JP5905334B2

JP5905334B2 - １６ｑａｍ光信号を生成する送信装置および方法

Info

Publication number: JP5905334B2
Application number: JP2012121722A
Authority: JP
Inventors: 賢瑛崔; 釣谷　剛宏; 剛宏釣谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP2013247602A

Description

本発明は、光通信装置および光ファイバリンクを備える光通信システムにおいて使用される１６ＱＡＭ（１６ＱＡＭ、16-ary quadrature amplitude modulation）光信号を生成する送信装置および方法に関する。

高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）システムの高いスペクトル利用効率を得るため、１６値直交振幅変調（１６ＱＡＭ）形式は有望な変調方式である。１６ＱＡＭ光信号生成のため、いくつかの光信号送信器が提案された。これらは構成により以下の２つのタイプに分類できる。

第１の方法は、電気多値信号によって駆動される１つの光変調器を利用する方法である（非特許文献１および２）。第２の方法は、いくつかの光変調器により構成されるが、各変調器は電気２値信号によって駆動される方法である（非特許文献３）。これらより、１６ＱＡＭ光信号を生成するため、以下の３つの方法がある。

もっとも代表的な第１の方法は、非特許文献１に記載され、１つのデュアルパラレルマッハツェンダ変調器ＤＰ−ＭＺＭ（主ＭＺ干渉計が統合された２つの副ＭＺＭを備える）を利用することにより実行される。この駆動データは、高速任意波形発生器（ＡＷＧ）または高速デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）によって生成された４値符号化データである（図６（ａ））。ＤＰ−ＭＺＭは、光信号の位相と直交成分を独立に変調できるため、生成された１６ＱＡＭ光信号は非常に鮮明であり、よい性能になる。

第２の方法は、非特許文献２に記載され、ＤＰ−ＭＺＭの代わりに電気的４値信号によって駆動される１つのデュアルドライブマッハツェンダ変調器（ＤＤ−ＭＺＭ）を利用する（図６（ｂ））。

第３の方法は、非特許文献３に記載され、電気多値信号の使用を避けるため、合成技術を提案する。この方法は、直列のＤＰ−ＭＺＭ、ＭＺＭおよび位相変調器から構成され、各駆動信号は２値符号化データをである（図６（ｃ））。

P. J. Winzer, et al., JLT, vol. 28, 2010, pp. 547-556 M. Nakamura, et al., OFC/NFOEC2011, JThA42 X. Zhou, et al, ECOC2009, paper 10.3.5

しかしながら、第１の方法のＤＰ−ＭＺＭおよびＡＷＧ（またはＤＡＣ）は非常に高価であるだけでなく、送信器のバンド幅を制限する要素でもある。また、第２の方法の単純な構成は、より低コストが期待されるが、その性能は良くない。さらにＡＷＧの使用が要求される。また、第３の方法は、適切なおよび安定した動作のため、ＤＰ−ＭＺＭとＭＺＭのバイアス点を制御するいくつかのフィードバック回路を要求する。この結果、複雑さとコストが増加する。

したがって、本発明は、電気多値信号および／またはＤＰ−ＭＺＭを使用することなしに、高効率で１６ＱＡＭ光信号を生成する送信装置および方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の送信装置は、並列に接続された２つのマッハツェンダ変調器から成り、駆動信号の振幅およびバイアス電圧の調整に従って光信号のチャープを制御してその振幅と位相を操作して１６値直交振幅変調（１６ＱＡＭ）の４つのシンボルを生成し、該４つのシンボルで光信号を変調するデュアルドライブマッハツェンダ変調器と、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により変調された光信号を４等位相で変調して１６ＱＡＭ光信号を生成する、それぞれが２値駆動信号で駆動される直列の第１の位相変調器と第２の位相変調器とを備える。

また、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器内の２つのマッハツェンダ変調器は、２つの独立した駆動信号によって、独立して駆動されることも好ましい。

また、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器の第１の駆動信号の振幅（Ａ_１）、第２の駆動信号の振幅（Ａ_２）、およびバイアス電圧（ｖ_ｂ）は、光信号の振幅と位相を操作するために調整されることも好ましい。

また、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器が、Ａ_１＝Ａ_２＝０．３Ｖ_πおよびｖ_ｂ＝０．５Ｖ_π（Ｖ_πは前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧）で、１６ＱＡＭ配置の四分円に置かれた４つのシンボルを作ることも好ましい。

また、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器が、Ａ_１＝Ａ_２＝０．７Ｖ_πおよびｖ_ｂ＝０．５Ｖ_π（Ｖ_πは前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧）で、１６ＱＡＭ配置に置かれた４つのシンボルを作ることも好ましい。

上記課題を解決するため本発明の光信号を生成するための方法は、並列に接続された２つのマッハツェンダ変調器から成るデュアルドライブマッハツェンダ変調器が、駆動信号の振幅およびバイアス電圧の調整に従って光信号のチャープを制御してその振幅と位相を操作して１６値直交振幅変調（１６ＱＡＭ）の４つのシンボルを生成し、該４つのシンボルで光信号を変調するステップと、それぞれが２値駆動信号で駆動される直列の第１位相変調器と第２の位相変調器が、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により変調された光信号を４等位相で変調して１６ＱＡＭ光信号を生成するステップとを含む。

本発明の送信装置はＤＤ−ＭＺＭと位相変調器のみから構成され、フィードバック制御回路は、ＤＤ−ＭＺＭのバイアス制御のため１つのみ要求される。結果として、送信装置のコストと複雑さが非常に減少する。

さらに、本発明の送信装置の全ての構成要素は４０Ｇｂ／ｓシステムに対して商業的に利用可能であるため、４０ギガボー１６ＱＡＭ光信号を、送信等化（pre-qualization）や超高速ＤＡＣのような最先端の技術を用いることなく達成可能である。

本発明の送信装置の構成を示す。第１の実施例でのＤＤ−ＭＺＭによる光信号の操作を示す。第１の実施例でのＤＤ−ＭＺＭの出力での光信号の配置図および本送信装置によって生成された１６ＱＡＭ光信号の配置図を示す。第２の実施例でのＤＤ−ＭＺＭによる光信号の操作を示す。第２の実施例でのＤＤ−ＭＺＭの出力での光信号の配置図および本送信装置によって生成された１６ＱＡＭ光信号の配置図を示す。１６ＱＡＭ光信号を生成する既存の装置例を示す。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の送信装置の構成を示す。本送信装置は、レーザ光源１と光位相変調部２を備え、光位相変調部２は、直列に並べられたデュアルドライブマッハツェンダ変調器２１（ＤＤ−ＭＺＭ）、第１の位相変調器２２（ＰＭ）、および第２の位相変調器２３（ＰＭ）を備える。

光位相変調部２は、レーザ光源１からの連続光を、入力２値電気信号のデータ１（ｖ_１（ｔ））、データ２（ｖ_２（ｔ））、データ３（ｖ_３（ｔ））およびデータ４（ｖ_４（ｔ））により光位相変調を行い、位相変調光信号を光伝送路に出力する。

ＤＤ−ＭＺＭ２１は、２つのマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）を備え、連続光が２つに分岐され、各ＭＺＭで駆動信号により振幅および位相を操作した後、合波され出力される。駆動信号の大きさを調整することによって光信号のチャープを制御することができるため、光信号の振幅と位相を操作することができる。

本実施形態のＤＤ−ＭＺＭ２１は、１６ＱＡＭ配置に置かれた４つのシンボルに光信号を変調する。この動作のため、２つの独立した２値電気信号のデータ（データ１とデータ２）をＤＤ−ＭＺＭ２１の各ＭＺＭに印加し、駆動電圧（Ａ_１とＡ_２）および変調バイアス電圧（ｖ_ｂ）を調節する。もし、ＤＤ−ＭＺＭ２１の分岐／合成比を同じにすると、ＤＤ−ＭＺＭ２１の伝達関数は、

と表される。ここで、Ｖ_πはＤＤ−ＭＺＭ２１のスイッチング電圧である。したがって、３つのパラメータ（Ａ_１，Ａ_２、ｖ_ｂ）を調節することによって、光信号の振幅と位相を操作することができる。この特性から、１６ＱＡＭ配置の４シンボルを作ることができる。

位相変調器２２、２３は、それぞれ電気信号ｖ_３（ｔ）、ｖ_４（ｔ）を送り込むことにより、２値位相変調を行い、１６ＱＡＭ変調形式の光信号に変調することができる。

以上のように、本発明の送信装置は、ＤＤ−ＭＺＭと２つの位相変調器から構成され、電気多値信号および／またはＤＰ−ＭＺＭを使用することなく、１６ＱＡＭ変調形式で光信号を変調することができる。

以下、本発明の送信装置による１６ＱＡＭ変調の実施例を２つ示す。

第１の実施例では、ＤＤ−ＭＺＭ２１のパラメータをＡ_１＝Ａ_２＝０．３Ｖ_πおよびｖ_ｂ＝０．５Ｖ_πとすることによって、入力データ１は、図２（ａ）に配置され、入力データ２は、図２（ｂ）に配置される。これらを合成することによって、図２（ｃ）に示す４つのシンボルが作られる。図３（ａ）にＤＤ−ＭＺＭ２１の出力での１６ＱＡＭ配置の四分円に置かれた変調信号の配置を示す。

この後、第１の位相変調器２２に、２値（［０、π］位相変調）ｖ_３（ｔ）を入力し、第２の位相変調器２３に、２値（［０、π／２］位相変調）ｖ_４（ｔ）を入力する。これは、ＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）光信号と同じ４等位相の結果となり、最終的に１６ＱＡＭ配置が得られる。図３（ｂ）は、本送信装置の出力での１６ＱＡＭ配置を示す。

第２の実施例では、ＤＤ−ＭＺＭ２１のパラメータをＡ_１＝Ａ_２＝０．７Ｖ_πおよびｖ_ｂ＝０．５Ｖ_πとすることによって、入力データ１は、図４（ａ）に配置され、入力データ２は、図４（ｂ）に配置される。これらを合成することによって、図４（ｃ）に示す４つのシンボルが作られる。図５（ａ）にＤＤ−ＭＺＭ２１の出力での１６ＱＡＭ配置の第１の実施例と異なる変調信号の配置を示す。

この後、同様に、第１の位相変調器２２に、２値（［０、π］位相変調）ｖ_３（ｔ）を入力し、第２の位相変調器２３に、２値（［０、π／２］位相変調）ｖ_４（ｔ）を入力する。これにより、第１の実施例と同様に最終的に１６ＱＡＭ配置が得られる。図５（ｂ）は、本送信装置の出力での１６ＱＡＭ配置を示す。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１レーザ光源
２光位相変調部
２１デュアルドライブマッハツェンダ変調器
２２第１の位相変調器
２３第２の位相変調器

Claims

並列に接続された２つのマッハツェンダ変調器から成り、駆動信号の振幅およびバイアス電圧の調整に従って光信号のチャープを制御してその振幅と位相を操作して１６値直交振幅変調（１６ＱＡＭ）の４つのシンボルを生成し、該４つのシンボルで光信号を変調するデュアルドライブマッハツェンダ変調器と、
前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により変調された光信号を４等位相で変調して１６ＱＡＭ光信号を生成する、それぞれが２値駆動信号で駆動される直列の第１の位相変調器と第２の位相変調器と、
を備えることを特徴とする送信装置。
前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器内の２つのマッハツェンダ変調器は、２つの独立した駆動信号によって、独立して駆動されることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器の第１の駆動信号の振幅（Ａ_１）、第２の駆動信号の振幅（Ａ_２）、およびバイアス電圧（ｖ_ｂ）は、光信号の振幅と位相を操作するために調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器が、Ａ_１＝Ａ_２＝０．３Ｖ_πおよびｖ_ｂ＝０．５Ｖ_π（Ｖ_πは前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧）で、１６ＱＡＭ配置の四分円に置かれた４つのシンボルを作ることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器が、Ａ_１＝Ａ_２＝０．７Ｖ_πおよびｖ_ｂ＝０．５Ｖ_π（Ｖ_πは前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧）で、１６ＱＡＭ配置に置かれた４つのシンボルを作ることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
並列に接続された２つのマッハツェンダ変調器から成るデュアルドライブマッハツェンダ変調器が、駆動信号の振幅およびバイアス電圧の調整に従って光信号のチャープを制御してその振幅と位相を操作して１６値直交振幅変調（１６ＱＡＭ）の４つのシンボルを生成し、該４つのシンボルで光信号を変調するステップと、
それぞれが２値駆動信号で駆動される直列の第１位相変調器と第２の位相変調器が、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により変調された光信号を４等位相で変調して１６ＱＡＭ光信号を生成するステップと、
を含むことを特徴とする光信号を生成するための方法。