JP5937961B2 - 光変調装置、光変調システム、及び光変調方法 - Google Patents
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4種類の相異なるデータ列である、2値データ列(#1〜#4)は、任意波形発生器10’に入力される。任意波形発生器10’の内部で、ソフトウエア的な処理により、2値データ列(#1〜#4)は適当な比例係数を乗じた上で加算され、4値データ列#1および4値データ列#2の2つに変換されて出力される。
前記I成分用駆動信号生成手段の出力および前記Q成分用駆動信号生成手段の出力によって駆動され、連続光を直角位相振幅変調してタイムスロット毎に多値光QAM信号の一つのシンボルを出力するIQ変調器と、を備える光変調装置において、
前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段はタイムスロットの境界において一定時間、出力する電圧値を同時に0とし、かつ前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段が生成するn値データ列は、同一の電位を維持する時間τがnおよび符号のパターンによらず一定であることを特徴とする。
本発明に係る光変調システムは、前記光変調装置を2つ有し、一方の前記光変調装置の光出力をタイムスロットの1/2の時間だけ遅延させた上で他方の前記光変調装置の光出力と時間多重させて出力することを特徴とする。
前記光変調装置が出力する多値光QAM信号を偏波多重して出力することを特徴とする。
(単純化点1)同一の電位を維持する時間τは、符号のパターンによらず一定である。
(単純化点2)電圧の変化量の絶対値は2種類しかなく、V0またはV1のどちらかでしかない。
(1)GND←→+V1
(2)GND←→+V0
(3)GND←→−V1
(4)GND←→−V0
の4種類であり、変化量の絶対値はV0またはV1である。
図10は、本実施形態の光変調装置301の構成を説明する図である。
光変調装置301は、タイムスロット毎に2値のいずれかが配置された2値データ列が、直角位相振幅変調用の入力信号としてI成分側及びQ成分側のそれぞれに少なくとも1つ入力され、前記2値データ列のそれぞれに固有の係数を乗じ、I成分側及びQ成分側のそれぞれでタイムスロット単位で加算してI成分グループ信号列及びQ成分グループ信号列を形成し、前記I成分グループ信号列及び前記Q成分グループ信号列のタイムスロットの前半又は後半の値を同時にゼロとして出力する任意波形発生器10と、
前記任意波形発生器が出力する前記I成分グループ信号列及び前記Q成分グループ信号列をそれぞれの値を電圧値に変換したI成分用駆動信号及びQ成分用駆動信号を出力するディジタルアナログコンバータ20と、
前記ディジタルアナログコンバータが出力する前記I成分用駆動信号及び前記Q成分用駆動信号に基づいて連続光を直角位相振幅変調し、多値光QAM信号を出力するIQ変調器40と、を備える。
光変調装置301は16値のRZ−QAM信号を生成することができる。なお、I成分用駆動信号生成手段45Iは、任意波形発生器10の4値データ列#1側部分、ディジタルアナログコンバータ20−i、及びi成分用駆動アンプ30−iを含み、GNDレベルを含む5種類の電圧値をタイムスロット毎に出力する。Q成分用駆動信号生成手段45Qは、任意波形発生器10の4値データ列#2側部分、ディジタルアナログコンバータ20−q、及びq成分用駆動アンプ30−qを含み、GNDレベルを含む5種類の電圧値をタイムスロット毎に出力する。
図11は、本実施形態の光変調装置302の構成を説明する図である。光変調装置302と図10の光変調装置301との違いはローパスフィルタ35である。光変調装置302は、遮断周波数がI成分用駆動信号生成手段45Iの出力のシンボルレート以下であるI成分側ローパスフィルタ35−iと、遮断周波数がQ成分用駆動信号生成手段45Qの出力のシンボルレート以下であるQ成分側ローパスフィルタ35−qと、をさらに備え、I成分用駆動信号生成手段45IおよびQ成分用駆動信号生成手段45Qの出力は、各々I成分側ローパスフィルタ35−i及びQ成分側ローパスフィルタ35−qを経由したのちIQ変調器40を駆動する。
光変調装置302は、16値のNRZ−QAMを生成することができる。
図13は、本実施形態の光変調システム403の構成を説明する図である。光変調システム403は、光変調装置301を2つと、一方の光変調装置301のディジタルアナログコンバータ20が出力するI成分用駆動信号及びQ成分用駆動信号を2値データ列のタイムスロットの1/2の時間だけ遅延させる遅延手段91と、光変調装置301のIQ変調器40が出力する多値光QAM信号を合波する偏波保持光カプラ92と、を備える。
実施形態1−1〜3では、16値のQAMまたはRZ−QAMを例にとって説明を行ったが、16値より大きな多値数のQAMを用いてもよく、またQPSKや、格子状ではないコンスタレーションを有する信号に適応しても良い。例えば、図16は、64値RZ−QAM信号を出力する光変調装置303である。図17は、256値RZ−QAM信号を出力する光変調装置304である。いずれも比例係数(k1〜k4)が異なる。
本発明の優位性を実験データで示すために、従来構成の光変調装置300及び本願発明の光変調装置301を用いた伝送実験をおこなった。2台の光変調装置301それぞれでシンボルレート5GHzの16値RZ−QAM信号を生成し、これらを偏波多重してトータル40Gbit/sとし、80kmの光ファイバを伝送させた(検証対象システム)。また、比較対象システムとして2台の光変調装置300それぞれでシンボルレート5GHzの16値RZ−QAM信号を生成し、これらを偏波多重してトータル40Gbit/sとし、80kmの光ファイバを伝送させた。
ここで、任意波形発生器(10’、10)について詳説する。例として図1の任意波形発生器10’及び図10の任意波形発生器10で説明する。2値データ列#2にkを掛けた後に2値データ列#1と2値データ列#2の和をとれば、k+1、k−1、−(k−1)、−(k+1)の4値データの列を得ることができる。2値データ列#3と2値データ列#4についても同様である。任意波形発生器10’は、ディジタル処理を用いて上記の演算を行い4値データ列を生成する。一般にディジタル信号処理は時間軸上で滑らかに変化する量を扱うことは出来ないため、任意波形発生器10’は時間軸上に多数のサンプリングポイントを設け、各サンプリングポイントごとにデータ列を生成する。サンプリングポイントの時間間隔は任意波形発生器に入力されるクロックで定まる。任意波形発生器10’が生成した4値データ列は、図1で説明したように、ディジタルアナログコンバータ20−iおよび20−qによってアナログ信号に変換された後、I成分用駆動アンプ30−iおよびQ成分用駆動アンプ30−qによって増幅され、[+V1、+V0、−V0、−V1]の電圧を有するI成分用駆動信号とQ成分用駆動信号が生成される。ディジタルアナログコンバータ20−iおよび20−qは、次のサンプリングポイントにおいて新しい4値データを受け取るまでの間、同一の電圧を保持する。2値データ列(#1、#2、#3、#4)は、光QAM信号のタイムスロット毎に変化するので、任意波形発生器10’のサンプリングポイントの時間間隔は、タイムスロットの周期に等しいか、あるいはそれより短くする必要がある。図18及び図19は、図1の従来構成におけるI成分用駆動信号またはQ成分用駆動信号の時間変化を示したものであり、それぞれサンプリングポイントがタイムスロット内に2つある場合と、3つある場合を示した図である。ただしここではI成分用駆動アンプ30−iおよびQ成分用駆動アンプ30−qの動作が理想的であると仮定している。
上記実施形態1では、光伝送路における波形劣化を考慮せずにI成分用駆動信号とQ成分用駆動信号の生成を行っていた。光変調装置から出力された光信号が光伝送路を伝搬する過程においては、良く知られているように、波長分散や偏波分散による信号品質の劣化が生じてしまう。劣化の度合いが無視できないほど大きな場合は、分散補償を行い、受信信号の品質劣化を防ぐ必要がある。
上記実施形態(図10の光変調装置301、図11の光変調装置302、図13の光変調システム403、図15の光変調システム401、図16の光変調装置303、図17の光変調装置304、図22の光変調装置303a)では各タイムスロットについて2つのサンプリングポイントを設定し、2つのサンプリングポイントのうち一つを、0レベル生成のために割り当てていた。このために、上記実施形態のクロック生成器70は2fcのクロックを生成している。しかし、上記実施形態は、各タイムスロットに3以上のサンプリングポイントを設定する構成でも適用が可能である。このような場合は、クロック生成器70はn×fc(nはタイムスロット内のサンプリングポイント数)のクロックを生成し、タイムスロットの境界側(タイムスロット内先頭又は最後)にあるサンプリングポイントにGNDを割り当て、それ以外のサンプリングポイントを、n値ディジタル信号の生成のために用いる。
20、20−i、20−q:ディジタルアナログコンバータ
22、22−i、22−q:電気分散補償器
30、30−i、30−q:駆動アンプ
40:IQ変調器
45I:I成分用駆動信号生成手段
45Q:Q成分用駆動信号生成手段
50:光源
60:ブースターアンプ
70、70’:クロック生成器
75:クロック分岐回路
80:パルスカーバ
81:タップ
82:スキュー調整回路
83:クロックアンプ
84:位相シフタ
35、35−i、35−q:ローパスフィルタ
91:遅延手段
92:偏波保持光カプラ
93:クロック分岐回路
100:偏波保持光ファイバ
110:偏波多重手段
300、301、302、303、303a、304、305:光変調装置
401、403:光変調システム
Claims (10)
- 2以上の自然数nについて、n種類の電圧値をタイムスロット毎に出力するI成分用駆動信号生成手段およびn種類の電圧値をタイムスロット毎に出力するQ成分用駆動信号生成手段と、
前記I成分用駆動信号生成手段の出力および前記Q成分用駆動信号生成手段の出力によって駆動され、連続光を直角位相振幅変調してタイムスロット毎に多値光QAM信号の一つのシンボルを出力するIQ変調器と、を備える光変調装置において、
前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段はタイムスロットの境界において一定時間、出力する電圧値を同時に0とし、かつ前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段が生成するn値データ列は、同一の電位を維持する時間τがnおよび符号のパターンによらず一定であることを特徴とする光変調装置。 - 前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段は、
時間軸上に等間隔に配置されたサンプリングポイントごとに出力する駆動信号の電圧値を設定し、
前記サンプリングポイントは、各タイムスロットに2つ以上設定されており、タイムスロット内のサンプリングポイントのうち少なくとも一つにおいて、出力する駆動信号の電圧値が0に設定されることを特徴とする請求項1に記載の光変調装置。 - 遮断周波数が前記I成分用駆動信号生成手段の出力のシンボルレート以下であるI成分側ローパスフィルタと、
遮断周波数が前記Q成分用駆動信号生成手段の出力のシンボルレート以下であるQ成分側ローパスフィルタと、
をさらに備え、
前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段の出力は、各々前記I成分側ローパスフィルタ及び前記Q成分側ローパスフィルタを経由したのち前記IQ変調器を駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調装置。 - 前記I成分用駆動信号生成手段および前記Q成分用駆動信号生成手段は、
出力する駆動信号に、光伝送路の波長分散ないし偏波分散を予め補償する前置分散補償を施すことを特徴とする請求項1又は2に記載の光変調装置。 - 請求項1又は2に記載の光変調装置を2つ有し、
一方の前記光変調装置の光出力をタイムスロットの1/2の時間だけ遅延させた上で他方の前記光変調装置の光出力と時間多重させて出力することを特徴とする、光変調システム。 - 請求項5に記載の光変調システムを2つ有し、
前記光変調システムが出力する時間多重された光QAM信号を偏波多重して出力することを特徴とする光変調システム。 - 請求項1から3のいずれかに記載の光変調装置を2つ有し、
前記光変調装置が出力する多値光QAM信号を偏波多重して出力することを特徴とする光変調システム。 - 多値光QAM信号を偏波多重する際に、一方の前記光変調装置の光出力をタイムスロットの1/2の時間だけ遅延させた上で他方の前記光変調装置の光出力と偏波多重させることを特徴とする請求項7に記載の光変調システム。
- 請求項1から3のいずれかに記載の光変調装置、又は請求項5から8のいずれかに記載の光変調システムを用いて連続光を直角位相振幅変調する光変調方法であって、
タイムスロットの境界において、前記IQ変調器を駆動する駆動電圧を一定時間だけ全て0にすることを特徴とする光変調方法。 - 請求項4に記載の光変調装置を用いて連続光を直角位相振幅変調する光変調方法であって、
タイムスロットの境界において、前記IQ変調器を駆動する駆動電圧を一定時間だけ全て0にすること、並びに前記IQ変調器が出力する多値光QAM信号に前記前置分散補償を施すことを特徴とする光変調方法。
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