JP5321677B2 - xPSKトランスミッタの位相変調のタイミングを設定する方法及びシステム - Google Patents
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Description
Pulse Carving Misalignment in 20-Gbit/s RZ-DQPSK Data Generation”, ECOC
2007, paper 3.5.5において、パラレルQPSKトランスミッタのための変調タイミングの設定に使用可能な方法を提示している。しかしながら、この方法は、シリアルトランスミッタのための変調タイミングの設定には使用できない。更に、この方法には、タイミングに関して、一つのシンボルに制限された狭い調節範囲しかない。
Pulse-Carving Temporal Misalignment for a Serial-Type 80-Gbit/s RZ-DQPSK
Transmitter”, OFC 2008 paper OTuG2において、シリアル4PSKトランスミッタのための変調タイミングの設定に使用できる他の方法を提示している。しかしながら、この方法は、タイミングに関して一つのシンボルに制限された狭い調節範囲しかなく、大きく高価な測定装置である光学スペクトルアナライザーが必要である。
特性1:
該特定パターンは、対象位相変調器13−zによって行われる位相変調のタイミングの全調節範囲で、ピーク・トゥ・ピーク特性の最小値を唯一つだけ許すように決定される。
特定パターンは、固定数のシンボルだけ離れたシンボルの間の位相の差が、遅延干渉計51によって、振幅情報に正しく変換されるように決定される。したがって、遅延干渉計51の遅延は、前記の固定数のシンボルである。その場合、電気信号74のピーク・トゥ・ピーク特性(本実施形態では、電気信号74のピーク・トゥ・ピーク電圧)が、該固定数のシンボルだけ離れた、サブモジュール10又は20によって出射された光キャリアのシンボル間の位相差を反映している。
該特定パターンは、位相変調のタイミングが完全にマッチしている場合に、シンボル間の位相差が、1つの値、又は遅延干渉計51を通過した後の振幅が同一になる2つの値に制限されるように選択される。実際、一致しない3つの位相値は、遅延干渉計51を通過した後では少なくとも2つの振幅値になる。これは、シンボル間の位相差が一定であるか、タイミングが完全にマッチしている場合におけるシンボル間の位相差の設定について、遅延干渉計51の強め合う干渉に対応するシンボル間の位相差と、遅延干渉計51の弱め合う干渉に対応するシンボル間の位相差によって形成される軸が、対称的な軸であることを意味している。この場合、両方の位相差値が、軸上で、同じ投影点を有している。
対象位相変調器13−zによって行われる位相変調のタイミングが完全にマッチした場合に得られるシンボル間の位相差のみが、光キャリアが遅延干渉計51を通過した後の単一の振幅値に対応している。これは、タイミングが完全にはマッチしていない場合にはシンボル間の位相差が一定ではなく(副特性4−A)、シンボル間の位相差の設定について、上記軸が対称の軸でない(副特性4−B)を意味している。
ψ(i)=ψm(i)+ψ0(i)
が成立する。
ψ(i)=ψ(l)
ψm(i)=ψm(l)
ψ0(i)=ψ0(l)
である。これは、同一シンボルであるが、特定パターンの異なる繰り返し上にある場合に対応する。
任意の自然数bについて、位相状態の集合を定義する:
Θ(b)={ψ(i+b)−ψ(i)}∧(0≦i<A)}
これは、該特定パターンが伝送されたときに、サブモジュール10又は20によって出射されたb個のシンボルだけ離れたシンボル間の位相差に対応している。集合Θ(b)における光信号の状態は、一定の振幅を有している。
1. 特定パターンの長さAは、該特定パターンの持続時間が対象位相変調器13−zによって行われる位相変調のタイミングの設定領域よりも長くなるように選ばれる。これは、特性1に対応している。
Ψ(i,j)=ψm(j+P)−ψm(j)+ψ0(i+j+P)−ψ0(i+j)
ここで、Pは、前述の条件で定義され、
Ψ(0,j)=ψ(j+P)−ψ(j)
である。
位相変調のタイミングがi個のシンボル周期だけ遅延されたとき、Ψ(i,j)は、j番目のシンボルの位相差に等価である。
(∃j∧∃k)∧(0≦j<A)∧(0≦k<A)∧(k≠j)
∧(Ψ(i,j)≠Ψ(i,k))
が成立する。これは、副特性4−Aに対応する。
加えて、
(∃j’)∧(0≦j’<A)∧(∀k’)∧(0≦k’<A)∧(k’≠j’)
∧((Ψ(i,j’)+Ψ(i,k’))≠(φ1+φ2+2π/h)
が成立する。これは、副特性4−Bに対応する。
φ1=φ0+π/h
φ2=φ0−π/h
に選ばれる。ここで、φ0は、遅延干渉計51−1の短アームに設けられた位相調節部83の調節位相である。遅延干渉計51−1によって出射された光信号72−1及び73−1は、平衡フォトディテクター52−1によって電気信号74−1に変換される。ピーク・トゥ・ピーク検出回路61は、電気信号74−1のピーク・トゥ・ピーク電圧を検出する。z番目の位相変調器13−zによって行われる位相変調のタイミングは、電気信号74−1のピーク・トゥ・ピーク電圧を最小化するように設定される。
Y. Han et al., “Simplified receiver implementation for optical differential 8-level
phase-shift keying”, Electronics Letters, Vol. 14, No. 21 (October 2004), に開示されており、16次のDxPSKについてはR. Sambaraju et al., “16-level differential phase shift
keying (D16PSK) in direct detection optical communication systems”, Optics
Express, Vol. 14, No. 22, pp. 10239-10244 (October 2006) に開示されている。
φ1=φ0+π/h
φ2=φ0−π/h
として選ばれる。ここで、φ0は、遅延干渉計51−1の短アームに設けられた位相調節部83の調節位相である。遅延干渉計51−1から出射された光信号72−1、73−1は、平衡フォトディテクター52−1によって電気信号74−1に変換される。ピーク・トゥ・ピーク検出回路61は、電気信号74−1のピーク・トゥ・ピーク電圧を検出する。位相変調器13−zによって行われる位相変調のタイミングは、電気信号74−1のピーク・トゥ・ピーク電圧を最小にするように設定される。
位相変調器13によって行われる位相変調のタイミングは、電気信号74−1のピーク・トゥ・ピーク電圧を最小化するように設定される。
まず、図8のシリアルDQPSKトランスミッタ400の位相変調タイミングの設定について説明する。
1. 特定パターンの長さは、12ビットであり(N=12)、6シンボルに対応している(A=6)。これは、位相変調器13の位相変調のタイミングの調節範囲よりも長い。
2. 位相差は、直接に連続しているシンボル間にとられている。これは、選択された遅延干渉計51が1シンボル遅延干渉計(P=1)であることに整合している。シンボル間の位相差は、0又は3π/2だけが許容される。これは、h=4、φ1=0、φ2=πに対応している。その場合、遅延干渉計51は、このシンボル間の位相差が、−π/4に調節された位相について設定されており、且つ、0、3π/2の位相値が、位相−π/4の軸に関して対称であるため、シンボル間の位相差を1つの振幅値に変換する。
3. タイミングが第2の位相変調器13の完全な整合からずれた場合には、如何なる場合でも、光キャリア37が1シンボル遅延干渉計51を通過した後で、1より多い数の振幅に対応するシンボル間の位相差を生じさせる。
4. パターンの長さは12ビットであり(N=12)、6シンボルに対応している(A=6)。これは、位相変調器13の位相変調のタイミングの調節範囲よりも長い。
5.位相差は、直接的に連続するシンボル間に取られている。これは、選択された遅延干渉計51が1シンボル遅延干渉計である(P=1)ことと整合している。シンボル間の位相差は0又は3π/2だけであり、これは、h=4、φ1=0、φ2=πに対応している。その場合、遅延干渉計51は、このシンボル間の位相差が、−π/4に調節された位相について設定されており、且つ、0、3π/2の位相値が、位相−π/4の軸に関して対称であるため、シンボル間の位相差を1つの振幅値に変換する。
6. タイミングが位相変調器13の完全な整合からずれた場合には、如何なる場合でも、光キャリアが1シンボル遅延干渉計51を通過した後で、1より多い数の振幅に対応するシンボル間の位相差を生じさせる。
Claims (22)
- 複数の位相変調器を具備し4次以上の次数の位相シフトキーイングを行う光トランスミッタにおいて、前記複数の位相変調器のうちの対象位相変調器による位相変調のタイミングを設定するステップを備え、
該設定するステップは、
特定パターンを前記光トランスミッタに供給し、前記光トランスミッタに前記特定パターンに従って光キャリアを出射させるステップと、
遅延干渉計によって前記光キャリアを受け取るステップと、
前記遅延干渉計から出射された光信号を電気信号に変換するステップと、
前記電気信号のピーク・トゥ・ピーク値を検出するステップ
とを備え、
前記対象位相変調器の前記位相変調の前記タイミングが、前記電気信号の前記ピーク・トゥ・ピーク値を最小にするように設定される
方法。 - 請求項1の方法であって、
前記光トランスミッタは、更に、少なくとも一つの他の位相変調器を備えており、
前記特定パターンの長さAは、前記特定パターンの持続時間が前記対象位相変調器によって行われる前記位相変調の前記タイミングの設定範囲より長くなるように選択され、
前記遅延干渉計は、P−シンボル遅延干渉計であり、Pは、厳密にAより小さく、
前記対象位相変調器は、前記光キャリアの位相を0又は2π/hだけシフトさせ、hは整数であり、
前記少なくとも一の他の位相変調器によって書き込まれることができる位相状態の集合である集合Φに2つの位相状態φ1及びφ2が存在し、φ1及びφ2は同一であってよく、
Θ(P)⊆ΘMAX,
(φ2+2π/h)∈Θ(P)
であり、
ΘMAXは、
ΘMAX={(φ1);(φ2+2π/h)}
として定義された集合であり、
Θ(P)は、
Θ(P)={(ψ(i+P)−ψ(i))∧(0≦i<A)}
として定義された集合であり、
ψ(i)は、
ψ(i)=ψm(i)+ψ0(i)
として定義され、
ψm(i)は、前記少なくとも一の他の位相変調器で書き込まれる位相であり、
ψ0(i)は、前記対象位相変調器で書き込まれる位相であり、
Aより厳密に小さい任意の非零の自然数iについて、
(∃j∧∃k)∧(0≦j<A)∧(0≦k<A)∧(k≠j)
∧(Ψ(i,j)≠Ψ(i,k)),(∃j’)∧(0≦j’<A)∧(∀k’)∧(0≦k’<A)∧(k’≠j’)
∧((Ψ(i,j’)+Ψ(i,k’))≠(φ1+φ2+2π/h)
であり、
Ψ(i,j)が、
Ψ(i,j)=ψm(j+P)−ψm(j)+ψ0(i+j+P)−ψ0(i+j)
と定義される
方法。 - 請求項1又は2に記載の方法であって、
前記光トランスミッタが、次数が4次以上である高次差動位相シフトキーイングトランスミッタである
方法。 - 請求項1乃至3のいずれかの方法であって、
前記光トランスミッタが、前記光キャリアにRZカービングを行うRZカーバを含み、
前記RZカーバが、前記電気信号の前記ピーク・トゥ・ピーク値が検出される時、オフにされる
方法。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法であって、
前記ピーク・トゥ・ピーク値は、前記特定パターンの変調に同期して、前記光キャリアのシンボルの中央付近の少なくとも一点についてサンプリングされる
方法。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の方法であって、
前記設定するステップは、基準位相変調器に続く全ての位相変調器について、再帰的に行われる
方法。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の方法であって、
前記光トランスミッタは、直列に接続された第1及び第2変調器を含むシリアルDQPSKトランスミッタであり、
前記第1位相変調器は、前記光キャリアを0又はπラジアンだけ変調し、
前記第2位相変調器は、前記光キャリアを0又はπ/2ラジアンだけ変調し、
前記対象位相変調器は、前記第1及び第2位相変調器から選択される
方法。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の方法であって、
前記光トランスミッタは、並列に接続された第1及び第2アームを含むパラレルDQPSKトランスミッタであり、
前記第1アームは、前記光キャリアをゼロ又はπラジアンで変調する第1位相変調器を含み、
前記第2アームは、
前記光キャリアをゼロ又はπラジアンで変調する第2位相変調器と、
π/2ラジアンの位相シフトを与える追加の位相シフタ
とを備える
方法。 - 請求項1乃至8のいずれかの方法であって、
前記光トランスミッタの波長は調節可能であり、
前記設定するステップは、前記光トランスミッタの波長切り替えシーケンスの間に行われる
方法。 - 複数の位相変調器を具備し2n次(nは、2以上の自然数)の位相シフトキーイングを行う光トランスミッタについて、前記複数の位相変調器のうちの対象位相変調器による位相変調のタイミングを設定する制御システムであって、
前記光トランスミッタによって出射された光キャリアの一部または全部を受け取るように構成された遅延干渉計と、
前記遅延干渉計から出射された光信号を電気信号に変換するフォトディテクターと、
電気信号のピーク・トゥ・ピーク値を検出するピーク・トゥ・ピーク検出器と、
特定パターンが前記対象位相変調器に供給されたとき、前記ピーク・トゥ・ピーク値に応答して前記対象位相変調器によって行われる位相変調のタイミングを設定するように構成されたフィードバック回路
とを備える
制御システム。 - 請求項10に記載の制御システムであって、
前記フィードバック回路は、前記対象位相変調器によって行われる位相変調の前記タイミングを前記ピーク・トゥ・ピーク値を最小にするように設定するように構成された
制御システム。 - 請求項10又は11に記載の制御システムであって、
前記ピーク・トゥ・ピーク値は、前記特定パターンの変調に同期して、前記ピーク・トゥ・ピーク検出器により、前記光キャリアのシンボルの中央付近の少なくとも一点についてサンプリングされる
制御システム。 - 請求項10乃至12のいずれかに記載の制御システムであって、更に、
前記対象位相変調器によって行われる位相変調の前記タイミングを設定する際に、特定パターンを供給するパターン生成器を備える
制御システム。 - 請求項13に記載の制御システムであって、
前記光トランスミッタは、更に、少なくとも一の他の光変調器を含み、
前記特定パターンの長さAは、前記特定パターンの持続時間が前記対象位相変調器によって行われる前記位相変調の前記タイミングの設定範囲より長くなるように選択され、
前記遅延干渉計は、P−シンボル遅延干渉計であり、Pは、厳密にAより小さく、
前記対象位相変調器は、前記光キャリアの位相を0又は2π/hだけシフトさせ、hは整数であり、
前記少なくとも一の他の位相変調器によって書き込まれることができる位相状態の集合で
ある集合Φに2つの位相状態φ1及びφ2が存在し、φ1及びφ2は同一であってよく、
Θ(P)⊆ΘMAX,
(φ2+2π/h)∈Θ(P)
であり、
ΘMAXは、
ΘMAX={(φ1);(φ2+2π/h)}
として定義された集合であり、
Θ(P)は、
Θ(P)={(ψ(i+P)−ψ(i))∧(0≦i<A)}
として定義された集合であり、
ψ(i)は、
ψ(i)=ψm(i)+ψ0(i)
として定義され、
ψm(i)は、前記少なくとも一の他の位相変調器で書き込まれる位相であり、
ψ0(i)は、前記対象位相変調器で書き込まれる位相であり、
Aより厳密に小さい任意の非零の自然数iについて、
(∃j∧∃k)∧(0≦j<A)∧(0≦k<A)∧(k≠j)
∧(Ψ(i,j)≠Ψ(i,k)),(∃j’)∧(0≦j’<A)∧(∀k’)∧(0≦k’<A)∧(k’≠j’)
∧((Ψ(i,j’)+Ψ(i,k’))≠(φ1+φ2+2π/h)
であり、
Ψ(i,j)が、
Ψ(i,j)=ψm(j+P)−ψm(j)+ψ0(i+j+P)−ψ0(i+j)
と定義される
制御システム。 - 4次以上の次数の位相シフトキーイングを行う光トランスミッタであって、
光キャリアを変調する複数の位相変調器と、
前記光キャリアの一部または全部を受けるように構成された遅延干渉計と、
前記遅延干渉計から出射された光信号を電気信号に変換するフォトディテクターと、
前記電気信号のピーク・トゥ・ピーク値を検出するピーク・トゥ・ピーク検出器と、
特定パターンが前記複数の位相変調器のうちの対象の位相変調器に供給されたときに、前記ピーク・トゥ・ピーク値に応答して前記対象の位相変調器によって行われる位相変調のタイミングを設定することに対応したフィードバック回路
とを備える
光トランスミッタ。 - 請求項15に記載の光トランスミッタであって、更に、
特定パターンを保存する媒体を備え、
前記複数の位相変調器のうちの前記対象の位相変調器によって行われる位相変調のタイミングが設定される際に、前記複数の位相変調器のうちの前記対象の位相変調器は、前記特定パターンに応答して前記光キャリアを変調し、
前記特定パターンの長さAは、前記特定パターンの持続時間が前記対象の位相変調器によって行われる前記位相変調の前記タイミングの設定範囲より長くなるように選択され、
前記遅延干渉計は、P−シンボル遅延干渉計であり、Pは、厳密にAより小さく、
前記複数の位相変調器のうちの前記対象の位相変調器は、前記光キャリアの位相を0又は2π/hだけシフトさせ、hは整数であり、
前記少なくとも一の他の位相変調器によって書き込まれることができる位相状態の集合である集合Φに2つの位相状態φ1及びφ2が存在し、φ1及びφ2は同一であってよく、
Θ(P)⊆ΘMAX,
(φ2+2π/h)∈Θ(P)
であり、
ΘMAXは、
ΘMAX={(φ1);(φ2+2π/h)}
として定義された集合であり、
Θ(P)は、
Θ(P)={(ψ(i+P)−ψ(i))∧(0≦i<A)}
として定義された集合であり、
ψ(i)は、
ψ(i)=ψm(i)+ψ0(i)
として定義され、
ψm(i)は、前記少なくとも一の他の位相変調器で書き込まれる位相であり、
ψ0(i)は、前記複数の位相変調器のうちの前記対象の位相変調器で書き込まれる位
相であり、
Aより厳密に小さい任意の非零の自然数iについて、
(∃j∧∃k)∧(0≦j<A)∧(0≦k<A)∧(k≠j)
∧(Ψ(i,j)≠Ψ(i,k)),
(∃j’)∧(0≦j’<A)∧(∀k’)∧(0≦k’<A)∧(k’≠j’)
∧((Ψ(i,j’)+Ψ(i,k’))≠(φ1+φ2+2π/h)
であり、
Ψ(i,j)が、
Ψ(i,j)=ψm(j+P)−ψm(j)+ψ0(i+j+P)−ψ0(i+j)
と定義される
光トランスミッタ。 - 請求項15又は16に記載の光トランスミッタであって、
前記フィードバック回路は、前記複数の位相変調器のうちの前記対象の位相変調器によって行われる位相変調の前記タイミングを前記ピーク・トゥ・ピーク値を最小にするように設定するように構成された
光トランスミッタ。 - 請求項15乃至17のいずれかに記載の光トランスミッタであって、
前記トランスミッタが、シリアルDQPSKトランスミッタであり、
前記複数の位相変調器は、直列に接続された第1及び第2位相変調器を含み、
前記第1位相変調器は、前記光キャリアを0又はπラジアンだけ変調し、
前記第2位相変調器は、前記光キャリアを0又はπ/2ラジアンだけ変調し、
前記遅延干渉計は、1シンボル遅延干渉計である
光トランスミッタ。 - 請求項15乃至17のいずれかに記載の光トランスミッタであって、
前記光トランスミッタは、第1及び第2アームを含むパラレルDQPSKトランスミッタであり、
前記複数の位相変調器は、共に前記光キャリアをゼロ又はπラジアンで変調する第1及び第2位相変調器を含み、
前記第1アームは前記第1位相変調器を含み、
前記第2アームは、
前記第2位相変調器と、
π/2ラジアンの位相シフトを行う追加の位相シフタ
とを備え、
前記遅延干渉計は、1シンボル遅延干渉計である
光トランスミッタ。 - 請求項15乃至19のいずれかに記載の光トランスミッタであって、
更に、前記光キャリアに対してRZカービングを行うRZカーバを備え、
前記RZカーバが、前記電気信号のピーク・トゥ・ピーク値が検出されるときにオフにされる
光トランスミッタ。 - 請求項15乃至20のいずれかに記載の光トランスミッタであって、
前記ピーク・トゥ・ピーク値は、前記ピーク・トゥ・ピーク検出器により、前記光キャリアのシンボルの中央付近の少なくとも一点について、前記特定パターンの変調に同期してサンプリングされる
光トランスミッタ。 - 4次以上の次数の位相シフトキーイングを行う、複数の位相変調器を含むxPSK変調器と、
前記xPSK変調器によって出射された光キャリアの一部又は全部を受け取ることに対応した複数の遅延干渉計と、前記遅延干渉計からそれぞれに受け取った光信号を電気信号に変換する複数のフォトディテクターとを含む復調器と、
前記電気信号のうちの一のピーク・トゥ・ピーク値を検出するピーク・トゥ・ピーク検出器と、
前記複数の位相変調器のうちの対象の位相変調器に特定パターンが供給されたとき、前記ピーク・トゥ・ピーク値に応答して前記対象の位相変調器によって行われる位相変調のタイミングを設定することに対応したフィードバック回路
とを備える
光トランスポンダ。
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