JP4077795B2 - Ｓｃｍアナログ光信号に対するレーザダイオードのバイアスを最適化可能な光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、ＳＣＭ(Sub-carrier Multiplexing)アナログ光伝送システムに関し、特に、電気信号を光信号へ変換するレーザダイオードのバイアスを最適化することのできるＳＣＭアナログ光伝送システムに関する。

一般的に、副搬送波多重光伝送、すなわち、ＳＣＭアナログ光伝送を行う場合、伝送すべき電気信号を光信号へ変換するレーザダイオードの設定バイアスにより、ＣＳＯ(Composite Second Order)値が変わることが知られている。ＣＳＯは、搬送波信号に対して２次以上の偶数オーダー(even order)の非線形雑音成分として作用し、搬送波に対する雑音率、すなわち、ＣＮＲ(Carrier to Noise Ratio)を低下させる。ケーブルテレビジョン信号のスペクトルのように信号の分布が広帯域である場合、ＣＳＯが主要な雑音成分として作用する。従って、副搬送波多重光伝送のためには、ＣＳＯを減少させるためにレーザダイオードのバイアスを最適化することが要求される。

図１は、一般的な光伝送システムを示すブロック図である。この光伝送システムは、変調部１０、電光変換部１２、調節部２６、光電変換部１６、復調部１８、スペクトル発生部２４、及び信号発生部２２を有する。

変調部１０は、ベースバンドの電気信号の副搬送波多重変調を遂行する。このとき、変調部１０には、信号発生部２２から生成されたパルス信号も入力される。電光変換部１２は、多重変調された電気信号をレーザダイオードのバイアスにより光信号に変換して光ファイバ１４を通じて伝送する。調節部２６は、電気信号を光信号へ変換するレーザダイオードのバイアスを手動で調節する。

光電変換部１６は、光ファイバ１４を通じて伝送された光信号を電気信号に変換する。このとき、スペクトル発生部２４は、光電変換部１６で変換された電気信号からＣＮＲを監視する。復調部１８は、変調部１０の変調動作に対応して変換された電気信号を復調して出力する。復調部１８で復調される電気信号のうち、信号発生部２２から生成されて変調部１０で変調されてきたパルス信号は、ビットエラー率をテストするために信号発生部２２に印加される。信号発生部２２は、復調された電気信号に対するビットエラー率をテストする。最後に、スペクトル発生部２４には、光電変換部１６で変換された電気信号がスペクトルで表示される。

使用者は、スペクトル発生部２４に表示される電気信号のスペクトルを見てレーザダイオードに対するバイアスを調節するかどうか決定し、調節部２６を操作してレーザダイオードのバイアスを手動で調節する。

このように従来の光伝送システムでレーザダイオードのバイアスを調節する場合、使用者が受信電気信号のスペクトルを確認しつつ調節部を直接操作してレーザダイオードのバイアスを手動で調節しなければならない不便さがある。

また、レーザダイオードのバイアスを調節するために使用者が受信電気信号のスペクトルを確認しつつ調節部を直接操作する場合、レーザダイオードのバイアスを正確に最適化することに難しさがある。

上記背景に鑑みて本発明の目的は、レーザダイオードのバイアスを線形性側面でさらに簡単且つ容易に最適化できるＳＣＭアナログ光伝送システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、レーザダイオードのバイアス最適化をさらに正確に調節できるＳＣＭアナログ光伝送システムを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、レーザダイオードのバイアス最適化機能をもった光伝送システムにおいて、設定されたバイアスによりレーザダイオードを利用してベースバンドの電気信号を光信号に変換し、光ファイバへ出力する光送信器と、この光送信器から受信した光信号をベースバンドの電気信号へ変換する光受信器と、光受信器の選択部から出力されたデジタル形態の電気信号に対してサンプリングクロックを復元するクロック復元部と、復元されたデータを出力する固定の“in-service channel”とレーザダイオードのバイアスエラーにより発生したエラーを検出するための可変の“out-of-service channel”を有し、選択部から出力された電気信号に対して電圧値と位相値とを変数で有するアイオープンパラメータを形成し、電気信号のデータ復元するデータ復元部と、アイオープンパラメータ内で固定されるように設定されたしきい値と、アイオープンパラメータ内に分布し、復元データの要素である位相値及び電圧値を有する信号とをそれぞれ比較して、この光受信器で変換された電気信号に基づいてレーザダイオードのバイアスにより光信号に発生した電気信号に対する光送信器のレーザダイオードのバイアスエラー値を検出するエラー検出部を備える復元器と、この復元器で検出されたバイアスエラー値に基づいて、アイオープニング面積が最大になるバイアス区間の中間値を算出し、レーザダイオードのバイアスを最適に調節するバイアス調節器と、を備えることを特徴とする。

光送信器は、複数のベースバンドの電気信号を副搬送波と合成して複数の電気信号に変調する変調部と、この変調部で変調された複数の電気信号を１つの電気信号にマルチプレキシングするマルチプレクサと、このマルチプレクサでマルチプレキシングされた電気信号を、バイアス調節器の制御により設定されたレーザダイオードのバイアスに基づいて光信号に変換する電光変換部とを備える構成とすることができる。

光受信器は、光送信器の電光変換部から伝送されてきた光信号を、設定されたレベルを有する電気信号へ変換する光電変換部と、この光電変換部で変換された電気信号を複数の電気信号にデマルチプレキシングするデマルチプレクサと、このデマルチプレキシングされた複数の電気信号から副搬送波を検出してベースバンドの電気信号を復調する復調部と、復調された複数の電気信号を出力し、該複数の電気信号のうち、光送信器の変調部により変調されたデジタル形態の電気信号を選択して復元器へ出力する選択部とを備える構成とすることができる。

バイアス調節器は、エラー検出部で検出された電気信号に対するバイアスエラー値を貯蔵する貯蔵部と、光送信器のレーザダイオードのバイアスを調節するための動作を制御し、貯蔵部に貯蔵されたバイアスエラー値に基づいてレーザダイオードのバイアス最適値を算出する制御部と、最適値をアナログ信号へ変換してアナログ信号に対応してレーザダイオードのバイアスを最適に調節するＤＡＣとを備える。

本発明によると、レーザダイオードのバイアスにより発生したエラーを検出して“アイオープニング”面積が最大になるバイアス区間の中間値に基づいてレーザダイオードのバイアスを自動に最適化することにより、レーザダイオードのバイアスの最適化をより容易にできる。また、光伝送システムにレーザダイオードのバイアスに対する最適化機能を含むことにより、ＳＣＭアナログ光伝送のためのモジュール化が可能である。そして、光信号に発生するエラー値が変化する度にレーザダイオードのバイアスを自動で最適化調節するので、より良好な光信号を生成及び復元することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。

図２は、本発明によるレーザダイオードのバイアス最適化可能な光伝送システムの好適な実施例を示すブロック図である。この光伝送システムは、光送信器１００、光受信器１２０、復元器１４０、及びバイアス調節器１６０を有する。

光送信器１００は、設定されたバイアスにより電気信号を光信号に変換するレーザダイオード(図示せず)を利用してベースバンドの電気信号を光信号に変換し、光ファイバ５０を通じて光受信器１２０に伝送する。光受信器１２０は、光送信器１００から光ファイバ５０を通じて伝送されてきた光信号をベースバンドの電気信号に変換する。復元器１４０は、光受信器１２０で変換された電気信号に基づいてレーザダイオード(図示せず)のバイアスにより発生したエラーを検出する。バイアス調節器１６０は、復元器１４０で検出された光信号に対するエラー値に基づいて、光送信器１００において電気信号を光信号へ変換するレーザダイオードのバイアスを最適に調節する。このバイアス調節器１６０は、復元器１４０でエラーを検出して“アイオープニング”の面積が最大であるバイアス区間の中間値を算出し、算出された中間値に基づいてレーザダイオードのバイアスを最適に調節する。

つまり、伝送された光信号に対するエラーを検出して“アイオープニング”の面積が最大になるバイアス区間の中間値に基づいてレーザダイオードのバイアスを自動に最適化することにより、レーザダイオードのバイアスをより容易に調節することができる。また、光信号を受信する光受信器１２０は、光ファイバ５０の光信号の伝送状態を考慮してレーザダイオードのバイアスが自動調節された光信号を受信することにより、より良好な光信号を受信及び復元することができる。

より詳細に光送信器１００は、変調部１０２、マルチプレクサ(ＭＵＸ)１０４、及び電光変換部１０６を有する。変調部１０２は、複数のベースバンドの電気信号を副搬送波と合成して電気信号を変調する。マルチプレクサ(ＭＵＸ)１０４は、変調部１０２で変調された複数の電気信号を１つの電気信号にマルチプレキシング(multiplexing)する。電光変換部１０６は、マルチプレクサ１０４でマルチプレキシングされた電気信号をバイアス調節器１６０の制御により設定されたレーザダイオードのバイアスに基づいて光信号に変換する。このとき、電光変換部１０６により変換された光信号は、光ファイバ５０を通じて光受信器１２０に伝送される。

光受信器１２０は、光電変換部１２２、デマルチプレクサ(ＤＥＭＵＸ)１２４、復調部
１２６、及び選択部１２８を有する。光電変換部１２２は、光ファイバ５０を通じて伝送された光信号を電気信号に変換する。デマルチプレクサ１２４は、光電変換部１２２で変換された電気信号を複数の電気信号にデマルチプレキシング(demultiplexing)する。復調部１２６は、デマルチプレキシングされた複数の電気信号から副搬送波を検出してベースバンドの電気信号を復調する。選択部１２８は、復調部１２６で復調された複数の電気信号を出力し、複数の電気信号のうち、変調部１０２で変換されたエラー検出用のデジタル信号を選択して復元器１４０へ出力する。 従って、復元器１４０は、選択部１０２で選択されて出力されたデジタル信号に基づいてエラーを検出する。

復元器１４０は、クロック復元部(clock recovery section)１４２、データ復元部(data recovery section)１４４、及びエラー検出部(error detection section)１４６を有する。クロック復元部１４２は、選択部１２８から出力されたデジタル信号であるベースバンドの電気信号に対してサンプリングクロックを復元する。データ復元部１４４は、選択部１２８から出力された電気信号に対して電圧値と位相値とを変数で有するアイオープンパラメータ(eye open parameter)を形成し、アイオープンパラメータ内に設定されたしきい値に対する電気信号の大きさを比較して、光受信器１２０の選択部１２８からの電気信号のデータを復元する。

データ復元部１４４には、復元されたデータを出力する“in-service channel”とレーザダイオードのバイアスエラー値により発生したエラーを検出するための“out-of-service channel”がある。エラー検出部１４６は、“out-of-service channel”の電圧値及び位相値を変化させて“in-service channel”とのバイアスエラー値を検出する。このとき、エラー検出部１４６は、固定の“in-service channel”と可変の“out-of-service channel”のデータ値が異なるとエラーとして判断する。望ましくは、本例において、“ＶＩＴＥＳＳＥ”社の“ＶＳＣ８１２３”が復元器１４０として使用可能である。

バイアス調節器１６０は、制御部１６２、貯蔵部１６４、及びＤＡＣ１６６を有する。制御部１６２は、バイアス調節器１６０のレーザダイオードに対するバイアスの調節を制御する。貯蔵部１６４には、エラー検出部１４６で検出された電気信号のエラー値が貯蔵される。ＤＡＣ１６６は、入力されるデジタル信号をアナログ信号へ変換して電光変換部１０６のレーザダイオードに入力することにより、電光変換部１０６のレーザダイオードのバイアスを調節する。制御部１６２は、貯蔵部１６４に貯蔵されたエラー値に基づいて“アイオープニング”の面積の大きさを比較して判断する。このとき、“アイオープニング”は、レーザダイオードの線形性がよい部分でより大きい面積を有する。このような“アイオープニング”の面積は、レーザダイオードに印加されるバイアスにより変わり、制御部１６２で算出された“アイオープニング”の中間値がレーザダイオードに対するバイアスの最適値になる。

これにより、制御部１６２は、最大の“アイオープニング”面積をもつデジタル信号の光信号に電気信号が変換されるような最適値であるレーザダイオードのバイアス区間の中間値をＤＡＣ１６６へ伝送する。ＤＡＣ１６６は、中間値であるデジタル信号をアナログ信号に変換し、該中間値に対応して変換されたアナログ信号を電光変換部１０６に印加する。電光変換部１０６は、ＤＡＣ１６６から印加されたアナログ信号である、“アイオープニング”が最大の光信号変換を可能とするレーザダイオードのバイアス区間の中間値により、レーザダイオードのバイアスを最適化する。

従って、光信号に発生するエラー値が変化する度にレーザダイオードのバイアスを自動で最適化調節することにより、さらに良好な光信号を生成及び復元することができる。

図３は、図２の変調部１０２をより詳細に示す。変調部１０２は、ｎ個の副搬送波にｎ個のベースバンドの電気信号を合成して電気信号に対する変調を遂行するｎ個の合成部１０２ａ，１０２ｂ，…，１０２ｎを有する。このように変調されたｎ個の副搬送波により変調された電気信号は、マルチプレクサ(ＭＵＸ)１０４に印加されて１つの電気信号にマルチプレキシングされる。

図４は、図２の復調部１２６をより詳細に示す。復調部１２６は、デマルチプレクサ(ＤＥＭＵＸ)１２４によりデマルチプレキシングされたｎ個の電気信号から副搬送波を検出して電気信号に対する復調を遂行するｎ個の復調部１２６ａ，１２６ｂ，…，１２６ｎを有する。このように復調されたベースバンドの電気信号は、選択部１２８によりクロック復元部１４２、データ復元部１４４、及び外部に選択的に出力される。

以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。

一般的な光伝送システムの例を示すブロック図。 本発明によるＳＣＭアナログ光伝送に際してレーザダイオードのバイアスを最適化する光伝送システムのブロック図。 図２の変調部をより詳細に示す図。 図２の復調部をより詳細に示す図。

符号の説明

１００ 光送信器
１０２ 変調部
１０４ マルチプレクサ
１０６ 電光変換部
１２０ 光受信器
１２２ 光電変換部
１２４ デマルチプレクサ
１２６ 復調部
１２８ 選択部
１４０ 復元器
１４２ クロック復元部
１４４ データ復元部
１４６ エラー検出部
１６０ バイアス調節器
１６２ 制御部
１６４ 貯蔵部
１６６ ＤＡＣ（ＤＡコンバータ）

Claims (4)

1. レーザダイオードのバイアス最適化機能をもつ光伝送システムにおいて、
   設定されたバイアスにより前記レーザダイオードを利用してベースバンドの電気信号を光信号に変換し、光ファイバへ出力する光送信器と、
   前記光送信器から受信した前記光信号をベースバンドの電気信号へ変換する光受信器と、
   前記光受信器の選択部から出力されたデジタル形態の電気信号に対してサンプリングクロックを復元するクロック復元部と、復元されたデータを出力する固定の“in-service channel”とレーザダイオードのバイアスエラーにより発生したエラーを検出するための可変の“out-of-service channel”を有し、前記選択部から出力された前記電気信号に対して電圧値と位相値とを変数で有するアイオープンパラメータを形成し、電気信号のデータを復元するデータ復元部と、前記アイオープンパラメータ内で固定されるように設定されたしきい値と、前記アイオープンパラメータ内に分布し、前記復元データの要素である位相値及び電圧値を有する信号とをそれぞれ比較して、前記光受信器で変換された前記電気信号に基づいて前記レーザダイオードのバイアスにより前記光信号に発生した前記電気信号に対する光送信器のレーザダイオードのバイアスエラー値を検出するエラー検出部を備える復元器と、
   前記復元器で検出されたバイアスエラー値に基づいて、アイオープニング面積が最大になるバイアス区間の中間値を算出し、前記レーザダイオードのバイアスを最適に調節するバイアス調節器と、を備えることを特徴とする光伝送システム。
2. 前記光送信器は、
   複数のベースバンドの電気信号を副搬送波と合成して複数の電気信号に変調する変調部と、
   前記変調部で変調された複数の電気信号を１つの電気信号にマルチプレキシングするマルチプレクサと、
   前記マルチプレクサでマルチプレキシングされた電気信号を、バイアス調節器の制御により設定されたレーザダイオードのバイアスに基づいて光信号に変換する電光変換部と、を備える請求項１記載の光伝送システム。
3. 前記光受信器は、
   光送信器の電光変換部から伝送されてきた光信号を、設定されたレベルを有する電気信号に変換する光電変換部と、
   前記光電変換部で変換された電気信号を複数の電気信号にデマルチプレキシングするデマルチプレクサと、
   前記デマルチプレキシングされた複数の電気信号から副搬送波を検出してベースバンドの電気信号を復調する復調部と、
   前記復調された複数の電気信号を出力し、該複数の電気信号から、前記光送信器の変調部により変調されたデジタル形態の電気信号を選択して復元器へ出力する選択部と、
   を備える請求項１記載の光伝送システム。
4. 前記バイアス調節器は、
   復元器のエラー検出部で検出された電気信号に対する前記バイアスエラー値を貯蔵する貯蔵部と、
   光送信器のレーザダイオードのバイアスを調節するための動作を制御し、前記貯蔵部に貯蔵された前記バイアスエラー値に基づいて前記レーザダイオードのバイアス最適値を算出する制御部と、
   前記最適値をアナログ信号へ変換して該アナログ信号に対応して前記レーザダイオードのバイアスを最適に調節するＤＡＣと、を備える請求項１記載の光伝送システム。

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