JP4251355B2 - Optical transmitter - Google Patents

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本発明は、光ファイバを用いて光信号を伝送する光送信システムの光送信装置に関し、特に、情報伝送の大容量化、高速化および長距離化を実現する光送信装置に関するものである。   The present invention relates to an optical transmission apparatus of an optical transmission system that transmits an optical signal using an optical fiber, and more particularly to an optical transmission apparatus that realizes a large capacity, high speed, and long distance of information transmission.

従来より、光信号による情報伝達の長距離化における技術上の障害として、光伝送路である光ファイバにおける波長分散および非線形効果の複合効果による光信号の波形劣化が指摘されている。
波長分散は、光信号の光パルスは厳密に単一の波長でなく一定の幅を有し、波長に依存して伝搬速度が相違するため、連続する光パルスが互いに干渉し通信速度の高速化の制限要因となる現象である。
非線形効果は、これを示す現象として、単一波長光伝送における自己位相変調、光波長多重伝送における四光波混合および相互位相変調がある。何れの現象も、光信号が伝送するチャネルの隣接するチャネル間において干渉を生じさせ、伝送の大容量化を目的としたDWDM(高密度波長分割多重)の制限要因となる。
Conventionally, as a technical obstacle in increasing the distance of information transmission by optical signals, waveform deterioration of optical signals due to a combined effect of chromatic dispersion and nonlinear effects in an optical fiber as an optical transmission line has been pointed out.
With chromatic dispersion, optical pulses of an optical signal are not strictly single wavelengths but have a certain width, and the propagation speed differs depending on the wavelength, so successive optical pulses interfere with each other and increase the communication speed. This phenomenon is a limiting factor.
Nonlinear effects include self-phase modulation in single-wavelength optical transmission, four-wave mixing and cross-phase modulation in optical wavelength division multiplex transmission as phenomena showing this. Any phenomenon causes interference between channels adjacent to the optical signal transmission channel, and becomes a limiting factor of DWDM (High Density Wavelength Division Multiplexing) for the purpose of increasing transmission capacity.

自己位相変調は、光ファイバの屈折率が伝送する光信号の強度に応じて変化することにより光信号自身に光位相変調が起こり、光信号の立ち上がり部分の光周波数が光キャリア周波数よりも低く、光信号の立ち下り部分の周波数が高くなる現象である。
四光波混合および相互位相変調は、光ファイバ中を波長の異なる複数の光信号が伝播するときに、光信号間の相互作用により生じる現象である。この相互作用により、四光波混合では、それぞれの光信号の波長差に応じた光信号成分が新たに生成される現象が観測され、相互位相変調では、それぞれの光信号に光位相変調が生じる現象が観測される。
In self-phase modulation, optical phase modulation occurs in the optical signal itself by changing the refractive index of the optical fiber according to the intensity of the transmitted optical signal, the optical frequency of the rising portion of the optical signal is lower than the optical carrier frequency, This is a phenomenon in which the frequency of the falling portion of the optical signal increases.
Four-wave mixing and cross-phase modulation are phenomena that occur due to interaction between optical signals when a plurality of optical signals having different wavelengths propagate through an optical fiber. Due to this interaction, in four-wave mixing, a phenomenon in which an optical signal component corresponding to the wavelength difference of each optical signal is newly generated is observed. In cross-phase modulation, a phenomenon in which optical phase modulation occurs in each optical signal. Is observed.

このような光ファイバの非線形効果と波長分散との複合効果による波形劣化を改善する従来の手段として以下に示す公知技術がある。まず、波長分散を抑圧する技術として、光ファイバの分散値を大きく設定するとともに、一定距離ごとに光ファイバと逆の分散値をもつ分散補償器を配置する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。   As conventional means for improving the waveform deterioration due to the combined effect of the nonlinear effect and chromatic dispersion of such an optical fiber, there are known techniques shown below. First, as a technique for suppressing chromatic dispersion, a method is known in which a dispersion value of an optical fiber is set to be large and a dispersion compensator having a dispersion value opposite to that of the optical fiber is arranged at a certain distance (for example, non-dispersion). Patent Document 1).

また、光ファイバの非線形効果を抑圧する手段として、CRZ(Chirped Return to Zero)変調方式が提案されている(例えば特許文献1)。また、光信号の光スペクトルを狭窄化して波長分散を抑圧したりチャネル間の干渉を抑圧したりする光変調方式として、CS−RZ(Carrier Suppressed Return to Zero)変調方式が提案されている。   Further, a CRZ (Chirped Return to Zero) modulation method has been proposed as means for suppressing the nonlinear effect of an optical fiber (for example, Patent Document 1). Further, a CS-RZ (Carrier Suppressed Return to Zero) modulation system has been proposed as an optical modulation system that narrows the optical spectrum of an optical signal to suppress chromatic dispersion or suppress interference between channels.

図7は、従来の光変調方式であるCRZ方式およびCS−RZ方式を説明する為に、従来の光送信装置10cの構成を示したブロック図である。
ランダムデータ発生器13´は、デジタル信号である「0」「1」信号をクロック発振器14´の発振周波数fに基づき発生させるものである。
強度変調器12´は、発生した前記「0」「1」信号に対応させて、光源11´から出力されるCW光(連続光)を強度変調させて、光パルスの列からなる光信号S´を形成させるものである。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical transmission device 10c in order to explain the CRZ method and the CS-RZ method, which are conventional optical modulation methods.
The random data generator 13 'generates a digital signal "0" or "1" based on the oscillation frequency f of the clock oscillator 14'.
The intensity modulator 12 ′ modulates the intensity of the CW light (continuous light) output from the light source 11 ′ in response to the generated “0” and “1” signals to generate an optical signal S composed of a sequence of optical pulses. 'Is formed.

位相変調器19´は、光信号S´の光パルスを構成する光キャリアを光位相変調させる作用を有する。また、位相変調器19´は、クロック発振器14´の発振周波数fに基づいた正弦信号c´により動作するため、光パルスには、一律の正弦波状の分布を有する光位相変調が付与される。なお、位相器17´は、位相変調器19´を動作させる正弦信号c´の位相を変化させるもので、光パルスに与える光位相変調の分布に変化を与え、光ファイバを伝達する光信号S´の波形劣化の改善レベルを調整できるようになっている。   The phase modulator 19 ′ has an action of optical phase modulating the optical carrier constituting the optical pulse of the optical signal S ′. Further, since the phase modulator 19 ′ operates with a sine signal c ′ based on the oscillation frequency f of the clock oscillator 14 ′, the optical phase is given optical phase modulation having a uniform sinusoidal distribution. The phase shifter 17 ′ changes the phase of the sine signal c ′ that operates the phase modulator 19 ′. The phase shifter 17 ′ changes the optical phase modulation distribution applied to the optical pulse and transmits the optical signal S transmitted through the optical fiber. The improvement level of the waveform deterioration of ′ can be adjusted.

ここで、位相変調器19´を動作させる正弦信号c´の繰返し周波数をクロック発振器14´の発振周波数fに一致させた場合は、CRZ変調方式となり、発振周波数fの二分の一(f/2)に一致させた場合は、CS−RZ変調方式となる。   Here, when the repetition frequency of the sine signal c ′ for operating the phase modulator 19 ′ is made to coincide with the oscillation frequency f of the clock oscillator 14 ′, the CRZ modulation method is adopted, and one half of the oscillation frequency f (f / 2). ), The CS-RZ modulation method is used.

前田英樹、他3名,「長距離光増幅中継伝送系における信号波形最適化」、電子情報通信学会技術研究報告、財団法人 電子情報通信学会,1997年11月4日,Vol.97 No.357 OCS97−44Hideki Maeda and three others, “Signal Waveform Optimization in Long-distance Optical Amplified Repeater Transmission System”, IEICE Technical Report, IEICE, November 4, 1997, Vol.97 No.357 OCS97-44 特開平11−252013号公報(段落0015〜0032、図1)JP-A-11-252013 (paragraphs 0015 to 0032, FIG. 1)

しかし、以上述べた光信号の波形劣化を改善する従来の手段には、以下に述べる問題があった。すなわち、分散補償器を配置する方法においては、光信号の中継間隔は、局舎間距離で決定されることから波長分散値は、中継区間ごとのにばらつきがあり、さらに気温変化による変動を伴う。このため、かかる経時変動に追従して、複数の地点において、分散補償量の最適化を行う必要があった。   However, the conventional means for improving the waveform deterioration of the optical signal described above has the following problems. In other words, in the method of disposing a dispersion compensator, the optical signal relay interval is determined by the inter-station distance, so that the chromatic dispersion value varies for each relay section, and further varies due to temperature changes. . For this reason, it has been necessary to optimize the dispersion compensation amount at a plurality of points following such variation with time.

そして、CRZ変調方式においては、光ファイバの非線形効果が抑圧されるものの、光スペクトルの広がりを抑圧するのには不十分である。よって、DWDM(高密度波長多重伝送方式)における長距離伝送に対し、CRZ変調方式を適用しても隣接するチャネルが干渉するクロストークの問題等に対し充分な解決策にならない。
CS−RZ変調方式は、光信号の光スペクトルを狭窄化させる作用があるので、DWDMにおける長距離伝送に対し、前記したクロストークの問題等を回避するのに有効である。しかし、CS−RZ変調方式は、各光パルスに同期した光位相変調が施されないため、光ファイバの非線形現象を抑圧することは出来ない。従って、CS−RZ変調方式は光信号の長距離伝送に伴う信号の品質低下に対し充分な解決策とならない。
In the CRZ modulation method, although the nonlinear effect of the optical fiber is suppressed, it is insufficient for suppressing the spread of the optical spectrum. Therefore, even if the CRZ modulation method is applied to long-distance transmission in DWDM (High Density Wavelength Multiplexing Transmission System), it does not provide a sufficient solution to the problem of crosstalk in which adjacent channels interfere.
Since the CS-RZ modulation method has an effect of narrowing the optical spectrum of the optical signal, it is effective in avoiding the above-described problem of crosstalk for long-distance transmission in DWDM. However, since the CS-RZ modulation method does not perform optical phase modulation synchronized with each optical pulse, the nonlinear phenomenon of the optical fiber cannot be suppressed. Therefore, the CS-RZ modulation method is not a sufficient solution for signal quality degradation associated with long-distance transmission of optical signals.

本発明は、以上の問題点を解決することを目的としてなされたものであり、DWDM(高密度波長多重伝送)方式による長距離伝送において、光信号の波形劣化を抑え、安定した高速で高品質の通信が可能な光送信装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made for the purpose of solving the above-mentioned problems, and suppresses the waveform deterioration of an optical signal in a long-distance transmission by a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) system, and achieves a stable, high speed and high quality. It is an object of the present invention to provide an optical transmission device capable of communication.

本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、まず請求項1に記載の光送信装置は、光信号を伝送する光伝送路の一端に設けられ、前記光信号を出力して前記光伝送路の他端に伝送させる光送信装置において、発振器(発振周波数f)と、位相変調器と、を備え、前記位相変調器は、周波数fの第1正弦信号に周波数f/2の第2正弦信号を加算させた加算信号に基づいて前記光キャリアを周期的に光位相変調させることを特徴とする。   The present invention was devised to achieve the above-described object. First, the optical transmission device according to claim 1 is provided at one end of an optical transmission path for transmitting an optical signal, and outputs the optical signal. An optical transmission apparatus for transmitting to the other end of the optical transmission line includes an oscillator (oscillation frequency f) and a phase modulator, and the phase modulator applies a frequency f / to a first sine signal of the frequency f. The optical carrier is optically phase-modulated periodically based on an addition signal obtained by adding two second sine signals.

かかる構成によれば、発振器の発振周波数fによりCW光(連続光)は、強度変調され、光パルスの列からなる光信号が形成される。位相変調器は、周波数fの第1正弦信号と周波数f/2の第2正弦信号とが加算してなる加算信号に基づいて光パルスにおける光キャリアを周期的に光位相変調させる。これにより、光信号は、光パルスの1個おきに光パルス前半部の光周波数が光キャリア周波数よりも高く、光パルス後半部の光周波数が光キャリア周波数よりも低くなるように光位相変調される。これに従い、光信号の光スペクトルが狭窄化され、光信号が光ファイバを伝送する際に生じる波長分散や非線形効果も抑圧される。すなわち、CRZ変調方式およびCS−RZ変調方式の双方の利点を兼ね備えた、新規の光変調方式が得られることとなる。   According to this configuration, the CW light (continuous light) is intensity-modulated by the oscillation frequency f of the oscillator, and an optical signal composed of a train of optical pulses is formed. The phase modulator periodically optically modulates an optical carrier in an optical pulse based on an addition signal formed by adding a first sine signal having a frequency f and a second sine signal having a frequency f / 2. As a result, the optical signal is optically phase-modulated so that the optical frequency of the first half of the optical pulse is higher than the optical carrier frequency and the optical frequency of the second half of the optical pulse is lower than the optical carrier frequency every other optical pulse. The Accordingly, the optical spectrum of the optical signal is narrowed, and chromatic dispersion and nonlinear effects that occur when the optical signal is transmitted through the optical fiber are also suppressed. That is, a new light modulation method that has the advantages of both the CRZ modulation method and the CS-RZ modulation method can be obtained.

さらに請求項に記載の光送信装置は、第1振幅調整器と、第1位相器と、第2振幅調整器と、第2位相器と、を有することを特徴とする。 Further optical transmission apparatus according to claim 1, characterized in that it has a first amplitude adjuster, a first phase shifter, a second amplitude adjuster, a second phase shifter, a.

かかる構成によれば、第1振幅調整器および第2振幅調整器はそれぞれ第1正弦信号および第2正弦信号の振幅を独立に調節する。第1位相器および第2位相器はそれぞれ第1正弦信号および第2正弦信号の位相を独立に調節する。これにより、加算信号は、構成成分である第1正弦信号および第2正弦信号の振幅比ならびに位相差を任意に設定できることとなる。よって、本発明を適用させる光通信システムにあわせて光送信装置を調節し最適化することが可能になる。   According to this configuration, the first amplitude adjuster and the second amplitude adjuster independently adjust the amplitudes of the first sine signal and the second sine signal, respectively. The first phase shifter and the second phase shifter independently adjust the phases of the first sine signal and the second sine signal, respectively. Thereby, the addition signal can arbitrarily set the amplitude ratio and the phase difference between the first sine signal and the second sine signal which are constituent components. Therefore, it becomes possible to adjust and optimize the optical transmission apparatus in accordance with the optical communication system to which the present invention is applied.

請求項に記載の光送信装置は、請求項に記載の光送信装置において、前記第2振幅調整器の増幅率は、第1振幅調整器の増幅率より大きく設定されていることを特徴とする。 The optical transmission device according to claim 2 is the optical transmission device according to claim 1 , wherein an amplification factor of the second amplitude adjuster is set larger than an amplification factor of the first amplitude adjuster. And

かかる構成によれば、発振周波数fにより光位相変調された位相変調度よりも、発振周波数f/2により光位相変調された位相変調度の方が大きくなる。これにより、光スペクトル中心のキャリア成分が抑圧され、光スペクトルの狭窄化が促進される効果が得られる。   According to such a configuration, the degree of phase modulation optically modulated by the oscillation frequency f / 2 is greater than the degree of phase modulation optically modulated by the oscillation frequency f. Thereby, the carrier component at the center of the optical spectrum is suppressed, and an effect of promoting narrowing of the optical spectrum can be obtained.

本発明に係る光送信装置により以下に示す優れた効果を奏する。
すなわち、光信号が光ファイバを伝送する際に、光パルスの波形劣化を引き起こすとして問題となる波長分散および非線形効果が抑圧され、さらに光スペクトルが狭窄化される。これにより、DWDM(高密度波長多重伝送)方式による長距離伝送において、高速で安定した高品質の通信が可能となる。
The optical transmitter according to the present invention has the following excellent effects.
That is, when an optical signal is transmitted through an optical fiber, chromatic dispersion and non-linear effects that cause problems of waveform deterioration of the optical pulse are suppressed, and the optical spectrum is further narrowed. This enables high-speed and stable high-quality communication in long-distance transmission using the DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) method.

以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
(第一の実施形態)
図1乃至図6を参照して本発明における第一の実施形態について説明する。図1は第一の実施形態における光送信装置を含む光送信システムの基本構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an optical transmission system including an optical transmission apparatus in the first embodiment.

光送信システム1Aは、光信号Sを送信する光送信装置10aと、この光信号Sを伝送する光伝送路20と、伝送された光信号Sを受信する光受信器30aとから構成される。
光送信装置10aは、光源11、強度変調器12、ランダムデータ発生器13、クロック発振器(発振器)14、1/2分周器15、振幅調整器16a,16b、位相器17a,17b、加算器18および位相変調器19から構成される。
The optical transmission system 1A includes an optical transmission device 10a that transmits an optical signal S, an optical transmission path 20 that transmits the optical signal S, and an optical receiver 30a that receives the transmitted optical signal S.
The optical transmission device 10a includes a light source 11, an intensity modulator 12, a random data generator 13, a clock oscillator (oscillator) 14, a 1/2 frequency divider 15, amplitude adjusters 16a and 16b, phase shifters 17a and 17b, and an adder. 18 and a phase modulator 19.

光源11は、波長λ0(ここではλ0=1550nmとする)の光キャリアからなるCW光(連続光)を出力するものである。 The light source 11 outputs CW light (continuous light) composed of an optical carrier having a wavelength λ 0 (here, λ 0 = 1550 nm).

強度変調器12は、ランダムデータ発生器13により生成した「0」および「1」の信号に対応させて、光源11から出力されるCW光を強度変調させて光パルスの列からなる光信号Sを生成するものである。ここで、強度変調の変調方式は、隣接するパルスが連続しないようにパルスの終端を一旦ゼロに戻すRZ(Return to Zero)方式を採用する。   The intensity modulator 12 modulates the intensity of the CW light output from the light source 11 in correspondence with the signals “0” and “1” generated by the random data generator 13 to generate an optical signal S composed of a sequence of optical pulses. Is generated. Here, as the modulation method of intensity modulation, an RZ (Return to Zero) method is employed in which the end of a pulse is temporarily returned to zero so that adjacent pulses do not continue.

ランダムデータ発生器13は、クロック発振器14で発生するクロック信号c1(周波数f)に基づき、「1」,「0」のデジタル信号を発生させるものである。ここでは、クロック周波数fに対応してビットレートが10Gbit/secとなるように「1」,「0」の信号がランダムに発生することとする。このように、クロック発振器14の発振周波数fに対応して光信号Sの強度変調周波数が定められることとする。   The random data generator 13 generates digital signals “1” and “0” based on the clock signal c 1 (frequency f) generated by the clock oscillator 14. Here, it is assumed that signals of “1” and “0” are randomly generated so that the bit rate becomes 10 Gbit / sec corresponding to the clock frequency f. Thus, the intensity modulation frequency of the optical signal S is determined in accordance with the oscillation frequency f of the clock oscillator 14.

1/2分周器15は、クロック信号c1のクロック周波数fが1/2倍に分周され、クロック信号c1に位相同期された、クロック信号c2(周波数f/2)を出力するものである。   The 1/2 frequency divider 15 divides the clock frequency f of the clock signal c1 by 1/2 and outputs a clock signal c2 (frequency f / 2) that is phase-synchronized with the clock signal c1. .

振幅調整器16aおよび位相器17aは、クロック信号c1の周波数fに基づき振幅Aで位相遅延φの第1正弦信号c3(Asin(2πft−φ))を生成するものである。
振幅調整器16bおよび位相器17bは、クロック信号c2の周波数f/2に基づき振幅Bで位相遅延θの第2正弦信号c4(Bsin(πft−θ))を生成するものである(t:時間)。
加算器18は、第1正弦信号c3と第2正弦信号c4とを加算した加算信号c5を生成し位相変調器19に付与するものである。
The amplitude adjuster 16a and the phase shifter 17a generate a first sine signal c3 (Asin (2πft−φ)) having an amplitude A and a phase delay φ based on the frequency f of the clock signal c1.
The amplitude adjuster 16b and the phase shifter 17b generate a second sine signal c4 (Bsin (πft−θ)) having an amplitude B and a phase delay θ based on the frequency f / 2 of the clock signal c2 (t: time). ).
The adder 18 generates an addition signal c5 obtained by adding the first sine signal c3 and the second sine signal c4 and applies the addition signal c5 to the phase modulator 19.

位相変調器19は、強度変調器12から入力された光信号Sの光キャリアを加算信号c5に基づいて周期的に光位相変調させるものである。なお、加算信号c5の変位に対応して光パルスを構成する光キャリアが光位相変調され、光位相変調の度合に対応して、光キャリアの周波数が変化することになる。   The phase modulator 19 periodically optically modulates the optical carrier of the optical signal S input from the intensity modulator 12 based on the addition signal c5. Note that the optical carrier constituting the optical pulse is optically phase-modulated corresponding to the displacement of the addition signal c5, and the frequency of the optical carrier changes corresponding to the degree of optical phase modulation.

光伝送路20は、図1に示すように、光ファイバ21と、光増幅器22とから構成される。
光ファイバ21は、ここでは光送信装置10aと光受信器30aとの間隔、200km区間を施設されていることとし、1.3μm零分散波長のシングルモードフアイバ(SMF)であることとする。
光増幅器22は、光ファイバ21の伝送損失により減衰した光信号Sを光増幅させるものである。光増幅器22は、例えば、光信号Sの波長より約100nm程短い波長である励起光を光信号Sに重畳させて増幅させる分布ラマン増幅器であったり、集中ラマン増幅器であったりする。
The optical transmission line 20 includes an optical fiber 21 and an optical amplifier 22 as shown in FIG.
Here, it is assumed that the optical fiber 21 is provided with an interval of 200 km between the optical transmitter 10a and the optical receiver 30a, and is a single mode fiber (SMF) having a zero-dispersion wavelength of 1.3 μm.
The optical amplifier 22 optically amplifies the optical signal S attenuated due to the transmission loss of the optical fiber 21. The optical amplifier 22 is, for example, a distributed Raman amplifier that superimposes and amplifies excitation light having a wavelength shorter than the wavelength of the optical signal S by about 100 nm on the optical signal S, or a concentrated Raman amplifier.

光受信器30aは、光送信装置10aから送信され、光伝送路20により伝送された光信号Sを受信するものである。   The optical receiver 30 a receives the optical signal S transmitted from the optical transmission device 10 a and transmitted through the optical transmission path 20.

次に、図1および図2に基づいて光送信装置10aの動作について説明する。図2は、光信号Sの光強度−光位相変調の関係を示す説明図で、(a)は、CRZ変調方式、(b)は、CS−RZ変調方式、(c)は、本発明にかかる光変調方式を示すグラフである。   Next, the operation of the optical transmission device 10a will be described based on FIG. 1 and FIG. 2A and 2B are explanatory diagrams showing the relationship between the light intensity and the optical phase modulation of the optical signal S, where FIG. 2A is a CRZ modulation method, FIG. 2B is a CS-RZ modulation method, and FIG. It is a graph which shows this light modulation system.

図2(a)は、図1において、位相遅延がφ=0である第1正弦信号c3のみを位相変調器19に付与した場合を示すグラフである。この場合、光信号Sにおける光強度−光位相変調間の相対位相差は、図2(a)に示すように、光パルス前半部の光周波数がキャリア周波数よりも高く、光パルス後半部の光周波数が光キャリア周波数よりも低くなるCRZ変調方式となる。   FIG. 2A is a graph showing the case where only the first sine signal c3 having a phase delay of φ = 0 in FIG. In this case, the relative phase difference between the optical intensity and the optical phase modulation in the optical signal S is such that the optical frequency of the first half of the optical pulse is higher than the carrier frequency, as shown in FIG. This is a CRZ modulation method in which the frequency is lower than the optical carrier frequency.

図2(b)は、図1において、位相遅延がθ=0である第2正弦信号c4のみを位相変調器19に付与した場合を示すグラフである。この場合、光信号Sの隣接する光パルス間の光キャリア位相が互いに反転(逆位相)されるCS−RZ変調方式となる。   FIG. 2B is a graph showing the case where only the second sine signal c4 having a phase delay of θ = 0 in FIG. 1 is applied to the phase modulator 19. In this case, the CS-RZ modulation method is employed in which the optical carrier phases between adjacent optical pulses of the optical signal S are reversed (reverse phase).

図2(c)は、図1において、振幅調整器16a,16bでB=2Aとなるように増幅率Aおよび同Bが調整され、位相器17a,17bにおいて位相遅延がφ=0,θ=π/2である、第1正弦信号c3および第2正弦信号c4を加算して位相変調器19に付与した場合を示すグラフである。この場合、光信号Sにおける光強度−光位相変調間の相対位相差は、光パルスが1個おきに光パルス前半部の光周波数が光キャリア周波数よりも高く、光パルス後半部の光周波数が光キャリア周波数よりも低くなるように光位相変調される新規の光変調方式となる。   In FIG. 2C, the amplification factors A and B are adjusted by the amplitude adjusters 16a and 16b in FIG. 1 so that B = 2A, and the phase delays of the phase shifters 17a and 17b are φ = 0 and θ =. 6 is a graph showing a case where the first sine signal c3 and the second sine signal c4, which are π / 2, are added and applied to the phase modulator 19. In this case, the relative phase difference between the optical intensity and the optical phase modulation in the optical signal S is such that the optical frequency of the first half of the optical pulse is higher than the optical carrier frequency every other optical pulse, and the optical frequency of the second half of the optical pulse is This is a novel optical modulation method in which optical phase modulation is performed so as to be lower than the optical carrier frequency.

なお、ここで、位相変調度m=π/4となるように増幅率Aは、決定されることとする。これは、CRZ変調方式においては、位相変調度m=π/4の時、光ファイバの非線形効果による光パルスの波形劣化に対する抑制機能が最大限に発揮されることが実験的に明らかであることによる(特開平11−252013号公報、図2等参照)。また、振幅調整器16bの増幅率Bは、増幅率Aより大きくなるように設定されている(ここでは二倍)。これは、クロック周波数fにより光位相変調された位相変調度よりも、クロック周波f/2により光位相変調された位相変調度の方を大きくすることにより、光スペクトルの中心のキャリア成分が抑圧される効果が得られるためである。   Here, the amplification factor A is determined so that the phase modulation degree m = π / 4. This is experimentally clear that, in the CRZ modulation system, when the phase modulation degree m = π / 4, the suppression function against the waveform deterioration of the optical pulse due to the nonlinear effect of the optical fiber is exhibited to the maximum. (See JP-A-11-252013, FIG. 2, etc.). Further, the amplification factor B of the amplitude adjuster 16b is set to be larger than the amplification factor A (here, twice). This is because the carrier component at the center of the optical spectrum is suppressed by making the phase modulation degree optical phase modulated by the clock frequency f / 2 larger than the phase modulation degree optical phase modulated by the clock frequency f. This is because the effect is obtained.

以上のように本実施形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。特に、加算信号c5の形成過程における、増幅率A,Bならびに位相遅延θ,φは、前記した値に限定されることなく、光信号Sの伝送が最も安定して高品質なものとなるように実験的に最適値が決定されてもよい。   As described above, this embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the invention. In particular, the amplification factors A and B and the phase delays θ and φ in the process of forming the addition signal c5 are not limited to the values described above, so that the transmission of the optical signal S is most stable and of high quality. The optimum value may be determined experimentally.

(第二の実施形態)
次に図3を参照して本発明における第二の実施形態について説明する。図3は第二の実施形態における光送信装置を含む光波長多重送信システムの基本構成を示す構成図である。尚、図3において図1と同一又は相当する部分は同一符号で示し、詳細な説明を省略することとする。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram showing a basic configuration of an optical wavelength division multiplexing transmission system including an optical transmission device according to the second embodiment. 3 that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

光波長多重送信システム1Bは、光波長多重送信端局(光送信装置)10b、光伝送路20および光波長多重受信端局30bから構成される。光波長多重送信端局10bは、光源11a…11dと、強度変調器12a…12dと、位相変調器19a,19bと、合波器41a,41bにより構成される。なお、図1に示すランダムデータ発生器13、クロック発振器14、1/2分周器15、振幅調整器16a,16b、位相器17a,17bおよび加算器18は、各位相変調器19a,19b毎に設置されているものとし記載は省略する。   The optical wavelength division multiplexing transmission system 1B includes an optical wavelength division multiplexing transmission terminal station (optical transmission device) 10b, an optical transmission line 20, and an optical wavelength division multiplexing reception terminal station 30b. The optical wavelength division multiplex transmission terminal 10b includes light sources 11a ... 11d, intensity modulators 12a ... 12d, phase modulators 19a, 19b, and multiplexers 41a, 41b. The random data generator 13, the clock oscillator 14, the 1/2 frequency divider 15, the amplitude adjusters 16a and 16b, the phase shifters 17a and 17b, and the adder 18 shown in FIG. 1 are provided for each phase modulator 19a and 19b. It is assumed that it is installed in, and the description is omitted.

ここで、光源11a…11dは、波長λ1 ,λ2,λ3 ,λ4 のCW光を出力する。各波長は、波長λ0(=1550nm)を中心に等間隔(波長間隔1nm)に設定される。ここで、λ1,λ2はλ0 より短波長、λ3,λ4 はλ0 より長波長とする。各波長のCW光は、それぞれ強度変調器12a…12dで10Gbit/s RZランダムパルス信号を用いて強度変調される。 Here, the light sources 11a... 11d output CW light having wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 , and λ 4 . Each wavelength is set at regular intervals (wavelength interval 1 nm) around the wavelength λ 0 (= 1550 nm). Here, λ 1 and λ 2 are shorter than λ 0 , and λ 3 and λ 4 are longer than λ 0 . The CW light of each wavelength is intensity-modulated using a 10 Gbit / s RZ random pulse signal by the intensity modulators 12a.

そして、波長λ1,λ2の強度変調信号光は合波器41aで合波され、位相変調器19aで光位相変調される。波長λ3,λ4の強度変調信号光は合波器41bで合波され、位相変調器19bで光位相変調される。各位相変調器19a,19bで光位相変調された強度変調信号光は、合波器17cで合波され多重波光信号Rとなる。 Then, the intensity-modulated signal lights having the wavelengths λ 1 and λ 2 are multiplexed by the multiplexer 41a and optical phase modulated by the phase modulator 19a. The intensity-modulated signal lights having the wavelengths λ 3 and λ 4 are multiplexed by the multiplexer 41b and optical phase modulated by the phase modulator 19b. The intensity-modulated signal light optically phase-modulated by the phase modulators 19a and 19b is multiplexed by the multiplexer 17c to become a multiplexed optical signal R.

そして、合波器17cから出力された多重波光信号Rは、光伝送路20を通じて光波長多重受信端局30bに送信される。
光波長多重受信端局30bは、多重波光信号Rを各波長λ1 …λ4毎に分波する分波器31と、各波長λ1 …λ4の信号光をそれぞれ受信する光受信器33a…33dとを含む構成を有している。
Then, the multiplexed optical signal R output from the multiplexer 17c is transmitted to the optical wavelength multiplexing receiving terminal station 30b through the optical transmission line 20.
WDM receiving terminal 30b includes a demultiplexer 31 for demultiplexing each wavelength lambda every 1 ... lambda 4 multiplexed wave optical signal R, an optical receiver 33a for receiving the respective wavelengths λ 1 ... λ 4 of the signal light, respectively ... 33d.

このようにして、多重波光信号Rは、波長毎に分波され、別個の光受信器で受信されることとなる。そして、受信された各光信号の光スペクトルは狭窄化されているのでクロストークの問題が軽減されており、伝送による波長分散や非線形効果の問題も回避されているので信号品質に優れた大容量の高速通信が可能となる。   In this way, the multiplexed optical signal R is demultiplexed for each wavelength and is received by a separate optical receiver. And the optical spectrum of each received optical signal is narrowed, so the problem of crosstalk is alleviated, and the problem of chromatic dispersion and nonlinear effect due to transmission is also avoided, so the large capacity with excellent signal quality High-speed communication.

次に、図4および図6を参照しつつ本発明の効果を確認した実施例について説明する。図4は、光受信器30a(図1)で受信された光信号Sの光スペクトルを示すグラフである。ここで、図4(a)は、従来の変調方式であるCRZ方式による場合である。図4(b)は、従来の変調方式であるCS−RZ方式による場合である。図4(c)は、本発明の光送信装置よる加算信号c5に基づく新規の光変調方式による場合である。   Next, an embodiment in which the effect of the present invention has been confirmed will be described with reference to FIGS. 4 and 6. FIG. 4 is a graph showing an optical spectrum of the optical signal S received by the optical receiver 30a (FIG. 1). Here, FIG. 4A shows the case of the CRZ system which is a conventional modulation system. FIG. 4B shows a case where the CS-RZ method, which is a conventional modulation method, is used. FIG. 4C shows a case where a novel optical modulation system based on the addition signal c5 by the optical transmission apparatus of the present invention is used.

受信された光信号Sの光スペクトルは、図4に示すように、中心となる光キャリアの波長がλ0である多数の離散的な線スペクトルの集合体として表わされる。ここで、各方式におけるスペクトル幅(10dB幅)wa,wb,wcを検討してみると、図4(c)に示すように、新規の変調方式によれば、スペクトル中心の光キャリアが抑圧され、wc=約0.04nmとなる。よって、新規の光変調方式により、従来のCS−RZ方式(図4(b):wb=約0.04nm)と同等でかつCRZ方式(図4(a):wa=約0.09nm)より狭窄化された光スペクトルが実現されることが明白である。このような光スペクトルの狭窄化により、多重波伝送における、隣接チャネルの相互の干渉や波長分散が抑圧される効果を得る。
なお、10dB幅とは、光スペクトルのピークトップ値から―10dBの強度におけるスペクトル幅で表わし、光スペクトルのシャープさを示す尺度である。
As shown in FIG. 4, the optical spectrum of the received optical signal S is represented as an aggregate of a large number of discrete line spectra in which the wavelength of the central optical carrier is λ 0 . Here, when spectral widths (10 dB widths) w a , w b , and w c in each method are examined, as shown in FIG. 4C, according to the new modulation method, the optical carrier at the center of the spectrum is obtained. Is suppressed, and w c = about 0.04 nm. Therefore, the new optical modulation method is equivalent to the conventional CS-RZ method (FIG. 4B: w b = about 0.04 nm) and the CRZ method (FIG. 4A: w a = about 0.09 nm). It is clear that a more narrowed light spectrum is realized. Such narrowing of the optical spectrum provides an effect of suppressing mutual interference and chromatic dispersion of adjacent channels in multiwave transmission.
The 10 dB width is a scale indicating the sharpness of the optical spectrum, expressed by the spectral width at an intensity of −10 dB from the peak top value of the optical spectrum.

図6は、本発明の光送信装置よる新規の光変調方式により伝送された光信号および従来のCS−RZ方式により伝送された光信号のアイ開口劣化を計算器シミュレーションにより求めたグラフである。
アイ開口劣化とは図5(a)に示すように、送信信号(ランダム信号)のアイパターンのアイ開口aと、図5(b)の受信信号のアイパターンのアイ開口bとの比(−20log(b/a))として定義される。そして、アイ開口劣化の数値が小さい程、光受信器30a,33a…(図1,図3)で受信される光信号Sの信号品質が高いことを示す。
FIG. 6 is a graph obtained by calculating the eye opening deterioration of an optical signal transmitted by the novel optical modulation system and an optical signal transmitted by the conventional CS-RZ system by the optical transmission apparatus of the present invention by computer simulation.
As shown in FIG. 5A, the eye opening deterioration is the ratio of the eye opening a of the eye pattern of the transmission signal (random signal) to the eye opening b of the eye pattern of the reception signal of FIG. 5B (− 20 log (b / a)). The smaller the numerical value of the eye opening deterioration, the higher the signal quality of the optical signal S received by the optical receivers 30a, 33a (FIGS. 1 and 3).

図6より、本発明の光送信装置による新規の光変調方式では、従来方式のCS−RZよりもアイ開口劣化が小さい。これより、新規の光変調方式では、ファイバ伝送による非線形効果が抑圧され波形劣化の少ない品質の高い光信号の伝送が可能となることを示している。   As shown in FIG. 6, in the novel optical modulation system using the optical transmission apparatus of the present invention, the eye opening deterioration is smaller than in the conventional CS-RZ. From this, it is shown that the new optical modulation method can transmit a high-quality optical signal with less waveform deterioration by suppressing nonlinear effects due to fiber transmission.

本発明の第一の実施形態における光送信装置を含む光送信システムの基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the optical transmission system containing the optical transmission apparatus in 1st embodiment of this invention. 図2は、光信号の光強度−光位相変調の関係を示す説明図で、(a)は、CRZ方式,(b)は、CS−RZ方式,(c)は、本発明による新規の光変調方式を示すグラフである。2A and 2B are explanatory diagrams showing the relationship between the optical intensity and optical phase modulation of an optical signal, where FIG. 2A is a CRZ system, FIG. 2B is a CS-RZ system, and FIG. 2C is a new light according to the present invention. It is a graph which shows a modulation system. 本発明の第二の実施形態における光送信装置(光波長多重送信端局)を含む光波長多重送信システムの基本構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the optical wavelength multiplexing transmission system containing the optical transmission apparatus (optical wavelength multiplexing transmission terminal station) in 2nd embodiment of this invention. 受信された光信号の光スペクトルを示すグラフで、(a)は、従来の変調方式であるCRZ方式による場合で、(b)は、従来の変調方式であるCS−RZ方式による場合で、(c)は、本発明の光送信装置よる新規の光変調方式による場合を示すグラフである。The graph which shows the optical spectrum of the received optical signal, (a) is a case by the CRZ system which is a conventional modulation system, (b) is a case by the CS-RZ system which is a conventional modulation system, c) is a graph showing a case in which a novel optical modulation system by the optical transmission apparatus of the present invention is used. アイ開口劣化を説明する図で、(a)は、送信信号のアイパターンを示し、(b)は、受信信号のアイパターンを示すグラフであるIt is a figure explaining eye opening deterioration, (a) shows the eye pattern of a transmission signal, (b) is a graph which shows the eye pattern of a received signal. 本発明の光送信装置よる新規の変調方式により伝送された光信号および従来のCS−RZ方式により伝送された光信号のアイ開口劣化を計算器シミュレーションにより求めたグラフである。It is the graph which calculated | required the eye opening degradation of the optical signal transmitted by the novel modulation system by the optical transmitter of this invention, and the optical signal transmitted by the conventional CS-RZ system by computer simulation. 従来の光送信装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional optical transmitter.

符号の説明Explanation of symbols

10a 光送信装置
10b 光波長多重送信端局(光送信装置)
14 クロック発振器(発振器)
16a 振幅調整器(第1振幅調整器)
16b 振幅調整器(第2振幅調整器)
17a 位相器(第1位相器)
17b 位相器(第2位相器)
19 位相変調器
20 光伝送路
c3 第1正弦信号
c4 第2正弦信号
c5 加算信号
S 光信号
R 多重波光信号(光信号)
10a Optical transmitter 10b Optical wavelength division multiplexing terminal (optical transmitter)
14 Clock oscillator
16a Amplitude adjuster (first amplitude adjuster)
16b Amplitude adjuster (second amplitude adjuster)
17a Phaser (first phaser)
17b Phaser (second phaser)
19 phase modulator 20 optical transmission line c3 first sine signal c4 second sine signal c5 addition signal S optical signal R multiwave optical signal (optical signal)

Claims (2)

光信号を伝送する光伝送路の一端に設けられ、前記光信号を出力して前記光伝送路の他端に伝送させる光送信装置であって、
前記光信号の強度変調周波数fを発振する発振器と、
周波数fの第1正弦信号に周波数f/2の第2正弦信号を加算させた加算信号に基づいて前記光信号の光キャリアを周期的に光位相変調させる前記位相変調器と、
前記第1正弦信号の振幅を調整する第1振幅調整器と、
前記第1正弦信号の位相を調整する第1位相器と、
前記第2正弦信号の振幅を調整する第2振幅調整器と、
前記第2正弦信号の位相を調整する第2位相器と、
を有することを特徴とする光送信装置。
An optical transmission device provided at one end of an optical transmission path for transmitting an optical signal, and outputting the optical signal to be transmitted to the other end of the optical transmission path,
An oscillator that oscillates the intensity modulation frequency f of the optical signal;
The phase modulator that periodically optically modulates the optical carrier of the optical signal based on an addition signal obtained by adding the second sine signal of the frequency f / 2 to the first sine signal of the frequency f ;
A first amplitude adjuster for adjusting the amplitude of the first sine signal;
A first phase shifter for adjusting the phase of the first sine signal;
A second amplitude adjuster for adjusting the amplitude of the second sine signal;
A second phase shifter for adjusting the phase of the second sine signal;
Optical transmitter you, comprising a.
前記第2振幅調整器の増幅率は、第1振幅調整器の増幅率より大きく設定されていることを特徴とする請求項に記載の光送信装置。 2. The optical transmission device according to claim 1 , wherein an amplification factor of the second amplitude adjuster is set larger than an amplification factor of the first amplitude adjuster.
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