JP4199611B2 - Optical wavelength division multiplexing equipment - Google Patents

Optical wavelength division multiplexing equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4199611B2
JP4199611B2 JP2003201419A JP2003201419A JP4199611B2 JP 4199611 B2 JP4199611 B2 JP 4199611B2 JP 2003201419 A JP2003201419 A JP 2003201419A JP 2003201419 A JP2003201419 A JP 2003201419A JP 4199611 B2 JP4199611 B2 JP 4199611B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
filter
signal
waveform
optical filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003201419A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005045415A (en
Inventor
重喜 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2003201419A priority Critical patent/JP4199611B2/en
Publication of JP2005045415A publication Critical patent/JP2005045415A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4199611B2 publication Critical patent/JP4199611B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長多重(WDM)方式の光伝送装置に関し、1ビット信号あるいは1シンボル信号の各信号間の符号間干渉を抑圧し、かつ波長チャネル間の干渉妨害を抑えて合波、伝送、分波および検波する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
波長多重方式(WDM)システムでは、各ビット信号のパルス間隔をT(秒)、信号の伝送レートをF(ビット/秒)とすると、チャネル周波数間隔が40Fヘルツ以上であり、たとえば、伝送レートFが2.5Gビット/秒に対してチャネル波長間隔は100GHz以上である。こうした波長多重方式では、波長選択素子を介した波長の合波、伝送、分派及び検波において各波長間の干渉や信号処理に伴い生じる信号劣化は問題とならなかった。
【0003】
一方、波長の使用効率を上げるため高密度の波長多重方式(DWDM)(Dense WDM)が検討されるようになっている。この波長多重方式では、各ビット信号のパルス間隔をT(秒)、信号の伝送レートをF(ビット/秒)とすると、チャネル周波数間隔が2.5Fヘルツであり、たとえば伝送レートFが40Gビット/秒に対してチャネル周波数間隔は100GHzである。この場合、波長選択素子を介した波長の合波、伝送、分派及び検波において各波長間の干渉や信号処理に伴い生じる信号劣化は大きな問題となる。
【0004】
このため、伝送系の分散補償や誤り訂正など、信号の劣化を抑える技術が開発されつつあるが、信号伝送理論的に正確な手法ではなく、経験則、使い込みのテクニックによるところが大きく、ことに信号情報理論的に周波数領域と時間領域の両面から現象を定量化した解決法ではない。
【0005】
従来、図9に示すように、一般に分散補償と呼んでいる装置デバイスはファイバの群遅延時間の単純なスロープを補償する装置デバイスであるが、この分散補償法ではDWDMシステムの複雑な群遅延時間の偏差は補償できず、信号の劣化さらに通信品質の劣化を補償できない。
【0006】
また、1ビット光信号を短パルス化しても占有スペクトラムのパワーを減らしチャネル間干渉を減少させて通信品質を保持する方法として、図10に示すCS−RZ(Carrier Suppressed Return to Zero) など変調信号を工夫した方式があるが、1ビットの占有するスペクトラムや光パルス形状はRZ(Return to Zero)信号と変わらない。
【0007】
また図11に示すデュオバイナリ(Duo Binary)方式は、符号化と変調方式を組み合わせ、スペクトラムの狭帯域化に伴う信号品質の劣化を時間軸で分散させてシステム全体で情報劣化の少ない組み合わせとしているが、信号情報理論的に最適条件としている訳ではない。
【0008】
以上より明らかな様に、これら従来の技術ではデバイスにおいても変調復調方式においても信号情報理論的に必ずしも最適条件を求めたものではない。
【0009】
最近の研究で、図12に示すような送信部と受信部に光の整合フィルタを用いる伝送方式が報告されている(非特許文献1)。この研究はまだ理論的な段階であり、また実際には実現できない光学の整合フィルタの代わりに架空の超ガウスフィルタ(Super Gaussian)の特性をシミュレーションとして用い、通常のRZ、CSRZ、NRZ信号との組み合わせで信号の品質を検討している。
【0010】
この研究では、かなり信号理論を取り入れた技術となっているが、整合フィルタが実現できないため計算上で超ガウスフィルタと通常の変調方式の信号を組み合わせるという点で、まだ必ずしも信号理論的に最適化している訳ではなく改善の余地がある。
【0011】
【非特許文献1】
Bosco. G, et al. ,"On the use of NRZ, RZ, and CSRZ modulation at 40 Gb/s with narrow DWDM channel spacing" Lightwave Technology Sept. 2002
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、これら従来の技術ではデバイスにおいても変調復調方式においても信号情報理論的に必ずしも最適条件を求めたものではなかった。
【0013】
そこで本発明では、1ビット信号あるいは1シンボル信号の各信号間の符号間干渉を抑圧し、かつ波長チャネル間の干渉妨害を抑えた光波長多重伝送装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明では、各チャネル内のビット信号列間の符号間干渉(Inter Symbol Interference)と各チャネル間の干渉妨害を同時に抑圧する1ビット信号波形と波長選択フィルタとを時間領域と周波数領域を同時に考慮して情報信号理論的に最適設計を行うものである。すなわち、本発明では1ビット信号の波形と、波長選択フィルタの特性を時間領域と周波数領域の両面で捉えて、ナイキストのクリテリアにできるだけ近い条件の特性の組み合わせとする。
【0015】
そのため、複数の送信部からの光信号が合波部で合波され1本の光ファイバーを介して伝送され、分波部で分波されて対応する受信部に導かれ、各送信部は定められたチャネル波長の光パルス発生器と送信光学フィルタを具備し、対応する受信部は受信光学フィルタを具備する光波長多重伝送装置であって、各チャネル毎に、送信側では光パルスを前記光学フィルタを介して送出し、受信側では光信号を前記光学フィルタを介して受信、検波してなり、各光パルス列のパルス間隔をT(秒)、信号の伝送レートをF(ビット/秒)と表しFT=1として、前記チャネル周波数間隔が伝送レートFの1〜3倍の間であるとともに、少なくとも前記受信光学フィルタがベッセルフィルタであることを特徴とする。
【0016】
また、前記送信部の光学フィルタのインパルスレスポンスの全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長と、前記光パルスの全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長の和が前記パルス間隔Tの0.8〜1.2倍となっていることを特徴とする。
【0017】
さらに、前記受信部の光学フィルタの−3dB通過帯域幅は伝送レートFの1〜2倍であることを特徴とする。
【0018】
【作用】
本発明の光学フィルタと信号波形の組み合わせにより、波長多重(WDM)方式の光伝送装置に関し、特に多重される光信号の各チャネル内の符号間干渉と各チャネル間の妨害干渉を同時に抑えて合波、伝送、分波および検波が可能となり、品質の高い通信システムとなる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく以下、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更・改良を施すことは何ら差し支えない。
【0020】
図1に本発明の一実施例を示す。これは2チャネルの例であるが、実際には同様な構造の多チャネルの光多重伝送装置に適用することができる。
【0021】
送信側では光源1、2より指定のチャネル波長の光キャリア信号が出力されており、それぞれ変調器3、4に入力される。それぞれの変調器には変調信号源5、6からの変調信号が入力されており、変調された光パルス信号が出力ポート18、19から出力され、光学フィルタ7、8に入力される。それぞれのフィルタの信号は出力ポート20、21から出力され、合波器9で合波されて、ファイバ10を通り受信側の分波器11に入力される。分波器11からの出力は光学フィルタ12、13に入力される。各フィルタの出力ポート22、23から出力され、検波器14や光増幅器15に入力される。それぞれの出力端子16、17から検波信号や増幅された光信号が出力される。
【0022】
ここで、本発明では、各光パルス列のパルス間隔をT(秒)、信号の伝送レートをF(ビット/秒)と表しFT=1として、前記チャネル周波数間隔が伝送レートFの1〜3倍の間であるとともに、少なくとも前記受信側の光学フィルタ12、13としてベッセルフィルタを用いた。
【0023】
また、前記送信側の光学フィルタ7、8のインパルスレスポンスの全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長と、前記光パルスの全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長の和が前記パルス間隔Tの0.8〜1.2倍となっていることが好ましい。
【0024】
さらに、前記受信側の光学フィルタ12、13の−3dB通過帯域幅は伝送レートFの1〜2倍であることが好ましい。
【0025】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0026】
図1において、ある信号チャネルに着目する。例えば、光源1、変調器3、変調信号源5、光学フィルタ7と光学フィルタ12、検波器14が注目している信号チャネルに関するデバイスとする。図2、図3にそれぞれ送信側、受信側における光信号の時間領域の波形を示す。
【0027】
変調器3の出力ポートにおける1ビット光パルス信号s1(t)の波形24の全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長をT1秒、光学フィルタのインパルスレスポンスs2(t)の全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長をT2秒とすると、光学フィルタ7の出力ポート20における出力信号s3(t)の波形26は波形25と波形26の畳み込み積分となり、数1で表される。その全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長T3秒はおよそT1+T2秒となっている。
【0028】
【数1】

Figure 0004199611
【0029】
波形26がファイバ10を歪みなく伝送されたものとすると、受信側の光学フィルタ12に入力される図2の波形27は波形26と同じである。光学フィルタ22のインパルスレスポンスs4(t)である波形28の全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長をT4秒とすると、光学フィルタ12の出力ポート22における出力信号s5(t)の波形29は波形27と波形28の畳み込み積分であり、数2で表される。
【0030】
【数2】
Figure 0004199611
【0031】
その全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長T5秒はおよそT3+T4秒となっている。波形29が検波器14で検波されるとそのエンベロープ波形30から1ビット波形33が得られ、前後のビットの波形34、35を0と1の組み合わせで加算し、ジッタとノイズを載せると図4に示すアイパターンが得られる。
【0032】
ここで、アイパターンが最大に開く条件、ナイキストの第2クリテリア、を求める。アイパターンの縦軸に関しては、アイパターンの最大開口ポイント31と32においてC/Nが最大になればよい。信号理論から明らかな様にノイズが重畳された系では、アイパターンの最大開口ポイントにおけるC/Nが最大になる条件は、波形27と波形28が数3に示す関係となっていれば良い。
【0033】
【数3】
Figure 0004199611
【0034】
この関係は波形27と波形28の畳み込み積分が互いに共通の自己相関関数となることで、この場合、波形27に対して光学フィルタ12は「整合フィルタ」となる。理論的には、波形27と波形28が周波数領域で振幅が同じで位相が共役であればよいが、実際の受動素子でそうしたフィルタは実現できない。しかし、波形27と波形28がそれぞれピークに対して偶対称形であれば位相は考慮しなくて良いので、波形27と波形28がピークに対して偶対称形となりかつ同じ波形となれば良く、これに近い特性は現実に実現可能である。
【0035】
次にアイパターンの横軸に対しては、アイパターンの最大開口ポイントの近辺において、前後のビットによる波形ができるだけ広い範囲で直交する、即ち0に近い値であればよい。このためには、波形27、波形28のピークから±T秒近辺でできるだけ0に収束していれば良く、エンベロープがオーバーシュート無く、急激に単調減衰する波形が望ましい。
【0036】
信号理論から明らかな様に、時間領域あるいは周波数領域のいずれかの領域で、急激に矩形波の形で波形を減衰させるともう一方の領域ではオーバーシュートが出てまた信号の占有帯域幅あるいは信号長が広がる。このため両方の帯域を同時には制限できない。
【0037】
たとえば、図5に示す周波数領域で矩形波的に選択性を持たせたバターワ−ス型(フラットトップ)フィルタでは、インパルスレスポンスにオーバーシュートが生じ長く尾を引く。このためこのフィルタを用いると隣接ビット信号のアイパターンの開口ポイント近まで残って尾を引いてノイズとして重畳されるので、符号間干渉の妨害信号となり信号品質が劣化する。また反対に図6に示すように時間領域で矩形波の1ビット信号波形を使用すると、スペクトラムが広がり、隣接チャネルの信号に重畳して隣接チャネル信号のC/Nを劣化させる。
【0038】
両方の領域を同じように穏やかに制限する信号として、図7に示すガウス型波形がある。数4に両方の領域の関係を示す。
【0039】
【数4】
Figure 0004199611
【0040】
この特性は両方の帯域を同様に穏やかに制限できるので、図12に示した非特許文献1の例ではこのタイプのフィルタを採用している。しかし、実際のシステムでは、素子や信号の精度、必要とされる選択度、ノイズの性質、実際のフィルタの作りやすさ等から必ずしも最適ではない。たとえば、周波数領域で通過帯域内での反射損がやや急峻で希望信号のスペクトラムが削られる割には、阻止域の減衰が穏やかであり、妨害干渉の抑圧効果が小さい。
【0041】
これに対し、周波数領域での通過帯域の反射損を少なくし、また阻止域の減衰を多くして特性を改善し、そして時間領域ではインパルスレスポンスにオーバーシュートを生じないフィルタとして、本発明では数5に示されるようなベッセル型のフィルタを用いる。
【0042】
【数5】
Figure 0004199611
【0043】
また、ベッセル型フィルタの特性は図8に示される。数5の例は5次のベッセルフィルタの例であるが、他の次数のベッセルフィルタも同様にオーバーシュートが少ない性質を持ち、次数が高いほど周波数領域の選択特性が高くなる。
【0044】
このようなベッセル型フィルタを用いることにより、特性を改善することができ、信号パワーの損失を抑えてC/Nを確保し、また、製造誤差による中心波長、あるいは中心周波数のずれに対し安定である。またアイパターンの横軸に関しては、ガウスタイプのフィルタの場合よりもアイの開口の幅が狭くなるが、実用上の差は殆ど無い。また、このようなベッセル型フィルタは、光学薄膜フィルタとして実現できる。
【0045】
それ故、図1に示す実施例としては、先ず受信側の光学フィルタ7として、インパルスレスポンスの波形28のエンベロープの半値幅が光パルス信号のハルス間隔T秒に近い光学ベッセルフィルタを用いる。5次のベッセルフィルタの場合、−3dB通過帯域幅はおよそ伝送レートFビット/秒に近い値となる。つぎに送信信号の波形26が波形28に近くなるように送信側の光学フィルタ7と変調器出力の波形24を決める。例えば、矩形波に近い光パルスの波形24と−3dB帯域幅が受信側の光学フィルタ12のそれよりもやや広いベッセルフィルタの光学フィルタとの組み合わせ、あるいはガウス波形に近いパルス波形24と−3dB帯域幅が受信側の光学フィルタのそれよりも2倍以上広いバターワース特性の光学フィルタ7との組み合わせなどが可能であり、システムを構築し易い組み合わせとする。
【0046】
【実施例】
本発明の実施例として図8に示す5次のベッセルフィルタを用いた場合と、比較例として図5に示す5次のバターワース型フィルタを用いた場合の比較を示す。
【0047】
図3の入力信号が、90%のエネルギーを含む時間幅が1ビット長T秒とする。両方のフィルタの−3dBの通過対域幅をともにFヘルツとする。基準としてフィルタの通過対域幅がともに十分広く、アイパターンに時間軸の擾乱であるジッタ、振幅の擾乱であるノイズが載っていなかったものとし、この時のアイパターンの開口の高さがともに1とする。
【0048】
つぎに、それぞれのフィルタの−3dB通過帯域幅をFとし、アイパターンにパルス間隔Tの3%のジッタと、ノイズとしてアイパターンの開口1の1%のノイズがのるものとする。すると、アイパターンの開口の高さは、比較例であるバターワース型フィルタの場合は0.30に減少するのに対し、本発明実施例であるベッセルフィルタでは0.52となり、アイパターンの減少が抑えられた。これに伴い信号の誤り率の低下を抑えることができる。
【0049】
以上より、本発明実施例によれば、D−WDMにおいて最良の信号品質の光波長多重伝送装置ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光波長多重伝送装置を示す図である。
【図2】本発明の光波長多重伝送装置における送信側の信号波形を示す図である。
【図3】本発明の光波長多重伝送装置における受信側の信号波形を示す図である。
【図4】本発明の光波長多重伝送装置におけるアイパターンを示す図である。
【図5】バターワース型フィルタの特性を示す図である。
【図6】矩形波の信号を示す図である。
【図7】ガウス型フィルタの特性を示す図である。
【図8】本発明で用いるベッセルフィルタの特性を示す図である。
【図9】従来例の分散補償デバイスの例を示す図である。
【図10】従来のCS−RZを示す図である。
【図11】従来例のデュオバイナリ信号を示す図である。
【図12】従来例の整合フィルタを用いたシステムを示す図である。
【符号の説明】
1、2 光源
3、4 変調器
5、6 変調信号源
7、8、12、13 光学フィルタ
9 合波器
10 ファイバ
11 分波器
14 検波器
15 光増幅器
16、17 出力端子
18、19出力ポート
20、21、22、23 出力ポート
24 1ビット光パルス信号の波形
25、28 光学フィルタのインパルスレスポンスの波形
26、29 出力信号の波形
27 入力信号の波形
30 エンベロープ波形
31、32 アイパターンサンプル点
34、35、36 1ビット波形[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission apparatus that suppresses intersymbol interference between signals of 1-bit signals or 1-symbol signals, and suppresses interference interference between wavelength channels, thereby combining, transmitting, and separating. Relates to wave and detection techniques.
[0002]
[Prior art]
In a wavelength division multiplexing (WDM) system, assuming that the pulse interval of each bit signal is T (seconds) and the signal transmission rate is F (bits / second), the channel frequency interval is 40 Fhertz or more. However, for 2.5 Gbit / s, the channel wavelength interval is 100 GHz or more. In such a wavelength multiplexing system, interference between wavelengths and signal degradation caused by signal processing in wavelength multiplexing, transmission, splitting, and detection via a wavelength selection element have not been a problem.
[0003]
On the other hand, high-density wavelength division multiplexing (DWDM) (Dense WDM) has been studied in order to increase the use efficiency of wavelengths. In this wavelength multiplexing system, assuming that the pulse interval of each bit signal is T (seconds) and the signal transmission rate is F (bits / second), the channel frequency interval is 2.5 F Hertz, for example, the transmission rate F is 40 Gbits. The channel frequency interval is 100 GHz per second. In this case, interference between wavelengths and signal degradation caused by signal processing in wavelength multiplexing, transmission, splitting, and detection via the wavelength selection element are serious problems.
[0004]
For this reason, technologies for suppressing signal degradation, such as dispersion compensation and error correction in transmission systems, are being developed. However, it is not an accurate method in terms of signal transmission theory, but largely depends on empirical rules and usage techniques. The signal information theory is not a solution that quantifies the phenomenon from both the frequency domain and the time domain.
[0005]
Conventionally, as shown in FIG. 9, an apparatus device generally called dispersion compensation is an apparatus device that compensates for a simple slope of a group delay time of a fiber. In this dispersion compensation method, a complicated group delay time of a DWDM system is used. Deviation cannot be compensated, and signal degradation and communication quality degradation cannot be compensated.
[0006]
As a method for maintaining the communication quality by reducing the power of the occupied spectrum and reducing the inter-channel interference even if the 1-bit optical signal is shortened, a modulated signal such as CS-RZ (Carrier Suppressed Return to Zero) shown in FIG. However, the spectrum and optical pulse shape occupied by 1 bit are not different from the RZ (Return to Zero) signal.
[0007]
In addition, the duo binary method shown in FIG. 11 is a combination of coding and modulation methods, in which signal quality deterioration due to spectrum narrowing is dispersed on the time axis, and information deterioration is small in the entire system. However, this is not the optimum condition in terms of signal information theory.
[0008]
As is clear from the above, these conventional techniques do not always require optimum conditions in terms of signal information in both devices and modulation / demodulation systems.
[0009]
In recent research, a transmission method using a matched optical filter for a transmitter and a receiver as shown in FIG. 12 has been reported (Non-Patent Document 1). This study is still a theoretical stage, and instead of optical matched filters that cannot be realized in practice, the characteristics of a fictional super gaussian filter (Super Gaussian) are used as simulations, and normal RZ, CSRZ, and NRZ signals are compared. The signal quality is examined in combination.
[0010]
In this research, it is quite a technique that incorporates signal theory, but since a matched filter cannot be realized, it is still not always optimized in terms of signal theory in terms of combining super Gaussian filters and signals of ordinary modulation methods. There is room for improvement.
[0011]
[Non-Patent Document 1]
Bosco. G, et al., "On the use of NRZ, RZ, and CSRZ modulation at 40 Gb / s with narrow DWDM channel spacing" Lightwave Technology Sept. 2002
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in these conventional techniques, the optimum condition is not always obtained in terms of the signal information theory in both the device and the modulation / demodulation method.
[0013]
Therefore, the present invention provides an optical wavelength division multiplex transmission apparatus that suppresses intersymbol interference between signals of 1-bit signal or 1-symbol signal and suppresses interference interference between wavelength channels.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a 1-bit signal waveform and a wavelength selection filter for simultaneously suppressing intersymbol interference (Inter Symbol Interference) between bit signal sequences in each channel and interference interference between each channel are considered in the time domain and the frequency domain simultaneously. Thus, the optimum design is performed in terms of information signal theory. That is, in the present invention, the waveform of the 1-bit signal and the characteristics of the wavelength selection filter are grasped in both the time domain and the frequency domain, and a combination of characteristics having conditions as close as possible to the Nyquist criteria is obtained.
[0015]
Therefore, optical signals from a plurality of transmission units are multiplexed at the multiplexing unit, transmitted through one optical fiber, demultiplexed by the demultiplexing unit, guided to the corresponding receiving unit, and each transmitting unit is defined. An optical pulse generator having a channel wavelength and a transmission optical filter, and a corresponding receiving unit is an optical wavelength multiplex transmission apparatus having a reception optical filter, and the optical pulse is transmitted on the transmission side for each channel. The optical signal is received and detected on the receiving side through the optical filter. The pulse interval of each optical pulse train is expressed as T (seconds), and the signal transmission rate is expressed as F (bits / second). FT = 1, the channel frequency interval is between 1 and 3 times the transmission rate F, and at least the reception optical filter is a Bessel filter.
[0016]
In addition, the sum of the time length including 90% of the total energy of the impulse response of the optical filter of the transmission unit and the time length including 90% of the total energy of the optical pulse is 0. 0 of the pulse interval T. It is characterized by being 8 to 1.2 times.
[0017]
Furthermore, the -3 dB pass bandwidth of the optical filter of the receiving unit is 1 to 2 times the transmission rate F.
[0018]
[Action]
In particular, the present invention relates to a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission device by combining the optical filter of the present invention and a signal waveform, and particularly suppresses intersymbol interference in each channel of the multiplexed optical signal and interference interference between the channels simultaneously. Waves, transmission, demultiplexing and detection are possible, resulting in a high quality communication system.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following examples, and modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0020]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This is an example of two channels, but in practice it can be applied to a multi-channel optical multiplex transmission apparatus having a similar structure.
[0021]
On the transmission side, optical carrier signals of specified channel wavelengths are output from the light sources 1 and 2 and input to the modulators 3 and 4, respectively. Modulator signals from modulation signal sources 5 and 6 are input to the respective modulators, and modulated optical pulse signals are output from output ports 18 and 19 and input to optical filters 7 and 8. The signals of the respective filters are output from the output ports 20 and 21, combined by the multiplexer 9, passed through the fiber 10, and input to the receiving-side duplexer 11. The output from the duplexer 11 is input to the optical filters 12 and 13. The signals are output from the output ports 22 and 23 of each filter and input to the detector 14 and the optical amplifier 15. Detection signals and amplified optical signals are output from the respective output terminals 16 and 17.
[0022]
Here, in the present invention, the pulse interval of each optical pulse train is T (seconds), the signal transmission rate is F (bits / second), and FT = 1, and the channel frequency interval is 1 to 3 times the transmission rate F. In addition, a Bessel filter was used as at least the optical filters 12 and 13 on the receiving side.
[0023]
The sum of the time length including 90% of the total energy of the impulse response of the optical filters 7 and 8 on the transmitting side and the time length including 90% of the total energy of the optical pulse is the pulse interval T. It is preferable that it is 0.8 to 1.2 times.
[0024]
Further, the −3 dB pass bandwidth of the optical filters 12 and 13 on the receiving side is preferably 1 to 2 times the transmission rate F.
[0025]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0026]
In FIG. 1, attention is paid to a certain signal channel. For example, the light source 1, the modulator 3, the modulation signal source 5, the optical filter 7 and the optical filter 12, and the detector 14 are devices related to the signal channel. 2 and 3 show the time-domain waveforms of optical signals on the transmission side and the reception side, respectively.
[0027]
The time length including 90% of the total energy of the waveform 24 of the 1-bit optical pulse signal s1 (t) at the output port of the modulator 3 is T1 seconds, and 90% of the total energy of the impulse response s2 (t) of the optical filter. When the time length including the energy of T2 is T2 seconds, the waveform 26 of the output signal s3 (t) at the output port 20 of the optical filter 7 is a convolution integral of the waveform 25 and the waveform 26, and is expressed by Equation 1. The time length T3 seconds including 90% of the total energy is approximately T1 + T2 seconds.
[0028]
[Expression 1]
Figure 0004199611
[0029]
Assuming that the waveform 26 is transmitted through the fiber 10 without distortion, the waveform 27 of FIG. 2 input to the optical filter 12 on the receiving side is the same as the waveform 26. When the time length including 90% of the total energy of the waveform 28 which is the impulse response s4 (t) of the optical filter 22 is T4 seconds, the waveform 29 of the output signal s5 (t) at the output port 22 of the optical filter 12 is This is a convolution integral of the waveform 27 and the waveform 28 and is expressed by the following equation (2).
[0030]
[Expression 2]
Figure 0004199611
[0031]
The time length T5 seconds including 90% of the total energy is approximately T3 + T4 seconds. When the waveform 29 is detected by the detector 14, a 1-bit waveform 33 is obtained from the envelope waveform 30, and the waveforms 34 and 35 of the preceding and succeeding bits are added in a combination of 0 and 1, and jitter and noise are added. The eye pattern shown in FIG.
[0032]
Here, a condition for opening the eye pattern to the maximum, Nyquist's second criteria, is obtained. Regarding the vertical axis of the eye pattern, C / N may be maximized at the maximum opening points 31 and 32 of the eye pattern. As is clear from signal theory, in a system in which noise is superimposed, the condition that the C / N at the maximum aperture point of the eye pattern is maximized is that the waveform 27 and the waveform 28 have the relationship shown in Equation 3.
[0033]
[Equation 3]
Figure 0004199611
[0034]
This relationship is that the convolution integral of the waveform 27 and the waveform 28 is a common autocorrelation function. In this case, the optical filter 12 is a “matched filter” with respect to the waveform 27. Theoretically, the waveform 27 and the waveform 28 may have the same amplitude and phase conjugate in the frequency domain, but such a filter cannot be realized with an actual passive element. However, if the waveform 27 and the waveform 28 are even-symmetrical with respect to the peak, the phase need not be taken into account, so that the waveform 27 and the waveform 28 are even-symmetrical with respect to the peak and have the same waveform. A characteristic close to this is actually realizable.
[0035]
Next, with respect to the horizontal axis of the eye pattern, in the vicinity of the maximum opening point of the eye pattern, the waveform by the preceding and succeeding bits may be orthogonal to the widest possible range, that is, close to zero. For this purpose, it is only necessary to converge to 0 as much as possible around ± T seconds from the peaks of the waveforms 27 and 28, and a waveform in which the envelope does not overshoot and abruptly monotonically attenuates is desirable.
[0036]
As is clear from signal theory, if the waveform is abruptly attenuated in the form of a rectangular wave in either the time domain or the frequency domain, an overshoot appears in the other domain and the occupied bandwidth of the signal or signal The length spreads. For this reason, both bands cannot be restricted simultaneously.
[0037]
For example, in a Butterworth type (flat top) filter having rectangular wave selectivity in the frequency domain shown in FIG. 5, an overshoot occurs in the impulse response, and the tail is long. For this reason, when this filter is used, it remains near the opening point of the eye pattern of the adjacent bit signal and is tailed and superimposed as noise, resulting in an interference signal of intersymbol interference and signal quality degradation. On the other hand, when a rectangular 1-bit signal waveform is used in the time domain as shown in FIG. 6, the spectrum is broadened and superimposed on the adjacent channel signal to degrade the C / N of the adjacent channel signal.
[0038]
A signal that gently and gently limits both regions is the Gaussian waveform shown in FIG. Equation 4 shows the relationship between both regions.
[0039]
[Expression 4]
Figure 0004199611
[0040]
Since this characteristic can gently limit both bands similarly, this type of filter is employed in the example of Non-Patent Document 1 shown in FIG. However, in an actual system, the accuracy of elements and signals, the required selectivity, the nature of noise, the ease of making an actual filter, etc. are not necessarily optimal. For example, although the reflection loss in the passband is somewhat steep in the frequency domain and the spectrum of the desired signal is cut, the attenuation in the stopband is moderate, and the interference interference suppression effect is small.
[0041]
On the other hand, as a filter that reduces the reflection loss of the pass band in the frequency domain, improves the characteristics by increasing the attenuation of the stop band, and does not cause an overshoot in the impulse response in the time domain, the present invention has several A Bessel type filter as shown in FIG.
[0042]
[Equation 5]
Figure 0004199611
[0043]
The characteristics of the Bessel type filter are shown in FIG. The example of Equation 5 is an example of a fifth-order Bessel filter, but the Bessel filters of other orders also have the property of less overshoot, and the higher the order, the higher the frequency domain selection characteristics.
[0044]
By using such a Bessel filter, characteristics can be improved, C / N can be secured by suppressing loss of signal power, and stable against a shift in center wavelength or center frequency due to manufacturing errors. is there. Regarding the horizontal axis of the eye pattern, the width of the eye opening is narrower than in the case of a Gaussian filter, but there is almost no practical difference. Moreover, such a Bessel type filter can be realized as an optical thin film filter.
[0045]
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, first, as the optical filter 7 on the receiving side, an optical Bessel filter in which the half width of the envelope of the waveform 28 of the impulse response is close to the Halth interval T seconds of the optical pulse signal is used. In the case of a fifth-order Bessel filter, the −3 dB pass bandwidth is a value close to the transmission rate F bits / second. Next, the transmission-side optical filter 7 and the modulator output waveform 24 are determined so that the waveform 26 of the transmission signal is close to the waveform 28. For example, a combination of an optical pulse waveform 24 close to a rectangular wave and a Bessel filter optical filter whose -3 dB bandwidth is slightly wider than that of the optical filter 12 on the receiving side, or a pulse waveform 24 close to a Gaussian waveform and a -3 dB band A combination with the optical filter 7 having a Butterworth characteristic whose width is twice or more wider than that of the optical filter on the receiving side is possible, and the combination is easy to construct a system.
[0046]
【Example】
A comparison between the case where the fifth-order Bessel filter shown in FIG. 8 is used as an embodiment of the present invention and the case where a fifth-order Butterworth filter shown in FIG. 5 is used as a comparative example is shown.
[0047]
The input signal of FIG. 3 has a time width including 90% energy and a 1-bit length T seconds. Let the -3 dB pass-to-bandwidth of both filters be F hertz. As a reference, it is assumed that both the pass-band width of the filter is sufficiently wide, and that the jitter that is the disturbance of the time axis and the noise that is the disturbance of the amplitude are not on the eye pattern. Set to 1.
[0048]
Next, it is assumed that the -3 dB passband width of each filter is F, and that the jitter of 3% of the pulse interval T and the noise of 1% of the aperture 1 of the eye pattern appear on the eye pattern. Then, the height of the opening of the eye pattern decreases to 0.30 in the case of the Butterworth filter as a comparative example, whereas it becomes 0.52 in the Bessel filter as an example of the present invention, and the reduction of the eye pattern is reduced. It was suppressed. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in signal error rate.
[0049]
As described above, according to the embodiment of the present invention, an optical wavelength division multiplexing transmission device having the best signal quality in D-WDM can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an optical wavelength division multiplex apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing signal waveforms on the transmission side in the optical wavelength division multiplex transmission apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms on the receiving side in the optical wavelength division multiplex transmission apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an eye pattern in the optical wavelength division multiplexing transmission apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of a Butterworth filter.
FIG. 6 is a diagram illustrating a rectangular wave signal.
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of a Gaussian filter.
FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a Bessel filter used in the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a conventional dispersion compensation device.
FIG. 10 is a diagram showing a conventional CS-RZ.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional duobinary signal.
FIG. 12 is a diagram illustrating a system using a conventional matched filter.
[Explanation of symbols]
1, 2 Light source 3, 4 Modulator 5, 6 Modulation signal source 7, 8, 12, 13 Optical filter 9 Multiplexer 10 Fiber 11 Demultiplexer 14 Detector 15 Optical amplifier 16, 17 Output terminal 18, 19 Output port 20, 21, 22, 23 Output port 24 1-bit optical pulse signal waveform 25, 28 Optical filter impulse response waveform 26, 29 Output signal waveform 27 Input signal waveform 30 Envelope waveform 31, 32 Eye pattern sampling point 34 , 35, 36 1-bit waveform

Claims (3)

複数の送信部からの光信号が合波部で合波され1本の光ファイバーを介して伝送され、分波部で分波されて対応する受信部に導かれ、各送信部は定められたチャネル波長の光パルス発生器と送信光学フィルタを具備し、対応する受信部は受信光学フィルタを具備する光波長多重伝送装置であって、各チャネル毎に、送信側では光パルスを前記光学フィルタを介して送出し、受信側では光信号を前記光学フィルタを介して受信、検波してなり、各光パルス列のパルス間隔をT(秒)、信号の伝送レートをF(ビット/秒)と表しFT=1として、前記チャネル周波数間隔が伝送レートFの1〜3倍の間であるとともに、少なくとも前記受信光学フィルタがベッセルフィルタであることを特徴とする光波長多重伝送装置。Optical signals from a plurality of transmitters are multiplexed by a multiplexer, transmitted via one optical fiber, demultiplexed by a demultiplexer, guided to a corresponding receiver, and each transmitter has a predetermined channel. An optical wavelength multiplex transmission apparatus having a wavelength optical pulse generator and a transmission optical filter, and a corresponding receiving unit having a reception optical filter, and transmitting optical pulses through the optical filter on the transmission side for each channel. The reception side receives and detects an optical signal through the optical filter, and represents the pulse interval of each optical pulse train as T (seconds) and the signal transmission rate as F (bits / second). FT = 1, the channel frequency interval is between 1 and 3 times the transmission rate F, and at least the receiving optical filter is a Bessel filter. 前記送信部の光学フィルタのインパルスレスポンスの全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長と、前記光パルスの全エネルギーの90%のエネルギーを含む時間長の和が前記パルス間隔Tの0.8〜1.2倍となっていることを特徴とする請求項1記載の光波長多重伝送装置。The sum of the time length including 90% of the total energy of the impulse response of the optical filter of the transmitter and the time length including 90% of the total energy of the optical pulse is 0.8 to 0.8 of the pulse interval T. 2. The optical wavelength division multiplexing apparatus according to claim 1, wherein the optical wavelength division multiplexing apparatus is 1.2 times. 前記受信部の光学フィルタの−3dB通過帯域幅は伝送レートFの1〜2倍であることを特徴とする請求項1または2記載の光波長多重伝送装置。The optical wavelength division multiplexing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a -3 dB passband width of the optical filter of the receiving unit is 1 to 2 times a transmission rate F.
JP2003201419A 2003-07-24 2003-07-24 Optical wavelength division multiplexing equipment Expired - Fee Related JP4199611B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003201419A JP4199611B2 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Optical wavelength division multiplexing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003201419A JP4199611B2 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Optical wavelength division multiplexing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005045415A JP2005045415A (en) 2005-02-17
JP4199611B2 true JP4199611B2 (en) 2008-12-17

Family

ID=34261486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003201419A Expired - Fee Related JP4199611B2 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Optical wavelength division multiplexing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4199611B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116865866B (en) * 2023-09-04 2023-12-05 湖北经济学院 Carrier-suppressed zero-return alternating polarization/frequency shift keying quadrature modulation optical communication system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005045415A (en) 2005-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2645599B1 (en) Flexible Optimization of the Signal-to-Noise Ratio for Ultra Dense Coherent WDM Systems
EP1617578B1 (en) Optical receiver and optical transmission system
US7336908B2 (en) Optical transmission system using optical signal processing in terminals for improved system performance
JP6251269B2 (en) System and method for 400G signal generation and coherent detection
US20070206898A1 (en) Optical equalization filtering of dwdm channels
US8750442B2 (en) Digital receiver and waveform compensation method
EP3058670B1 (en) System and method using spectral shaping and expanded channel spacing
US20060029398A1 (en) Transmission of optical signals of different modulation formats in discrete bands
US20070274728A1 (en) Optical communication system and method using optical channels with pair-wise orthogonal relationship
US8238757B2 (en) Method and apparatus for generating optical duobinary signals with enhanced receiver sensitivity and spectral efficiency
US10348407B2 (en) Receiving device and receiving method
JP4199611B2 (en) Optical wavelength division multiplexing equipment
US10256907B2 (en) System and method for coherent detection with digital signal procession
EP1633062A1 (en) Modulation with low cross-talk in optical transmission
JP4555348B2 (en) System and method for mitigating dispersion slope in optical communication system
US7123835B2 (en) Method and system for increasing the capacity and spectral efficiency of optical transmission
US6775424B2 (en) Modulation and filtration of optical signals
WO2013043463A1 (en) Method for generating an optimized return-to- zero pulse shape against aggressive optical filtering and an optical transmitter implementing the method
Winzer et al. System trade-offs and optical modulation formats
EP1788734B1 (en) Method of transmitting an optical signal and transmission system
Charlet et al. On the emulation of high spectral efficiency systems in laboratory experiments
WO2011107659A1 (en) Optical system for a passive optical network
Vassilieva et al. Nonlinear Crosstalk Mitigation in Superchannels Using Unequal Subcarrier Spacing

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060518

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080603

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080909

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081003

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees