JP4080948B2 - 光送信回路および光受信回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交番位相反転パルス光（ＤＣＳ−ＲＺ信号光）を送信する光送信回路およびその信号光を受信する光受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた高密度波長多重伝送では、符号間干渉の少ないＲＺ系符号の利用が検討されている。しかし、ＲＺ系符号は、ＮＲＺ系符号に比べて光スペクトルの占有帯域が広いために高密度化の妨げになるとともに、光ファイバのもつ非線形光学効果および波長分散特性により光波形に歪みが生じ、光伝送距離および光伝送速度を制限する。このため、狭帯域ＲＺ符号が検討されている。
【０００３】
狭帯域ＲＺ信号としては、交番位相反転パルスを用いたＣＳ（Carrier Suppressed) −ＲＺ信号やＤＣＳ（Duo-binary Carrier Suppressed)−ＲＺ信号がある。ＤＣＳ−ＲＺ信号は、ＲＺ系符号でありなからＮＲＺ系符号と同等の狭帯域を実現できる符号として注目されているが、一般にＲＺ信号に比べて位相制御を加える分だけ回路構成が複雑になり、高速伝送への適用が困難であった。
【０００４】
図７は、ＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する従来の光送信回路の構成例を示す（特許文献１）。図において、光デュオバイナリ信号生成手段は、符号化回路７１、位相反転回路７２、振幅調整回路７３−１，７３−２、二電極駆動ＭＺ（マッハツェンダ）型光変調器７４、パルス光源７５から構成される。入力された２値のデータ信号（バイナリ信号）は、符号化回路７１で３値のデュオバイナリ信号に変換される。このデュオバイナリ信号は２分岐してその一方が反転回路７２で位相反転され、振幅調整回路７３−１，７３−２で帯域制限され、透過率が最小にバイアスされた二電極駆動ＭＺ型光変調器７４をプッシュプル駆動する。
【０００５】
一方、パルス光源７５から出力される光パルス列は、二電極駆動ＭＺ型光変調器８１を介して光デュオバイナリ信号生成手段の二電極駆動ＭＺ型光変調器７４に入力される。二電極駆動ＭＺ型光変調器８１は、光デュオバイナリ信号生成手段で生成されるデュオバイナリ信号のビットレートの半分の周波数のクロック信号（例えば正弦波）ＣＬＫでプッシュプル駆動され、交番位相ＲＺ化された光パルス列を出力する。この光パルス列は、二電極駆動ＭＺ型光変調器７４で互いに位相が反転したデュオバイナリ信号に応じて強度変調され、ＤＣＳ−ＲＺ信号が生成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４４８９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高速な光信号を生成する方法としてＯＴＤＭ（光時分割多重）によるビット多重技術がある。一方、図７に示すＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する光送信回路は、１系列のデータ信号をＤＣＳ−ＲＺ符号化する構成であり、そのままＯＴＤＭに適用することはできなかった。
【０００８】
本発明は、ＯＴＤＭによりビット多重化した後の光キャリア位相条件がＤＣＳ−ＲＺ信号の位相条件を満たし、電気回路の動作速度を低減しながら高速なＤＣＳ−ＲＺ信号を送信することができる光送信回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光送信回路は、等間隔の光パルス列を出力するパルス光源と、パルス光源から出力される光パルス列をｎ分岐する光分岐器と、ｎ系列のデータ信号１〜ｎをそれぞれ一方の入力端子に入力するｎ個のＥＸＯＲ回路を有し、各ＥＸＯＲ回路の出力を次段のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に順次接続し、最終段のＥＸＯＲ回路の出力にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に接続し、各ＥＸＯＲ回路の出力を並列符号化されたデータ信号１〜ｎとして出力する並列符号化回路と、ｎ分岐された光パルス列を入力し二電極に印加される電位差に応じて透過率および出力光の位相を変化させるｎ個の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器を有し、並列符号化されたデータ信号１〜ｎを変調器駆動信号ｄ１〜ｄｎとして入力し、各変調器駆動信号をそれぞれ２分岐して隣接する二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の各一方の電極に印加し、かつ変調器駆動信号ｄｎを２分岐した一方にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の他方の電極に印加し、各二電極駆動マッハツェンダ型光変調器からｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号を出力するＤＣＳ−ＲＺ信号生成部と、ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号にそれぞれ所定の遅延を与える光遅延回路と、光遅延回路で遅延調整されたｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号をビット多重してＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する光結合器とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の光受信回路は、請求項１に記載の光送信回路から送信されたＤＣＳ−ＲＺ信号を入力して直接二乗検波を行う光検波器と、光検波器の出力を１対ｎ多重分離し、光送信回路に入力されたｎ系列のデータ信号１〜ｎを復元する多重分離回路とを備える。
【００１１】
請求項３に記載の光送信回路は、等間隔の光パルス列を出力するパルス光源と、パルス光源から出力される光パルス列をｎ分岐する光分岐器と、ｎ分岐された光パルス列を入力し二電極に印加される電位差に応じて透過率および出力光の位相を変化させるｎ個の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器を有し、ｎ系列のデータ信号１〜ｎを変調器駆動信号ｄ１〜ｄｎとして入力し、各変調器駆動信号をそれぞれ２分岐して隣接する二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の各一方の電極に印加し、かつ変調器駆動信号ｄｎを２分岐した一方にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の他方の電極に印加し、各二電極駆動マッハツェンダ型光変調器からｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号を出力するＤＣＳ−ＲＺ信号生成部と、ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号にそれぞれ所定の遅延を与える光遅延回路と、光遅延回路で遅延調整されたｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号をビット多重してＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する光結合器とを備える。
【００１２】
請求項４に記載の光受信回路は、請求項３に記載の光送信回路から送信されたＤＣＳ−ＲＺ信号を入力して直接二乗検波を行う光検波器と、光検波器の出力を１対ｎ多重分離し、ｎ系列のデータ信号１〜ｎを出力する多重分離回路と、多重分離回路から出力されるｎ系列のデータ信号１〜ｎをそれぞれ一方の入力端子に入力するｎ個のＥＸＯＲ回路を有し、各ＥＸＯＲ回路の出力を次段のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に順次接続し、最終段のＥＸＯＲ回路の出力にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に接続し、各ＥＸＯＲ回路の出力を光送信回路に入力されたｎ系列のデータ信号１〜ｎを復元した信号として出力する並列符号化回路とを備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の光送信回路および光受信回路の第１の実施形態を示す。ここでは、ビットレートＢ／ｎ［bit/s ］のｎ系列のデータ信号をＤＣＳ−ＲＺ信号に変換し、かつビット多重して送信するものとする。
【００１４】
図において、本実施形態の光送信回路は、等間隔の光パルス列を出力するパルス光源１１と、パルス光源１１から出力される光パルス列をｎ分岐する光分岐器１２と、ｎ系列のデータ信号１〜ｎを並列符号化する並列符号化回路２０と、ｎ分岐された光パルス列と並列符号化されたｎ系列のデータ信号を入力し、ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号を生成するＤＣＳ−ＲＺ信号生成部３０と、ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号に所定の遅延ｔ1(＝０），ｔ2(＝１／Ｂ），…，ｔn(＝ (n-1)／Ｂ）を与える光遅延回路４０と、遅延調整されたｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号を結合する光結合器１３により構成される。ただし、光分岐器１２から光結合器１３までのｎ経路について、光遅延回路４０を除く部分の光経路長は互いに等しいものとする。光遅延回路４０で遅延調整され、光結合器１３でのビット多重により生成されたＤＣＳ−ＲＺ信号は光伝送路５０に送信される。
【００１５】
並列符号化回路２０は、並列に配置されるＥＸＯＲ回路２１−１〜２１−ｎと、入力信号にｎ／Ｂ［秒］（１タイムスロット）の遅延を加えて出力する遅延回路２２から構成される。ＥＸＯＲ回路２１−１〜２１−ｎの一方の入力端子にはデータ信号１〜ｎが入力され、ＥＸＯＲ回路２１−１〜２１−（ｎ−１）の出力端子とＥＸＯＲ回路２１−２〜２１−ｎの他方の入力端子が順次接続され、ＥＸＯＲ回路２１−ｎの出力端子が遅延回路２２を介してＥＸＯＲ回路２１−１の他方の入力端子に接続される。ＥＸＯＲ回路２１−１〜２１−ｎの各出力端子から出力される並列符号化されたデータ信号は、変調器駆動信号ｄ１〜ｄｎとしてＤＣＳ−ＲＺ信号生成部３０に入力される。
【００１６】
ＤＣＳ−ＲＺ信号生成部３０は、並列に配置される二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−１〜３１−ｎと、入力信号にｎ／Ｂ［秒］（１タイムスロット）の遅延を加えて出力する遅延回路３２から構成される。変調器駆動信号ｄ１は２分岐し、隣接する二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−１，３１−２の駆動電極に印加される。変調器駆動信号ｄ２は２分岐し、隣接する二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−２，３１−３の駆動電極に印加される。すなわち、二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−２の２つの駆動電極には、変調器駆動信号ｄ１，ｄ２が印加される。以下同様に各変調器駆動信号が二電極駆動ＭＺ型光変調器の各駆動電極に印加されるが、変調器駆動信号ｄｎの一方は二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−ｎの駆動電極に印加され、他方は遅延回路３２を介して二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−１の駆動電極に印加される。
【００１７】
本実施形態の光受信回路は、ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号をビット多重して生成されたＤＣＳ−ＲＺ信号を直接二乗検波する光検波器６１と、１対ｎの多重分離を行う多重分離回路６２により構成される。
【００１８】
図２は、本発明の光送信回路および光受信回路の第１の実施形態の動作例（ｎ＝３の場合）を示す。
送信するデータ１〜３を［０１０…］、［１１０…］、［００１…］とする。なお、図２におけるデータは右から左に時系列に並ぶ。このデータ１〜３は並列符号化回路３０に入力され、図１の構成に基づいて符号化される。ここでは、遅延回路２２の初期値を［０］とし、ＥＸＯＲ回路２１−１の最初の出力値を［０］としている。したがって、並列符号化回路２０から出力される変調器駆動信号ｄ１〜ｄ３は、［００１…］、［１１１…］、［１１０…］となる。
【００１９】
ＤＣＳ−ＲＺ信号生成部３０では、遅延回路３２で変調器駆動信号ｄ３［１１０…］から１タイムスロット遅延させた変調器駆動信号ｄ４［０１１０…］を生成する。なお、遅延回路３２の初期値を［０］としている。二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−１〜３１−３は、それぞれ対応する変調器駆動信号ｄ１〜ｄ４によりプッシュプル駆動され、パルス光源１１から出力される光パルス列が変調される。
【００２０】
二電極駆動ＭＺ型光変調器の動作原理は、二電極に印加される電位差（例えばｄｉ−ｄi+1 ）に応じて透過率および出力光の位相が変化することを利用したものである。例えば、図３に示すように、変調器駆動信号ｄ１が［１］、変調器駆動信号ｄ２が［０］で電位差（ｄ１−ｄ２）がＶπのときの光位相はπ、変調器駆動信号ｄ１が［０］、変調器駆動信号ｄ２が［１］で電位差（ｄ１−ｄ２）が−Ｖπのときの光位相は０となるように設定する。このプッシュプル駆動する変調器駆動信号ｉ，ｉ＋１と、出力光強度および出力光位相の関係を図４に示す。
【００２１】
二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−１は、変調器駆動信号ｄ４，ｄ１によりプッシュプル駆動され、時系列順に［０］と［０］で光出力なし（図中破線三角）、［１］と［０］で位相πで光出力あり（図中白三角）、［１］と［１］で光出力なしとなる。二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−２は、変調器駆動信号ｄ１，ｄ２によりプッシュプル駆動され、時系列順に［０］と［１］で位相０で光出力あり（図中黒三角）、［０］と［１］で位相０で光出力あり、［１］と［１］で光出力なしとなる。二電極駆動ＭＺ型光変調器３１−３は、変調器駆動信号ｄ２，ｄ３によりプッシュプル駆動され、時系列順に［１］と［１］で光出力なし、［１］と［１］で光出力なし、［１］と［０］で位相πで光出力ありとなる。
【００２２】
ＤＣＳ−ＲＺ信号生成部３０から出力される３系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号は、光遅延回路４０で順次遅延が与えられ、光結合器１３でビット多重されてＤＣＳ−ＲＺ信号となり、光伝送路５０に送出される。図に示すように、光伝送路５０上の光信号は光パルスごとに位相が反転し、光キャリア位相条件がＤＣＳ−ＲＺ信号の位相条件を満たしていることがわかる。
【００２３】
光伝送路５０を伝送されたＤＣＳ−ＲＺ信号は、光受信回路の光検波器６１で直接二乗検波され、位相情報が消失して［０１０１１０００１…］の出力が得られる。これを多重分離回路６２で１対ｎ多重分離を行うことにより、３系列のデータ信号［０１０…］、［１１０…］、［００１…］が得られる。これは、送信データと同じものである。
【００２４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の光送信回路および光受信回路の第２の実施形態を示す。図６は、本発明の光送信回路および光受信回路の第２の実施形態の動作例（ｎ＝３の場合）を示す。
【００２５】
本実施形態の特徴は、並列符号化回路２０を光送信回路から光受信回路に移動した構成にある。すなわち、光送信回路では、ｎ系列のデータ信号１〜ｎを変調器駆動信号ｄ１〜ｄｎとしてＤＣＳ−ＲＺ信号生成部３０に直接入力する。一方、光受信回路では、多重分離回路６２から出力されるｎ系列のデータ信号を多重分離回路２０を介して出力する。このような構成によっても、図６に示すように、光伝送路５０上はＤＣＳ−ＲＺ信号として伝送され、最終的に送信データが再生される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光送信回路および光受信回路は、ｎ系列のデータ信号をビット多重し、かつＤＣＳ−ＲＺ信号を生成することができるので、電気回路の動作速度を低減しながら高速なＤＣＳ−ＲＺ信号を送受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光送信回路および光受信回路の第１の実施形態を示す図。
【図２】第１の実施形態の動作例を示す図。
【図３】二電極駆動ＭＺ型光変調器の透過率特性を示す図。
【図４】二電極駆動ＭＺ型光変調器の入出力特性を示す図。
【図５】本発明の光送信回路および光受信回路の第２の実施形態を示す図。
【図６】第２の実施形態の動作例を示す図。
【図７】ＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する従来の光送信回路の構成例を示す図。
【符号の説明】
１１ パルス光源
１２ 光分岐器
１３ 光結合器
２０ 並列符号化回路
２１ ＥＸＯＲ回路
２２ 遅延回路
３０ ＤＣＳ−ＲＺ信号生成部
３１ 二電極駆動ＭＺ型光変調器
３２ 遅延回路
４０ 光遅延回路
５０ 光伝送路
６１ 光検波器
６２ 多重分離回路

Claims (4)

1. 等間隔の光パルス列を出力するパルス光源と、
   前記パルス光源から出力される光パルス列をｎ分岐する光分岐器と、
   ｎ系列のデータ信号１〜ｎをそれぞれ一方の入力端子に入力するｎ個のＥＸＯＲ回路を有し、各ＥＸＯＲ回路の出力を次段のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に順次接続し、最終段のＥＸＯＲ回路の出力にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に接続し、各ＥＸＯＲ回路の出力を並列符号化されたデータ信号１〜ｎとして出力する並列符号化回路と、
   前記ｎ分岐された光パルス列を入力し二電極に印加される電位差に応じて透過率および出力光の位相を変化させるｎ個の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器を有し、前記並列符号化されたデータ信号１〜ｎを変調器駆動信号ｄ１〜ｄｎとして入力し、各変調器駆動信号をそれぞれ２分岐して隣接する二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の各一方の電極に印加し、かつ変調器駆動信号ｄｎを２分岐した一方にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の他方の電極に印加し、各二電極駆動マッハツェンダ型光変調器からｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号を出力するＤＣＳ−ＲＺ信号生成部と、
   ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号にそれぞれ所定の遅延を与える光遅延回路と、
   前記光遅延回路で遅延調整されたｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号をビット多重してＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する光結合器と
   を備えたことを特徴とする光送信回路。
2. 請求項１に記載の光送信回路から送信されたＤＣＳ−ＲＺ信号を入力して直接二乗検波を行う光検波器と、
   前記光検波器の出力を１対ｎ多重分離し、前記光送信回路に入力されたｎ系列のデータ信号１〜ｎを復元する多重分離回路と
   を備えたことを特徴とする光受信回路。
3. 等間隔の光パルス列を出力するパルス光源と、
   前記パルス光源から出力される光パルス列をｎ分岐する光分岐器と、
   前記ｎ分岐された光パルス列を入力し二電極に印加される電位差に応じて透過率および出力光の位相を変化させるｎ個の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器を有し、ｎ系列のデータ信号１〜ｎを変調器駆動信号ｄ１〜ｄｎとして入力し、各変調器駆動信号をそれぞれ２分岐して隣接する二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の各一方の電極に印加し、かつ変調器駆動信号ｄｎを２分岐した一方にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初の二電極駆動マッハツェンダ型光変調器の他方の電極に印加し、各二電極駆動マッハツェンダ型光変調器からｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号を出力するＤＣＳ−ＲＺ信号生成部と、
   ｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号にそれぞれ所定の遅延を与える光遅延回路と、
   前記光遅延回路で遅延調整されたｎ系列のＤＣＳ−ＲＺ要素信号をビット多重してＤＣＳ−ＲＺ信号を生成する光結合器と
   を備えたことを特徴とする光送信回路。
4. 請求項３に記載の光送信回路から送信されたＤＣＳ−ＲＺ信号を入力して直接二乗検波を行う光検波器と、
   前記光検波器の出力を１対ｎ多重分離し、ｎ系列のデータ信号１〜ｎを出力する多重分離回路と、
   前記多重分離回路から出力されるｎ系列のデータ信号１〜ｎをそれぞれ一方の入力端子に入力するｎ個のＥＸＯＲ回路を有し、各ＥＸＯＲ回路の出力を次段のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に順次接続し、最終段のＥＸＯＲ回路の出力にデータ信号１ビット分の遅延を加えて最初のＥＸＯＲ回路の他方の入力端子に接続し、各ＥＸＯＲ回路の出力を前記光送信回路に入力されたｎ系列のデータ信号１〜ｎを復元した信号として出力する並列符号化回路と
   を備えたことを特徴とする光受信回路。

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