JP3478986B2 - 光受信器 - Google Patents
光受信器Info
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- JP3478986B2 JP3478986B2 JP01796099A JP1796099A JP3478986B2 JP 3478986 B2 JP3478986 B2 JP 3478986B2 JP 01796099 A JP01796099 A JP 01796099A JP 1796099 A JP1796099 A JP 1796099A JP 3478986 B2 JP3478986 B2 JP 3478986B2
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光キャリア付きの
光ＳＳＢ信号（光単側帯波信号）を伝送する光通信シス
テムに用いられる光受信器に関する。
光ＳＳＢ信号（光単側帯波信号）を伝送する光通信シス
テムに用いられる光受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ＳＳＢ信号は、光ＤＳＢ信号（光両側
帯波信号）に比べて必要な光周波数帯域が半分であるの
で、光ＤＳＢ信号以上の高密度な波長多重（ＷＤＭ）へ
の利用が期待されている。
帯波信号）に比べて必要な光周波数帯域が半分であるの
で、光ＤＳＢ信号以上の高密度な波長多重（ＷＤＭ）へ
の利用が期待されている。
【０００３】図４は、光ＳＳＢ信号を伝送する従来の光
通信システムの構成例を示す。図において、光ＳＳＢ信
号を送信する光送信器４１と光ＳＳＢ信号を受信する光
受信器４２は、光ファイバ伝送路４３を介して接続され
る。光受信器４２は、光ファイバ伝送路４３を介して伝
送された光ＳＳＢ信号を増幅する光増幅器４４と、自然
放出光雑音（ＡＳＥ）等を除去する光フィルタ４５と、
帯域制限された光ＳＳＢ信号を直接検波（自乗検波）す
る受光部４６とにより構成される。なお、受光部４６
は、光ＤＳＢ信号を受信する従来の受光部と同じ構成で
ある。
通信システムの構成例を示す。図において、光ＳＳＢ信
号を送信する光送信器４１と光ＳＳＢ信号を受信する光
受信器４２は、光ファイバ伝送路４３を介して接続され
る。光受信器４２は、光ファイバ伝送路４３を介して伝
送された光ＳＳＢ信号を増幅する光増幅器４４と、自然
放出光雑音（ＡＳＥ）等を除去する光フィルタ４５と、
帯域制限された光ＳＳＢ信号を直接検波（自乗検波）す
る受光部４６とにより構成される。なお、受光部４６
は、光ＤＳＢ信号を受信する従来の受光部と同じ構成で
ある。
【０００４】光ＳＳＢ信号φSSB は、光ＤＳＢ信号の光
電界波形をａ(t)cosωt とすると、位相推移法を用いて φSSB ＝ａ(t)cosωt±ａh(t)sinωt …(1) と表される。ただし、ａh(t)はａ(t) のヒルベルト変換
波形（周波数領域で位相をπ／２推移させた波形）であ
る。
電界波形をａ(t)cosωt とすると、位相推移法を用いて φSSB ＝ａ(t)cosωt±ａh(t)sinωt …(1) と表される。ただし、ａh(t)はａ(t) のヒルベルト変換
波形（周波数領域で位相をπ／２推移させた波形）であ
る。
【０００５】なお、式(1) で示される光ＳＳＢ信号をそ
のまま直接検波すると、ａh(t)も検出してしまうので、
光ＳＳＢ信号を直接検波できるように工夫した光ＳＳＢ
信号が提案されている（参考文献：K.H.Powers,∧The c
ompatibility problem in single sideband transmissi
on", Proceeding of the IRE, pp.1431-1435, 1960)。
この光ＳＳＢ信号φSSB は、 φSSB ＝ａ(t)cos(ωt＋ａh(t)) …(2) と表される。ただし、式(2) が成り立つにはａ(t) が常
に零より十分に大きいことが要求される。
のまま直接検波すると、ａh(t)も検出してしまうので、
光ＳＳＢ信号を直接検波できるように工夫した光ＳＳＢ
信号が提案されている（参考文献：K.H.Powers,∧The c
ompatibility problem in single sideband transmissi
on", Proceeding of the IRE, pp.1431-1435, 1960)。
この光ＳＳＢ信号φSSB は、 φSSB ＝ａ(t)cos(ωt＋ａh(t)) …(2) と表される。ただし、式(2) が成り立つにはａ(t) が常
に零より十分に大きいことが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光ＳＳＢ信号は、伝送
後の受光の際に直接検波（自乗検波）による直交歪みが
避けられない問題がある。これは、式(1) による光ＳＳ
Ｂ信号を生成すると、光フィルタにより光信号の帯域を
制限した場合は直接検波時に光信号のヒルベルト変換成
分も検出してしまうためである。
後の受光の際に直接検波（自乗検波）による直交歪みが
避けられない問題がある。これは、式(1) による光ＳＳ
Ｂ信号を生成すると、光フィルタにより光信号の帯域を
制限した場合は直接検波時に光信号のヒルベルト変換成
分も検出してしまうためである。
【０００７】また、ＳＳＢ変調時に十分な消光比がとれ
ない問題がある（参考文献：M.Sieben et al.,∧10 Gbi
t/s optical single sideband system", Electron. Let
t.,vol.33, no.11, pp.971-973, 1997)。これは、式(2)
による光ＳＳＢ信号を変調信号の強度変調と、変調信
号のヒルベルト変換による位相変調により近似的に発生
させる場合に、位相変化が大きくなるとこの近似がきつ
くなるので、効率的に光ＳＳＢ信号を発生させようとす
ると結果的に変調度を抑える必要があるためである。
ない問題がある（参考文献：M.Sieben et al.,∧10 Gbi
t/s optical single sideband system", Electron. Let
t.,vol.33, no.11, pp.971-973, 1997)。これは、式(2)
による光ＳＳＢ信号を変調信号の強度変調と、変調信
号のヒルベルト変換による位相変調により近似的に発生
させる場合に、位相変化が大きくなるとこの近似がきつ
くなるので、効率的に光ＳＳＢ信号を発生させようとす
ると結果的に変調度を抑える必要があるためである。
【０００８】これらの要因により、光ＳＳＢ信号は光Ｄ
ＳＢ信号に比べて若干のアイ開口度の劣化が見られ、ま
た最適な光フィルタを用いないと折り返し雑音が付加さ
れる問題があった。
ＳＢ信号に比べて若干のアイ開口度の劣化が見られ、ま
た最適な光フィルタを用いないと折り返し雑音が付加さ
れる問題があった。
【０００９】本発明は、光ＳＳＢ信号を直接検波したと
きに生じるアイ開口劣化を抑圧し、光ＳＳＢ信号の受信
感度を高めることができる光受信器を提供することを目
的とする。
きに生じるアイ開口劣化を抑圧し、光ＳＳＢ信号の受信
感度を高めることができる光受信器を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光受信器は、光
ファイバ伝送路を伝送された光ＳＳＢ信号を光ＤＳＢ信
号に変換して受光する構成である。光ＳＳＢ信号を光Ｄ
ＳＢ信号に変換する手段として、光キャリアをポンプ光
として四光波混合を起こす非線形媒質を用いる。
ファイバ伝送路を伝送された光ＳＳＢ信号を光ＤＳＢ信
号に変換して受光する構成である。光ＳＳＢ信号を光Ｄ
ＳＢ信号に変換する手段として、光キャリアをポンプ光
として四光波混合を起こす非線形媒質を用いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の光受信器の基本
構成を示す。本発明の光受信器１０は、光ＳＳＢ信号を
光ＤＳＢ信号に変換する手段として非線形媒質１１を備
えたことを特徴とする。光増幅器４４、光フィルタ４
５、受光部４６は、従来と同様の構成であり、光増幅器
４４と光フィルタ４５との間に非線形媒質１１が挿入さ
れる。なお、光増幅器４４は、非線形媒質１１中で非線
形効果（四光波混合）が起きる光パワーまで光ＳＳＢ信
号を増幅し、光フィルタ４５は光増幅器４４で発生した
自然放出光雑音（ＡＳＥ）等を除去するように帯域制限
する。
構成を示す。本発明の光受信器１０は、光ＳＳＢ信号を
光ＤＳＢ信号に変換する手段として非線形媒質１１を備
えたことを特徴とする。光増幅器４４、光フィルタ４
５、受光部４６は、従来と同様の構成であり、光増幅器
４４と光フィルタ４５との間に非線形媒質１１が挿入さ
れる。なお、光増幅器４４は、非線形媒質１１中で非線
形効果（四光波混合）が起きる光パワーまで光ＳＳＢ信
号を増幅し、光フィルタ４５は光増幅器４４で発生した
自然放出光雑音（ＡＳＥ）等を除去するように帯域制限
する。
【００１２】非線形媒質１１中を光ＳＳＢ信号が伝搬す
ると、光キャリアをポンプ光とする四光波混合が起こ
り、光キャリアに対して対称な位置に単側帯波のコピー
が生成され、光ＳＳＢ信号が光ＤＳＢ信号に変換され
る。なお、非線形媒質１１中で生じる自己位相変調も光
ＳＳＢ信号から光ＤＳＢ信号への変換に利用することが
できる。
ると、光キャリアをポンプ光とする四光波混合が起こ
り、光キャリアに対して対称な位置に単側帯波のコピー
が生成され、光ＳＳＢ信号が光ＤＳＢ信号に変換され
る。なお、非線形媒質１１中で生じる自己位相変調も光
ＳＳＢ信号から光ＤＳＢ信号への変換に利用することが
できる。
【００１３】このようにして変換された光ＤＳＢ信号
は、式(1) で生成された光ＳＳＢ信号の受光時の直接検
波（自乗検波）による直交歪みや、受光時の折り返し雑
音の付加を抑圧することができる。さらに、式(2) で生
成された光ＳＳＢ信号において変調度が低く、光キャリ
アが過剰であるために生じる消光比の不足についても、
光キャリアを四光波混合のポンプ光とすることにより、
光キャリアの過剰な成分を抑圧することができる。
は、式(1) で生成された光ＳＳＢ信号の受光時の直接検
波（自乗検波）による直交歪みや、受光時の折り返し雑
音の付加を抑圧することができる。さらに、式(2) で生
成された光ＳＳＢ信号において変調度が低く、光キャリ
アが過剰であるために生じる消光比の不足についても、
光キャリアを四光波混合のポンプ光とすることにより、
光キャリアの過剰な成分を抑圧することができる。
【００１４】（第１の実施形態）図２は、本発明の光受
信器の第１の実施形態を示す。本実施形態は、非線形媒
質として半導体光増幅器２１を用いたことを特徴とす
る。光受信器の光増幅器４４に入力された光ＳＳＢ信号
は、半導体光増幅器２１で非線形効果（四光波混合）が
起きる光パワーまで増幅された後に半導体光増幅器２１
に入力され、その出力光が光フィルタ４５を介して受光
部４６に入力される。
信器の第１の実施形態を示す。本実施形態は、非線形媒
質として半導体光増幅器２１を用いたことを特徴とす
る。光受信器の光増幅器４４に入力された光ＳＳＢ信号
は、半導体光増幅器２１で非線形効果（四光波混合）が
起きる光パワーまで増幅された後に半導体光増幅器２１
に入力され、その出力光が光フィルタ４５を介して受光
部４６に入力される。
【００１５】半導体光増幅器２１の３次の非線形感受率
χ(3) は、 χ(3) ∝ｇ0 ／ＰS／(１＋Ｐ0／ＰS)2 …(3) である。ただし、ｇ0 は未飽和利得係数、ＰS は飽和光
強度、Ｐ0 は半導体光増幅器２１からの出力光強度であ
る。
χ(3) は、 χ(3) ∝ｇ0 ／ＰS／(１＋Ｐ0／ＰS)2 …(3) である。ただし、ｇ0 は未飽和利得係数、ＰS は飽和光
強度、Ｐ0 は半導体光増幅器２１からの出力光強度であ
る。
【００１６】ここで、半導体光増幅器２１中の四光波混
合により生じる側帯波光電力ＰFWは、 ＰFW ∝Ｐ0 3｜χ(3)｜2 …(4) と表され、Ｐ0 ＝ＰS 付近で四光波混合の変換効率が最
大となる。
合により生じる側帯波光電力ＰFWは、 ＰFW ∝Ｐ0 3｜χ(3)｜2 …(4) と表され、Ｐ0 ＝ＰS 付近で四光波混合の変換効率が最
大となる。
【００１７】（第２の実施形態）図３は、本発明の光受
信器の第２の実施形態を示す。本実施形態は、非線形媒
質として光ファイバ３１を用いたことを特徴とする。光
受信器の光増幅器４４に入力された光ＳＳＢ信号は、光
ファイバ３１で非線形効果（四光波混合）が起きる光パ
ワーまで増幅された後に光ファイバ３１に入力され、そ
の出力光が光フィルタ４５を介して受光部４６に入力さ
れる。
信器の第２の実施形態を示す。本実施形態は、非線形媒
質として光ファイバ３１を用いたことを特徴とする。光
受信器の光増幅器４４に入力された光ＳＳＢ信号は、光
ファイバ３１で非線形効果（四光波混合）が起きる光パ
ワーまで増幅された後に光ファイバ３１に入力され、そ
の出力光が光フィルタ４５を介して受光部４６に入力さ
れる。
【００１８】光ファイバ３１中の四光波混合により生じ
る側帯波光電力ＰFWは、 ＰFW 3 ＝ηγＰC 2ＰSSB exp(−αＬeff) …(5) と表される。ただし、ηは四光波混合の発生効率、γは
非線形定数、ＰC は光キャリアの光電力、ＰSSB は単側
帯波の光電力、αは光ファイバの減衰定数、Ｌef f はフ
ァイバ長をＬとしたときに（１−exp(−αＬ))／αで定
義される有効長である。
る側帯波光電力ＰFWは、 ＰFW 3 ＝ηγＰC 2ＰSSB exp(−αＬeff) …(5) と表される。ただし、ηは四光波混合の発生効率、γは
非線形定数、ＰC は光キャリアの光電力、ＰSSB は単側
帯波の光電力、αは光ファイバの減衰定数、Ｌef f はフ
ァイバ長をＬとしたときに（１−exp(−αＬ))／αで定
義される有効長である。
【００１９】四光波混合の発生効率ηは、信号間の位相
不整合量が零のときに最大値１をとるので、効率よく四
光波混合を行うためには、信号間の群遅延差の小さい光
ファイバの零分散付近で動作させることが望ましい。例
えば、光信号波長を1.55μｍ帯とする場合には、光ファ
イバ３１として零分散シフト光ファイバを用いることが
できる。
不整合量が零のときに最大値１をとるので、効率よく四
光波混合を行うためには、信号間の群遅延差の小さい光
ファイバの零分散付近で動作させることが望ましい。例
えば、光信号波長を1.55μｍ帯とする場合には、光ファ
イバ３１として零分散シフト光ファイバを用いることが
できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光受信器
は、非線形媒質の四光波混合を用いて光ＳＳＢ信号を光
ＤＳＢ信号に変換して受光する構成であるので、光ＳＳ
Ｂ信号を直接検波したときに生じるアイ開口劣化を抑圧
し、光ＳＳＢ信号の受信感度を高めることができる。
は、非線形媒質の四光波混合を用いて光ＳＳＢ信号を光
ＤＳＢ信号に変換して受光する構成であるので、光ＳＳ
Ｂ信号を直接検波したときに生じるアイ開口劣化を抑圧
し、光ＳＳＢ信号の受信感度を高めることができる。
【図１】本発明の光受信器の基本構成を示す図。
【図２】本発明の光受信器の第１の実施形態を示す図。
【図３】本発明の光受信器の第２の実施形態を示す図。
【図４】光ＳＳＢ信号を伝送する従来の光通信システム
の構成例を示す図。
の構成例を示す図。
１０ 光受信器
１１ 非線形媒質
２１ 半導体光増幅器
３１ 光ファイバ
４１ 光送信器
４２ 光受信器
４３ 光ファイバ伝送路
４４ 光増幅器
４５ 光フィルタ
４６ 受光部
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−301830（ＪＰ，Ａ)
大輝晶子，他，光ＳＢＢ−ＷＤＭ伝送
特性の検討，1998年電子情報通信学会ソ
サイエティ大会講演論文集，1998年 ９
月 ７日，分冊２，ｐｐ．499
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35
H04B 10/04 - 10/152
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 光キャリア付きの光ＳＳＢ信号（光単側
帯波信号）を直接検波する光受信器において、 前記光ＳＳＢ信号を四光波混合によって光ＤＳＢ信号
（光両側帯波信号）に変換する手段を備え、変換された
光ＤＳＢ信号を直接検波する構成であることを特徴とす
る光受信器。 - 【請求項２】 光キャリア付きの光ＳＳＢ信号（光単側
帯波信号）を直接検波する光受信器において、前記ＳＳＢ信号を入力し、その光キャリアをポンプ光と
して四光波混合を起こし、 前記光ＳＳＢ信号と四光波混
合光を合わせて光ＤＳＢ信号（光両側帯波信号）に変換
する非線形媒質を備え、変換された光ＤＳＢ信号を直接
検波する構成であることを特徴とする光受信器。 - 【請求項３】 非線形媒質は、半導体光増幅器であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の光受信器。 - 【請求項４】 非線形媒質は、光ファイバであることを
特徴とする請求項２に記載の光受信器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01796099A JP3478986B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | 光受信器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01796099A JP3478986B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | 光受信器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214501A JP2000214501A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3478986B2 true JP3478986B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=11958325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01796099A Expired - Fee Related JP3478986B2 (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | 光受信器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478986B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1465335B1 (de) | 2003-04-01 | 2007-08-15 | Optosys SA | Rauscharmer Lichtempfänger |
-
1999
- 1999-01-27 JP JP01796099A patent/JP3478986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 大輝晶子，他，光ＳＢＢ−ＷＤＭ伝送特性の検討，１９９８年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集，１９９８年 ９月 ７日，分冊２，ｐｐ．４９９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000214501A (ja) | 2000-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |