JP4717694B2 - 光直交振幅変調回路および光送信器 - Google Patents
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本発明の第一実施例を図1から図3を参照して説明する。図1は、第一実施例の光直交振幅変調回路の構成を示す図である。図1に示すように、本実施例の光直交振幅変調回路は、パワー一定のCW光を出力するCW光源1、CW光源1からの光を2経路に分離する光分離部2、2経路に分離した光信号の一方にπ/2の位相差を与える直交位相制御部3、2系統の光信号の各々に対して振幅変調を重畳するマッハツェンダー型振幅変調部(以降、MZMと記す)♯1および♯2、各々の振幅変調された2つの光信号を合波する光結合部4、入力された2値バイナリデータを、複数の並列信号に変換するシリアル−パラレル変換部5、シリアル−パラレル変換部5から出力された並列ディジタル信号から、2系統のアナログ信号に変換するディジタル−アナログ(D/A)変換部6−1および6−2から構成される。
Eout=E0cos(π(V/Vπ)) …(1)
と表される。ここで、E0はMZM♯1および♯2に入力される信号光の電界であり、Vは各変調器に印加される信号の電圧、Vπはπラジアンの位相シフトを得るのに必要な電圧である。(1)式はLiNbO3のシングル駆動x−cut変調器を用いた場合にも、振幅V→V/2とすれば適用できる。
Eout=E0/2(sin(π(VI/Vπ))−isin(π(VQ/Vπ)))exp(iω0t)=E0/2(π(VI/Vπ)−i(π(VQ/Vπ)))exp(iω0t) …(2)
と表される。ここで、VIおよびVQは同相成分・直交成分それぞれのMZM♯1および♯2に印加される電圧であり、図2に示したような4値の値をとる。(2)式から、出力信号は16値のQAM信号になっていることがわかる。
第一実施例で説明したように、MZM♯1および♯2の変調特性は(1)式に示す余弦関数で表される非線形性を有している。第一実施例では、この非線形性による波形歪みを抑圧するために、MZM♯1および♯2の駆動振幅をVπ/3程度に制限し、線形領域のみで駆動する構成を示した。しかしながら、この構成では変調器の透過率が小さい領域での動作となるため、CW光源により高出力の特性が要求される。第二実施例では、より高いパワーの光出力を得るためにMZM♯1および♯2を非線形領域で駆動し、MZM♯1および♯2の非線形性をキャンセルしてリニア特性を実現する送信回路構成を説明する。
xout=cos-1(xin/x0) …(3)
の変換を行ってから出力すればよい。これによりMZM♯1および♯2から出力される信号は、各レベル間の間隔が等間隔の信号となる。
第一および第二実施例では、入力されたバイナリデータを4系列の並列バイナリデータに変換し、さらにこれを2組に分け、それぞれ同相成分および直交成分の振幅変調を行うMZM♯1および♯2により16値のQAM信号を生成する例を説明した。この構成では、MZM♯1および♯2の通過特性の非線形性を補償するために、MZM♯1および♯2を線形領域で駆動する、あるいは、MZM♯1および♯2の通過特性の逆関数で与えられる変調駆動信号を求める手段が必要であった。
2 光分離部
3 直交位相制御部
4 光結合部
5、15 シリアル−パラレル変換部(S/P変換部)
6−1、6−2 ディジタル−アナログ変換部(D/A)
7−1、7−2 減衰器
8 加算器
9 3値符号化部
10 光強度変調部
16−1、16−2 歪補正機能付ディジタル−アナログ変換部(歪補正機能付D/A)
Claims (18)
- 入力光を2経路に分離する光分離部と、この光分離部によって分離された一方の光信号の位相をπ/2だけシフトさせる直交位相制御部と、前記光分離部によって分離された一方の光信号に振幅変調の同相成分を重畳する第一のマッハツェンダー型振幅変調部と、前記光分離部によって分離された他方の光信号に振幅変調の直交成分を重畳する第二のマッハツェンダー型振幅変調部と、この第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部からそれぞれ出力された同相成分および直交成分の光信号を結合する光結合部とから構成される光直交振幅変調回路において、
2以上の整数であるm個の系列および2以上の整数であるn個の系列の並列バイナリデータ信号からそれぞれ2mレベルおよび2nレベルのアナログ信号を生成し、これらのアナログ信号を前記第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部への駆動信号としてそれぞれ出力する2つのディジタル−アナログ変換部を備え、
前記第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部の振幅変調特性の非線形性による信号波形歪を電気的に予めそれぞれ補正する第一および第二の歪補正部を備える
ことを特徴とする光直交振幅変調回路。 - 前記第一および第二の歪補正部は、前記ディジタル−アナログ変換部に設けられ、前記第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部の通過特性の逆関数になる駆動信号を出力する請求項1記載の光直交振幅変調回路。
- シリアル−パラレル変換部から出力された同相成分および直交成分それぞれの並列バイナリデータ信号に対して、m並列の入力並列バイナリデータの各ビットから生成されるmビットのディジタルデータ信号をディジタル−アナログ変換した値をxとし、逆余弦関数y=cos−1(x)で与えられる値yを計算し、mより大きな整数であるkビットの出力並列バイナリデータ信号にyをアナログ−ディジタル変換するとき、mビットの全ての可能な組み合わせの各々に対応するkビットの出力並列バイナリデータ信号の対応テーブルを予めメモリ部に保持しており、入力並列バイナリデータ信号の値に応じて対応テーブルを参照して出力並列バイナリデータ信号を出力する歪補正部を備えた請求項1記載の光直交振幅変調回路。
- 入力バイナリデータ信号を同相成分および直交成分それぞれが2系列となるように並列バイナリデータ信号にシリアル−パラレル変換し、同相成分および直交成分それぞれに対して各々のバイナリ信号に減衰を与える減衰部を設け、この減衰部から出力される2系列の信号を電気的に加算する加算手段を備えた請求項1記載の光直交振幅変調回路。
- 同相成分および直交成分それぞれ2系統のバイナリデータ信号に対して振幅減衰率の比を約2:3とする請求項4記載の光直交振幅変調回路。
- 入力バイナリデータ信号を2以上の整数であるn個の系列の並列バイナリデータ信号2組にシリアル−パラレル変換し、同相成分および直交成分がそれぞれ2nレベルの変調信号により変調されることにより22n値の光直交振幅変調を実現する請求項1ないし5のいずれかに記載の光直交振幅変調回路。
- パワー一定の連続光を出力するCW光源を有し、
このCW光源からの連続光を請求項1ないし6のいずれかに記載の光直交振幅変調回路に入力する
光送信器。 - シリアル−パラレル変換部から出力される並列バイナリデータ信号のビットレートと同じ周波数で光の強度を変調するRZ変調部を前記CW光源の後段または光結合部の後段に配置した請求項7記載の光送信器。
- シリアル−パラレル変換部から出力される並列バイナリデータ信号のビットレートと同じ周波数で発振するパルス光源を前記CW光源に代えて備えた請求項7記載の光送信器。
- 入力光が光分離部により2経路に分離され、この分離された一方の光信号は直交位相制御部により位相をπ/2だけシフトされ、分離された一方の光信号には第一のマッハツェンダー型振幅変調部により振幅変調の同相成分が重畳され、分離された他方の光信号には第二のマッハツェンダー型振幅変調部により振幅変調の直交成分が重畳され、この第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部からそれぞれ出力された同相成分および直交成分の光信号は光結合部により結合される光直交振幅変調方法において、
入力されたバイナリデータ信号がシリアル−パラレル変換され、2以上の整数であるm個の系列および2以上の整数であるn個の系列の2組の並列バイナリデータ信号として出力され、このm系列およびn系列の並列バイナリデータ信号からそれぞれ2mレベルおよび2nレベルのアナログ信号が生成され、前記第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部への駆動信号としてそれぞれ供給され、
同相成分および直交成分それぞれの変調信号に対して、前記第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部の振幅変調特性の非線形性による信号波形歪が電気的に予め補正される
ことを特徴とする光直交振幅変調方法。 - 前記第一および第二のマッハツェンダー型振幅変調部の通過特性の逆関数になる駆動信号を出力する請求項10記載の光直交振幅変調方法。
- シリアル−パラレル変換された同相成分および直交成分それぞれの並列バイナリデータ信号に対して、m並列の入力並列バイナリデータ信号の各ビットから生成されるmビットのディジタルデータ信号をディジタル−アナログ変換した値をxとし、逆余弦関数y=cos−1(x)で与えられる値yを計算し、mより大きな整数であるkビットの出力並列バイテリデータ信号にyをアナログ−ディジタル変換するとき、mビットの全ての可能な組み合わせの各々に対応するkビットの出力並列バイナリデータ信号の対応テーブルを予めメモリ手段に保持しており、入力並列バイナリデータ信号の値に応じて対応テーブルを参照して出力並列バイナリデータ信号を出力することにより信号波形歪が予め補正される請求項10記載の光直交振幅変調方法。
- 入力バイナリデータ信号を同相成分および直交成分それぞれが2系列となるように並列バイナリデータ信号にシリアル−パラレル変換し、同相成分および直交成分それぞれに対して、各々のバイナリ信号を減衰させ、減衰された2系列の信号を電気的に加算することにより信号波形歪が予め補正される請求項10記載の光直交振幅変調方法。
- 同相成分および直交成分それぞれ2系統のバイナリデータ信号に対して、振幅減衰率の比を約2:3とする請求項13記載の光直交振幅変調方法。
- 入力バイナリデータ信号を2以上の整数であるn個の系列の並列バイナリデータ信号2組にシリアル−パラレル変換し、同相成分および直交成分がそれぞれ2nレベルの変調信号により変調される請求項10ないし14のいずれかに記載の光直交振幅変調方法。
- シリアル−パラレル変換された並列バイナリデータ信号のビットレートと同じ周波数で光の強度が変調される請求項10ないし15のいずれかに記載の光直交振幅変調方法。
- パワー一定の連続光を出力するCW光源からの連続光を用いる請求項10ないし16のいずれかに記載の光直交振幅変調方法。
- シリアル−パラレル変換後の並列バイナリデータ信号のビットレート信号と同じ周波数で発振するパルス光を前記CW光源からの連続光に代えて用いる請求項10ないし16のいずれかに記載の光直交振幅変調方法。
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