JP4975775B2 - Transmitter and transmission method - Google Patents
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本発明は、光変調器のバイアス自動制御に関するものであり、特に、パルスカーバ(RZ:Return to Zero化)を伴う多値の光差動位相シフトキーイング信号(DMPSK;Differential Multiple Phase-Shift Keying)を送信する送信器、および送信方法に関する。 The present invention relates to an automatic bias control of an optical modulator, and in particular, a multi-valued optical differential phase shift keying signal (DMPSK) with a pulse carver (RZ: Return to Zero). The present invention relates to a transmitter for transmission and a transmission method.
光伝送システムに用いる伝送符号として、非線形耐力の高いDMPSK方式が広く検討されてきた。特に、DMPSK方式にパルスカーバを組合せ、シンボル間の光強度を「0」とする変調方式が有効である。以下、説明を簡単にするために、4値の多値位相変調である差動四相位相偏移変調(DQPSK;Differential Quadrature Phase Shift Keying)にパルスカーバを組み合わせたRZ−DQPSK(Return to Zero-DQPSK)変調方式に限定して説明を行う。 As a transmission code used in an optical transmission system, a DMPSK system having a high nonlinear resistance has been widely studied. In particular, a modulation method in which a pulse carver is combined with the DMPSK method and the light intensity between symbols is “0” is effective. Hereinafter, in order to simplify the explanation, RZ-DQPSK (Return to Zero-DQPSK) in which a pulse carver is combined with differential quadrature phase shift keying (DQPSK), which is quaternary multi-level phase modulation. The description will be limited to the modulation method.
RZ−DQPSK信号を生成するためには、DQPSK変調器とRZ用変調器を直列に組み合わせる構成が一般的である。典型的な例を図9に示す。図9において、CW(Continuous Wave;連続波)光源1からDQPSK変調器2に入力されたCW光は、第1のカプラ3により2つに分割され、第1の位相変調手段4と第2の位相変調手段5に入力される。これら2つの位相変調器4、5では、各々、2値デジタル信号のDATA1およびDATA2によって変調され、光位相がπだけ変動する2つの位相変調光が生成される。
In order to generate an RZ-DQPSK signal, a configuration in which a DQPSK modulator and an RZ modulator are combined in series is common. A typical example is shown in FIG. In FIG. 9, the CW light input from the CW (Continuous Wave)
これら2つの位相変調光は、第2のカプラ7によって合波されるが、このとき、π/2位相調整手段6により、波長の4分の1相当の遅延を加えた上で合波される。第2のカプラ7の出力は、NRZ−DQPSK信号光として、DQPSK変調器2の外部に出力される。NRZ−DQPSK信号光は、RZ用変調器8によって強度変調される。この強度変調の周期は、各データのクロックに同期しており、NRZ−DQPSK信号光のシンボル間の中間遷移状態が消光されるよう調整される。RZ用変調器8の出力は、RZ−DQPSK信号となる。
These two phase-modulated lights are combined by the
よく知られているように、光変調器を使用するにあたっては、光路長を微調整するためにバイアス電圧を加える必要がある。バイアス電圧の最適値は、一般に、一定ではなく、光変調器の経時的な変動によりドリフトが生じる。信号品質劣化を抑えるために、バイアス電圧を常に最適値に保つバイアス制御回路が極めて重要となる。図9に示したように、1つのRZ−DQPSK信号を生成するためには、4種のバイアス電圧Bias1〜Bias4が必要であり、これらの全てに対して図示しないバイアス制御回路を必要とする。また、バイアス電圧Bias1〜Bias4のドリフトを検出する手段としては、ディザリングを用いる構成が広く知られている。 As is well known, when an optical modulator is used, it is necessary to apply a bias voltage in order to finely adjust the optical path length. In general, the optimum value of the bias voltage is not constant, and drift occurs due to the temporal variation of the optical modulator. In order to suppress signal quality degradation, a bias control circuit that keeps the bias voltage at an optimum value is extremely important. As shown in FIG. 9, in order to generate one RZ-DQPSK signal, four types of bias voltages Bias1 to Bias4 are required, and a bias control circuit (not shown) is required for all of them. A configuration using dithering is widely known as means for detecting drift of the bias voltages Bias1 to Bias4.
図10は、従来技術において、上述したバイアス制御、ドリフト検出を実現するRZ−DQPSK送信器の構成を示すブロック図である。なお、図9に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図10において、バイアス電圧Bias1〜Bias3は、それぞれ第1〜3のDC電源10−1、10−2、10−3により生成される。第1の低周波信号発生器11は、ビットレートよりも十分に低い周波数f1の正弦波を生成し、第1の切替スイッチ12を介して、タイムシェアリングで第1の低周波重畳回路13−1、第2の低周波重畳回路13−2、第3の低周波重畳回路13−3に供給する。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an RZ-DQPSK transmitter that realizes the above-described bias control and drift detection in the prior art. Note that portions corresponding to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 10, bias voltages Bias1 to Bias3 are generated by first to third DC power supplies 10-1, 10-2, and 10-3, respectively. The first low-
第1の低周波重畳回路13−1、第2の低周波重畳回路13−2、第3の低周波重畳回路13−3では、それぞれで、第1〜3のDC電源10−1〜10−3のそれぞれの出力に周波数f1の正弦波が重畳されることにより、各バイアス電圧Bias1〜Bias3にディザリングがタイムシェアリングで加えられる。第2のカプラ7から出力されるNRZ−DQPSK信号は、上記3種のディザリングにより、周波数f1の変動を受ける。第2のカプラ7の出力の一部は、第1のモニタカプラ14によってタップされ、第1のモニタ手段15に供給される。ここでは、第1のモニタ手段15を低速なフォトデテクタである。
In the first low frequency superposition circuit 13-1, the second low frequency superposition circuit 13-2, and the third low frequency superposition circuit 13-3, the first to third DC power supplies 10-1 to 10- are respectively provided. By superimposing a sine wave of frequency f1 on each output of 3, dithering is added to each bias voltage Bias1 to Bias3 by time sharing. The NRZ-DQPSK signal output from the
第1のモニタ手段15によって得られた光パワーの変動は、参照用の第1の低周波発生器11の出力信号と共に第1の同期検波回路16で同期検波される。第1の同期検波回路16では、得られた同期検波結果を元に、電圧制御信号が生成され、第2の切替スイッチ17によりタイムシェアリングで第1〜第3のDC電源10−1〜10−3にフィードバックされる。第1の切替スイッチ12と第2の切替スイッチ17は、同期しており、ディザ信号が印加される第1〜第3のDC電源10−1〜10−3に対して電圧制御信号がフィードバックされる。結果として、バイアス電圧Bias1〜Bias3は、適正なバイアス値に制御される。
The fluctuation of the optical power obtained by the first monitoring means 15 is synchronously detected by the first
一方、RZ用変調器8のバイアス電圧Bias4も同様である。すなわち、バイアス電圧Bias4は、第4のDC電源10−4により生成される。第2の低周波信号発生器21は、ビットレートよりも十分に低い周波数f2の正弦波を生成し、第4の低周波重畳回路13−4に供給する。第4の低周波重畳回路13−4では、周波数f2の正弦波が第4のDC電源20の出力に重畳されることにより、バイアス電圧Bias4にディザリングが加えられる。
On the other hand, the same applies to the bias voltage Bias4 of the
一方、RZ用変調器8の出力の一部が、第2のモニタカプラ23によってタップされ、第2のモニタ手段24に供給される。第2のモニタ手段24で得られた光パワーの変動は、参照用の第2の低周波発生器21の出力信号と共に第2の同期検波回路25で同期検波され、得られた同期検波結果を元に電圧制御信号が生成され、第4のDC電源10−4にフィードバックされる。結果として、バイアス電圧Bias4は、適正なバイアス値に制御される。
On the other hand, a part of the output of the
なお、第1のモニタカプラ14や、第1のモニタ手段15をDQPSK変調器内部に組み込む構成が広く行われている。また、図10に示す構成は、バイアス電圧Bias1〜3のフィードバックループと、バイアス電圧Bias4のフィードバックループとが独立しているため、簡易な構成となる。
A configuration in which the
上述したフィードバックループは、やや複雑になるが、図11に示すような構成も既に提案されている。なお、図10に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図11に示す構成では、図10における第1のモニタカプラ14、および第1のパワーモニタ手段15を廃し、RZ用変調器8の出力であるRZ−DQPSK信号のみをモニタする。第1の低周波発生器11の出力を、バイアス電圧Bias1〜4の全てにタイムシェアリングで重畳し、同期検波によって得られた電圧制御信号もまたタイムシェアリングで第1〜4のDC電源10−1〜10−4にフィードバックされる。なお、第1の同期検波回路16、第2の同期検波回路25も、同期検波回路28の1つに統合している。
The feedback loop described above is somewhat complicated, but a configuration as shown in FIG. 11 has already been proposed. Note that portions corresponding to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the configuration shown in FIG. 11, the
しかしながら、上述した従来技術には、以下に述べる問題点がある。 However, the above-described prior art has the following problems.
従来技術において、π/2位相調整手段6に加えられるバイアス電圧Bias3にディザリングを行っても、DQPSK変調器2の出力の光パワーは、ごく僅かにしか変動しない。これは、バイアス電圧Bias3が適正値からずれた時に、光パワーが増大する符号と減少する符号との両者が存在し、影響を打ち消し合うためである。トータルの光パワーは、ごく僅かしか変動せず、同期検波に困難が伴う。ディザリング振幅を大きくすれば、DQPSK変調器2の出力の光パワーの変動量も増大するが、これは、送信信号の品質劣化を招くため、望ましくない。
Even if dithering is performed on the bias voltage Bias3 applied to the π / 2 phase adjusting means 6 in the prior art, the optical power at the output of the
もう1つの問題は、DQPSK変調器2の出力であるNRZ−DQPSK信号光には、ランダムな強度変化が常に生じているということである。第1および第2の位相変調器4、5においては、位相が切り替わる際に強度変調を伴う。両者が共に位相が変わるか、一方のみが位相が変わるか、あるいは両者共に直前の位相を保持するかによって、信号光は、シンボル間で異なる強度変調を受ける。このため、同期検波の効率が落ちてしまう。
Another problem is that a random intensity change always occurs in the NRZ-DQPSK signal light that is the output of the
図11に示した構成では、モニタされるのは、RZ−DQPSK信号であり、シンボル間の強度変調は抑圧されているため、この問題は解消される。しかしながら、バイアス電圧Bias1〜3に対するフィードバックと、バイアス電圧Bias4に対するフィードバックとが2重のループを構成し、制御が不安定になりやすい。また、DQPSK変調器2内に内蔵されたモニタカプラ14や、モニタ手段15が活用できないという問題がある。
In the configuration shown in FIG. 11, since the RZ-DQPSK signal is monitored and the intensity modulation between symbols is suppressed, this problem is solved. However, the feedback with respect to the bias voltage Bias1 to 3 and the feedback with respect to the bias voltage Bias4 form a double loop, and the control tends to become unstable. Further, there is a problem that the
また、2重ループ構成においては、ディザリングがタイムシェアリングである場合、π/2位相調整部6にディザリングをしている時間帯では、RZ用変調器8には、ディザが加わっていない。しかし、それでも、第4のDC電源10−4の揺らぎや、バイアス電圧Bias4に接続されている導線が拾う外部雑音などによる回路雑音の発生はある程度避けられない。特に、後者は、回路規模が大きくなるほど不利である。
Further, in the double loop configuration, when dithering is time sharing, no dither is added to the
ところで、前述した通り、π/2バイアスのディザリングの検出は、一般に、非常に低感度である。図11に示す構成では、第2のモニタカプラ23とバイアス電圧Bias3(π/2)バイアスの間にRZ用変調器8が介挿さているので、第2のモニタカプラ23が受け取るπ/2のディザリング信号には、前述したバイアス電圧Bias4から来る回路雑音が重畳されてしまうという問題がある。
Incidentally, as described above, detection of π / 2 bias dithering is generally very low sensitivity. In the configuration shown in FIG. 11, since the
上記説明は、ディザリングがタイムシェアリングである場合についてであるが、全てのバイアス電圧Bias1〜Bias4を同時にディザリングする場合(これはディザ周波数を違えれば可能であり、既知の技術である)は、図11におけるバイアス電圧Bias4へのディザリングは、バイアス電圧Bias3(π/2)バイアスへのディザリング信号に対する雑音となる。バイアス電圧Bias4とバイアス電圧Bias3とのディザ周波数が異なれば、同期検波で切り分けは可能であるが、π/2バイアスのディザリングの検出は一般に非常に低感度であるため不利となる。 The above description is for the case where the dithering is time sharing, but when all the bias voltages Bias1 to Bias4 are dithered simultaneously (this is possible with different dither frequencies and is a known technique). The dithering to the bias voltage Bias4 in FIG. 11 becomes noise for the dithering signal to the bias voltage Bias3 (π / 2) bias. If the dither frequencies of the bias voltage Bias4 and the bias voltage Bias3 are different, they can be separated by synchronous detection, but detection of π / 2 bias dithering is generally disadvantageous because it is very low in sensitivity.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、差動多相位相偏移変調器のバイアス電圧を、信号品質劣化を最低限度に抑えた上で精度よく制御することができる送信器、及び送信方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to accurately control the bias voltage of the differential multiphase phase shift modulator while minimizing signal quality degradation. It is an object of the present invention to provide a transmitter and a transmission method that can be used.
上述した課題を解決するために、本発明は、差動多相位相偏移変調をパルスカーブしたRZ−DMPSK信号を出力する信号送信器であって、光源と、前記光源出力を入力するパルス生成用変調器と、前記パルス生成用変調器のバイアスをディザリングするパルス生成用変調器ディザリング手段と、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列の光パワーをモニタするパルス光パワーモニタ手段と、前記パルス光パワーモニタ手段の出力と前記パルス生成用変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波によりパルス生成用変調器のバイアスを最適化するパルス生成用変調器バイアス制御手段と、を具備したパルス光バイアス制御器と、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列を入力とする差動多相位相偏移変調器と、前記差動多相位相偏移変調器の有する複数のバイアス全てにディザリングを行う複数の差動多相位相偏移変調器ディザリング手段と、前記差動多相位相偏移変調器の出力の光パワーをモニタする変調光パワーモニタ手段と、前記変調光パワーモニタ手段の出力と前記差動多相位相偏移変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波により前記差動多相位相偏移変調器の複数のバイアスを各々最適化する差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段と、を備え、前記光源と前記差動多相位相偏移変調器との間に、前記パルス生成用変調器および前記パルス光バイアス制御器が配置され、前記パルス生成用変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループと、前記差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループとを独立させることと、前記変調光パワーモニタ手段によってモニタされる光信号はRZ−DMPSK信号であること、を特徴とする送信器である。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a signal transmitter that outputs an RZ-DMPSK signal obtained by pulse-curving differential multiphase phase shift keying, and a pulse generator that inputs a light source and the light source output. and use the modulator, before Symbol pulse generating modulator dithering means for dithering the bias pulse generating modulator, a pulse light power monitor for monitoring the optical power of the optical pulse train output from the pulse generating modulator And a pulse generator modulator bias for optimizing the bias of the pulse generator modulator by synchronous detection of the output of the pulse light power monitor means and the dithering signal output from the pulse generator modulator dithering means differential multi-phase to the control unit, and the pulse light bias controller provided with the, an input optical pulse train output from the pulse generating modulator A phase shift modulator, and a plurality of differential multi-phase phase-shift modulator dithering means for performing dithering on all of the plurality of bias having the said differential multiphase phase shift modulator, said differential polyphase phase Modulated light power monitoring means for monitoring the optical power of the output of the shift modulator, and the dithering signal output from the output of the modulated light power monitor means and the differential polyphase phase shift modulator dithering means Differential multiphase phase shift modulator bias control means for optimizing each of a plurality of biases of the differential polyphase phase shift modulator by synchronous detection, the light source and the differential polyphase phase shift between the modulator, the pulse generating modulator and the pulsed light bias controller is arranged, a feedback loop with the said pulse generator for the modulator bias control means, said differential multiphase phase shift modulator bias And be made independent of a feedback loop with the control means, an optical signal to be monitored by the modulated light power monitoring means that a RZ-DMPSK signals, a transmitter according to claim.
本発明は、上記の発明において、前記差動多相位相偏移変調器ディザリング手段は、当該装置立上げ時においてはディザリングの振幅を大きく、当該装置立上げから予め定められた時間が経過した後にはディザリングの振幅を小さくする、ことを特徴とする。 According to the present invention, in the above invention, the differential polyphase phase shift modulator dithering means increases the dithering amplitude when the apparatus is started up, and a predetermined time has elapsed since the apparatus start-up. After that, the dithering amplitude is reduced.
本発明は、上記の発明において、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列をN分岐する1対N分岐カプラと、前記1対N分岐カプラによりN分岐された各々の光パルスに対して、ボーレートBの相異なる変調を施す第1〜第Nの差動多相位相偏移変調器と、前記第1〜第Nの差動多相位相偏移変調器からの出力を光パルスが相互干渉しないように遅延差を加えて時間多重を行う合波手段とを備え、前記パルス生成用変調器は、1/Bの周期、かつ1/N以下のディーティ比を有する光パルス列を生成し、前記合波手段は、ボーレートB×Nの光差動多相位相偏移信号を出力する、ことを特徴とする。 According to the present invention, in the above-described invention, a 1 to N branch coupler that branches an optical pulse train output from the pulse generating modulator into N branches, and an optical pulse that is N branched by the 1 to N branch coupler. , The first to Nth differential multiphase phase shift modulators that perform different modulations of the baud rate B, and the optical pulses mutually output from the first to Nth differential multiphase phase shift modulators. And a multiplexing means for performing time multiplexing by adding a delay difference so as not to interfere, and the pulse generating modulator generates an optical pulse train having a period of 1 / B and a duty ratio of 1 / N or less, The multiplexing means outputs an optical differential multiphase shift signal having a baud rate of B × N.
本発明は、上記の発明において、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列を2分岐する1対2分岐カプラと、前記1対2分岐カプラからの2出力に対し、それぞれ変調を施す第1、および第2の差動多相位相偏移変調器と、前記第1、および第2の差動多相位相偏移変調器からの出力を偏波多重する合波手段と、を更に備えることを特徴とする。 According to the present invention, in the above invention, the one-to-two branch coupler for branching the optical pulse train output from the pulse generating modulator and the two outputs from the one-to-two branch coupler are respectively modulated. 1 and a second differential polyphase phase shift modulator, and a multiplexing means for polarization multiplexing the outputs from the first and second differential polyphase phase shift modulators. It is characterized by that.
本発明は、上記の発明において、前記変調光パワーモニタ手段に代えて、前記差動多相位相偏移変調器から出力される変調光の波形をモニタリングする変調光波形モニタ手段と、前記変調光波形モニタ手段によりモニタリングされた変調光の波形からそのピーク値を検出し、かつそのピーク値を、当該送信器の同符号連続時間よりも長い持続時間だけホールドするピークホールド回路と、を備えることを特徴とする。 According to the present invention, in the above invention, in place of the modulated light power monitoring means, modulated light waveform monitoring means for monitoring the waveform of the modulated light output from the differential multiphase phase shift modulator, and the modulated light A peak hold circuit that detects the peak value from the waveform of the modulated light monitored by the waveform monitoring means and holds the peak value for a duration longer than the same sign continuous time of the transmitter. Features.
本発明は、上記の発明において、前記パルス生成用変調器ディザリング手段と前記差動多相位相偏移変調器ディザリング手段とは、受信系の低域遮断周波数以下のディザリング周波数を有する、ことを特徴とする。 The present invention is the above invention, wherein the pulse generating modulator dithering means and the differential polyphase phase shift modulator dithering means have a dithering frequency equal to or lower than a low cutoff frequency of a receiving system. It is characterized by that.
本発明は、上記の発明において、前記差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段は、前記同期検波出力が正または負の極値をとるようフィードバックをかける、π/2バイアスを制御するπ/2バイアス制御手段を備え、前記π/2バイアス制御手段は、現在のバイアス値における同期検波の結果が極値であるか否かを判定し、極値でない場合は現在のバイアス値を増加させるべきか減少させるべきかを判定し、極値である場合は現在のバイアス値を保持する判定を下す極値判定機能を備え、前記極値判定機能は、ディザリングの振幅は一定に保つがディザリングの平均電圧を僅かに変更しつつ同期検波結果の比較参照を行い、その比較参照結果の大小比較をもとにして現在のバイアス値における同期検波の結果が極値か否かを判定し、また、現在のバイアス値における同期検波の結果が極値でない場合は前記比較参照結果を元に、同期検波の結果が極値により近づくようバイアス値の変更量を定める、ことを特徴とする。 According to the present invention, in the above invention, the differential polyphase phase shift modulator bias control means applies feedback so that the synchronous detection output takes a positive or negative extreme value, and controls a π / 2 bias. / 2 bias control means, and the π / 2 bias control means determines whether or not the result of synchronous detection at the current bias value is an extreme value, and if not, increases the current bias value. An extremum determination function that determines whether the current value is to be held or not, and if it is an extremum, has an extremum determination function that keeps the dithering amplitude constant. Compare and refer to the synchronous detection result while slightly changing the average voltage of the ring, and determine whether the synchronous detection result at the current bias value is an extreme value based on the comparison of the comparison reference result, Also, Based on the comparison reference result if the result of the synchronous detection in the bias value of the resident is not extreme, the result of the synchronous detection defines the change amount of the bias value to approach the extremum, characterized in that.
本発明は、上記の発明において、当該装置立上げ時において、前記極値判定機能を動作させる前に、予めバイアス電圧を掃引しつつ同期検波を行い、バイアス電圧の変化に対する同期検波結果の変化率を予め測定しておく、ことを特徴とする。 According to the present invention, in the above invention, at the time of starting up the apparatus, before operating the extreme value determination function, synchronous detection is performed while sweeping a bias voltage in advance, and a rate of change of the synchronous detection result with respect to a change in the bias voltage. Is measured in advance.
また、上述した課題を解決するために、本発明は、差動多相位相偏移変調をパルスカーブしたRZ−DMPSK信号を出力する信号の送信方法であって、パルス生成用変調器に、光源出力を入力するパルス生成用変調ステップと、パルス生成用変調器ディザリング手段が、前記パルス生成用変調器のバイアスをディザリングするパルス生成用変調器ディザリングステップと、パルス光パワーモニタ手段が、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列の光パワーをモニタするパルス光パワーモニタステップと、パルス生成用変調器バイアス制御手段が、前記パルス光パワーモニタ手段の出力と前記パルス生成用変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波によりパルス生成用変調器のバイアスを最適化するパルス生成用変調器バイアス制御ステップと、を含むパルス光バイアス制御ステップと、差動多相位相偏移変調器が、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列を入力とする差動多相位相偏移変調ステップと、複数の差動多相位相偏移変調器ディザリング手段が、前記差動多相位相偏移変調器の有する複数のバイアス全てにディザリングを行う複数の差動多相位相偏移変調器ディザリングステップと、変調光パワーモニタ手段が、前記差動多相位相偏移変調器の出力の光パワーをモニタする変調光パワーモニタステップと、差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段が、前記変調光パワーモニタ手段の出力と前記差動多相位相偏移変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波により前記差動多相位相偏移変調器の複数のバイアスを各々最適化する差動多相位相偏移変調器バイアス制御ステップと、を含み、前記差動多相位相偏移変調ステップの前に、前記パルス生成用変調ステップおよび前記パルス光バイアス制御ステップを実行し、前記パルス生成用変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループと、前記差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループとを独立させることと、前記変調光パワーモニタ手段によってモニタされる光信号はRZ−DMPSK信号であること、を特徴とする送信方法である。
In order to solve the above-described problem, the present invention is a signal transmission method for outputting an RZ-DMPSK signal obtained by pulse-curving differential multiphase phase shift keying, and includes a light source in a pulse generation modulator. a pulse generating modulation step of inputting the output, pulse generating modulator dithering means comprises a bias dithering pulse generation modulator dithering step of the pulse generator for the modulator, the pulse light power monitor means A pulse light power monitoring step for monitoring the optical power of the optical pulse train output from the pulse generation modulator, and a pulse generation modulator bias control means comprising: an output of the pulse light power monitor means; and the pulse generation modulation. A filter that optimizes the bias of the modulator for pulse generation by synchronous detection with the dithering signal output from the dithering means. Differential multi-phase to scan the generation modulator bias control step, a pulsed light bias control step including a differential multiphase phase shift modulator, and inputs the optical pulse train output from the pulse generating modulator A phase shift keying step and a plurality of differential polyphase phase shift modulator dithering means dithering all of the plurality of biases of the differential polyphase phase shift modulator; A phase shift modulator dithering step, a modulated optical power monitor means for monitoring the optical power of the output of the differential multiphase phase shift modulator, and a differential multiphase phase shift keying The bias bias control means comprises the differential multi-phase phase shift keying by synchronous detection of the output of the modulated optical power monitor means and the dithering signal output from the differential multi-phase phase shift modulator dithering means. Of including a differential multiphase phase shift modulator bias control step of each optimize the plurality of bias, and the prior differential multiphase phase shift keying step, the pulse generating modulation step and the pulse light Performing a bias control step, making the feedback loop of the pulse generator modulator bias control means independent of the feedback loop of the differential polyphase phase shift modulator bias control means , and modulating light power The transmission method is characterized in that the optical signal monitored by the monitoring means is an RZ-DMPSK signal.
この発明によれば、差動多相位相偏移変調器のバイアス電圧を、信号品質劣化を最低限度に抑えた上で精度よく制御することができるという利点が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an advantage that the bias voltage of the differential multiphase phase shift modulator can be controlled with high accuracy while minimizing signal quality degradation.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A.第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態によるRZ−DQPSK送信器の構成を示すブロック図である。なお、本第1実施形態は、前述した図10に示す従来技術に対応し、図10に対応する部分には同一の符号を付けている。図において、第1のモニタ手段15としては、低速のフォトデテクタ(PD)とし、光パワーをモニタする。第1のモニタ手段15には、市販のDQPSK変調器に内蔵の低速PDを使用してもよい。本第1実施形態は、図10に示す従来技術における、DQPSK変調器2に対して、RZ用変調器8および付随するバイアス制御回路30の順番を入れ替えたものであり、具体的には、RZ用変調器8および付随するバイアス制御回路30をCW光源1とDQPSK変調器2との間に介挿した構成となっている。
A. First Embodiment FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an RZ-DQPSK transmitter according to a first embodiment of the present invention. The first embodiment corresponds to the prior art shown in FIG. 10 described above, and the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG. In the figure, the first monitoring means 15 is a low-speed photo detector (PD) and monitors the optical power. As the first monitoring means 15, a low-speed PD built in a commercially available DQPSK modulator may be used. The first embodiment is obtained by replacing the order of the
最も制御が困難なバイアスは、前述したように、π/2位相調整を行うバイアス電圧Bias3である。以下に、π/2位相調整手段6のバイアス制御について説明する。 As described above, the bias that is most difficult to control is the bias voltage Bias3 that performs the π / 2 phase adjustment. Hereinafter, bias control of the π / 2 phase adjusting unit 6 will be described.
DQPSK変調器2は、2つの光位相変調器、すなわち第1および第2の光位相変調器4、5の一方の出力光を、π/2位相調整手段6により、π/2の光学位相を加えた上で、他方の出力光と干渉させる。具体的には、π/2位相調整手段6において、キャリア波長の1/4に相当する遅延を与える。ここで、光位相変調器4の出力光と、π/2位相調整手段6の出力光との電場を、各々DI×exp(iωt)、DQ×exp(iωt+π/2)と書き表すことにする。ここで、ωはキャリア周波数、tは時間、DIおよびDQはデータの符号であり、タイムスロットの中央で±1の値に正規化できる。
The
DI×exp(iωt)とDQ×exp(iωt+π/2)とが第2のカプラ7で干渉した後の光強度I0は、
I0=|DI×exp(iωt)+DQ×exp(iωt+π/2)|2
=|DI|2+|DQ|2
The light intensity I 0 after D I × exp (iωt) and D Q × exp (iωt + π / 2) interfere with each other at the
I 0 = | D I × exp (iωt) + D Q × exp (iωt + π / 2) | 2
= | D I | 2 + | D Q | 2
と表される。タイムスロットの中央においては、DIとDQは±1であるからI0は一定である。
ここで、変調器の光学特性の経時変化によりπ/2位相調整手段6の作る位相差が最適値のπ/2からπ/2+αへと変動したとする。このときのDQPSK変調器2の出力光I1は、
It is expressed. At the center of the time slot, D I and D Q are ± 1, so I 0 is constant.
Here, it is assumed that the phase difference created by the π / 2 phase adjusting means 6 changes from the optimal value π / 2 to π / 2 + α due to the change in optical characteristics of the modulator over time. The output light I 1 of the
I1=|DI×exp(iωt)+DQ×exp(iωt+π/2+α)|2
=|DI|2+|DQ|2+2×DI×DQ×cos(π/2+α)
=|DI|2+|DQ|2−2×DI×DQ×sin(α)
I 1 = | D I × exp (iωt) + D Q × exp (iωt + π / 2 + α) | 2
= | D I | 2 + | D Q | 2 + 2 × D I × D Q × cos (π / 2 + α)
= | D I | 2 + | D Q | 2 −2 × D I × D Q × sin (α)
となる。 It becomes.
前述したように、π/2位相調整手段6の作る位相差はπ/2が最適値であるから、変調器の経時変化により位相差が変動した場合には、バイアス電圧Bias3を修正してαを0に保つ必要がある。すなわち、α>0の時はこれを減らし、α<0の時はこれを増加させなければならない。しかしsin(α)は奇関数であり、またDI×DQはタイムスロットの中央において+1と−1の両者をランダムに取りうるので、理想的な変調器で長時間平均を取ると、I1の大きさはαによらず一定となってしまう。現実には、変調器および変調器ドライバの帯域制限により対象性が僅かに崩れ、αの変化に伴ってI1も僅かに変動するから、I1の変動をモニタしてαの変動を検出することは可能ではある。しかし、前述した従来技術の課題にも記述したとおり、I1の変動は極めて小さいので、これを検出するのは一般に困難である。また、DIおよびDQはタイムスロットの中央では±1の値をとるが、タイムスロットの境界では不規則な変動を行う。これは前述した従来技術の課題にも記述したとおり、位相変調に伴う強度変化によるもので、この強度変化の大きさは符号の変化および変調器の特性に依存し、αの変化の検出は更に困難になる。 As described above, since π / 2 is an optimum value for the phase difference created by the π / 2 phase adjusting means 6, when the phase difference fluctuates due to the change of the modulator over time, the bias voltage Bias3 is corrected to obtain α Must be kept at 0. That is, it must be reduced when α> 0 and increased when α <0. However, sin (α) is an odd function, and D I × D Q can take both +1 and −1 at random in the center of the time slot. The size of 1 is constant regardless of α. In reality, modulator and collapse symmetry is slightly by the band limiting of the modulator driver, since I 1 also varies slightly with changes in alpha, detecting variations in the alpha by monitoring the variation of I 1 It is possible. However, as described in the above-mentioned problem of the prior art, the fluctuation of I 1 is extremely small, so that it is generally difficult to detect this. D I and D Q take a value of ± 1 at the center of the time slot, but irregularly change at the boundary of the time slot. As described in the problem of the prior art described above, this is due to the intensity change accompanying the phase modulation. The magnitude of this intensity change depends on the change of the sign and the characteristics of the modulator. It becomes difficult.
上記のような小さな変動を検出するためには、ディザ法を用いるのが一般的である。π/2位相調整手段6のバイアス電圧Bias3に、振幅の微小な周波数f0の正弦波を重畳させてディザリングさせると、バイアス電圧Bias3は、V0+ΔV×cos(2π・f0×t)で表わされる。バイアス電圧Bias3と位相差との関係は、変調器の構成できまる比例係数kを用いて、k・V0+k・ΔV×cos(2π・f0×t)となるので、ディザ印加時の光強度Idは、 In order to detect such small fluctuations as described above, the dither method is generally used. When dithering is performed by superimposing a sine wave having a minute frequency f0 on the bias voltage Bias3 of the π / 2 phase adjusting means 6, the bias voltage Bias3 is expressed by V0 + ΔV × cos (2π · f0 × t). The relationship between the bias voltage Bias3 and the phase difference is k · V0 + k · ΔV × cos (2π · f0 × t) using the proportional coefficient k that can be configured by the modulator, so that the light intensity Id when dither is applied is ,
Id=|DI×exp(iωt)+DQ×exp(iωt+k・V0+k・ΔV×cos(2π・f0×t))|2
=|DI|2+|DQ|2
+2×DI×DQ×cos(k・V0+k・ΔV×cos(2π・f0×t))
I d = | D I × exp (iωt) + D Q × exp (iωt + k · V0 + k · ΔV × cos (2π · f0 × t)) | 2
= | D I | 2 + | D Q | 2
+ 2 × D I × D Q × cos (k · V0 + k · ΔV × cos (2π · f0 × t))
となる。目標とすべき状態は、COSの引数がπ/2の近傍で微小振動する状態であるが、そのためにはディザ振幅ΔVを十分小さくとり、かつ、Idに現れる周期f0の変動成分が最大となるようV0を調整すればよい。前述のようにIdの変動は極めて小さいが、Idから周波数f0の変動成分を選択的に増幅し、前記のディザリング信号との同期検波をとることにより、検出効率を上げることが可能となることが知られている。
本願発明では、DQPSK変調器に光が入射される時点で既に、光はパルス化が行われている。このため、前述のタイムスロット境界近傍での不規則な強度変化が存在せず、周波数f0の変動成分の検出効率があがり、Bias3の制御を精度よく行うことが可能である。
It becomes. The target state is a state in which the argument of COS slightly vibrates in the vicinity of π / 2. For this purpose, the dither amplitude ΔV is sufficiently small, and the fluctuation component of the period f0 appearing in Id is maximized. V0 may be adjusted as follows. As described above, the fluctuation of Id is extremely small, but it is possible to increase the detection efficiency by selectively amplifying the fluctuation component of frequency f0 from Id and performing synchronous detection with the dithering signal. It has been known.
In the present invention, the light is already pulsed when the light enters the DQPSK modulator. Therefore, there is no irregular intensity change in the vicinity of the time slot boundary described above, the detection efficiency of the fluctuation component of the frequency f0 is improved, and the
また、図1に示す構成では、図11に示す従来構成と異なり、市販のDQPSK変調器2に内蔵されている低速PDを第1のモニタ手段15として活用することができる。
In the configuration shown in FIG. 1, unlike the conventional configuration shown in FIG. 11, the low-speed PD built in the commercially
図2(a)〜(c)は、本第1実施形態と図10に示す従来技術とを比較するために、バイアス電圧Bias3を意図的に変動させた場合の系の変動を示す説明図である。まず、図2(a)は、バイアス電圧Bias3の電圧変化に対する、出力信号のQ値の変化を測定した際の説明図である。バイアス電圧Bias3が1.7Vで最良の出力波形が得られることが分かる。 FIGS. 2A to 2C are explanatory diagrams showing system fluctuations when the bias voltage Bias3 is intentionally changed in order to compare the first embodiment with the prior art shown in FIG. is there. First, FIG. 2A is an explanatory diagram when the change in the Q value of the output signal with respect to the change in the bias voltage Bias3 is measured. It can be seen that the best output waveform is obtained when the bias voltage Bias3 is 1.7V.
図2(b)は、図1に示す本第1実施形態の構成で、バイアス電圧Bias3を意図的に変動させた場合の第1の同期検波回路16の出力を測定した際の説明図である。ここでは、バイアス電圧Bias3のドリフト発生の影響を調べることが目的であるので、第3のDC電源10−3へのフィードバックは切断してある。バイアス電圧Bias3が最適値1.7Vであるとき、第1の同期検波回路16の出力は最大となった。
FIG. 2B is an explanatory diagram when measuring the output of the first
図2(c)は、図2(b)と同じ測定を図10に示す従来技術の構成にて行った結果を示す説明図である。図2(c)に示すように、図10に示す従来技術の構成の場合、ディザリング振幅および周波数を等しく設定してあるにもかかわらず、図2(a)に比べて、第1の同期検波回路16の出力のピークが曖昧になっている。これは、本第1実施形態による構成が、図10に示す従来技術の構成よりも、精度よくバイアス電圧Bias3を制御し得ることを示している。
FIG. 2C is an explanatory diagram showing the result of the same measurement as in FIG. 2B performed with the configuration of the conventional technique shown in FIG. As shown in FIG. 2C, in the case of the prior art configuration shown in FIG. 10, the first synchronization is compared with FIG. 2A even though the dithering amplitude and frequency are set equal. The peak of the output of the
また、図1に示す構成では、フィードバックループが2重になっておらず、帰還回路が小型化できるためバイアス電圧Bias4からくる回路雑音を低減することができる。さらに、DQPSK変調器2自体が光損失を持っているので、バイアス電圧Bias4由来の回路雑音もまた減衰し、図1の第1のモニタカプラ3が受けるバイアス電圧Bias3(π/2)のディザ信成分の感度を向上させることができる。
In the configuration shown in FIG. 1, the feedback loop is not doubled, and the feedback circuit can be reduced in size, so that circuit noise from the bias voltage Bias4 can be reduced. Furthermore, since the
B.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図3は、本第2実施形態によるRZ−DQPSK送信器の構成を示すブロック図である。なお、図1に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第2実施形態は、図1に示す第1実施形態における、第1のモニタ手段15の出力を2分岐し、その一方を振幅制御装置40に入力し、振幅制御装置40は、第1のモニタ手段15の出力の大きさの変化に基づいて、第1の低周波発生器11の振幅を変更する。第1の低周波発生器11は、出力振幅が大きければ、精度の良い制御が可能になるが、その反面、信号品質が劣化するというトレードオフが生じる。本第2実施形態では、この問題を解消するものである。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the RZ-DQPSK transmitter according to the second embodiment. It should be noted that portions corresponding to those in FIG. In the second embodiment, the output of the first monitoring means 15 in the first embodiment shown in FIG. 1 is branched into two, and one of them is input to the
図3に示す構成では、当該送信器を立ち上げた直後の不安定な初期状態においては、第1の低周波発生器11の振幅を大きくし、バイアス制御の精度を良くする。そして、当該送信器の立上げ後、しばらく時間が経過し、当該送信器がある程度安定化し始めた後は、第1の低周波発生器11の振幅を小さくして、信号品質劣化を抑える。CW光源1が光を出力すると、第1のモニタ手段15は幾らかの光パワーを受け取るため、第1のモニタ手段15の出力は0でなくなる。振幅制御装置40は、第1のモニタ手段15の出力が0でなくなる時刻を検出して、当該送信器の立上げ時刻とみなす。立上げ時刻からの経過時間Tは、振幅制御装置40内のタイマーで計測される。振幅制御装置40は、経過時間Tが予め定められたある時間tよりも小さければ、第1の低周波発生器11の振幅を大きくとり、経過時間Tが時間tを超えた段階で、第1の低周波発生器11の振幅を小さくする。
In the configuration shown in FIG. 3, in the unstable initial state immediately after starting up the transmitter, the amplitude of the first
上述した第2実施形態によれば、当該送信器の立ち上げ直後の不安定な初期状態においては、振幅制御装置40により、第1の低周波発生器11の振幅を大きくすることで、バイアス制御の精度を良くすることができ、当該送信器安定後においては、振幅制御装置40により、第1の低周波発生器11の振幅を大きくとり、第1の低周波発生器11の振幅を小さくすることで、信号品質の劣化を抑えることができる。
According to the second embodiment described above, in an unstable initial state immediately after startup of the transmitter, the
C.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図4は、本第3実施形態によるRZ−DQPSK送信器の構成を示すブロック図である。なお、図3に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第3実施形態は、図3に示す第2実施形態における、第1のモニタ手段15の出力に代えて、波形測定手段50およびピークホールド回路60を用いたものである。波形測定手段50は、Dataのビットレートと同程度の帯域を持ち、RZ−DQPSK信号の1つ1つの光パルス強度をモニタできるようになっている。ピークホールド回路60は、波形測定手段50によって得られた波形の、ピーク強度をホールドする。ホールドする時間は、伝送信号の持つ最大の同符号連続時間より長いものとする。
C. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the RZ-DQPSK transmitter according to the third embodiment. The parts corresponding to those in FIG. The third embodiment uses a waveform measuring means 50 and a
図5(a)、(b)は、本第3実施形態の動作原理を示す概念図である。バイアス電圧Bias1〜Bias4の全てが適正であるとき、RZ−DQPSK信号は光パルス列となる。図5(a)には、この様子を、アイパターンの形で示している。次に、バイアス電圧Bias3が適正値からずれたとする。このとき、波形のトレースは、図5(b)に示すように、スプリットし、ピーク値が高くなる光パルスと、ピーク値が低くなる光パルスとが現れる。なお、図5(a),(b)におけるピークの間隔は伝送レートで定まる。この例では21.5Gbit/sのDQPSK信号であるので、ピークの間隔は93psec(横軸の目盛りの間隔は、23.2ps/div)である。 FIGS. 5A and 5B are conceptual diagrams showing the operation principle of the third embodiment. When all of the bias voltages Bias1 to Bias4 are appropriate, the RZ-DQPSK signal becomes an optical pulse train. FIG. 5A shows this state in the form of an eye pattern. Next, it is assumed that the bias voltage Bias3 deviates from an appropriate value. At this time, as shown in FIG. 5B, the waveform trace is split, and an optical pulse with a higher peak value and an optical pulse with a lower peak value appear. Note that the peak interval in FIGS. 5A and 5B is determined by the transmission rate. In this example, since the DQPSK signal is 21.5 Gbit / s, the peak interval is 93 psec (the horizontal scale interval is 23.2 ps / div).
前述した従来技術の課題および第1の実施形態で述べたように、ピーク値が高くなるか低くなるかは、DI×DQ×sin(α)の符号によって定まるためランダムである。ここで、同符号連続が予測される時間より十分長い時間、ピーク値をモニタし、最大のピーク値をホールドしたとする。そのピークホールド値は、バイアス電圧Bias3が最適のときに最小であり、バイアス電圧Bias3が最大のときに最大となる。この結果をバイアス電圧Bias3にフィードバックすることにより、バイアス電圧Bias3を適正な値に保つことができる。 As described in the above-described problem of the conventional technology and the first embodiment, whether the peak value becomes higher or lower is random because it is determined by the sign of D I × D Q × sin (α). Here, it is assumed that the peak value is monitored and the maximum peak value is held for a time sufficiently longer than the time when the same code continuation is predicted. The peak hold value is minimum when the bias voltage Bias3 is optimum, and is maximum when the bias voltage Bias3 is maximum. By feeding back the result to the bias voltage Bias3, the bias voltage Bias3 can be maintained at an appropriate value.
上述した構成では、RZ化用変調器8の出力をただ1つのDQPSK変調器2に接続していた。しかし、RZ化用変調器8の出力をN分割し、N個のDQPSK変調器に並列に接続して変調光を作成した後、光多重によって多重する構成としてもよい。
In the configuration described above, the output of the
図6は、RZ−DQPSK送信器に係り、RZ化用変調器の出力を2分岐し、各出力をDQPSK変調した後に偏波多重する構成を示すブロック図である。図において、RZ化用変調器70からの出力は、OC(Optical Coupler)71により2分割され、並列に配置された2個のDQPSK変調器2−1、2−2のそれぞれに入力される。2個のDQPSK変調器2−1、2−2の各々の出力は、PBC(Polarization Beam Combiner)72により結合されて出力される。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the RZ-DQPSK transmitter, in which the output of the RZ modulator is branched into two, and each output is DQPSK modulated and then polarization multiplexed. In the figure, the output from the
上述したように、RZ化用変調器70によるRZ化を、DQPSK変調器2−1、2−2によるDQPSK変調の前に行うことで、RZ化用変調器70およびその駆動アンプ(図示略)は一台だけ用意すればよく、必要な部品数の数を減らすことができるので、小型化と消費電力の低減が可能になるという更なる効果を奏する。
As described above, the RZ conversion performed by the
次に、時間多重の場合の構成について説明する。
図7は、RZ−DQPSK送信器に係り、時間多重する構成を示すブロック図である。図において、RZ用変調器80の出力は、OC81によりN(=4)分岐された後、N(=4)個のDQPSK変調器2−1〜2−4で時間多重され、各々の出力が、合波手段82により結合されて出力されるようになっている。個々のDQPSK変調器2−1〜2−4によって生成されるDQPSK信号のボーレートをBとした時、RZ用変調器80の出力パルスの周期は1/Bであるが、光多重によって各光パルスが干渉せぬよう、RZ用変調器80のデューティ比を1/N以下とする。すなわち、光パルスの幅は、1/(NB)となる。また、合波手段82に入力する前のN個の光信号の各々に適当な光遅延を与え、N種の光パルスが重ならないよう時間多重する必要がある。復調用の遅延干渉計のFSR(Free Spectral Range)はB/Nとし、Nビット離れた光パルスの位相差を検出することにより復調を行う。
Next, a configuration in the case of time multiplexing will be described.
FIG. 7 is a block diagram showing a time-multiplexed configuration for the RZ-DQPSK transmitter. In the figure, the output of the
Nが大きくなると、RZ用変調器80の出力である光パルス幅を細くしなければならないため、RZ用変調器80に要求される帯域は高くなるが、しかし、RZ用変調器80の駆動信号は、ランダム信号ではなく周期的なクロックであるため、低域側まで帯域を要求されない。また、合波後の光信号のボーレートは、B×Nとなるため、各DQPSK変調器2−1〜2−4の動作速度よりも高速な信号を生成することができる。なお、図6に示す偏波多重と図7に示す時間多重を併用することも可能である。
As N increases, the optical pulse width, which is the output of the
また、上述した構成では、第1の低周波信号発生器11や、第2の低周波信号発生器21の周波数f1、f2に言及していなかった。これらの周波数f1、f2は、ディザリング手段出力の同期検波ができるように、DQPSK変調器2内のバイアス電圧変化の応答速度より遅くしておく必要がある。望ましくは、これらの周波数f1、f2は、受信器内の受信系が有する低域遮断周波数以下に収まる構成がよい。復調用の光電変換素子、あるいは増幅用のアンプ(図示略)は、高速動作させるため、DC近傍では信号を通さない仕様とすることが一般的である。この低域遮断周波数以下の周波数でディザリングをかければ、受信時にディザリングによる変動が主信号に漏れこむことを防ぐことができるので、主信号の品質劣化を抑えることができる。
In the configuration described above, the frequencies f1 and f2 of the first low-
D.第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
上述した説明では、バイアス電圧Bias1〜Bias4の各々の挙動の違いについては説明しなかった。図2(a)に示したように、バイアス電圧Bias3(π/2バイアス)は、同期検波出力が最大である時にバイアス値が適正となる。しかしながら、バイアス電圧Bias1およびバイアス電圧Bias2(データバイアス群)は、同期検波結果が「0」となるところでバイアス値が適正となる。後者は制御が容易であり、同期検波の符号によって制御方向を判定することが可能である。例えば、同期検波結果が正であれば、バイアス電圧を上げ、同期検波結果が負であれば、バイアス電圧Bias1、Bias2を下げるという判定が可能になる。
D. Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the above description, the difference in behavior of each of the bias voltages Bias1 to Bias4 has not been described. As shown in FIG. 2A, the bias voltage Bias3 (π / 2 bias) has an appropriate bias value when the synchronous detection output is maximum. However, the bias voltage Bias1 and the bias voltage Bias2 (data bias group) have appropriate bias values when the synchronous detection result is “0”. The latter is easy to control, and the control direction can be determined by the sign of synchronous detection. For example, when the synchronous detection result is positive, it is possible to determine that the bias voltage is increased, and when the synchronous detection result is negative, the bias voltages Bias1 and Bias2 are decreased.
これに対して、バイアス電圧Bias3(π/2バイアス)の場合、極値をとっているか否かの判定が困難である。また、極値でないと判定された時、バイアス電圧Bias3を増加させるべきか減少させるべきかの判定が困難である。以下では、この問題を解消するための方法について説明する。 On the other hand, in the case of the bias voltage Bias3 (π / 2 bias), it is difficult to determine whether or not the extreme value is taken. Further, when it is determined that the value is not an extreme value, it is difficult to determine whether the bias voltage Bias3 should be increased or decreased. Hereinafter, a method for solving this problem will be described.
図8(a)、(b)は、本第4実施形態による、バイアス電圧Bias3の制御方法を説明するための説明図である。図8(a)、(b)では、V−、V0、V+の3種類のバイアス電圧においてディザリングを行い、各々の同期検波結果を比較する。これら3種類のバイアス電圧は等間隔であり、V−<V0<V+であるとする。 FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams for explaining a method of controlling the bias voltage Bias3 according to the fourth embodiment. 8A and 8B, dithering is performed at three types of bias voltages V-, V0, and V +, and the respective synchronous detection results are compared. These three types of bias voltages are equally spaced and V− <V0 <V +.
図8(a)は、V0がバイアス最適値より低い例を示す図である。この場合、V+における同期検波結果とV−における同期検波結果との差分ΔVは正になる。一方、図8(b)は、V0がバイアス最適値より高い例を示す図である。この場合、前述のΔVは負になる。つまり、ΔVが正の時にV0を上昇させ、またΔVが負の時にV0を低減させるというフィードバックをかけることにより、V0をバイアス最適値に収束させることができる。このとき、信号品質への影響を最小限に抑えるため、V−、V0、V+の3値の幅を十分小さくし、かつディザリング振幅を十分小さくする必要がある。 FIG. 8A is a diagram illustrating an example in which V0 is lower than the optimum bias value. In this case, the difference ΔV between the synchronous detection result at V + and the synchronous detection result at V− is positive. On the other hand, FIG. 8B is a diagram showing an example where V0 is higher than the optimum bias value. In this case, the aforementioned ΔV becomes negative. That is, V0 can be converged to the optimum bias value by applying feedback that increases V0 when ΔV is positive and decreases V0 when ΔV is negative. At this time, in order to minimize the influence on the signal quality, it is necessary to sufficiently reduce the ternary width of V−, V0, and V + and sufficiently reduce the dithering amplitude.
ここで、バイアス電圧Bias3(π/2バイアス)のディザリングに対する光出力の変化は極めて小さいため、同期検波結果は、非常にノイズが多い。このため、雑音による偽のピークへロックする可能性もあり、動作が不安定となってしまうが、本第4実施形態では、送信器の立上げ時において、十分大きなディザリング振幅によって同期検波の精度を上げ、バイアス電圧の平均値を掃引しつつ、同期検波結果の変化を予め測定しておくことによって、対応することができる。送信器の立上げ時は、ディザリング振幅が大きいため、信号品質劣化も大きいが、送信器の立上げ時に限定した処理であるため問題はない。最適なバイアス電圧の予測がついた時点で、V0をその電圧の近傍にセットし、ディザリング振幅を十分小さくしてから、従来技術と同様の手法で、V0を最適値に保つようフィードバックをかける。この構成においても、前述した雑音による偽のピークへロックする可能性はあるが、バイアス最適値の近傍で処理を行うため最適値から大きく逸脱する可能性は極めて小さい。 Here, since the change in the optical output with respect to the dithering of the bias voltage Bias3 (π / 2 bias) is extremely small, the synchronous detection result is very noisy. For this reason, there is a possibility of locking to a false peak due to noise, and the operation becomes unstable. However, in the fourth embodiment, synchronous detection is performed by a sufficiently large dithering amplitude when the transmitter is started up. This can be dealt with by measuring the change in the synchronous detection result in advance while improving the accuracy and sweeping the average value of the bias voltage. When the transmitter is started up, since the dithering amplitude is large, the signal quality is greatly deteriorated, but there is no problem because the processing is limited to the startup of the transmitter. When the optimum bias voltage is predicted, V0 is set in the vicinity of the voltage, the dithering amplitude is sufficiently reduced, and feedback is applied to keep V0 at the optimum value in the same manner as in the prior art. . Even in this configuration, there is a possibility of locking to the false peak due to the noise described above, but since the processing is performed in the vicinity of the optimum bias value, the possibility of deviating greatly from the optimum value is extremely small.
本第4実施形態では、通常運用の前に予めバイアス電圧に対する同期検波結果の変化を測定してあるため、前述したΔVの符号および絶対値から、バイアス最適値からのV0の乖離量を推測することも可能である。この推測結果を元にフィードバック信号の大きさを決めることにより、より高速、かつ精度良く、バイアス電圧を収束させることが可能となる。 In the fourth embodiment, since the change of the synchronous detection result with respect to the bias voltage is measured in advance before normal operation, the deviation amount of V0 from the optimum bias value is estimated from the sign and absolute value of ΔV described above. It is also possible. By determining the magnitude of the feedback signal based on this estimation result, it is possible to converge the bias voltage with higher speed and accuracy.
なお、本第4実施形態では、V0、V+、V−の3点で同期検波結果を比較したが、比較点が2以上であれば良く、V0を省略してV−とV+のみとしても良い。この場合には、V−とV+の平均値がバイアス最適値に収束するよう制御する。 In the fourth embodiment, the synchronous detection results are compared at three points of V0, V +, and V−. However, the comparison point may be two or more, and V0 may be omitted and only V− and V + may be used. . In this case, control is performed so that the average value of V− and V + converges to the optimum bias value.
1 CW光源
2 DQPSK変調器
3 第1のカプラ
4 第1の位相調整手段
5 第2の位相調整手段
6 π/2位相調整手段
7 第2のカプラ
8 RZ用変調器
10−1〜10−4 第1、第2、第3、第4のDC電源
11 第1の低周波発生器
12 第1の切替スイッチ
13−1〜13−4 第1、第2、第3、第4の低周波重畳回路
14 第1のモニタカプラ
15 第1のモニタ手段
16 第1の同期検波回路
17 第2の切替スイッチ
21 第2の低周波信号発生器
24 第2のモニタ手段
25 第2の同期検波回路
30 バイアス制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
光源と、
前記光源出力を入力するパルス生成用変調器と、
前記パルス生成用変調器のバイアスをディザリングするパルス生成用変調器ディザリング手段と、
前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列の光パワーをモニタするパルス光パワーモニタ手段と、
前記パルス光パワーモニタ手段の出力と前記パルス生成用変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波によりパルス生成用変調器のバイアスを最適化するパルス生成用変調器バイアス制御手段と、
を具備したパルス光バイアス制御器と、
前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列を入力とする差動多相位相偏移変調器と、
前記差動多相位相偏移変調器の有する複数のバイアス全てにディザリングを行う複数の差動多相位相偏移変調器ディザリング手段と、
前記差動多相位相偏移変調器の出力の光パワーをモニタする変調光パワーモニタ手段と、
前記変調光パワーモニタ手段の出力と前記差動多相位相偏移変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波により前記差動多相位相偏移変調器の複数のバイアスを各々最適化する差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段と、
を備え、
前記光源と前記差動多相位相偏移変調器との間に、前記パルス生成用変調器および前記パルス光バイアス制御器が配置され、
前記パルス生成用変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループと、前記差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループとを独立させることと、前記変調光パワーモニタ手段によってモニタされる光信号はRZ−DMPSK信号であること、
を特徴とする送信器。 A signal transmitter for outputting an RZ-DMPSK signal obtained by pulse-curving differential polyphase phase shift keying,
A light source;
A pulse generating modulator for inputting the light source output;
A pulse generator for the modulator dithering means for dithering the bias before Symbol pulse generating modulator,
Pulsed light power monitoring means for monitoring the optical power of the optical pulse train output from the pulse generating modulator;
Pulse generation modulator bias control means for optimizing the bias of the pulse generation modulator by synchronous detection of the output of the pulse light power monitoring means and the dithering signal output from the pulse generation modulator dithering means; ,
A pulsed light bias controller comprising:
A differential multiphase phase shift modulator that receives an optical pulse train output from the pulse generating modulator;
A plurality of differential polyphase phase shift modulator dithering means for dithering all of the plurality of biases of the differential polyphase phase shift modulator;
Modulated optical power monitoring means for monitoring the optical power of the output of the differential polyphase phase shift modulator;
A plurality of biases of the differential multiphase phase shift modulator are respectively detected by synchronous detection of the output of the modulated optical power monitor means and the dithering signal output from the differential polyphase phase shift modulator dithering means. Differential multiphase phase shift modulator bias control means to optimize;
With
Between the light source and the differential polyphase phase shift modulator, the pulse generating modulator and the pulsed light bias controller are arranged,
Independence of a feedback loop of the pulse generator modulator bias control means and a feedback loop of the differential multiphase phase shift modulator bias control means , and light monitored by the modulated light power monitor means The signal is an RZ-DMPSK signal;
A transmitter characterized by.
当該装置立上げ時においてはディザリングの振幅を大きく、当該装置立上げから予め定められた時間が経過した後にはディザリングの振幅を小さくする、
ことを特徴とする請求項1に記載の送信器。 The differential polyphase phase shift modulator dithering means comprises:
Increase the amplitude of dithering at the time of startup of the device, and decrease the amplitude of dithering after a predetermined time has elapsed since startup of the device.
The transmitter according to claim 1.
前記1対N分岐カプラによりN分岐された各々の光パルスに対して、ボーレートBの相異なる変調を施す第1〜第Nの差動多相位相偏移変調器と、
前記第1〜第Nの差動多相位相偏移変調器からの出力を光パルスが相互干渉しないように遅延差を加えて時間多重を行う合波手段と
を備え、
前記パルス生成用変調器は、
1/Bの周期、かつ1/N以下のディーティ比を有する光パルス列を生成し、
前記合波手段は、
ボーレートB×Nの光差動多相位相偏移信号を出力する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の送信器。 A 1-to-N branch coupler for N-branching the optical pulse train output from the pulse generating modulator;
First to Nth differential multiphase phase shift modulators for performing different modulation of baud rate B on each of the N pulses branched by the 1 to N branch coupler;
Combining means for performing time multiplexing by adding a delay difference so that optical pulses do not interfere with each other, the outputs from the first to N-th differential polyphase phase shift modulators,
The pulse generating modulator is:
An optical pulse train having a period of 1 / B and a duty ratio of 1 / N or less is generated,
The multiplexing means is
Output an optical differential polyphase phase shift signal with a baud rate of B × N.
The transmitter according to claim 1 or 2.
前記1対2分岐カプラからの2出力に対し、それぞれ変調を施す第1、および第2の差動多相位相偏移変調器と、
前記第1、および第2の差動多相位相偏移変調器からの出力を偏波多重する合波手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載の送信器。 A one-to-two branch coupler for bifurcating the optical pulse train output from the pulse generating modulator;
First and second differential polyphase phase shift modulators that respectively modulate the two outputs from the one-to-two branch coupler;
Multiplexing means for polarization multiplexing the outputs from the first and second differential polyphase phase shift modulators;
The transmitter according to claim 1, further comprising:
前記差動多相位相偏移変調器から出力される変調光の波形をモニタリングする変調光波形モニタ手段と、
前記変調光波形モニタ手段によりモニタリングされた変調光の波形からそのピーク値を検出し、かつそのピーク値を、当該送信器の同符号連続時間よりも長い持続時間だけホールドするピークホールド回路と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の送信器。 Instead of the modulated light power monitoring means,
Modulated light waveform monitoring means for monitoring the waveform of the modulated light output from the differential multiphase phase shift modulator;
A peak hold circuit for detecting the peak value from the modulated light waveform monitored by the modulated light waveform monitoring means, and holding the peak value for a duration longer than the same sign continuous time of the transmitter;
The transmitter according to claim 1, further comprising:
受信系の低域遮断周波数以下のディザリング周波数を有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の送信器。 The pulse generating modulator dithering means and the differential polyphase phase shift modulator dithering means are:
It has a dithering frequency that is below the low cutoff frequency of the receiving system,
The transmitter according to claim 1 or 2.
前記同期検波出力が正または負の極値をとるようフィードバックをかける、π/2バイアスを制御するπ/2バイアス制御手段を備え、
前記π/2バイアス制御手段は、
現在のバイアス値における同期検波の結果が極値であるか否かを判定し、極値でない場合は現在のバイアス値を増加させるべきか減少させるべきかを判定し、極値である場合は現在のバイアス値を保持する判定を下す極値判定機能を備え、
前記極値判定機能は、
ディザリングの振幅は一定に保つがディザリングの平均電圧を僅かに変更しつつ同期検波結果の比較参照を行い、その比較参照結果の大小比較をもとにして現在のバイアス値における同期検波の結果が極値か否かを判定し、また、現在のバイアス値における同期検波の結果が極値でない場合は前記比較参照結果を元に、同期検波の結果が極値により近づくようバイアス値の変更量を定める、
ことを特徴とする請求項1に記載の送信器。 The differential polyphase phase shift modulator bias control means includes:
Π / 2 bias control means for controlling a π / 2 bias for applying feedback so that the synchronous detection output takes a positive or negative extreme value;
The π / 2 bias control means includes
Determines whether the result of synchronous detection at the current bias value is an extreme value, and if not, determines whether the current bias value should be increased or decreased. It has an extreme value judgment function that makes a judgment to hold the bias value of
The extreme value determination function is
Although the dithering amplitude is kept constant, the synchronous detection result is compared and referenced while slightly changing the average dithering voltage, and the result of synchronous detection at the current bias value based on the comparison of the comparison reference results If the result of synchronous detection at the current bias value is not an extreme value, the amount of change in the bias value so that the result of synchronous detection approaches the extreme value based on the comparison reference result Determine
The transmitter according to claim 1.
ことを特徴とする請求項7に記載の送信器。 At the time of starting up the apparatus, before operating the extreme value determination function, synchronous detection is performed while sweeping the bias voltage in advance, and the rate of change of the synchronous detection result with respect to the change in the bias voltage is measured in advance.
The transmitter according to claim 7.
パルス生成用変調器に、光源出力を入力するパルス生成用変調ステップと、
パルス生成用変調器ディザリング手段が、前記パルス生成用変調器のバイアスをディザリングするパルス生成用変調器ディザリングステップと、
パルス光パワーモニタ手段が、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列の光パワーをモニタするパルス光パワーモニタステップと、
パルス生成用変調器バイアス制御手段が、前記パルス光パワーモニタ手段の出力と前記パルス生成用変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波によりパルス生成用変調器のバイアスを最適化するパルス生成用変調器バイアス制御ステップと、
を含むパルス光バイアス制御ステップと、
差動多相位相偏移変調器が、前記パルス生成用変調器から出力される光パルス列を入力とする差動多相位相偏移変調ステップと、
複数の差動多相位相偏移変調器ディザリング手段が、前記差動多相位相偏移変調器の有する複数のバイアス全てにディザリングを行う複数の差動多相位相偏移変調器ディザリングステップと、
変調光パワーモニタ手段が、前記差動多相位相偏移変調器の出力の光パワーをモニタする変調光パワーモニタステップと、
差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段が、前記変調光パワーモニタ手段の出力と前記差動多相位相偏移変調器ディザリング手段から出力されるディザリング信号との同期検波により前記差動多相位相偏移変調器の複数のバイアスを各々最適化する差動多相位相偏移変調器バイアス制御ステップと、
を含み、
前記差動多相位相偏移変調ステップの前に、前記パルス生成用変調ステップおよび前記パルス光バイアス制御ステップを実行し、
前記パルス生成用変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループと、前記差動多相位相偏移変調器バイアス制御手段の有するフィードバックループとを独立させることと、前記変調光パワーモニタ手段によってモニタされる光信号はRZ−DMPSK信号であること、
を特徴とする送信方法。 A method of transmitting a signal for outputting an RZ-DMPSK signal obtained by pulse-curving differential polyphase phase shift keying,
A pulse generation modulation step of inputting a light source output to the pulse generation modulator;
Pulse generating modulator dithering means comprises a bias dithering pulse generation modulator dithering step of the pulse generator for the modulator,
A pulsed light power monitoring means for monitoring a light power of an optical pulse train output from the pulse generating modulator;
The pulse generator modulator bias control means optimizes the bias of the pulse generator modulator by synchronous detection of the output of the pulse light power monitor means and the dithering signal output from the pulse generator modulator dithering means. A modulator bias control step for generating a pulse;
A pulsed light bias control step comprising:
A differential multi-phase phase shift keying modulator, the differential multi-phase phase shift key modulation step, which receives the optical pulse train output from the pulse generation modulator;
A plurality of differential polyphase phase shift modulator dithering means dithers all of a plurality of biases of the differential polyphase phase shift modulator. Steps,
A modulated light power monitoring means for monitoring the optical power of the output of the differential polyphase phase shift modulator;
The differential polyphase phase shift modulator bias control means is configured to detect the difference by synchronous detection between an output of the modulated optical power monitor means and a dithering signal output from the differential polyphase phase shift modulator dithering means. A differential polyphase phase shift modulator bias control step that each optimizes a plurality of biases of the dynamic polyphase phase shift modulator;
Including
Before the differential multiphase phase shift key modulation step, execute the pulse generation modulation step and the pulsed light bias control step,
Independence of a feedback loop of the pulse generator modulator bias control means and a feedback loop of the differential multiphase phase shift modulator bias control means , and light monitored by the modulated light power monitor means The signal is an RZ-DMPSK signal;
A transmission method characterized by the above.
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