JP5803164B2 - 光送信器 - Google Patents

Description

本発明は、光通信システムに用いられる光送信器に関する。

近年、インターネットや携帯電話の普及による通信容量の増大にともない、幹線系光通信システムの大容量化が必要とされており、１波長当たりの通信容量が４０Ｇｂｉｔ／ｓまたは１００Ｇｂｉｔ／ｓを超える光送受信器の研究開発が行われている。

しかし、１波長当たりの伝送容量を大きくすると、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）の低下や、伝送路の波長分散、偏波モード分散、非線形効果等による波形歪みのため、伝送信号の品質劣化が大きくなる。

このため、４０Ｇｂｉｔ／ｓを超える光通信システムでは、ＯＳＮＲ耐力及び伝送路の波形歪み耐力があるデジタルコヒーレント受信方式が注目されている。
従来の受信方式では、光強度のＯＮ／ＯＦＦを２値信号に割り当てて直接検波する（ＯＯＫ；On-Off Keying）。これに対して、デジタルコヒーレント受信方式では、光強度と位相情報をコヒーレント受信システムにより抽出し、抽出された光強度と位相の情報をアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）により量子化することで、デジタル信号処理回路にて復調を行う。

デジタルコヒーレント受信方式は、コヒーレント受信方式によるＯＳＮＲ耐力の改善と、デジタル信号処理回路による波形歪みの補償が可能なため、1波長当たりの通信容量が大きい場合でも伝送信号の品質劣化を抑圧することができる。また、デジタル信号処理回路により波形歪みの補償が可能となるため、ネットワークの構成変更などによる経路変更にも比較的柔軟に対応することが可能となる。

さらに、デジタルコヒーレント受信方式は、１シンボルで多ビットの情報を送信可能な変調方式と組み合わせ、周波数効率の高い伝送システムを構築することができる。このような変調方式としては、QPSK(４値位相変調方式)、8PSK、16QAM、256QAMなどのように位相情報や強度情報を多値化する多値変調方式や、直交する偏波に異なる情報を多重する偏波多重方式、１波長グリッド内に高密度多重された複数の周波数（サブキャリア）に異なる情報を多重するマルチキャリア多重方式等が知られている。マルチキャリア多重方式の典型例としては、Frequency Division Multiplexing（ＦＤＭ、周波数多重）方式及びOrthogonal Frequency Division Multiplexing（ＯＦＤＭ、直交周波数多重）方式が挙げられる。OFDMを実現する方法としては、非特許文献1に示すように、位相同期した複数のサブキャリア信号(多周波数光源)を変調する方法などが挙げられる。

ネットワーク構成を柔軟に変更してネットワーク容量の利用効率を向上させる技術についての検討も盛んに行われており、線形的な波形歪みを柔軟に補償できるデジタルコヒーレント受信方式の適用に注目が集まっている。

しかし、ネットワークを使用するユーザからの要求としては、ネットワークのトラフィック量だけでなく、伝送したい場所(伝送距離)などを考慮する必要もあり、それらについても柔軟に対応する必要がある。また、その信号を伝送するシステムの条件(例えば、光SNR、非線形効果、波長配置など)もネットワークによって様々であり、それらについても柔軟に対応することが望まれる。

以上のような要求に対応するためには、システム要求(容量、帯域、距離)や条件(光SNR、非線形効果)に応じて、変調方式、変調レート（Baud Rate）などの送信部の動作を柔軟に可変できることが望ましい。

図１及び図２は、従来技術を説明する図である。
図１（ａ）は、多周波数光源を用いた周波数配置の従来の例を示す。図１（ａ）では、１０Ｇｂ／ｓのＯＯＫ信号、４０Ｇｂ／ｓのＤＰＳＫ信号、１００Ｇｂ／ｓのＦＤＭ−ＱＰＳＫ信号が配置されているが、これらの周波数配置はばらばらであり、このような場合、隣り合う信号帯域同士で干渉が起こり、信号劣化を引き起こす。そこで、図１（ｂ）に示されるように、同様の変調方式の信号はできるだけ隣りあわせとなるように信号帯域を定めることが行なわれる。図１（ｂ）では、１．１２Ｔｂ／ｓの信号と、４４０Ｇｂ／ｓの信号と、１００Ｇｂ／ｓの信号があるが、これらは、３つの信号帯域の中にそれぞれまとめられて配置されている。このように、各周波数の変調方式を柔軟に変化させて、複数の異なる変調方式の信号を、出来るだけ少ない信号帯域にまとめて送信できるようにすることが望まれる。

図２は、多周波数光源を用いた従来の送信器の構成例である。
レーザ１０からは、単一周波数の光が出力される（ａ）。マルチキャリア生成器１１において、レーザ１０からの単一周波数の光は、複数の周波数キャリアからなる光に変換される（ｂ）。デマルチプレクサ１２においては、マルチキャリア生成器１１で生成された各周波数を分離し、変調器１３に入力する。ここでは、変調器の一例として、偏波ダイバーシチＩ／Ｑ変調器アレイ１３を示している。この変調器１３では、Ｉ信号とＱ信号を用いた変調を行い、直交する偏波に各々異なる信号をのせて送出する。変調器１３からの光信号は、カプラ１４で合波され、送出される。送出される光信号の周波数スペクトルは、（ｂ）の各周波数の光が変調によって各周波数の回りに広がりを持ったものとなっている（ｃ）。

非特許文献1に記載がある多周波数光源を用いてOFDM信号を適用した場合、各サブキャリアの変調方式(多値度)およびサブキャリア数を可変し、ネットワークのトラフィック量に対応することができる。しかし、1つのOFDM信号では、全てのサブキャリア間の周波数差およびBaud Rateは固定であり、システムの条件を満たすための要求に柔軟に対応することが十分にできない。

1つの光源から発生する多周波数光源を用いた送信器において、各サブキャリアの多値度およびサブキャリア数を変化させ、トラフィック量の増減に対応するだけでなく、各サブキャリア間の周波数差やBaud Rateを変更し、サブキャリア間で異なるBaud Rateを適用することにより、伝送距離などの変化にも対応できることが必要となる。

従来技術には、シングルキャリア信号生成部をそれぞれ複数の波長帯域に対応させ、シングルキャリア信号光帯域を増加するものや、検出した位相信号に応じて、２つのＬＤの一方の位相を制御し、チャネル数を拡大するものや、光ゲートを用いて光パルス以外の光を抑圧し、光ＳＮＲを改善するものや、パルス光の繰り返し周波数は等しいが発振周波数が異なる２つのパルス光発生回路を用い、非線形光学効果を利用して広帯域且つ周波数間隔の等しい多波長光を発生するものがある。

特開２０１０−１２４３２０号公報 特開２００９−２４４３０４号公報 特開２００２−０６２５１４号公報 特開２００１−２４９３６７号公報

"Terabit Superchannels for High Spectral Efficiency Transmission", S. Chandrasekhar, et.al., Tu.3.C.5, ECOC2010.

以下の実施形態では、サブキャリア間で異なる変調レートを適用可能とし、伝送距離などの変化にも対応できる光送信器を提供する。

本実施形態の一側面における光送信器は、光通信ネットワークへ光信号を送信する光送信器であって、クロック信号を発振する参照クロックと、該光通信ネットワークでの光信号の伝送に関する情報を取得し、該取得した情報に基づいて該参照クロック発生部を制御して参照クロック信号の周波数を設定する制御部と、光搬送波の光位相が同期した複数の連続光を発生させ、周波数が変換された該クロック信号に基づいて動作することにより、その光周波数間隔を可変できる多周波数位相同期光源と、該多周波数位相同期光源の発生する複数の連続光を選択的に透過させ、透過された連続光を分波する周波数選択分波部と、該周波数選択分波部からの光周波数毎の搬送波を変調する変調信号の変調レートを、周波数が変換された該クロック信号に基づいて動作することにより、光周波数毎に個別に可変できる複数の光変調部とを備える。なお、この構成において、光信号の伝送に関する情報は、光信号の伝送路の伝送特性のパラメータの測定結果である。

以下の実施形態によれば、サブキャリア間で異なる変調レートを適用可能とし、伝送距離などの変化にも対応できる光送信器を提供することができる。

従来技術を説明する図（その１）である。 従来技術を説明する図（その２）である。 本実施形態の構成例を示す図である。 図３に示した構成図の中に記載の送信器制御部の制御動作を説明した図（その１）である。 図３に示した構成図の中に記載の送信器制御部の制御動作を説明した図（その２）である。 図３において、変調後の光信号の合波を行なう可変光周波数合波器を波長依存性の小さいパワー合波器とした構成例を示す図である。 図３において等間隔光周波数コム発生器の出力部に配置される可変光周波数分波器を変調後の信号を合波する合波器としても使用する構成例を示す図である。 不等間隔光周波数コム発生器の構成として、等間隔光周波数コム発生器と可変光周波数ブロック器で構成した例を示す図である。 送信モジュールにDA変換器を適用した例を示す図である。 等間隔光周波数コム発生器の設定クロックとして参照クロックのクロック信号を直接入力し、その参照クロックに周波数可変機能を付加するとともに、等間隔光周波数コム発生器への入力周波数を基準に変調レートなどを設定する構成例を示す図である。 本実施形態の変調方式/変調レート可変多周波数送信器を用いた、光送信装置の構成例を示す図である。 本実施形態の変調方式/変調レート可変多周波数送信器を用いた、光伝送システムの構成例を示す図である。 不等間隔周波数コム発生回路の構成例を示す図である。

本実施形態においては、多周波数位相同期光源と、周波数間隔設定部と、光変調部を設ける。多周波数位相同期光源は、光搬送波の光位相が同期した複数の連続光を発生させ、その光周波数間隔を可変できる光源である。周波数間隔設定部は、その多周波数位相同期光源の周波数間隔を周波数毎に個別に可変するための設定を行なう。光変調部は、多周波数位相光源の光周波数毎の搬送波を変調する変調信号の変調レートを光周波数毎に個別に可変する。そして、光周波数間隔の設定周波数と光変調部の変調の周波数が同期するように、１つの発振器からのクロック信号を用いて動作させる。

本実施形態によれば、従来の光通信ネットワークとは異なり、トラフィック量の増減に対応するだけでなく、ネットワークの接続可能範囲のダイナミックな変化にも柔軟に対応可能となり、ネットワークまたは送信部の柔軟性および拡張性が向上する。

本実施形態にOFDM技術を適用したシステムの場合には、周波数ゆらぎにより光周波数間隔と変調器の電気変調の周波数にずれが生じるとOFDM条件からはずれ、サブキャリア間の干渉が大きくなってしまう。また、各サブキャリア間で異なるBaud Rateを適用するようなシステムの場合には、周波数ゆらぎにより光周波数間隔が電気変調周波数よりも小さくなってしまうと、干渉が大きくなってしまう。また、OFDM技術を用いた場合、よりよい特性を得るためには、送信器と受信器の周波数が同期している必要がある。そこで、送受信器でそれぞれ基準同期信号（基準の１つの発振器からのクロック信号）を用いる構成にすることにより、周波数のばらつきが低減でき、周波数同期を簡略化できる。

以下、図面を参照することにより、本実施形態について説明する。
図３は、本実施形態の構成例を示す図である。
光通信ネットワークの各ノードからの受信信号のモニタ信号(光SNR、累積波長分散、非線形効果による波形歪みなど)を収集した伝送特性モニタ２０からのモニタ信号と、NMS（Network Management System）及びEMS（Element Management System）または、制御プレーン２１から収集される顧客要求、隣接チャネルの変調方式/波長間隔の情報、伝送路の情報、ノードの設定情報などが送信器制御部２２に与えられる。

送信器制御部２２では、これらの情報を元に、光周波数間隔、各光変調器の変調方式(多値度)およびBaud Rateを決定し、それを元に、基準となる参照クロック２３を設定するとともに各設定部に要求を渡す。

光周波数合分波器設定部２４から出力された制御信号は、不等間隔光周波数コム発生器２５の等間隔光周波数コム発生器２６から出力された光信号から所定の光信号を抽出できるように可変光周波数分波器２７において透過/非透過の光周波数あるいは光周波数帯域を設定する。これにより、等間隔光周波数コム発生器２６から出力される、周波数間隔が等間隔の複数の連続光から、特定の周波数の連続光のみを透過させることにより、周波数間隔が異なる複数の連続光を生成することが出来る。また、変調後の信号を合波するときに用いられる可変光周波数合波器２８において透過/非透過の光周波数を設定する。これにより、使用する周波数の光信号を選択することができる。

可変光周波数分波器２７の例としては、"Highly programmable Wavelength Selective Switch based on Liquid Crystal on Silicon switching elements", G. Baxter et al. OTuF2, ECOC2010に記載されたものや、波長合分波器と光スイッチを組み合わせたものが知られている。

等間隔光周波数コム発生器２６の構成例としては、前述の特許文献１の図２、図３、図４とその説明に記載がある。光周波数コムというのは、複数の光周波数の連続光が周波数軸上に並んだ様子が櫛のようであることからつけられた名前である。

また、等間隔光周波数コム発生器２６と可変光周波数分波器２７の構成で所定の光周波数コムを発生させる構成としたが、単独の不等間隔光周波数コム発生器に置き換えてもよい。単独の不等間隔光周波数コム発生器としては、内部に等間隔光周波数コム発生器２６と同様の構成を有し、発生した光周波数コムから不要な周波数の連続光をブロックする構成とすることが出来る。

光変調器−変調部設定部２９から出力された制御信号（変調度、変調方式、補償パラメータを含む）は、各送信モジュール３０の変調部１〜３（ここでは、変調部は３つとしているが、実際には必要な数だけ設けられる）においての多値度や出力振幅などを設定する。

光変調器−電気周波数可変倍率器倍率設定部３１から出力された制御信号は、各送信モジュール３０の変調部１〜３で使われるBaud Rateを設定する。Baud Rateは、電気周波数可変倍率器１〜３において設定される電気周波数の倍率によって設定される。電気周波数の倍率は、参照クロック２３の出力するクロック信号の周波数を何倍にするかを設定するものである。このように周波数が可変された電気周波数で変調部１〜３を駆動することにより、光変調器１〜３の動作速度が変えられ、出力される光信号のBaud Rateが可変される。

設定された参照クロック２３からのクロック信号は、電気周波数分配器３２に入力され、電気周波数分配器３２により等間隔光周波数コム発生器２６および各送信モジュール３０に分配される。

等間隔光周波数コム発生器２６に入力されるクロック信号は電気周波数可変倍率器３３によって周波数を可変できる。参照クロック信号２３の周波数をf1,電気周波数可変倍率器の可変倍率をnとすると、等間隔光周波数コム発生器２６の発生する各周波数の連続光の周波数間隔をn x f1の範囲で可変できる。

また、各送信モジュール３０に入力された電気信号は、各モジュール内で電気周波数可変倍率器１〜３に入力され、設定された倍率に応じて周波数が可変され、その周波数で各光変調器に変調動作を行なわせる。電気周波数可変倍率器１〜３の可変倍率は、それぞれ、ｍ１、ｍ２、ｍ３と互いに異なる値とすることが出来る。これにより、サブキャリアごとにBaud Rateが異なる光信号を生成可能となる。

電気周波数可変倍率器３３及び電気周波数可変倍率器１〜３は、周波数を増加させる逓倍器でもよいし、周波数を低減させる分周器でもよい。
等間隔光周波数コム発生器２６には、参照クロック２３のクロックを電気周波数可変倍率器３３で周波数変換したものが、光変調器１〜３には、同じく参照クロック２３のクロックを電気周波数可変倍率器１〜３で周波数変換されたものが変調部１〜３を介して印加される。このように、光信号の周波数を生成する等間隔光周波数コム発生器２６と、Baud Rateを決定する光変調器１〜３に入力されるクロック信号が同じ参照クロック２３からのものとなる。したがって、参照クロック２３からのクロック信号の周波数が揺らいだとしたとき、サブキャリアの光周波数とBaud Rateに同じ揺らぎの影響が起こることになる。これは、サブキャリアの光周波数とBaud Rateが同期することを意味する。これにより、ＯＦＤＭ方式を使用する際、ＯＦＤＭ条件を満たすように出来、信号間干渉も低減することができるようになる。

図４及び図５は、図３に示した構成図の中に記載の送信器制御部の制御動作を説明した図である。
送信器制御部２２は、伝送特性モニタ２０、NMS/EMSあるいは制御プレーン２１から図４に示したような制御情報を取得する。伝送特性モニタ２０からの制御情報としては、光ＳＮＲ、非線形ペナルティ、累積波長分散、透過帯域幅削減ペナルティなどがある。NMS/EMSあるいは制御プレーン２１からの制御情報としては、所要伝送容量、所要伝送距離、適用可能伝送帯域（契約内容や空き状況等）、ファイバ種（伝送損失の大きさ、モードフィールド径Ａｅｆｆ、波長分散等に関する情報）、スパン長、中継ノード情報（ファイバ入力パワーや透過帯域の情報、装置の段数等）、隣接チャネルの変調方式／変調レートなどがある。

これらの制御情報と設定すべき光周波数間隔/各送受信モジュールの変調度・変調レートの関係を示したルックアップテーブルを元に光周波数間隔、各送受信モジュールの変調度/変調レートの設定値を決定する。そして、その設定情報を各個別の設定部に引渡し、制御を行う。

ここで、ルックアップテーブルの例としては、例えば、制御情報として、光SNRを受取ったとき、光SNRが低い場合には、多値度を下げたり、変調レートを下げることにより、光SNRに対して得られる誤り率が比較的低い変調方式に設定する。また、隣接チャネルの変調方式が10G-OOK(強度変調)の場合には（隣接チャネルへの干渉が多い場合）、10G-OOKの隣接周波数に位置するチャネルに該当する送受信モジュールの多値度を下げたり、変調レートを増加させる。さらに、中継ノードからの情報により、中継ノードの透過帯域が狭い場合には、多値度をあげ、変調レートを下げた周波数利用効率の高い変調方式を設定する。

ルックアップテーブルの例を以下に示す。

図５に沿って説明すると、送信制御部２２は、まず、ステップＳ１０において、伝送特性モニタ２０、NMS/EMSあるいは制御プレーン２１から制御情報を取得する。ステップＳ１１において、制御情報を元に、光周波数間隔、各送信モジュールの変調度／変調レートを、ルックアップテーブルを元に設定する。ステップＳ１２において、設定情報を、光周波数合分波器設定部２４、光変調器−変調部設定部２９、光変調器−電気周波数可変倍率器倍率設定部３１の各設定部に引き渡す。送信制御部２２は、この動作を変調方式の変更や光周波数の変更等が必要になるたびに行なう。

図６は、図３において、変調後の光信号の合波を行なう可変光周波数合波器を波長依存性の小さいパワー合波器とした構成例を示す図である。
図６において、図３と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

各送信モジュール３０からの光信号を合波する構成として、図３においては、光周波数選択機能を有する可変光周波数合波器を用いていた。これは、変調後に、使用する光信号と使用しない光信号を選択可能とするものであるが、使用しない光信号については、光変調器をシャットダウンしておけばよいと考えることも出来る。その場合、送信モジュール３０から出力される光信号は全て使用する光信号のみとなるので、変調後に光周波数を選択する必要は無いことになる。したがって、変調後は、光信号を合波するのみでよくなるので、図６のように、送信モジュール３０の後段には、光周波数選択機能を有しない、カプラ（ＣＰＬ）などの合波器４０を設けるようにすることも可能である。

図７は、図３において等間隔光周波数コム発生器の出力部に配置される可変光周波数分波器を変調後の光信号を合波する合波器としても使用する構成例を示す図である。
図７において、図３と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

図７の構成は、光送信器の構成部品の数を少なくしようとするものである。送信モジュール３０からの各周波数の光信号は、可変光周波数合分波器２７に入力され、合波されて出力される。この場合、可変光周波数合分波器２７には、等間隔光周波数コム発生器２６からの光と、送信モジュール３０内の光変調器１〜３からの光が入力されることになる。等間隔光周波数コム発生器２６からの光は、可変光周波数合分波器２７によって、各光周波数の連続光に分波され、送信モジュール３０からの各光周波数の光信号は合波されることになる。この場合、可変光周波数合分波器２７には、進行方向の違う光が同時に入力されることになるので、その入出力に光サーキュレータを設け、両者を分別可能とする。

図８は、不等間隔光周波数コム発生器の構成として、等間隔光周波数コム発生器と可変光周波数ブロック器で構成した例を示す図である。
図８において、図３と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

図８においては、不等間隔光周波数コム発生器２５を、等間隔光周波数コム発生器２６と可変光周波数ブロック器４５で構成している。可変光周波数ブロック器４５は、ＡＯＴＦ（Acousto-Optic Tunable Filter）などで構成され、ブロック光周波数設定部４７によって設定される光周波数を透過させないようにブロックする。可変光周波数ブロック器４５の出力側には、光周波数分波器４６が設けられ、可変光周波数ブロック器４５から出力された連続光を各光周波数の連続光に分波する。光周波数分波器４６は、分波周波数が可変である必要はなく、固定のものを使用可能である。例えば、光周波数分波器４６は、等間隔光周波数コム発生器２６が発生する全ての周波数の連続光を分波するように構成すればよい。使用する周波数は、可変光周波数ブロック器４５によって選択されるので、光周波数分波器４６は等間隔光周波数コム発生器２６の発生する周波数全ての連続光を分波できることから、選択後の周波数の連続光も同様に分波可能となる。

ブロック光周波数設定部４７は、送信器制御部２２が出力する、伝送特性モニタ２０、NMS/EMSまたは制御プレーン２１から得られる制御情報に基づいた、どの周波数を使用し、どの周波数を使用しないかを示す指示信号に基づいて、可変光周波数ブロック器４５を制御する。

図９は、送信モジュール内の電気周波数可変倍率器にDA変換器を適用した例を示す図である。
図９において、図３と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

図９は、送受信モジュール３０ａ内のPLL回路５０で参照クロック２３のクロック信号との同期がとられ、BaudRateが変換されたデジタル信号を生成し、DSP部５１およびDA（Digital to Analog）変換器５２でアナログ信号を生成して、変調レートを可変する構成例である。

図９においては、この構成は、送信モジュール３０ａについてのみ示しているが、変調部２、３、電気周波数可変倍率器２、３についても、PLL回路、DSP部、DA変換器で構成しても良い。

PLL回路５０は、参照クロック信号と位相関係が一定で、参照クロック信号に同期した、所定の電気周波数のデジタル周期波を出力する。このPLL回路５０の発振する所定の電気周波数は、PLL回路５０への設定によって可変とすることが出来る。PLL回路５０の発振周波数は、光変調器−電気周波数可変倍率器倍率設定部３１からの設定によって決定される。DSP部５１は、PLL回路５０からのデジタル周期波の出力を受けて、データを受信し、BaudRateが変換されたデジタル信号を生成し、DA変換器５２に入力するものである。DA変換器５２は、DSP回路５１からのデジタル信号をアナログの信号に変換して駆動部４９に与え、光変調器１の変調レートを設定するものである。

図１０は、等間隔光周波数コム発生器の設定クロックとして参照クロックのクロック信号を直接入力し、その参照クロックに周波数可変機能を付加するとともに、等間隔光周波数コム発生器への入力周波数を基準に変調レートなどを設定する構成例を示す図である。

図１０において、図９と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
基準とする参照クロックは等間隔光周波数コム発生器に入力されるクロック信号に限らず、各送信モジュールで適用される基準クロックでもよい。また、その場合、各送信モジュールにPLL回路を適用して同期をとる構成としてもよい。

図１０においては、周波数可変機能を備えた参照クロック５６を用いている。参照クロック５６の発振するクロック信号を等間隔光周波数コム発生器２６に入力することによって、このクロック信号の電気周波数に対応した周波数間隔の複数の連続光を発生することが出来る。したがって、参照クロックの発振するクロック信号の電気周波数を可変することにより、等間隔光周波数コム発生器２６の発生する複数の連続光の周波数間隔を可変することができる。

また、参照クロック５６の発振するクロック信号は、電気周波数可変倍率器５５に入力され、周波数変換されたのち電気周波数分配器３２に入力され、クロック信号として送信モジュール３０、３０ａに入力される。

図１１は、本実施形態の変調方式/変調レート可変多周波数送信器を用いた、光送信装置の構成例を示す図である。
図１１の光送信装置では、多周波数送信器６２と、ＯＯＫ送信器６０が並置され、それぞれからの光信号を多重部６１で多重して、出力光として出力している。なお、多周波数送信器６２の出力する光信号の隣接チャネルの光信号として、ＯＯＫ送信器６０から出力されるＯＯＫ信号として示しているが、他の変調方式の光信号との組み合わせであっても良い。

送信器制御部２２は、NMS/EMSまたは制御プレーン、及び、伝送特性モニタからの情報に基づき、各部への制御信号を出力すると共に、参照クロックと制御信号を出力する。等間隔周波数コム発生回路２６には、参照クロックが入力される。等間隔周波数コム発生回路２６は、参照クロックの周波数Δｆを周波数間隔として持つＮ本の連続光を出力する。

光周波数分波器２７は、透過帯域幅、透過中心周波数が可変な分波器で、送信器制御部２２からの制御信号に基づいて、等間隔周波数コム発生回路２６からのＮ本の連続光を選択的に通過させる。光周波数が等間隔の連続光を選択的に通過させる事により、不等間隔の周波数コム信号が得られる。この信号が、光送信モジュール３０に入力されることにより、それぞれの変調レート、変調方式の光信号が生成される。

図１１では、光送信モジュールＡは、符号レートが４Δｆ、変調方式がＢＰＳＫ、光送信モジュールＢ１は、符号レートがΔｆ、変調方式が１６ＱＡＭ、光送信モジュールＢ２は、符号レートがΔｆ、変調方式が１６ＱＡＭとして示されている。しかし、これらは例示であり、さまざまな変調レート、変調方式の組み合わせが可能である。
光送信モジュール３０からの光信号は、光周波数合波器２８によって合波され、多周波数送信信号とされたのち、多重部６１で隣接チャネルの光信号と多重されて出力される。

図１２は、本実施形態の変調方式/変調レート可変多周波数送信器を用いた、光伝送システムの構成例を示す図である。
光伝送システムは、送信装置６５、受信装置６９、及び中継ノード６８からなり、これらが伝送路６７で接続される。送信装置６５は、上記の実施形態で説明したように、多周波数送信器６２が複数備えられる。図１２には示されていないが、送信装置６５には、多周波数送信器６２のほかに、図１１で示したように、ＯＯＫ送信器を備えるようにしても良い。各送信器からの光信号は、多重部６１で多重され、伝送路６７に送出される。

送信装置６５には、中継ノード６８や受信装置６９において測定された伝送特性のパラメータ等をモニタする伝送特性モニタや、NMS/EMSまたは制御プレーンからのネットワーク情報を収集するネットワーク情報収集部６６が設けられる。ネットワーク情報収集部６６は、図３〜図１０には示されていないが、実際にはNMS/EMSまたは制御プレーンとのインタフェースとして設けられる。送信器制御部２２は、伝送特性モニタやネットワーク情報収集部６６からの情報に基づいて、多周波数送信器６２を制御する。

多周波数送信器６２には、本実施形態で説明したように、多周波数光源（等間隔周波数コム発生器）２６、（可変）光周波数分波器２７、光変調モジュール３０、（可変）光周波数合波器２８が設けられる。多周波数光源２６は、送信器制御部２２によって、その光周波数間隔が制御される。多周波数光源２６及び光周波数分波器２７によって、等間隔あるいは不等間隔の周波数間隔を持つ複数の光が生成される。

また、光変調モジュール３０は、送信器制御部２２によって、変調レートや変調方式が制御される。これにより、各光周波数について、さまざまなBaud Rateや変調方式（多値度）の光信号が生成される。

図１３は、不等間隔周波数コム発生回路の構成例を示す図である。
図１３（ａ）に示すように、周波数間隔Δｆの複数の等間隔の連続光を発生する等間隔周波数コム発生回路の出力から周波数ブロック器で不要な光周波数の連続光をブロックすることで、不等間隔な光周波数コムを生成することが出来る。

周波数ブロック器で、Ｎ本の隣接する光周波数の連続光の一部をブロックすることで、（Ｎ＋１）Δｆの周波数間隔を生成することが出来る。等間隔周波数コム発生回路には、電気周波数Δｆの参照クロックのクロック信号、あるいは、これを逓倍あるいは分周したクロック信号が入力される。等間隔周波数コム回路に入力されるクロック信号の電気周波数がΔｆの場合には、周波数間隔がΔｆの光周波数コムが発生される。同様に、Δｆを所定値だけ逓倍すれば、Δｆを所定値だけ逓倍したもの、所定値だけ分周すれば、所定値だけ分周されたものに対応する周波数間隔の光周波数コムが生成される。

等間隔周波数コム発生回路の構成例は、図１３（ｂ）に示されている。レーザ７０から出力される単一周波数の連続光は、カプラ７１を通過して、ＳＳＢ（Single Side Band）変調器（Ｉ／Ｑ変調器）７２に入力される。ＳＳＢ変調器７２には、参照クロックの発振器７９からの周期信号と、周期信号をπ／２移相器７６でπ／２だけ位相をずらした信号が入力される。このような２つの周期信号でＳＳＢ変調器７２を駆動すると、入力された連続光の周波数軸上の位置に対し、片側にサイドバンドの周波数成分が生成される。サイドバンドの光周波数と入力された連続光の光周波数との周波数差は、ＳＳＢ変調器に入力される周期波の電気周波数に対応する。

ＳＳＢ変調器７２に入力される周期波としては、発振器７９の発振周波数Δｆそのままや、これを逓倍器７７で逓倍したもの、分周器７７で分周したものが考えられる。ＳＳＢ変調器７２の出力は、アンプ７３で増幅された後出力されるが、一部がスプリッタ７４によって分岐される。分岐された出力は、アンプ７５によって増幅され、カプラ７１を介して、再びＳＳＢ変調器７２に入力される。

これにより、ＳＳＢ変調器７２で生成されたレーザ光のサイドバンド成分がＳＳＢ変調器７２に入力されることになるので、このサイドバンド成分に対し、更なるサイドバンド成分が生成されることになる。このような作用がスプリッタ７４からカプラ７１までのフィードバックループによって繰り返されるので、次々にサイドバンド成分が生成され、光周波数コムが生成されることになる。

ここで、フィードバックループのスプリッタ７４とアンプ７５の間に、周期フィルタ７８を含めるようにしても良い。この周期フィルタ７８は、フィードバックループによって再度ＳＳＢ変調器７２に入力される光周波数を選択するものである。フィードバックループを通過した光は再度ＳＳＢ変調器７２に入力され、更なるサイドバンド成分の生成が行なわれるが、周期フィルタ７８で、所定の光周波数の光をブロックすることにより、ブロックされた周波数の光については、そのサイドバンド成分が生成されないようにすることが出来る。これにより、等間隔周波数コム発生回路が生成する周波数コムの周波数の数を限定することができる。

１０、７０ レーザ
１１ マルチキャリア生成器
１２ デマルチプレクサ
１３ 偏波ダイバーシチＩ／Ｑ変調器アレイ
１４ カプラ
２０ 伝送特性モニタ
２１ ＮＭＳ，ＥＭＳまたは制御プレーン
２２ 送信器制御部
２３ 参照クロック
２４ 光周波数合分波器設定部
２５ 不等間隔光周波数コム発生器
２６ 等間隔光周波数コム発生器
２７ 可変光周波数分波器
２８ 可変光周波数合波器
２９ 光変調器−変調部設定部
３０ 送信モジュール
３１ 光変調器−電気周波数可変倍率器倍率設定部
３２ 電気周波数分配器
３３、５５ 電気周波数可変倍率器
４０ 合波器
４５ 可変光周波数ブロック器
４６ 光周波数分波器
４７ ブロック光周波数設定部
５０ PLL回路
５１ DSP部
５２ DA変換器
５６ 参照クロック（周波数可変）
６０ ＯＯＫ送信器
６１ 多重部
６２ 多周波数送信部
６５ 送信装置
６６ ネットワーク情報収集部
６７ 伝送路
６８ 中継ノード
６９ 受信装置
７１ カプラ
７２ ＳＳＢ変調器
７３、７５ アンプ
７４ スプリッタ
７６ π／２移相器
７７ 逓倍器あるいは分周器
７８ 周期フィルタ
７９ 発振器

Claims (6)

1. 光通信ネットワークへ光信号を送信する光送信器であって、
   参照クロック信号を発振する参照クロック発生部と、
   該光通信ネットワークでの光信号の伝送に関する情報を取得し、該取得した情報に基づいて該参照クロック発生部を制御して参照クロック信号の周波数を設定する制御部と、
   参照クロック信号の整数倍のクロック信号に基づく周波数間隔で、かつ、光位相が同期した複数の連続光を発生させる多周波数位相同期光源と、
   該多周波数位相同期光源の発生する複数の連続光を選択的に透過させ、透過された連続光を分波する周波数選択分波部と、
   該周波数選択分波部からの光周波数毎の光を、参照クロック信号の整数倍のクロック信号に基づいて変調する複数の光変調部と、
   を備え、
   前記光信号の伝送に関する情報は、前記光信号の伝送路の伝送特性のパラメータの測定結果である
   ことを特徴とする光送信器。
2. 前記周波数選択分波部は、選択的に透過させる光周波数あるいは光周波数帯域を可変できることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
3. 前記複数の光変調部からの出力光信号を合波する合波器を有することを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
4. 前記合波器は、合波する光信号の光周波数を可変できることを特徴とする請求項３に記載の光送信器。
5. 請求項１の光送信器を備える光送信装置。
6. 請求項１の光送信器を備える光伝送システム。