JP3607378B2

JP3607378B2 - 光送信装置および動作条件調整支援装置

Info

Publication number: JP3607378B2
Application number: JP23661995A
Authority: JP
Inventors: 寛井口; 祐志大久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JPH0983458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信における、動作条件を調整する機能を有する光送信装置および光送信装置での動作条件の調整を支援する動作条件調整支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光を用いた情報伝送を行う場合、正確な情報伝送を行うためには例えばレーザダイオードの駆動条件などの光送信装置の動作条件を最適に調整しておく必要がある。
【０００３】
従来、光送信装置におけるレーザダイオードの駆動条件の調整は、オシロスコープにより波形をモニタし、また光パワーを測定することで行っていた。
しかし、オシロスコープによる光出力波形のＳ／Ｎの観測では符号誤り率１０^−１０オーダのような低いレベルの符号誤り率を観測することは困難である。特に１Ｇｂｐｓを越えるような高速の直接変調方式の波形は、オシロスコープにより観測される光出力波形よりも実際のエラーフリー領域が図７に示すように閉じてしまっている場合がある。
【０００４】
図７はアイパターンに対するエラーフリー領域を示した図であり、実線がオシロスコープにより観測されるアイパターンを、また破線が実際のエラーフリー領域を示す。通常、レーザダイオードのバイアス電流Ｉ_Ｂはレーザダイオードのしきい値電流Ｉ_ｔｈ近傍に調整するが、バイアス電流Ｉ_Ｂがレーザダイオードのしきい値電流Ｉ_ｔｈよりも低い場合、波形の発光遅れによるジッタにより立ち上がり方向のエラーフリー領域が図７（ａ）に示すように削られてしまう。逆に、バイアス電流Ｉ_Ｂがレーザダイオードのしきい値電流Ｉ_ｔｈよりも高い場合、バイアス発光によるノイズの増加によりエラーフリー領域の“０”側が図７（ｂ）に示すように削られてしまう。
【０００５】
このエラーフリー領域の減少の割合はレーザダイオード固有のものであり、十分な送信波形のＳ／Ｎを得るためにはバイアス電流Ｉ_Ｂを個々のレーザダイオードに合った値に調整する必要がある。しかし、光出力波形のＳ／Ｎは、オシロスコプでは定量的に測定できないため、正確な光送信装置の調整を行うことができなかった。
【０００６】
このような間題を解消すべく、図８に示すように、光送信装置１と光受信装置２とを光ファイバ３などよりなる伝送路を介して接続してなる光伝送システムを構成し、光受信装置２での符号誤りにより光送信波形のＳ／Ｎを判定する方法が採用されていた。
【０００７】
しかし、光送信装置１と光受信装置２とを対向させただけでは通常符号誤りは発生しない。そこで、光受信装置２への光入力レベルを下げて適度なエラーを発生させる。そしてレーザダイオードのバイアス電流Ｉ_Ｂを変化させ、光受信装置２での符号誤りが最小になる点にバイアス電流Ｉ_Ｂを調整していた。
【０００８】
ところが、光受信装置２への光入力レベルを下げると、光受信装置２内のフオトダイオードや初段アンプのＳ／Ｎの影響による符号誤りが発生する。また、符号誤りに対する光受信装置２内のＳ／Ｎの影響の度合いは光入力レベルに応じて変化するため、光送信装置１側の駆動条件の変化により光送信装置１より出力される光レベルが変わって、光受信装置２の光入力レベルが変化すると、そのレベル変動に起因して光受信装置２内のＳ／Ｎの影響による符号誤りの変化も現れる。この符号誤りの変化は、光受信装置２への光入力レベルが低いほど顕著に現れる。
【０００９】
このため、前述のように光受信装置２での符号誤りが最小になる点にバイアス電流Ｉ_Ｂを調整すると、光受信装置２内のＳ／Ｎの影響による符号誤りをも含めた伝送システム全体での符号誤りが最小になるようにバイアス電流Ｉ_Ｂを調整することになり、必ずしも光送信装置１の動作条件を最適に調整したことにはならないという不具合があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来は、光送信装置と光受信装置とを対向させた状態で光受信装置において生じる符号誤りが最小となるように光送信装置の動作条件（バイアス電流Ｉ_Ｂなど）を調整するに当たり、適度な符号誤りを発生させるために光送信装置の出力レベルを低下させているため、光受信装置内のＳ／Ｎの影響による符号誤りが不安定に生じ、光送信装置の動作条件が符号誤り率にどの位影響しているかを判定できず、従って光送信装置１の動作条件を最適に調整することが困難であるという不具合があった。
【００１１】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、光受信装置内のＳ／Ｎに起因する符号誤り率の変動を低く抑え、これにより光受信装置で受信を行った際の符号誤り率を参照しながら動作条件の調整を行うことで最適な動作条件を得ることができる光通信装置および動作条件調整支援装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために第１の発明は、伝送すべきディジタル信号に応じた信号光を発生する例えば信号光発生部などの信号光発生手段と、この信号光発生手段により発生される信号光に対して信号伝送帯域内にノイズを付加するための所定の干渉光を発生する、例えば発振器および干渉光発生部からなる干渉光発生手段と、この干渉光発生手段によって発生された干渉光のレベルを可変とする例えば光アッテネータなどの干渉光レベル可変手段と、この干渉光レベル可変手段によりレベルが変化されたのちの干渉光を前記信号光発生手段により発生された信号光に重畳する例えば光カプラなどの重畳手段とを備えて光送信装置を構成した。
【００１３】
また第２の発明は、光送信装置より出力される信号光に対して信号伝送帯域内にノイズを付加するための所定の干渉光を発生する、例えば発振器および干渉光発生部からなる干渉光発生手段と、この干渉光発生手段によって発生された干渉光のレベルを可変とする例えば光アッテネータなどの干渉光レベル可変手段と、この干渉光レベル可変手段によりレベルが変化されたのちの干渉光を前記光送信装置により発生された信号光に重畳する例えば光カプラなどの重畳手段とを備えて動作条件調整支援装置を構成した。
【００１４】
また第３の発明は、前記第２の発明に加えて、前記重畳手段により干渉光が重畳されたのちの信号光を減衰させる例えば光アッテネータなどの減衰手段を設けて動作条件調整支援装置を構成した。
【００１５】
これらの手段を講じたことにより、伝送すべきディジタル信号に応じた信号光に対して干渉光が重畳されることにより、信号光にノイズが付加され、符号誤りが発生する状態とされる。さらに干渉光にレベルが干渉光レベル可変手段によって変化されることにより、信号光に付加されるノイズのレベル、すなわち符号誤り率が調整可能とされる。
従って、以上の符号誤り率の調整機能を用いることで、光のレベルを低下させることなしに、受信側において適当な符号誤りを発生させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態につき説明する。
図１は本実施形態に係る光送信装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図８と同一部分には同一符号を付する。
【００１７】
図中、４で示されるものが本実施形態における光送信装置であり、光ファイバ３などよりなる伝送路を介して光受信装置２と接続されている。この光送信装置４は、信号光発生部１１、発振器１２、干渉光発生部１３、光アッテネータ（光ＡＴＴ）１４および光カプラ１５を有する。
【００１８】
信号光発生部１１はさらに、電圧／電流変換部（以下、Ｖ／Ｉ変換部と称する）１１ａ、レーザダイオードドライバ（以下、ＬＤドライバと称する）１１ｂおよびレーザダイオード１１ｃを有し、送信すべきディジタル信号（電気信号）をＶ／Ｉ変換部１１ａにて受けて電圧／電流変換したのちにＬＤドライバ１１ｂに与え、ＬＤドライバ１１ｂがこの信号に応じてレーザダイオード１１ｃをＯＮ／ＯＦＦし、ディジタル信号に応じた信号光を発生する。そして信号光発生部１１は、レーザダイオード１１ｃが発する信号光を光カプラ１５を介して光ファイバ３などよりなる伝送路へと送出する。なおＬＤドライバ１１ｂには、レーザダイオード１１Ｃを駆動するために必要なバイアス電流Ｉ_Ｂおよびパルス電流Ｉ_Ｐが別途供給されている。
【００１９】
発振器１２は、所定の周期で“１”レベルと“０”レベルとを繰り返す電気信号を発振し、干渉光発生部１３へと与える。
干渉光発生部１３は、発振器１２から与えられる電気信号に応じて、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦされる干渉光を発生し、光アッテネータ１４に与える。
【００２０】
光アッテネータ１４は、干渉光発生部１３から与えられる干渉光を減衰させた上で、光カプラ１５へと与える。なお光アッテネータ１４は、ユーザによる所定の操作に応じて減衰量を変化させることができる。
光カプラ１５は、信号光発生部１１から与えられる信号光に、光アッテネータ１４から与えられる干渉光を重畳して伝送路へと送出する。
【００２１】
かくして、以上のように構成された光送信装置４は以下のように動作する。まず信号光発生部１１は、与えられるディジタル信号をＶ／Ｉ変換部１１ａで電圧／電流変換することによってレーザダイオード１１ｃをＯＮ／ＯＦＦ駆動するための信号に変換したのち、この信号とバイアス電流Ｉ_Ｂおよびパルス電流Ｉ_ＰとからＬＤドライバ１１ｂにてレーザダイオード１１ｃの駆動信号を生成し、この駆動信号によりレーザダイオード１１ｃを駆動することでディジタル信号に応じた信号光を伝送路に向けて出力する。
【００２２】
一方、発振器１２は所定の周期で“１”レベルと“０”レベルとを繰り返す電気信号を発振しており、これを変調信号として干渉光発生部１３において、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦが繰り返される干渉光が干渉光発生部１３において発生される。そしてこの干渉光は、光アッテネータ１４を介して光カプラ１５へと与えられる。
【００２３】
さて、通常の信号伝送時（運用時）には、干渉光発生部１３の動作を停止させたり、光アッテネータ１４の減衰量を極大としたり、あるいは図示しない光スイッチを設けてこの光スイッチをＯＦＦとするなどの手段により干渉光の光カプラ１５への供給を停止している。従って伝送路には、信号光発生部１１で発生された信号光、すなわち伝送すべきディジタル信号に応じた信号光のみが出力されることになり、光受信装置２との間でディジタル信号が持つ情報の伝送が行える。
【００２４】
さて、このようにして光受信装置２との間での情報伝送を良好に行うためには、バイアス電流Ｉ_Ｂのレベルを最適に設定しておく必要があり、運用を開始するのに先立ってバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行う必要がある。以下、このバイアス電流Ｉ_Ｂの調整の際の動作につき説明する。
【００２５】
バイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行う際には、任意のディジタル信号を信号光発生部１１に与えて信号光発生部１１から信号光を発生させた状態で、干渉光発生部１３に干渉光を発生させ、これを光アッテネータ１４を介して光カプラ１５へと供給する。
【００２６】
そうすると光カプラ１５では、信号光発生部１１で発生された信号光に光アッテネータ１４を介して与えられる干渉光が重畳される。すなわち、信号光が図２（ａ）に示す波形を、また干渉光が図２（ｂ）に示すような波形をそれぞれなすとすれば、この図２（ａ）に示す波形の信号光に図２（ｂ）に示すような波形の干渉光が光カプラ１５において重畳され、光カプラ１５からは図２（ｃ）に示すような波形の光が出力される。
【００２７】
かくして、図２（ｃ）に示すような波形の光が光受信装置２にて受信されると、光受信装置２内のＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）−ＡＭＰや等化フィルタにより、アイパターンは図２（ｄ）に示すように閉じた状態になる。このようにアイパターンが閉じた状態になるのは、光受信装置２にて受信される信号光の大きさが干渉光によって変動するためであり、アイの大きさｈは、信号光発生部１１が発生する光の大きさを一定とするならば干渉光の大きさＬｉによって定まる。
【００２８】
そこでまず以上の状態において、光アッテネータ１４の減衰量を調整し、干渉光の大きさＬｉを光受信装置２において適度な誤りが発生するようなアイの大きさｈを得られるような値に設定する。
【００２９】
続いて、光アッテネータ１４の減衰量を上述において設定した値に固定した上で、バイアス電流Ｉ_Ｂを変化させると、光受信装置２において観測される符号誤り率が例えば図３に示すように変化する。そこで、光受信装置２において観測される符号誤り率が極小になるようにバイアス電流Ｉ_Ｂを調整する。
【００３０】
このようにバイアス電流Ｉ_Ｂを調整することで、バイアス電流Ｉ_Ｂを減少し過ぎ、波形の発光遅れによるジッタにより立ち上がり方向のエラーフリー領域が削られてしまう図４（ａ）に示すような状態や、バイアス電流Ｉ_Ｂを増加し過ぎ、バイアス発光によるノイズの増加によりエラーフリー領域の“０”側が削られてしまう図４（ｃ）に示すような状態にバイアス電流Ｉ_Ｂが設定されることはなく、図４（ｃ）に示すように、これら２つの波形劣化のトレードオフにより、識別点（図中に×で示す）に対しエラーフリー領域が最大になるように調整される。
【００３１】
以上のように本実施形態によれば、所定の周期でＯＮ／ＯＦＦが繰り返される干渉光を任意の大きさで信号光に重畳する機能を備えて光送信装置４を構成したので、伝送路を介して接続された光受信装置２において符号誤り率をモニタしつつ、光受信装置２にて適度に符号誤りが生じる程度に干渉光の大きさを設定した上で、光受信装置２にてモニタされる符号誤り率が極小となるようにバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行うことにより、エラーフリー領域が最大になるようにバイアス電流Ｉ_Ｂを調整することが可能となる。
【００３２】
しかも、干渉光によって光受信装置２において符号誤りを発生させるから、符号誤りを発生させるために光受信装置２への入力光レベルを低下させる必要はない。このため、光受信装置２への入力光レベルを十分なレベルに保つことによって光受信装置２内のＳ／Ｎの影響を低減し、この光受信装置２内のＳ／Ｎの影響による符号誤りの変動を抑えることができる。従って、前述のように光受信装置２にてモニタされる符号誤り率が極小となるようにバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行えば、バイアス電流Ｉ_Ｂの影響により生じる符号誤り率を極小となるようにバイアス電流Ｉ_Ｂを設定したこととなり、バイアス電流Ｉ_Ｂを最適に設定することが可能となる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施形態につき説明する。
図５は本実施形態に係る動作条件調整支援装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図中、５が本実施形態に係る動作条件調整支援装置である。この動作条件調整支援装置５は、発振器１２、干渉光発生部１３、光アッテネータ１４および光カプラ１５が前記第１の実施形態の場合と同様に接続されて構成されている。そしてこの動作条件調整支援装置５は、光受信装置２、光送信装置６および伝送路よりなる通信システムに、光送信装置６と伝送路との間に光カプラ１５を介挿する状態で装着されて使用される。
【００３５】
次に、以上のように構成された動作条件調整支援装置５の動作を説明する。この動作条件調整支援装置５は、常時図示の如く通信システムに装着され、運用状態では前記第１の実施形態にて示したのと同様な手段により干渉光の出力を停止しておき、光通信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行うときにのみ干渉光を出力するか、または光通信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行うときにのみ図示の如く通信システムに装着される。
【００３６】
そして動作条件調整支援装置５は、光通信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行うときにのみ、光通信装置６から伝送路へと出力される信号光に干渉光を重畳する。
かくしてこの状態においては、前記第１の実施形態にて説明したのと同様な手順により光通信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整が行える。
【００３７】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施形態につき説明する。
図６は本実施形態に係る動作条件調整支援装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図１および図５と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
図中、７が本実施形態に係る動作条件調整支援装置である。この動作条件調整支援装置７は、発振器１２、干渉光発生部１３、光アッテネータ１４および光カプラ１５が前記第１の実施形態の場合と同様に接続されるとともに、光カプラ１５から出力される光が光アッテネータ（光ＡＴＴ）１６へと与えられるように構成されている。そしてこの動作条件調整支援装置７は、光送信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整を行うときに光受信装置２と光送信装置６との間に介挿する状態で装着されて使用される。このとき光送信装置６には任意のパターンのディジタル信号を発生するパターンジェネレータ８が、また光受信装置２には符号誤り率の監視を行うエラーディテクタ９がそれぞれ接続される。
【００３９】
次に、以上のように構成された動作条件調整支援装置７の動作を説明する。この動作条件調整支援装置７は、光通信装置６から伝送路へと出力される信号光（パターンジェネレータ８が発生するディジタル信号を示す）に干渉光を重畳するとともに、光アッテネータ１６において減衰させたのち、光受信装置２へと与える。光アッテネータ１６の減衰量は、通信システムの伝送路における減衰量に匹敵する値に設定しておく。
【００４０】
かくしてこの状態においては、光受信装置２では、前述した第１の実施形態および第２の実施形態の場合と同様な、伝送路を伝送された信号光と同様な信号光を得ることができ、エラーディテクタ９で監視される符号誤り率を考慮しながら前記第１の実施形態にて説明したのと同様な手順により光通信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整が行える。
また本実施例によれば、通信システムを構築していなくても光通信装置６内のバイアス電流Ｉ_Ｂの調整が行える。
【００４１】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、調整する動作条件としてバイアス電流Ｉ_Ｂを例示しているが、バイアス電流Ｉ_Ｂ以外の動作条件の調整を行うこともできる。
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００４２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、伝送すべきディジタル信号に応じた信号光を発生する信号光発生手段と、この信号光発生手段により発生される信号光に対して信号伝送帯域内にノイズを付加するための所定の干渉光を発生する干渉光発生手段と、この干渉光発生手段によって発生された干渉光のレベルを可変とする干渉光レベル可変手段と、この干渉光レベル可変手段によりレベルが変化されたのちの干渉光を前記信号光発生手段により発生された信号光に重畳する重畳手段とを備えて光送信装置を構成したので、光受信装置内のＳ／Ｎに起因する符号誤り率の変動を低く抑え、これにより光受信装置で受信を行った際の符号誤り率を参照しながら動作条件の調整を行うことで最適な動作条件を得ることができる光通信装置となる。
【００４３】
また第２の発明は、光送信装置より出力される信号光に対して信号伝送帯域内にノイズを付加するための所定の干渉光を発生する干渉光発生手段と、この干渉光発生手段によって発生された干渉光のレベルを可変とする干渉光レベル可変手段と、この干渉光レベル可変手段によりレベルが変化されたのちの干渉光を前記光送信装置により発生された信号光に重畳する重畳手段とを備えて動作条件調整支援装置を構成した。
【００４４】
また第３の発明は、前記第２の発明に加えて、前記重畳手段により干渉光が重畳されたのちの信号光を減衰させる減衰手段を設けて動作条件調整支援装置を構成した。
【００４５】
これに第２および第３の発明によれば、光受信装置内のＳ／Ｎに起因する符号誤り率の変動を低く抑え、これにより光受信装置で受信を行った際の符号誤り率を参照しながら動作条件の調整を行うことで最適な動作条件を得ることができる動作条件調整支援装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光送信装置の要部構成を示すブロック図。
【図２】図１中の各部における光の波形の一例を示す図。
【図３】バイアス電流Ｉ_Ｂと符号誤り率との関係の一例を示す図。
【図４】バイアス電流Ｉ_Ｂとエラーフリー領域の状態との関係の一例を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る動作条件調整支援装置の要部構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る動作条件調整支援装置の要部構成を示すブロック図。
【図７】オシロスコープにより観測される光出力波形と実際のエラーフリー領域との違いを示す図。
【図８】符号誤りにより光送信波形のＳ／Ｎを判定する従来の方法を説明する図。
【符号の説明】
２…光受信装置
３…光ファイバ
４，６…光送信装置
５，７…動作条件調整支援装置
８…パターンジェネレータ
９…エラーディテクタ
１１…信号光発生部
１１ａ…電圧／電流変換部（Ｖ／Ｉ変換部）
１１ｂ…レーザダイオードドライバ（ＬＤドライバ）
１１ｃ…レーザダイオード
１２…発振器
１３…干渉光発生部
１４，１６…光アッテネータ（光ＡＴＴ）
１５…光カプラ

Claims

ディジタル信号を光のＯＮ／ＯＦＦにより伝送する光送信装置において、
伝送すべきディジタル信号に応じた信号光を発生する信号光発生手段と、
この信号光発生手段により発生される信号光に対して信号伝送帯域内にノイズを付加するための所定の干渉光を発生する干渉光発生手段と、
この干渉光発生手段によって発生された干渉光のレベルを可変とする干渉光レベル可変手段と、
この干渉光レベル可変手段によりレベルが変化されたのちの干渉光を前記信号光発生手段により発生された信号光に重畳する重畳手段とを具備したことを特徴とする光送信装置。
伝送すべきディジタル信号に応じた信号光を送信することでディジタル信号を光のＯＮ／ＯＦＦにより伝送する光送信装置に関する所定の動作条件の調整を支援するための動作条件調整支援装置において、
前記光送信装置により出力される信号光に対して信号伝送帯域内にノイズを付加するための所定の干渉光を発生する干渉光発生手段と、
この干渉光発生手段によって発生された干渉光のレベルを可変とする干渉光レベル可変手段と、
この干渉光レベル可変手段によりレベルが変化されたのちの干渉光を前記光送信装置により発生された信号光に重畳する重畳手段とを具備したことを特徴とする動作条件調整支援装置。
重畳手段により干渉光が重畳されたのちの信号光を減衰させる減衰手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の動作条件調整支援装置。