JP2011217282A - Modulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位相スペクトル・振幅スペクトルの情報が含まれてなる光信号を周波数軸上で位相変調・振幅変調する変調装置に関し、光信号記憶技術、光信号修復技術、光チャンネル変更技術、光信号制御技術等に応用が可能な変調装置に関する。 The present invention relates to a modulation device that performs phase modulation / amplitude modulation on an optical signal including phase spectrum / amplitude spectrum information on a frequency axis, and relates to an optical signal storage technique, an optical signal restoration technique, an optical channel change technique, and an optical signal. The present invention relates to a modulation device that can be applied to control technology and the like.
たとえば、従来、光信号を一時的に記憶するために光ループが用いられる。また、伝送過程で劣化した光信号を修復するために光信号バッファが用いられるし、光信号の伝送チャンネルを変更する要求がある場合には光チャンネル変更装置が用いられる。 For example, conventionally, an optical loop is used to temporarily store an optical signal. Further, an optical signal buffer is used to repair an optical signal deteriorated in the transmission process, and an optical channel changing device is used when there is a request to change the transmission channel of the optical signal.
光信号を一時的に記憶するために光ループ回路を用いることがあるが(特許文献1)、光ループ回路は大きな占有空間が必要となる等の問題がある。
また、近年、光信号の通信速度の高速化が進んでいるが(特許文献1参照)、電気回路の処理速度の制約により、光信号バッファでの処理速度や、光チャンネル変更装置での処理速度が、受信する光データ速度に追いつかないという問題がある。
An optical loop circuit is sometimes used to temporarily store an optical signal (Patent Document 1). However, the optical loop circuit has a problem that a large occupied space is required.
In recent years, the communication speed of optical signals has been increased (see Patent Document 1). However, due to restrictions on the processing speed of the electric circuit, the processing speed of the optical signal buffer and the processing speed of the optical channel changing device are increased. However, there is a problem that it cannot keep up with the optical data rate received.
本発明の目的は、位相スペクトル・振幅スペクトルの情報が含まれてなる光信号を周波数軸上で位相変調・振幅変調する変調装置に関し、光信号記憶技術、光信号修復技術、光チャンネル変更技術、光信号制御技術等に応用が可能な変調装置を提供することである。 An object of the present invention relates to a modulation device that performs phase modulation / amplitude modulation on an optical signal including phase spectrum / amplitude spectrum information on a frequency axis, and relates to an optical signal storage technique, an optical signal restoration technique, an optical channel change technique, It is an object of the present invention to provide a modulation device that can be applied to an optical signal control technique or the like.
本発明は、(1)から(4)を要旨とする。
(1) 原信号から、複数の成分についての位相および振幅をそれぞれ検出する位相・振幅測定器と、
前記原信号に含まれる情報を抽出する信号評価器と、
基準離散スペクトル信号を生成する基準信号源と、
前記信号評価器により抽出した位相および振幅により、前記基準信号源が生成する基準離散スペクトル信号の各周波数成分に位相変調および振幅変調を加える位相・振幅変調部と、
を備えたことを特徴とする変調装置。
本発明は、光信号記憶装置、光信号修復装置、光チャンネル変更装置、光信号制御技術等に応用が可能である。
The gist of the present invention is (1) to (4).
(1) a phase / amplitude measuring device for detecting phases and amplitudes of a plurality of components from an original signal;
A signal evaluator for extracting information contained in the original signal;
A reference signal source for generating a reference discrete spectrum signal;
A phase / amplitude modulation unit that applies phase modulation and amplitude modulation to each frequency component of a reference discrete spectrum signal generated by the reference signal source based on the phase and amplitude extracted by the signal evaluator;
A modulation apparatus comprising:
The present invention can be applied to an optical signal storage device, an optical signal repair device, an optical channel change device, an optical signal control technique, and the like.
(2) 前記基準信号源として前記原信号が伝送される信号線を用いることを特徴とする(1)に記載の変調装置。 (2) The modulation device according to (1), wherein a signal line through which the original signal is transmitted is used as the reference signal source.
(3) 前記原信号が離散スペクトル光である(1)に記載の変調装置において、
前記基準信号源として前記位相・振幅測定器に内蔵された参照信号源を用いることを特徴とする(1)に記載の変調装置。
(3) In the modulation device according to (1), the original signal is discrete spectrum light.
The modulation apparatus according to (1), wherein a reference signal source built in the phase / amplitude measuring device is used as the reference signal source.
(4) 前記位相・振幅変調部が前記原信号の信号源に設けられており、前記原信号の位相および振幅を検出し、検出結果に基づき前記信号源の位相および振幅をフィードバック変調することを特徴とする(1)に記載の変調装置。 (4) The phase / amplitude modulation unit is provided in the signal source of the original signal, detects the phase and amplitude of the original signal, and feedback-modulates the phase and amplitude of the signal source based on the detection result. The modulation device according to (1), which is characterized.
本発明では、複数の信号成分の位相および振幅に載せられて伝送される情報を処理する場合には、原信号の複雑な変動を逐次計測する必要がなくなる。 In the present invention, when processing information transmitted on the phases and amplitudes of a plurality of signal components, it is not necessary to sequentially measure complicated fluctuations of the original signal.
すなわち、原信号について、一定時間内の周波数軸上の位相スペクトルおよび振幅スペクトルを処理すればよいので、高速な光信号記憶処理、光信号記憶処理、光チャンネル変更処理、光信号修復処理、光信号制御処理ができる。 That is, since the phase spectrum and amplitude spectrum on the frequency axis within a certain time period may be processed for the original signal, high-speed optical signal storage processing, optical signal storage processing, optical channel change processing, optical signal repair processing, optical signal Control processing is possible.
図1は本発明の変調装置を光信号記憶装置(光信号バッファ)に適用した実施形態の説明図である。
図1において、変調装置(光信号バッファ)1は、位相・振幅測定器11と、信号評価器12と、位相・振幅スペクトルマトリクス生成器13と、基準信号源14と、基準信号周波数分光器15と、位相・振幅変調器16とを備えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment in which the modulation device of the present invention is applied to an optical signal storage device (optical signal buffer).
In FIG. 1, a modulation device (optical signal buffer) 1 includes a phase / amplitude measuring device 11, a
信号線PPには原信号SAが伝送されており、変調装置1がこの信号を取り込んで変調処理を行う。
位相・振幅測定器11は、参照信号生成部111と位相測定部112と振幅測定部113と情報読出部114とからなる。
参照信号生成部111は、原信号SAの信号成分(周波数成分)SA1,SA2,・・・,SANの周波数φA1,φA2,・・・,φANに対して周波数がシフトした参照信号SB1,SB2,・・・,SBNを生成する。
The original signal S A is transmitted to the signal line PP, and the
The phase / amplitude measuring device 11 includes a reference
位相測定部112は、図2(A)に示すようにアレイ導波路回折格子(AWG)1121と、ビート信号生成・抽出部1122と、ビート信号選択部1123と、ビート信号乗算部1124と、相対位相検出部1125とからなる。
As shown in FIG. 2A, the
ビート信号生成・抽出部1122は、AWG1121のk番目の端子(k=1,2,・・・,N)から入力された原信号SAと参照信号SBkとの合波光をフォトダイオードPDkにより光電変換する。PDkの出力には、参照信号SBkと原信号SAとの種々のビート信号が含まれる。バンドパスフィルタBPFkはこのビート信号の中から、参照信号SBkと信号成分SAkとのビート信号Bk(B1,B2,B3,・・・)を取り出す。 The beat signal generation / extraction unit 1122 converts the combined light of the original signal S A and the reference signal S Bk input from the k-th terminal (k = 1, 2,..., N) of the AWG 1121 to the photodiode PD k. To perform photoelectric conversion. The output of PD k includes various beat signals of the reference signal S Bk and the original signal S A. The band pass filter BPF k extracts the beat signal B k (B 1 , B 2 , B 3 ,...) From the reference signal S Bk and the signal component S Ak from the beat signal.
ビート信号選択部1123は、B1,B2,B3,・・・の中から2つ(ビート信号ペアBm,Bn)を同時に選択し、ビート信号乗算部1124の各ミキサMXがこれらを乗算する。
The beat
相対位相検出部1125は、各検出器D1,D2,D3,・・・,DNがビート信号乗算部1124の各ミキサから乗算信号を入力し、乗算されたビート信号ペアの作成のもとになった原信号SAの信号成分の相対位相をそれぞれ求める。
Relative
たとえば、乗算されたビート信号ペアがBm,Bnである場合には、相対位相検出部1125は信号成分SAmとSAnとの相対位相φn−φmを求めることができる。なお、相対位相検出部1125は、振幅測定部113により測定した信号成分SAm,SAnの振幅AAm,AAnを取得して相対位相φn−φmの演算を行う。なお、ビート信号選択部1123は、あるビート信号ペアを構成する少なくとも一方のビート信号ペアが、他のいずれかのビート信号ペアを構成するように選択処理を行う。ビート信号選択部1123は、たとえば、B1とB2、B1とB3,B1とB3、・・・のようにビート信号ペアを選択することができるし、あるいはB1とB2、B2とB3,B3とB4、・・・のようにビート信号ペアを選択することができる。なお、ビート信号選択部1123は、あるビート信号Bxが不定である場合(たとえば、SAxの振幅がゼロないし微小である場合)には、Bxがビート信号ペアを構成しないように選択処理を行う。
For example, when the beat signal pair multiplied is B m and B n , the
振幅測定部113は、図2(B)に示すようにアレイ導波路回折格子(AWG)1131と、ビート信号生成・抽出部1132と、振幅検出部1133とからなる。
ビート信号生成・抽出部1132は、AWG1131のk番目の端子(k=1,2,・・・,N)から入力された原信号SAと参照信号SBkとの合波光をフォトダイオードPDkにより光電変換する。PDkの出力には、参照信号SBkと原信号SAとの種々のビート信号が含まれる。バンドパスフィルタBPFkはこのビート信号の中から、参照信号SBkと信号成分SAkとのビート信号Bk(B1,B2,B3,・・・)を取り出す。
As shown in FIG. 2B, the
The beat signal generating / extracting unit 1132 outputs the combined light of the original signal S A and the reference signal S Bk input from the k-th terminal (k = 1, 2,..., N) of the AWG 1131 to the photodiode PD k. To perform photoelectric conversion. The output of PD k includes various beat signals of the reference signal S Bk and the original signal S A. The band pass filter BPF k extracts the beat signal B k (B 1 , B 2 , B 3 ,...) From the reference signal S Bk and the signal component S Ak from the beat signal.
振幅検出部1133の各検出器G1,G2,・・・,GNは、原信号と乗算されたビート信号ペアの作成のもとになった原信号SAの信号成分の振幅をそれぞれ求める。
Each detector G 1, G 2 of the
信号成分SA1,SA2,・・・,SANの何れか1つの位相を基準にすればφn−φmを絶対位相として扱うことができる。したがって、情報読出部114は、相対位相検出部1125により求めた相対位相φn−φmから、原信号SAの位相スペクトルφSA(ω)を特定でき、また振幅検出部1133により求めた振幅AAnから、原信号SAの振幅スペクトルASA(ω)を特定できる。
It can be handled signal component S A1, S A2, ···, and phi n -.phi m if based on any one phase of the S AN as absolute phase. Therefore, the
本実施形態では、信号評価器12は、位相スペクトルφSA(ω)と振幅スペクトルASA(ω)とのパターン情報と原信号SAに含まれている情報(この情報たとえば二値データあってもよいし、二値データとは限らない)とを関連付けたテーブルを持っており、原信号SAに含まれている情報を知ることができる。
In the present embodiment, the
位相・振幅スペクトルマトリクス生成器13は、原信号SAに含まれていた情報と同じ、位相スペクトルφSA(ω)と振幅スペクトルASA(ω)とを生成し、位相・振幅変調器16は、基準信号周波数分光器15を流れる信号を変調する。
なお、基準信号源14は、本実施形態では、波長可変光源141と光コム発生装置142とを備えているが、光コム発生装置142のみであってもよい。波長可変光源141は搬送波を生成し、光コム発生装置142が生成したコム光は基準信号周波数分光器15に入力される。
The phase / amplitude
In this embodiment, the reference signal source 14 includes the wavelength tunable
基準信号周波数分光器15はAWG151とAWG152とからなり、AWG151は入射したコム光を原信号SAの信号成分SA1,SA2,・・・,SANの周波数と同じ周波数の信号成分(SC1,SC2,・・・,SCN)に分離する。位相・振幅変調器16は、位相変調器161と振幅変調器162とからなり、上記の分離された信号成分は、位相変調器161により位相変調され、振幅変調器162により振幅変調される。
Reference
この位相・振幅変調により信号成分(SC1,SC2,・・・,SCN)は原信号SAの信号成分SA1,SA2,・・・,SANと同じ信号に変調される。 Signal components by the phase and amplitude modulation (S C1, S C2, ··· , S CN) is the signal component of the original signal S A S A1, S A2, ···, is modulated to the same signal as S AN.
AWG152は、これらの位相・振幅変調された各信号を合波して、新たな原信号SAとして送出する。
変調装置(光信号バッファ)1は、バッファリングを行うが、以上からわかるように、プロセッサによる計算量は極めて少ない。したがって、超高速のバッファリングを行うことができる。
AWG152 is multiplexes these signals whose phase and amplitude modulation, and sends as a new original signal S A.
The modulator (optical signal buffer) 1 performs buffering, but as can be seen from the above, the amount of calculation by the processor is extremely small. Therefore, ultrafast buffering can be performed.
図3は図1の変調装置1の第1の設計変更例を示す説明図であり、図1の変調装置1で使用した基準信号源14は設けておらず、基準信号として、信号線PPを伝播する原信号SAが基準信号周波数分光器15のAWG151に入力されている。これにより、変調装置1の構成が簡素化される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a first design modification example of the
図4は図1の変調装置1の第2の設計変更例を示す説明図であり、図1の変調装置1で使用した基準信号源14は設けられておらず、基準信号として、位相・振幅測定器11の参照信号生成部111からの参照信号SB1,SB2,・・・,SBNが基準信号周波数分光器15のAWG151に入力されている。これにより、これにより、変調装置1の構成が簡素化される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a second design modification example of the
なお、図3および図4の変調装置1では、信号線PPと基準信号周波数分光器15との間に周波数シフタを設けておけば、次に述べるチャンネル変更装置への適用と同様、基準信号周波数分光器15からもともとのチャンネルとことなるチャンネルを伝播する原信号SAを生成することができる。
3 and 4, if a frequency shifter is provided between the signal line PP and the reference
図5は本発明の変調装置をチャンネル変更装置に適用した実施形態の説明図である。
図5において、変調装置(チャンネル変更装置)2は、位相・振幅測定器21と、信号評価器22と、位相・振幅スペクトルマトリクス生成器23と、基準信号源24と、基準信号周波数分光器25と、位相・振幅変調器26と、波長選択器27と光電変換器28とを備えている。位相・振幅測定器21、信号評価器22、位相・振幅スペクトルマトリクス生成器23、基準信号源24、基準信号周波数分光器25、位相・振幅変調器26の動作は、図1の変調装置1の位相・振幅測定器11、信号評価器12、位相・振幅スペクトルマトリクス生成器13、基準信号源14、基準信号周波数分光器15、位相・振幅変調器16と同じである。また、位相・振幅測定器21を構成する参照信号生成部211、位相測定部212、振幅測定部213、情報読出部214は、位相・振幅測定器11の参照信号生成部111、位相測定部112、振幅測定部113、情報読出部114と同じである。また、位相・振幅変調器26を構成する位相変調器261,振幅変調器262は、位相・振幅変調器16を構成する位相変調器161と振幅変調器162と同じである。基準信号周波数分光器25を構成するAWG251、AWG252は、基準信号周波数分光器15を構成するAWG151、AWG152と同じである。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment in which the modulation device of the present invention is applied to a channel changing device.
In FIG. 5, the modulation device (channel changing device) 2 includes a phase / amplitude measuring device 21, a
基準信号源24を構成する波長可変光源241、光コム発生装置242も、基準信号源14を構成する波長可変光源141、光コム発生装置142と概略同じであるが、波長可変光源241は信号線PPを伝播する原信号SAのチャンネルとは異なるチャンネルの搬送波を生成することができる。
The variable wavelength
図5では、波長選択器27が光電変換器28を介して、信号線PPを伝播する所定チャンネルからの信号周波数を光コム発生装置242の参照信号生成部211に与えている。これにより、位相・振幅測定器21は、他のチャンネルの位相や振幅を誤って測定することはなくなる。
In FIG. 5, the
また、図5では、波長選択器27が光電変換器28を介して、信号線PPを伝播する所定チャンネルからの信号周波数を基準信号源24の光コム発生装置242にも与えている。波長可変光源241は信号線PPを伝播する原信号SAのチャンネルとは異なるチャンネルの搬送波を生成しているので、基準信号周波数分光器25からはもともとのチャンネルとことなるチャンネルを伝播する原信号SAが生成される。
In FIG. 5, the
図6は本発明の変調装置を光信号発生装置に適用した実施形態の説明図である。
図6において、変調装置(光信号発生装置)3は、位相・振幅測定器31と、信号評価器32と、位相・振幅スペクトルマトリクス生成器33と、基準信号源34と、基準信号周波数分光器35と、位相・振幅変調器36とを備えている。位相・振幅測定器31、基準信号源34、基準信号周波数分光器35、位相・振幅変調器36の動作は、図1の変調装置1の位相・振幅測定器11、基準信号源14、基準信号周波数分光器15、位相・振幅変調器16と概略同じである。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment in which the modulation device of the present invention is applied to an optical signal generator.
In FIG. 6, a modulation device (optical signal generator) 3 includes a phase / amplitude measuring device 31, a
信号評価器32は、本実施形態ではフィードバック制御装置としても機能し、所定の位相・振幅スペクトルを設定でき、これに応じて位相・振幅スペクトルマトリクス生成器33は、基準位相・振幅スペクトルマトリクスを生成できる。
In this embodiment, the
また、位相・振幅測定器31を構成する位相測定部312、振幅測定部313、情報読出部314は、位相・振幅測定器11の位相測定部112、振幅測定部113、情報読出部114と同じである。位相・振幅変調器36を構成する位相変調器361,振幅変調器362は、位相・振幅変調器16を構成する位相変調器161と振幅変調器162と同じである。基準信号周波数分光器35を構成するAWG351、AWG352は、基準信号周波数分光器15を構成するAWG151、AWG152と同じである。
Further, the
基準信号源34は図1と異なり光コム発生装置342から構成される。この光コム発生装置342は、図1の基準信号源14を構成する光コム発生装置142と同じである。
Unlike FIG. 1, the reference signal source 34 includes an
図6の、変調装置(光信号発生装置)3では、上述したように信号評価器32がフィードバック制御装置として機能し、所定の位相・振幅スペクトルを設定でき、これに応じて位相・振幅スペクトルマトリクス生成器33は、基準位相・振幅スペクトルマトリクスを生成できる。したがって、基準信号源34や基準信号周波数分光器35の不安定な場合に、位相・振幅スペクトル制御を行うことができる。
In the modulation device (optical signal generation device) 3 of FIG. 6, as described above, the
図7は図6の変調装置3の設計変更例を示す説明図であり、図7の参照信号生成部311に代えて周波数シフタ315が設けられている。この周波数シフタ315は、基準信号源34からの信号を周波数シフトして位相測定部312、振幅測定部313に与えている。
これにより、原信号を理想の波形に整形することができ、また雰囲気による外乱等に起因するゆらぎ等も抑制することができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a design change example of the
As a result, the original signal can be shaped into an ideal waveform, and fluctuations and the like caused by disturbance due to the atmosphere can be suppressed.
1,2,3 変調装置
11,21,31 位相・振幅測定器
12,22,32 信号評価器
13,23,33 位相・振幅スペクトルマトリクス生成器
14,24,34 基準信号源
15,25,35 基準信号周波数分光器
16,26,36 位相・振幅変調器
27 波長選択器
28 光電変換器
111,211,311 参照信号生成部
112,212,312 位相測定部
113,213,313 振幅測定部
114,214,314 情報読出部
141,241 波長可変光源
142,242 光コム発生装置
151,152,251,252,351,352,1121,1131 AWG
161,261,361 位相変調器
162,262,362 振幅変調器
315 周波数シフタ
342 光コム発生装置
1122,1132 ビート信号生成・抽出部
1123 ビート信号選択部
1124 ビート信号乗算部
1125 相対位相検出部
1133 振幅検出部
1, 2, 3 Modulator 11, 21, 31 Phase /
161,261,361 Phase modulator 162,262,362
Claims (4)
前記原信号に含まれる情報を抽出する信号評価器と、
基準離散スペクトル信号を生成する基準信号源と、
前記信号評価器により抽出した位相および振幅により、前記基準信号源が生成する基準離散スペクトル信号の各周波数成分に位相変調および振幅変調を加える位相・振幅変調部と、
を備えたことを特徴とする変調装置。
本発明は、光信号記憶装置、光信号修復装置、光チャンネル変更装置、光信号制御技術等に応用が可能である。 A phase / amplitude measuring device for detecting the phase and amplitude of a plurality of components from the original signal,
A signal evaluator for extracting information contained in the original signal;
A reference signal source for generating a reference discrete spectrum signal;
A phase / amplitude modulation unit that applies phase modulation and amplitude modulation to each frequency component of a reference discrete spectrum signal generated by the reference signal source based on the phase and amplitude extracted by the signal evaluator;
A modulation apparatus comprising:
The present invention can be applied to an optical signal storage device, an optical signal repair device, an optical channel change device, an optical signal control technique, and the like.
前記基準信号源として前記位相・振幅測定器に内蔵された参照信号源を用いることを特徴とする変調装置。 The modulation apparatus according to claim 1, wherein the original signal is discrete spectrum light.
A modulation apparatus using a reference signal source built in the phase / amplitude measuring device as the reference signal source.
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JPN6014009365; Hiroyuki Tsuda 他: '「Analog and Digital Optical Pulse Synthesizers Using Arrayed-Waveguide Gratings for High-Speed Opti' JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY Vol.26 No.6, 20080315, p.670 - 677 * |
Cited By (2)
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CN114142921A (en) * | 2021-12-09 | 2022-03-04 | 中山水木光华电子信息科技有限公司 | All-optical storage system and method based on different central wavelength optical fiber codes |
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