JP2007318482A - Optical modulation signal evaluation apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変調符号としてＤＱＰＳＫ(Differential Quadrature Phase-Shift
Keying)符号などの多値位相変調方式を用いる光変調信号の変調特性評価技術に関する。
The present invention uses DQPSK (Differential Quadrature Phase-Shift) as a modulation code.
The present invention relates to a technique for evaluating modulation characteristics of an optical modulation signal using a multi-level phase modulation method such as a keying code.
ＤＱＰＳＫ符号などの多値位相変調信号の変調特性を評価するためには、変調信号を同相成分および直交成分に分離して、それぞれの成分の電界の変化を測定して、ｘ軸およびｙ軸上に表示するコンスタレーション表示が有効である。しかしながら、光ファイバ通信の分野では、以下に述べる理由により、このようなコンスタレーション表示が困難である。 In order to evaluate the modulation characteristics of a multi-level phase modulation signal such as a DQPSK code, the modulation signal is separated into an in-phase component and a quadrature component, the change in the electric field of each component is measured, The constellation display displayed in is effective. However, in the field of optical fiber communication, such constellation display is difficult for the following reasons.
変調信号から同相成分および直交成分を分離するためには、同期検波が必要であり、入力信号に位相同期した局発光が必要となる。しかしながら、光ファイバ通信ではこのような位相同期技術はまだ実用段階の技術ではないため、送信信号と同一の光源から出力される信号を用いる必要がある（例えば、非特許文献１参照）。 In order to separate the in-phase component and the quadrature component from the modulation signal, synchronous detection is required, and local light emission that is phase-synchronized with the input signal is required. However, in optical fiber communication, since such a phase synchronization technique is not yet a practical stage technique, it is necessary to use a signal output from the same light source as the transmission signal (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、従来の光変調信号評価装置においては以下のような課題がある。非特許文献１で示すように、変調信号と同一の光源を用いるため、変調信号と局発光との経路差を光源のコヒーレンス長よりも十分に短くする必要があるため、長距離ファイバ伝搬後の光信号を評価することは困難であるという課題がある。 However, the conventional light modulation signal evaluation apparatus has the following problems. As shown in Non-Patent Document 1, since the same light source as the modulation signal is used, it is necessary to make the path difference between the modulation signal and local light sufficiently shorter than the coherence length of the light source. There is a problem that it is difficult to evaluate an optical signal.
また、変調信号と局発光との偏波状態を合せる必要があるため、安定な測定を行うことが困難であるという課題がある。 In addition, since it is necessary to match the polarization state of the modulation signal and the local light, there is a problem that it is difficult to perform stable measurement.
本発明は、このような背景を考慮してなされたもので、長距離ファイバ伝搬後の光信号の変調特性の評価を実現すると共に、多値位相変調信号の変調特性の評価に関して、偏波依存性が小さく、安定した変調特性評価を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and realizes evaluation of modulation characteristics of an optical signal after propagation over a long-distance fiber, and also relates to polarization dependence regarding evaluation of modulation characteristics of a multi-level phase modulation signal. The objective is to realize a stable modulation characteristic evaluation with low performance.
本発明は、光変調信号評価装置であって、本発明の特徴とするところは、入力された光変調信号を２経路に分岐する光分岐部と、この光分岐部で分岐された２つの光信号をさらに２経路ずつに分岐し、この２経路ずつに分岐された光信号のそれぞれに対して、一方の光信号に所定の遅延を与えて再度合波すると共に、当該合波した後の２つの光信号が所定の位相差を有するように互いに位相調整する２つの遅延マッハツェンダ干渉計と、前記合波した後の２つの光信号は、それぞれ２つの出力ポートにそれぞれ異なる干渉パターンを有する光信号として出力され、前記２つの出力ポートからそれぞれ出力される異なる干渉パターンを有する光信号をそれぞれＯＥ変換して得られる２つの電気信号の差分をそれぞれ出力する２つのツインフォトダイオードと、この２つのツインフォトダイオードの出力電流に比例した値をそれぞれｘ軸およびｙ軸に表示するｘｙ表示部とを備えたところにある。 The present invention is an optical modulation signal evaluation apparatus, and the feature of the present invention is that an optical branching unit for branching an input optical modulation signal into two paths, and two lights branched by this optical branching unit The signal is further branched into two paths, and each of the optical signals branched into the two paths is multiplexed again by giving a predetermined delay to one of the optical signals. Two delayed Mach-Zehnder interferometers that adjust the phase so that two optical signals have a predetermined phase difference, and the two optical signals after being combined are optical signals having different interference patterns at two output ports, respectively. Two twin photos that output the difference between two electrical signals obtained by OE conversion of optical signals having different interference patterns respectively output from the two output ports. And diode, is a value proportional to the output current of the two twin photodiodes was a xy display unit which displays the x and y axes, respectively.
また、前記所定の遅延は、例えば、入力される光信号の１シンボル分の時間の整数倍の時間とする。また、前記所定の位相差は、例えば、π／２ラジアンまたは−π／２ラジアンである。 The predetermined delay is, for example, a time that is an integral multiple of the time of one symbol of the input optical signal. The predetermined phase difference is, for example, π / 2 radians or −π / 2 radians.
本発明によれば、従来のように、光信号を生成する光源と同一の光源を用いなくても光信号の変調特性の評価ができるため、例えば、長距離ファイバ伝搬後の光信号の変調特性を評価することができるという大きな利点がある。 According to the present invention, since the modulation characteristic of an optical signal can be evaluated without using the same light source as that used to generate an optical signal as in the prior art, for example, the modulation characteristic of an optical signal after propagation over a long-distance fiber. There is a great advantage that can be evaluated.
また、本発明は、遅延マッハツェンダ干渉計を用いて実現することができるが、遅延マッハツェンダ干渉計は、偏波依存性の十分小さいデバイスが実現されているため、偏波依存性の小さい、安定した波形評価が実現できることも大きな利点である。 Although the present invention can be realized using a delayed Mach-Zehnder interferometer, the delayed Mach-Zehnder interferometer realizes a device having a sufficiently small polarization dependency, so that the polarization dependency is small and stable. The fact that waveform evaluation can be realized is also a great advantage.
また、本発明を光変調信号評価方法の観点からみることができる。すなわち、本発明は、入力された光変調信号を２経路に分岐し、この分岐された２つの光信号をさらに２経路ずつに分岐し、この２経路ずつに分岐された光信号のそれぞれに対して、一方の光信号に所定の遅延を与えて再度合波すると共に、当該合波した後の２つの光信号が所定の位相差を有するように位相調整し、前記合波した後の２つの光信号は、それぞれ異なる干渉パターンを有する光信号として２つの出力ポートに出力され、この２つの出力ポートからそれぞれ出力される異なる干渉パターンを有する光信号をそれぞれＯＥ変換して得られる２つの電気信号の差分に相応する出力電流に比例した値をそれぞれｘ軸およびｙ軸に表示することを特徴とする光変調信号評価方法である。 Further, the present invention can be viewed from the viewpoint of a light modulation signal evaluation method. That is, according to the present invention, the input optical modulation signal is branched into two paths, the branched two optical signals are further branched into two paths, and each of the optical signals branched into the two paths is divided. Then, a predetermined delay is given to one of the optical signals and the signals are multiplexed again, and the two optical signals after the multiplexing are phase-adjusted so as to have a predetermined phase difference. Optical signals are output to two output ports as optical signals having different interference patterns, and two electrical signals obtained by OE conversion of optical signals having different interference patterns output from the two output ports, respectively. A value proportional to the output current corresponding to the difference between the two is displayed on the x-axis and the y-axis, respectively.
また、前記所定の遅延は、例えば、入力される光信号の１シンボル分の時間の整数倍の時間とする。また、前記所定の位相差は、例えば、π／２ラジアンまたは−π／２ラジアンである。 The predetermined delay is, for example, a time that is an integral multiple of the time of one symbol of the input optical signal. The predetermined phase difference is, for example, π / 2 radians or −π / 2 radians.
本発明によれば、長距離ファイバ伝搬後の光信号の変調特性を評価することができる。また、多値位相変調信号の変調特性の評価に関して偏波依存性が小さく、安定した変調特性評価が実現できる。 According to the present invention, it is possible to evaluate the modulation characteristics of an optical signal after propagation over a long distance fiber. Further, the polarization dependence is small with respect to the evaluation of the modulation characteristics of the multilevel phase modulation signal, and stable modulation characteristics evaluation can be realized.
本発明実施例を図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施例の光変調信号評価装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施例の光変調信号評価装置は、入力された光変調信号を２経路に分岐する光分岐部１と、この光分岐部１で分岐された２つの光信号をさらに２経路ずつに分岐し、この２経路ずつに分岐された光信号のそれぞれに対して、一方の光信号に所定の遅延Ｔを与えて再度合波すると共に、当該合波した後の２つの光信号が所定の位相差を有するように位相調整部２０−１および２０−２により互いに位相調整する２つの遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２と、前記合波した後の２つの光信号は、それぞれ２つの出力ポート２２−１および２３−１、２２−２および２３−２にそれぞれ異なる干渉パターンを有する光信号として出力され、２つの出力ポート２２−１および２３−１、２２−２および２３−２からそれぞれ出力される異なる干渉パターンを有する光信号をそれぞれＯＥ変換して得られる２つの電気信号の差分をそれぞれ出力する２つのツインフォトダイオード３−１および３−２と、この２つのツインフォトダイオード３−１および３−２の出力電流に比例した値をそれぞれｘ軸およびｙ軸に表示する波形表示部５とを備えたことを特徴とする。ツインフォトダイオード３−１および３−２と波形表示部５との間には、増幅器４−１および４−２を備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical modulation signal evaluation apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the optical modulation signal evaluation apparatus according to the present embodiment includes an optical branching unit 1 that branches an input optical modulation signal into two paths, and two optical signals branched by the optical branching unit 1. Further, the optical signal is branched into two paths, and each of the optical signals branched into the two paths is re-multiplexed by giving a predetermined delay T to one of the optical signals, and the two signals after the multiplexing are combined. Two delayed Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2 that are phase-adjusted by the phase adjusters 20-1 and 20-2 so that the optical signal has a predetermined phase difference, and the two lights after being combined The signals are output as optical signals having different interference patterns to the two output ports 22-1 and 23-1, 22-2 and 23-2, respectively, and the two output ports 22-1 and 23-1, 22-22. 2 and 23-2 Two twin photodiodes 3-1 and 3-2 that respectively output a difference between two electric signals obtained by performing OE conversion on optical signals having different interference patterns that are output, and the two twin photodiodes And a
次に、本実施例の動作を説明する。ここでは、変調信号が２０Ｇｂｉｔ／ｓのＤＱＰＳＫ信号の場合を例にとって説明する。入力された光信号は、光分岐部１において２つの経路に分岐され、２つの遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２の入力ポート２１−１および２１−２に入力されてさらにそれぞれ２分岐される。 Next, the operation of this embodiment will be described. Here, a case where the modulation signal is a 20 Gbit / s DQPSK signal will be described as an example. The input optical signal is branched into two paths in the optical branching unit 1, and input to the input ports 21-1 and 21-2 of the two delay Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2, and further branched into two. Is done.
遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２では、それぞれ２分岐された一方の光信号に対し、１シンボル分の遅延（Ｔ＝１００ｐｓ）を与えて再度合波すると共に、当該合波した後の２つの光信号が所定の位相差を有するように位相調整部２０−１および２０−２により位相調整する。 In the delayed Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2, one optical signal branched into two is given a delay of one symbol (T = 100 ps) and multiplexed again. Phase adjustment is performed by the phase adjusters 20-1 and 20-2 so that the two optical signals have a predetermined phase difference.
前記合波した後の２つの光信号は、２つの出力ポート２２−１および２３−１、２２−２および２３−２からそれぞれ異なる干渉パターンの光信号として出力される。このときに、出力ポート２２−１および２２−２（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅポート）から出力される光信号は、光の電界の足し算となる光信号であり、出力ポート２３−１および２３−２（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅポート）から出力される光信号は、光の電界の引き算となる光信号であることは周知のとおりである。 The two optical signals after the multiplexing are output as optical signals having different interference patterns from the two output ports 22-1 and 23-1, 22-2 and 23-2, respectively. At this time, the optical signals output from the output ports 22-1 and 22-2 (structural ports) are optical signals obtained by adding the electric field of the light, and the output ports 23-1 and 23-2 (destructive ports). As is well known, the optical signal output from is an optical signal that is a subtraction of the electric field of light.
ツインフォトダイオード３−１および３−２は、２つの遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２の出力ポート２２−１および２３−１、２２−２および２３−２からそれぞれ出力される２つの光信号をそれぞれＯＥ（光信号→電気信号）変換し、２つの電気信号の差分を出力する。 The twin photodiodes 3-1 and 3-2 are output from the output ports 22-1 and 23-1, 22-2 and 23-2 of the two delay Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2, respectively. Each optical signal is converted to OE (optical signal → electric signal), and the difference between the two electric signals is output.
ここで、光分岐部１に入力される光信号を
Ｅ（ｔ）＝Ｅ0ｅi(ω0t+φ(t))
とすると、ツインフォトダイオード３−１および３−２から出力される電気信号は、
ｉ（ｔ）＝２ＲＥ0 2ｃｏｓ［φ（ｔ）−φ（ｔ＋Ｔ）−Δφ］ …（１）
で表される。ここで、Ｒは比例定数、φ（ｔ）は位相変調信号を表しており、Δφは遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２の２つのアーム間の位相差である。ここで、２つの遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２の位相差をそれぞれ０、π／２に設定すると、それぞれのツインフォトダイオード３−１および３−２の出力電流は、
ｉx（ｔ）＝２ＲＥ0 2ｃｏｓ［φ（ｔ）−φ（ｔ＋Ｔ）］
ｉy（ｔ）＝２ＲＥ0 2ｓｉｎ［φ（ｔ）−φ（ｔ＋Ｔ）］ …（２）
となるため、それぞれの出力電流に比例した量をそれぞれｘ軸、ｙ軸にとってプロットすることにより、１シンボル間分の位相シフト量の表示が可能である。ＤＱＰＳＫ信号の場合には、
φ（ｔ）−φ（ｔ＋Ｔ）
は、０、π／２、π、３π／２のいずれかの値をとる。従って、ＤＱＰＳＫ信号の場合の波形表示部５の出力は、図２に示すように４点の値をとることがわかる。
Here, an optical signal input to the optical branching unit 1 is represented by E (t) = E 0 ei (ω0t + φ (t))
Then, the electrical signal output from the twin photodiodes 3-1 and 3-2 is
i (t) = 2RE 0 2 cos [φ (t) −φ (t + T) −Δφ] (1)
It is represented by Here, R represents a proportional constant, φ (t) represents a phase modulation signal, and Δφ represents a phase difference between the two arms of the delayed Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2. Here, when the phase differences between the two delay Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2 are set to 0 and π / 2, respectively, the output currents of the respective twin photodiodes 3-1 and 3-2 are:
i x (t) = 2RE 0 2 cos [φ (t) −φ (t + T)]
i y (t) = 2RE 0 2 sin [φ (t) −φ (t + T)] (2)
Therefore, the amount of phase shift for one symbol can be displayed by plotting the amounts proportional to the respective output currents for the x-axis and y-axis, respectively. For DQPSK signals,
φ (t) -φ (t + T)
Takes a value of 0, π / 2, π, or 3π / 2. Therefore, it can be seen that the output of the
従来のコンスタレーション表示では変調信号の同相成分および直交成分をｘ軸およびｙ軸に表示するため、光信号の振幅と位相の絶対値が表示される。それに対し、本実施例では、各シンボル間の位相差が表示される点が従来と異なる。 In the conventional constellation display, the in-phase component and the quadrature component of the modulation signal are displayed on the x-axis and the y-axis, so the absolute values of the amplitude and phase of the optical signal are displayed. On the other hand, this embodiment is different from the prior art in that the phase difference between symbols is displayed.
しかしながら、ＤＱＰＳＫ方式ではシンボル間の位相差によって符号化を行うため、この位相差を表示できれば変調信号の特性評価は十分である。また、この方法では、遅延マッハツェンダ干渉計２−１および２−２は偏波依存性の十分小さいデバイスが実現されているため、偏波依存性の小さい、安定した波形評価が実現できる点が大きな利点である。 However, in the DQPSK system, encoding is performed based on the phase difference between symbols. Therefore, if this phase difference can be displayed, the characteristic evaluation of the modulation signal is sufficient. Further, in this method, since the delay Mach-Zehnder interferometers 2-1 and 2-2 have realized devices with sufficiently small polarization dependence, it is possible to realize stable waveform evaluation with little polarization dependence. Is an advantage.
本実施例では４値の位相変調の場合の例を示したが、８値、１６値などの変調信号に対しても本方式が適用可能である。また、遅延マッハツェンダ干渉計で与える遅延量は、１シンボル分の遅延量Ｔの整数倍であれば、同様に波形表示が可能である。 In this embodiment, an example in the case of four-level phase modulation is shown, but this method can also be applied to modulated signals such as 8-level and 16-level. If the delay amount given by the delay Mach-Zehnder interferometer is an integer multiple of the delay amount T for one symbol, the waveform can be displayed in the same manner.
本発明によれば、長距離ファイバ伝搬後の光信号の変調特性を評価することができる。また、多値位相変調信号の変調特性の評価に関して偏波依存性が小さく、安定した変調特性評価が実現できる。 According to the present invention, it is possible to evaluate the modulation characteristics of an optical signal after propagation over a long distance fiber. Further, the polarization dependence is small with respect to the evaluation of the modulation characteristics of the multilevel phase modulation signal, and stable modulation characteristics evaluation can be realized.
１ 光分岐部
２−１、２−２ 遅延マッハツェンダ干渉計
３−１、３−２ ツインフォトダイオード
４−１、４−２ 増幅器
５ 波形表示部
２０−１、２０−２ 位相調整部
２１−１、２１−２ 入力ポート
２２−１、２２−２、２３−１、２３−２ 出力ポート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical branch part 2-1, 2-2 Delay Mach-Zehnder interferometer 3-1, 3-2 Twin photodiode 4-1, 4-2
Claims (6)
この光分岐部で分岐された２つの光信号をさらに２経路ずつに分岐し、この２経路ずつに分岐された光信号のそれぞれに対して、一方の光信号に所定の遅延を与えて再度合波すると共に、当該合波した後の２つの光信号が所定の位相差を有するように互いに位相調整する２つの遅延マッハツェンダ干渉計と、
前記合波した後の２つの光信号は、それぞれ２つの出力ポートにそれぞれ異なる干渉パターンを有する光信号として出力され、前記２つの出力ポートからそれぞれ出力される異なる干渉パターンを有する光信号をそれぞれＯＥ変換して得られる２つの電気信号の差分をそれぞれ出力する２つのツインフォトダイオードと、
この２つのツインフォトダイオードの出力電流に比例した値をそれぞれｘ軸およびｙ軸に表示するｘｙ表示部と
を備えたことを特徴とする光変調信号評価装置。 An optical branching unit for branching the input optical modulation signal into two paths;
The two optical signals branched by this optical branching unit are further branched into two paths, and a predetermined delay is given to one optical signal for each of the optical signals branched into the two paths. And two delayed Mach-Zehnder interferometers that adjust the phases of the two optical signals after the multiplexing so that the two optical signals after the multiplexing have a predetermined phase difference,
The two optical signals after the multiplexing are output as optical signals having different interference patterns to two output ports, respectively, and optical signals having different interference patterns output from the two output ports are respectively OE. Two twin photodiodes that respectively output the difference between two electrical signals obtained by conversion;
An optical modulation signal evaluation apparatus comprising: an xy display unit that displays values proportional to the output currents of the two twin photodiodes on the x-axis and the y-axis, respectively.
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