differentially driven, the voltage can be further halved.

本発明の実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明に係る光送信器の第1の実施の形態の構成を示す。デジタル信号列である送信データ100とクロック信号102が図示しない外部回路から入力される。送信データ100はNRZ(Non-Return-to-Zero)の信号であり、クロック信号102は送信データ100の速度に同期している。デジタル信号の論理反転を行う反転回路(INV)104はデジタル信号の論理値“0”及び“1”を夫々論理値“1”及び“0”に反転する。第1の積回路106は、分岐された一方の送信データ100と、分岐されたクロック信号102を受けてこれら2つの入力信号の積を出力し、第2の積回路108は、分岐された他方の送信データ100を反転させたデータと、分岐された他方のクロック信号102とを受けてこれら2つの入力信号の積を出力する。本実施の形態によれば、これら2つの積回路106及び108を用いることにより1つのマッハツェンダ変調器でRZ-DPSK光出力を得ることができる。   FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of an optical transmitter according to the present invention. Transmission data 100 and a clock signal 102 which are digital signal trains are input from an external circuit (not shown). The transmission data 100 is an NRZ (Non-Return-to-Zero) signal, and the clock signal 102 is synchronized with the speed of the transmission data 100. An inversion circuit (INV) 104 that performs logic inversion of the digital signal inverts the logic values “0” and “1” of the digital signal to logic values “1” and “0”, respectively. The first product circuit 106 receives the branched transmission data 100 and the branched clock signal 102 and outputs the product of these two input signals, and the second product circuit 108 In response to the data obtained by inverting the transmission data 100 and the other branched clock signal 102, the product of these two input signals is output. According to the present embodiment, an RZ-DPSK optical output can be obtained with one Mach-Zehnder modulator by using these two product circuits 106 and 108.

ドライバ回路110及び112は、夫々、高速広帯域特性を持つアナログ増幅器であり、積回路106及び108の出力の振幅(例えば1V程度)を後段の光変調器の半波長電圧まで増幅する(例えば6V程度)。   The driver circuits 110 and 112 are analog amplifiers having high-speed and wide-band characteristics, respectively, and amplify the output amplitude (for example, about 1 V) of the product circuits 106 and 108 to the half-wave voltage of the optical modulator at the subsequent stage (for example, about 6 V). ).

マッハツェンダ変調器114は、本実施の形態では、ニオブ酸リチウム(以下LNと略する)を材料とする変調器であり、LN基板上に、光分岐部116、2つの光導波路であるアーム118及び120、光合波部122が設けられている。マッハツェンダ変調器114は、本実施の形態では、基板に垂直な電界印加に対してLNの屈折率が変化するX-cut型である。マッハツェンダ変調器114の入力部には光源124が設けられている。   In the present embodiment, the Mach-Zehnder modulator 114 is a modulator made of lithium niobate (hereinafter abbreviated as LN), and on the LN substrate, an optical branching unit 116, two optical waveguide arms 118, and 120 and an optical multiplexing unit 122 are provided. In this embodiment, the Mach-Zehnder modulator 114 is an X-cut type in which the refractive index of the LN changes with the application of an electric field perpendicular to the substrate. A light source 124 is provided at the input of the Mach-Zehnder modulator 114.

また、本実施の形態では、マッハツェンダ変調器114の2つのアーム118及び120に第1の変調部126と第2の変調部128とを設け、これらの変調部は、夫々、ドライバ110及び112からの信号を印加するための信号電極130及び132、グランド電位を与える電極134及び136を有する。第1の変調部126の信号電極130と第2の変調部128の信号電極132は、夫々、マッハツェンダ変調器114の2つのアーム118及び120に設けられ、したがって、対応するグランド電極134及び136も異なるアーム側に設けられている。   Further, in the present embodiment, the first modulation unit 126 and the second modulation unit 128 are provided on the two arms 118 and 120 of the Mach-Zehnder modulator 114, and these modulation units are connected to the drivers 110 and 112, respectively. Signal electrodes 130 and 132 for applying the above-mentioned signal, and electrodes 134 and 136 for applying a ground potential. The signal electrode 130 of the first modulation unit 126 and the signal electrode 132 of the second modulation unit 128 are provided on the two arms 118 and 120 of the Mach-Zehnder modulator 114, respectively. Accordingly, the corresponding ground electrodes 134 and 136 are also provided. It is provided on a different arm side.

2つの変調部126及び128は、アームの長手方向で離れた位置に配置されるので、2つの変調部に同時に変調信号を加えた場合でも、各変調部において2つのアームの電極間の電磁界干渉を抑えることができる。従って、チャープフリーのマッハツェンダ変調器が実現できるので、高品質のRZ-DPSK光信号の発生が可能である。   Since the two modulation units 126 and 128 are arranged at positions separated in the longitudinal direction of the arm, even when a modulation signal is simultaneously applied to the two modulation units, the electromagnetic field between the electrodes of the two arms in each modulation unit. Interference can be suppressed. Therefore, since a chirp-free Mach-Zehnder modulator can be realized, a high-quality RZ-DPSK optical signal can be generated.

反転回路104、積回路106及び108、ドライバ回路110及び112は、当業者に周知であり本発明とは直接関係がないのでこれらの構成については説明を省略する。   The inverter circuit 104, the product circuits 106 and 108, and the driver circuits 110 and 112 are well known to those skilled in the art and are not directly related to the present invention.

図2を参照して、図1に示した光送信器の動作を説明する。   The operation of the optical transmitter shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

図2の(1)及び(2)に、送信データ100及びクロック102の波形を示す。この場合、反転回路104の出力は図2の(3)に示すようになり、積回路106及び108の出力の信号波形はそれぞれ図2の(4)及び(5)に示すようになる。つまり、送信データ100が“1”の時に積回路106からRZパルスが発生し、送信データ100が“0”の時に積回路108からRZパルスが発生する。上述したように、積回路から出力するRZパルスの振幅は例えば1V程度である。   The waveforms of the transmission data 100 and the clock 102 are shown in (1) and (2) of FIG. In this case, the output of the inverting circuit 104 is as shown in (3) of FIG. 2, and the signal waveforms of the outputs of the product circuits 106 and 108 are as shown in (4) and (5) of FIG. That is, an RZ pulse is generated from the product circuit 106 when the transmission data 100 is “1”, and an RZ pulse is generated from the product circuit 108 when the transmission data 100 is “0”. As described above, the amplitude of the RZ pulse output from the product circuit is, for example, about 1V.

送信データ100のビットレート程度の帯域を持つアナログ増幅器であるドライバ110及び112は、夫々、積回路106及び108の出力を、後続のマッハツェンダ変調器114を駆動するのに必要な6V程度まで増幅する。ドライバの増幅帯域は有限なので、ドライバ110及び112の出力波形は、図2の(6)及び(7)に示すように、矩形ではなく滑らかな波形(RZ波形)となる。図2の(1)乃至(7)の縦軸は信号の振幅を示す。   Drivers 110 and 112, which are analog amplifiers having a bandwidth of about the bit rate of the transmission data 100, respectively amplify the outputs of the product circuits 106 and 108 to about 6V required to drive the subsequent Mach-Zehnder modulator 114. . Since the amplification band of the driver is finite, the output waveforms of the drivers 110 and 112 are not rectangular but a smooth waveform (RZ waveform) as shown in (6) and (7) of FIG. The vertical axes of (1) to (7) in FIG. 2 indicate the signal amplitude.

ドライバ110及び112の出力はマッハツェンダ変調器114に入力される。このとき、第1の変調部126の信号電極130に印加されるドライバ110の出力により、マッハツェンダ変調器114の光導波路(アーム)の屈折率が変化し、第1のアーム118を通過する光の位相シフトは、図2の(8)の実線で示すように変化する。本実施の形態では、マッハツェンダ変調器はX-cut型のLN変調器であるため、第2のアーム120では、量が等しくて逆向きの光位相のシフト(破線で示す)が生じる。即ち、第1のドライバ回路110からパルス電圧140(図2の(6)参照)が印加されると、図10に示す消光カーブ20の右向きに電圧印加がなされ、光位相がπシフトしたRZ型の光パルスが発生する。   The outputs of the drivers 110 and 112 are input to the Mach-Zehnder modulator 114. At this time, the refractive index of the optical waveguide (arm) of the Mach-Zehnder modulator 114 is changed by the output of the driver 110 applied to the signal electrode 130 of the first modulation unit 126, and the light passing through the first arm 118 is changed. The phase shift changes as indicated by the solid line in (8) of FIG. In the present embodiment, since the Mach-Zehnder modulator is an X-cut type LN modulator, the second arm 120 has the same amount of optical phase shift (indicated by a broken line) in the opposite direction. That is, when a pulse voltage 140 (see (6) in FIG. 2) is applied from the first driver circuit 110, a voltage is applied in the right direction of the extinction curve 20 shown in FIG. The light pulse is generated.

一方、第2の変調部128の信号電極132に印加するドライバ112の出力によっても、上述のように、両アーム118及び120に光の位相変化(位相シフト)が生じる。この場合、図2の(9)に示すように、第1のアーム118には実線で示すように符号反転した光位相シフトが生じ、第2のアーム120には破線で示す光位相シフトが生ずる。即ち、第2のドライバ回路112からのパルス電圧142(図2の(7)参照)は、第1のドライバ回路110からの信号と異なるアームに印加されて逆向きの位相シフトを生じさせるため、図10に示す消光カーブ20の左向きの電圧印加がなされたのと等価な動作となる。この結果、光位相が0となるRZ型の光パルスが発生する。   On the other hand, the output of the driver 112 applied to the signal electrode 132 of the second modulator 128 also causes a light phase change (phase shift) in both arms 118 and 120 as described above. In this case, as shown in FIG. 2 (9), the optical phase shift in which the sign is inverted occurs in the first arm 118 as shown by the solid line, and the optical phase shift shown in the broken line occurs in the second arm 120. . That is, the pulse voltage 142 (see (7) in FIG. 2) from the second driver circuit 112 is applied to an arm different from the signal from the first driver circuit 110 to cause a reverse phase shift. The operation is equivalent to the application of the voltage to the left of the extinction curve 20 shown in FIG. As a result, an RZ type optical pulse with an optical phase of 0 is generated.

アーム118及び120の光合波部122での位相変化は、2つの変調部126及び128での位相変化の和となる。すなわち、第1のアーム118では光の位相シフトは図2の(10)の実線で示すようになり、第2のアーム120では光の位相シフトは図2の(10)の破線で示したようになる。ここで、アーム118及び120に印加されるドライバ110及び112の出力である変調信号が同時にゼロレベルとなったときに変調器114の光出力がゼロとなる(消光する)ように一方のアームに直流バイアスを印加する(図1参照)。   The phase change at the optical multiplexing unit 122 of the arms 118 and 120 is the sum of the phase changes at the two modulation units 126 and 128. That is, in the first arm 118, the phase shift of light is as shown by the solid line in (10) of FIG. 2, and in the second arm 120, the phase shift of light is as shown by the broken line in (10) of FIG. become. Here, when the modulation signals, which are the outputs of the drivers 110 and 112 applied to the arms 118 and 120, simultaneously become zero level, the light output of the modulator 114 becomes zero (extinguishes). A DC bias is applied (see FIG. 1).

この結果、図2の(11)に示すように、光パルスが論理値“0”の場合には両アーム間の位相差が0となり、光パルスが論理値“1”の場合には両アーム間の位相差が2πとなり、ボトムライン(図2の(10)のゼロレベル)ではπとなる。したがって、2つのアーム118及び120を通過する光を合波して光を干渉させると、光パルスのピーク時点においては強め合って発光し、上述のボトムラインの部分では消光する。また、光位相差0での干渉と2πでの干渉は、図10に示すように光の位相がπ変化するため、図2の(12)に示すように、デジタル信号の“0”及び“1”に対応して光出力の位相が0及びπとなるので、RZ-DPSKの光信号が生成される。   As a result, as shown in (11) of FIG. 2, when the optical pulse has a logical value “0”, the phase difference between both arms becomes 0, and when the optical pulse has a logical value “1”, both arms The phase difference between them becomes 2π, and becomes π at the bottom line (zero level in (10) of FIG. 2). Therefore, when the lights passing through the two arms 118 and 120 are combined to interfere with each other, the light is intensified at the peak time of the light pulse and is extinguished at the bottom line portion. Further, the interference at the optical phase difference of 0 and the interference at 2π change the phase of the light by π as shown in FIG. 10, and therefore, as shown in (12) of FIG. Since the phase of the optical output becomes 0 and π corresponding to 1 ″, an RZ-DPSK optical signal is generated.

以上説明したように、本実施の形態では、積回路106及び108からの信号を別々に増幅し、マッハツェンダ変調器に印加する構成としている。この結果、積回路106及び108に非線形性が存在したとしても、非線形性の度合い及び増幅率を2つのドライバで調整すれば、マッハツェンダ変調器から出力する光パルス信号は位相0、πにおいて対称な波形とすることができる。このため、図12及び図13で示したような波形高さのアンパランスや、不十分な消光という問題は生じない。すなわち、本実施の形態によれば、回路の非線形性があっても高品質のRZ-DPSKの光パルスを実現できる。   As described above, in this embodiment, the signals from the product circuits 106 and 108 are separately amplified and applied to the Mach-Zehnder modulator. As a result, even if nonlinearity exists in the product circuits 106 and 108, if the degree of nonlinearity and the amplification factor are adjusted by two drivers, the optical pulse signal output from the Mach-Zehnder modulator is symmetric in phases 0 and π. It can be a waveform. For this reason, the problem of unbalanced waveform height and insufficient quenching as shown in FIGS. 12 and 13 does not occur. That is, according to the present embodiment, it is possible to realize a high-quality RZ-DPSK optical pulse even if the circuit is non-linear.

なお、上述の実施の形態で示したデジタル積回路106及び108の夫々はアナログ乗算回路でもよい。   Each of the digital product circuits 106 and 108 shown in the above embodiment may be an analog multiplication circuit.

また、図3に示すように、デジタル積回路106及び108に替えてセレクタ回路106a及び108aを設けてもよい。この場合、セレクタ回路106aの一方の入力端140には送信データ100を加え、他方の入力端142には送信データ100の論理値“1”に対応するレベル(電圧)を固定して加える。更に、他方のセレクタ回路108aの一方の入力端には分岐させた送信データ100を加え、他方の入力端144には送信データ100の論理値“0”に対応するレベルを加える。セレクタ回路106aは、クロック信号102に応答し、送信データ100が“1”の時に入力端子142のレベルを選択して出力し、一方、セレクタ回路108aは、クロック信号102に応答し、送信データ100が “0”の時に、入力端子144のレベルを選択して出力する。このようにすれば、図1の場合と同様に、送信データが“1”のときにRZパルスをドライバ110に印加し、送信データが“0”のときにRZパルスをドライバ112に印加することができる。   Further, as shown in FIG. 3, selector circuits 106 a and 108 a may be provided instead of the digital product circuits 106 and 108. In this case, the transmission data 100 is applied to one input terminal 140 of the selector circuit 106a, and a level (voltage) corresponding to the logical value “1” of the transmission data 100 is fixedly applied to the other input terminal 142. Further, the branched transmission data 100 is added to one input terminal of the other selector circuit 108a, and a level corresponding to the logical value “0” of the transmission data 100 is added to the other input terminal 144. The selector circuit 106 a selects and outputs the level of the input terminal 142 when the transmission data 100 is “1” in response to the clock signal 102, while the selector circuit 108 a responds to the clock signal 102 and transmits the transmission data 100. When “0” is “0”, the level of the input terminal 144 is selected and output. In this way, as in FIG. 1, the RZ pulse is applied to the driver 110 when the transmission data is “1”, and the RZ pulse is applied to the driver 112 when the transmission data is “0”. Can do.

更に、図4に示すように、図1の積回路108の出力を反転させ、マッハツェンダ変調器114の2つの変調部126及び128で信号を印加する電極130及132を一方のアーム上におき、接地電極134及び136を他方のアーム上におくことにより、図1で説明したと同様の光出力が得られる。更に、これとは逆に、図1の積回路106の出力を反転させることによっても、図1で説明したと同様の光出力が得られる。尚、図4では、新たに加えた反転回路を104aで示し、その他の参照番号は図1と同じものを使用している。   Further, as shown in FIG. 4, electrodes 130 and 132 for inverting the output of the product circuit 108 of FIG. 1 and applying signals by the two modulation units 126 and 128 of the Mach-Zehnder modulator 114 are placed on one arm, By placing the ground electrodes 134 and 136 on the other arm, the same light output as described in FIG. 1 can be obtained. Further, on the contrary, by inverting the output of the product circuit 106 in FIG. 1, the same optical output as described in FIG. 1 can be obtained. In FIG. 4, the newly added inverting circuit is indicated by 104a, and the other reference numerals are the same as those in FIG.

図5は、本発明に係る第1の位相変調方法の実施の形態を説明するフローチャートである。尚、この第1の位相変調方法は、上述の本発明に係る第1の光送信器に適用される位相変調方法なので、図1で示した参照番号を使用する。   FIG. 5 is a flowchart for explaining an embodiment of the first phase modulation method according to the present invention. Since the first phase modulation method is a phase modulation method applied to the above-described first optical transmitter according to the present invention, the reference numerals shown in FIG. 1 are used.

図5に示すように、ステップST10において、送信データ100が“1”の時に積回路106から第1のRZパルス列を出力し、送信データ100が“0”の時に積回路108から第2のRZパルス列を出力する。   As shown in FIG. 5, in step ST10, the first RZ pulse train is output from the product circuit 106 when the transmission data 100 is "1", and the second RZ is output from the product circuit 108 when the transmission data 100 is "0". Outputs a pulse train.

次に、ステップ12において、第1及び第2のRZパルス列を夫々ドライバ回路110及び12で増幅する。   Next, in step 12, the first and second RZ pulse trains are amplified by the driver circuits 110 and 12, respectively.

更に、ステップ14において、マッハツェンダ変調器114への入力光を分岐して導く2つのアーム118及び120上に物理的に異なる位置に設けた第1及び第2の変調部126及び128の内の第1の変調部126において、第1のRZパルス列を用いて前記入力光を変調すると共に、第2のRZパルス列を用いて前記第2の変調部128において前記入力光を変調し、第1の変調部126および第2の変調部128において夫々異なるアームにRZパルス列を加えてRZ-DPSK光信号を出力する。   Further, in step 14, the first and second modulators 126 and 128 provided in physically different positions on the two arms 118 and 120 for branching and guiding the input light to the Mach-Zehnder modulator 114 are guided. The first modulation unit 126 modulates the input light by using a first RZ pulse train, and the second modulation unit 128 modulates the input light by using a second RZ pulse train, so that the first modulation is performed. The RZ pulse train is added to different arms in the unit 126 and the second modulation unit 128 to output an RZ-DPSK optical signal.

尚、図示していないが、図1乃至図4で説明したように、上述の第1の位相変調方法の実施の形態では、第1のRZパルス列は、送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって求め、第2のRZパルス列は、送信データ信号を2分岐した他方の送信データの論理値を反転させ、反転させた送信データと2分岐した他方のクロック信号との積をとって求めるようにすればよい。   Although not shown in the drawings, as described in FIGS. 1 to 4, in the above-described first phase modulation method embodiment, the first RZ pulse train is one transmission data obtained by bifurcating the transmission data. And the second RZ pulse train is obtained by inverting the logical value of the other transmission data obtained by bifurcating the transmission data signal, and the inverted transmission data. What is necessary is just to obtain | require and obtain the product with the other clock signal branched in two.

更にまた、上述の第1の位相変調方法の実施の形態では、第1及び第2のRZパルス列の信号の振幅を夫々マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅し、増幅した第1のRZパルス列でマッハツェンダ変調器の第1の変調部を駆動し、増幅した前記第2のRZパルス列で第2の変調部を駆動するようにする。   Furthermore, in the embodiment of the first phase modulation method described above, the amplitudes of the signals of the first and second RZ pulse trains are each amplified to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, and the amplified first RZ pulse trains are used. The first modulation unit of the Mach-Zehnder modulator is driven, and the second modulation unit is driven by the amplified second RZ pulse train.

更にまた、上述の第1の位相変調方法の実施の形態では、第1及び第2のRZパルス列のいずれか一方の出力を反転し、前記第1及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるのに代えて、第1及び第2の変調部において同一のアームにRZパルス列を加えるようにしてもよい。   Furthermore, in the embodiment of the first phase modulation method described above, the output of either one of the first and second RZ pulse trains is inverted, and the first and second modulation units are respectively connected to different arms. Instead of adding a pulse train, an RZ pulse train may be added to the same arm in the first and second modulators.

ところで、上述の第1の光送信器の実施の形態では、マッハツェンダ変調器としてLNを材料としたX-cut型のマッハツェンダ変調器を用いた。しかし、このX-cut型のマッハツェンダ変調器は、LNの電気光学係数が小さいために位相シフトに必要な電圧を高くしなければならないという欠点がある。   In the first embodiment of the optical transmitter described above, an X-cut type Mach-Zehnder modulator made of LN is used as the Mach-Zehnder modulator. However, this X-cut type Mach-Zehnder modulator has a drawback that the voltage required for the phase shift must be increased because the electro-optic coefficient of LN is small.

一方、LNを材料としたマッハツェンダ変調器にZ-Cut型と称するものがある。このZ-Cut型はLN基板面と平行方向の電界変化を利用するものであり、電気光学係数を大きく取れると共に駆動電圧(変調電圧)を小さくできるという利点がある。   On the other hand, there is a so-called Z-Cut type Mach-Zehnder modulator made of LN. This Z-Cut type uses an electric field change in a direction parallel to the LN substrate surface, and has an advantage that a large electro-optic coefficient can be obtained and a driving voltage (modulation voltage) can be reduced.

本発明に係る光送信器の第2の実施の形態は、上述のLNを材料としたZ-cut型のマッハツェンダ変調器を利用したものである。   The second embodiment of the optical transmitter according to the present invention uses a Z-cut type Mach-Zehnder modulator made of the above-mentioned LN.

Z-cut型のマッハツェンダ変調器では、光導波路である2つのアームの片方のみに電界を印加すると位相シフトが対称とならないのでチャ−プが発生するという問題がある。この問題を解決するために、本発明の光送信器の第2の実施の形態では、図6に示すように、第1および第2の変調部214,220の夫々を2つの信号で変調している(所謂デュアルドライブとしている)。   The Z-cut type Mach-Zehnder modulator has a problem that if an electric field is applied to only one of two arms that are optical waveguides, the phase shift does not become symmetric and a chirp occurs. In order to solve this problem, in the second embodiment of the optical transmitter of the present invention, as shown in FIG. 6, each of the first and second modulators 214 and 220 is modulated with two signals. (So-called dual drive).

尚、図6では、図1と混乱が生じない場合には、図1で用いた参照番号を使用している。図6に示すように、第1のデジタル積回路106の次に単相差動変換回路200を設け、この単相差動変換回路200は、積回路106の出力の正相信号及び逆相(反転)信号を出力する。これらの正相及び逆相信号は、ドライバ202及び204で増幅された後にマッハツェンダ変調器206に入力される。一方、第2のデジタル積回路108の次に単相差動変換回路208を設け、この単相差動変換回路208は、積回路108の出力の正相信号及び逆相信号を出力する。これらの正相信号及び逆相信号は、ドライバ210及び212で増幅された後に、マッハツェンダ変調器206に入力される。   In FIG. 6, when the confusion with FIG. 1 does not occur, the reference numbers used in FIG. 1 are used. As shown in FIG. 6, a single-phase differential conversion circuit 200 is provided next to the first digital product circuit 106. Output a signal. These positive and negative phase signals are amplified by the drivers 202 and 204 and then input to the Mach-Zehnder modulator 206. On the other hand, a single-phase differential conversion circuit 208 is provided next to the second digital product circuit 108, and the single-phase differential conversion circuit 208 outputs a normal phase signal and a negative phase signal output from the product circuit 108. These positive phase signals and negative phase signals are amplified by the drivers 210 and 212 and then input to the Mach-Zehnder modulator 206.

マッハツェンダ変調器206の第1の変調部214には、第1の実施の形態と異なり、2つのアーム118及び120の夫々に信号電極216及び218を設けている。同様に、マッハツェンダ変調器206の第2の変調部220には、第1の実施の形態と異なり、2つのアーム118及び120の夫々に信号電極222及び224を設けている。   Unlike the first embodiment, the first modulation unit 214 of the Mach-Zehnder modulator 206 is provided with signal electrodes 216 and 218 on the two arms 118 and 120, respectively. Similarly, unlike the first embodiment, the second modulation unit 220 of the Mach-Zehnder modulator 206 is provided with signal electrodes 222 and 224 on the two arms 118 and 120, respectively.

ドライバ202及び204で増幅された積回路106の出力の正相信号及び逆相信号は、夫々、信号電極216及び218に印加され、ドライバ210及び212で増幅された積回路108の出力の正相信号及び逆相信号は、夫々、信号電極224及び222に印加される。   The positive phase signal and the negative phase signal output from the product circuit 106 amplified by the drivers 202 and 204 are applied to the signal electrodes 216 and 218, respectively, and the positive phase signal output from the product circuit 108 amplified by the drivers 210 and 212, respectively. The signal and the negative phase signal are applied to signal electrodes 224 and 222, respectively.

上述のごとき構成及び信号印加によって、図1の実施の形態と同じく、第1の変調部214と第2の変調部220では、光の位相シフトが図2の(8)及び(9)のようになり、干渉後でのチャ−プの発生を抑えることができる。光合成部122でのアーム118及び120の光位相シフトは図2の(11)と同様であり、光出力も、第1の実施の形態と同様に、RZ-DPSK信号となる。   With the configuration and signal application as described above, the first modulation unit 214 and the second modulation unit 220 have the light phase shift as shown in (8) and (9) of FIG. 2 as in the embodiment of FIG. Thus, the occurrence of chirp after interference can be suppressed. The optical phase shift of the arms 118 and 120 in the optical combining unit 122 is the same as (11) in FIG. 2, and the optical output is also an RZ-DPSK signal, as in the first embodiment.

図7は、本発明に係る第2の位相変調方法の実施の形態を説明するフローチャートである。尚、この第2の位相変調方法は、図6を参照して説明した第2の光送信器の実施の形態に適用される位相変調方法なので、図6で示した参照番号を使用する。   FIG. 7 is a flowchart for explaining an embodiment of the second phase modulation method according to the present invention. Since the second phase modulation method is a phase modulation method applied to the second optical transmitter embodiment described with reference to FIG. 6, the reference numerals shown in FIG. 6 are used.

図7に示すように、ステップST20で、送信データ100が“1”の時に正相の第1のRZパルス列及び逆相の第2のRZパルス列を発生させると共に、送信データ100が“0”の時に正相の第3のRZパルス列及び逆相の第4のRZパルス列を発生させる。   As shown in FIG. 7, in step ST20, when the transmission data 100 is “1”, the first RZ pulse train having the positive phase and the second RZ pulse train having the opposite phase are generated, and the transmission data 100 is “0”. Sometimes a positive-phase third RZ pulse train and a negative-phase fourth RZ pulse train are generated.

ステップST22では、上述のステップST20で発生させた第1乃至第4のRZパルス列を夫々ドライバで増幅する
ステップST24では、マッハツェンダ変調器206への入力光を分岐して導く2つのアーム118及び120上に物理的に異なる位置に設けた第1及び第2の変調部214及び220の内の第1の変調部214において、第1及び第2のRZパルス列を用いて入力光を変調すると共に、前記第2の変調部220において第3及び第4のRZパルス列を用いて前記入力光を変調し、RZ-DPSK光信号を出力する。
In step ST22, the first to fourth RZ pulse trains generated in step ST20 described above are each amplified by a driver. In step ST24, the input light to the Mach-Zehnder modulator 206 is branched and guided on the two arms 118 and 120. In the first modulation section 214 of the first and second modulation sections 214 and 220 provided at physically different positions, the input light is modulated using the first and second RZ pulse trains, and The second modulator 220 modulates the input light using the third and fourth RZ pulse trains and outputs an RZ-DPSK optical signal.

尚、図示していないが、図7で説明したように、上述の第2の位相変調方法の実施の形態では、送信データ100が“1”の時の正相の第1のRZパルス列及び逆相の第2のRZパルス列は、送信データ100を2分岐した一方の送信データとクロック信号102を2分岐した一方のクロック信号との積信号を求め、該積信号を差動信号に変換して求めている。一方、送信データ100が“0”の時に正相の第3のRZパルス列及び逆相の第4のRZパルス列は、送信データ信号を2分岐した他方のデータの論理値を反転させ、この反転させた信号と2分岐した他方のクロック信号との論理信号を求め、該積信号を差動信号に変換して求めている。   Although not shown, in the embodiment of the second phase modulation method described above with reference to FIG. 7, the first phase RZ pulse train and the reverse phase when the transmission data 100 is “1”. The second RZ pulse train of the phase obtains a product signal of one transmission data obtained by bifurcating the transmission data 100 and one clock signal obtained by bifurcating the clock signal 102, and converts the product signal into a differential signal. Seeking. On the other hand, when the transmission data 100 is “0”, the third-phase RZ pulse train in the normal phase and the fourth RZ-pulse sequence in the reverse phase invert the logical value of the other data that has branched the transmission data signal into two, and this inversion. The logic signal of the other signal and the other clock signal branched in two is obtained, and the product signal is obtained by converting it into a differential signal.

更に、上述の第2の位相変調方法の実施の形態では、送信データ100の“1”に対応した正相信号及び逆相信号を夫々マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅して前記マッハツェンダ変調器に加え、送信データの“1”に対応した正相信号及び逆相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅して前記マッハツェンダ変調器に加えるようにしている。   Further, in the above-described second phase modulation method embodiment, the positive phase signal and the negative phase signal corresponding to “1” of the transmission data 100 are amplified to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively. In addition, the normal phase signal and the reverse phase signal corresponding to “1” of the transmission data are respectively amplified to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator and applied to the Mach-Zehnder modulator.

本発明に係る第1の光送信の実施の形態によるRZ-DPSK方式の光送信器を示す図。The figure which shows the optical transmitter of the RZ-DPSK system by embodiment of the 1st optical transmission which concerns on this invention. 図1に示したRZ-DPSK方式の光送信器の動作を説明するためのタイムチャート。2 is a time chart for explaining the operation of the RZ-DPSK optical transmitter shown in FIG. 1. 図1の光送信器の一部を構成する電子回路の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the electronic circuit which comprises some optical transmitters of FIG. 図1に示した光送信器の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the optical transmitter shown in FIG. 本発明に係る第1の位相変調方法の実施の形態を説明するためのフローチャートであって、この位相変調方法は、本発明の第1の光送信器の実施の形態に対応する。3 is a flowchart for explaining an embodiment of the first phase modulation method according to the present invention, and this phase modulation method corresponds to the first embodiment of the optical transmitter of the present invention. 本発明に係る第2の光送信器の実施の形態によるRZ-DPSK方式の光送信器を示す図。The figure which shows the optical transmitter of the RZ-DPSK system by embodiment of the 2nd optical transmitter which concerns on this invention. 本発明に係る第2位相変調方法の実施の形態を説明するためのフローチャートであって、この位相変調方法は、図6に示した第2の光送信器の実施の形態に対応する。It is a flowchart for describing embodiment of the 2nd phase modulation method which concerns on this invention, Comprising: This phase modulation method respond | corresponds to embodiment of the 2nd optical transmitter shown in FIG. 光電界複素平面上に置けるデジタル信号の0と1の位置を、強度変調方式とDPSK方式とで説明する図。The figure explaining the position of 0 and 1 of the digital signal which can be set | placed on an optical electric field complex plane with an intensity | strength modulation system and a DPSK system. マッハツェンダ変調器を2つ使用した従来例を説明するための図。The figure for demonstrating the prior art example which uses two Mach-Zehnder modulators. マッハツェンダ変調器を用いてRZ-DPSK信号を発生させる仕組みを説明するための図。The figure for demonstrating the mechanism which generates a RZ-DPSK signal using a Mach-Zehnder modulator. 単一のマッハツェンダ変調器を使用した他の従来例を説明するための図。The figure for demonstrating the other prior art example using a single Mach-Zehnder modulator. 図11で示した他の従来例の問題点を説明するための図。The figure for demonstrating the problem of the other prior art example shown in FIG. マッハツェンダ変調器を駆動する電気信号が歪んでいた場合に、光出力に歪を与えることを説明するための図。The figure for demonstrating giving distortion to an optical output when the electric signal which drives a Mach-Zehnder modulator is distorted.

符号の説明Explanation of symbols

100 送信データ
102 クロック信号
104,104a 反転回路
106,108 積回路(デジタル積回路)
106a,108a セレクタ
110,112 ドライバ(増幅器)
114 マッハツェンダ変調器
118,120 マッハツェンダ変調器のアーム
130,132 電気信号を印加する電極
134,136 グランド(接地)電極
200,208 単相差動変換回路
206 マッハツェンダ変調器
216,218,222,224 電気信号を印加する電極
100 Transmission data 102 Clock signal 104, 104a Inversion circuit 106, 108 Product circuit (digital product circuit)
106a, 108a selector 110, 112 driver (amplifier)
114 Mach-Zehnder Modulator 118, 120 Arm 130, 132 of Mach-Zehnder Modulator Electrode 134, 136 Ground (Ground) Electrode 200, 208 Single-Phase Differential Conversion Circuit 206 Mach-Zehnder Modulator 216, 218, 222, 224 Electric Signal Applying electrode

Claims (14)

送信データの第1及び第2の論理値に対応させて夫々第1及び第2のRZパルス列を発生させる電子回路と、
入力光を分岐して導く2つのアームを有し、この2つのアーム上に物理的に位置の異なる第1及び第2の変調部を備え、第1の変調部において入力光を前記第1のRZパルス列で変調すると共に、第2の変調部において入力光を前記第2のRZパルス列で変調し、第1及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるマッハツェンダ変調器と
を有することを特徴とする光送信器。
An electronic circuit for generating first and second RZ pulse trains corresponding to the first and second logical values of the transmission data, respectively;
Two arms for branching and guiding the input light are provided, and the first and second modulation units having different physical positions are provided on the two arms, and the input light is input to the first modulation unit by the first modulation unit. A Mach-Zehnder modulator that modulates the RZ pulse train, modulates the input light with the second RZ pulse train in the second modulator, and adds the RZ pulse train to different arms in the first and second modulators, respectively. An optical transmitter characterized by.
前記電子回路は、前記送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって前記第1のRZパルス列を出力する第1の積回路と、前記送信データ信号を2分岐した他方の送信データの論理値を反転する反転回路と、該反転回路の出力である送信データと2分岐した他方のクロック信号との積をとって前記第2のRZパルス列を出力する第2の積回路と
を有することを特徴とする請求項1に記載の光送信器。
The electronic circuit takes a product of one transmission data obtained by bifurcating the transmission data and one clock signal obtained by bifurcating a clock signal, and outputs the first RZ pulse train; The second RZ pulse train is obtained by taking the product of an inversion circuit that inverts the logical value of the other transmission data obtained by bifurcating the transmission data signal and the transmission data that is the output of the inversion circuit and the other clock signal obtained by bifurcation. The optical transmitter according to claim 1, further comprising: a second product circuit that outputs
前記第1及び第2の積回路の出力信号の振幅を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅するための第1及び第2のドライバを備え、
前記マッハツェンダ変調器の第1の変調部を前記第1のドライバの出力で駆動し、第2の変調部を前記第2のドライバの出力で駆動して前記入力光を変調することを特徴とする請求項2に記載の光送信器。
First and second drivers for amplifying the amplitudes of the output signals of the first and second product circuits to half-wave voltages of the Mach-Zehnder modulator, respectively;
The first modulation unit of the Mach-Zehnder modulator is driven by the output of the first driver, and the second modulation unit is driven by the output of the second driver to modulate the input light. The optical transmitter according to claim 2.
前記第1及び第2の積回路のいずれか一方の出力を反転するための反転回路を備え、前記第1の変調部及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるのに代えて、前記第1の変調部及び第2の変調部において同一のアームにRZパルス列を加えるようにしたことを特徴とする請求項2又は3に記載の光送信器。   An inverting circuit for inverting the output of one of the first and second product circuits, and instead of adding an RZ pulse train to different arms in the first and second modulators, respectively. 4. The optical transmitter according to claim 2, wherein an RZ pulse train is added to the same arm in the first modulation unit and the second modulation unit. 送信データの第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させると共に、送信データの第2の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させる電子回路と、
入力光を分岐して導く第1及び第2のアームを有し、この第1及び第2のアーム上に物理的に位置の異なる第1及び第2の変調部を備え、第1の変調部の第1のアームに前記第1の論理値に対応した正相信号が加えられる信号電極を有すると共に、第1の変調部の第2のアームに前記第1の論理値に対応した逆相信号が加えられる信号電極を有し、第2の変調部の第1のアームに前記第1の論理値に対応した逆相信号が加えられる信号電極を有する共に、第2の変調部の第2のアームに前記第2の論理値に対応した正相信号が加えられる信号電極を有するマッハツェンダ変調器と
を有することを特徴とする光送信器。
RZ pulse trains of normal phase signals and negative phase signals corresponding to the first logic value of the transmission data are generated, and RZ pulse trains of positive phase signals and negative phase signals corresponding to the second logic value of the transmission data are generated. Electronic circuit,
First and second arms having first and second arms for branching and guiding input light, the first and second modulators having different physical positions on the first and second arms, The first arm of the first modulation unit has a signal electrode to which a positive phase signal corresponding to the first logic value is applied, and the second arm of the first modulation unit has a negative phase signal corresponding to the first logic value. And a signal electrode to which a negative phase signal corresponding to the first logic value is applied to the first arm of the second modulation unit, and the second modulation unit second signal An optical transmitter, comprising: a Mach-Zehnder modulator having a signal electrode to which a positive phase signal corresponding to the second logical value is applied to the arm.
前記電子回路は、
送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって第1のRZパルス列を出力する第1の積回路と、
該第1のRZ信号を差動信号に変換して前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を求める第1の単相差動変換回路と、
送信データ信号を2分岐した他方のデータの論理値を反転する反転回路と、
該反転回路の出力と2分岐した他方のクロック信号との積をとって第2のRZパルス列を出力する第2の積回路と、
前記第2のRZパルス列を差動信号に変換して前記第2の論理値に対応した逆相信号及び正相信号を求める第2の単相差動変換回路と
を有することを特徴とする請求項5に記載の光送信器。
The electronic circuit is
A first product circuit that outputs a first RZ pulse train by taking the product of one transmission data obtained by bifurcating transmission data and one clock signal obtained by bifurcating a clock signal;
A first single-phase differential conversion circuit for converting the first RZ signal into a differential signal to obtain a positive phase signal and a negative phase signal corresponding to the first logical value;
An inverting circuit for inverting the logical value of the other data obtained by bifurcating the transmission data signal;
A second product circuit that outputs a second RZ pulse train by taking the product of the output of the inverting circuit and the other branched clock signal;
2. A second single-phase differential conversion circuit for converting the second RZ pulse train into a differential signal to obtain a negative phase signal and a positive phase signal corresponding to the second logical value. 5. The optical transmitter according to 5.
前記第1の単相差動変換回路が出力する正相及び逆相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅する第1及び第2のドライバと、
前記第2の単相差動変換回路が出力する逆相及び正相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅する第3及び第4のドライバと、
を有することを特徴とする請求項6に記載の光送信器。
First and second drivers that amplify the positive and negative phase signals output by the first single-phase differential conversion circuit to the half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively;
A third driver and a fourth driver for amplifying a negative phase signal and a positive phase signal output from the second single-phase differential conversion circuit to a half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively;
The optical transmitter according to claim 6, further comprising:
マッハツェンダ変調器への入力光を位相変調する方法であって、
送信データの第1及び第2の論理値に対応させて夫々第1及び第2のRZパルス列を求め、
前記第1のRZパルス列を用い、マッハツェンダ変調器への入力光を分岐して導く2つのアーム上に物理的に異なる位置に設けた第1及び第2の変調部の内の第1の変調部において前記入力光を変調し、
前記第2のRZパルス列を用い、前記第2の変調部において前記入力光を変調し、
第1の変調部および第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加える
ことを特徴とする位相変調方法。
A method for phase-modulating input light to a Mach-Zehnder modulator,
First and second RZ pulse trains are obtained corresponding to the first and second logical values of the transmission data, respectively.
The first modulation unit of the first and second modulation units provided at physically different positions on the two arms using the first RZ pulse train and branching and guiding the input light to the Mach-Zehnder modulator Modulating the input light in
Using the second RZ pulse train, the second modulator modulates the input light,
A phase modulation method comprising: adding an RZ pulse train to different arms in each of the first modulation unit and the second modulation unit.
送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積をとって前記第1のRZパルス列を求め、
前記送信データ信号を2分岐した他方の送信データの論理値を反転させ、反転させた送信データと2分岐した他方のクロック信号との積をとって前記第2のRZパルス列を求める
ことを特徴とする請求項8に記載の位相変調方法。
The first RZ pulse train is obtained by taking the product of one transmission data obtained by bifurcating the transmission data and one clock signal obtained by bifurcating the clock signal,
The second RZ pulse train is obtained by inverting the logical value of the other transmission data obtained by bifurcating the transmission data signal, and taking the product of the inverted transmission data and the other clock signal obtained by bifurcation. The phase modulation method according to claim 8.
前記第1及び第2のRZパルス列の信号の振幅を夫々マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅し、
増幅した前記第1のRZパルス列でマッハツェンダ変調器の第1の変調部を駆動し、増幅した前記第2のRZパルス列で第2の変調部を駆動して前記入力光を変調することを特徴とする請求項8又は9に記載の位相変調方法。
Amplifying the amplitude of the signals of the first and second RZ pulse trains to a half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively;
A first modulation unit of a Mach-Zehnder modulator is driven by the amplified first RZ pulse train, and a second modulation unit is driven by the amplified second RZ pulse train to modulate the input light. The phase modulation method according to claim 8 or 9.
前記第1及び第2のRZパルス列のいずれか一方の出力を反転し、
前記第1及び第2の変調部において夫々異なるアームにRZパルス列を加えるのに代えて、第1及び第2の変調部において同一のアームにRZパルス列を加える
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の位相変調方法。
Inverting the output of one of the first and second RZ pulse trains;
10. The RZ pulse train is added to the same arm in the first and second modulation sections instead of adding the RZ pulse train to different arms in the first and second modulation sections, respectively. The phase modulation method according to 1.
送信データの第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させると共に、送信データの第2の論理値に対応した正相信号及び逆相信号のRZパルス列を発生させ、
入力光を分岐して導く第1及び第2のアームを有し、前記第1及び第2のアーム上に物理的に位置が異なるように設けた第1及び第2の変調部を有するマッハツェンダ変調器に対し、前記第1の変調部の第1及び第2のアームの夫々に前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を加え、
前記第2の変調部の第1及び第2のアームの夫々前記第2の論理値に対応した逆相信号及び正相信号を加える
ことを特徴とする位相変調方法。
RZ pulse trains of normal phase signals and negative phase signals corresponding to the first logical value of the transmission data are generated, and RZ pulse trains of positive phase signals and negative phase signals corresponding to the second logical value of the transmission data are generated. ,
Mach-Zehnder modulation having first and second modulation units that have first and second arms for branching and guiding input light, and are provided on the first and second arms so that their positions are physically different from each other. A positive phase signal and a negative phase signal corresponding to the first logic value are respectively added to the first and second arms of the first modulation unit,
A phase modulation method comprising adding a negative phase signal and a normal phase signal corresponding to the second logical value of each of the first and second arms of the second modulation unit.
送信データを2分岐した一方の送信データとクロック信号を2分岐した一方のクロック信号との積信号を求め、該積信号を差動信号に変換して送信データの前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を求め、
送信データ信号を2分岐した他方のデータの論理値を反転させ、この反転させた信号と2分岐した他方のクロック信号との論理信号を求め、該積信号を差動信号に変換して送信データの前記第2の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を求め、
ることを特徴とする請求項12記載の位相変調方法。
A product signal of one transmission data obtained by bifurcating the transmission data and one clock signal obtained by bifurcating the clock signal is obtained, and the product signal is converted into a differential signal to correspond to the first logical value of the transmission data. Obtained normal phase signal and negative phase signal,
The logic value of the other data obtained by bifurcating the transmission data signal is inverted, the logic signal of the inverted signal and the other clock signal bifurcated is obtained, and the product signal is converted into a differential signal to transmit data. A positive phase signal and a negative phase signal corresponding to the second logical value of
The phase modulation method according to claim 12.
送信データの前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を夫々マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅して前記マッハツェンダ変調器に加え、
送信データの前記第1の論理値に対応した正相信号及び逆相信号を夫々前記マッハツェンダ変調器の半波長電圧まで増幅して前記マッハツェンダ変調器に加え、
ることを特徴とする請求項12又は13に記載の位相変調方法。
Amplifying a normal phase signal and a negative phase signal corresponding to the first logical value of the transmission data to a half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively, and adding to the Mach-Zehnder modulator,
Amplifying a positive phase signal and a negative phase signal corresponding to the first logical value of the transmission data to a half-wave voltage of the Mach-Zehnder modulator, respectively, and adding to the Mach-Zehnder modulator,
The phase modulation method according to claim 12 or 13, characterized in that:
JP2005070097A 2005-03-11 2005-03-11 Optical transmitter and phase modulation method Active JP4940564B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005070097A JP4940564B2 (en) 2005-03-11 2005-03-11 Optical transmitter and phase modulation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005070097A JP4940564B2 (en) 2005-03-11 2005-03-11 Optical transmitter and phase modulation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006251570A true JP2006251570A (en) 2006-09-21
JP4940564B2 JP4940564B2 (en) 2012-05-30

Family

ID=37092108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005070097A Active JP4940564B2 (en) 2005-03-11 2005-03-11 Optical transmitter and phase modulation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4940564B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290642A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Advantest Corp Optical signal bit rate adjusting apparatus, optical signal generator, optical testing apparatus, optical signal bit rate adjusting method and program, recording medium
JP2010145973A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Fujitsu Ltd Optical module, method of manufacturing the same, and optical transmitter
JP2010286770A (en) * 2009-06-15 2010-12-24 Fujitsu Optical Components Ltd Optical device
JP2011040881A (en) * 2009-08-07 2011-02-24 Hitachi Ltd Optical transmitter
WO2011043079A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 日本電気株式会社 Optical modulator module and method for modulating optical signal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0764031A (en) * 1993-08-30 1995-03-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical modulator
JP2000106543A (en) * 1998-07-29 2000-04-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical transmitter
JP2001339346A (en) * 1999-06-08 2001-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical transmitter and optical transmitter control method
JP2003329989A (en) * 2002-03-06 2003-11-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Photo transmitting device
WO2005025094A1 (en) * 2003-08-27 2005-03-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical transmitter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0764031A (en) * 1993-08-30 1995-03-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical modulator
JP2000106543A (en) * 1998-07-29 2000-04-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical transmitter
JP2001339346A (en) * 1999-06-08 2001-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical transmitter and optical transmitter control method
JP2003329989A (en) * 2002-03-06 2003-11-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Photo transmitting device
WO2005025094A1 (en) * 2003-08-27 2005-03-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical transmitter

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290642A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Advantest Corp Optical signal bit rate adjusting apparatus, optical signal generator, optical testing apparatus, optical signal bit rate adjusting method and program, recording medium
JP2010145973A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Fujitsu Ltd Optical module, method of manufacturing the same, and optical transmitter
JP2010286770A (en) * 2009-06-15 2010-12-24 Fujitsu Optical Components Ltd Optical device
JP2011040881A (en) * 2009-08-07 2011-02-24 Hitachi Ltd Optical transmitter
WO2011043079A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 日本電気株式会社 Optical modulator module and method for modulating optical signal
US8744219B2 (en) 2009-10-09 2014-06-03 Nec Corporation Optical modulator module and method for modulating optical signal
JP5729303B2 (en) * 2009-10-09 2015-06-03 日本電気株式会社 Optical modulator module and optical signal modulation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4940564B2 (en) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3094950B2 (en) Optical transmission device and optical transmission method
JP4668701B2 (en) Method and apparatus for CRZ-DPSK optical signal generation
US7155071B2 (en) Device for Mach-Zehnder modulator bias control for duobinary optical transmission and associated system and method
US8325410B2 (en) Modulation system and method for generating a return-to-zero (RZ) optical data signal
JP2008530900A (en) Optical MSK data format
US7474858B2 (en) Duobinary optical transmission device using at least one semiconductor optical amplifier
EP1601122A1 (en) Method and apparatus for RZ-DPSK optical signal generation
JP3371857B2 (en) Optical transmission equipment
JP2000249994A (en) Optical modulating device, demodulating device, these methods and optical transceiver
JPH09236781A (en) Optical transmitter and optical transmission system using it
JP4940564B2 (en) Optical transmitter and phase modulation method
US6542280B2 (en) Return-to-zero optical modulator with configurable pulse width
JP3984220B2 (en) Duobinary optical transmission equipment
JP2005151565A (en) Optical transmitter for use in high-density wavelength division multiplexing optical transmitter
JP2008216824A (en) Light intensity modulating device and method thereof, and optical transmission system using the same
EP1851882B1 (en) System and method for generating optical return-to-zero signals with differential bi-phase shift
US20040086225A1 (en) Duobinary optical transmission apparatus and method thereof
JP2004140833A (en) Optical transmission system
EP1749357B1 (en) Method and apparatus for producing high extinction ratio data modulation formats
EP1716650B1 (en) System for generating optical return-to-zero signals with alternating bi-phase shift
JP5374709B2 (en) Optical transmitter
JP2004173226A (en) Duo-binary optical transmission apparatus
Berikaa et al. Silicon photonic modulators for net 300 Gbps/λ IM/DD and Net 1 Tbps/λ coherent transmission using All-Electronic equalization
KR20040046381A (en) Duobinary optical transmitter
JP2005073165A (en) Optical transmitter, and optical transmitting/receiving device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080213

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20090804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100817

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110517

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20110705

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120131

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4940564

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309

Year of fee payment: 3