JP2008141742A

JP2008141742A - 光送信器および光伝送システム

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Publication number: JP2008141742A
Application number: JP2007288973A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamoto; 洋中元
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP5061854B2; EP1919105B1; US20080085127A1; US8693887B2; EP1919105A1; DE602007001120D1

Abstract

【課題】パルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器について、良好な伝送特性を実現可能なデューティサイクルおよびチャープ特性を同時に実現する。
【解決手段】本発明の光送信器は、光源１１からの出力光を位相変調器１２でデータに従って位相変調した後に強度変調器１３に与える。強度変調器１３は、光電気応答特性の谷から山への傾きを動作範囲とし、波形変換回路２１によってデューティサイクルが５０％とは異なる値に変換されたクロック信号ＣＬＫ’に従って、位相変調器１２からの出力光のパルスカーバーを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相変調方式の信号光を送信する光送信器および光伝送システムに関し、特に、データに従って位相変調した光をクロックに従って強度変調してＲＺパルス化する変調方式に対応した光送信器、および、その光送信器を複数用いて波長多重（Wavelength Division Multiplexing；ＷＤＭ）光の伝送を行う光伝送システムに関する。

長距離のＷＤＭ伝送において、伝送される信号光の変調方式としては、従来用いられているＲＺ（Return to Zero）変調方式よりも、ＲＺ−ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）変調方式またはＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）変調方式のほうが、受信感度等に関して優れた特性を有している。

上記のＲＺ−ＤＰＳＫまたはＲＺ−ＤＱＰＳＫの変調方式は、まずデータ信号を位相変調で光にのせ、次にクロック信号（またはクロック信号を分周した信号）で強度変調を行ってＲＺ信号とする。

図１１は、ＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式が適用された従来の光送信器の構成例である。この従来の光送信器では、波長および出力レベルの可変な光源１１より出力される連続光ＣＷが、位相変調器１２でデータに従ってＤＰＳＫ変調された後、強度変調器１３でクロックに従ってＲＺパルス化されることにより、ＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式の信号光が出力される。上記の位相変調器１２には、ドライバ回路１２Ａからのデータに対応した駆動信号およびバイアス安定化回路１２Ｂからの制御信号が印加されており、また、上記の強度変調器１３には、ドライバ回路１３Ａからのクロックに対応した駆動信号およびバイアス安定化回路１３Ｂからの制御信号が印加されている。多重化回路（ＭＵＸ）１４は、外部より与えられる複数のデータ信号を多重化して高ビットレートのデータ信号ＤＡＴＡを生成すると共に、該データ信号ＤＡＴＡのビットレートに対応した周波数を有するクロック信号ＣＬＫを生成する。プリコーダ１５は、多重化回路１４からのデータ信号ＤＡＴＡを用いて、１ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行い、データに対応した変調信号Ｑおよびその反転信号Ｑ’を生成してドライバ回路１２Ａに出力すると共に、該信号Ｑ，Ｑ’に同期させたクロック信号ＣＬＫ（またはクロック信号ＣＬＫの分周信号）をドライバ回路１３Ａに出力する。なお、バイアス安定化回路１２Ｂおよび１３Ｂは、位相変調器１２および強度変調器１３に印加される直流バイアスを最適化することで温度変化等による動作点のドリフトを補償するための回路である。

上記のような従来の光送信器において、位相変調器１２からの出力光を強度変調器１３でＲＺ信号にする変調処理のことをパルスカーバー（pulse carver）という。公知のパルスカーバーには、例えば図１２に示すように強度変調器１３の動作点が異なる３種の方法があり、カーブ（carve）した後のＲＺ信号のデューティサイクル（duty cycle）は、例えば図１３に示すように各々の方法ごとに相違することが知られている（例えば、下記の非特許文献１参照）。

具体的には、強度変調器１３の光電気応答特性の隣り合う谷と山の間でクロック信号ＣＬＫによりパルスカーバーを行う方法（図１２の矢印Ａ参照）では、ＲＺ信号のデューティサイクルは５０％となる（図１３（Ａ）参照）。また、強度変調器１３の光電気応答特性の隣り合う谷と谷の間でクロックの分周信号によりパルスカーバーを行う方法（図１２の矢印Ｂ参照）では、ＲＺ信号のデューティサイクルは３３％となる（図１３（Ｂ）参照）。さらに、強度変調器１３の光電気応答特性の隣り合う山と山の間でクロックの分周信号によりパルスカーバーを行う方法（図１２の矢印Ｃ参照）では、ＲＺ信号のデューティサイクルは６７％となる（図１３（Ｃ）参照）。一方、良好な伝送特性が得られるＲＺ信号のデューティサイクルとしては、一般的に６５％程度が最適であることが知られている。

なお、本明細書中におけるデューティサイクルは、信号波形の１周期に対するハイレベル側のパルス幅の割合をパーセントで表した値を意味する。光信号の場合、光パルスの１周期に対する発光側のパルス幅（光パルスの強度がピークより３ｄＢ低くなるレベルでのパルス幅）の割合をパーセントで表した値となる。
A. H. Gnauck, P. J. Winzer, "Optical Phase-Shift-Keyed Transmission", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 23, NO. 1, JANUARY 2005, pp.115-130

ところで、上記のような強度変調器を用いた光送信器については、変調時に光の波長が変動する現象（波長チャープ）が発生する場合があり、この波長チャープは伝送路で生じる自己位相変調（Self Phase Modulation：ＳＰＭ）および群速度分散（Group Velocity Dispersion：ＧＶＤ）に起因したＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化の要因となる。このＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化を抑えるため、長距離のＷＤＭ伝送に用いられる光送信器には望ましいチャープ特性というものが存在しており、通常、発生する波長チャープを示すαパラメータが０．７〜１以上となるようなチャープ特性が最適である。

しかしながら、前述したパルスカーバーでは、ＲＺ信号のデューティサイクルが５０％となる場合のαパラメータは１または−１となる。ここで、α＝１または−１としたのは、理想的なｚカットＬｉＮｂＯ₃変調器の場合である。電極の設計によっては、０．７〜１、または−０．７〜−１になるが、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化の改善には同様の効果があるので、簡単さのため以下の議論では「α＝１または−１」とする。具体的に、強度変調器の動作範囲として、光電気応答特性の谷から山への傾きを使う場合にα＝１になり、反対に山から谷への傾きを使う場合にはα＝−１になる。また、ＲＺ信号のデューティサイクルが３３％および６７％となる場合については、１ビットごとにチャープ特性が変化し、波形劣化が生じる。前述の図１１に示したような従来の光送信器の構成では、出力光のデューティサイクルが固定化されるため、良好な伝送特性を実現する最適なデューティサイクルおよびチャープ特性を同時に満たすことが困難であるという課題がある。

なお、特開平１０−５１３８９号公報には、ＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式の光送信器について、出力光のデューティ比を可変にする技術が示されている。しかしながら、この公知技術は、ＮＲＺ変調方式を対象としたものであると共に、伝送路の分散特性に応じたチャーピング切替えの前後において出力光のデューティ比が同一となるようにすることを目的としたものであるため、このような技術をＲＺ−ＤＱＰＳＫ等の変調方式に対応した光送信器に応用したとしても、上記のようなＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化を有効に抑えることは難しい。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、良好な伝送特性を実現可能なデューティサイクルおよびチャープ特性を同時に満たすことのできる、パルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器および光伝送システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による光送信器の一態様は、光源と、該光源から出力される光が入力される位相変調器と、データ信号に従って前記位相変調器を駆動する第１駆動回路と、前記位相変調器で位相変調された光が入力され、周期的に変化する光電気応答特性を持つ強度変調器と、前記データ信号のビットレートに対応した周波数を有するクロック信号に従って前記強度変調器を駆動する第２駆動回路と、を含み、前記強度変調器でパルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器において、前記クロック信号のデューティサイクルを可変にする波形変換回路を備え、前記第２駆動回路は、前記強度変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、前記波形変換回路によってデューティサイクルが５０％とは異なる値に変換されたクロック信号に従って前記強度変調器を駆動するものである。

上記のような構成の光送信器では、光源からの出力光が位相変調器でデータ信号に従って位相変調された後に強度変調器に入力される。強度変調器では、波形変換回路によってデューティサイクルが５０％とは異なる値に変換されたクロック信号に従って入力光が強度変調されることでパルスカーバーが行われる。このとき、強度変調器は光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲として駆動されるので、αパラメータ＝１のチャープ特性が得られ、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化が有効に抑えられるようになる。

また、本発明による光送信器の他の態様は、光源と、該光源から出力される光が入力される位相変調器と、データ信号に従って前記位相変調器を駆動する第１駆動回路と、前記位相変調器で位相変調された光が入力され、周期的に変化する光電気応答特性を持つ強度変調器と、前記データ信号のビットレートに対応した周波数を有するクロック信号に従って前記強度変調器を駆動する第２駆動回路と、を含み、前記強度変調器でパルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器において、前記強度変調器の動作点を予め設定した方向にオフセットさせるバイアスシフト回路を備え、前記第２駆動回路は、前記強度変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、該動作範囲の中心部分に位置する動作点を前記バイアスシフト回路によりオフセットさせた状態で、５０％のデューティサイクルを有する前記クロック信号に従って前記強度変調器を駆動するものである。

上記のような構成の光送信器では、光源からの出力光が位相変調器でデータ信号に従って位相変調された後に強度変調器に入力される。強度変調器では、光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、その中心に位置する動作点をバイアスシフト回路により山側または谷側にオフセットさせた状態で、５０％のデューティサイクルを有するクロック信号に従って入力光が強度変調されることでパルスカーバーが行われる。このときのチャープ特性は、上記のような動作範囲で強度変調器が駆動されるのでαパラメータ＝１が実現され、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化が有効に抑えられるようになる。

本発明による光伝送システムは、波長の異なる複数の信号光を多重化したＷＤＭ光が送信端局および受信端局の間で伝送される光伝送システムにおいて、前述した各態様の光送信器が前記送信端局内に複数備えられたものである。

上述したような本発明の光送信器によれば、波形変換回路またはバイアスシフト回路を設け、チャープ特性をαパラメータ＝１に固定しながら、パルスカーバー後の位相変調光のデューティサイクルを５０％から変化させるようにしたことで、良好な伝送特性を実現可能なデューティサイクルおよびチャープ特性を同時に満たすことが可能になる。このような光送信器を複数用いて光伝送システムを構成すれば、ＷＤＭ光を優れた品質で伝送することが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明の第１実施形態による光送信器の構成を示すブロック図である。

図１において、本光送信器は、例えば、上述の図１１に示した従来のＲＺ−ＤＰＳＫ光送信器の構成について、パルスカーバーが行われる強度変調器１３に対応したドライバ回路１３Ａに対してプリコーダ１５より与えられるクロック信号ＣＬＫの波形を変化させる波形変換回路２１を設け、該波形変換回路２１によりデューティサイクルが調整されたクロック信号ＣＬＫ’がドライバ回路１３Ａに入力されるようにしたものである。なお、上記の波形変換回路２１を設けた点以外の他の構成については、図１１に示した従来の構成と基本的に同様である。

具体的に、光源１１は、例えばチューナブルレーザダイオード等を使用して、所要の波長および光パワーを有する連続光ＣＷを発生し、その連続光ＣＷを位相変調器１２に出力する。

位相変調器１２は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃：ＬＮ）等の電気光学効果を有する基板にマッハツェンダ（Mach-Zehnder：ＭＺ）型光導波路を形成し、該ＭＺ型光導波路の一対の分岐導波路に対応させて電極を設けた一般的なＭＺ型光変調器等が使用される。上記光導波路の一端には、光源１１からの連続光ＣＷが入力され、また、上記電極には、第１駆動回路としてのドライバ回路１２Ａから供給されるデータに対応した変調電圧および動作点を調整する直流バイアスが印加される。これにより、各分岐導波路を伝搬する光の位相が変調電圧に従って変化するようになり、ＤＰＳＫ変調された信号光が光導波路の他端から出力される。なお、上記電極に印加される直流バイアスは、温度変化等による動作点ドリフトが補償されるようにバイアス安定化回路１２Ｂからの出力信号に応じて制御されている。

強度変調器１３は、例えば、上記の位相変調器１２と同様なＭＺ型光変調器等を使用して、位相変調器１２でＤＰＳＫ変調された信号光のパルスカーバーを行う。この強度変調器１３は、チャープ特性としてαパラメータ＝１が得られるように、ＭＺ型光変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲としている（上述した図１２の矢印Ａ参照）。ここでは、ＭＺ型光変調器の一対の分岐導波路に対応した電極の一方に対して、第２駆動回路としてのドライバ回路１３Ａから供給されるクロックに対応した変調電圧および動作点を調整する直流バイアスが印加され、他方の電極は接地される。なお、上記電極に印加される直流バイアスについても、温度変化等による動作点ドリフトが補償されるようにバイアス安定化回路１３Ｂからの出力信号に応じて制御されている。

多重化回路（ＭＵＸ）１４は、外部より与えられる低ビットレート（例えば６００Ｍｂｉｔ／ｓ等）のデータ信号を複数（例えば１６等）多重化して、高ビットレート（例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ等）のデータ信号ＤＡＴＡを生成する。また、多重化回路１４は、上記データ信号ＤＡＴＡのビットレートに対応した周波数（例えば、１０ＧＨｚ等）を有するクロック信号ＣＬＫを生成する。このクロック信号ＣＬＫの波形は一般的な正弦波であり、５０％のデューティサイクルを有するものとする。

プリコーダ１５は、多重化回路１４からのデータ信号ＤＡＴＡを用いて、１ビット前の符号と現在の符号との差情報が反映された符号化処理を行い、データに対応した変調信号Ｑおよびその反転信号Ｑ’を生成し、該変調信号Ｑ，Ｑ’をドライバ回路１２Ａに出力する。また、プリコーダ１５は、上記変調信号Ｑ，Ｑ’に同期させたクロック信号ＣＬＫを波形変換回路２１に出力する。プリコーダ１５からの変調信号Ｑ，Ｑ’を受けたドライバ回路１２Ａでは、該変調信号Ｑ，Ｑ’に従って位相変調器１２の各電極に印加する変調電圧が生成される。

波形変換回路２１は、外部より与えられるデューティ調整信号ＡＤに応じて、プリコーダ１５からのクロック信号ＣＬＫのデューティサイクルを５０％から変化させ、そのデューティサイクルを変化させた後のクロック信号ＣＬＫ’をドライバ回路１３Ａに出力する。波形変換回路２１からのクロック信号ＣＬＫ’を受けたドライバ回路１３Ａでは、該クロック信号ＣＬＫ’に従って強度変調器１３の一方の電極に印加する変調電圧が生成される。

図２は、上記波形変換回路２１の具体的な構成の一例を示した図である。図２の構成例では、論理積演算回路（ＡＮＤ回路）を利用してクロック信号ＣＬＫのデューティサイクルを５０％から変化させている。具体的には、プリコーダ１５からのクロック信号ＣＬＫがＡＮＤ回路の一方の入力端子に与えられ、全て「１」を示す信号がＡＮＤ回路の他方の入力端子に与えられ、外部からのデューティ調整信号ＡＤがＡＮＤ回路の閾値制御端子に与えられる。デューティ調整信号ＡＤは、ここでは図３に示すようにクロック信号ＣＬＫの振幅の例えば２０％のレベル（図３の例では０．２Ｖ）を示す閾値電圧であり、このデューティ調整信号ＡＤを基にしてクロック信号ＣＬＫと「１」信号の論理積がＡＮＤ回路で演算されることによりクロック信号ＣＬＫの振幅の２０％のレベルでの１，０判定が行われる。これにより、デューティサイクルが５０％よりも大きい波形に変換されたクロック信号ＣＬＫ’（図３の太線）がＡＮＤ回路の出力端子より出力される。

なお、ここではデューティ調整信号ＡＤの閾値電圧レベルがクロック信号ＣＬＫの振幅の２０％のレベルに設定される一例を示したが、デューティ調整信号ＡＤの閾値電圧レベルは上記の一例に限定されるものではなく、クロック信号ＣＬＫの振幅の５０％よりも低いレベルにデューティ調整信号ＡＤを設定することにより、クロック信号ＣＬＫ’のデューティサイクルを５０％よりも大きくすることができ、また、クロック信号ＣＬＫの振幅の５０％よりも高いレベルにデューティ調整信号ＡＤを設定することにより、クロック信号ＣＬＫ’のデューティサイクルを５０％よりも小さくすることができる。

また、波形変換回路２１としてＡＮＤ回路を利用する構成例を示したが、例えば、図４に示すような論理和演算回路（ＯＲ回路）を利用した構成や、図５に示すような排他的論理和演算回路（ＥＸＯＲ回路）を利用した構成などを波形変換回路２１として適用することも可能である。

上記のような構成を有する第１実施形態の光送信器では、新に設けた波形変換回路２１でデューティサイクルを５０％から変化させたクロック信号ＣＬＫ’に従って強度変調器１３が駆動されるようになり、位相変調器１２でＤＰＳＫ変調された信号光に対するパルスカーバーが上記強度変調器１３で行われるようになる。

このとき、波形変換回路２１において、クロック信号ＣＬＫ’のデューティサイクルが５０％よりも大きくなるようにデューティ調整信号ＡＤの直流レベルが設定されている場合、パルスカーバーされたＲＺ−ＤＰＳＫ信号光のデューティサイクルも５０％よりも大きくなる。デューティサイクルが大きくなると、図６に示すように光スペクトルの広がりが抑えられるようになる。これにより、波長の異なるＲＺ−ＤＰＳＫ信号光を多重化したＷＤＭ光を伝送する場合、隣接チャネル間のクロストークを小さくすることができ、チャネル間隔を狭くすることが可能になる。また、光送信器のチャープ特性は、強度変調器１３の光電気応答特性における谷から山への傾きを使ってパルスカーバーが行われているのでαパラメータ＝１の状態が固定的に実現されている。このため、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化を効果的に抑えることも可能になる。

一方、波形変換回路２１において、クロック信号ＣＬＫ’のデューティサイクルが５０％よりも小さくなるようにデューティ調整信号ＡＤの直流レベルが設定されている場合には、パルスカーバーされたＲＺ−ＤＰＳＫ信号光のデューティサイクルも５０％よりも小さくなる。デューティサイクルが小さくなると、図６に示すように光スペクトルの広がりが大きくになる。この場合、上記のデューティサイクルを大きくするときのようにＷＤＭ光のチャネル間隔を狭くすることは難しくなるものの、光受信器の周波数特性が高域まで伸びていれば受信感度を向上させることが可能になる。また、光送信器のチャープ特性は、上記のデューティサイクルを大きくする場合と同様にαパラメータ＝１の状態が固定的に実現されているため、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化を効果的に抑えることも可能になる。

なお、図６にはデューティサイクルを５０％から変化させた場合の光スペクトルの一例として、６７％および３３％のデューティサイクルの場合を示したが、本発明における変化後のデューティサイクルは上記の一例に限定されるものではなく、本光送信器が適用される光伝送システムの諸条件に応じて最適化したデューティサイクルを設定することが可能である。

上記のように第１実施形態の光送信器によれば、波形変換回路２１を設け、パルスカーバーに用いられるクロック信号のデューティサイクルを５０％から変化させるようにしたことで、良好な伝送特性を実現可能なデューティサイクルおよびチャープ特性を同時に満たすことが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態による光送信器の構成を示すブロック図である。
図７において、本光送信器は、例えば、上述の図１１に示した従来のＲＺ−ＤＰＳＫ光送信器の構成について、パルスカーバーを行う強度変調器１３の動作点を予め設定した方向に所定量だけオフセットさせるためのバイアスシフト回路２２を設けるようにしたものである。なお、本実施形態の構成は、前述した第１実施形態の構成における波形変換回路２１に代えてバイアスシフト回路２２を設けた点が第１実施形態の場合とは相違しており、その他の構成については第１実施形態の場合と同様である。このため、ここではバイアスシフト回路２２の構成および動作を中心に具体的な説明を行うことにする。

前述した第１実施形態において、パルスカーバーを行う強度変調器１３は、図８の下段に示すように、光電気応答特性の谷と山の間の中心部分を動作点Ｐとして駆動される。このような強度変調器１３の動作点Ｐの設定が、第２実施形態では、バイアスシフト回路２２によって、図８の上段に示すように、強度変調器１３の光電気応答特性の山側にシフトさせた点Ｐ’にオフセットされる。

バイアスシフト回路２２は、具体的には、バイアス安定化回路１３Ｂによって動作点のドリフト補償が行われている直流バイアスに対して、上記のオフセット分に相当するバイアスを追加するか、或いは、バイアス安定化回路１３Ｂにおいて検出される誤差信号（動作点のドリフト量を示す信号）にオフセットを与えることによって、強度変調器１３の動作点を山側にシフトさせる。なお、動作点のオフセット量は、外部よりバイアスシフト回路２２に与えられるデューティ調整信号ＡＤに応じて設定されるものとする。

上記のようにバイアスシフト回路２２によってオフセットされた動作点Ｐ’において、５０％のデューティサイクルを有するクロック信号ＣＬＫに対応した変調電圧に従って強度変調器１３が駆動されることにより、当該強度変調器１３でパルスカーバーされたＲＺ−ＤＰＳＫ信号光は、例えば図９の太線に示すような光波形となり、デューティサイクルが５０％よりも大きくなる。これにより、前述したように光スペクトルの広がりが抑えられるようになるため、隣接チャネル間のクロストークを小さくすることができ、チャネル間隔を狭くすることが可能になる。また、光送信器のチャープ特性は、強度変調器１３の光電気応答特性における谷から山への傾きを基本的に使ってパルスカーバーが行われているのでαパラメータ＝１の状態が固定的に実現されている。このため、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化を効果的に抑えることも可能になる。

上記のように第２実施形態の光送信器によれば、バイアスシフト回路２２を設け、パルスカーバーを行う強度変調器１３の動作点を光電気応答特性の山側にオフセットするようにしたことで、良好な伝送特性を実現可能なデューティサイクルおよびチャープ特性を同時に満たすことが可能になる。

なお、上記の第２実施形態では、強度変調器１３の動作点を光電気応答特性の山側にオフセットしてＲＺ−ＤＰＳＫ信号光のデューティサイクルを５０％よりも大きくする場合について説明したが、本発明はこれに限らず、強度変調器１３の動作点を光電気応答特性の谷側にオフセットしてＲＺ−ＤＰＳＫ信号光のデューティサイクルを５０％よりも小さくするようにしてもよい。この場合には、前述したように光スペクトルの広がりが大きくになるため、デューティサイクルを大きくするときのようにＷＤＭ光のチャネル間隔を狭くすることは難しくなるものの、光受信器の周波数特性が高域まで伸びていれば受信感度を向上させることが可能になる。また、光送信器のチャープ特性はαパラメータ＝１の状態が固定的に実現されているため、ＳＰＭ−ＧＶＤ効果による波形劣化を効果的に抑えることも可能になる。

次に、上述した各実施形態の光送信器を用いたＷＤＭ光伝送システムの実施例について説明する。
図１０は、上記ＷＤＭ光伝送システムの一実施例の構成を示すブロック図である。

図１０に示すＷＤＭ光伝送システムでは、送信端局５０内に、上述した第１または第２実施形態の光送信器（ＲＺ−ＤＰＳＫ−ＴＸ）５１が複数設けられおり、各光送信器５１から出力される波長の異なるｎ波のＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨ１〜ＣＨｎが合波器５２で多重化された後、ポストアンプ５３で所要のレベルまで増幅されて光伝送路６０に送信される。伝送路６０上には所要の間隔で中継器７０が配置されており、光伝送路６０を伝搬するＷＤＭ光が各中継器７０で増幅されながら受信端局８０まで伝送される。受信端局８０に到達したＷＤＭ光は、プリアンプ８１で増幅された後に分波器８２で波長に応じて各ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨ１〜ＣＨｎに分離され、各々に対応した光受信器（ＲＺ−ＤＰＳＫ−ＲＸ）８３で受信処理される。

このとき、各光受信器８３において受信信号の誤り率（Bit Error Rate：ＢＥＲ）がそれぞれ測定され、各々の測定結果を示す誤り率信号ＢＥＲがデューティ制御回路９０に出力される。ここでは各光受信器８３が誤り率測定部として機能する。デューティ制御回路９０では、各波長に対応した誤り率信号ＢＥＲを基にデューティ調整信号ＡＤが生成され、各々のデューティ調整信号ＡＤが送信端局５０内の対応する光送信器５１に出力される。なお、図１０には、３つのＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍ−１，ＣＨｍ，ＣＨｍ＋１に対応した誤り率信号ＢＥＲおよびデューティ調整信号ＡＤの経路のみが示してあり、他のＲＺ−ＤＰＳＫ信号光に対応した誤り率信号ＢＥＲおよびデューティ調整信号ＡＤの経路は図示を省略している。

ここでデューティ制御回路９０の動作について具体例を挙げて説明する。
デューティ制御回路９０では、各光受信器８３からの誤り率信号ＢＥＲを受けると、その情報が内部のメモリ等に記憶される。そして、例えば、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍについての誤り率が読み出され、その誤り率に基づいてＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍのデューティサイクルを最適化するためのデューティ調整信号ＡＤが生成されて、対応する光送信器５１に出力される。デューティ制御回路９０からのデューティ調整信号ＡＤを受けた光送信器５１では、上述の各実施形態で説明したようにデューティ調整信号ＡＤに応じてデューティサイクルを５０％から変化させたＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍが生成される。そして、そのＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍは、合波器５２およびポストアンプ５３を介して光伝送路６０に送信されて受信端局８０まで中継伝送され、対応する光受信器８３で受信されて再び誤り率の測定が行われ、その結果がデューティ制御回路９０に伝えられる。

デューティ制御回路９０では、デューティサイクルの調整後に測定された誤り率と、調整前に測定された誤り率とを比較し、デューティサイクルの調整によって誤り率が劣化した場合には、デューティサイクルの設定を元の状態に戻す。一方、デューティサイクルの調整によって誤り率が改善した場合には、当該調整によって波長の隣接するＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍ−１，ＣＨｍ＋１についての誤り率が大きく劣化していないかを確認する。ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍ−１，ＣＨｍ＋１の劣化量が予め設定した規定の量よりも大きくなった場合には、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍのデューティサイクルの設定を調整前の状態に戻す。一方、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍ−１，ＣＨｍ＋１の劣化量が上記の規定量よりも小さい場合には、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光ＣＨｍのデューティサイクルの設定を維持したまま、他の波長のＲＺ−ＤＰＳＫ信号光についてのデューティサイクルの調整を行う。そして、上記のようなデューティサイクルの最適化をすべての波長のＲＺ−ＤＰＳＫ信号光について繰り返し行うことにより、ＷＤＭ光の良好な伝送特性が実現される。

なお、上述した第１、第２実施形態および光伝送システムの実施例では、ＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式に対応した光送信器について説明したが、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式に対応した光送信器についてもＲＺ−ＤＰＳＫ変調方式の場合と同様に本発明は有効である。

以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。

（付記１）光源と、該光源から出力される光が入力される位相変調器と、データ信号に従って前記位相変調器を駆動する第１駆動回路と、前記位相変調器で位相変調された光が入力され、周期的に変化する光電気応答特性を持つ強度変調器と、前記データ信号のビットレートに対応した周波数を有するクロック信号に従って前記強度変調器を駆動する第２駆動回路と、を含み、前記強度変調器でパルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器において、
前記クロック信号のデューティサイクルを可変にする波形変換回路を備え、
前記第２駆動回路は、前記強度変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、前記波形変換回路によってデューティサイクルが５０％とは異なる値に変換されたクロック信号に従って前記強度変調器を駆動することを特徴とする光送信器。

（付記２）付記１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、前記クロック信号のデューティサイクルを５０％よりも大きくすることを特徴とする光送信器。

（付記３）付記１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、前記クロック信号のデューティサイクルを５０％よりも小さくすることを特徴とする光送信器。

（付記４）付記１に記載の光送信器であって、
前記位相変調器は、前記光源からの光をＤＰＳＫ方式およびＤＱＰＳＫ方式のいずれかで位相変調することを特徴とする光送信器。

（付記５）付記１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、論理積演算回路を含むことを特徴とする光送信器。

（付記６）付記１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、論理和演算回路を含むことを特徴とする光送信器。

（付記７）付記１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、排他的論理和演算回路を含むことを特徴とする光送信器。

（付記８）光源と、該光源から出力される光が入力される位相変調器と、データ信号に従って前記位相変調器を駆動する第１駆動回路と、前記位相変調器で位相変調された光が入力され、周期的に変化する光電気応答特性を持つ強度変調器と、前記データ信号のビットレートに対応した周波数を有するクロック信号に従って前記強度変調器を駆動する第２駆動回路と、を含み、前記強度変調器でパルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器において、
前記強度変調器の動作点を予め設定した方向にオフセットさせるバイアスシフト回路を備え、
前記第２駆動回路は、前記強度変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、該動作範囲の中心部分に位置する動作点を前記バイアスシフト回路によりオフセットさせた状態で、５０％のデューティサイクルを有する前記クロック信号に従って前記強度変調器を駆動することを特徴とする光送信器。

（付記９）付記８に記載の光送信器であって、
前記バイアスシフト回路は、前記強度変調器の動作点を前記光電気応答特性の山側にシフトさせることを特徴とする光送信器。

（付記１０）付記８に記載の光送信器であって、
前記バイアスシフト回路は、前記強度変調器の動作点を前記光電気応答特性の谷側にシフトさせることを特徴とする光送信器。

（付記１１）付記８に記載の光送信器であって、
前記位相変調器は、前記光源からの連続光をＤＰＳＫ方式およびＤＱＰＳＫ方式のいずれかで位相変調することを特徴とする光送信器。

（付記１２）波長の異なる複数の信号光を多重化したＷＤＭ光が送信端局および受信端局の間で伝送される光伝送システムにおいて、
付記１または８に記載の光送信器が前記送信端局内に複数備えられたことを特徴とする光伝送システム。

（付記１３）付記１２に記載の光伝送システムであって、
前記受信端局は、受信したＷＤＭ光に含まれる各波長の信号光についての誤り率を測定して各々の測定結果を示す誤り率信号を出力する誤り率測定部を有し、
前記誤り率測定部から出力される誤り率信号に基づいて、前記送信端局内の各光送信器から出力される信号光のデューティサイクルをそれぞれ調整するためのデューティ調整信号を生成し、該各デューティ調整信号を対応する前記光送信器に出力するデューティ制御回路を備え、
前記各光送信器は、前記デューティ制御回路からのデューティ調整信号に応じて、出力光のデューティサイクルを変化させることを特徴とする光伝送システム。

本発明の第１実施形態による光送信器の構成を示すブロック図である。上記第１実施形態に用いられる波形変換回路の構成例を示す図である。上記第１実施形態の波形変換回路における処理を説明するための図である。上記第１実施形態に用いられる波形変換回路の他の構成例を示す図である。上記第１実施形態に用いられる波形変換回路の別の構成例を示す図である。ＲＺ−ＤＰＳＫ信号光のデューティサイクルと光スペクトルの広がりの関係を例示した図である。本発明の第２実施形態による光送信器の構成を示すブロック図である。上記第２実施形態における強度変調器の動作点の設定を説明するための図である。上記第２実施形態によるＲＺ−ＤＰＳＫ信号光の波形を例示した図である。本発明による光伝送システムの実施例の構成を示すブロック図である。従来の光送信器の構成例を示すブロック図である。従来のパルスカーバーの方法を説明するための図である。従来のパルスカーバーの方法に対応した信号光のデューティサイクルを示す図である。

符号の説明

１１…光源
１２…位相変調器
１３…強度変調器
１２Ａ，１３Ａ…ドライバ回路
１２Ｂ，１３Ｂ…バイアス安定化回路
１４…多重化回路
１５…プリコーダ
２１…波形変換回路
２２…バイアスシフト回路
５０…送信端局
５１…光送信器
５２…合波器
５３…ポストアンプ
６０…光伝送路
７０…中継器
８０…受信端局
８１…プリアンプ
８２…分波器
８３…光受信器
９０…デューティ制御回路
ＡＤ…デューティ調整信号
ＢＥＲ…誤り率信号
ＣＬＫ，ＣＬＫ’…クロック信号
ＤＡＴＡ…データ信号

Claims

光源と、該光源から出力される光が入力される位相変調器と、データ信号に従って前記位相変調器を駆動する第１駆動回路と、前記位相変調器で位相変調された光が入力され、周期的に変化する光電気応答特性を持つ強度変調器と、前記データ信号のビットレートに対応した周波数を有するクロック信号に従って前記強度変調器を駆動する第２駆動回路と、を含み、前記強度変調器でパルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器において、
前記クロック信号のデューティサイクルを可変にする波形変換回路を備え、
前記第２駆動回路は、前記強度変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、前記波形変換回路によってデューティサイクルが５０％とは異なる値に変換されたクロック信号に従って前記強度変調器を駆動することを特徴とする光送信器。
請求項１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、前記クロック信号のデューティサイクルを５０％よりも大きくすることを特徴とする光送信器。
請求項１に記載の光送信器であって、
前記波形変換回路は、前記クロック信号のデューティサイクルを５０％よりも小さくすることを特徴とする光送信器。
請求項１に記載の光送信器であって、
前記位相変調器は、前記光源からの光をＤＰＳＫ方式およびＤＱＰＳＫ方式のいずれかで位相変調することを特徴とする光送信器。
光源と、該光源から出力される光が入力される位相変調器と、データ信号に従って前記位相変調器を駆動する第１駆動回路と、前記位相変調器で位相変調された光が入力され、周期的に変化する光電気応答特性を持つ強度変調器と、前記データ信号のビットレートに対応した周波数を有するクロック信号に従って前記強度変調器を駆動する第２駆動回路と、を含み、前記強度変調器でパルスカーバーされた位相変調方式の信号光を出力する光送信器において、
前記強度変調器の動作点を予め設定した方向にオフセットさせるバイアスシフト回路を備え、
前記第２駆動回路は、前記強度変調器の光電気応答特性における谷から山への傾きを動作範囲とし、該動作範囲の中心部分に位置する動作点を前記バイアスシフト回路によりオフセットさせた状態で、５０％のデューティサイクルを有する前記クロック信号に従って前記強度変調器を駆動することを特徴とする光送信器。
請求項５に記載の光送信器であって、
前記バイアスシフト回路は、前記強度変調器の動作点を前記光電気応答特性の山側にシフトさせることを特徴とする光送信器。
請求項５に記載の光送信器であって、
前記バイアスシフト回路は、前記強度変調器の動作点を前記光電気応答特性の谷側にシフトさせることを特徴とする光送信器。
請求項５に記載の光送信器であって、
前記位相変調器は、前記光源からの連続光をＤＰＳＫ方式およびＤＱＰＳＫ方式のいずれかで位相変調することを特徴とする光送信器。
波長の異なる複数の信号光を多重化したＷＤＭ光が送信端局および受信端局の間で伝送される光伝送システムにおいて、
請求項１または５に記載の光送信器が前記送信端局内に複数備えられたことを特徴とする光伝送システム。
請求項９に記載の光伝送システムであって、
前記受信端局は、受信したＷＤＭ光に含まれる各波長の信号光についての誤り率を測定して各々の測定結果を示す誤り率信号を出力する誤り率測定部を有し、
前記誤り率測定部から出力される誤り率信号に基づいて、前記送信端局内の各光送信器から出力される信号光のデューティサイクルをそれぞれ調整するためのデューティ調整信号を生成し、該各デューティ調整信号を対応する前記光送信器に出力するデューティ制御回路を備え、
前記各光送信器は、前記デューティ制御回路からのデューティ調整信号に応じて、出力光のデューティサイクルを変化させることを特徴とする光伝送システム。