JP2007336458A - Optical transmission apparatus and optical transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、アナログ信号により変調した光信号を光ファイバを介して伝送する光伝送システムとその光送信装置に関する。 The present invention relates to an optical transmission system that transmits an optical signal modulated by an analog signal via an optical fiber, and an optical transmission device therefor.
近年、光ファイバを用いた光アナログ伝送システムが注目されており、CATV(Cable Television)ネットワークや移動通信網における中継システムとして適用され始めている。この種のシステムはROF(Radio Over Fiber)システムと称されることもある。
光ファイバは少ない損失で光信号を伝送することができるが、伝送の過程においては種々の雑音が生じる。雑音には使用する光源(半導体レーザ)の出力のゆらぎによる相対雑音強度(Relative Intensity Noise:RIN)、受信器の受光器(フォトダイオード等)で発生するショット雑音などがある。このほか、受信器の初段のアンプで発生する熱雑音もある。長距離伝送においては受信機の熱雑音が支配的となり、これが伝送距離を制限する。この制限を緩和して伝送距離を長くするには送信側の光出力強度を高くする必要があるが、高出力のレーザダイオードは高価であり、また、冷却のための構造と電力を必要とする。
関連する技術が特許文献1に開示される。この文献には波長多重光伝送システムにおいてC/Nを改善する技術が開示されている。
An optical fiber can transmit an optical signal with little loss, but various noises occur in the process of transmission. Examples of noise include relative noise intensity (RIN) due to fluctuations in the output of a light source (semiconductor laser) used, shot noise generated in a receiver (such as a photodiode) of a receiver, and the like. In addition, there is thermal noise generated in the first stage amplifier of the receiver. In long-distance transmission, the thermal noise of the receiver becomes dominant, which limits the transmission distance. In order to relax this restriction and increase the transmission distance, it is necessary to increase the light output intensity on the transmission side. However, a high-power laser diode is expensive, and requires a structure and power for cooling. .
A related technique is disclosed in
以上述べたように既存の光伝送システムでは、伝送距離を伸ばすためには送信側の光出力強度を高くする必要があるが、コストや構造などの面などから難しい。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、伝送距離を延長可能な光送信装置および光伝送システムを低コストで提供することにある。
As described above, in the existing optical transmission system, it is necessary to increase the light output intensity on the transmission side in order to extend the transmission distance, but it is difficult in terms of cost and structure.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical transmission device and an optical transmission system capable of extending the transmission distance at a low cost.
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、伝送信号を2分岐する分岐手段と、この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第1および第2の増幅部と、前記第1の増幅部の出力により変調駆動される第1のレーザダイオードと、前記第2の増幅部の出力により変調駆動される第2のレーザダイオードと、前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光を偏波合成して光伝送路に送出する偏波合成器とを具備し、前記第1のレーザダイオードの発振周波数と前記第2のレーザダイオードの発振周波数とは少なくとも100GHz以上離間することを特徴とする光送信装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, branch means for branching a transmission signal into two, first and second amplification sections for amplifying the branched transmission signal, and the first amplifier The first laser diode modulated and driven by the output of the amplifier, the second laser diode modulated and driven by the output of the second amplifier, and the output lights of the first and second laser diodes A polarization beam combiner that combines the polarization signals and sends them to an optical transmission line, wherein the oscillation frequency of the first laser diode and the oscillation frequency of the second laser diode are separated by at least 100 GHz or more. An optical transmission device is provided.
このような手段を講じることにより、第1および第2のレーザダイオードの出力光強度の和に相当する強度の伝送光が受信側に達することになり、送受信間の強度差を拡大することができる。従って個々のレーザダイオードの出力が変わらずとも伝送過程における雑音の影響を低減でき、冷却構造などの高価なデバイスを要することなく伝送距離を延長することが可能になる。また各半導体レーザの発振周波数を少なくとも100GHz以上離すようにしたので、ビート信号の影響を避けることができる。 By taking such a measure, the transmitted light having the intensity corresponding to the sum of the output light intensities of the first and second laser diodes reaches the receiving side, and the difference in intensity between transmission and reception can be expanded. . Therefore, the influence of noise in the transmission process can be reduced without changing the output of each laser diode, and the transmission distance can be extended without requiring an expensive device such as a cooling structure. Further, since the oscillation frequencies of the respective semiconductor lasers are separated by at least 100 GHz, the influence of the beat signal can be avoided.
この発明によれば、伝送距離を延長可能な光送信装置および光伝送システムを低コストで提供することができる。 According to the present invention, an optical transmission device and an optical transmission system capable of extending the transmission distance can be provided at low cost.
[第1の実施形態]
図1は、この発明に係わる光送信装置の第1の実施形態を示す機能ブロック図である。図1において、アナログの入力電気信号1は分配器2により2分岐されてそれぞれ増幅器3,4により増幅されたのち、レーザダイオード5,6に入力される。レーザダイオード5,6は入力信号により直接変調され、その出力は偏波合成器7により偏波合成されて光ファイバ8に送出される。なおレーザダイオード5,6の発振周波数は互いに異なるものとし、入力電気信号1の帯域が3GHz程度であれば、周波数軸上で少なくとも100GHz以上離すようにする。このように2つの発振周波数の間隔を広くとることにより、2つの発振周波数によるビート信号が雑音となることを防止できる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a first embodiment of an optical transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 1, an analog input
上記構成において、レーザダイオード5,6の出力光強度をそれぞれPoとすると、偏波合成器7から2Poの強度を持つ光信号が光ファイバ8に出力される。これにより送受信間の強度差を簡易に拡大することができ、レーザダイオード5,6についてもペルチェ素子等の冷却機構を必要としないものを使用できる。従ってコストの低下を促せるとともに、ペルチェ素子に供給する電力を削除して装置全体としての消費電力を下げることができる。さらには、偏波による伝搬遅延の時間差は無視できるので、光に変調されている信号も2倍にすることができる。
In the above configuration, assuming that the output light intensity of the
[第2の実施形態]
図2は、この発明に係わる光送信装置の第2の実施形態を示す機能ブロック図である。図2において、分配器2により2分岐された入力電気信号1は、それぞれ遅延回路9,10により所定の遅延量で遅延されたうえで増幅器3,4に入力される。増幅器3,4の出力はレーザダイオード5,6の駆動信号となり、レーザダイオード5,6の出力は波長多重合波器11により波長多重されて光ファイバ8に送出される。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a functional block diagram showing a second embodiment of the optical transmission apparatus according to the present invention. In FIG. 2, the input
図2の構成においてはレーザダイオード5,6の出力波長(周波数)が異なり、その波長の差により各出力光の伝搬時間が異なることを補正している。一般にシングルモードファイバの波長分散は1310nm付近で0ps/nm/kmとされているが、これからずれる程に伝播遅延が大きくなる。例えば1310nmと1330nmとでは約2ps/nm/kmの差があるので、15kmを伝送すると600psの伝搬遅延時間差となる。2GHzのアナログ信号を伝送することを考えると、439度の位相が回る事になり、単純な合波では2つの信号の位相ズレ分だけ受信点での信号振幅が減ることになる。そこでこの実施形態では、分配器2で分岐後の入力電気信号1を遅延回路9,10により遅延させ、光ファイバ8における遅延を補償することで受信側での信号強度が最大になるようにする。
In the configuration of FIG. 2, it is corrected that the output wavelengths (frequency) of the
図3は既存の光送信装置を示す模式図であり、レーザダイオード5単体での出力を稼ぐためにペルチェ素子12などを用いた温度制御部13を必要とする。このため、構成が煩雑になり、コストの上昇も招く。これに対し第1および第2の実施形態では、一つのレーザダイオードの出力を低く抑えることにより温度制御に係わるデバイスを不要とし、構成を簡易化してコストも低くすることができる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an existing optical transmitter, and a temperature control unit 13 using a
[第3の実施形態]
図4は、この発明に係わる光伝送システムを示す機能ブロック図である。光送信装置は発振器21と加算器22とを備える。発振器21は伝送距離による波長分散による遅延時間に対して1波長以下となる周波数のモニタ信号を発生させ、このモニタ信号は加算器22により入力電気信号1に重畳される。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a functional block diagram showing an optical transmission system according to the present invention. The optical transmission device includes an
光送信装置から出力された2つの波長を含む光信号は光ファイバ8を介して光受信装置のフォトダイオード15に達し、電気信号に変換される。この電気信号は増幅器16を介して分岐器17に入力され、帯域通過フィルタ18への分岐出力と主信号19とに分けられる。帯域通過フィルタ18は各波長の光信号に基づくモニタ信号成分20を抽出する。
An optical signal including two wavelengths output from the optical transmission device reaches the
モニタ信号の受信側における強度は2つの波長の伝搬時間が一致する場合に最大となる。そこでこの実施形態ではモニタ信号成分20の強度が最大となるように、送信側の遅延回路9,10の遅延量を調整する。モニタ信号として例えば1GHzの正弦波を用いればその1波長が1nmであるので、第3の実施形態で述べた600ps程度のズレを識別することが可能である。
The intensity of the monitor signal on the receiving side is maximized when the propagation times of the two wavelengths match. Therefore, in this embodiment, the delay amounts of the
[第4の実施形態]
図5はこの発明に係わる光伝送システムの他の例を示す機能ブロック図である。図5では、モニタ信号成分20の強度を基準信号24と比較器23により比較し、その結果をレーザダイオード25により光信号に変換して光ファイバ26を介して光送信装置に伝達する。光送信装置においてはフォトダイオード27により光/電変換した信号を制御器28に与え、受信側でのモニタ信号成分20の強度が最大となるように遅延回路9,10の遅延量をフィードバック制御するようにする。このようにすると、経年変化などによる補正量のずれをより正確に補償することができる。なお光ファイバ26の信号形式はアナログ形式でもディジタル形式でも良い。さらには、光伝送でなく、別の電気回線(例えば電話回線)を用いた伝送路でも実現は可能である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a functional block diagram showing another example of the optical transmission system according to the present invention. In FIG. 5, the intensity of the
[第5の実施形態]
この他、遅延時間差をより簡易に補正することもできる。例えば図1において偏波合波器7を波長多重合波器に変え、レーザダイオード5,6の出力光波長を適切に選ぶようにする。光ファイバ8の零分散の前後では波長分散値は正負の両方の値を取るが、信号の遅延としては同じ遅延時間が発生する。このため光ファイバ8の零分散波長から同じ波長だけ離れたところにレーザダイオード5,6の出力光波長を配置することにより、2つのレーザダイオード5,6から出力された信号の受信点までの遅延時間は同じになる。これにより送信側に遅延回路9,10を設ける必要がなくなる。
[Fifth Embodiment]
In addition, the delay time difference can be corrected more easily. For example, in FIG. 1, the polarization multiplexer 7 is changed to a wavelength multi-wavelength multiplexer, and the output light wavelengths of the
図6に示すように、1.31μmのシングルモードファイバは零分散波長が1310nm付近にあるので、その前後となる1290nmと1310nmの半導体レーザを使用することにより、受信側の伝搬時間をほぼ一致させることができる。それぞれの波長分散値を、−2ps/nm/km、2ps/nm/kmとすれば、2ps/nm/kmは、15kmの伝送距離では1310nmに対して各々600psの遅延時間が発生する。ただし、お互いの伝搬遅延時間は絶対値で効くので同じとなり、受信側では位相が一致して加算された信号出力が得られることになる。 As shown in FIG. 6, since the 1.31 μm single mode fiber has a zero dispersion wavelength in the vicinity of 1310 nm, by using the semiconductor lasers of 1290 nm and 1310 nm before and after that, the propagation times on the receiving side are substantially matched. be able to. If the respective chromatic dispersion values are −2 ps / nm / km and 2 ps / nm / km, 2 ps / nm / km generates a delay time of 600 ps for each 1310 nm at a transmission distance of 15 km. However, since the mutual propagation delay times are effective as absolute values, they are the same, and a signal output in which the phases coincide with each other is obtained on the receiving side.
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…入力電気信号、2…分配器、3,4…増幅器、5,6…レーザダイオード、7…偏波合成器、8…光ファイバ、9,10…遅延回路、11…波長多重合波器、12…ペルチェ素子、13…温度制御部、15…フォトダイオード、16…増幅器、17…分岐器、18…帯域通過フィルタ、19…主信号、20…モニタ信号成分、21…発振器、22…加算器、23…比較器、24…基準信号、25…レーザダイオード、26…光ファイバ、27…フォトダイオード、28…制御器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第1および第2の増幅部と、
前記第1の増幅部の出力により変調駆動される第1のレーザダイオードと、
前記第2の増幅部の出力により変調駆動される第2のレーザダイオードと、
前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光を偏波合成して光伝送路に送出する偏波合成器とを具備し、
前記第1のレーザダイオードの発振周波数と前記第2のレーザダイオードの発振周波数とは少なくとも100GHz以上離間することを特徴とする光送信装置。 Branching means for branching the transmission signal in two;
First and second amplifying units for amplifying the branched transmission signals, respectively;
A first laser diode modulated and driven by the output of the first amplifying unit;
A second laser diode modulated and driven by the output of the second amplifying unit;
A polarization beam combiner that combines the output lights of the first and second laser diodes into a light transmission path after combining the polarization light;
An optical transmission device characterized in that the oscillation frequency of the first laser diode and the oscillation frequency of the second laser diode are separated by at least 100 GHz.
この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第1および第2の増幅部と、
前記第1の増幅部の出力により変調駆動される第1のレーザダイオードと、
前記第2の増幅部の出力により変調駆動され前記第1のレーザダイオードとは発振周波数の異なる第2のレーザダイオードと、
前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光を波長多重して光伝送路に送出する波長多重合波器とを具備し、
前記第1のレーザダイオードの発振周波数と前記第2のレーザダイオードの発振周波数とは少なくとも100GHz以上離間することを特徴とする光送信装置。 Branching means for branching the transmission signal in two;
First and second amplifying units for amplifying the branched transmission signals, respectively;
A first laser diode modulated and driven by the output of the first amplifying unit;
A second laser diode that is modulated and driven by the output of the second amplification unit and has a different oscillation frequency from the first laser diode;
A wavelength multi-polymerizer that wavelength-multiplexes each output light of the first and second laser diodes and sends it to an optical transmission line;
An optical transmission device characterized in that the oscillation frequency of the first laser diode and the oscillation frequency of the second laser diode are separated by at least 100 GHz.
前記光送信装置は、
伝送信号を2分岐する分岐手段と、
この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第1および第2の増幅部と、
前記第1の増幅部の出力により変調駆動される第1のレーザダイオードと、
前記第2の増幅部の出力により変調駆動され前記第1のレーザダイオードとは少なくとも100GHz以上離間する発振周波数を有する第2のレーザダイオードと、
前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光を偏波合成して光伝送路に送出する偏波合成器と、
前記分岐手段により分岐された伝送信号の少なくとも一方を遅延して前記光伝送路における遅延を補償する遅延手段と、
前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光の前記光伝送路における伝搬遅延時間差よりも十分低い周波数のモニタ信号を前記伝送信号に重畳する重畳手段とを備え、
前記光受信装置は、
前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光に重畳された前記モニタ信号を抽出する抽出手段を備え、
前記光受信装置において抽出されたモニタ信号の伝搬遅延時間差に基づいて前記遅延手段における遅延量を制御する遅延量制御手段を具備することを特徴とする光伝送システム。 In an optical transmission system comprising: an optical transmitter that transmits an optical signal to an optical transmission line; and an optical receiver that receives the optical signal via the optical transmission line.
The optical transmitter is
Branching means for branching the transmission signal in two;
First and second amplifying units for amplifying the branched transmission signals, respectively;
A first laser diode modulated and driven by the output of the first amplifying unit;
A second laser diode modulated and driven by the output of the second amplifying unit and having an oscillation frequency separated from the first laser diode by at least 100 GHz;
A polarization beam combiner that combines the output lights of the first and second laser diodes into a light transmission path by combining the output lights;
Delay means for delaying at least one of the transmission signals branched by the branch means to compensate for a delay in the optical transmission line;
Superimposing means for superimposing a monitor signal having a frequency sufficiently lower than a propagation delay time difference in the optical transmission line of each output light of the first and second laser diodes on the transmission signal;
The optical receiver is
Extraction means for extracting the monitor signal superimposed on each output light of the first and second laser diodes;
An optical transmission system comprising delay amount control means for controlling a delay amount in the delay means based on a propagation delay time difference between monitor signals extracted in the optical receiver.
前記光受信装置において抽出されたモニタ信号の遅延量を基準値と比較する手段と、
前記比較の結果を前記光送信装置に伝達する手段と、
前記第1および第2のレーザダイオードの各出力光の前記光受信装置への到達時間が互いに一致すべく、前記遅延手段における遅延量を前記伝達された比較結果に基づいてフィードバック制御する手段とを備えることを特徴とする請求項5に記載の光伝送システム。 The delay amount control means includes:
Means for comparing the delay amount of the monitor signal extracted in the optical receiver with a reference value;
Means for transmitting the result of the comparison to the optical transmitter;
Means for feedback-controlling the amount of delay in the delay means based on the transmitted comparison result so that the arrival times of the output lights of the first and second laser diodes to the optical receiver match each other; The optical transmission system according to claim 5, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006168950A JP2007336458A (en) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Optical transmission apparatus and optical transmission system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011182256A (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical communication switching system using duplex lines and method therefor |
-
2006
- 2006-06-19 JP JP2006168950A patent/JP2007336458A/en active Pending
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