JP4744720B2 - 多値変調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信システムで用いる多値変調装置に関わり、特に、超高速光通信システムあるいは大容量光通信システムで用いるのに好適な多値変調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムに対する伝送容量の拡大要請に対応するため、波長多重伝送システムの開発が進められている。波長多重システムの容量は、1波長あたりの伝送容量と波長数との積となるので、1波長あたりの伝送容量拡大と波長数増大とが求められている。
【0003】
1波長あたりの伝送容量としては、これまで10Gbpsまでが実用化されており、40Gbpsの実現に向けた開発が進められている。しかし、光変調器、光変調器ドライバ、フォトダイオードなどの光電子デバイス、電子回路の応答速度は有限であり、応答速度を上昇することは容易ではない。そこで、デバイス応答速度に制限されない通信方式への期待が高まっている。その一つの方式は、振幅変調多値符号化通信方式(以下、「多値変調方式」という)である。
【0004】
例えば、2値の10Gbps信号の場合、1ビットに与えられるタイムスロット幅は100psである。2つの10Gbpsの2値符号を一つの4値符号に変換した場合、同一のタイムスロット幅100psで2ビットを表現することができるので、デバイスの応答速度を上げることなく20Gbpsが実現できる。
【0005】
さらに、4つの10Gbpsの2値符号を一つの16値符号に変換した場合、タイムスロット幅100psで4ビットを表現することができるので、40Gbpsの伝送容量が実現される。このように、多値変調方式は、デバイスの応答速度に制限されることなく伝送容量を拡大できる有望な方式である。
【0006】
波長多重伝送システムにおいて波長数を増大するためには、隣接波長間の間隔を狭くすることが求められる。波長間隔を制限する要因は、光源の安定度、光合分波器の波長精度、変調スペクトル幅などである。なかでも変調スペクトル幅は本質的な問題となる。変調スペクトルの半値幅の目安は、タイムスロット幅の逆数で与えられる。
【0007】
例えば、10Gbpsの2値符号を光強度変調信号に変換すると、光スペクトル幅は約20GHz(約0.16nm)に広がってしまう。そのため、2値の光強度変調信号を用いる場合には、波長間隔を0.16nm以下にすることは難しい。
【0008】
伝送容量を落とすことなく光スペクトル幅を狭くする方法としても、多値変調方式は有望な手法である。上述の通り、多値変調方式では、タイムスロット幅を狭くすることなく大容量が実現できる。例えば4値符号を用いると、2値符号を用いた場合の半分の光スペクトル幅で同一の容量を実現することができる。このように、多値変調方式は波長多重システムにおける波長間隔狭窄化にとっても有望な方式であるといえる。
【0009】
さらに、光スペクトル幅の狭窄化は、光ファイバ伝送における波長分散の影響に対しても有利となる。波長分散とは、波長による伝送速度の差のことであり、パルスの歪の原因となるものである。光スペクトル幅が狭ければ光信号に含まれる波長範囲も狭くなるのでパルス歪は小さくなる。そのため、多値変調方式は、光ファイバ伝送において問題となる波長分散の影響に対しても有利であることが期待できる。
【0010】
図10は、従来の多値変調装置の構成例1を示すブロック図である。多値変調技術は、例えば、文献「Sheldon Waklin and Jan Conradi, "Multilevel Signaling for Increasing the Reach of 10Gb/s Lightwave Systems", Journal of Lightwave technology, Vol.17, No.11, pp.2235-2248, 1999」に紹介されている。図10はこの文献に紹介されている、多値変調光信号の生成手段を書き直したものである。
【0011】
図10において、この多値変調装置は、それぞれほぼ同一振幅の2値符号信号を発生する2値符号発生手段60,61と、2値符号発生手段61の出力レベルを約半分に減衰させる減衰器62と、2値符号発生手段60の出力と減衰器62との出力を電力合成するパワー合成器63と、パワー合成器63の出力を光信号へ変換する電気・光変換手段(E/O)64とを備えている。
【0012】
つぎに、図11を用いて動作を説明する。図11(a)は、2値符号発生手段60の出力波形を示し、図11(b)は、減衰器62の出力波形を示している。これらの信号がパワー合成器63によって加算された結果、図11(c)に示すような4値符号の信号が得られる。この4値符号の電気信号が電気・光変換手段64によって同一波形の光信号に変換される。
【0013】
しかし、図10に示す構成では、歪なく電気信号を加算するパワー合成器63を得ることが難しく、また、得られた4値符号の電気信号を歪なく光信号に変換する電気・光変換手段64を得ることも容易ではない。実用化されている多くの電気・光変換手段は、非線形な応答特性を持っているので、変換時に歪が生じてしまうためである。そのため、波形歪が小さな多値変調光信号を得ることは難しいという問題がある。
【0014】
そこで、現実的に歪が少ない多値変調光信号を得る方法として、例えば図12に示すように、電気信号を加算するのではなく、光信号を加算する方法が提案されている。図12は、従来の多値変調装置の構成例2を示すブロック図である。なお、図12は、特開昭63−5633号公報(光多値通信方式)に開示された構成を書き直したものである。
【0015】
図12において、この多値変調装置は、それぞれ出力振幅が異なる2値の強度変調光信号を出力する光変調信号発生手段70,71と、光変調信号発生手段70,71が出力する2値の強度変調光信号を合波する光合波器72とを備えている。
【0016】
つぎに、図11を用いて動作を説明する。例えば、光変調信号発生手段70が図11(a)に示す波形の変調光信号を出力し、光変調信号発生手段71が図11(b)に示す波形の変調光信号を出力した場合に、光合波器72からは、図11(c)に示すような4値の多値変調光信号を得ることができる。この方法では、信号の加算が光合波器によって行われるために信号の歪が生じ難く、理想的な信号波形が得られるという利点がある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図12に示した構成では、光信号の合波に伴うビートノイズ発生を抑圧するためには、光変調信号発生手段70,71が出力する波長を異なる値とするか、若しくは偏波を直交させなければならないという制限がある。このとき、波長を異なるものとすると、波長多重システムへの適用が難しくなってしまう。また、偏波の直交性は必ずしも長距離伝送においては保障されないという問題がある。
【0018】
また、二つの2値符号光信号の加算に際しては、一方の振幅は他方の半分になるように制御されなければならないが、上記公報では、制御する手法は検討されていない。さらに、加算に際しては、振幅が変化するタイミングが一致するように二つの2値符号光信号の位相が制御されなければならないが、同様に上記公報では、制御手段は示されていない。
【0019】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、多値変調光信号のレベル間隔を所定値に安定的に制御でき、振幅が変化するタイミングが異なる場合にそれらの位相を揃えることができる多値変調装置を得ることを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき2値の振幅変調された変調光信号を発生するN+1(N≧1)個の光変調信号発生手段と、前記N+1個の光変調信号発生手段におけるN個の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の光強度を制御信号に基づき制御するN個の光強度制御手段と、前記N+1個の光変調信号発生手段における前記N個の光変調信号発生手段を除く1個の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度と前記N個の光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度とを検出するN+1個の光強度検出手段と、前記N+1個の光強度検出手段それぞれの検出信号を受けて、前記1個の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度を基準に、前記N個の光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度がそれぞれ所定値となるようにする前記制御信号を、前記N個の光強度制御手段のそれぞれに出力する制御手段と、前記1個の光変調信号発生手段が出力する変調光信号と前記N個の光強度制御手段で制御されたN個の変調光信号とを合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段とを具備することを特徴とする。
【0021】
この発明によれば、N+1(N≧1)個の光変調信号発生手段が発生する変調光信号のうち、1個の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の光強度を直接検出し、残りのN個の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の光強度については、N個の光強度制御手段がそれぞれ操作した変調光信号の光強度を検出する。このように検出されたN+1個の光強度信号において、直接検出した光強度信号を基準に、N個の光強度信号のそれぞれが所定値となるように、N個の光強度制御手段のそれぞれを制御する。これにより、光合波手段から出力される多値変調光信号の各レベル間隔が等間隔の状態で、あるいは不等間隔の状態で、安定的に維持される。
【0022】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、前記N個の光強度制御手段は、前記N個の光変調信号発生手段それぞれに入力される電気信号のレベルを前記制御信号に基づき調整する可変電気信号減衰器である、または、前記N個の光変調信号発生手段それぞれが発生する変調光信号の光強度を前記制御信号に基づき調整する可変光減衰器であることを特徴とする。
【0023】
この発明によれば、N個の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の光強度が、N個の光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御される。
【0024】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき2値の振幅変調された変調光信号を発生する複数の光変調信号発生手段と、前記複数の光変調信号発生手段が出力する変調光信号を合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段と、前記光合波手段が出力する多値変調光信号の光強度に応じて透過率が非線形的に変化し、不等間隔の多値変調光信号を出力する非線形光媒体と、を具備することを特徴とする。
【0025】
この発明によれば、光合波手段から出力される多値変調光信号が、非線形光媒体に入力することにより、不等間隔の多値変調光信号へ変換される。
【0026】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき2値の振幅変調された変調光信号を発生する複数の光変調信号発生手段と、前記複数の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の波長とは異なる波長λの光信号を出力する光源と、前記複数の光変調信号発生手段が出力する変調光信号と前記光源が出力する波長λの光信号とを受けて、多値変調光信号と波長λの光信号を出力する光合波手段と、前記光合波手段が出力する多値変調光信号及び波長λの光信号の光強度に応じて透過率が非線形的に変化することにより波長λの光信号を多値変調光信号によって多値変調する光変調操作が行われる非線形光媒体とを具備することを特徴とする。
【0027】
この発明によれば、光合波手段から出力される多値変調光信号及び波長λの光信号が非線形光媒体に入力することにより、非線形光媒体において、入力する光信号の光強度に応じて透過率が非線形的に変化することにより波長λの光信号を多値変調する光変調操作が行われる。したがって、非線形光媒体からは、波長λの多値変調光信号を含む光信号が出力される。
【0028】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、前記非線形光媒体の出力から波長λの多値変調光信号を取り出す光フィルタを具備することを特徴とする。
【0029】
この発明によれば、光フィルタにより非線形光媒体の出力から波長λの多値変調光信号が取り出される。ここで得られる多値変調光信号は、一定波長(λ)、一定偏波の光信号である。
【0030】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、入力される電気信号に基づき2値の振幅変調された変調光信号を発生する複数の光変調信号発生手段と、前記複数の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の遅延量を制御信号に基づき制御する複数の遅延手段と、前記複数の遅延手段により遅延操作された各変調光信号を合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段と、前記光合波手段から出力された多値変調光信号の一部を電気信号に変換する光・電気変換手段と、前記複数の変調光信号発生手段にそれぞれ入力される電気信号と前記光・電気変換手段から出力される電気信号との相関を検出し、検出した相関値に基づき前記制御信号を出力する複数の制御手段とを具備することを特徴とする。
【0031】
この発明によれば、複数の光変調信号発生手段にそれぞれ入力される電気信号の位相が互いに異なる場合において、入力される電気信号と光変調信号発生手段が発生する変調光信号との相関が取られ、位相が一致するように遅延手段が制御される。その結果、光合波手段からは、位相が揃った多値変調光信号が出力される。
【0032】
つぎの発明にかかる多値変調装置は、前記複数の遅延手段は、前記複数の光変調信号発生手段それぞれに入力される電気信号を前記制御信号に基づき遅延操作する可変電気信号遅延器である、または、前記複数の光変調信号発生手段それぞれが発生する変調光信号を前記制御信号に基づき遅延操作する可変光遅延器であることを特徴とする。
【0033】
この発明によれば、複数の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の遅延量が、複数の光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御される。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる多値変調装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0035】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1である多値変調装置の構成を示すブロック図である。図1において、この多値変調装置は、光変調信号発生手段10,11と、可変光減衰器12と、光強度検出手段13,14と、減衰器15と、比較器16と、光合波器17とを備えている。
【0036】
光変調信号発生手段10,11は、それぞれ、入力される電気信号に基づいて2値の振幅変調光信号を互いに異なる波長または偏波で発生するようになっている。光変調信号発生手段10,11は、光送信機で用いられている一般的な光変調器で構成されている。
【0037】
光変調信号発生手段10が発生する変調光信号は、可変光減衰器12に入力している。可変光減衰器12は、外部から印加される制御信号に基づいて減衰量あるいは利得が変化するデバイスにより構成されている。図示例では、可変光減衰器12は、光変調信号発生手段10が発生する変調光信号に、比較器16から印加される制御信号に基づく所定量の減衰操作を加えて光強度検出手段13と光合波器17とに出力している。
【0038】
一方、光変調信号発生手段11が発生する変調光信号は、光強度検出手段14と光合波器17とに入力している。光強度検出手段13,14は、それぞれフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどで構成され、入力する光信号の強度に応じたレベルの検出信号を出力する。光強度検出手段13は、可変光減衰器12の出力光強度を検出し、その検出信号を比較器16の正相入力端「+」に出力している。また、光強度検出手段14は、光変調信号発生手段11が発生する変調光信号の光強度を検出し、その検出信号を減衰器15に出力している。
【0039】
減衰器15は、光強度検出手段14が出力する検出信号に一定量の減衰操作を加えて比較器16の逆相入力端「−」に出力している。比較器16は、光強度検出手段13の出力レベルと減衰器15の出力レベルとの大小関係に応じて可変光減衰器12への制御信号を操作する。これにより、光合波器17から波長または偏波が異なる4値変調光信号が出力される。
【0040】
つぎに、以上のように構成される多値変調装置の動作を図1〜図3を用いて説明する。なお、図2は、レベル間隔が等しい4値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。図3は、レベル間隔が等しくない4値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。
【0041】
この実施の形態1では、図2(c)に示すようにレベル間隔が等しい4値変調光信号を得ることも、図3(c)に示すようにレベル間隔が等しくない4値変調光信号を得ることもできる。このとき、得られる4値変調光信号の各レベル間隔を一定値に安定化することができるようになっている。
【0042】
まず、図2(c)に示すようなレベル間隔が等しい4値変調光信号を得るためには、光合波器17へ入力される変調光信号は、図2(a)、図2(b)に示すように、振幅比が2:1となっていなければならない。そこで、図1において、光変調信号発生手段11から直接光合波器17へ入力される変調光信号の光強度を「2」とした場合に、光変調信号発生手段10から可変光減衰器12を介して光合波器17へ入力される変調光信号の光強度を「1」とする場合を考える。
【0043】
光変調信号発生手段10,11は、それぞれ任意の光強度で2値の振幅変調光信号を発生しているとしてよいが、説明を容易にするため、ここではほぼ等しい光強度で2値の振幅変調光信号を発生しているとする。
【0044】
光変調信号発生手段10から可変光減衰器12を介して光合波器17へ入力される変調光信号の光強度は、光強度検出手段13によって検出され、比較器16の正相入力端「+」に入力される。
【0045】
一方、光変調信号発生手段11から直接光合波器17へ入力される変調光信号の光強度は、光強度検出手段14によって検出され、減衰器15を介して比較器16の逆相入力端「−」に入力される。このとき、減衰器15は、光強度検出手段14によって検出された検出強度を50%に減衰するように設定されている。
【0046】
その結果、比較器16では、光強度検出手段13によって検出された検出強度の方が強い場合には、可変光減衰器12の減衰量を大きくする制御信号を出力する。一方、比較器16では、光強度検出手段14によって検出され減衰器15によって50%に減衰された強度の方が強い場合には、可変光減衰器12の減衰量を小さくする制御信号を出力することが行われる。
【0047】
このようなフィードバック制御が行われることによって、光合波器17から出力される4値変調光信号の各レベル間隔を等間隔に安定化することができる。
【0048】
また、図3(c)に示すようにレベル間隔が等しくない4値変調光信号を得るためには、光合波器17へ入力される変調光信号は、図3(a)、図3(b)に示すように、振幅比が例えばX+Y:Xとなっていなければならない。
【0049】
図2に示した例では、X=Yの場合と考えることができるので、図3に示すX≠Yの場合にも、上記と同様の手法が適用でき、減衰器15の減衰量を調整することによって、X、Yそれぞれのレベル間隔を調整し、安定化することができる。このような不等間隔の4値変調光信号は、後述するように、光増幅器を用いるシステムやアバランシェフォトダイオードを用いるシステムなどで有益である。
【0050】
ここでは、4値変調光信号の各レベル間隔を安定化する場合を説明したが、光変調信号発生手段、可変光減衰器の数を増加し、各可変光減衰器への制御手段を設けることによって4値以上の多値変調信号の各レベル間隔を安定化することもできる。
【0051】
また、可変光減衰器12を用いて光変調信号発生手段10の出力光強度を制御する方法を示したが、光変調信号発生手段10へ入力する信号レベルを制御する方法を使うこともできる。この場合には、可変光減衰器12を省略し、光変調信号発生手段10の入力段に可変電気信号減衰器を設け、この可変電気信号減衰器の減衰量を比較器16から制御信号で制御する構成となる。この構成においても、4値以上の多値変調信号の各レベル間隔を安定化することができる。
【0052】
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2である多値変調装置の構成を示すブロック図である。なお、図4では、図1で示した構成要素と同一となる要素には、同一の符号を付してある。この点は、以下の各実施の形態において同じである。
【0053】
図4において、この多値変調装置は、入力される電気信号に基づいて2値の振幅変調光信号を互いに異なる波長あるいは偏波で発生する光変調信号発生手段10,11と、光変調信号発生手段10,11が出力する変調光信号を合波する光合波器17と、光合波器17が出力する合波された多値変調光信号を受ける非線形光媒体21とを備えている。
【0054】
非線形光媒体21は、入力される光信号強度に応じて挿入損失あるいは利得が変化することにより透過率が非線形的に変化するデバイス、例えば半導体光変調器や半導体光増幅器などで構成されている。
【0055】
つぎに、以上のように構成される多値変調装置の動作を図5を用いて説明する。なお、図5は、非線形光媒体21の動作を説明する図である。図5において、(a)は、光合波器17から出力される4値変調光信号を示す図である。ここでは、図2に示すように各レベルが等間隔である場合を想定している。(b)は、非線形光媒体21の入出力特性を示す図である。(c)は、非線形光媒体21から出力される不等間隔の4値変調光信号を示す図である。
【0056】
図5(b)に示されているように、非線形光媒体21は、光入力強度が強いと挿入損失がより小さくなり、入力光強度が弱いと挿入損がより大きくなる特性を有している。そのため、入力強度が小さい場合には出力光強度はより小さくなり、入力光強度が大きい場合には出力光強度はより大きくなる。
【0057】
したがって、図5(a)に示すような4値変調光信号を図5(b)の入出力特性をもつ非線形光媒体21に入力すると、図5(c)のような不等間隔の4値変調光信号が得られる。ここで得られた4値変調光信号はX>Y>Zとなっている。
【0058】
ここでは、不等間隔の4値変調光信号を得る場合を説明したが、光変調信号発生手段の数を増加することによって4値以上の不等間隔多値変調光信号を得ることができる。
【0059】
このような不等間隔の多値変調光信号は、光増幅器を用いるシステムやアバランシェフォトダイオードを用いるシステムなどで有益である。これらを用いるシステムでは、雑音レベルが信号振幅に比例して大きくなるので、信号対雑音比を確保するためにX>Y>Zなる関係が必要になることが知られている。
【0060】
実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3である多値変調装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態3では、図4に示した構成において、光合波器17と非線形光媒体21との間に、光合波器31及び光合波器31に波長λの光信号を出力する光源32が設けられ、さらに非線形光媒体21の出力を受ける光フィルタ33が設けられている。ここで、光源32が出力する光信号の波長λは、光変調信号発生手段10,11が出力する変調光信号の波長とは異なるものとする。また、光フィルタ33は、波長λの光信号を通すように作製されている。
【0061】
光合波器31から出力される多値変調光信号の光強度によって非線形光媒体21の挿入損は上述の通り変化するので、非線形光媒体21は一種の光変調器として機能する。つまり、光源32からの波長λの光信号と光合波器17からの多値変調光信号とが光合波器31にて合波され、非線形光媒体21に入力すると、非線形光媒体21にて、波長λの光信号が多値変調光信号により変調されることになる。それを光フィルタ33に通すことによって波長λの多値変調光信号のみを取り出すことができる。この波長λの多値変調光信号は、光変調信号発生手段10,11から出力される変調光信号の偏波とも無関係な一定の偏波を有している。
【0062】
ところで、光信号の合波に伴うビートノイズ発生を抑圧するためには、光変調信号発生手段10,11が出力する波長あるいは偏波を直交させなければならないという制限がある。この場合、波長を異なるものにすると、波長多重システムへの適用が難しくなってしまう。一方、偏波の直交性は必ずしも長距離伝送においては保障されないという困難な問題がある。
【0063】
ところが、この実施の形態3である図6に示す多値変調装置によって得られる多値変調光信号は、上述したように一定の波長と一定の偏波を持っているために上記の困難な問題を見事に解決することができる。
【0064】
なお、図6では、二つの光合波器を設けた場合を示したが、光変調信号発生手段の数とそれらの出力光を受ける光合波器の入力ポートの数との関係によっては、一つの光合波器で波長λの光信号と複数の光変調信号発生手段の出力光とを合波するように構成することも当然可能である。
【0065】
実施の形態4.
図7は、この発明の実施の形態4である多値変調装置の構成を示すブロック図である。図7では、合波する変調光信号が二つである場合を扱っているが、この実施の形態4では、複数の変調光信号の変化点時間位置が互いにずれている場合にそれらの位相関係を自動的に揃えて安定化することのできる多値変調装置が示されている。
【0066】
図7において、この多値変調装置は、送信信号が印加される入力端子35,36と、光変調信号発生手段駆動回路37,38と、光変調信号発生手段10,11と、可変光遅延器39,40と、遅延器41,42と、光合波器17と、光分波器43と、光・電気変換手段44と、ミキサ45,46と、可変光遅延器制御回路47,48とを備えている。
【0067】
入力端子35に入力される一方の送信信号は、光変調信号発生手段駆動回路37と遅延器41とに入力されている。遅延器41は、入力端子35から入力する一方の送信信号を適宜量遅延させ、ミキサ45の一方の入力ポートに与えている。光変調信号発生手段駆動回路37は、入力端子35から入力する一方の送信信号に従って光変調信号発生手段10を振幅変調駆動する。これにより、光変調信号発生手段10から可変光遅延器39に対し2値の振幅変調光信号が出力される。可変光遅延器39は、入力する2値の振幅変調光信号を可変光遅延器制御回路47からの制御信号に従って適宜量遅延させ、光合波器17の一方の入力ポートに出力している。
【0068】
また、入力端子36に入力される他方の送信信号は、光変調信号発生手段駆動回路38と遅延器42とに入力されている。遅延器42は、入力端子36から入力する他方の送信信号を適宜量遅延させ、ミキサ46の一方の入力ポートに与えている。光変調信号発生手段駆動回路38は、入力端子36から入力する他方の送信信号に従って光変調信号発生手段11を振幅変調駆動する。これにより、光変調信号発生手段11から可変光遅延器40に対し2値の振幅変調光信号が出力される。可変光遅延器40は、入力する2値の振幅変調光信号を可変光遅延器制御回路48からの制御信号に従って適宜量遅延させ、光合波器17の他方の入力ポートに出力している。
【0069】
光合波器17で合波された4値の振幅変調光信号は、光分波器43にて2分岐される。一方は外部に出力され、他方は光・電気変換手段44にて電気信号に変換される。光・電気変換手段44にて変換された電気信号はミキサ45,46の他方の入力ポートに入力されている。
【0070】
ミキサ45は、遅延器41から入力される一方の送信信号と光・電気変換手段44にて変換された電気信号との乗算処理を行い、つまり、二つの入力信号間の相関を取り、二つの入力信号間の位相関係を示す信号を可変光遅延器制御回路47に出力する。この二つの入力信号間の位相関係を示す信号は、二つの入力信号間の位相が一致したとき最大値をなる信号である。可変光遅延器制御回路47は、ミキサ45の出力信号に従った制御信号を可変光遅延器39に出力し、可変光遅延器39での遅延量を制御している。
【0071】
また、ミキサ46は、遅延器42から入力される他方の送信信号と光・電気変換手段44にて変換された電気信号との乗算処理を行い、つまり、二つの入力信号間の相関を取り、二つの入力信号間の位相関係を示す信号を可変光遅延器制御回路48に出力する。この二つの入力信号間の位相関係を示す信号は、二つの入力信号間の位相が一致したとき最大値をなる信号である。可変光遅延器制御回路48は、ミキサ46の出力信号に従った制御信号を可変光遅延器40に出力し、可変光遅延器40での遅延量を制御している。
【0072】
つぎに、以上のように構成される多値変調装置の動作を図8を用いて説明する。図8(a)は、可変光遅延器39から出力される変調光信号を示し、図8(b)は、可変光遅延器40から出力される変調光信号を示している。
【0073】
図8(a)と図8(b)に示すように、合波する変調光信号の変化点の時間的な位置関係がずれている場合には、光合波器17を出力される変調光信号は、図8(c)のように歪んだ波形となり、理想的な多値変調波形とは異なってしまう。
【0074】
そこで、この実施の形態4では、可変光遅延器39,40を用いて二つの変調光信号の位相関係を自動的に調節できるようにしている。即ち、ミキサ45は、光・電気変換手段44から出力される電気信号と、遅延器41から出力される一方の送信信号との相関をとり、二つの信号の位相が一致したときに、最大値を示す信号を出力する。可変光遅延器制御回路47は、ミキサ45の出力信号が最大となるように可変光遅延器39での遅延量を制御する。その結果、光・電気変換手段44から出力される電気信号は、入力端子35から入力される一方の送信信号と一定の位相関係で安定化される。
【0075】
同様に、ミキサ46は、光・電気変換手段44から出力される電気信号と、遅延器42から出力される他方の送信信号との相関をとり、二つの信号の位相が一致したときに、最大値を示す信号を出力する。可変光遅延器制御回路48は、ミキサ46の出力信号が最大となるように可変光遅延器40での遅延量を制御する。その結果、光・電気変換手段44から出力される電気信号は、入力端子36から入力される他方の送信信号と一定の位相関係で安定化される。
【0076】
光・電気変換手段44から出力される電気信号には、入力端子35から入力される一方の送信信号と入力端子36から入力される他方の送信信号との位相関係が反映されているので、ミキサ45,46でそれぞれ相関を取り、可変光遅延器39,40での遅延量をそれぞれ制御することにより、光合波器17から出力される多値変調光信号は、図8(d)に示すように、位相関係が揃った多値変調光信号となる。
【0077】
なお、図7では、相関検出手段としてミキサを用いたが、二つの信号の相関を取ることができれば、他のデバイスを用いることも可能である。例えばデジタル積算器、アナログ積算器などを適用できる。また、可変光遅延器制御回路は、低域透過フィルタ、アナログ・デジタル変換器、CPU、デジタル・アナログ変換器を組み合わせて簡単に実現することができる。
【0078】
実施の形態5.
図9は、この発明の実施の形態5である多値変調装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態5では、実施の形態4と同様の機能を他の構成で実現する例が示されている。
【0079】
即ち、図7に示した構成において、可変光遅延器39,40を省略し、代わりに、光変調信号発生手段駆動回路37と光変調信号発生手段10との間に電気信号を遅延させる可変遅延器50が設けられ、光変調信号発生手段駆動回路38と光変調信号発生手段11との間に電気信号を遅延させる可変遅延器51が設けられている。そして、可変光遅延器制御回路47,48に代えて、ミキサ45の出力に基づき可変遅延器50での遅延量を制御する可変遅延器制御回路52と、ミキサ46の出力に基づき可変遅延器51での遅延量を制御する可変遅延器制御回路53とが設けられている。
【0080】
この構成によれば、実施の形態4と同様の作用・効果が得られるのに加えて、電気信号に遅延を与える可変遅延器を用いるので、実現が容易であるという利点がある。
【0081】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光強度検出手段が検出する光強度信号に基づいて光変調信号発生手段から出力される光信号強度を制御するようにしたので、各レベル間隔が安定化された多値変調光信号を得ることができる。
【0082】
つぎの発明によれば、光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度を、光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御することができる。
【0083】
つぎの発明によれば、合波した多値変調光信号を非線形光媒体に入力し、不等間隔の多値変調光信号を得るようにしたので、光伝送システムに適したレベル間隔を有する多値変調光信号を得ることができる。
【0084】
つぎの発明によれば、光合波手段から出力される多値変調光信号及び波長λの光信号を非線形光媒体に入力するようにしたので、非線形光媒体から、波長λの多値変調光信号を含む光信号が得られる。
【0085】
つぎの発明によれば、光フィルタにより非線形光媒体の出力から波長λの多値変調光信号を得ることができる。したがって、一定の波長と一定の偏波をもつ多値変調光信号を得ることができる。
【0086】
つぎの発明によれば、複数の光変調信号発生手段にそれぞれ入力される電気信号の位相が互いに異なる場合において、入力される電気信号と光変調信号発生手段が発生する変調光信号の位相が一致するように遅延手段を制御するようにしたので、位相が揃った安定な多値変調光信号を得ることができる。
【0087】
つぎの発明によれば、複数の光変調信号発生手段がそれぞれ出力する変調光信号の遅延量を、複数の光変調信号発生手段の入力段において、あるいは、出力段において制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である多値変調の構成を示すブロック図である。
【図2】 レベル間隔が等しい4値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。
【図3】 レベル間隔が等しくない4値変調光信号を得る場合の動作を説明する図である。
【図4】 この発明の実施の形態2である多値変調の構成を示すブロック図である。
【図5】 図4に示す非線形光媒体の動作を説明する図である。
【図6】 この発明の実施の形態3である多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明の実施の形態4である多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図8】 この発明の実施の形態4の動作を説明する図である。
【図9】 この発明の実施の形態5である多値変調装置の構成を示すブロック図である。
【図10】 従来の多値変調装置の構成例1を示すブロック図である。
【図11】 従来の多値変調装置の動作を説明する図である。
【図12】 従来の多値変調装置の構成例2を示すブロック図である。
【符号の説明】
10,11 光変調信号発生手段、12 可変光減衰器、13,14 光強度検出手段、15 減衰器、16 比較器、17,31 光合波器、21 非線形光媒体、32 光源、33 光フィルタ、35,36 入力端子、37,38 光変調信号発生手段駆動回路、39,40 可変光遅延器、41,42 遅延器、43 光分波器、44 光・電気変換手段、45,46 ミキサ、47,48可変光遅延器制御回路、50,51 可変遅延器、52,53 可変遅延器制御回路。
Claims (2)
- 入力される電気信号に基づき2値の振幅変調された変調光信号を発生する2個の光変調信号発生手段と、
前記2個の光変調信号発生手段のうち一方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度を制御信号に基づき制御する光強度制御手段と、
前記2個の光変調信号発生手段のうち他方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度と前記光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度とを検出する2個の光強度検出手段と、
前記2個の光強度検出手段それぞれの検出信号を受けて、前記他方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号の光強度と前記光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度とを比較した結果に基づいて、前記光強度制御手段で制御された変調光信号の光強度が所定値となるようにする前記制御信号を前記光強度制御手段に出力する制御手段と、
前記他方の光変調信号発生手段が出力する変調光信号と前記光強度制御手段で制御された変調光信号とを合波し、多値変調光信号を出力する光合波手段と、
を具備することを特徴とする多値変調装置。 - 前記光強度制御手段は、前記一方の光変調信号発生手段に入力される電気信号のレベルを前記制御信号に基づき調整する可変電気信号減衰器である、または、前記一方の光変調信号発生手段が発生する変調光信号の光強度を前記制御信号に基づき調整する可変光減衰器であることを特徴とする請求項1に記載の多値変調装置。
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