JP6194428B2 - バースト光信号送信装置及びバースト光信号送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、バースト光信号を送信するバースト光信号送信装置及びその制御方法に関する。

近年、急速なインターネットの普及に伴い、光アクセスシステムの大容量化、高度化、経済化が求められている。そのようなシステムを実現する手法としてＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の研究が進められている。ＰＯＮは、光パワースプリッタなどの光受動素子により複数ユーザからの複数伝送路を単一伝送路に集線することで、センタ装置と光受動素子との間の伝送路を複数ユーザで共有することのできる経済化に有利な光アクセス通信システムである。

現在日本では、１Ｇｂ／ｓ級の回線容量を最大３２ユーザで時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって共有する経済的な光アクセス通信システムＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ）が導入されている。

さらなる大容量化のニーズに対応可能な次世代光アクセスシステムとして、１０Ｇｂ／ｓ級の１０Ｇ−ＥＰＯＮの研究開発が進められており、この方式では光送受信器のビットレート増大により、伝送路部分は既存のＧＥ−ＰＯＮと同一のものを利用しつつも大容量化が可能なシステムである。

一方、高精細映像サービスなどサービスによっては１０Ｇｂ／ｓ級を超える大容量化が求められることも考えられるが、送受信器のビットレートのさらなる高速化（４０または１００Ｇｂ／ｓ級）は、送受信器の大幅なコスト増を招き、実用的なシステムとならないことが課題であった。

経済的な大容量化を実現する手段として、帯域要求量に応じて局側装置内の光送受信器を段階的に増設することができるように、光送受信器に波長可変性を付与し、ＴＤＭと波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を組み合わせた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが報告されている（例えば、非特許文献１、参照。）。

Ｓ． Ｋｉｍｕｒａ， "ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｋｓ"， １５ｔｈ ＯＥＣＣ ２０１０， ６Ａ１−１．

このようなシステムは、現在ＩＴＵ−Ｔ及びＦＳＡＮにおいて４０Ｇｂ／ｓ級ＮＧ−ＰＯＮ２（ＩＴＵ−ＴＧ．９８９シリーズ）として標準化が進められており、波長の異なる１０Ｇｂ／ｓ級の装置を４波長でＷＤＭ化することにより、経済的に４０Ｇｂ／ｓ級を実現するシステムである。現時点では上り信号用波長帯として既存システムとの共存等の要求条件を考慮し、１５２４−１５４４ｎｍが有力な候補として議論されている。

一方、ＧＥ−ＰＯＮなどの関連技術に係るＰＯＮや１０Ｇ−ＥＰＯＮでは、上り信号用波長帯として１３００ｎｍ帯を用いており、上り信号用光源としては安価な無温調直接変調レーザ（ＤＭＬ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）を適用可能であった。ＤＭＬは、ＤＭＬに印加するＬＤ駆動電流を増減することにより信号光を生成するため光周波数スペクトル幅が広がり、光ファイバの波長分散が存在する波長帯で伝送を行うと、波長分散に起因する波形歪みが顕著であり問題となるが、１３００ｎｍ帯は光ファイバの波長分散がほぼゼロであるため、２０ｋｍ以上の伝送距離を実現できる点で有利である。

さらには、ＤＭＬはＬＤ駆動電流の制御のみでバースト信号生成を行うことができるという特長も有している。ところが、ＮＧ−ＰＯＮ２では上り波長帯として１５２４−１５４４ｎｍを用いることが有力視されているため、ＤＭＬでは分散の影響を受けて１０ｋｍ程度の伝送距離しか期待できない。

さらには、ＮＧ−ＰＯＮ２においては、関連技術に係るＴＤＭに加え、波長数４、光周波数間隔１００ＧＨｚ（波長間隔約０．８ｎｍ）程度のＷＤＭ技術を用いる（ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式）。ところが、温度調節用素子（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｏｌｅｒ）を搭載しない直接変調ＬＤは、トランシーバのケース温度の変化に応じて発振波長が約０．１ｎｍ／℃の割合で変化する。

このため、トランシーバが設置された環境温度に依存し発振波長が変動することで、大きな波長チャネル間クロストークが発生することが懸念される。よって、ＮＧ−ＰＯＮ２にＴＥＣもしくは何らかの温度安定素子（あるいは温度安定機構）を搭載しないＤＭＬを適用することは得策でない。

そのためＮＧ−ＰＯＮ２には、分散の影響を受けにくい外部変調方式で、かつ発振波長がケース温度によらず一定である上り信号送信器に導入する必要がある。外部変調方式の光源としては、電界吸収型半導体変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と分布帰還型ＬＤ（ＤＦＢ−ＬＤ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＦｅｅｄＢａｃｋ−Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）をモノリシック集積（ワンチップ）化したＥＭＬ（ＥＡＭ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ＤＦＢ−ＬＤ）が、小型・低コスト化の観点で有望である。ＥＭＬを内包したＥＭＬ光送信器サブアセンブリ（ＥＭＬ−ＴＯＳＡ：ＥＭＬ−Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、ＷＤＭネットワーク用に開発されたため、一般にＥＭＬ素子、温度調節用のＴＥＣ及びその他部品により構成されるため、トランシーバのケース温度が変化しても、温度調整機構により温度が一定化（例えば４５℃）されているため、発振波長のシフトは発生しない。

図１はＥＭＬ光送信器サブアセンブリ（ＥＭＬ−ＴＯＳＡ）２２を用いた外部変調型バースト信号光送信器の関連技術に係る構成であり、トランシーバ１は、ＥＭＬ―ＴＯＳＡ２２と、ＥＡＭ駆動回路２４と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１と、を備える。ＥＭＬ―ＴＯＳＡ２２は、ＤＦＢ−ＬＤ１３と、ＥＡＭ２３と、を備える。なお、ＥＡＭ２３は、ＤＦＢ−ＬＤ１３にモノリシック集積されており、ＥＭＬとも呼ばれる。図１では、ＯＮＵに搭載されるトランシーバ１の送信部のみに着目して示している（受信器及び他の周辺回路は省略した）。

図２に、図１に示した関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器におけるバースト制御回路部を示し、バースト制御回路部は、ＤＦＢ−ＬＤ１３と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１と、電極３７と、グランド電極３８と、を備え、それぞれ接続された各回路をバイアス電流（Ｉ_ｂ）６１が図２の矢印の方向に従って流れる。

図２は、図１に示した関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器の内、ＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２内部のＤＦＢ−ＬＤ１３に接続されるバースト対応ＬＤ駆動回路３１及びその周辺にのみ着目して示しており、ＥＡ変調器（ＥＡＭ）２３とＥＡＭ駆動回路２４及びその周辺は省略した。図１に示した関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器のバースト信号制御方法におけるタイムチャートを図３に示す。

図１において、関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器は主に、ＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１及びＥＡＭ駆動回路２４により構成される。トランシーバ１より送出されるバースト信号光１０は、以下のようにして生成される。トランシーバ１の上位層（図示せず）から送出された送信信号データ５は、アイドル信号５２とデータ信号５１とにより構成される（図３参照）。

また、同じく上位層（図示せず）より送出されたバースト制御信号６は、当該ＯＮＵに割り当てられた送信許容時間に応じてバースト対応ＬＤ駆動回路３１のＯｎ／Ｏｆｆを制御することにより、バースト信号光１０を生成する。バースト対応ＬＤ駆動回路３１から、ＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２に内包するＤＦＢ−ＬＤ１３に、ＬＤバイアス線２５を介して供給されるバイアス電流（Ｉｂ）６１（図１及び図３参照）の値は、バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆに応じて設定される。

なお、設定されるバイアス電流６１は定電流値であり、図３に示した関連技術ではＯｎ／Ｏｆｆ時はそれぞれ８０ｍＡ／０ｍＡである。すなわち、バースト制御信号６がＯｆｆ時はＬＤ駆動電流（バイアス電流６１）は０ｍＡであり、光信号は送出されない。また、バースト制御信号６がＯｎ時は、８０ｍＡのバイアス電流６１に応じた強度の連続光がＤＦＢ−ＬＤ１３より出射され、モノリシック集積されたＥＡＭ２３に入射する。

一方、トランシーバ１の上位層（図示せず）から送出された送信信号データ５は、データ信号５１及びアイドル信号５２で構成されており（図３参照）、ＥＡＭ駆動回路２４に入力し、ＥＡＭ駆動回路２４からはＥＡＭバイアス電圧（Ｖ_ｂ）７２（図３参照）及びＥＡＭ変調電圧振幅（Ｖ_ｐｐ）７３（図３参照）が生成され、ＥＡＭ信号線２７を経由して、ＥＡＭ２３に入力される。よって、ＥＡＭ２３に入射した連続光は、ＥＡＭ２３により変調されバースト信号光１０（データ光信号１０１）に変換される。

以上より、バースト制御信号６がＯｎ時は、バースト信号光１０（データ光信号１０１）がトランシーバ１より送信され、Ｏｆｆ時はバースト信号光１０は（データ光信号１０１）送信されない。ここで、図１に示した関連技術では、ＥＡＭバイアス電圧（Ｖ_ｂ）７２（図３参照）及びＥＡＭ変調電圧振幅（Ｖ_ｐｐ）７３（図３参照）として、それぞれ−１Ｖ及び２Ｖである。

しかしながら、このようにＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２をバースト駆動しようとすると、以下のような重大な問題が生じる。一般に、光部品に生じる雑音による特性劣化を抑制するために、ＤＣ電流又は電圧が流れる経路にバイパスコンデンサを付加して、ある周波数成分以上の電流又は電圧の揺らぎを除去する手法が知られている。

ＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２においても、同様に、バイアス電流（Ｉ_ｂ）６１に入り込む雑音成分を除去するために、図４に示すようにＤＦＢ−ＬＤ１３に並列にバイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４を用いることがある。このような回路構成とすることで、ＤＦＢ−ＬＤ１３の直近（５０μｍ以内の距離で隣接している）に存在するＥＡＭ２３に印加される大きな振幅を有する高周波電圧成分（すなわちＥＡＭ変調電圧振幅（Ｖ_ｐｐ）７３）が、ＤＦＢ−ＬＤ１３に印加されるバイアス電流（Ｉ_ｂ）６１に漏れ込むことによる雑音成分をバイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４が遮断することができる。

バイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４を用いることにより、このような利点がある一方で、以下に示す重要な問題が生じる。図５に、図４に示したバースト制御回路を用いた場合の外部変調器型バースト信号光送信器の制御方法におけるタイムチャートを示す。図５に示したバースト制御信号６が、バースト対応ＬＤ駆動回路３１（図４参照）に入力されると、バースト対応ＬＤ駆動回路３１からは、ＤＦＢ−ＬＤ１３にバイアス電流（Ｉ_ｂ）６１は、バイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４が並列に接続されているため、ＤＦＢ−ＬＤ１３だけでなく、バイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４にも充電されるまでの時間だけバイパスコンデンサ電流（Ｉ_ｃ）６２が流れる。

そのため、バイアス電流（Ｉ_ｂ）６１は、充電されるまでの時間だけバイパスコンデンサ電流（Ｉ_ｃ）６２分少なくなるため、図５に示したように、立ち上がりが緩やかになってしまう。このように、バイアス電流（Ｉ_ｂ）６１の過渡的な応答性が緩やかになると、同じく図５に示したようにバースト信号光１０におけるデータ光信号１０１の立ち上がりも緩やかになり（バースト光信号のバースト応答時間１００ｐｓ）、バースト信号Ｏｎが、十分な光強度に達するために時間がかかる。バースト信号が十分な光強度に達しない間は、ＯＬＴ／ＯＮＵ間の伝送が成立せず、帯域利用効率の低下を招くという重大な問題があった。

前記課題を解決するために、本発明は、光源内部に潜在するコンデンサ成分やノイズ除去等のために用いられるコンデンサなどによるバースト光信号の立ち上がりの緩慢を改善することを目的とする。

具体的には、本発明に係るバースト光信号送信装置は、
バースト信号光を発生して出力する光源と、
バースト制御信号に基づき、前記バースト信号光の出力時と停止時とを切り替える駆動信号を前記光源に出力する光源駆動回路と、
前記光源に備わるコンデンサを充電させる付加信号を前記駆動信号の先頭付近に重畳するためのプレエンファシス制御信号を出力するプレエンファシス回路と、を有する。

前記駆動信号の先頭付近は、前記駆動信号の先頭よりも前の所定のタイミングであってもよい。前記所定のタイミングは、前記駆動信号の先頭よりも前記コンデンサを第１の所定の割合まで充電するのに必要な時間を遡ったタイミングである。前記所定のタイミングは、前記コンデンサの容量、前記コンデンサに流入させる電流及び前記光源に印加する電圧に基づいて定められる。

本発明に係るバースト光信号送信装置では、前記コンデンサの充電が前記第１の所定の割合よりも低い第２の所定の割合未満の範囲内となるような電流を前記光源に供給する電流供給部をさらに備えていてもよい。

本発明に係るバースト光信号送信装置では、前記コンデンサは、前記光源と並列に配置されたバイパスコンデンサ又は前記光源に潜在する寄生コンデンサ或いは前記バイパスコンデンサ及び前記寄生コンデンサを含む。

具体的には、本発明に係るバースト光信号送信方法は、
光源を用いてバースト信号光を発生して出力するバースト光信号送信装置が実行するバースト光信号送信方法であって、
光源駆動回路が、バースト制御信号に基づき、前記バースト信号光の出力時と停止時とを切り替える駆動信号を前記光源に出力する際に、
プレエンファシス回路が、前記光源に備わるコンデンサを充電させる付加信号を前記駆動信号の先頭付近に重畳するためのプレエンファシス制御信号を出力する。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

以上のように、本発明の技術を用いれば、Ｃ帯においても波長分散による光信号波形の歪みが少なく２０ｋｍ以上の長距離伝送が可能で、かつバースト信号送信開始時においても伝送エラーを発生しないバースト立ち上がり時間の速い外部変調器型のバースト光信号の送信を実現することができる。

関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器の構成図を示す。 第１の関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器におけるバースト制御回路の構成図を示す。 第１の関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器の制御方法におけるタイムチャートを示す。 第２の関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器におけるバースト制御回路を示す。 第２の関連技術に係る外部変調型バースト信号光送信器の制御方法におけるタイムチャートを示す。 本実施の形態に係る外部変調型バースト信号光送信器の構成図を示す。 本実施の形態に係る外部変調型バースト信号光送信器におけるバースト制御回路の第１の構成図を示す。 実施の形態１に係る外部変調型バースト信号光送信器の制御方法におけるタイムチャートを示す。 実施の形態２に係る外部変調型バースト信号光送信器の制御方法におけるタイムチャートを示す。 比較例に係るバースト光信号の立ち上がり時間の評価結果の一例を示す。 実施例に係るバースト光信号の立ち上がり時間の評価結果の一例を示す。 本実施の形態に係る外部変調型バースト信号光送信器におけるバースト制御回路の第２の構成図を示す。 本実施の形態に係る外部変調型バースト信号光送信器におけるバースト制御回路の第３の構成図を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（発明の実施の形態１）
以下、図６〜図８に基づいて本発明の実施の形態１における１０Ｇｂ／ｓ級外部変調器型バースト光信号送信器の制御方法について詳細に説明する。図６は、本発明の実施の形態１である１０Ｇｂ／ｓ級外部変調器型バースト信号光送信器におけるトランシーバ１の構成である。バースト信号光１０を出力するトランシーバ１は、ＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２と、ＥＡＭ駆動回路２４と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１と、プレエンファシス回路３５と、を備え、ＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２は、ＤＦＢ−ＬＤ１３と、ＥＡＭ２３と、を備える。ここで、トランシーバ１はバースト光信号送信装置として機能し、バースト対応ＬＤ駆動回路３１は光源駆動回路として機能し、ＤＦＢ−ＬＤ１３は光源として機能してもよい。

外部から入力された送信信号データ５はＥＡＭ駆動回路２４で受け付けるとともにＥＡＭ信号線を介してＥＡＭ２３に出力され、バースト制御信号６はバースト対応ＬＤ駆動回路３１及びプレエンファシス回路３５で受け付けるとともにＬＤバイアス線２５を介してＤＦＢ−ＬＤ１３に出力される。なお、ＯＮＵに搭載されるトランシーバ１の送信部のみに着目して示している（受信器部及び他の周辺回路は省略した）。

また、図７には本実施の形態におけるバースト制御回路を示す。バースト制御回路は、ＤＦＢ−ＬＤ１３と、バイパスコンデンサ１４と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１と、プレエンファシス回路３５と、電極＃１−５４と、電極＃２−５５と、グランド電極５６と、を備える。バイパスコンデンサ１４は、図４に示すように、バイアス電流（Ｉｂ）６１に入り込む雑音成分を除去する機能を有する。図７においては、バイパスコンデンサ１４が光源に備わるコンデンサとして機能する。

図８には、本実施の形態におけるタイムチャートを示す。図６において、当該送信部は主に、ＥＭＬ（ＤＦＢ−ＬＤ１３及びＥＡＭ２３）を内包するＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１、プレエンファシス回路３５及びＥＡＭ駆動回路２４により構成される。

トランシーバ１より送出されるバースト信号光１０は、以下のようにして生成される。トランシーバ１の上位層（図示せず）から送出された１０Ｇｂ／ｓ級の信号速度を有する送信信号データ５は、アイドル信号５２とデータ信号５１とにより構成され、データ信号５１は当該ＯＮＵ用トランシーバ１がＯＬＴに向けて送信すべき上り信号であり、バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆ制御によりデータ信号５１の送信タイミングを制御している（図８参照）。ここで、バースト制御信号６は、バースト対応ＬＤ駆動回路３１及びプレエンファシス回路３５に入力される。

図７に示したように、バースト対応ＬＤ駆動回路３１からは、バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆに応じて、Ｏｎ時にＬＤドライバ電流（Ｉ_ＬＤＤ）６３を出力する。また、同様にプレエンファシス回路３５からは、前記バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆに応じて、Ｏｎ時にプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４を出力する。なお、プレエンファシス回路３５は、コンデンサを充電させる付加信号を駆動信号に重畳するためのプレエンファシス制御信号をプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４として、バースト制御信号６の先頭付近又は先頭よりも前のタイミングで出力してもよい。

よって、ＬＤドライバ電流（Ｉ_ＬＤＤ）６３にプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４が重畳されることにより、重畳電流（Ｉ_{ＬＤＤ＋ｐｅ}）６５としてＬＤバイアス線２５を経由してＤＦＢ−ＬＤ１３に印加される。ＤＦＢ−ＬＤ１３から出射された出力光は、ＥＡＭ２３により変調信号に変換され、トランシーバ１よりバースト信号光１０として送信される。

ここで、本実施の形態の最大の特徴であるプレエンファシス回路３５から出力されるプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４は、バイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４が充電されるまでの時間だけ流れるバイパスコンデンサ電流（Ｉ_ｃ）６２による不足分を補償するために、図８に示したようにバイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４が充電されるまでの時間だけ付加的に印加される。

ここで、ＬＤドライバ電流６３の立ち上がり開始時間をｔ０、プレエンファシス電流６４立ち上がり開始時間をｔ１、プレエンファシス電流６４立ち下がり開始時間をｔ３とすると、本実施の形態においては、ｔ０を任意の値として、ｔ１＝ｔ０、ｔ３＝ｔ０＋３０ｐｓとした。すなわち、プレエンファシス電流が流れる時間は、３０ｐｓである。また、バースト制御信号６がＯｎ／Ｏｆｆ時のプレエンファシス電流６４をそれぞれ３０ｍＡ／０ｍＡとした。

プレエンファシス電流６４を流す時間は、バイパスコンデンサ１４が充電されるまでの時間であり、３０ｐｓに限定されない。プレエンファシス電流６４を流す時間は、負荷容量Ｃ_ｐの１００％を充電するのに必要な時間に限らず、任意の割合とすることができる。例えば、負荷容量Ｃ_ｐの第１の所定の割合は、例えば、５０％以上１００％以下の任意の割合とすることができ、プレエンファイス電流６４による充電時間の短尺化の観点から７５％以上９５％以下であることが好ましい。

ＤＦＢ−ＬＤ１３の過途応答過程の順方向電圧をＶ_ｆ、バイパスコンデンサ１４の負荷容量をＣ_ｐ、バイパスコンデンサ１４へ流れるバイパスコンデンサ電流６２をＩ_ｃｈｇとすると、バイパスコンデンサ１４が充電されるまでの充電時間Ｔ_ｃｈｇは下式で表すことができる。
（数１）
Ｔ_ｃｈｇ＝（Ｖ_ｆ×Ｃ_ｐ）／Ｉ_ｃｎｇ （１）

上式より、充電電流ｉ_ｃｈｇを増加させると充電時間ｔ_ｃｈｇが短くなる。このため、駆動信号の他にプレエンファシス信号をパルス的に注入し、バイパスコンデンサ１４の充電電流を増大させることで、立ち上がり時間を高速化することが可能になる。

このように、プレエンファシス回路３５から出力されるプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４により、図８に示したようにバイアス電流（Ｉ_ｂ）６１の過途応答が高速化され、バースト信号光１０のバースト立ち上がり時間（データ光信号１０１のバースト応答時間）も５０ｐｓに改善された。

図１０及び図１１に、バースト光信号の立ち上がり時間の具体的な評価結果を示す。図１０はプレエンファシス回路３５がプレエンファシス電流６４を流さない場合を示し、図１１はプレエンファシス回路３５がプレエンファシス電流６４を流した場合を示す。ＤＦＢ−ＬＤ１３の過途応答過程の順方向電圧Ｖ_ｆは０〜２．５Ｖであり、バイパスコンデンサ１４の負荷容量Ｃ_ｐは１００ｐＦであり、バイパスコンデンサ電流Ｉ_ｃｈｇは０〜１０ｍＡであり、プレエンファシス回路３５からのプレエンファシス電流６４は２０ｍＡである。ＥＡＭ２３は１０Ｇｂｉｔ／ｓで変調させた。

図１０に示すバースト光信号の立ち上がり時間は６０ｎｓであるのに対し、図１１に示すバースト光信号の立ち上がり時間は１５ｎｓである。このように、プレエンファシス電流６４を流すことで、７５％のバースト立ち上がり時間の改善効果が確認できた。

なお、本実施の形態に於いては１０Ｇ／ｂｓ級の変調速度としたが、本実施の形態における制御方法は変調速度に１０Ｇｂ／ｓ以外（たとえば１Ｇｂ／ｓあるいは２５Ｇｂ／ｓまたは４０Ｇｂ／ｓまたは４０Ｇｂ／ｓ以上など）の変調速度でも適用できる。また、本実施の形態においてはＥＭＬ型の外部変調集積型光源を用いたが、半導体ＭＺＭ（マッハツェンダー変調器）とＤＦＢ−ＬＤ１３を集積した形態の外部変調集積型光源を用いても同様の効果が得られることは明らかである。

また、光源としてはＤＦＢ−ＬＤ１３だけに限らず、波長可変レーザを用いても同様の効果が得られるのは明らかである。さらに、ＥＡＭ２３もしくはＭＺＭ型外部変調器モジュール（半導体ＭＺＭまたはＬＮ変調器）と、ＤＦＢ−ＬＤモジュールとがそれぞれ個別のモジュールとなっており、それらが光ファイバ等の光学的接続手段により接続されている形態の外部変調器型光源にも適用できるのは明らかである。

上述のことから、光源として機能するＤＦＢ−ＬＤ１３は、図１２及び図１３に示すように、ＤＦＢ−ＬＤ１３の製造上の過程でＤＦＢ−ＬＤ１３に潜在する寄生コンデンサを具備してもよい。光源は、分布帰還型半導体レーザ、分布ブラッグ反射鏡型半導体レーザもしくは波長可変レーザであってもよい。また、本発明によれば、光源にバイパスコンデンサ１４が実装されている場合がある（図７）。又は光源に潜在する寄生コンデンサ１５がある場合がある（図１２）。又は光源に潜在する寄生コンデンサ１５があり、かつバイパスコンデンサ１５が実装されている場合がある（図１３）。本発明によれば、これらの場合において、バースト制御信号と同じタイミングかバースト制御信号より早いタイミングによるプレエンファシス電流を印加することで、バースト光信号の立ち上がりを改善することができる。

図１２は、ＤＦＢ−ＬＤ１３に寄生コンデンサが備わる場合の等価回路を示す。図１２に示す構成では、バイパスコンデンサ１４にバイパスコンデンサ電流（Ｉｃ）６２が流れる代わりに、寄生コンデンサ１５に寄生コンデンサ電流６６が流れる。図１２に示す構成を採用したバースト光信号送信装置の場合、図７を参照して説明した実施形態において、バイパスコンデンサ１４のコンデンサ容量を寄生コンデンサ１５のコンデンサ容量に読み替え、バイパスコンデンサ電流（Ｉｃ）６２を寄生コンデンサ電流６６に読み替える。これにより、図１２に示す構成を採用したバースト光信号送信装置を実施することができる。

図１３は、バイパスコンデンサ１４を備え、さらにＤＦＢ−ＬＤ１３に寄生コンデンサが備わる場合の等価回路を示す。図１３に示す構成では、バイパスコンデンサ１４にバイパスコンデンサ電流（Ｉｃ）６２が流れ、さらに、寄生コンデンサ１５に寄生コンデンサ電流６６が流れる。図１３に示す構成を採用したバースト光信号送信装置の場合、図７を参照して説明した実施形態において、バイパスコンデンサ１４のコンデンサ容量をバイパスコンデンサ１４及び寄生コンデンサ１５のコンデンサ容量の合算値に読み替え、バイパスコンデンサ電流（Ｉｃ）６２をバイパスコンデンサ電流（Ｉｃ）６２及び寄生コンデンサ電流６６に読み替える。これにより、図１３に示す構成を採用したバースト光信号送信装置を実施することができる。

なお、本実施形態に係るトランシーバ１は、ＯＮＵだけでなく、ＯＬＴに適用しても良い。また、バースト光信号を伝送する任意のＯＰＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）向け伝送装置などに用いることができる。

（発明の実施の形態２）
以下、図６〜図７及び図９に基づいて本発明の実施の形態２である１０Ｇｂ／ｓ級外部変調器型バースト光信号送信器の制御方法について詳細に説明する。図６は、本発明の実施の形態２である１０Ｇｂ／ｓ級外部変調器型バースト信号光送信器の構成であり、ＯＮＵに搭載されるトランシーバ１の送信部のみに着目して示している（受信器部及び他の周辺回路は省略した）。

また、図７には本実施の形態におけるバースト制御回路を、図９に本実施の形態におけるタイムチャートを示す。図６において、当該送信部は主に、ＥＭＬ（ＤＦＢ−ＬＤ１３及びＥＡＭ２３）を内包するＥＭＬ−ＴＯＳＡ２２と、バースト対応ＬＤ駆動回路３１、プレエンファシス回路３５及びＥＡＭ駆動回路２４により構成される。

トランシーバ１より送出されるバースト信号光１０は、以下のようにして生成される。トランシーバ１の上位層（図示せず）から送出された１０Ｇｂ／ｓ級の信号速度を有する送信信号データ５は、アイドル信号５２とデータ信号５１とにより構成され、データ信号５１は当該ＯＮＵ用トランシーバ１がＯＬＴに向けて送信すべき上り信号であり、バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆ制御によりデータ信号５１の送信タイミングを制御している（図９参照）。ここで、バースト制御信号６は、バースト対応ＬＤ駆動回路３１及びプレエンファシス回路３５に入力される。

図７に示したように、バースト対応ＬＤ駆動回路３１からは、前記バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆに応じて、Ｏｎ時にＬＤドライバ電流（Ｉ_ＬＤＤ）６３を出力する。また、同様にプレエンファシス回路３５からは、前記バースト制御信号６のＯｎ／Ｏｆｆに応じて、Ｏｎ時にプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４を出力する。

よって、ＬＤドライバ電流（Ｉ_ＬＤＤ）６３にプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４が重畳されることにより、重畳電流（Ｉ_{ＬＤＤ＋ｐｅ}）６５としてＬＤバイアス線２５を経由してＤＦＢ−ＬＤ１３に印加される。ＤＦＢ−ＬＤ１３から出射された出力光は、ＥＡＭ２３により変調信号に変換され、トランシーバ１よりバースト信号光として送信される。

ここで、本実施の形態の特徴であるプレエンファシス回路３５から出力されるプレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４は、バイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４が充電されるまでの時間だけ流れるバイパスコンデンサ電流（Ｉ_ｃ）６２による不足分を補償するために、図９に示したようにバイパスコンデンサ（Ｃ_ｂｐ）１４が充電されるまでの時間だけ付加的に印加される。

ここで、ＬＤドライバ電流６３立ち上がり開始時間をｔ０、プレエンファシス電流６４立ち上がり開始時間をｔ１、プレエンファシス電流６４立ち下がり開始時間をｔ３とすると、本実施の形態においては、ｔ０を任意の値として、ｔ１＝ｔ０−１５ｐｓ、ｔ３＝ｔ０＋１５ｐｓとした。すなわち、プレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）６４が流れる時間は、３０ｐｓであることは、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態の最大の特徴として、プレエンファシス電流６４立ち上がり開始時間ｔ１を、ＬＤドライバ電流６３立ち上がり開始時間ｔ０より早くしている点にある（ｔ１＜ｔ０）。このようにｔ０とｔ１にオフセット時間を設けることにより、バイアス電流（Ｉｂ）６１のバースト応答が大幅に改善され、バースト信号光１０のバースト立ち上がり時間（データ光信号１０１のバースト応答時間）も２０ｐｓに改善された。

プレエンファシス電流６４に設けるオフセット時間は、駆動信号の先頭よりも前の所定のタイミングであり、１５ｐｓに限定されない。例えば、バイパスコンデンサ１４の充電時間Ｔ_ｃｈｇは式（１）で表される。このため、所定のタイミングは、バイパスコンデンサ１４の負荷容量Ｃ_ｐ、バイパスコンデンサ１４への充電電流Ｉ_ｃｈｇ及びＤＦＢ−ＬＤ１３の順方向電圧Ｖ_ｆ電圧に基づいて定められる。プレエンファシス電流６４を流す時間は、負荷容量Ｃ_ｐの１００％を充電するのに必要な時間に限らず、任意の割合とすることができる。

（発明の実施の形態３）
本実施形態に係るバースト光信号送信装置は、充電時間ｔ_ｃｈｇをより短くするための電流供給部（不図示）をさらに備える。電流供給部（不図示）は、バースト対応ＬＤ駆動回路３１又はプレエンファシス回路３５に備わっていてもよい。

電流供給部（不図示）は、発明の実施の形態１において説明した負荷容量Ｃ_ｐの第１の所定の割合よりも低い第２の所定の割合未満の範囲内となるような任意の電流をＤＦＢ−ＬＤ１３に供給する。例えば、負荷容量Ｃ_ｐの第２の所定の割合は、例えば、０％超以上５０％未満の任意の割合である。

電流供給部（不図示）の供給する電流は、ＤＦＢ−ＬＤ１３が発光しない程度の電流であることが好ましい。このため、第２の所定の割合は、ＤＦＢ−ＬＤ１３の閾値電流がＤＦＢ−ＬＤ１３に供給されたときにバイパスコンデンサ１４に充電される負荷容量Ｃ_ｐの割合未満であることが好ましい。

なお、本実施の形態に於いては１０Ｇ／ｂｓ級の変調速度としたが、本実施の形態における制御方法は変調速度に１０Ｇｂ／ｓ以外（たとえば１Ｇｂ／ｓあるいは２５Ｇｂ／ｓまたは４０Ｇｂ／ｓまたは４０Ｇｂ／ｓ以上など）の変調速度でも適用できる。また、本実施の形態においてはＥＭＬ型の外部変調集積型光源を用いたが、半導体ＭＺＭ（マッハツェンダー変調器）とＤＦＢ−ＬＤ１３を集積した形態の外部変調集積型光源を用いても同様の効果が得られることは明かである。

また、光源としてはＤＦＢ−ＬＤ１３だけに限らず、波長可変レーザを用いても同様の効果が得られるのは明かである。さらに、ＥＡＭ２３もしくはＭＺＭ型外部変調器モジュール（半導体ＭＺＭまたはＬＮ変調器）と、ＤＦＢ−ＬＤモジュールとがそれぞれ個別のモジュールとなっており、それらが光ファイバ等の光学的接続手段により接続されている形態の外部変調器型光源にも適用できるのは明かである。上述のことから、光源は外部変調器を備えてもよく、外部変調器は、電界吸収型半導体変調器、半導体マッハツェンダー変調器、もしくはリチウムナイオベート変調器であってもよい。

光源としては、ＤＦＢレーザや面発光レーザのほか、固体レーザなどの任意の光源に適用できる。

以上述べたように、本発明の技術を用いることにより、Ｃ帯においても波長分散による光信号波形の歪みが少なく２０ｋｍ以上の長距離伝送が可能で、かつバースト信号送信開始時においても伝送エラーを発生しないバースト立ち上がり時間の速い外部変調器型のバースト光信号送信装置及びその制御方法を実現することができる。

なお、プレエンファシス電流（Ｉｐｅ）６４の値は任意である。また、本実施形態では駆動信号が電流信号である光源について説明したが、駆動信号が電圧信号である光源にも適用できる。この場合、プレエンファシス電流に代えてプレエンファシス電圧となる。

本発明は通信情報産業に適用することができる。

１：トランシーバ
５：送信信号データ
６：バースト制御信号
１０：バースト信号光
１３：ＤＦＢ−ＬＤ
１４：バイパスコンデンサ（Ｃｂｐ）
１５：寄生コンデンサ
２２：ＥＭＬ−ＴＯＳＡ
２３：ＥＡＭ
２４：ＥＡＭ駆動回路
２５：ＬＤバイアス線
２７：ＥＡＭ信号線
３１：バースト対応ＬＤ駆動回路
３５：プレエンファシス回路
３７：電極
３８：グランド電極
５１：データ信号
５２：アイドル信号
５４：電極＃１
５５：電極＃２
５６：グランド電極
６１：バイアス電流（Ｉｂ）
６２：バイパスコンデンサ電流（Ｉ_ｃ）
６３：ＬＤドライバ電流（Ｉ_ＬＤＤ）
６４、６６：プレエンファシス電流（Ｉ_ｐｅ）
６５：重畳電流（Ｉ_{ＬＤＤ＋ｐｅ}）
７２：ＥＡＭバイアス電圧（Ｖ_ｂ）
７３：ＥＡＭ変調電圧振幅（Ｖ_ｐｐ）
７４：プレエンファシス電流制御信号
１０１：データ光信号

Claims (7)

1. バースト信号光を発生して出力する光源と、
   バースト制御信号に基づき、前記バースト信号光の出力時と停止時とを切り替える駆動信号を前記光源に出力する光源駆動回路と、
   前記光源に備わるコンデンサを充電させる付加信号を前記駆動信号の先頭付近に重畳するためのプレエンファシス制御信号を出力するプレエンファシス回路と、
   を有するバースト光信号送信装置。
2. 前記駆動信号の先頭付近は、前記駆動信号の先頭よりも前の所定のタイミングである、
   請求項１に記載のバースト光信号送信装置。
3. 前記所定のタイミングは、前記駆動信号の先頭よりも前記コンデンサを第１の所定の割合まで充電するのに必要な時間を遡ったタイミングである、
   請求項２に記載のバースト光信号送信装置。
4. 前記所定のタイミングは、前記コンデンサの容量、前記コンデンサに流入させる電流及び前記光源に印加する電圧に基づいて定められる、
   請求項３に記載のバースト光信号送信装置。
5. 前記コンデンサの充電が前記第１の所定の割合よりも低い第２の所定の割合未満の範囲内となるような電流を前記光源に供給する電流供給部をさらに有する、
   請求項１から４のいずれかに記載のバースト光信号送信装置。
6. 前記コンデンサは、前記光源と並列に配置されたバイパスコンデンサ又は前記光源に潜在する寄生コンデンサ或いは前記バイパスコンデンサ及び前記寄生コンデンサを含む、
   請求項１から５のいずれかに記載のバースト光信号送信装置。
7. 光源を用いてバースト信号光を発生して出力するバースト光信号送信装置が実行するバースト光信号送信方法であって、
   光源駆動回路が、バースト制御信号に基づき、前記バースト信号光の出力時と停止時とを切り替える駆動信号を前記光源に出力する際に、
   プレエンファシス回路が、前記光源に備わるコンデンサを充電させる付加信号を前記駆動信号の先頭付近に重畳するためのプレエンファシス制御信号を出力する、
   バースト光信号送信方法。
   
   

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