JP4013631B2

JP4013631B2 - 光信号発生装置

Info

Publication number: JP4013631B2
Application number: JP2002128356A
Authority: JP
Inventors: 栄一芝野; 秀徳多賀
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003324386A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号発生装置に関し、より具体的には、光ファイバ伝送に適した光パルス信号を発生する光信号発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送では、光パルス信号のパルス波形が、光ファイバの波長分散、非線形性及び偏波依存損失（ＰＤＬ）により劣化する。また、光パルスの立ち上がり及び立ち下がりでは、自己位相変調（ＳＰＭ）の作用により光周波数が変動する。光周波数の変動が光群速度の変動になり、光パルスを時間軸方向で伸縮させる。これは、光パルス伝送の伝送特性の劣化につながる。
【０００３】
このような伝送特性の劣化を低減する手段として、光パルス信号のビットレートと同じ周波数の正弦波で光パルス信号の位相を変調する構成が知られている（例えば、特開平１０−２８５１４４号公報、特開２０００−６８９４０号公報及び特開２０００−３１９１５号公報）。
【０００４】
図３は、従来の光送信装置の概略構成ブロック図を示す。レーザダイオード１１０は光キャリアとなるＣＷレーザ光を出力し、データ発生装置１１２は送信すべきデータを発生する。強度変調器１１４は、レーザダイオード１１０から出力されるＣＷレーザ光の強度を、データ発生装置１１２から出力されるデータにより変調して、ＲＺ又はＮＲＺ形式の光パルス信号を生成する。
【０００５】
クロック発生回路１１６は、データ発生装置１１２の出力するデータのデータレートと同じ周波数のクロックを発生する。クロック発生回路１１６の出力はアンプ１１８により増幅され、位相シフト回路１２０に入力する。位相シフト回路１２０は、アンプ１１８から出力されるクロックの位相を調整し、位相変調器１２２に駆動信号として印加する。位相変調器１２２は、位相シフト回路１２０からの駆動信号に従い強度変調器１１４の出力光の位相を変調し、光伝送路に出力する。位相変調器１２２は、駆動電圧により屈折率が変化する光学素子、例えば、ＬｉＮｂＯ_３の結晶からなる。
【０００６】
図４は、図３に示す従来例の波形例を示す。波形１３０は強度変調器１１４の出力データ光の波形例を示し、波形１３２は、位相シフト回路１２０から位相変調器１２２に印加される駆動信号の波形例を示し、波形１３４は、光伝送路を伝送するデータ光の波形例を示す。
【０００７】
位相変調は、光周波数を変動させることでもある。そこで、特開平１０−２８５１４４号公報に記載されるように、データ光のビットに同期してその位相を変調することで、光パルスの立ち上がり及び立ち下がりの光周波数の変動を抑制できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に波形１３０，１３２として示すように、従来の構成では、光信号のマーク部分かスペース部分かに関わらず、位相変調が作用するように構成されている。位相変調の効果が光伝送路上でＡＭ変調の効果に変換され、図３に波形１３４として示すように、スペース部分の振幅値が大きくなる。これが、アイ開口率を劣化させ、Ｑ値を低下させる。ＮＲＺ伝送の波形例を図示したが、これは、ＲＺ伝送の場合でも、同じである。
【０００９】
本発明は、スペース部分の振幅変動を抑制した光信号発生装置を提示することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光信号発生装置は、光キャリアを発生する光源と、当該光源から出力される当該光キャリアの強度を、送信データパルス信号に従い変調する強度変調器と、当該送信データパルス信号の位相を調整する位相調整回路と、当該位相調整回路の出力電気信号の正又は負の極性部分により駆動される位相変調器であって、当該強度変調器から出力されるデータ光のマーク部分に相当する区間で当該データ光の光位相を変調し、当該データ光のスペース部分に相当する区間で当該データ光を光位相変調無しで出力することで光パルスの立ち上がりと立ち下がりで互いに逆方向の光周波数変化が生じる位相変調器とを具備することを特徴とする。
【００１９】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。レーザダイオード１０は光キャリアとなるＣＷレーザ光を出力し、データ発生装置１２は送信すべきデータの２値信号を発生する。強度変調器１４は、レーザダイオード１０から出力されるＣＷレーザ光の強度を、データ発生装置１２から出力されるデータにより変調して、ＮＲＺ形式の光パルス信号を生成する。
【００２１】
データ発生装置１２から出力されるデータ信号はまた、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６にも印加される。ＤＣ／ＡＣ変換回路１６は、具体的にはコンデンサからなる。ＤＣ／ＡＣ変換回路１６の出力は、アンプ１８により増幅され位相シフト回路２０に入力する。位相シフト回路２０は、後述する位相変調器２６において、その駆動信号と、強度変調器１４から出力されるデータ信号光との位相が所望の関係になるように、アンプ１８の出力信号の位相を調整する。
【００２２】
位相シフト回路２０の出力は、反転器２２を介してセレクタ２４のＡ端子に印加され、また、直接、セレクタ２４のＢ端子に印加される。セレクタ２４は、Ａ端子又はＢ端子の信号を選択し、駆動電圧信号として位相変調器２６に印加する。セレクタ２４は、一旦、設定された後は、変更されることは無い。
【００２３】
位相変調器２６はセレクタ２４からの正の駆動電圧信号に従い、強度変調器１１４の出力光の位相を変調し、光伝送路に出力する。位相変調器２６は、正電圧の範囲の駆動電圧により屈折率が変化する光学素子、例えば、ＬｉＮｂＯ_３の結晶からなる。
【００２４】
図２は、図１に示す実施例の各部の波形例を示す。但し、理解を容易にするために、位相シフト回路２０による位相シフトは無視してある。また、強度変調器１４から出力されるデータ信号光の波形は、実質的に、データ発生回路１２から出力されるデータの信号波形と同じであると仮定している。
【００２５】
波形３０は、デーや発生装置１２から出力されるデータ信号の波形例を示し、波形３２は、強度変調器１４から出力されるデータ信号光の光周波数変化例を示す。波形３２の縦軸は相対光周波数Δｆである。光パルスの立ち上がり部分で光周波数が一時的に低下し（波長が長くなり）、光パルスの立ち下がり部分で光周波数が一時的に上昇する（波長が短くなる）。
【００２６】
波形３４は、位相シフト回路２０の出力信号の波形例を示す。波形３４は、実質的には、ＤＣ／ＡＣ変換器１６の出力波形でもある。波形３６は、反転器２２の出力波形を示す。即ち、波形３６は、波形３４を上下反転したものになっている。セレクタ２４は、使用する位相変調器２６の特性、及び、位相変調器２６に入力するデータ光の位相に応じて、位相シフト回路２０の出力（波形３４）又は反転器２２の出力（波形３６）を選択するように設定される。選択された信号が、駆動信号又は変調信号として位相変調器２６に印加される。
【００２７】
図２に示すタイミング及び波形例において、位相変調器２６が正の駆動電圧により駆動されるものである場合、データ信号光のマーク部分のみが位相変調されるように、セレクタ２４は、波形３４を選択するように設定される。逆に、位相変調器２６が負の駆動電圧により駆動されるものである場合、データ信号光のマーク部分のみが位相変調されるように、セレクタ２４は、波形３６を選択するように設定される。
【００２８】
波形３８は、位相変調器２６による位相変化の模式図を示す。縦軸は、相対光位相を示す。例えば、セレクタ２４が位相シフト回路２０の出力(波形３２)を選択しているとする。位相変調器２６が正の駆動電圧により駆動されるものである場合、位相変調器２６は、波形３４の正電圧部分において、強度変調器１４からのデータ信号光の位相を変調するので、マーク部分にのみ位相変調が行われ、スペース部分では位相変調が生じない。従って、波形３８で示すように、スペース部分では位相変調による相対光位相はゼロになる。光位相の微分が光周波数に相当するので、本実施例では、光パルスの立ち上がりと立ち下がりで互いに逆方向の光周波数変化が生じる。
【００２９】
位相変調による光周波数変化を、波形３４に示す光周波数変動を打ち消す方向に設定しておくと、光パルスの立ち上がり及び立ち下がりでの光周波数変動を抑制できる。位相変調による光周波数変化が波形３４に示す光周波数変動を打ち消すかどうかは、位相変調器２６に使用する光学デバイスの駆動電圧に対する屈折率変化の特性によるので、そのような調整は容易である。
【００３０】
波形４０は、位相変調器２６の出力信号光の光周波数変化例を示す。即ち、波形４０は、波形３２に対して位相変調による光周波数変動を加味した光周波数変動例を示す。波形３２，４０を比較すると分かるように、光周波数変動の振幅が減少する。これにより、時間軸方向での光パルスの波形乱れを抑制することもできる。
【００３１】
強度変調１４から出力されるデータ信号光の光パルス波形が、データ発生装置１２から出力されるデータ信号のパルス波形とは異なる場合、ＤＣ／ＡＣ変換回路１６ら位相シフト回路２０までの間に、パルス波形を光パルス波形に合致させる波形整形回路を配備すれば良い。
【００３２】
ＮＲＺ伝送の実施例を説明したが、本発明は、ＲＺ伝送にも適用することは勿論である。
【００３３】
特定の実施例について説明したが、本発明は、特許請求の範囲に記載される事項により特定される技術的範囲内での変更・修整が可能であり、そのような変更・修整を施された内容も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、光パルス信号のマーク部分のみに位相変調を施すので、光ファイバ伝送中にスペース部分の振幅が増大するのを防止できる。これにより、アイ開口率が改善され、Ｑ値が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例の各部の波形例を示す。
【図３】従来例の概略構成ブロック図である。
【図４】従来例の波形例である。
【符号の説明】
１０：レーザダイオード
１２：データ発生装置
１４：強度変調器
１６：ＤＣ／ＡＣ変換回路
１８：アンプ１
２０：位相シフト回路
２２：反転器
２４：セレクタ
２６：位相変調器
３０：デーや発生装置１２から出力されるデータ信号の波形例
３２：強度変調器１４から出力されるデータ信号光の光周波数変化例
３４：位相シフト回路２０の出力信号の波形例
３６：反転器２２の出力波形
３８：位相変調器２６による位相変化例
４０：位相変調器２６の出力信号光の光周波数変化例
１１０：レーザダイオード
１１２：データ発生装置
１１４：強度変調器
１１６：クロック発生回路
１１８：アンプ
１２０：位相シフト回路
１２２：位相変調器
１３０：強度変調器１１４の出力データ光の波形例
１３２：位相変調器１２２に印加される駆動信号の波形例
１３４：光伝送路を伝送するデータ光の波形例

Claims

光キャリアを発生する光源（１０）と、
当該光源（１０）から出力される当該光キャリアの強度を、送信データパルス信号に従い変調する強度変調器（１４）と、
当該送信データパルス信号の位相を調整する位相調整回路（１６，１８，２０，２２，２４）と、
当該位相調整回路（２０）の出力電気信号の正又は負の極性部分により駆動される位相変調器であって、当該強度変調器から出力されるデータ光のマーク部分に相当する区間で当該データ光の光位相を変調し、当該データ光のスペース部分に相当する区間で当該データ光を光位相変調無しで出力することで光パルスの立ち上がりと立ち下がりで互いに逆方向の光周波数変化が生じる位相変調器（２６）
とを具備することを特徴とする光信号発生装置。
当該位相調整回路が、
当該送信データパルス信号の位相をシフトする位相シフト回路（２０）と、
当該位相シフト回路（２０）の出力を反転する反転器（２２）と、
当該位相シフト回路（２０）の出力及び当該反転器（２２）の出力の一方を選択し、当該位相変調器（２６）に印加するセレクタ（２４）
とを具備することを特徴とする請求項１に記載の光信号発生装置。
当該位相調整回路が、更に、当該位相シフト回路（２０）の入力段及び出力段の一方に配置され、入力信号を交流化するＤＣ／ＡＣ変換器（１６）を具備することを特徴とする請求項２に記載の光信号発生装置。