JP2007512748A - Ｒｚ−ｄｐｓｋ変調された光信号を生成するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

光送信機は、互いに反対の極性を有する第１および第２の出力を備えた差動エンコーダと、前記差動エンコーダの第１の出力に接続された第１のＲＺコンバータと前記差動エンコーダの第２の出力に接続された第２のＲＺコンバータと、変調されていないコヒーレント光源が結合される２重電極マッハ・ツェンダー変調器とを備え、第１のＲＺコンバータの出力はマッハ・ツェンダー変調器の第１の電極に接続され、第２のＲＺコンバータの出力はマッハ・ツェンダー変調器の第２の電極に接続されている。本発明は、高品質ＲＺドライバの使用を通じて、既存のＲＺ−ＤＰＳＫソルーションと比べて改善された信号品位を提供する。さらに、制御可能なＲＺパルスエッジチャーピングを発生させ、分散的なファイバ長を通して急速なパルス圧縮あるいは拡大を提供する。これは通常、非線形送信リンクにおいてパルス歪みを緩和する。

Description

本発明は、ゼロ復帰差動位相変位（ＲＺ−ＤＰＳＫ）変調された光信号を生成するための方法および送信機に関する。

ＲＺ−ＤＰＳＫは、遠距離送信において一般に使用されている。通常、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号を生成するための送信機は、位相変位変調（ＰＳＫ）による変調部分とＲＺパルス成形部分とから構成されている。実際、今日までの全ての方法は、この方法において少なくとも２個の独立した変調器を必要とし、その１個は信号を位相変調するためであり、もう１個はＲＺパルスを成型するためである。図１にこれを示している。

全ての方法において、ソースデータは、光変調に先立ってまず、差動的に符号化される必要が有る。これは、通常、出力をタップし１ビット遅延によって入力にフィードバックする、高速イクスクルーシブＯＲゲートを用いて達成される。受信機サイドの復調器が位相比較のための１ビット光遅延に依存しているために、この符号化が必要とされる。

差動的に符号化された電気信号を変調された光信号に変換するために、位相変調器あるいはチャープフリーマッハ・ツェンダー強度変調器を使用して、レーザ光を位相変調する。この位相変調器アプローチは、駆動電圧に関してアナログ動作する。それ故、電気信号における全ての相違は、光の位相における変動として光信号に直接伝えられる。マッハ・ツェンダーアプローチは、これらの位相変動をチャープフリー操作によって取り除き、かつ、最小スループットバイアスポイントを介して駆動される場合、光が位相を１８０度だけ変えるという事実に頼っている。この方法では、追加の強度変調という犠牲をはらって、正確な１８０度位相符号化が達成される。固有の強度変調は、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号を形成するためのＲＺパルス成形段階におけるゲーティングによって、除去される。

それぞれの光ビットは強度変調されてＲＺパルスの反復ストリームを形成する。ＲＺ強度変調は、通常、正弦波駆動マッハ・ツェンダー変調器によって提供される。マッハ・ツェンダー変調器は幾つかの方法で駆動されるが、典型的には、５０％のデューティサイクルパルスを生成する直交バイアスポイントにおける、フルレートクロックドライバか、または、３３％あるいは６６％のデューティサイクルパルスをそれぞれ生成する最大または最小バイアスポイントにおける、ハーフレートクロックドライバのいずれかによって駆動される。図１は、従来技術による、標準的な３３％または６６％ＲＺ−ＤＰＳＫ送信機の構造を示す。

上述したように、従来のシステムでは、位相および強度における変動は、ドライバの出力信号品質、さらに、ドライバ−変調器インターフェースに起因している。標準ＮＲＺドライバは、ブロードバンドドライバレスポンスから生成されたシンボル間干渉に起因して、特にノイズが大きい。

本発明の第１の特徴によれば、光送信機は、互いに反対の極性を有する第１および第２の出力を備えた差動エンコーダと、前記差動エンコーダの第１の出力に接続された第１のＲＺコンバータと前記差動エンコーダの第２の出力に接続された第２のＲＺコンバータと、さらに、変調されていないコヒーレント光源が結合される２重電極マッハ・ツェンダー変調器とを備え、前記第１のＲＺコンバータの出力はマッハ・ツェンダー変調器の第１の電極に接続され、さらに前記第２のＲＺコンバータの出力はマッハ・ツェンダー変調器の第２の電極に接続されている。

好ましくは、前記送信機はさらに、前記ＲＺコンバータから出力されたＲＺ信号を反転されたＲＺ信号に変換するための、反転ＲＺドライバを含む。反転されたＲＺドライバは、通常、非反転ＲＺドライバよりも優れた出力品質を有している。

好ましくは、ＲＺコンバータ出力の１個は、ＲＺコンバータへのクロック信号入力の位相を調整することによって遅延されることができる。

本発明の第２の特徴によれば、データを差動位相変位変調されたＲＺ光信号としてエンコードする方法は、反対の極性を有する２個のデータストリームを形成するために、前記データを差動的にエンコードし、それぞれのデータストリームをＲＺ信号フォーマットに変換し、さらに、変調されていないコヒーレント光源が接続される２重電極マッハ・ツェンダー変調器の第１の電極を前記データストリームのうちの第１のデータストリームによって駆動し、さらに前記２重電極マッハ・ツェンダー変調器の第２の電極を前記データストリームのうちの第２のデータストリームによって駆動する、各ステップを含む。

好ましくは、前記ＲＺデータストリームは反転されたＲＺデータストリームである。

本発明は、高品質ＲＺドライバの使用を通じて、既存のＲＺ−ＤＰＳＫソルーションと比べて改善された信号品位を提供する。さらに、本発明は、制御可能なＲＺパルスエッジチャーピングを発生させ、分散的なファイバ長を通して急速なパルス圧縮あるいは拡大を提供する。これは通常、非線形送信リンクにおいてパルス歪みを緩和する。

本発明は、単一のマッハ・ツェンダー変調器のみの使用を必要とする。従来の全てのＲＺ−ＤＰＳＫ送信機は直列接続された２個の変調器を必要とする。本発明は、したがって、コスト、サイズおよび電力消費の面で効果がある。

本発明の方法およびシステムによって、ＲＺデューティサイクル即ちパルス幅は、電気駆動信号入力よって制御可能となる。反対に、従来の送信機構造では、固定されたあるいは限定されたパルス幅制御のみを有する。

以下に、本発明の一例を、図面を参照して説明する。

図１は、従来技術にかかるＲＺ−ＤＰＳＫエンコード送信機を示す。電気入力データは、差動エンコーダ１０によって差動的にエンコードされる。差動エンコーダは、その出力を１ビット遅延しかつ入力にフィードバックするイクスクルーシブＯＲゲートを含んでいる。差動的にエンコードされたデータが、コヒーレント光源１２からのコヒーレント光信号を位相変調するために、使用される。図１に示す変調器は、マッハ・ツェンダー変調器１１であり、これはチャープフリーである。ＭＺ変調器は、ＮＲＺ変調器ドライバ１３によって駆動される。ＭＺ変調器１１からの出力は、位相エンコードされた光信号である。これは、第２のＭＺ変調器１４を使用することによって、ＲＺ信号に変換される。第２のＭＺ変調器がＲＺパルス成形器として使用され、狭帯域変調器ドライバ１５によって駆動される。図示するように、ドライバ１５は、６６％デューティサイクルをもたらす最小のバイアスポイントにおいて、ハーフレートクロックによって駆動される。

このタイプの送信機の限界は、光信号における位相および強度の変動が、ドライバ出力信号品質およびドライバ／変調器インターフェースに起因することである。広帯域ドライバレスポンスから生成されたＩＳＩに起因して、標準ＮＲＺドライバは特にノイズが大きい。さらに、この送信機は２個の別個の変調器を必要とする。

電気的ＲＺ送信機が現在入手可能であり、さらにこれらは、現在のシステムにおいて、旧式の光ＲＺゲート送信機に置き換わっている。これらは、達成された消光比のせいで、通常、ＮＲＺ送信機よりも良い性能を示す。ＲＺ駆動信号は２つの方向において、そのＮＲＺ対応物よりも優れている。

１． 入力データは、ＲＺ変換ステージにおいて再タイミングされ、かつ再整形される。

２． さらに、ＲＺドライバは、内部的にバイアスされて論理レベルの一方を圧縮し、ノイズを減少させる。

図２は、本発明にかかるＤＰＳＫ送信機を示す。図２に示す送信機は差動エンコーダ２０を示し、これは、図１を参照して説明した従来の送信機と同様に、電気的データストリームをエンコードする。図２の差動エンコーダは２個の出力を有している。適切な差動エンコーダが、１３７５１ＤＥ１３Ｇｂｐｓ差動エンコーダとして、Ｉｎｐｈｉから入手可能である。それぞれの出力（Ｑ、−Ｑ）は差動的にエンコードされたデータであるが、しかし、それらは互いに反対の極性を有している。それぞれの出力は、クロック２３、２４によって駆動されるＲＺコンバータ２１、２２に入力される。適切なＲＺ変換器が同様にＩｎｐｈｉより、彼らの１３７０７ＲＺ製品として入手可能である。ＲＺ変換器は、ＲＺ変換され差動エンコードされたデータを出力する。このデータは、ＲＺドライバ２６、２７によって、コヒーレント光源に結合された２重電極マッハ・ツェンダー（ＭＺ）変調器２５の対向する電極に供給される。適切なＭＺ変換器が、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ・Ｏｓａｋａ・Ｃｅｍｅｎｔ・Ｃｏ・Ｌｔｄより、彼らの１０Ｇｂｉｔ／ｓ・Ｄｕａｌ・Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ・Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ・Ｍｏｄｕｌａｔｏｒとして入手可能である。ＲＺ信号は、ＲＺドライバによって増幅される。ＲＺドライバは、反転ＲＺドライバ２６、２７として図示されている。これは、これらのドライバが非反転ＲＺドライバよりも品質の良い出力を提供するからである。しかしながら、非反転ＲＺドライバも使用することができる。反転ＲＺドライバは、ＬＡ・Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ社から、例えば、彼らのＬＡ３２−０４−０４ドライバ製品として入手可能である。

変調器は、逆位相のＭＺの２個のアームからの光が最大の光スループットを生じるように、バイアスされるべきである。連続ＲＺ光パルスは、２個のアーム間の相対的な位相を、同位相（光を発生しない）から逆位相（最大光）に変更することによって形成することができる。光は、１個のアームを駆動することによって位相不一致とされ、あるいは他を駆動することによって位相一致とされる。それぞれのＲＺパルスの位相は、光が押しやられあるいは引っ張られるかに依存しており、これによって位相エンコードされたパルス（ＰＳＫ）を生成することが可能である。

クロック信号の位相遅延２８を調整することによって、ＲＺ変換器出力の１個を遅延させ、２個の駆動信号を同期させる方法を提供する。

反転ＲＺドライバの使用によって、光ＲＺ信号上に負のチャープが生成される。非反転ＲＺドライバは正のチャープを生成する。反転または非反転ドライバの使用を通じてチャープを制御することは、正および負の分散ファイバにおいて、パルス圧縮あるいはパルス拡大に対して有用である。図３は反転ＲＺドライバを用いた送信機出力を示している。最上部の図は出力強度を示し、中間の図は位相を示し、最下位の図はチャープを示している。これらの図から、反転ＲＺドライバが、負のチャープ、即ち各パルスの先端の周波数が減少し後縁の周波数が増加する、チャープを生成することを示している。

光ＲＺパルス幅は、ＲＺ駆動信号の電気的デューティサイクルを調整することによって、連続的に制御することが可能である。従来のＲＺＤＰＳＫ送信機は、固定されたパルス幅を有している。

従来技術に基づくＲＺ−ＤＰＳＫエンコード送信機を示す図。 本発明にかかるＲＺ−ＤＰＳＫエンコード送信機を示す図。 本発明にかかる送信機の出力強度、位相およびチャープを示す図。

Claims (5)

1. 互いに反対の極性を有する第１および第２の出力を備えた差動エンコーダと、
   前記差動エンコーダの第１の出力に接続された第１のＲＺコンバータと前記差動エンコーダの第２の出力に接続された第２のＲＺコンバータと、さらに
   変調されていないコヒーレント光源が結合される２重電極マッハ・ツェンダー変調器と、を備え、
   前記第１のＲＺコンバータの出力はマッハ・ツェンダー変調器の第１の電極に接続され、さらに前記第２のＲＺコンバータの出力はマッハ・ツェンダー変調器の第２の電極に接続されている、光送信機。
2. 請求項１に記載の送信機において、さらに、前記ＲＺコンバータから出力されたＲＺ信号を反転されたＲＺ信号に変換するための、反転ＲＺドライバを含む、光送信機。
3. 請求項１または２に記載の送信機において、前記ＲＺコンバータ出力の１個は、ＲＺコンバータへのクロック信号入力の位相を調整することによって遅延されうる、光送信機。
4. データを差動位相変位変調されたＲＺ光信号としてエンコードする方法において、
   反対の極性を有する２個のデータストリームを形成するために、前記データを差動的にエンコードし、
   それぞれのデータストリームをＲＺ信号フォーマットに変換し、さらに
   変調されていないコヒーレント光源が接続される２重電極マッハ・ツェンダー変調器の第１の電極を前記データストリームのうちの第１のデータストリームによって駆動し、さらに前記２重電極マッハ・ツェンダー変調器の第２の電極を前記データストリームのうちの第２のデータストリームによって駆動する、各ステップを含む、データのエンコード方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記ＲＺデータストリームは反転されたＲＺデータストリームである、データのエンコード方法。

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