JP3931670B2

JP3931670B2 - 光ファイバ伝送用光送信装置

Info

Publication number: JP3931670B2
Application number: JP2002022716A
Authority: JP
Inventors: 倫太郎紅林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003224526A; US20030142384A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ伝送用光送信装置に関し、特に大容量あるいは長距離の光伝送システムに用いられる光ファイバ伝送用光送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量あるいは長距離の光伝送システムにおいては、数多くの研究成果から、送信光信号の変調方式が重要な役割を果たすということが明らかになっている。
【０００３】
その中で、ビット同期π／２位相シフトＲＺ（ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）信号は、近隣ビット間の干渉を防ぐための変調方式として、特に４０Ｇｂ／ｓのビットレートでの伝送において非常に有効であるというシミュレーション結果が、２０００年電子情報通信学会総合大会Ｂ−１０−９０にて報告されている。
【０００４】
この報告では、現在、４０Ｇｂ／ｓ伝送で有効とされ、広く使われている、隣接チャネルの位相がπシフトしたキャリア抑圧型ＲＺ変調方式よりもさらに伝送特性が改善されることがシミュレーション上で示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまで実際にビット間でπ／２ずつ位相がシフトした信号を発生させた例は存在しない。また、隣接ビット間で光位相が異なる変調光信号には、隣接ビット間の位相がπシフトするキャリア抑圧型ＲＺ変調信号等がある。
【０００６】
このような隣接ビット間の光位相が異なる変調光信号の発生方法について、外部電気信号で直接光に位相変調をかけることによって発生する装置は存在していない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、新しい光デバイスを用いることなく、隣接ビット間でπ／２シフトした信号を容易に発生させることができ、高ビットレート伝送特性の改善を図ることができる光ファイバ伝送用光送信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバ伝送用光送信装置は、外部から挿入した電気信号に応じて光の位相を変調する光位相変調器と、外部から挿入した電気信号に応じて光の強度を変調する光強度変調器とを縦続接続してなる光変調回路を備え、
前記光位相変調器に挿入する電気信号は、隣接ビット間でπ／２シフトしたＲＺ（ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）変調信号を発生させるための信号であることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明の光ファイバ伝送用光送信装置は、長距離光ファイバ伝送システムにおいて適用可能な変調方式でありかつビット毎に光の位相がπ／２ずつシフトするＲＺ（ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）変調信号を生成する光送信装置を提供することを特徴とする。
【００１０】
本発明の光ファイバ伝送用光送信装置では、光の変調回路が、光位相変調器と光強度変調器とを縦続接続するだけの簡易な構成で実現することが可能であるので、隣接ビット間でπ／２シフトした信号を容易に発生させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の光ファイバ伝送用光送信装置では、隣接ビット間でπ／２ずつ位相がシフトした信号を発生させることによって、光ファイバ伝送において、ファイバの分散や非線形性によって生じる隣接ビット間の干渉が低減可能となるので、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号伝送等の高ビットレート伝送特性の改善を図ることが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明の光ファイバ伝送用光送信装置では、上記の構成が従来使われてきたデバイスを組み合わせるだけで実現可能となるので、新しい光デバイスが不要となる。
【００１３】
よって、本発明の光ファイバ伝送用光送信装置では、これまで行われていなかった新しい変調方法によって、簡易な構成で高ビットレートの伝送に優れた変調方式を実現するための方法が提供可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による光ファイバ伝送用光送信装置は光源１と、光位相変調器２〜４と、光強度変調器５，６と、増幅器７〜１１と、１／４分周回路１２〜１４と、光位相調整器１５〜１８と、クロック・データ再生器１９と、パワー分割回路２０と、バイアス調整器２１，２２とから構成されている。
【００１５】
まず、光の変調回路の構成について説明する。図１において、光源１から単一波長の光を発生させる。光源１には光位相変調器２〜４が直列に接続され、これら光位相変調器２〜４は外部から挿入した電気信号に応じて光の位相を変調する機能を有している。光位相変調器４の後段には光強度変調器５，６が直列に接続され、これら光強度変調器５，６は外部から挿入した電気信号に応じて光の強度を変調する機能を有している。
【００１６】
次に、電気信号の回路構成について説明する。まず、クロック・データ再生器１９によって、入力データ信号からデータとクロック信号とが再生される。再生されたクロック信号はパワー分割回路２０によって４分割される。パワー分割回路２０で分割された信号のうち３つは光位相変調のための外部信号として、１つは強度変調のための外部電気信号として使用される。
【００１７】
また、パワー分割回路２０で４分割されたクロック信号のうち３つは光位相調整器１５，１７，１８に接続される。これら光位相調整器１５，１７，１８は電気信号の位相をシフトさせる機能を有している。
【００１８】
一方、光位相変調器２〜４の外部信号として使用するクロック信号は、１／４分周回路１２〜１４によってそれぞれ１／４周期の矩形パルスに分周、変形される。１／４分周回路１２〜１４はそれぞれ後段の増幅器７〜９に接続される。増幅器７〜９は出力振幅を調整する機能を有しており、増幅器７〜９で出力振幅が調節された信号は光位相変調のための外部電気信号としてそれぞれ光位相変調器２〜４に挿入される。
【００１９】
また、光位相調整器１５は増幅器１０に接続される。クロック信号は増幅器１０でその出力が調節され、バイアス調整器２１を介して光強度変調用の外部信号として光強度変調器５に挿入される。
【００２０】
クロック・データ再生器１９で再生されたデータ信号は光位相変調器１６と増幅器１１とに順次接続される。位相、振幅が調整されたデータ信号はバイアス調整器２２を介し、光強度変調用の外部信号として光強度変調器６に挿入される。
【００２１】
上述した構成において、光位相変調器２〜４及び光強度変調器５，６の接続順序を変えても、変調信号の生成には原理的に全く問題はない。但し、接続順序を変えた場合には、それぞれの光位相変調器２〜４及び光強度変調器５，６に挿入する外部電気信号もそれに追従して変える必要がある。
【００２２】
また、光位相変調器２〜４あるいは光強度変調器５，６の損失が大きい場合には、直列に接続されている光位相変調器２〜４及び光強度変調器５，６の間に光増幅器（光位相変調器、光強度変調器によっては偏波保存型光増幅器）を挿入し、送信装置で生じる通過損失を仮想的に低減させる。
【００２３】
さらに、外部電気信号に直列に接続されている光位相調整器１５〜１８と、１／４分周回路１２〜１４と、増幅器７〜１１との接続順序を変えても、変調信号に影響を与えることはない。
【００２４】
図２は本発明の一実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の動作を示す図である。これら図１及び図２を参照して、上述した回路構成の動作について説明する。図１において、光源１から発生された一定振幅、単一波長の光は光位相変調器２〜４を通過し、位相変調を受ける。
【００２５】
光位相変調器２には図２に示す外部電気信号１０４が挿入される。外部電気信号１０４は４ビット毎に発生し、変調光信号のビットスロット幅Ｔ_Bに等しい矩形パルス信号であり、その振幅は１．５Ｖπ（Ｖπは位相をπシフトさせるのに必要な電圧）である。この外部電気信号１０４はクロック・データ再生器１９で再生されたクロック信号を、１／４分周回路１２及び増幅器７によって分周、振幅調整することで生成される。
【００２６】
光位相変調器３には図２に示す外部電気信号１０５が挿入される。外部電気信号１０５は４ビット毎に発生するパルス幅Ｔ_Bの矩形パルス信号である。このパルス信号は光位相調整器１７によって、外部電気信号１０４に対して１ビットスロットの時間分遅れたタイミングで発生させる。また、外部電気信号１０５は振幅が１．０Ｖπとなるように、増幅器８での出力を調整することで生成される。
【００２７】
光位相変調器４には図２に示す外部電気信号１０６が挿入される。外部電気信号１０６は４ビット毎に発生するパルス幅Ｔ_Bの矩形パルス信号である。このパルス信号は光位相調整器１８によって、外部電気信号１０５に対して１ビットスロットの時間分遅れたタイミングで発生させる。また、外部電気信号１０６は振幅を０．５Ｖπとなるように、増幅器９での出力を調整することで生成される。
【００２８】
以上に示した外部電気信号１０４〜１０６によって位相変調を受けた変調光信号１０１は、図２に示すように、ビットスロット毎に光位相がπ／２ずつシフトした光が生成される。尚、本実施例では、時間が経過するに伴って光位相がπ／２ずつ遅れている場合の動作を示しているが、同じ動作原理で、外部電気信号１０５，１０６の位相を調整することによって、時間経過に伴って光位相がπ／２ずつ進んでいくように設定することも可能である。
【００２９】
変調光信号１０１は光強度変調器５，６を通過して強度変調をうける。光強度変調器５，６ではそれぞれＲＺ変調、図２に示すようなデータ変調を受けることによって、図２に示すように、ビット間の光位相がπ／２シフトした変調光信号１０３を得ることができる。
【００３０】
このように、本実施例では、光の変調回路を、光位相変調器２〜４と光強度変調器５，６とを縦続接続するだけの簡易な構成で実現することができるため、隣接ビット間でπ／２シフトした信号を容易に発生させることができる。
【００３１】
また、本実施例では、隣接ビット間でπ／２ずつ位相がシフトした信号を発生させることによって、光ファイバ伝送において、ファイバの分散や非線形性によって生じる隣接ビット間の干渉を低減することができるため、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号伝送等の高ビットレート伝送特性を改善することができる。
【００３２】
さらに、本実施例では、上述した回路構成を従来使われてきたデバイスを組み合わせるだけで実現することができるため、新しい光デバイスが不要となる。
【００３３】
図３は本発明の他の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の構成を示すブロック図である。図３において、本発明の他の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置では光位相変調器を２段で構成している。
【００３４】
つまり、本発明の他の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置は光源３１と、光位相変調器３２，３３と、光強度変調器３４，３５と、増幅器３６〜３９と、１／４分周回路４０と、電気信号発生回路４１と、光位相調整器４２〜４４と、クロック・データ再生器４５と、パワー分割回路４６と、バイアス調整器４７，４８とから構成されている。
【００３５】
図４は本発明の他の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の動作を示す図である。これら図３及び図４を参照して、上述した回路構成の動作について説明する。
【００３６】
光位相変調器３２には、図４に示す外部電気信号１１３が挿入される。外部電気信号１１３は４ビット毎に発生し、変調光信号のビットスロット幅Ｔ_Bに等しい矩形パルス信号であり、その振幅は１．０Ｖπ（Ｖπは位相をπシフトさせるのに必要な電圧）である。この外部電気信号１１３はクロック・データ再生器４５で再生されたクロック信号を、１／４分周回路４０及び増幅器３６によって分周、振幅調整することで生成される。
【００３７】
光位相変調器３３には、図４に示す外部電気信号１１４が挿入される。外部電気信号１１４は２ビット毎に発生するパルス幅Ｔ_Bの矩形パルス信号である。このパルス信号は電気信号発生回路４１によって、外部電気信号１１３に対して１ビットスロットの時間分遅れたタイミング及び進んだタイミングで発生させる。また、外部電気信号１１４は振幅が１．０Ｖπ（０．５Ｖπ〜−０．５Ｖπ）となるように、増幅器３６での出力を調整することで生成される。
【００３８】
これによって、上述した本発明の一実施例によって得られる変調光信号と同様に、隣接ビット間の光位相がπ／２ずつシフトする変調光信号を生成することができる。
【００３９】
このような構成によって、外部電気信号１１４の生成が複雑になる。しかしながら、位相変調器が１台少なくなるため、光送信装置で生じる通過損失を低減することができる。
【００４０】
図５は本発明の別の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の構成を示すブロック図である。図５において、本発明の別の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置では光位相変調器を１段で構成している。
【００４１】
つまり、本発明の別の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置は光源５１と、光位相変調器５２と、光強度変調器５３，５４と、増幅器５５〜５７と、電気信号発生回路５８と、光位相調整器５９〜６１と、クロック・データ再生器６２と、パワー分割回路６３と、バイアス調整器６４，６５とから構成されている。
【００４２】
図６は本発明の別の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の動作を示す図である。これら図５及び図６を参照して、上述した回路構成の動作について説明する。
【００４３】
図５において位相変調器２には、図６に示す外部電気信号１２３が挿入される。外部電気信号１２３は変調光信号のビットスロット幅Ｔ_Bに等しい矩形パルス信号であり、その振幅は１．５Ｖπ（Ｖπは位相をπシフトさせるのに必要な電圧）（１．０Ｖπ〜−０．５Ｖπ）である。この外部電気信号１２３はクロック・データ再生器６２で再生されたクロック信号を、電気信号発生回路６１及び増幅器５５によって分周、振幅調整することで生成される。
【００４４】
これによって、上述した本発明の一実施例及び他の実施例と同様に、図６に示すビット毎に位相がπ／２ずつシフトする変調光信号１２２を生成することができる。
【００４５】
このような構成によって、高ビットレートの変調光信号を発生させる場合には外部電気信号１２３の生成が困難になる。しかしながら、外部電気信号１２３を発生させることができれば、位相変調器を複数直列に接続する場合に比べて光の通過損失を低減させることが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、長距離光ファイバ伝送システムにおいて適用可能な変調方式でありかつビット毎に光の位相がπ／２ずつシフトするＲＺ変調信号を生成する光ファイバ伝送用光送信装置において、外部から挿入した電気信号に応じて光の位相を変調する光位相変調器と、外部から挿入した電気信号に応じて光の強度を変調する光強度変調器とを縦続接続してなる光変調回路を設けることによって、新しい光デバイスを用いることなく、隣接ビット間でπ／２シフトした信号を容易に発生させることができ、高ビットレート伝送特性の改善を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の動作を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の動作を示す図である。
【図５】本発明の別の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の別の実施例による光ファイバ伝送用光送信装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
１，３１，５１光源
２〜４，３２，３３，５２光位相変調器
５，６，３４，３５，５３，５４光強度変調器
７〜１１，３６〜３９，５５〜５７増幅器
１２〜１４，４０１／４分周回路
１５〜１８，４２〜４４，５９〜６１光位相調整器
１９，４５，６２クロック・データ再生器
２０，４６，６３パワー分割回路
２１，２２，４７，４８，６４，６５バイアス調整器
４１，５８電気信号発生回路

Claims

外部から挿入した電気信号に応じて光の位相を変調する光位相変調器と、外部から挿入した電気信号に応じて光の強度を変調する光強度変調器とを縦続接続してなる光変調回路を有し、
前記光位相変調器に挿入する電気信号は、隣接ビット間でπ／２シフトしたＲＺ（ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）変調信号を発生させるための信号であることを特徴とする光ファイバ伝送用光送信装置。
入力データ信号からデータとクロック信号とを再生する再生手段と、前記再生手段で再生されたクロック信号を分割する分割手段とを含み、前記分割手段で分割された信号を光位相変調のための電気信号として使用し、前記再生手段で再生されたデータと前記分割手段で分割された信号とを光強度変調のための電気信号として使用することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送用光送信装置。
前記分割手段で分割された信号の位相をシフトさせる光位相調整器と、前記光位相調整器でシフトされた信号の出力振幅を調整して前記光位相変調器に挿入する増幅器とを含むことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ伝送用光送信装置。
前記光位相変調器は、複数の光位相変調器からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の光ファイバ伝送用光送信装置。
前記光位相変調器は、１台の光位相変調器からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ファイバ伝送用光送信装置。