JP4889661B2 - Optical multicarrier generator and optical multicarrier transmitter using the same - Google Patents
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Description
本発明は、光通信システムの光源として用いられる光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置に関する。 The present invention relates to an optical multicarrier generator used as a light source of an optical communication system and an optical multicarrier transmitter using the same.
これまで光ファイバ伝送は時分割多重による高速化が図られてきたが、光ファイバの波長分散等により伝送距離が制限されるという問題が顕在化してきている。この問題を解決する1つの手段として分散補償ファイバなどの分散補償デバイスを用いることが考えられるが、装置サイズまたは装置コストまたは付加的な損失の観点からできれば使用を回避することが望ましい。 Up to now, the speed of optical fiber transmission has been increased by time division multiplexing, but the problem that the transmission distance is limited by the chromatic dispersion of the optical fiber has become apparent. As one means for solving this problem, it is conceivable to use a dispersion compensation device such as a dispersion compensation fiber. However, it is desirable to avoid the use if possible from the viewpoint of the equipment size or equipment cost or additional loss.
その1つの解決策として高速信号を並列展開して複数の光キャリアで伝送する方式が検討されている。複数の光キャリアを用いる伝送方式では独立した複数の光源を用いる方式が最も一般的であるが、装置サイズや装置コストの観点から1つの光源からの連続光を光変調器で多波長化するマルチキャリア光源が魅力的である。 As one of the solutions, a method of developing a high-speed signal in parallel and transmitting it with a plurality of optical carriers is being studied. In the transmission system using a plurality of optical carriers, a system using a plurality of independent light sources is the most general, but from the viewpoint of the apparatus size and the apparatus cost, a multi-wavelength which uses a light modulator to increase the wavelength of continuous light from one light source. The carrier light source is attractive.
単一波長光源から4つの光キャリアを発生させるマルチキャリア光源の構成例を図17に示す(非特許文献1参照)。連続光発振光源50としてのレーザダイオード(LD)から発生した連続(CW)光は縦続接続された2つのマッハ・ツェンダ(MZ)型光変調器51および52に入力される。前段のマッハ・ツェンダ型光変調器51は周波数f0のRF(Radio Frequency)信号で駆動され、後段のマッハ・ツェンダ型光変調器52は周波数2f0のRF信号で駆動される。これらのRF信号は、移相器53および54により、位相差を有する二つの入力光としてマッハ・ツェンダ型光変調器51および52にそれぞれ入力される。
FIG. 17 shows a configuration example of a multicarrier light source that generates four optical carriers from a single wavelength light source (see Non-Patent Document 1). Continuous (CW) light generated from a laser diode (LD) as a continuous light
図17に示すように、マッハ・ツェンダ型光変調器51および52をプッシュ・プルで駆動することにより、前段のマッハ・ツェンダ型光変調器51の出力ではCW光のキャリア成分が抑圧され駆動信号周波数f0の2倍の周波数2f0だけ離れた2つの光キャリアを発生させることができる。
As shown in FIG. 17, by driving the Mach-Zehnder
前段のマッハ・ツェンダ型光変調器51の出力光のスペクトルを図18(a)に示す。この信号はさらに後段のマッハ・ツェンダ型光変調器52に入力される。後段のマッハ・ツェンダ型光変調器52では、この2つの光キャリアを駆動信号周波数2f0の2倍の周波数4f0だけ離れた2つのキャリアをそれぞれ発生させる。
The spectrum of the output light from the preceding stage Mach-Zehnder
すなわち、周波数ωc−f0の光は周波数ωc−3f0の光と周波数ωc+f0の光に変換され、周波数ωc+f0の光は周波数ωc−f0の光と周波数ωc+3f0の光に変換される。結果として、図18(b)に示すように4つの光キャリアが生成される。 In other words, the optical frequency omega c -f 0 is converted into light of the light and the frequency omega c + f 0 of the frequency omega c -3f 0, the frequency omega c + light f 0 is light and the frequency of the frequency omega c -f 0 omega c + 3f 0 converted to light. As a result, four optical carriers are generated as shown in FIG.
しかしながら、マッハ・ツェンダ型光変調器を縦続接続する構成では光損失の増大が避けられず高い光信号対雑音比(OSNR)を確保することが困難であった。さらに、光損失だけでなく装置サイズおよび装置コストの観点からも8波または16波と光キャリア数を増やしていくことが困難であった。 However, in the configuration in which Mach-Zehnder type optical modulators are connected in cascade, an increase in optical loss is inevitable, and it is difficult to ensure a high optical signal-to-noise ratio (OSNR). Furthermore, it is difficult to increase the number of optical carriers to 8 or 16 waves from the viewpoint of not only optical loss but also apparatus size and apparatus cost.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a low loss, small size, low cost optical multicarrier generator and an optical multicarrier transmitter using the same. For the purpose.
本発明を光マルチキャリア発生装置としての観点から観ると、本発明の光マルチキャリア発生装置は、連続光を発生させる連続光発生手段と、マッハ・ツェンダ型光強度変調器と、基本波と第3次高調波から第(2n−1)次高調波(nは2以上の自然数)までのn−1個の奇数次の高調波とからなるn個の正弦波の和のRF信号を発生させるRF信号発生手段と、前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を、透過率が最小となる点を中心にゼロチャープで前記RF信号により駆動するゼロチャープ駆動手段とを備えたことを特徴とする。 When the present invention is viewed from the viewpoint of an optical multicarrier generator, the optical multicarrier generator of the present invention includes continuous light generating means for generating continuous light, a Mach-Zehnder optical intensity modulator, a fundamental wave, third harmonic or al the (2n-1) th harmonic components (n is a natural number of 2 or more) generating an RF signal of the sum of n sine waves consisting of the n-1 odd order harmonics up And an RF signal generating means for driving the Mach-Zehnder type optical intensity modulator with a zero chirp by the RF signal around a point where the transmittance is minimized.
これにより、1つの単一波長光源としての連続光発生手段と1つの光変調器としてのマッハ・ツェンダ型光強度変調器とで複数の波長の光キャリアを発生させることができ、それによって、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置を実現することができる。 As a result, the continuous light generating means as one single wavelength light source and the Mach-Zehnder light intensity modulator as one optical modulator can generate optical carriers of a plurality of wavelengths, A loss, small size, and low cost optical multicarrier generator can be realized.
さらに、前記n個の正弦波の振幅の比を設定する振幅比設定手段を備えることができる。一般にRF部品は周波数が高いほど損失が大きく、光変調器は周波数が高いほど変調効率が低下するため、基本波と第3次高調波とを同じパワーで加算すると最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性が低下する。従って、予め第3次高調波の振幅を基本波に比べて大きくしておけば、最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することが可能になる。 Furthermore, an amplitude ratio setting means for setting an amplitude ratio of the n sine waves can be provided. In general, the RF component has a higher loss as the frequency is higher, and the optical modulator has a lower modulation efficiency as the frequency is higher. Therefore, an optical multicarrier finally obtained by adding the fundamental wave and the third harmonic with the same power The spectral flatness of is reduced. Therefore, if the amplitude of the third harmonic is made larger than that of the fundamental wave in advance, it becomes possible to ensure the spectral flatness of the finally obtained optical multicarrier.
また、前記n個の正弦波を互いに位相同期させる位相同期手段を備えることもできる。このためには、例えば、前記n個の正弦波の位相を設定する位相設定手段を備える。これにより、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度を高くすることができる。 Further, phase synchronization means for synchronizing the n sine waves with each other may be provided. For this purpose, for example, a phase setting means for setting the phase of the n sine waves is provided. Thereby, the freedom degree which controls the interference between multicarrier signals can be made high.
また、前記RF信号発生手段の例としては、前記基本波を発生するRF発振器と、このRF発振器が発生した前記基本波を入力とし、第3次高調波から第(2n−1)次高調波までのn−1個の奇数次の高調波を並行して発生する複数の高調波発生器と、これら複数の高調波発生器により発生した第3次高調波から第(2n−1)次高調波までのn−1個の奇数次の高調波と前記基本波とを加算してn個の正弦波の和のRF信号を生成する加算器とを備える。 Further, as an example of the RF signal generating means, an RF oscillator that generates the fundamental wave and the fundamental wave generated by the RF oscillator are input, and the third harmonic to the (2n-1) th harmonic. A plurality of harmonic generators that generate n −1 odd harmonics in parallel up to the third harmonics generated by the plurality of harmonic generators to the (2n−1) th harmonics And an adder that adds the n- 1 odd harmonics up to the wave and the fundamental wave to generate a sum RF signal of n sine waves .
また、前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器の出力に、前記基本波の周波数の2倍のフリースペクトルレンジを有する光インタリーブフィルタを備えることもできる。これにより、不要な周波数成分を低減させることができる。 In addition, an optical interleave filter having a free spectral range that is twice the frequency of the fundamental wave may be provided at the output of the Mach-Zehnder optical intensity modulator. Thereby, an unnecessary frequency component can be reduced.
また、本発明を光マルチキャリア送信装置としての観点から観ると、本発明の光マルチキャリア送信装置は、前述した本発明の光マルチキャリア発生装置と、この光マルチキャリア発生装置から出力される複数の波長の光キャリアにデータ変調を施す光マルチキャリア変調器とを備えたことを特徴とする。 When the present invention is viewed from the viewpoint of an optical multicarrier transmission apparatus, the optical multicarrier transmission apparatus of the present invention includes the optical multicarrier generation apparatus of the present invention described above and a plurality of outputs from the optical multicarrier generation apparatus. And an optical multicarrier modulator for performing data modulation on an optical carrier having a wavelength of.
これにより、1つの単一波長光源としての連続光発生手段と1つの光変調器としてのマッハ・ツェンダ型光強度変調器とで複数の波長の光キャリアを発生させることができ、それによって、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア送信装置を実現することができる。 As a result, the continuous light generating means as one single wavelength light source and the Mach-Zehnder light intensity modulator as one optical modulator can generate optical carriers of a plurality of wavelengths, A loss, small size, and low cost optical multicarrier transmission apparatus can be realized.
また、前記光マルチキャリア変調器に入力されるデータ信号と前記光マルチキャリア発生装置を構成する前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を駆動する前記RF信号とを同期させる同期手段を備えることができる。これにより、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度を高くすることができる。 Further, synchronization means for synchronizing the data signal input to the optical multicarrier modulator and the RF signal for driving the Mach-Zehnder optical intensity modulator constituting the optical multicarrier generator can be provided. . Thereby, the freedom degree which controls the interference between multicarrier signals can be made high.
また、前記光マルチキャリア変調器は、各光キャリアの光位相を制御する光位相制御手段を備えることができる。または、前記光マルチキャリア変調器は、各光キャリアを変調するデータ信号のビット位相を制御するビット位相制御手段を備えることができる。これにより、マルチキャリア間の干渉を制御する自由度を高くすることができる。 The optical multicarrier modulator may further include an optical phase control means for controlling the optical phase of each optical carrier. Alternatively, the optical multi-carrier modulator can include bit phase control means for controlling a bit phase of a data signal for modulating each optical carrier. Thereby, the freedom degree which controls the interference between multicarriers can be made high.
本発明によれば、1つの単一波長光源と1つの光変調器とで複数の波長の光キャリアを発生させることができ、それによって、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置を実現することが可能になる。 According to the present invention, an optical carrier having a plurality of wavelengths can be generated by one single wavelength light source and one optical modulator, and thereby a low loss, small size, low cost optical multicarrier generator and It is possible to realize an optical multicarrier transmission apparatus using the same.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図1に本発明の光マルチキャリア発生装置の第一の実施形態に係る構成例を示す。本構成は、1つの連続光発振光源5と1つのゼロチャープマッハ・ツェンダ型光変調器6とを用いて4つの光キャリアを発生させる構成である。なお、以下では、マッハ・ツェンダをMZと表記する。ゼロチャープMZ型光変調器6を駆動するためのRF信号は、単一周波数RF信号を発生させるRF発振器1と第3次高調波発生器2と加算器3とにより構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
1st embodiment of this invention is embodiment which concerns on an optical multicarrier generator. FIG. 1 shows a configuration example according to the first embodiment of the optical multicarrier generator of the present invention. In this configuration, four optical carriers are generated by using one continuous light
RF発振器1により発生された周波数f0のRF信号は2つに分岐され、分岐された一方のRF信号は第3次高調波発生器2で周波数3f0の高調波信号に変換され、分岐されたもう一方のRF信号(周波数f0)と加算器3により加算される。加算された信号は変調器ドライバ4で変調器を駆動できる振幅まで増幅されてゼロチャープMZ型光変調器6に入力される。
The RF signal of frequency f 0 generated by the
第3次高調波発生器2の構成例を図2に示す。本構成では、基本波f0と第2次高調波発生器20により発生した第2次高調波とをミキサ22に入力し、ミキサ22から出力される和周波数成分3f0と差周波数成分f0とのうち和周波数成分3f0を帯域通過フィルタ(BPF)21で選択することにより発生させることができる。第2次高調波発生器20は、周波数ダブラとして市販されており広く一般に入手可能である。
A configuration example of the third
なお、図1に示した第3次高調波発生器2として、基本波から第3次高調波を直接発生させる周波数逓倍回路(トリプラ)を用いても構わない。
In addition, as the 3rd
ゼロチャープMZ型光変調器6の動作を図3から図5を用いて詳しく説明する。図3は基本波(周波数:f0)駆動の動作を示している。対比のため第3次高調波(周波数:3f0)駆動の動作を破線で示しているがここでは説明はしない。
The operation of the zero chirp MZ type
図3に示すようにゼロチャープMZ型光変調器6の駆動電圧と透過率とは正弦波の関係を示す。ゼロチャープMZ型光変調器6は透過率最小の点を中心に周波数f0の駆動信号で駆動される。ゼロチャープMZ型変調器6をゼロチャープで駆動すると、透過率最小の点で出力光の光位相が反転するため、出力光信号は図3に示すようにパルス繰り返し周波数が駆動信号周波数の2倍で交互に光位相が反転する光パルスとなる。図中の“0”および“π”は出力光信号の光位相を示している。結果として、周波数f0の駆動信号で周波数間隔2f0の2つの光キャリアを発生させることができる。
As shown in FIG. 3, the drive voltage and the transmittance of the zero chirp MZ type
図4は、第3次高調波(周波数:3f0)駆動の動作を示している。図3と同様に、対比のため基本波(周波数:f0)駆動の動作を破線で示している。図3の場合と全く同じ動作原理に基づいて、ゼロチャープMZ型光変調器6を周波数3f0の駆動信号で駆動すると、図4に示すように周波数間隔6f0の2つの光キャリアを発生させることができる。
FIG. 4 shows the operation of the third harmonic (frequency: 3f 0 ) driving. Similar to FIG. 3, the operation of the fundamental wave (frequency: f 0 ) drive is shown by a broken line for comparison. When the zero chirp MZ type
ゼロチャープMZ型光変調器6の動作が線形とみなせる領域においては、駆動信号を線形加算すると出力光信号も線形加算したものになるので、基本波(周波数:f0)と第3次高調波(周波数:3f0)を線形加算した信号でゼロチャープMZ型光変調器6を駆動すると、出力光信号は周波数間隔2f0の2つの光キャリアと周波数間隔6f0の2つの光キャリアとの線形加算した信号が得られる。その様子を図5に示す。結果として、周波数間隔2f0の4つの光キャリアを発生させることができる。
In the region where the operation of the zero chirp MZ type
実際にゼロチャープMZ型光変調器6を周波数12.5GHzの基本波と周波数37.5GHzの第3次高調波との合成信号で駆動して生成した光マルチキャリアを図6に示す。図6は、横軸に波長をとり、縦軸に信号強度をとる。スペクトルが平坦な4つの光キャリアが発生していることがわかる。
FIG. 6 shows an optical multicarrier generated by actually driving the zero chirp MZ type
元々の連続光発振光源5の周波数(original carrier)とそこから25GHzの整数倍だけ離れた周波数に微弱なスペクトル成分が見られるが、これはゼロチャープMZ型光変調器6の不完全性と駆動信号に含まれる周波数2f0の成分とによるものである。これら不要な周波数成分は、ゼロチャープMZ型光変調器6の出力に光インタリーブフィルタを挿入することにより効果的に低減することができる。
Weak spectral components are seen at the original carrier frequency of the continuous wave
(第二の実施形態)
本発明の第二の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図7に本発明の光マルチキャリア発生装置の第二の実施形態に係る構成例を示す。本構成例は、図1に示した第一の実施形態に係る構成例に加え、光出力段に光インタリーブフィルタ7が挿入されている。光インタリーブフィルタ7のフリースペクトルレンジ(FSR)は、光マルチキャリアの周波数間隔2f0と等しく設定される。
(Second embodiment)
The second embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier generator. FIG. 7 shows a configuration example according to the second embodiment of the optical multicarrier generator of the present invention. In this configuration example, in addition to the configuration example according to the first embodiment shown in FIG. 1, an optical interleave filter 7 is inserted in the optical output stage. The free spectral range (FSR) of the optical interleave filter 7 is set equal to the
光インタリーブフィルタ7の透過率特性と光マルチキャリア周波数との関係を図8に模式的に示す。図8は、横軸に光周波数をとり、縦軸に透過率をとる。光インタリーブフィルタ7によって所望の光周波数成分だけを選択的に取り出せることがわかる。光インタリーブフィルタ7には、単純なマッハ・ツェンダ干渉計(MZI)を用いてもよいし、カットオフ特性を急峻にした、いわゆるインタリーバを用いてもよい。消光比をさらに向上させるためにインタリーブフィルタを多段に接続してもよい。 FIG. 8 schematically shows the relationship between the transmittance characteristics of the optical interleave filter 7 and the optical multicarrier frequency. In FIG. 8, the horizontal axis represents the optical frequency, and the vertical axis represents the transmittance. It can be seen that only the desired optical frequency component can be selectively extracted by the optical interleave filter 7. As the optical interleave filter 7, a simple Mach-Zehnder interferometer (MZI) may be used, or a so-called interleaver having a sharp cutoff characteristic may be used. In order to further improve the extinction ratio, interleave filters may be connected in multiple stages.
(第三の実施形態)
本発明の第三の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図9に本発明の光マルチキャリア発生装置の第三の実施形態に係る構成例を示す。図1に示した第一の実施形態に係る構成例では4つの光キャリアを発生させる場合の例を示したが、本構成例では光キャリアの数を一般化した構成例を示している。ここでは、n個の正弦波の和で構成されたゼロチャープMZ型光変調器6の駆動信号を用いて2n個の光キャリアを発生させる構成を示す。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier generator. FIG. 9 shows a configuration example according to the third embodiment of the optical multicarrier generator of the present invention. In the configuration example according to the first embodiment shown in FIG. 1, an example in which four optical carriers are generated is shown, but in this configuration example, a configuration example in which the number of optical carriers is generalized is shown. Here, a configuration in which 2n optical carriers are generated using a drive signal of the zero chirp MZ type
RF発振器1で発生させた基本波(周波数:f0)をn個に分岐し、1つはそのままで残り(n−1)個を、第3次高調波発生器12−3〜第(2n−1)次高調波発生器12−(2n−1)を用いて第3次高調波から第(2n−1)次高調波(nは2以上の自然数)に変換し、基本波から第(2n−1)次高調波までのn個の正弦波を加算器13で加算する。加算された信号は変調器ドライバ4でゼロチャープMZ型光変調器6を駆動できる振幅まで増幅される。
The fundamental wave (frequency: f 0 ) generated by the
ゼロチャープMZ型光変調器6は、図3から図5で説明した動作と同様に動作し、結果として周波数間隔2f0の2n個の光マルチキャリアを発生させることができる。もちろん、図7に示した第二の実施形態に係る構成例のように出力段に光インタリーブフィルタ7を挿入してもよい。
The zero chirp MZ type
第(2n−1)次高調波発生器12−(2n−1)の構成例を図10に示す。本構成では、基本波から第(2n−3)次高調波発生器121および第2次高調波発生器120により生成された第(2n−3)次高調波と第2次高調波とをミキサ122に入力し、ミキサ122から出力される和周波数成分(2n−1)f0と差周波数成分(2n−5)f0とのうち和周波数成分(2n−1)f0を帯域通過フィルタ(BPF)123で選択することにより発生させることができる。例えば、n=2の場合は、図2に示した第3次高調波発生器と同じ構成となる。第(2n−3)次高調波発生器121はより低い次数の高調波発生器と第2次高調波発生器との組み合わせで実現できるため、最終的には、第2次高調波発生器、つまり周波数ダブラだけを用いて全ての高調波を発生させることができる。
A configuration example of the (2n-1) th order harmonic generator 12- (2n-1) is shown in FIG. In this configuration, the (2n-3) th harmonic and the second harmonic generated from the fundamental wave by the (2n-3) th
(第四の実施形態)
本発明の第四の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図11に本発明の光マルチキャリア発生装置の第四の実施形態に係る構成例を示す。本構成例では、図1に示した第一の実施形態に係る構成例に振幅調整手段8と遅延調整手段9とを加えている。振幅調整手段8の役割は、基本波と第3次高調波との振幅の比を調整することにより、最終的に発生する光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することである。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier generator. FIG. 11 shows a configuration example according to the fourth embodiment of the optical multicarrier generator of the present invention. In this configuration example, amplitude adjustment means 8 and delay adjustment means 9 are added to the configuration example according to the first embodiment shown in FIG. The role of the amplitude adjusting means 8 is to ensure the spectral flatness of the finally generated optical multicarrier by adjusting the amplitude ratio between the fundamental wave and the third harmonic.
一般にRF部品は周波数が高いほど損失が大きく、光変調器は周波数が高いほど変調効率が低下するため、基本波と第3次高調波とを同じパワーで加算すると最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性が低下する。従って、予め第3次高調波の振幅を基本波に比べて大きくしておけば、最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することが可能になる。 In general, the RF component has a higher loss as the frequency is higher, and the optical modulator has a lower modulation efficiency as the frequency is higher. Therefore, an optical multicarrier finally obtained by adding the fundamental wave and the third harmonic with the same power The spectral flatness of is reduced. Therefore, if the amplitude of the third harmonic is made larger than that of the fundamental wave in advance, it becomes possible to ensure the spectral flatness of the finally obtained optical multicarrier.
図11では振幅調整手段8を基本波のパスに挿入しているが、もちろん第3次高調波のパスに挿入してもよいし、基本波と第3次高調波との両方のパスに挿入してもよい。これは、図9に示すような第(2n−1)次高調波まで利用した2n個の光マルチキャリア発生装置の場合も同様であり、基本波と各高調波との振幅を任意に調整することにより、最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することが可能となる。 In FIG. 11, the amplitude adjusting means 8 is inserted in the fundamental wave path, but of course, it may be inserted in the third harmonic path, or it may be inserted in both the fundamental and third harmonic paths. May be. The same applies to the case of 2n optical multicarrier generators using up to the (2n-1) th harmonic as shown in FIG. 9, and the amplitudes of the fundamental and each harmonic are arbitrarily adjusted. Thus, it is possible to ensure the spectral flatness of the finally obtained optical multicarrier.
一方、遅延調整手段9の役割は、最終的に得られた光マルチキャリアの各キャリア間の光位相を調整することである。光位相を調整することにより、データ変調をかけたときの光マルチキャリア間のコヒーレント干渉を制御することが可能となると同時に光マルチキャリア信号全体としての光信号波形を制御することが可能となる。 On the other hand, the role of the delay adjusting means 9 is to adjust the optical phase between the carriers of the finally obtained optical multicarrier. By adjusting the optical phase, it is possible to control coherent interference between optical multicarriers when data modulation is performed, and at the same time, it is possible to control the optical signal waveform of the entire optical multicarrier signal.
これにより、光マルチキャリア信号の伝送特性の最適化に関する自由度を上げることができ、結果としてより最適に近い光マルチキャリア信号を生成することが可能になる。図11では遅延調整手段9を基本波のパスに挿入しているが、もちろん第3次高調波のパスに挿入してもよいし、基本波と第3次高調波との両方のパスに挿入してもよい。 As a result, the degree of freedom regarding the optimization of the transmission characteristics of the optical multicarrier signal can be increased, and as a result, an optical multicarrier signal closer to the optimum can be generated. In FIG. 11, the delay adjusting means 9 is inserted in the fundamental wave path, but of course, it may be inserted in the third harmonic path or in both the fundamental wave and third harmonic paths. May be.
これは、図9に示すような第(2n−1)次高調波まで利用した2n個の光マルチキャリア発生装置の場合も同様であり、基本波と各高調波との遅延を任意に調整することにより、最終的に得られる光マルチキャリア間の光位相を制御することが可能となる。 The same applies to the case of 2n optical multicarrier generators using up to the (2n-1) th harmonic as shown in FIG. 9, and the delay between the fundamental wave and each harmonic is arbitrarily adjusted. This makes it possible to control the optical phase between finally obtained optical multicarriers.
(第五の実施形態)
本発明の第五の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図12に本発明の光マルチキャリア発生装置の第五の実施形態に係る構成例を示す。本構成例では、ゼロチャープを実現できるMZ型光変調器の具体的な構成例を示している。2電極駆動MZ型光変調器16を、反転回路Rを用いて互いに位相が反転した振幅の等しい信号で駆動することにより、原理的にゼロチャープ動作を実現できる。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier generator. FIG. 12 shows a configuration example according to the fifth embodiment of the optical multicarrier generator of the present invention. In this configuration example, a specific configuration example of an MZ type optical modulator capable of realizing zero chirp is shown. In principle, a zero chirp operation can be realized by driving the two-electrode drive MZ type optical modulator 16 with signals having the same amplitude, the phases of which are inverted from each other by using the inverting circuit R.
本構成例に限らず、本発明を実現するためには原理的にゼロチャープのMZ型光変調器を用いればよく、例えば、xカットのニオブ酸リチウム(LiNbO3:LN)基板を用いたMZ型光変調器や分極反転したzカットのLN基板によるMZ型光変調器などでも実現できる。 In order to realize the present invention, not limited to this configuration example, a zero-chirp MZ optical modulator may be used in principle. For example, an MZ type using an x-cut lithium niobate (LiNbO 3 : LN) substrate. It can also be realized by an optical modulator or an MZ type optical modulator using a z-cut LN substrate whose polarization is reversed.
(第六の実施形態)
本発明の第六の実施形態は、光マルチキャリア送信装置に係る実施形態である。図13に本発明の光マルチキャリア送信装置の第六の実施形態に係る構成例を示す。本構成例では、図1に示した本発明の光マルチキャリア発生装置10の第一の実施形態に係る構成例に、さらに光マルチキャリア変調器30を備えた構成となっている。本構成例における光マルチキャリア変調器30は、光分波フィルタ(DEMUX)31と4つのデータ変調器32−1〜32−4と光合波フィルタ(MUX)または光カプラ33で構成される。
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier transmission apparatus. FIG. 13 shows a configuration example according to the sixth embodiment of the optical multicarrier transmission apparatus of the present invention. In this configuration example, an optical
光マルチキャリア発生装置10で発生された4つの光キャリアは、光分波フィルタ31で4つに分波され、それぞれ個別のデータ変調器32−1〜32−4でデータ変調される。その後、光合波フィルタまたは光カプラ33で再び合波された光マルチキャリア変調信号として出力される。
The four optical carriers generated by the optical multicarrier generator 10 are demultiplexed into four by the
平面光波回路(PLC)基板上に生成したアレイ導波路格子(AWG)などで実現される光合波フィルタは、光変調信号の帯域は制限されるが隣接キャリア信号からのクロストークは低く抑えることができる。 An optical multiplexing filter realized by an arrayed waveguide grating (AWG) or the like generated on a planar lightwave circuit (PLC) substrate is limited in the band of the optical modulation signal, but can suppress the crosstalk from the adjacent carrier signal low. it can.
一方、光カプラは、光信号帯域は殆ど制限を受けないが、隣接キャリア信号からのクロストークを多く受けてしまう。どちらを採用するかは、マルチキャリアの周波数間隔、光変調フォーマット、光変調信号のシンボルレート、許容クロストーク量などさまざまな要因を考慮して決定される。 On the other hand, the optical coupler receives almost no crosstalk from the adjacent carrier signal, although the optical signal band is hardly limited. Which is adopted is determined in consideration of various factors such as the frequency interval of the multicarrier, the optical modulation format, the symbol rate of the optical modulation signal, and the allowable crosstalk amount.
マルチキャリアの周波数間隔、光変調信号のシンボルレートは任意に決めてよいが、シンボルレートがマルチキャリア周波数間隔より高くなると、隣接キャリア信号からの干渉を原理的に抑圧できなくなるため、通常はシンボルレートはマルチキャリア周波数間隔以下に設定される。 The multicarrier frequency interval and the symbol rate of the optical modulation signal may be arbitrarily determined. However, if the symbol rate is higher than the multicarrier frequency interval, interference from adjacent carrier signals cannot be suppressed in principle. Is set below the multicarrier frequency interval.
光変調フォーマットは、NRZ強度変調(OOK)、光差動位相変調(DPSK)、光差動直交位相変調(DQPSK)光直交振幅変調(QAM)、光デュオバイナリ変調(ODB)などいかなる変調フォーマットでもよい。光マルチキャリア変調器30を駆動するデータ♯1、♯2、♯3、♯4は、互いにビット位相が同期していてもよいし、同期していなくてもよい。同期している場合には、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度が高くなる。
The optical modulation format may be any modulation format such as NRZ intensity modulation (OOK), optical differential phase modulation (DPSK), optical differential quadrature phase modulation (DQPSK), optical quadrature amplitude modulation (QAM), and optical duobinary modulation (ODB). Good. The
また、光マルチキャリア変調器30を駆動するデータ♯1、♯2、♯3、♯4が、光マルチキャリア発生装置10を構成するRF発振器1から出力される正弦波と同期していてもよいし、同期していなくてもよい。同期している場合は、上述の互いにビット位相が同期している場合と同様に、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度が高くなる。
Further, the
また、光マルチキャリア変調器30内で4つに分波されたそれぞれの光キャリアの光位相は同期していてもよいし、同期していなくてもよい。同期している場合には、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度が高くなる。図14に、実際にODB変調をかけたときの光マルチキャリア信号スペクトルを示す。図14は、横軸に波長をとり、縦軸に信号強度をとる。
Further, the optical phases of the respective optical carriers demultiplexed into four in the optical
マルチキャリアの周波数間隔は図6に示したものと同じ25GHz、ODB信号のシンボルレートは25Gsymbol/s(ビットレート:25Gbit/s)である。 The multicarrier frequency interval is 25 GHz, which is the same as that shown in FIG. 6, and the symbol rate of the ODB signal is 25 Gsymbol / s (bit rate: 25 Gbit / s).
本構成例では、4キャリアの場合を示したが、図9に示すような2n個のキャリアを発生させられる光マルチキャリア発生装置10を用いて、2nキャリアの光マルチキャリア送信装置を構成することもできる。 In this configuration example, the case of 4 carriers is shown, but an optical multicarrier transmission apparatus of 2n carriers is configured using the optical multicarrier generation apparatus 10 that can generate 2n carriers as shown in FIG. You can also.
(第七の実施形態)
本発明の第七の実施形態は、光マルチキャリア送信装置に係る実施形態である。図15に本発明の光マルチキャリア送信装置の第七の実施形態に係る構成例を示す。本構成が図13に示した第六の実施形態に係る構成例と異なるのは、1:4のデシリアライザ40を備え、デシリアライザ40からの4つの出力信号で光マルチキャリア変調器30の4つのデータ変調器32−1〜32−4を駆動しているところである。光マルチキャリア送信装置に送信すべきデータ信号(入力データ)がシリアルで入力された場合には、ここで示したような構成をとる必要がある。
(Seventh embodiment)
The seventh embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier transmission apparatus. FIG. 15 shows a configuration example according to the seventh embodiment of the optical multicarrier transmission apparatus of the present invention. This configuration is different from the configuration example according to the sixth embodiment shown in FIG. 13 in that it includes a
ここでは、デシリアライザ40は、光マルチキャリア発生装置10−1を構成するRF発振器1−1から出力される正弦波を同期クロックとして使用しているため、4つのデータ信号♯1〜♯4は全てこのRF発振器1−1から出力される正弦波に同期している。同期していることの利点は前述の通りであるが、もちろん同期していなくてもよい。
Here, since the
本構成例では、4キャリアの場合を示したが、図9に示すような2n個のキャリアを発生させられる光マルチキャリア発生装置10−1を用いて、2nキャリアの光マルチキャリア送信装置を構成することもできる。 In this configuration example, the case of 4 carriers is shown, but an optical multicarrier transmission device of 2n carriers is configured using the optical multicarrier generation device 10-1 capable of generating 2n carriers as shown in FIG. You can also
(第八の実施形態)
本発明の第八の実施形態は、光マルチキャリア送信装置に係る実施形態である。図16に本発明の光マルチキャリア送信装置の第八の実施形態に係る構成例を示す。本構成例が図15に示した第七の実施形態に係る構成例と異なるのは、光マルチキャリア変調器30−1を構成する4つのデータ変調器32−1〜32−4を駆動する4つのデータ信号のビット位相を制御するための4つの移相器41−1〜41−4が挿入されていることと、光マルチキャリア間の光位相を制御するための4つの光移相器34−1〜34−4が挿入されていることである。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment of the present invention is an embodiment according to an optical multicarrier transmission apparatus. FIG. 16 shows a configuration example according to the eighth embodiment of the optical multicarrier transmission apparatus of the present invention. This configuration example is different from the configuration example according to the seventh embodiment shown in FIG. 15 in that the four data modulators 32-1 to 32-4 constituting the optical multicarrier modulator 30-1 are driven. Four phase shifters 41-1 to 41-4 for controlling the bit phase of two data signals are inserted, and four
ここでは、データ変調器32−1〜32−4を駆動する4つのデータ信号♯1〜♯4は同期しており、ビット位相を制御できるようにすることによってマルチキャリア間の干渉を制御する自由度を高めることができる。また、光マルチキャリア変調器30−1内で分波された4つの光キャリアの光位相は同期しており、光位相を制御できるようにすることによってマルチキャリア間の干渉を制御する自由度を高めることができる。
Here, the four
本構成例では、4キャリアの場合を示したが、図9に示すような2n個のキャリアを発生させられる光マルチキャリア発生装置10−1を用いて、2nキャリアの光マルチキャリア送信装置を構成することもできる。 In this configuration example, the case of 4 carriers is shown, but an optical multicarrier transmission device of 2n carriers is configured using the optical multicarrier generation device 10-1 capable of generating 2n carriers as shown in FIG. You can also
本発明は、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置の実現に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used to realize a low loss, small size, low cost optical multicarrier generator and an optical multicarrier transmitter using the same.
1、1−1 RF発振器
2、12−3 第3次高調波発生器(RF信号発生手段)
3、13 加算器(RF信号発生手段)
4、4−1、4−2 変調器ドライバ(ゼロチャープ駆動手段)
5、50 連続光発振光源(連続光発生手段)
6 ゼロチャープMZ型変調器
7 光インタリーブフィルタ
8 振幅調整手段(振幅比設定手段)
9 遅延調整手段(位相同期手段、位相設定手段)
10、10−1 光マルチキャリア発生装置
12−5 第5次高調波発生器(RF信号発生手段)
12−(2n−1) 第(2n−1)次高調波発生器(RF信号発生手段)
16 2電極駆動MZ型変調器
20 第2次高調波発生器(RF信号発生手段)
21 帯域通過フィルタ
22、122 ミキサ(RF信号発生手段)
30、30−1 光マルチキャリア変調器
31 光分波フィルタ
32−1〜32−4 データ変調器
33 光合波フィルタまたは光カプラ
34−1〜34−4 光移相器(位相同期手段、位相設定手段、光位相制御手段)
40 デシリアライザ(同期手段)
41−1〜41−4、53、54 移相器(位相同期手段、位相設定手段、ビット位相制御手段)
51、52 マッハ・ツェンダ型光変調器
120 第2次高調波発生器
121 第(2n−3)次高調波発生器
123 帯域通過フィルタ(BPF)
R 反転回路
1, 1-1
3, 13 Adder (RF signal generating means)
4, 4-1, 4-2 Modulator driver (zero chirp driving means)
5, 50 Continuous light source (continuous light generator)
6 Zero chirp MZ type modulator 7 Optical interleave filter 8 Amplitude adjustment means (amplitude ratio setting means)
9 Delay adjustment means (phase synchronization means, phase setting means)
10, 10-1 Optical multicarrier generator 12-5 Fifth harmonic generator (RF signal generating means)
12- (2n-1) 2nd harmonic generator (RF signal generating means)
16 2-electrode drive
21 Band pass filters 22, 122 Mixer (RF signal generating means)
30, 30-1 Optical
40 Deserializer (synchronization means)
41-1 to 41-4, 53, 54 Phase shifter (phase synchronization means, phase setting means, bit phase control means)
51, 52 Mach-Zehnder type
R Inversion circuit
Claims (10)
マッハ・ツェンダ型光強度変調器と、
基本波と第3次高調波から第(2n−1)次高調波(nは2以上の自然数)までのn−1個の奇数次の高調波とからなるn個の正弦波の和のRF(Radio Frequency)信号を発生させるRF信号発生手段と、
前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を、透過率が最小となる点を中心にゼロチャープで前記RF信号により駆動するゼロチャープ駆動手段と
を備えたことを特徴とする光マルチキャリア発生装置。 Continuous light generating means for generating continuous light;
A Mach-Zehnder light intensity modulator,
The fundamental wave and the third harmonic or al (2n-1) th harmonic components (n is a natural number of 2 or more) n-1 pieces of up to the n consisting of odd-order harmonics of the sum of a sine wave RF signal generating means for generating an RF (Radio Frequency) signal;
An optical multicarrier generator comprising: the Mach-Zehnder type optical intensity modulator, and zero chirp driving means for driving the RF signal with zero chirp centering on a point where the transmittance is minimized.
前記基本波を発生するRF発振器と、
このRF発振器が発生した前記基本波を入力とし、第3次高調波から第(2n−1)次高調波までのn−1個の奇数次の高調波を並行して発生する複数の高調波発生器と、
これら複数の高調波発生器により発生した第3次高調波から第(2n−1)次高調波までのn−1個の奇数次の高調波と前記基本波とを加算してn個の正弦波の和のRF信号を生成する加算器と
を備えた請求項1から4のいずれか1項記載の光マルチキャリア発生装置。 The RF signal generating means includes
An RF oscillator for generating the fundamental wave;
Using the fundamental wave generated by the RF oscillator as an input, a plurality of harmonics that generate n- 1 odd harmonics from the 3rd harmonic to the (2n-1) th harmonic in parallel A generator,
By adding the n- 1 odd harmonics from the third harmonic to the (2n-1) th harmonic generated by the plurality of harmonic generators and the fundamental wave, n sine An optical multicarrier generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising: an adder that generates an RF signal that is a sum of waves .
この光マルチキャリア発生装置から出力される複数の波長の光キャリアにデータ変調を施す光マルチキャリア変調器と
を備えたことを特徴とする光マルチキャリア送信装置。 The optical multicarrier generator according to any one of claims 1 to 6,
An optical multicarrier transmitter comprising: an optical multicarrier modulator that performs data modulation on optical carriers having a plurality of wavelengths output from the optical multicarrier generator.
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