JP5321591B2 - Optical transmitter, optical receiver, and optical communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光信号を送受信する光送信装置、光受信装置および光通信システムに関する。 The present invention relates to an optical transmitter, an optical receiver, and an optical communication system that transmit and receive optical signals.
光通信において、高速なWDM(波長分割多重:Wavelength Division Multiplexing)光通信システムに適用された、または適用が期待されている代表的な変調方式として、DPSK(Differential Phase−Shift Keying)変調方式およびDQPSK(Differential Quadrature Phase−Shift Keying)変調方式がある。 In optical communication, DPSK (Differential Phase-Shift Keying) modulation scheme and DQPSK are typical modulation schemes applied or expected to be applied to high-speed WDM (Wavelength Division Multiplexing) optical communication systems. There is a (Differential Quadrature Phase-Shift Keying) modulation method.
DPSK変調方式は、非特許文献1に記載されているように、光雑音耐力が高く、DQPSK変調方式よりも送受信装置の装置構成や制御が単純であり、小型化、低コスト化に適している。DPSK変調方式は、既に高速なWDM光通信システムで採用されている。DPSK変調方式の送受信装置の構成については、例えば非特許文献2に記載されている。
As described in
一方、DQPSK変調方式は、送受信装置の構成や制御がDPSK変調方式よりも複雑になるが、波長の利用効率、波長分散耐力、偏波分散耐力に優れた通信方式であり、これらの利点が必要とされる次世代光通信システムへの適用が期待されている。DQPSK変調方式の送受信装置の構成については、例えば特許文献1や非特許文献3に記載されている。
On the other hand, the DQPSK modulation method is more complicated in configuration and control of the transmission / reception apparatus than the DPSK modulation method, but it is a communication method with excellent wavelength utilization efficiency, chromatic dispersion tolerance, and polarization dispersion tolerance, and these advantages are necessary. Application to next-generation optical communication systems is expected. The configuration of a DQPSK modulation transmission / reception apparatus is described in, for example,
次に、DPSK変調方式およびDQPSK変調方式を用いる背景技術の光送受信装置の構成および動作について図1から図5を用いて説明する。 Next, the configuration and operation of a conventional optical transceiver using the DPSK modulation method and the DQPSK modulation method will be described with reference to FIGS.
まず、DPSK変調方式を用いる光送信装置(以下、DPSK光送信装置と称す)およびDPSK変調方式を用いる光受信装置(以下、DPSK光受信装置と称す)の構成について説明する。 First, the configuration of an optical transmitter using the DPSK modulation scheme (hereinafter referred to as a DPSK optical transmitter) and an optical receiver using the DPSK modulation scheme (hereinafter referred to as a DPSK optical receiver) will be described.
図1は背景技術のDPSK光送信装置の構成を示すブロック図であり、図2は背景技術のDPSK光受信装置の構成を示すブロック図である。図1および図2は、ビットレートBが40Gbpsの光信号を送受信する背景技術のDPSK光送信装置およびDPSK光受信装置の構成例を示している。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a background art DPSK optical transmitter, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a background art DPSK optical receiver. FIG. 1 and FIG. 2 show configuration examples of a background art DPSK optical transmitter and DPSK optical receiver that transmit and receive an optical signal with a bit rate B of 40 Gbps.
図1に示すように、背景技術のDPSK光送信装置100は、16:2マルチプレクサ316、2:1マルチプレクサ202、レーザダイオード215、LN変調器用ドライバ(LN:Lithium Niobate)211およびLN変調器401を有する構成である。
As shown in FIG. 1, a background art DPSK
また、図2に示すように、背景技術のDPSK光受信装置107は、1ビット遅延干渉計441、バランス型光−電気信号変換器442、1:2デマルチプレクサ247および2:16デマルチプレクサ248を有する構成である。
2, the background art DPSK
1ビット遅延干渉計441は、第1のアーム443、第2のアーム444、光伝送路445、位相シフト部446および方向性結合器447を備えている。光伝送路445は第1のアーム443に設けられ、位相シフト部446は第2のアーム444に設けられている。
The 1-
光伝送路445は、第1のアーム443で伝送される光信号を、第2のアーム444で伝送される光信号に対して時間T=τ=1/B=25ps(ピコ秒)だけ遅延させる。すなわち、第2のアーム444は、第1のアーム443が光伝送路445を有することで、第1のアーム443よりも光路長が1/Bに相当する長さだけ短く設定されている。
The
位相シフト部446は、外部から入力される制御電圧にしたがって第2のアーム444で伝送される光信号の位相シフト量を変更する。
The
方向性結合器447は、第1のアーム443から出力された光信号と第2のアーム443から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。
The
次に図1および図2に示した背景技術のDPSK光送信装置およびDPSK光受信装置の動作について説明する。 Next, operations of the background art DPSK optical transmitter and DPSK optical receiver shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
図1に示すDPSK光送信装置100は、ビットレートが低速(例えば、2.5Gbps)の16個の信号を受信する。これらの信号は16:2マルチプレクサ316に入力される。なお、16:2マルチプレクサ316には、40Gbpsのデータ転送で用いる標準的なインタフェースである、例えばSFI−5IFを介して信号が入力される。
The DPSK
16:2マルチプレクサ316は、受信した16個の2.5Gbpの信号を、8つ毎に多重することでビットレートが20Gbpsの2つの信号を生成し、生成した信号を2:1マルチプレクサ202へ出力する。
The 16: 2
2:1マルチプレクサ202は、16:2マルチプレクサ316から出力されたビットレートが20Gbpsの2つの信号を多重し、ビットレートが40Gbpsの信号Dを生成してLN変調器用ドライバ211へ出力する。なお、40Gbpsは、図1のDPSK光送信装置100から出力される送信信号のビットレートでもある。
The 2: 1
LN変調器用ドライバ211は、信号Dの振幅を0−π変調で必要な電圧まで増幅し、駆動信号としてLN変調器401へ出力する。
The
レーザダイオード215は、搬送波として用いる光(以下、光搬送波と称す)を生成する光源であり、レーザダイオード215の出力光はLN変調器401へ供給される。
The
LN変調器401は、LN変調器用ドライバ211から出力された駆動信号にしたがって、レーザダイオード215から出力された光搬送波の位相を0またはπにシフトさせることで変調光を出力する。
The
図1に示すコンステレーション225は、一般的なDPSK信号(DPSK光送信装置から出力される送信信号)の位相を示している。コンステレーション225で示すように、DPSK信号の位相はサンプル毎に0またはπとなる。
A
図2に示すDPSK光受信装置107は、ビットレートが40Gbpsの光信号を受信すると、該光信号は1ビット遅延干渉計441に入力される。
When the DPSK
1ビット遅延干渉計441は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム443および第2のアーム444に出力する。第1のアーム443には第2のアーム444に対して光信号を時間T=τ=1/B=25psだけ遅延させる光伝送路445を備えている。したがって、方向性結合器447では、第2のアーム444を介して入力された光信号と、第1のアーム443を介して入力された1ビット前の光信号とが干渉する。このとき、方向性結合器447からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた光強度を持つ差動光信号が出力される。すなわち、1ビット遅延干渉計441は、入力された光信号の位相に対応する2値の光強度を持つ光信号を出力する。
The 1-
バランス型光−電気信号変換器442は、1ビット遅延干渉計441から出力された差動光信号を電気信号Dへ変換する。
The balanced optical-
1:2デマルチプレクサ247は、バランス型光−電気信号変換器442から出力された電気信号Dをビットレートが20Gbpsの2つの信号に分離する。
The 1: 2
2:16デマルチプレクサ248は、1:2デマルチプレクサ247から出力された2つの信号を、それぞれビットレートが2.5Gbpsの8つの信号に分離する。
The 2:16
次に、背景技術のDQPSK変調方式の光送信装置(以下、DQPSK光送信装置と称す)およびDQPSK変調方式の光受信装置(以下、DQPSK光受信装置と称す)の構成について説明する。 Next, configurations of a DQPSK modulation type optical transmission apparatus (hereinafter referred to as a DQPSK optical transmission apparatus) and a DQPSK modulation type optical reception apparatus (hereinafter referred to as a DQPSK optical reception apparatus) will be described.
図3は背景技術のDQPSK光送信装置の構成を示すブロック図であり、図4は背景技術のDQPSK光受信装置の構成を示すブロック図である。図3および図4は、ビットレートBが40Gbpsの光信号を送受信する背景技術のDQPSK光送信装置およびDQPSK光受信装置の構成例を示している。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a background DQPSK optical transmitter, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a background DQPSK optical receiver. FIGS. 3 and 4 show configuration examples of a DQPSK optical transmitter and a DQPSK optical receiver according to the background art that transmit and receive an optical signal with a bit rate B of 40 Gbps.
図3に示すように、背景技術のDQPSK光送信装置101は、16:2マルチプレクサ316、レーザダイオード215、第1のLN変調器用ドライバ421、第1のLN変調器用ドライバ422およびLN変調器410を有する構成である。
As shown in FIG. 3, the DQPSK
LN変調器410は、第1のアーム431、第2のアーム432、第1のマッハ・ツェンダ型変調器411、第2のマッハ・ツェンダ型変調器412および位相シフト部413を備えている。第1のマッハ・ツェンダ型変調器411は第1のアーム431に設けられ、第2のマッハ・ツェンダ型変調器412は第2のアーム432に設けられている。位相シフト部413は第2のアーム432の2のマッハ・ツェンダ型変調器412の後段に配置されている。
The LN
図4に示すように、背景技術のDQPSK光受信装置108は、光スプリッタ240、第1の遅延干渉計241、第2の遅延干渉計242、第1のバランス型光−電気信号変換器453、第2のバランス型光−電気信号変換器454および2:16デマルチプレクサ248を有する構成である。
As shown in FIG. 4, the background art DQPSK
第1の遅延干渉計241は、第1のアーム251、第2のアーム252、光伝送路256、位相シフト部255および方向性結合器253を備えている。光伝送路256は第1のアーム251に設けられ、位相シフト部255は第2のアーム252に設けられている。
The
第2の遅延干渉計242は、第1のアーム261、第2のアーム262、光伝送路266、位相シフト部265および方向性結合器263を備えている。光伝送路266は第1のアーム261に設けられ、位相シフト部265は第2のアーム262に設けられている。
The
次に背景技術のDQPSK光送信装置およびDQPSK光受信装置の動作について説明する。 Next, operations of the DQPSK optical transmitter and the DQPSK optical receiver of the background art will be described.
図3に示すDQPSK光送信装置101は、ビットレートが低速(例えば、2.5Gbps)の16個の信号を受信する。これらの信号は16:2マルチプレクサ316に入力される。16:2マルチプレクサ316には、40Gbpsのデータ転送で用いる標準的なインタフェースである、例えばSFI−5IFを介して信号が入力される。
The DQPSK
16:2マルチプレクサ316は、受信した16個の2.5Gbpsの信号を8つ毎に多重することで、ビットレートが20Gbpsの2つの信号D1およびD2を生成する。なお、図3に示すDQPSK光送信装置101の送信信号のビットレートは40Gbpsである。したがって、信号D1、D2のビットレートは、送信信号の1/2のビットレートである20Gbpsとなる。
The 16: 2
16:2マルチプレクサ316は、生成した一方の信号D1を第1のLN変調器用ドライバ421へ出力し、他方の信号D2を第2のLN変調器用ドライバ422へ出力する。
The 16: 2
第1のLN変調器用ドライバ421は、16:2マルチプレクサ316から出力された信号D1の振幅を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として第1のマッハ・ツェンダ型変調器411へ出力する。
The first
第2のLN変調器用ドライバ422は、16:2マルチプレクサ316から出力された信号D2の振幅を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として第2のマッハ・ツェンダ型変調器412へ出力する。
The second
レーザダイオード215は、搬送波として用いる光搬送波を生成する光源であり、レーザダイオード215の出力光はLN変調器410へ供給される。
The
LN変調器410は、レーザダイオード215から出力された光搬送波を分岐し、第1のアーム431および第2のアーム432へ出力する。
The LN modulator 410 branches the optical carrier wave output from the
第1のアーム431が備える第1のマッハ・ツェンダ型変調器411および第2のアーム432が備える第2のマッハ・ツェンダ型変調器412は、対応する第1のLN変調器用ドライバ421または第2のLN変調器用ドライバ422から出力された駆動信号にしたがってレーザダイオード215から出力された光搬送波の位相を0またはπにシフトさせることで変調光を出力する。
The first Mach-
さらに、第2のアーム432では、位相シフト部413による光信号の位相シフト量がバイアスAの値にしたがってπ/2に設定される。このため、第2のマッハ・ツェンダ型変調器412から出力された光信号は、位相がπ/2だけシフトされた後、第1のアーム431から出力された光信号と合成(合波)される。
Further, in the
図3の415および416は、合成される前の位相が2値の光信号のコンステレーションを示している。すなわち、415は第1のアーム431から出力される光信号のコンステレーションを示し、416は第2のアーム432から出力される光信号のコンステレーションを示している。
また、図3の226は、第1のアーム431から出力された光信号と第2のアーム432から出力された光信号とを合成した、位相が4値の光信号のコンステレーションを示している。
Further,
コンステレーション226は、一般的なDQPSK信号の位相を示し、DQPSK信号の位相は、サンプル毎にπ/4、3π/4、5π/4または7π/4となる。このDQPSK信号は、1サンプルあたり4値=2ビットの情報を持つため、ビットレートB=40Gbpsの場合、サンプルレートは20Gspsとなる。
The
図4に示すDQPSK光受信装置108は、光信号(ビットレートB=40Gbps、サンプル速度=20Gsps)を受信すると、該光信号は光スプリッタ240に入力される。
When the DQPSK
光スプリッタ240は、入力された光信号を分岐し、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242へ出力する。
The
第1の遅延干渉計241は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム251および第2のアームに252に出力する。第1のアーム251が備える光伝送路256は、第1のアーム251で伝送される光信号を、第2のアーム252で伝送される光信号に対して1サンプル分の時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。すなわち、第2のアーム252は、第1のアーム251が光伝送路256を有することで、第1のアーム251よりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短く設定されている。DQPSK変調方式は、DPSK変調方式と比べてサンプル間隔が2倍となるため、1サンプル前の信号との干渉に必要な遅延時間はDPSK変調方式の2倍となる。
The
第2のアーム252では、位相シフト部255により第2のアーム252で伝送される光信号の位相シフト量がπ/4に設定される。
In the
方向性結合器253では、第2のアーム252にて位相がπ/4だけシフトされた光信号と、第1のアーム251から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。このとき、方向性結合器253からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた光強度を持つ差動光信号が出力される。すなわち、第1の遅延干渉計241は、入力された光信号の位相に対応する2値の光強度を持つ光信号を出力する。
In the
第1のバランス型光−電気信号変換器453は、第1の遅延干渉計241から出力された差動光信号を電気信号D1へ変換して出力する。
The first balanced optical-
第2の遅延干渉計242は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム261および第2のアーム262に出力する。第1のアーム261が備える光伝送路266は、第1のアーム261で伝送される光信号を、第2のアーム262で伝送される光信号に対して1サンプル分の時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。すなわち、第2のアーム262は、第1のアーム261が光伝送路266を有することで、第1のアーム261よりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短く設定されている。
The
第2のアーム262では、位相シフト部265により第2のアーム262で伝送される光信号の位相シフト量が−π/4に設定される。
In the
方向性結合器263では、第2のアーム262にて位相が−π/4だけシフトされた光信号と、第1のアーム261から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。このとき、方向性結合器263からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた光強度を持つ差動光信号が出力される。すなわち、第2の遅延干渉計242は、入力された光信号の位相に対応する2値の光強度を持つ光信号を出力する。
In the
第2のバランス型光−電気信号変換器454は、第2の遅延干渉計242から出力された差動光信号を電気信号D2へ変換して出力する。
The second balanced optical-
2:16デマルチプレクサ248は、第1のバランス型光−電気信号変換器453から出力された信号D1をビットレートが2.5Gbpsの8つの信号に分離して出力し、第2のバランス型光−電気信号変換器454から出力された信号D2をビットレートが2.5Gbpsの8つの信号に分離して出力する。
The 2:16
上述したように、DPSK変調方式およびDQPSK変調方式にはそれぞれ異なる利点があるため、光通信システムにおいては、各種の条件に応じてDPSK変調方式とDQPSK変調方式とを切り換えて使用できることが望ましい。 As described above, since the DPSK modulation method and the DQPSK modulation method have different advantages, it is desirable that the DPSK modulation method and the DQPSK modulation method can be switched in accordance with various conditions in an optical communication system.
図5はDPSK変調方式およびDQPSK変調方式をそれぞれ利用可能な背景技術の光通信システム1000の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an
図5に示すように、背景技術の光通信システム1000は、DPSK光送信装置100、DQPSK光送信装置101、光スイッチ102、光スイッチ106、DPSK光受信装置107およびDQPSK光受信装置108を備え、
DPSK光送信装置100およびDQPSK光送信装置101と、DPSK光受信装置107およびDQPSK光受信装置108とが、光スイッチ102、光スイッチ106および光ネットワーク105を介して接続された構成である。As shown in FIG. 5, the
The DPSK
図5に示す背景技術の光通信システム1000では、DPSK変調方式を用いる場合、光スイッチ102によりDPSK光送信装置100から出力された光信号を光ネットワーク105に送信し、光ネットワーク105から受信した光信号を光スイッチ106によりDPSK光受信装置107へ出力する。
In the
また、DQPSK変調方式を使用する場合、光スイッチ102によりDQPSK光送信装置101から出力された光信号を光ネットワーク105に送信し、光ネットワーク105から受信した光信号を光スイッチ106によりDQPSK光受信装置108へ出力する。
When the DQPSK modulation method is used, an optical signal output from the DQPSK
図5に示すように、背景技術の光通信システム1000では、DPSK変調方式だけに対応するDPSK送信装置およびDPSK光受信装置、並びにDQPSK変調方式だけに対応するDQPSK送信装置およびDQPSK光受信装置を備え、さらに、それらの送受信装置間の接続を切り換える光スイッチ等の切り換え手段を備える必要がある。
As shown in FIG. 5, the
したがって、背景技術の光通信システム1000は、小型化および低コスト化に適していない。
Therefore, the
そこで本発明は、DPSKおよびDQPSKの2つの変調方式を使用できる光送信装置、光受信装置および光通信システムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical transmitter, an optical receiver, and an optical communication system that can use two modulation schemes, DPSK and DQPSK.
上記目的を達成するため本発明の光送信装置は、送信する光信号のビットレートをBとしたとき、
ビットレートがBである第1の信号またはビットレートがB/2である第2の信号を選択して出力する第1のセレクタと、
ビットレートがBである第3の信号、ビットレートがB/2である第4の信号または定電圧である第5の信号を選択して出力する第2のセレクタと、
光搬送波を生成する光源と、
前記光搬送波を分岐し、該分岐された光搬送波を変調して出力する第1および第2のマッハ・ツェンダ型変調器と、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器から出力された光信号の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記第1のセレクタから出力される信号にしたがって前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第1の変調用ドライバと、
前記第2のセレクタから出力される信号にしたがって前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第2の変調用ドライバと、
前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号と、前記位相シフト部から出力される光信号とを合成し、前記送信信号として出力する光信号合成部と、
前記第1のセレクタ、前記第2のセレクタ、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器および前記位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第1の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第3または第5の信号を選択させ、
DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第2の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第4の信号を選択させる構成である。In order to achieve the above object, the optical transmission apparatus of the present invention has the bit rate of the optical signal to be transmitted as B,
A first selector that selects and outputs a first signal having a bit rate of B or a second signal having a bit rate of B / 2;
A second selector that selects and outputs a third signal having a bit rate of B, a fourth signal having a bit rate of B / 2, or a fifth signal having a constant voltage;
A light source that generates an optical carrier;
First and second Mach-Zehnder type modulators for branching the optical carrier wave, modulating the branched optical carrier wave and outputting the modulated carrier wave;
A phase shift unit that shifts the phase of the optical signal output from the second Mach-Zehnder modulator;
A first modulation driver that drives the first Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the first selector;
A second modulation driver that drives the second Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the second selector;
An optical signal combining unit that combines an optical signal output from the first Mach-Zehnder modulator and an optical signal output from the phase shift unit, and outputs the optical signal as the transmission signal;
A controller that controls the first selector, the second selector, the second Mach-Zehnder modulator, and the phase shift unit;
Have
The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the first selector to select the first signal, causing the second selector to select the third or fifth signal,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
The first selector is configured to select the second signal, and the second selector is configured to select the fourth signal.
または、送信する光信号のビットレートをBとしたとき、
ビットレートがBである第1の信号またはビットレートがB/2である第2の信号を選択して出力する第1のセレクタと、
ビットレートがB/2である第4の信号または定電圧である第5の信号を選択して出力する第2のセレクタと、
光搬送波を生成する光源と、
前記光搬送波を分岐し、該分岐された光搬送波を変調して出力する第1および第2のマッハ・ツェンダ型変調器と、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記第1のセレクタから出力される信号にしたがって前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第1の変調用ドライバと、
前記第2のセレクタから出力される信号にしたがって前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第2の変調用ドライバと、
前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号と、前記位相シフト部から出力される光信号とを合成し、前記送信信号として出力する光信号合成部と、
前記第1のセレクタ、前記第2のセレクタ、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器および前記位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第1の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第5の信号を選択させ、
DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第2の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第4の信号を選択させる構成である。Or, when the bit rate of the optical signal to be transmitted is B,
A first selector that selects and outputs a first signal having a bit rate of B or a second signal having a bit rate of B / 2;
A second selector for selecting and outputting a fourth signal having a bit rate of B / 2 or a fifth signal having a constant voltage;
A light source that generates an optical carrier;
First and second Mach-Zehnder type modulators for branching the optical carrier wave, modulating the branched optical carrier wave and outputting the modulated carrier wave;
A phase shift unit that shifts the phase of the optical signal output from the second Mach-Zehnder modulator;
A first modulation driver that drives the first Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the first selector;
A second modulation driver that drives the second Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the second selector;
An optical signal combining unit that combines an optical signal output from the first Mach-Zehnder modulator and an optical signal output from the phase shift unit, and outputs the optical signal as the transmission signal;
A controller that controls the first selector, the second selector, the second Mach-Zehnder modulator, and the phase shift unit;
Have
The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the first selector to select the first signal, causing the second selector to select the fifth signal,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
The first selector is configured to select the second signal, and the second selector is configured to select the fourth signal.
または、送信する光信号のビットレートをBとしたとき、
ビットレートがBである第1の信号またはビットレートがB/2である第2の信号を選択して出力する第1のセレクタと、
ビットレートがBである第3の信号またはビットレートがB/2である第4の信号を選択して出力する第2のセレクタと、
光搬送波を生成する光源と、
前記光搬送波を分岐し、該分岐された光搬送波を変調して出力する第1および第2のマッハ・ツェンダ型変調器と、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記第1のセレクタから出力される信号にしたがって前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第1の変調用ドライバと、
前記第2のセレクタから出力される信号にしたがって前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第2の変調用ドライバと、
前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号と、前記位相シフト部から出力される光信号とを合成し、前記送信信号として出力する光信号合成部と、
前記第1のセレクタ、前記第2のセレクタ、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器および前記位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第1の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第3の信号を選択させ、
DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第2の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第4の信号を選択させる構成である。Or, when the bit rate of the optical signal to be transmitted is B,
A first selector that selects and outputs a first signal having a bit rate of B or a second signal having a bit rate of B / 2;
A second selector for selecting and outputting a third signal having a bit rate of B or a fourth signal having a bit rate of B / 2;
A light source that generates an optical carrier;
First and second Mach-Zehnder type modulators for branching the optical carrier wave, modulating the branched optical carrier wave and outputting the modulated carrier wave;
A phase shift unit that shifts the phase of the optical signal output from the second Mach-Zehnder modulator;
A first modulation driver that drives the first Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the first selector;
A second modulation driver that drives the second Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the second selector;
An optical signal combining unit that combines an optical signal output from the first Mach-Zehnder modulator and an optical signal output from the phase shift unit, and outputs the optical signal as the transmission signal;
A controller that controls the first selector, the second selector, the second Mach-Zehnder modulator, and the phase shift unit;
Have
The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the first selector to select the first signal, causing the second selector to select the third signal,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
The first selector is configured to select the second signal, and the second selector is configured to select the fourth signal.
一方、本発明の光受信装置は、受信する光信号のビットレートをBとしたとき、
受信した光信号を2つに分岐する光スプリッタと、
入力された光信号がさらに分岐されて入力される、第1のアームおよび前記第1のアームよりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短い第2のアームと、前記第2のアームで伝送される光信号の位相をシフトさせる第1の位相シフト部とを備え、前記光スプリッタで分岐された一方の光信号を該光信号の位相に対応した2値の光強度を持つ光信号に変換する第1の遅延干渉計と、
入力された光信号がさらに分岐されて入力される第3のアームおよび前記第3のアームよりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短い第4のアームと、前記第4のアームで伝送される光信号の位相をシフトさせる第2の位相シフト部とを備え、前記光スプリッタで分岐された他方の光信号を該光信号の位相に対応した2値の光強度を持つ光信号に変換する第2の遅延干渉計と、
前記第1の遅延干渉計から出力された光信号を電気信号に変換する第1の光−電気信号変換器と、
前記第2の遅延干渉計から出力された光信号を電気信号に変換する第2の光−電気信号変換器と、
前記第1の位相シフト部および前記第2の位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を受信するとき、
前記第1の位相シフト部による位相シフト量を0に設定し、
DQPSK変調方式で変調された光信号を受信するとき
前記第1の位相シフト部による位相シフト量を+π/4に設定し、前記第2の位相シフト部による位相シフト量を−π/4に設定する構成である。On the other hand, the optical receiver of the present invention has a bit rate of the received optical signal as B,
An optical splitter for branching the received optical signal into two;
The first arm, the second arm shorter than the first arm by a length corresponding to 2 / B, and the second arm to which the input optical signal is further branched and input An optical signal having a binary optical intensity corresponding to the phase of the optical signal, the optical signal branched by the optical splitter. A first delay interferometer that converts to
The third arm to which the input optical signal is further branched and input, the fourth arm whose optical path length is shorter than the third arm by a length corresponding to 2 / B, and the fourth arm A second phase shift unit that shifts the phase of the transmitted optical signal, and converts the other optical signal branched by the optical splitter into an optical signal having a binary light intensity corresponding to the phase of the optical signal. A second delay interferometer to convert;
A first optical-electrical signal converter that converts an optical signal output from the first delay interferometer into an electrical signal;
A second optical-electrical signal converter that converts an optical signal output from the second delay interferometer into an electrical signal;
A control unit for controlling the first phase shift unit and the second phase shift unit;
Have
The controller is
When receiving an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
A phase shift amount by the first phase shift unit is set to 0;
When receiving an optical signal modulated by the DQPSK modulation method, the phase shift amount by the first phase shift unit is set to + π / 4, and the phase shift amount by the second phase shift unit is set to −π / 4. It is the structure to do.
本発明の光通信システムは、上記したいずれか1つの光送信装置と、上記光受信装置とを有する。 The optical communication system of the present invention includes any one of the above-described optical transmission devices and the optical reception device.
次に本発明について図面を用いて説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図6は第1の実施の形態の光送信装置の一構成例を示すブロック図であり、図7は第1の実施の形態の光受信装置の一構成例を示すブロック図である。また、図8は第1の実施の形態の光通信システムの一構成例を示すブロック図である。(First embodiment)
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical transmission apparatus according to the first embodiment, and FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical reception apparatus according to the first embodiment. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical communication system according to the first embodiment.
まず、第1の実施の形態の光送信装置1の構成について説明する。
First, the configuration of the
本発明の光送信装置1は、DPSK変調方式およびDQPSK変調方式を用いた送信がそれぞれ可能な構成である。
The
図6に示すように、第1の実施の形態の光送信装置1は、2:1マルチプレクサ202、第1のセレクタ207、第2のセレクタ208、第1のLN変調器用ドライバ211、第2のLN変調器用ドライバ212、レーザダイオード215、変調部217および制御部250を有する構成である。
As shown in FIG. 6, the
第1の実施の形態の光送信装置1は、ビットレートが送信信号のビットレートBの1/2(=B/2)である信号D1およびD2を受信する。光送信装置1の送信信号のビットレートBが、例えば40Gbpsである場合、信号D1およびD2のビットレートB/2は20Gbpsとなる。
The
信号D1は2:1マルチプレクサ202および第1のセレクタ207へ入力され、信号D2は2:1マルチプレクサ202および第2のセレクタ208へ入力される。
The signal D1 is input to the 2: 1
2:1マルチプレクサ202は、信号D1と信号D2を多重し、ビットレートが送信信号のビットレートBである信号Dと、その反転信号である信号Dbとを生成する。2:1マルチプレクサ202は、信号Dを第1のセレクタ207へ出力し、信号Dbを第2のセレクタ208へ出力する。
The 2: 1
第1のセレクタ207は、第1のLN変調器用ドライバ211へ供給する信号を選択するための選択回路である。第1のセレクタ207は、制御部250から出力される第1制御信号にしたがって、信号D1または信号Dのいずれか一方を選択し、該選択した信号を第1のLN変調器用ドライバ211へ出力する。
The
第2のセレクタ208は、第2のLN変調器用ドライバ212へ供給する信号を選択するための選択回路である。第2のセレクタ208には、信号D2および信号Dbが入力されると共に、定電圧DCが入力される。第2のセレクタ208は、制御部250から出力される第2制御信号にしたがって、信号D2、DbまたはDC(定電圧DC)のいずれか一つを選択し、該選択した信号を第2のLN変調器用ドライバ212へ出力する。
The
第1のLN変調器用ドライバ211は、第1のセレクタ207から出力された信号の振幅を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として変調部217(後述する第1のマッハ・ツェンダ型変調器213)へ出力する。
The first
第2のLN変調器用ドライバ212は、第2のセレクタ208から出力された信号の振幅を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として変調部217(後述する第2のマッハ・ツェンダ型変調器214)へ出力する。
The second
レーザダイオード215は、搬送波として用いる光搬送波を生成する光源であり、レーザダイオード215の出力光は変調部217へ供給される。
The
変調部217は、第1のアーム231、第2のアーム232、分岐部221、第1のマッハ・ツェンダ型変調器213、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214、位相シフト部218および光信号合成部222を備えている。
The
第1のアーム231と第2のアーム232は、それぞれの光路長が等しい長さに設定されている。
The
分岐部221は、レーザダイオード215から出力された光搬送波を分岐し、第1のアーム231および第2のアーム232に等しい強度で出力する。
The branching
第1のアーム231は第1のマッハ・ツェンダ型変調器213を備え、第2のアーム232は第2のマッハ・ツェンダ型変調器214および位相シフト部218を備え、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214の後段に位相シフト部218が配置されている。
The
第1のマッハ・ツェンダ型変調器213には第1のLN変調器用ドライバ211から出力された駆動信号が入力され、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214には第2のLN変調器用ドライバ212から出力された駆動信号が入力される。なお、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214には、その透過率を調節するためのLNバイアスが制御部250から入力される。
A drive signal output from the first
位相シフト部218は、制御部250から出力されるバイアスAの値にしたがって第2のアーム232で伝送される光信号の位相シフト量を変更する。
The
光信号合成部222は、第1のアーム231および第2のアーム232から出力された光信号を合成し、合成後の光信号を送信信号として出力する。
The optical
変調部217は、第1のLN変調器用ドライバ211および第2のLN変調器用ドライバ212から出力される駆動信号にしたがって光搬送波の位相を変化させることで変調光を出力する。
The
制御部250は、第1のセレクタ207および第2のセレクタ208の選択動作、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214の透過率、位相シフト部218による光信号の位相シフト量を制御する。
The
次に第1の実施の形態の光受信装置2の構成について説明する。
Next, the configuration of the
第1の実施の形態の光受信装置2は、DPSK変調方式およびDQPSK変調方式で変調された光信号をそれぞれ受信可能な構成である。
The
図7に示すように、第1の実施の形態の光受信装置2は、光スプリッタ240、第1の遅延干渉計241、第2の遅延干渉計242、第1のバランス型光−電気信号変換器243、第2のバランス型光−電気信号変換器244、1:2デマルチプレクサ247、第1のセレクタ245、第2のセレクタ246および制御部280を有する構成である。
As shown in FIG. 7, the
光スプリッタ240は、受信信号を分岐し、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242にそれぞれ等しい強度で出力する。
The
第1の遅延干渉計241は、第1のアーム251、第2のアーム252、光伝送路256、位相シフト部255および方向性結合器253を備えている。
The
第1のアーム251が備える光伝送路256は、第1のアーム251で伝送される光信号を、第2のアーム252で伝送される光信号に対して1サンプル分の時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。すなわち、第2のアーム252は、第1のアーム251が光伝送路256を有することで、第1のアーム251よりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短く設定されている。
The
位相シフト部255は、制御部280から出力される第1制御電圧にしたがって第2のアーム252で伝送される光信号の位相シフト量を変更する。
The
方向性結合器253は、第1のアーム251から出力された光信号と第2のアーム252から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。
The
第2の遅延干渉計242は、第1のアーム261、第2のアーム262、光伝送路266、位相シフト部265および方向性結合器263を備えている。
The
第1のアーム261が備える光伝送路266は、第1のアーム261で伝送される光信号を、第2のアーム262で伝送される光信号に対して1サンプル分の時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。すなわち、第2のアーム262は、第1のアーム261が光伝送路266を有することで、第1のアーム261よりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短く設定されている。
The
位相シフト部265は、制御部280から出力される第2制御電圧にしたがって第2のアーム262で伝送される光信号の位相シフト量を変更する。
The
方向性結合器263は、第1のアーム261から出力された光信号と第2のアーム262から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。
The
第1のバランス型光−電気信号変換器243は第1の遅延干渉計241から出力された光信号を電気信号に変換し、第2のバランス型光−電気信号変換器244は第2の遅延干渉計242から出力された光信号を電気信号に変換する。
The first balanced optical-
1:2デマルチプレクサ247は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号を、その1/2のビットレートの2つの信号に分離して出力する。例えば、ビットレートBの送信信号が入力された場合、ビットレートがB/2の2つの信号を出力する。
The 1: 2
第1のセレクタ245は、制御部280から出力される第1制御信号にしたがって、1:2デマルチプレクサ247から出力された信号または第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号の何れか一方を選択して出力する。
The
第2のセレクタ246は、制御部280から出力される第2制御信号にしたがって、1:2デマルチプレクサ247から出力された信号または第2のバランス型光−電気信号変換器244から出力された信号の何れか一方を選択して出力する。
The
なお、本実施形態の光受信装置2は、光スプリッタ240で2つのパスに分岐された信号が同じタイミングで第1のセレクタ245および第2のセレクタ246に到着するように設計されているものとする。
Note that the
制御部280は、第1のセレクタ245および第2のセレクタ246による選択動作、位相シフト部255,265による光信号の位相シフト量を制御する。
The
次に第1の実施の形態の光通信システム3の構成について説明する。
Next, the configuration of the
本実施形態の光通信システム3は、DPSK変調方式とDQPSK変調方式とを切り換えて使用可能な構成である。
The
図8に示すように、第1の実施の形態の光通信システム3は、光送信装置1および光受信装置2を備え、光送信装置1および光受信装置2が光ネットワーク4を介して接続された構成である。
As shown in FIG. 8, the
まず、図6を用いて第1の実施の形態の光送信装置1の動作(送信動作)について説明する。
First, the operation (transmission operation) of the
本実施形態の光送信装置1には、ビットレートがB/2の信号D1が第1のセレクタ207および2:1マルチプレクサ202に入力され、ビットレートがB/2の信号D2が第2のセレクタ208および2:1マルチプレクサ202に入力される。
In the
2:1マルチプレクサ202は、入力された2つの信号D1、D2をビット多重することで、送信信号のビットレートBに等しい信号Dと、該信号Dの反転信号である信号Dbとを生成する。2:1マルチプレクサ202は、第1のセレクタ207に信号Dを出力し、第2のセレクタ208に信号Dbを出力する。
The 2: 1
ここまでの動作は、DQPSK変調方式およびDPSK変調方式で共通である。その後の動作について、DQPSK変調方式を用いる場合とDPSK変調方式を用いる場合とに分けて以下に説明する。 The operation up to this point is common to the DQPSK modulation method and the DPSK modulation method. The subsequent operation will be described below separately for the case of using the DQPSK modulation method and the case of using the DPSK modulation method.
まず、DQPSK変調方式を用いる場合の送信動作について説明する。 First, the transmission operation when the DQPSK modulation method is used will be described.
この場合、第1のセレクタ207は、制御部250から出力された第1制御信号にしたがって、ビットレートがB/2の信号D1を選択し、選択した信号D1を第1のLN変調器用ドライバ211へ出力する。
In this case, the
第2のセレクタ208は、制御部250から出力された第2制御信号にしたがって、ビットレートがB/2の信号D2を選択し、選択した信号D2を第2のLN変調器用212へ出力する。
The
第1のLN変調器用ドライバ211は、第1のセレクタ207から出力された信号D1を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として第1のマッハ・ツェンダ型変調器213へ出力する。
The first
第2のLN変調器用ドライバ212は、第2のセレクタ208から出力された信号D2を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として第2のマッハ・ツェンダ型変調器214へ出力する。
The second
変調部217の分岐部221は、レーザダイオード215から出力された光搬送波を分岐し、強度が等しい2つの光を第1のアーム231および第2のアーム232に出力する。
The branching
第1のマッハ・ツェンダ型変調器213は、第1のLN変調器用ドライバ211から出力された駆動信号にしたがって、レーザダイオード215から出力された光搬送波の位相を0またはπにシフトする(0−π変調)。同様に、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214は、第2のLN変調器用ドライバ212から出力された駆動信号にしたがって、レーザダイオード215から出力された光搬送波の位相を0またはπにシフトする(0−π変調)。ここで、第2のアーム232では、位相シフト部218により伝送される光信号の位相がさらにπ/2だけシフトされる。
The first Mach-
光信号合成部222は、第1のアーム231で伝送された光信号と第2のアーム232で伝送された光信号とを合成し、送信信号として出力する。
The optical
図6の226は、第1のアーム231から出力される光信号と、第2のアーム232から出力される光信号とを合成した位相が4値の光信号、すなわちDQPSK信号のコンステレーションを示している。
DQPSK信号は、コンステレーション226で示すように、位相がπ/4、3π/4、5π/4または7π/4となる40Gbpsの信号であり、そのサンプル速度は20Gspsである。
The DQPSK signal is a 40 Gbps signal having a phase of π / 4, 3π / 4, 5π / 4, or 7π / 4 as indicated by the
第1の実施の形態の光送信装置1のDQPSK変調方式を用いる場合の送信動作は、第1のLN変調器用ドライバ211および第2のLN変調器用ドライバ212の前段に追加された2:1マルチプレクサ202、第1のセレクタ207および第2のセレクタ208による動作を除いて、図3に示した背景技術のDQPSK送信装置101と同様である。
The transmission operation when the DQPSK modulation method of the
次にDPSK変調方式を用いる場合の送信動作について説明する。 Next, the transmission operation when the DPSK modulation method is used will be described.
DPSK変調を用いる場合、第1のセレクタ207は、制御部250から出力される第1制御信号にしたがって信号Dを選択し、選択した信号Dを第1のLN変調器用ドライバ211へ出力する。
When DPSK modulation is used, the
第2のセレクタ208は、制御部250から出力される第2制御信号にしたがって信号Dbまたは定電圧DCを選択し、選択した信号DbまたはDCを第2のLN変調器用ドライバ212へ出力する。
The
第2のセレクタ208から定電圧DCが出力された場合、第2のLN変調器用ドライバ212の出力振幅は0となる。また、制御部250は、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214の透過率が0となるように、変調部214に供給するLNバイアスの値を設定する。
When the constant voltage DC is output from the
この場合、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214はレーザダイオード215の光搬送波を遮断するため、変調部217からは第1のマッハ・ツェンダ型変調器213で変調された、位相が2値の信号のみが出力される。すなわち、図6に示す光送信装置1は、コンステレーション225で示す、位相が2値のDPSK信号を送信信号として出力する。
In this case, since the second Mach-Zehnder type modulator 214 blocks the optical carrier wave of the
一方、第2のセレクタ208から反転信号Dbが出力された場合、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214からは光搬送波を0−π変調した信号が出力される。この信号は、第1のマッハ・ツェンダ型変調器213で0−π変調された信号に対して位相が反転した信号である。また、位相シフト部218による光信号の位相シフト量は、制御部250から出力されるバイアスAの値によりπに設定される。
On the other hand, when the inverted signal Db is output from the
この場合、第1のアーム231および第2のアーム232からは位相が同じ2値のDPSK信号が出力され、光信号合成部222からはこれらの信号を合成(加算)した光信号が出力される。すなわち、図1に示した背景技術の光送信装置と比べて2倍の強度のDPSK信号が出力される。
In this case, a binary DPSK signal having the same phase is output from the
図6に示すコンステレーション225は、第1の実施の形態の光送信装置1から出力されるDPSK信号(光送信装置1から出力される送信信号)の位相を示している。コンステレーション225で示すように、DPSK信号の位相はサンプル毎に0またはπとなる。
A
次に図7を用いて第1の実施の形態の光受信装置2の受信動作について説明する。
Next, the reception operation of the
まず、DQPSK変調方式を用いる場合の受信動作について説明する。 First, the reception operation when the DQPSK modulation method is used will be described.
本実施形態の光受信装置2がDQPSK信号(光信号)を受信すると、該光信号は光スプリッタ240に入力される。
When the
光スプリッタ240は、受信した光信号を分岐し、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242に出力する。
The
第1の遅延干渉計241は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム251および第2のアーム252に出力する。
The
第1のアーム251が備える光伝送路256は、第1のアーム251で伝送される光信号を、第2のアーム252で伝送される光信号に対して時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。
The
第2のアーム252が備える位相シフト部255は、制御部280から出力される第1制御電圧にしたがって第2のアーム252で伝送される光信号の位相シフト量をπ/4に設定する。
The
方向性結合器253は、第1のアーム252から出力された光信号と第2のアーム252から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。このとき、方向性結合器253では、第2のアーム252から出力される、位相がπ/4だけシフトされ、ビットレートがB/2spsであり、位相が4値の光信号と、第1のアーム251から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。その結果、方向性結合器253からは、これら2つの光信号の位相差に応じた2値の光強度を持つ差動光信号が出力される。すなわち、第1の遅延干渉計241は、入力された光信号の位相に対応する2値の光強度を持つ光信号を出力する。
The
第1のバランス型光−電気信号変換器243は、第1の遅延干渉計241から出力された差動光信号を電気信号に変換して1:2デマルチプレクサ247および第1のセレクタ245へ出力する。
The first balanced optical-
1:2デマルチプレクサ247は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号をビット毎に分離して、ビットレートがB/2の2つの信号を生成し、一方を第1のセレクタ245へ出力し、他方を第2のセレクタ246へ出力する。
The 1: 2
第1のセレクタ245は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号と1:2デマルチプレクサ247から出力された信号のうち、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力されたビットレートがB/2の信号を選択し、信号D3として出力する。
The
第2の遅延干渉計242は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム261および第2のアーム262に出力する。
The
第1のアーム261が備える光伝送路266は、第1のアーム261で伝送される光信号を、第2のアーム262で伝送される光信号に対して時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。
The
第2のアーム262が備える位相シフト部265は、制御部280から出力される第2制御電圧にしたがって第2のアーム262で伝送される光信号の位相シフト量を−π/4に設定する。
The
方向性結合器263は、第1のアーム262から出力された光信号と第2のアーム262から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。このとき、方向性結合器263では、第2のアーム262から出力される、位相が−π/4だけシフトされ、ビットレートがB/2spsであり、位相が4値の光信号と、第1のアーム261から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。その結果、方向性結合器263からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた2値の光強度を持つ、ビットレートがB/2の差動光信号が出力される。すなわち、第2の遅延干渉計242は、入力された光信号の位相に対応する2値の光強度を持つ光信号を出力する。
The
第2のバランス型光−電気信号変換器244は、第2の遅延干渉計242から出力された差動光信号を電気信号に変換して第2のセレクタ246へ出力する。
The second balanced optical-
第2のセレクタ246は、第2のバランス型光−電気信号変換器244から出力された信号と1:2デマルチプレクサ247から出力された信号のうち、第2のバランス型光−電気信号変換器244から出力されたビットレートがB/2の信号を選択し、信号D4として出力する。
The
第1の実施の形態の光受信装置2のDQPSK変調方式を用いる場合の受信動作は、第1のバランス型光−電気信号変換器243の出力信号が分岐されること、並びに1:2デマルチプレクサ247、第1のセレクタ207および第2のセレクタ208による動作を除いて、図4に示した背景技術のDQPSK受信装置と同様である。
The reception operation in the case of using the DQPSK modulation method of the
次に、DPSK変調方式を用いる場合の受信動作について説明する。 Next, the reception operation when using the DPSK modulation method will be described.
本実施形態の光受信装置2がDPSK信号(光信号)を受信すると、DQPSK信号を受信した場合と同様に、該光信号は光スプリッタ240に入力される。
When the
光スプリッタ240は、受信した光信号を分岐し、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242に出力する。
The
第1の遅延干渉計241は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム251および第2のアーム252に出力する。
The
第1のアーム251が備える光伝送路256は、第1のアーム251で伝送される光信号を、第2のアーム252で伝送される光信号に対して時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。
The
第2のアーム252が備える位相シフト部255は、制御部280から出力される第1制御電圧にしたがって第2のアーム252で伝送される光信号の位相シフト量を0に設定する。
The
なお、DPSK変調方式を用いる場合、第2の遅延干渉計242にも光信号が入力されるが、その出力は第2のセレクタ246で選択されない。すなわち、DPSK変調方式を用いる場合、光受信装置2は、第2の遅延干渉計242を使用しない。
Note that when the DPSK modulation method is used, an optical signal is also input to the
DPSK変調方式を用いる場合、受信したDPSK信号のサンプルレートは、該受信信号のビットレートBと同じである。 When the DPSK modulation method is used, the sample rate of the received DPSK signal is the same as the bit rate B of the received signal.
方向性結合器253は、第1のアーム252から出力された光信号と第2のアーム252から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。このとき、方向性結合器253では、第2のアーム252から出力される、ビットレートがBであり、位相が4値の光信号と、第1のアーム251から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。その結果、方向性結合器253からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた2値の光強度を持つ、ビットレートがBの差動光信号が出力される。
The
第1のバランス型光−電気信号変換器243は、第1の遅延干渉計241から出力された差動光信号を電気信号に変換して1:2デマルチプレクサ247および第1のセレクタ245へ出力する。
The first balanced optical-
1:2デマルチプレクサ247は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号をビット毎に分離して、ビットレートがB/2の2つの信号を生成し、一方を第1のセレクタ245へ出力し、他方を第2のセレクタ246へ出力する。
The 1: 2
第1のセレクタ245は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号および1:2デマルチプレクサ247から出力された信号のうち、1:2デマルチプレクサ247から出力された信号を選択し、信号D3として出力する。第2のセレクタ246は、1:2デマルチプレクサ247から出力された信号を選択し、信号D4として出力する。
The
次に、図8を参照して第1の実施の形態の光通信システム3全体の動作について説明する。
Next, the operation of the entire
本実施形態の光通信システム3において、光送信装置1は、光ネットワーク4を介して光受信装置2に信号を送信し、光受信装置2は、光ネットワーク4を介して光通信装置1から送信された信号を受信する。
In the
本実施形態の光受信装置2は、光送信装置1からDPSK信号が送信された場合、該光信号を上述したDPSK変調方式に対応した受信動作で受信する。また、光送信装置1からDQPSK信号が送信された場合、該光信号を上述したDQPSK変調方式に対応した受信動作で受信する。
When a DPSK signal is transmitted from the
第1の実施の形態によれば、DPSK変調方式とDQPSK変調方式の2つの変調方式の光信号を送信可能な光送信装置1を実現できる。
According to the first embodiment, it is possible to realize the
また、本実施形態の光送信装置1は、DPSK変調方式およびDQPSK変調方式にて、光源であるレーザダイオード215、第1のマッハ・ツェンダ型変調器213および第2のマッハ・ツェンダ型変調器214、第1のLN変調器用ドライバ211および第2のLN変調器用ドライバ212を共用できる。
In addition, the
したがって、DPSK変調方式とDQPSK変調方式の2つの変調方式の光信号を送信可能な光送信装置を小型でかつ低コストで実現できる。すなわち、DPSK変調方式用とDQPSK変調方式用とに個別の光送信装置が必要な背景技術の構成に比べて省スペース化および低コスト化が図れる。 Therefore, it is possible to realize an optical transmission apparatus that can transmit optical signals of two modulation schemes, DPSK modulation scheme and DQPSK modulation scheme, at a small size and at low cost. That is, space saving and cost reduction can be achieved compared to the configuration of the background art that requires separate optical transmitters for the DPSK modulation method and the DQPSK modulation method.
また、第1の実施の形態によれば、DPSK変調方式とDQPSK変調方式の2つの変調方式の光信号を受信可能な光受信装置2を実現できる。
In addition, according to the first embodiment, it is possible to realize the
また、本実施形態の光受信装置2は、DPSK変調方式およびDQPSK変調方式にて、第1の遅延干渉計241、第2の遅延干渉計242、第1のバランス型光−電気信号変換器243、第2のバランス型光−電気信号変換器244および1:2デマルチプレクサ247を共用できる。
Also, the
したがって、DPSK変調方式とDQPSK変調方式の2つの変調方式の光信号を受信可能な光受信装置2を小型でかつ低コストで実現できる。すなわち、DPSK変調方式用とDQPSK変調方式用とに個別の光受信装置が必要な背景技術の構成に比べて省スペース化および低コスト化が図れる。
Therefore, the
(第2の実施の形態)
図9および図10は第2の実施の形態の光送信装置の一構成例を示すブロック図である。図9はDQPSK変調方式の動作を説明するための図であり、図10はDPSK変調方式の動作を説明するための図である。(Second Embodiment)
FIG. 9 and FIG. 10 are block diagrams illustrating a configuration example of the optical transmission apparatus according to the second embodiment. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the DQPSK modulation method, and FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the DPSK modulation method.
また、図11および図12は第2の実施の形態の光受信装置の一構成例を示すブロック図である。図11はDQPSK変調方式の動作を説明するための図であり、図12はDPSK変調方式の動作を説明するための図である。 FIG. 11 and FIG. 12 are block diagrams showing an example of the configuration of the optical receiver according to the second embodiment. FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the DQPSK modulation method, and FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the DPSK modulation method.
なお、第2の実施の形態の光通信システムの構成および動作は、第1の実施の形態の光通信システムと同様であるため、ここではその説明を省略する。 Note that the configuration and operation of the optical communication system according to the second embodiment are the same as those of the optical communication system according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted here.
第2の実施の形態では、例えば送信信号および受信信号が、ビットレートB=40Gbps、τ=1/B=25psである場合を例にして説明する。 In the second embodiment, for example, a case where the transmission signal and the reception signal have a bit rate B = 40 Gbps and τ = 1 / B = 25 ps will be described as an example.
まず、第2の実施の形態の光送信装置5の構成について説明する。
First, the configuration of the
図9および図10に示すように、第2の実施の形態の光送信装置5は、16:2マルチプレクサ316、2:1マルチプレクサ302、第1のセレクタ307、第2のセレクタ308、第1のLN変調器用ドライバ311、第2のLN変調器用ドライバ312、レーザダイオード315、変調部317および制御部350を有する構成である。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
16:2マルチプレクサ316は、外部から入力されるビットレートが2.5Gbpsの16個の電気信号を8つ毎に多重し、ビットレートが20Gbpsの2つの信号D1、D2を生成する。
The 16: 2
16:2マルチプレクサ316は、信号D1を第1のセレクタ307および2:1マルチプレクサ302へ出力し、信号D2を第2のセレクタ308および2:1マルチプレクサ302へ出力する。
The 16: 2
2:1マルチプレクサ302は、16:2マルチプレクサから出力された2つの信号D1、D2を多重してビットレートが40Gbpsの信号Dを生成し、生成した信号Dを第1のセレクタ307へ出力する。
The 2: 1
第1のセレクタ307は、制御部350から出力される第1制御信号にしたがって、2:1マルチプレクサ302から出力された信号Dまたは16:2マルチプレクサ316から出力された信号D1の何れか一方を選択し、選択した信号を第1のLN変調器用ドライバ311へ出力する。
The
第2のセレクタ308は、制御部350から出力される第2制御信号にしたがって、16:2マルチプレクサ316から出力された信号D2または定電圧DCの何れか一方を選択し、選択した信号を第2のLN変調器用ドライバ312へ出力する。
The
第1のLN変調器用ドライバ311は、第1のセレクタ307から出力された信号を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として変調部317(後述する第1のマッハ・ツェンダ型変調器313)へ出力する。
The first
第2のLN変調器用ドライバ312は、第2のセレクタ308から出力される信号を0−π変調で必要な振幅まで増幅し、駆動信号として変調部317(後述する第2のマッハ・ツェンダ型変調器314)へ出力する。
The second
レーザダイオード315は、搬送波として用いる光搬送波を生成する光源であり、レーザダイオード215の出力光は変調部317へ供給される。
The
変調部317は、第1のアーム331、第2のアーム332、分岐部321、第1のマッハ・ツェンダ型変調器313、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314、位相シフト部318および光信号合成部322を備えている。
The
第1のアーム331と第2のアーム332は、それぞれの光路長が等しい長さに設定されている。
The
分岐部321は、レーザダイオード315から出力された光搬送波を分岐し、第1のアーム331および第2のアーム332に等しい強度で出力する。
The branching
第1のアーム331は第1のマッハ・ツェンダ型変調器313を備え、第2のアーム332は第2のマッハ・ツェンダ型変調器314および位相シフト部318を備え、第2のマッハ・ツェンダ型変調器214の後段に位相シフト部318が配置されている。
The
第1のマッハ・ツェンダ型変調器313には第1のLN変調器用ドライバ311から出力された駆動信号が入力され、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314には第2のLN変調器用ドライバ312から出力された駆動信号が入力される。なお、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314には、その透過率を調節するためのLNバイアスが制御部250から入力される。
The first Mach-
位相シフト部318は、制御部350から出力されるバイアスAの値にしたがって第2のアーム332で伝送される光信号の位相シフト量を変更する。
The
光信号合成部322は、第1のアーム331および第2のアーム332から出力された光信号を合成し、合成後の光信号を送信信号として出力する。
The optical
変調部317は、第1のLN変調器用ドライバ311および第2のLN変調器用ドライバ312から出力される駆動信号にしたがって光搬送波の位相を変化させることで変調光を出力する。
The
制御部350は、第1のセレクタ307および第2のセレクタ308の選択動作、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314の透過率、位相シフト部318による光信号の位相シフト量を制御する。
The
次に第2の実施の形態の光受信装置6の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図11および図12に示すように、第2の実施の形態の光受信装置6は、上述した第1の実施の形態の光受信装置2(図7)に、2:16デマルチプレクサ248を追加した構成である。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
2:16デマルチプレクサ248には、第1のセレクタ245の出力信号と第2のセレクタ246の出力信号とが入力され、入力された2つの信号をそれぞれ8つの2.5Gbpsの信号に分離して出力する。すなわち、2:16デマルチプレクサ248は、合計して16個の2.5Gbpsの信号を出力する。光受信装置6のその他の構成は第1の実施の形態の光受信装置2と同様である。
The 2:16
次に、第2の実施の形態の光送信装置5がDQPSK変調方式を用いる場合の動作について図9を用いて説明する。
Next, an operation when the
第2の実施の形態の光送信装置5からDQPSK信号を送信する場合、第1のセレクタ307は信号D1を選択し、第2のセレクタ308は信号D2を選択する。
When transmitting a DQPSK signal from the
第1のLN変調器用ドライバ311は、信号D1を0−π変調で必要な振幅まで増幅する。第2のLN変調器用ドライバ312は、信号D2を0−π変調で必要な振幅まで増幅する。
The first
一般に、マッハ・ツェンダ型変調器では、一方の変調器において光信号の位相をπだけシフトさせるのに必要な電圧Vπは3.5V〜6V程度であり、シングル駆動する場合はVπの2倍の振幅、すなわち7Vpp〜12Vpp程度の電圧を供給することで0−π変調が可能であり、位相が2値のDQPSK信号を生成できる。 In general, in the Mach-Zehnder type modulator, the voltage Vπ required to shift the phase of the optical signal by π in one modulator is about 3.5V to 6V. By supplying a voltage having an amplitude, that is, about 7 Vpp to 12 Vpp, 0-π modulation is possible, and a DQPSK signal having a binary phase can be generated.
第2のアーム332が備える位相シフト部318は、制御部350から出力される第2制御電圧にしたがって第2のアーム332で伝送される光信号の位相シフト量をπ/2に設定する。
The
光信号合成部322は、第1のアーム331および第2のアーム332から出力された光信号を合成し、合成後の光信号を送信信号として出力する。
The optical
これにより、図9のコンステレーション226で示すような、サンプルレートが20Gsps、ビットレートが40Gbps、位相が4値のDQPSK信号が生成され、光送信装置5は該DQPSK信号を送信信号として出力する。
As a result, a DQPSK signal having a sample rate of 20 Gsps, a bit rate of 40 Gbps, and a quaternary phase as shown by a
なお、マッハ・ツェンダ型変調器には差動駆動型を用いてもよい。その場合、第1のマッハ・ツェンダ型変調器313および第2のマッハ・ツェンダ型変調器314には、振幅が2Vπの差動信号を駆動信号として供給すればよい。
A differential drive type may be used for the Mach-Zehnder type modulator. In that case, the first Mach-
次に、第2の実施の形態の光送信装置5のDPSK変調方式を用いる場合の動作について図10を用いて説明する。
Next, the operation when the DPSK modulation method of the
第2の実施の形態の光送信装置5からDPSK信号を送信する場合、第1のセレクタ307は、2:1マルチプレクサ302から出力される、ビットレートが40Gbpsの信号Dを選択し、第2のセレクタ308は定電圧DCを選択する。
When transmitting a DPSK signal from the
第1のLN変調器用ドライバ311は、信号Dを0−π変調で必要な振幅2Vπまで増幅する。
The first
第2のセレクタ308から定電圧DCが出力された場合、第2のLN変調器用ドライバ312の出力振幅は0となる。また、制御部350は、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314の透過率が0となるように、変調部317に供給するLNバイアスの値を設定する。
When the constant voltage DC is output from the
この場合、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314はレーザダイオード315の光搬送波を遮断するため、変調部317からは第1のマッハ・ツェンダ型変調器313で変調された、位相が2値の信号のみが出力される。すなわち、図10に示す光送信装置5は、コンステレーション225で示す、位相が2値のDPSK信号を送信信号として出力する。
In this case, since the second Mach-Zehnder type modulator 314 blocks the optical carrier wave of the
次に、第2の実施の形態の光受信装置6がDQPSK変調方式を用いる場合の動作について図11を用いて説明する。
Next, the operation when the
光受信装置6がビットレート=40GbpsのDQPSK信号を受信した場合、そのサンプルレートは20Gspsであり、シンボル間隔は50psとなる。光受信装置6が受信したDQPSK信号(光信号)は光スプリッタ240に入力される。
When the
光スプリッタ240は、受信した光信号を分岐し、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242に出力する。
The
第1の遅延干渉計241は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム251および第2のアーム252に出力する。
The
第1のアーム251が備える光伝送路256は、第1のアーム251で伝送される光信号を、第2のアーム252で伝送される光信号に対して時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。すなわち、第2のアーム252は、第1のアーム251が光伝送路256を有することで、第1のアーム251よりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短く設定されている。
The
第2のアーム252が備える位相シフト部255は、制御部280から出力される第1制御電圧にしたがって第2のアーム252で伝送される光信号の位相シフト量をπ/4に設定する。
The
方向性結合器253は、第1のアーム252から出力された光信号と第2のアーム252から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。このとき、方向性結合器253では、第2のアーム252から出力される、位相がπ/4だけシフトされ、ビットレートがB/2spsであり、位相が4値の光信号と、第1のアーム251から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。その結果、方向性結合器253からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた2値の光強度を持つ、ビットレートがB/2の差動光信号が出力される。
The
第1のバランス型光−電気信号変換器243には、例えばバランス型PD(Photo Detector)が用いられる。第1のバランス型光−電気信号変換器243は、第1の遅延干渉計241から出力された差動光信号を電気信号に変換して1:2デマルチプレクサ247および第1のセレクタ245へ出力する。
For example, a balanced PD (Photo Detector) is used for the first balanced
1:2デマルチプレクサ247は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号をビット毎に分離して、ビットレートがB/2の2つの信号を生成し、一方を第1のセレクタ245へ出力し、他方を第2のセレクタ246へ出力する。
The 1: 2
第1のセレクタ245は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号と1:2デマルチプレクサ247から出力された信号のうち、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力されたビットレートがB/2の信号を選択し、2:16デマルチプレクサ248へ出力する。
The
一方、第2の遅延干渉計242は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム261および第2のアーム262に出力する。
On the other hand, the
第1のアーム261が備える光伝送路266は、第1のアーム261で伝送される光信号を、第2のアーム262で伝送される光信号に対して時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。
The
第2のアーム262が備える位相シフト部265は、制御部280から出力される第2制御電圧にしたがって第2のアーム262で伝送される光信号の位相シフト量を−π/4に設定する。
The
方向性結合器263は、第1のアーム262から出力された光信号と第2のアーム262から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。このとき、方向性結合器263では、第2のアーム262から出力される、位相が−π/4だけシフトされ、ビットレートがB/2spsであり、位相が4値の光信号と、第1のアーム261から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。その結果、方向性結合器263からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた2値の光強度を持つ、ビットレートがB/2の差動光信号が出力される。
The
第2のバランス型光−電気信号変換器244は、第2の遅延干渉計242から出力された差動光信号を電気信号に変換して第2のセレクタ246へ出力する。
The second balanced optical-
第2のセレクタ246は、第2のバランス型光−電気信号変換器244から出力された信号と1:2デマルチプレクサ247から出力された信号のうち、第2のバランス型光−電気信号変換器244から出力されたビットレートがB/2の信号を選択し、2:16デマルチプレクサ248へ出力する。
The
2:16デマルチプレクサ248は、第1のセレクタ245および第2のセレクタ246から出力された20Gbpsの信号を、それぞれ2.5Gbpsの8つの信号に分離して出力する。
The 2:16
次に、第2の実施の形態の光受信装置6がDPSK変調方式を用いる場合の動作について図12を用いて説明する。
Next, the operation when the
光受信装置6がビットレート=40GbpsのDPSK信号を受信した場合、該DPSK信号は2値信号であるため、1シンボル間隔=1ビット間隔=25psとなる。光受信装置6が受信したDPSK信号(光信号)は、DQPSK信号と同様に光スプリッタ240に入力される。
When the
光スプリッタ240は、受信した光信号を分岐し、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242に出力する。
The
第1の遅延干渉計241は、入力された光信号を分岐し、第1のアーム251および第2のアーム252に出力する。
The
第1のアーム251が備える光伝送路256は、第1のアーム251で伝送される光信号を、第2のアーム252で伝送される光信号に対して時間T=2τ=2/B=50psだけ遅延させる。
The
第2のアーム252が備える位相シフト部255は、制御部280から出力される第1制御電圧にしたがって第2のアーム252で伝送される光信号の位相シフト量を0に設定する。
The
なお、DPSK変調方式を用いる場合、第2の遅延干渉計242にも光信号が入力されるが、その出力は第2のセレクタ246で選択されない。すなわち、DPSK変調方式を用いる場合、光受信装置6は第2の遅延干渉計242を使用しない。
Note that when the DPSK modulation method is used, an optical signal is also input to the
DPSK変調方式を用いる場合、受信したDPSK信号のサンプルレートは、該受信信号のビットレートBと同じである。 When the DPSK modulation method is used, the sample rate of the received DPSK signal is the same as the bit rate B of the received signal.
方向性結合器253は、第1のアーム252から出力された光信号と第2のアーム252から出力された光信号とを結合し、さらに位相差がπの2つの信号に分離して出力する。このとき、方向性結合器253では、第2のアーム252から出力される、ビットレートがBであり、位相が4値の光信号と、第1のアーム251から出力される1シンボル=50ps前の光信号とが干渉する。その結果、方向性結合器253からは、入力された2つの光信号の位相差に応じた2値の光強度を持つ、ビットレートがBの差動光信号が出力される。
The
第1のバランス型光−電気信号変換器243は、第1の遅延干渉計241から出力された差動光信号を電気信号に変換して1:2デマルチプレクサ247および第1のセレクタ245へ出力する。
The first balanced optical-
1:2デマルチプレクサ247は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号をビット毎に分離して、ビットレートがB/2の2つの信号を生成し、一方を第1のセレクタ245へ出力し、他方を第2のセレクタ246へ出力する。
The 1: 2
第1のセレクタ245は、第1のバランス型光−電気信号変換器243から出力された信号および1:2デマルチプレクサ247から出力された信号のうち、1:2デマルチプレクサ247から出力された信号を選択し、2:16デマルチプレクサ248へ出力する。第2のセレクタ246は、1:2デマルチプレクサ247から出力された信号を選択し、2:16デマルチプレクサ248へ出力する。
The
2:16デマルチプレクサ248は、1:2デマルチプレクサ247から出力された2つの信号を、それぞれ8つの2.5Gbpsの信号に分離し、合計で16個の2.5Gbpsの信号を出力する。
The 2:16
第2の実施の形態の光送信装置5、光受信装置6および光通信システムにおいても、第1の実施の形態の光送信装置1、光受信装置2および光通信システム3と同様の効果が得られる。
Also in the
(第3の実施の形態)
図13は第3の実施の形態の光送信装置の一構成例を示すブロック図であり、図14は第3の実施の形態の光受信装置の一構成例を示すブロック図である。光通信システムの構成および動作は第1の実施の形態の光通信システムと同様であるため、その説明は省略する。(Third embodiment)
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical transmission apparatus according to the third embodiment, and FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of the optical reception apparatus according to the third embodiment. Since the configuration and operation of the optical communication system are the same as those of the optical communication system according to the first embodiment, description thereof is omitted.
図13に示すように、第3の実施の形態の光送信装置7は、2:1マルチプレクサ302から出力される信号Dbを第2のセレクタ308へ出力する点で第2の実施の形態の光送信装置5(図9、図10)と異なっている。光送信装置7のその他の構成は第2の実施の形態の光送信装置5と同様である。
As illustrated in FIG. 13, the
また、図14に示すように、第3の実施の形態の光受信装置8は、第1のバランス型光−電気信号変換器243の出力信号と第2のバランス型光−電気信号変換器244の出力信号との差信号を1:2デマルチプレクサ247に入力する点で第2の実施の形態の光受信装置6(図11、図12)と異なっている。
As shown in FIG. 14, the
すなわち、第3の実施の形態の光受信装置8は、第1のバランス型光−電気信号変換器243の出力信号と第2のバランス型光−電気信号変換器244の出力信号の差を出力する差分検出器360を備えている。
In other words, the
差分検出器360は、例えば第1のバランス型光−電気信号変換器243の出力値から第2のバランス型光−電気信号変換器244の出力値を減算した差信号を1:2デマルチプレクサ247へ出力する。光受信装置8のその他の構成および動作は第2の実施の形態の光受信装置6と同様である。
For example, the
第3の実施の形態の光送信装置7および光受信装置8は、DQPSK変調方式を用いる場合の送信動作および受信動作が上述した第2の実施の形態と同様であり、DPSK変調方式を用いる場合の動作のみが第2の実施の形態と異なる。以下では、DPSK変調方式を用いる場合の動作についてのみ説明し、DQPSK変調方式を用いる場合の動作の説明は省略する。
The
なお、本実施形態でも、送信信号および受信信号のビットレートBが40Gbpsであり、τ=1/B=25psである場合を例にして説明する。 In the present embodiment, the case where the bit rate B of the transmission signal and the reception signal is 40 Gbps and τ = 1 / B = 25 ps will be described as an example.
まず、第3の実施の形態の光送信装置7がDPSK信号を送信する場合の動作について図13を用いて説明する。
First, the operation when the
DPSK信号を送出する場合、2:1マルチプレクサ302から出力された信号Dは第1のセレクタ307に入力され、信号Dbは第2のセレクタ308に入力される。
When the DPSK signal is transmitted, the signal D output from the 2: 1
第1のセレクタ307は、制御部350から出力される第1制御信号にしたがって信号Dを選択し、選択した信号Dを第1のLN変調器用ドライバ311へ出力する。
The
第2のセレクタ308は、制御部350から出力される第2制御信号にしたがって信号Dbを選択し、選択した信号Dbを第2のLN変調器用ドライバ312へ出力する。
The
第1のLN変調器用ドライバ311は、信号Dの振幅を2Vπまで増幅し、駆動信号として第1のマッハ・ツェンダ型変調器313へ出力する。これにより、第1のマッハ・ツェンダ型変調器313に0−π変調を実行させる。
The first
第2のLN変調器用ドライバ312は、信号Dbの振幅を2Vπまで増幅し、駆動信号としてマッハ・ツェンダ型変調器314へ出力する。これにより、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314に0−π変調を実行させる。
The second
ここで、第1のマッハ・ツェンダ型変調器313と第2のマッハ・ツェンダ型変調器314とは、互いに反転した信号で駆動されるため、変調後の光信号の位相はπだけずれたものとなる。
Here, since the first Mach-
但し、本実施形態では、変調部317の第2のアーム332に備える位相シフト部318により光信号の位相シフト量をπに設定する。これにより、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314から出力される光信号は、第1のマッハ・ツェンダ型変調器313から出力される光信号と同相になる。
However, in this embodiment, the phase shift amount of the optical signal is set to π by the
したがって、変調部317の光信号合成部322から出力される光信号(DPSK信号)は、図13のコンステレーション330で示すように、第2の実施の形態の光送信装置5から出力される光信号の2倍の強度になる。
Therefore, the optical signal (DPSK signal) output from the optical
第2の実施の形態の光送信装置5では、DPSK変調方式で動作する場合、変調部317が備える第2のマッハ・ツェンダ型変調器314の透過率が0に設定されため、第2のマッハ・ツェンダ型変調器314へ入力された光信号が無駄になる。
In the
第3の実施の形態の光送信装置7では、DPSK変調方式で動作する場合も、光源(レーザダイオード315)の出力信号を無駄なく使用できるため、第2の実施の形態の光送信装置5の2倍の強度の送信信号が得られる。
In the
次に第3の実施の形態の光受信装置8がDPSK信号を受信する場合の動作について図14を用いて説明する。
Next, the operation when the
本実施形態の光受信装置8によりビットレートが40GbpsのDPSK信号を受信する場合、シンボルレート=ビットレートであるため、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242では、それぞれ50ps=2ビット前の信号と干渉する。
When a DPSK signal having a bit rate of 40 Gbps is received by the
本実施形態の第1の遅延干渉計241では、位相シフト部255による光信号の位相シフト量を0に設定し、第2の遅延干渉計242では、位相シフト部265による光信号の位相シフト量をπに設定する。これにより、第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242からは、ビットレートと同じ速度(40Gbps)で互いに論理が反転した信号が出力される。この2つの信号の差信号が1:2デマルチプレクサ247に供給される。なお、本実施形態では差分検出器360を用いる例を示したが、該差分検出器360が無い構成も可能である。その場合は、差動入力タイプの1:2デマルチプレクサ247を用い、該1:2デマルチプレクサ247の正入力および負入力に第1の遅延干渉計241および第2の遅延干渉計242から出力された信号を同じタイミングで供給すればよい。
In the
第1のセレクタ245、第2のセレクタ246および2:16デマルチプレクサ248の動作は上述した第2の実施の形態と同様である。
The operations of the
第2の実施の形態の光受信装置6では、DPSK変調方式を用いた動作時、第2の遅延干渉計242に入力された光信号を使用しないため、第2の遅延干渉計242に入力された光信号成分が無駄になる。第3の実施の形態の光受信装置8では、DPSK変調方式で動作する場合も受信信号を無駄なく使用できる。
In the
第3の実施の形態の光送信装置7、光受信装置8および光通信システムによれば、第2の実施の形態の光送信装置5、光受信装置6および光通信システムと同様の効果が得られると共に、光送信装置7から第2の実施の形態の光送信装置5の2倍の強度のDPSK信号が得られる。また、光受信装置8によるDPSK変調方式を用いる受信動作では、第2の遅延干渉計242に入力された光信号も使用するため、受信信号を無駄なく使用できる。
According to the
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
この出願は、2008年9月29日に出願された特願2008−250363号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2008-250363 for which it applied on September 29, 2008, and takes in those the indications of all here.
Claims (10)
ビットレートがBである第1の信号またはビットレートがB/2である第2の信号を選択して出力する第1のセレクタと、
ビットレートがBである第3の信号、ビットレートがB/2である第4の信号または定電圧である第5の信号を選択して出力する第2のセレクタと、
光搬送波を生成する光源と、
前記光搬送波を分岐し、該分岐された光搬送波を変調して出力する第1および第2のマッハ・ツェンダ型変調器と、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器から出力された光信号の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記第1のセレクタから出力される信号にしたがって前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第1の変調用ドライバと、
前記第2のセレクタから出力される信号にしたがって前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第2の変調用ドライバと、
前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号と、前記位相シフト部から出力される光信号とを合成し、前記送信信号として出力する光信号合成部と、
前記第1のセレクタ、前記第2のセレクタ、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器および前記位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第1の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第3または第5の信号を選択させ、
DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第2の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第4の信号を選択させる光送信装置。 When the bit rate of the optical signal to be transmitted is B,
A first selector that selects and outputs a first signal having a bit rate of B or a second signal having a bit rate of B / 2;
A second selector that selects and outputs a third signal having a bit rate of B, a fourth signal having a bit rate of B / 2, or a fifth signal having a constant voltage;
A light source that generates an optical carrier;
First and second Mach-Zehnder type modulators for branching the optical carrier wave, modulating the branched optical carrier wave and outputting the modulated carrier wave;
A phase shift unit that shifts the phase of the optical signal output from the second Mach-Zehnder modulator;
A first modulation driver that drives the first Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the first selector;
A second modulation driver that drives the second Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the second selector;
An optical signal combining unit that combines an optical signal output from the first Mach-Zehnder modulator and an optical signal output from the phase shift unit, and outputs the optical signal as the transmission signal;
A controller that controls the first selector, the second selector, the second Mach-Zehnder modulator, and the phase shift unit;
Have
The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the first selector to select the first signal, causing the second selector to select the third or fifth signal,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
An optical transmission apparatus that causes the first selector to select the second signal and causes the second selector to select the fourth signal.
前記DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第2のセレクタに前記第3の信号を選択させ、前記位相シフト部による位相シフト量をπに設定し、
前記DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記位相シフト部による位相シフト量をπ/2に設定する請求項1記載の光送信装置。 The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the second selector to select the third signal, setting the phase shift amount by the phase shift unit to π,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
The optical transmission device according to claim 1, wherein a phase shift amount by the phase shift unit is set to π / 2.
前記DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第2のセレクタに前記第5の信号を選択させ、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器の光信号の透過率が0となるように、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器に所要のバイアス電圧を供給する請求項1記載の光送信装置。 The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the second selector to select the fifth signal;
2. The optical transmission device according to claim 1, wherein a required bias voltage is supplied to the second Mach-Zehnder type modulator so that an optical signal transmittance of the second Mach-Zehnder type modulator becomes zero.
ビットレートがBである第1の信号またはビットレートがB/2である第2の信号を選択して出力する第1のセレクタと、
ビットレートがB/2である第4の信号または定電圧である第5の信号を選択して出力する第2のセレクタと、
光搬送波を生成する光源と、
前記光搬送波を分岐し、該分岐された光搬送波を変調して出力する第1および第2のマッハ・ツェンダ型変調器と、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記第1のセレクタから出力される信号にしたがって前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第1の変調用ドライバと、
前記第2のセレクタから出力される信号にしたがって前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第2の変調用ドライバと、
前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号と、前記位相シフト部から出力される光信号とを合成し、前記送信信号として出力する光信号合成部と、
前記第1のセレクタ、前記第2のセレクタ、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器および前記位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第1の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第5の信号を選択させ、
DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第2の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第4の信号を選択させる光送信装置。 When the bit rate of the optical signal to be transmitted is B,
A first selector that selects and outputs a first signal having a bit rate of B or a second signal having a bit rate of B / 2;
A second selector for selecting and outputting a fourth signal having a bit rate of B / 2 or a fifth signal having a constant voltage;
A light source that generates an optical carrier;
First and second Mach-Zehnder type modulators for branching the optical carrier wave, modulating the branched optical carrier wave and outputting the modulated carrier wave;
A phase shift unit that shifts the phase of the optical signal output from the second Mach-Zehnder modulator;
A first modulation driver that drives the first Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the first selector;
A second modulation driver that drives the second Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the second selector;
An optical signal combining unit that combines an optical signal output from the first Mach-Zehnder modulator and an optical signal output from the phase shift unit, and outputs the optical signal as the transmission signal;
A controller that controls the first selector, the second selector, the second Mach-Zehnder modulator, and the phase shift unit;
Have
The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the first selector to select the first signal, causing the second selector to select the fifth signal,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
An optical transmission apparatus that causes the first selector to select the second signal and causes the second selector to select the fourth signal.
前記DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器の光信号の透過率が0となるように、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器に所要のバイアス電圧を供給し、
前記DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記位相シフト部による位相シフト量をπ/2に設定する請求項4記載の光送信装置。 The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Supplying a required bias voltage to the second Mach-Zehnder type modulator so that the optical signal transmittance of the second Mach-Zehnder type modulator becomes 0;
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
The optical transmission device according to claim 4, wherein a phase shift amount by the phase shift unit is set to π / 2.
ビットレートがBである第1の信号またはビットレートがB/2である第2の信号を選択して出力する第1のセレクタと、
ビットレートがBである第3の信号またはビットレートがB/2である第4の信号を選択して出力する第2のセレクタと、
光搬送波を生成する光源と、
前記光搬送波を分岐し、該分岐された光搬送波を変調して出力する第1および第2のマッハ・ツェンダ型変調器と、
前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号の位相をシフトさせる位相シフト部と、
前記第1のセレクタから出力される信号にしたがって前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第1の変調用ドライバと、
前記第2のセレクタから出力される信号にしたがって前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器を駆動する第2の変調用ドライバと、
前記第1のマッハ・ツェンダ型変調器から出力される光信号と、前記位相シフト部から出力される光信号とを合成し、前記送信信号として出力する光信号合成部と、
前記第1のセレクタ、前記第2のセレクタ、前記第2のマッハ・ツェンダ型変調器および前記位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第1の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第3の信号を選択させ、
DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記第1のセレクタに前記第2の信号を選択させ、前記第2のセレクタに前記第4の信号を選択させる光送信装置。 When the bit rate of the optical signal to be transmitted is B,
A first selector that selects and outputs a first signal having a bit rate of B or a second signal having a bit rate of B / 2;
A second selector for selecting and outputting a third signal having a bit rate of B or a fourth signal having a bit rate of B / 2;
A light source that generates an optical carrier;
First and second Mach-Zehnder type modulators for branching the optical carrier wave, modulating the branched optical carrier wave and outputting the modulated carrier wave;
A phase shift unit that shifts the phase of the optical signal output from the second Mach-Zehnder modulator;
A first modulation driver that drives the first Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the first selector;
A second modulation driver that drives the second Mach-Zehnder modulator according to a signal output from the second selector;
An optical signal combining unit that combines an optical signal output from the first Mach-Zehnder modulator and an optical signal output from the phase shift unit, and outputs the optical signal as the transmission signal;
A controller that controls the first selector, the second selector, the second Mach-Zehnder modulator, and the phase shift unit;
Have
The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Causing the first selector to select the first signal, causing the second selector to select the third signal,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
An optical transmission apparatus that causes the first selector to select the second signal and causes the second selector to select the fourth signal.
前記DPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記位相シフト部による位相シフト量をπに設定し、
前記DQPSK変調方式で変調された光信号を送信するとき、
前記位相シフト部による位相シフト量をπ/2に設定する請求項6記載の光送信装置。 The controller is
When transmitting an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
Set the phase shift amount by the phase shift unit to π,
When transmitting an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
The optical transmission device according to claim 6, wherein a phase shift amount by the phase shift unit is set to π / 2.
受信した光信号を2つに分岐する光スプリッタと、
入力された光信号がさらに分岐されて入力される、第1のアームおよび前記第1のアームよりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短い第2のアームと、前記第2のアームで伝送される光信号の位相をシフトさせる第1の位相シフト部とを備え、前記光スプリッタで分岐された一方の光信号を該光信号の位相に対応した2値の光強度を持つ光信号に変換する第1の遅延干渉計と、
入力された光信号がさらに分岐されて入力される第3のアームおよび前記第3のアームよりも光路長が2/Bに相当する長さだけ短い第4のアームと、前記第4のアームで伝送される光信号の位相をシフトさせる第2の位相シフト部とを備え、前記光スプリッタで分岐された他方の光信号を該光信号の位相に対応した2値の光強度を持つ光信号に変換する第2の遅延干渉計と、
前記第1の遅延干渉計から出力された光信号を電気信号に変換する第1の光−電気信号変換器と、
前記第2の遅延干渉計から出力された光信号を電気信号に変換する第2の光−電気信号変換器と、
前記第1の位相シフト部および前記第2の位相シフト部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
DPSK変調方式で変調された光信号を受信するとき、
前記第1の位相シフト部による位相シフト量を0に設定し、
DQPSK変調方式で変調された光信号を受信するとき、
前記第1の位相シフト部による位相シフト量を+π/4に設定し、前記第2の位相シフト部による位相シフト量を−π/4に設定する光受信装置。 When the bit rate of the received optical signal is B,
An optical splitter for branching the received optical signal into two;
The first arm, the second arm shorter than the first arm by a length corresponding to 2 / B, and the second arm to which the input optical signal is further branched and input An optical signal having a binary optical intensity corresponding to the phase of the optical signal, the optical signal branched by the optical splitter. A first delay interferometer that converts to
The third arm to which the input optical signal is further branched and input, the fourth arm whose optical path length is shorter than the third arm by a length corresponding to 2 / B, and the fourth arm A second phase shift unit that shifts the phase of the transmitted optical signal, and converts the other optical signal branched by the optical splitter into an optical signal having a binary light intensity corresponding to the phase of the optical signal. A second delay interferometer to convert;
A first optical-electrical signal converter that converts an optical signal output from the first delay interferometer into an electrical signal;
A second optical-electrical signal converter that converts an optical signal output from the second delay interferometer into an electrical signal;
A control unit for controlling the first phase shift unit and the second phase shift unit;
Have
The controller is
When receiving an optical signal modulated by the DPSK modulation method,
A phase shift amount by the first phase shift unit is set to 0;
When receiving an optical signal modulated by the DQPSK modulation method,
An optical receiver that sets a phase shift amount by the first phase shift unit to + π / 4 and sets a phase shift amount by the second phase shift unit to −π / 4.
請求項9記載の光受信装置と、
を有する光通信システム。
An optical transmitter according to any one of claims 1 to 3 ,
An optical receiver according to claim 9 ,
An optical communication system.
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