JP2021516376A - 多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記制御コマンドユニットはそれぞれ前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット、前記バイアスポイント制御ユニットに接続され、
前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記IQ変調器は順次電気的に接続され、前記狭線幅レーザー装置は前記IQ変調器の光入力端子に接続され、前記バイアスポイント制御ユニットは前記IQ変調器に接続される。
さらに、前記IQ変調器の光出力端子に接続されるビームスプリッターを備え、前記IQ変調器により出力された高速レーザー信号が前記ビームスプリッターにより2つに分割され、一方は出力とし、他方は前記バイアスポイント制御ユニットの入力端子に接続される。
前記狭線幅レーザー装置は線幅≦100KHzの1550nmバンドのレーザー装置であり、
前記ビームスプリッターは1550nmバンドの光電力ビームスプリッターである。
前記制御コマンドユニットは、通信ニーズに応じて、対応する変調フォーマットコマンドを前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記バイアスポイント制御ユニットに送信するステップ[1]と、
前記シリアル/パラレル変換スイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル/パラレル変換判断を行った後、高速電気信号を前記プリコーディングスイッチユニットに送信するステップ[2]と、
前記プリコーディングスイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[2]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断を行った後、前記電力制御ユニットに伝送するステップ[3]と、
前記電力制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[3]で発生した高速電気信号に対して、出力された電気信号電力を異なる変調フォーマットに対応する電力レベル値にするように電力制御を行うステップ[4]と、
前記IQ変調器は、前記ステップ[4]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記IQ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、制御信号を前記IQ変調器に送信して、前記IQ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調処理を行い、最終的に変調性能に優れた高速レーザー信号を出力するステップ[5]と、を含む。
方法2
制御信号の正確性及び信頼性を向上させるために、IQ変調器により出力された高速レーザー信号を分割する必要があり、それにより閉ループ制御を形成し、該方法の具体的なステップは以下の通りであり、
前記ステップ[1]−[4]は前記方法と同じであり、相違点は前記ステップ[5]であり、
前記ステップ[5]では、前記IQ変調器は前記ステップ[4]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記IQ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、その後、前記ビームスプリッターはレーザー信号を2つに分割し、一方を出力し、他方を前記バイアスポイント制御ユニットに伝送し、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記IQ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調を行うように、前記IQ変調器のバイアスポイントに対してフィードバック制御を行う。
前記ステップ[2]では、シリアル/パラレル変換判断の具体的なプロセスは、
QPSK、DQPSK変調フォーマットを受信した場合、入力された1つのシリアル高速電気信号を2つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
IM、BPSK、DPSK変調フォーマットを受信した場合、シリアル/パラレル変換を必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含み、
前記ステップ[3]では、プリコーディング判断の具体的なプロセスは、
DPSK、DQPSK変調フォーマットを受信した場合、入力された高速電気信号に対して差分プリコーディング処理を行うステップと、
IM、BPSK、QPSK変調フォーマットを受信した場合、プリコーディングを必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含む。
該システムは、制御コマンドユニット、シリアル/パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、IQ変調器、狭線幅レーザー装置、バイアスポイント制御ユニット及びビームスプリッターを備え、
制御コマンドユニットは、それぞれシリアル/パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、バイアスポイント制御ユニットに接続され、
シリアル/パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、及びIQ変調器は順次電気的に接続され、狭線幅レーザー装置はIQ変調器の光入力端子に接続され、IQ変調器の光出力端子はビームスプリッターに接続され、ビームスプリッターは高速レーザー信号を2つに分割し、一方は出力され、他方はバイアスポイント制御ユニットによってIQ変調器に接続される。
なお、ビームスプリッターによって少量の高速レーザー信号を分割し、制御ユニットに閉ループフィードバック制御を行うのは、制御精度を向上させるためであり、実際の使用プロセスでは、ビームスプリッターを省略し、バイアスポイント制御ユニットによってIQ変調器を直接制御するようにしてもよい。
式中、Einは入力ライトフィールド、Eoutは出力ライトフィールドであり、θ=π(Vin/Vπ)、Vinは入力電気信号の電圧値であり、Vπは光信号をπ位相シフトさせる時の入力電圧値である。MZM変調器は入力光波を電力が同じ2本に分割し、それぞれ2つの光導波路によって伝送し、2つの光導波路がいずれも電気光学材料からなり、その屈折率が印加電圧の大きさに応じて変化するため、2つの光信号は出力端子で位相差が発生する。2本の光の光路差が波長の整数倍であると、出力端子で相関成長効果が発生し、2本の光の光路差が光波長の半整数倍であると、出力端子で相関相殺効果が発生し、従って、印加電圧の大きさを制御することで信号を変調することができる。
ここで、ν1及びν2は駆動電圧の振幅、δは相対位相遅延、f0は変調周波数である。変調プロセスにチャープが発生することを回避するために、V1(t)=V2(t)とする必要があり、ν1(t)=ν2(t)及びδ=πを設定することにより実現できる。
DPSK変調フォーマットは変調信号の前後シンボル間のキャリアの相対位相を「0」又は「π」として使用してバイナリ情報を伝達し、BPSK変調プロセスと類似するため、MZM変調器も最低点バイアス状態であり、必要な電力が2Vπである。しかし、前後シンボル間の相対位相を使用するため、変調時、まず、バイナリデータに対して差分プリコーディングを行う必要があり、プリコーディングルールは、
通信規格がQPSK、DQPSKのうちのいずれかである場合、入力された1つのシリアル高速電気信号を2つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
通信規格がIM、BPSK、DPSKのうちのいずれかである場合、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含む。
通信規格がDPSK、DQPSKのうちのいずれかである場合、入力された高速電気信号に対して、「排他的論理和」論理に基づくプリコーディング処理を行って出力するステップと、
通信規格がIM、BPSK、QPSKのうちのいずれかである場合、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含む。
受信した変調フォーマットコマンドがBPSK、DPSKのうちのいずれかである場合、バイアスポイント制御ユニットは、IQ変調器中のMZM1#変調器を伝送曲線の最低点Aに位置させ、MZM2#変調器を宙吊りにし、
受信した通信規格コマンドがQPSK、DQPSKのうちのいずれかである場合、バイアスポイント制御ユニットは、IQ変調器中のMZM1#変調器及びMZM2#変調器の両方を伝送曲線の最低点Aに位置させ、上記バイアスポイント制御プロセスによって、IQ変調器が指定された変調フォーマットに従って、変調性能に優れた1550nmバンドの高速レーザー信号を出力することを確保できる。
Claims (9)
- 多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムであって、制御コマンドユニット、シリアル/パラレル変換スイッチユニット、プリコーディングスイッチユニット、電力制御ユニット、IQ変調器、狭線幅レーザー装置及びバイアスポイント制御ユニットを備え、
前記制御コマンドユニットはそれぞれ前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット、前記バイアスポイント制御ユニットに接続され、
前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記IQ変調器は順次電気的に接続され、前記狭線幅レーザー装置は前記IQ変調器の光入力端子に接続され、前記バイアスポイント制御ユニットは前記IQ変調器に接続されることを特徴とする多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム。 - 前記IQ変調器の光出力端子に接続されるビームスプリッターをさらに備え、前記IQ変調器により出力された高速レーザー信号が前記ビームスプリッターにより2つに分割され、一方は出力とし、他方は前記バイアスポイント制御ユニットの入力端子に接続されることを特徴とする請求項1に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム。
- 前記IQ変調器は2つのMZM変調器をマッハツェンダー型で並列接続してなり、上下2つのアームがπ/2の位相差を有し、
前記狭線幅レーザー装置は線幅≦100KHzの1550nmバンドのレーザー装置であり、
前記ビームスプリッターは1550nmバンドの光電力ビームスプリッターであることを特徴とする請求項2に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システム。 - 請求項1に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた前記高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法であって、
前記制御コマンドユニットは通信ニーズに応じて、対応する変調フォーマットコマンドを前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記バイアスポイント制御ユニットに送信するステップ[1]と、
前記シリアル/パラレル変換スイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル/パラレル変換判断を行った後、高速電気信号を前記プリコーディングスイッチユニットに送信するステップ[2]と、
前記プリコーディングスイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[2]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断を行った後、前記電力制御ユニットに伝送するステップ[3]と、
前記電力制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[3]で発生した高速電気信号に対して、出力された電気信号電力を異なる変調フォーマットに対応する電力レベル値にするように電力制御を行うステップ[4]と、
前記IQ変調器は前記ステップ[4]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記IQ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、制御信号を前記IQ変調器に送信して、前記IQ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調処理を行い、最終的に変調性能に優れた高速レーザー信号を出力するステップ[5]と、を含むことを特徴とする多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。 - 前記ステップ[2]では、シリアル/パラレル変換判断の具体的なプロセスは、
QPSK、DQPSK変調フォーマットを受信した場合、入力された1つのシリアル高速電気信号を2つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
IM、BPSK、DPSK変調フォーマットを受信した場合、シリアル/パラレル変換を必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項4に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。 - 前記ステップ[3]では、プリコーディング判断の具体的なプロセスは、
DPSK、DQPSK変調フォーマットを受信した場合、入力された高速電気信号に対して差分プリコーディング処理を行うステップと、
IM、BPSK、QPSK変調フォーマットを受信した場合、プリコーディングを必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項4に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。 - 請求項2に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた前記高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法であって、
前記制御コマンドユニットは通信ニーズに応じて、対応する変調フォーマットコマンドを前記シリアル/パラレル変換スイッチユニット、前記プリコーディングスイッチユニット、前記電力制御ユニット及び前記バイアスポイント制御ユニットに送信するステップ[1]と、
前記シリアル/パラレル変換スイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、入力された高速電気信号に対してシリアル/パラレル変換判断を行った後、高速電気信号を前記プリコーディングスイッチユニットに送信するステップ[2]と、
前記プリコーディングスイッチユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[2]で発生した高速電気信号に対してプリコーディング判断を行った後、前記電力制御ユニットに伝送するステップ[3]と、
前記電力制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記ステップ[3]で発生した高速電気信号に対して、出力された電気信号電力を異なる変調フォーマットに対応する電力レベル値にするように電力制御を行うステップ[4]と、
前記IQ変調器は、前記ステップ[4]で処理された高速電気信号を受信して、前記狭線幅レーザー装置により前記IQ変調器に送信されたレーザー信号にロードし、その後、前記ビームスプリッターはレーザー信号を2つに分割し、一方を出力し、他方を前記バイアスポイント制御ユニットに伝送し、前記バイアスポイント制御ユニットは、前記制御コマンドユニットにより発生した変調フォーマットコマンドを受信すると、前記IQ変調器が指定された変調フォーマットに従って変調を行うように前記IQ変調器のバイアスポイントに対してフィードバック制御を行うステップ[5]と、を含むことを特徴とする多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。 - 前記ステップ[2]では、シリアル/パラレル変換判断の具体的なプロセスは、
QPSK、DQPSK変調フォーマットを受信した場合、入力された1つのシリアル高速電気信号を2つのパラレル電気信号に変換して出力するステップと、
IM、BPSK、DPSK変調フォーマットを受信した場合、シリアル/パラレル変換を必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項7に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。 - 前記ステップ[3]では、プリコーディング判断の具体的なプロセスは、
DPSK、DQPSK変調フォーマットを受信した場合、入力された高速電気信号に対して差分プリコーディング処理を行うステップと、
IM、BPSK、QPSK変調フォーマットを受信した場合、プリコーディングを必要とせずに、入力された高速電気信号をトランスペアレント伝送するステップと、を含むことを特徴とする請求項7に記載の多変調フォーマットの互換性を備えた高速レーザー信号発生システムに基づく高速レーザー信号の発生方法。
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