JP6265850B2 - Optical multilevel signal modulation apparatus and optical multilevel signal modulation method - Google Patents

Optical multilevel signal modulation apparatus and optical multilevel signal modulation method Download PDF

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Star QAM型光信号を生成するためのマッハツェンダ型光振幅変調器、およびそれを用いた光多値信号変調装置、並びにその光多値信号変調方法に関する。   The present invention relates to a Mach-Zehnder optical amplitude modulator for generating a Star QAM optical signal, an optical multilevel signal modulator using the same, and an optical multilevel signal modulation method thereof.

周波数利用効率の向上を目的とし、光の振幅方向、位相方向、あるいはIQ平面上に2より大きい数の信号点を配置し、1シンボルで1ビットを超える信号を伝送する多値変調方式が、電気通信、無線通信、光通信で用いられている。その中でも、位相変調と振幅変調を組み合わせ、コンスタレーション上で複数の同心円上に信号点を配置した変調方式を、Star QAM型変調方式と呼ぶ。   For the purpose of improving frequency utilization efficiency, a multi-level modulation scheme that arranges a signal number greater than 2 on the amplitude direction, phase direction, or IQ plane of light and transmits a signal exceeding 1 bit in one symbol, Used in telecommunications, wireless communications, and optical communications. Among them, a modulation scheme in which phase modulation and amplitude modulation are combined and signal points are arranged on a plurality of concentric circles on the constellation is called a Star QAM modulation scheme.

図1に、特に振幅方向に二値で変調されているStar QAM型信号の例を示す。左からそれぞれ、位相方向にはBPSK、QPSK、8−PSKで変調されている信号のIQ平面上のコンスタレーションであるが、この例に限らず、位相方向にはいくつのレベルで変調されていてもよい。   FIG. 1 shows an example of a Star QAM type signal that is modulated in binary in the amplitude direction. From the left, constellations on the IQ plane of signals modulated in BPSK, QPSK, and 8-PSK in the phase direction are not limited to this example, and are modulated at several levels in the phase direction. Also good.

光アクセスシステムにおいては、Star QAM型変調方式を、OOKのみを受信可能なONUと、多値変調信号を受信可能なONUの同一PONブランチ配下での共存のために使用する検討がなされている(例えば、特許文献1を参照。)。また無線通信においても、Star QAM型変調方式を採用することによりチャネル情報の交換を不要とするシステムの検討が行われている(例えば、非特許文献1を参照。)。   In the optical access system, it is considered to use the Star QAM type modulation method for the coexistence of an ONU that can receive only OOK and an ONU that can receive a multilevel modulation signal in the same PON branch ( For example, see Patent Document 1.) Also in wireless communication, a system that eliminates the need to exchange channel information by adopting the Star QAM type modulation scheme has been studied (for example, see Non-Patent Document 1).

光をStar QAM型変調方式でベースバンド変調するための変調器の構成は、IQ変調器のみを用いる方法、IQ変調部と振幅変調部を組み合わせる方法、複数の位相変調部と振幅変調部を組み合わせる方法などがある。それらを用いて振幅方向に二値、位相方向に四値の信号点が配置されるStar 8−QAM信号を生成する例を、それぞれ図2から図5に示す。   The structure of the modulator for baseband modulating light with the Star QAM modulation method is a method using only an IQ modulator, a method combining an IQ modulator and an amplitude modulator, and combining a plurality of phase modulators and amplitude modulators. There are methods. Examples of generating Star 8-QAM signals in which binary signal points are arranged in the amplitude direction and quaternary signal points are arranged in the phase direction are shown in FIGS. 2 to 5, respectively.

図2に示すように、IQ変調器51は直交しているI軸とQ軸に対してそれぞれ振幅変調をかける変調器であり、それ単体でStar QAM信号を生成する場合には、入力する電気信号を4値の信号にする必要がある。しかし一般に電気の多値信号は、帯域制限の影響やアンプの非線形性の影響を二値の電気信号よりも受けやすく、特性が良い多値電気信号を生成することは同じ特性の二値電気信号を生成することよりも困難である。   As shown in FIG. 2, the IQ modulator 51 is a modulator that applies amplitude modulation to the orthogonal I-axis and Q-axis, respectively. The signal needs to be a quaternary signal. However, in general, an electrical multilevel signal is more susceptible to the effects of band limitation and amplifier nonlinearity than a binary electrical signal, and generating a multilevel electrical signal with good characteristics is a binary electrical signal with the same characteristics. Is more difficult to generate.

図3は、IQ変調部の後段に振幅変調部を組み合わせた構成である。この構成では、まずIQ変調部においてQPSK信号を生成し、後段の振幅変調部でさらに振幅変調をかけることにより、Star 8−QAM信号を生成する。ここでは各ポートに入力する電気信号はすべて二値信号となる。Star 8−QAM信号の例に限らず、一般に組み合わせる変調部の数を増やすことで、入力する電気信号のレベル数を減らすことができる。   FIG. 3 shows a configuration in which an amplitude modulation unit is combined in a subsequent stage of the IQ modulation unit. In this configuration, first, a QPSK signal is generated in the IQ modulation unit, and further, amplitude modulation is performed in the subsequent amplitude modulation unit, thereby generating a Star 8-QAM signal. Here, all electrical signals input to each port are binary signals. In addition to the example of the Star 8-QAM signal, the number of levels of the input electric signal can be reduced by increasing the number of modulation units that are generally combined.

図4に示す構成では、位相変調部2つの後段に振幅変調部を配置している。2つの位相変調部を使用してQPSK信号を生成し、後段の振幅変調部で振幅変調をかけることにより、Star 8−QAM信号を生成する。この構成でも各変調部に入力する電気信号はすべて二値信号である。   In the configuration shown in FIG. 4, the amplitude modulation unit is arranged in the subsequent stage of the two phase modulation units. A QPSK signal is generated using two phase modulation units, and a Star 8-QAM signal is generated by applying amplitude modulation in the subsequent amplitude modulation unit. Even in this configuration, all electric signals input to the modulation units are binary signals.

なお、図5に示すように、位相変調部に入力する電気信号を多値信号とすることで、位相変調部をひとつ減らした構成とすることもできる。   In addition, as shown in FIG. 5, it can also be set as the structure which reduced the phase modulation part one by making the electric signal input into a phase modulation part into a multi-value signal.

また、生成する電気信号のレベル数と変調器の構成の複雑さはトレードオフであり、図2−5に示した以外にも、変調部の順番を入れ替えた構成、直接変調レーザを用いる構成など、様々な構成でのStar QAM信号の生成が可能である。   In addition, the number of levels of the electrical signal to be generated and the complexity of the configuration of the modulator are trade-offs. In addition to those shown in FIG. It is possible to generate a Star QAM signal in various configurations.

本出願では、図3から図5の構成のように、二値振幅変調部が他の変調部と明確な境界で区切れる構成のもので説明する。このとき、振幅方向に二値で変調されているStar QAM型信号であれば、二値振幅変調における下のレベルがStar QAM信号の内側の円に、上のレベルが外側の円に相当するので、二値振幅変調のレベル差がStar QAM信号のコンスタレーション上における二つの円のレベル差となる。   In the present application, a description will be given of a configuration in which the binary amplitude modulation unit is separated from other modulation units at a clear boundary, as in the configurations of FIGS. At this time, if it is a Star QAM type signal modulated in binary in the amplitude direction, the lower level in binary amplitude modulation corresponds to the inner circle of the Star QAM signal, and the upper level corresponds to the outer circle. The level difference of the binary amplitude modulation becomes the level difference between the two circles on the constellation of the Star QAM signal.

図6は、振幅変調信号生成部の一例であるマッハツェンダ(MZ)型振幅変調器10の構成の一例と原理を説明する図である。MZ型振幅変調器10は、ニオブ酸リチウムなど電気光学効果を有する基板15、入力光を光パワ分岐比1:1に分離し、後段で1:1で合波するような形状の導波路11、及び2つに分岐した導波路をはさむように配置された電極12を備える。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration and principle of a Mach-Zehnder (MZ) type amplitude modulator 10 which is an example of an amplitude modulation signal generation unit. The MZ type amplitude modulator 10 includes a substrate 15 having an electro-optic effect, such as lithium niobate, and a waveguide 11 having such a shape that the input light is separated into an optical power branching ratio of 1: 1 and is multiplexed at a subsequent stage at 1: 1. And an electrode 12 disposed so as to sandwich the waveguide branched into two.

基板15が電気光学効果を有することから、電極12に矢印方向を正とする電圧を印加することにより、分岐したそれぞれの導波路11の屈折率、つまり光路長を変化させることができる。よって、電極12に印加する電圧を制御することにより、それぞれの導波路11を通る光の位相差を制御することができる。合波部14で各導波路からの光の位相差が0であれば、そのまま光パワが足され、光の位相差がπであれば、光パワが打ち消し合いゼロになる。   Since the substrate 15 has an electro-optic effect, the refractive index of each of the branched waveguides 11, that is, the optical path length, can be changed by applying a voltage having a positive arrow direction to the electrode 12. Therefore, by controlling the voltage applied to the electrode 12, the phase difference of the light passing through each waveguide 11 can be controlled. If the phase difference of light from each waveguide is 0 at the multiplexing unit 14, the optical power is added as it is, and if the phase difference of light is π, the optical power cancels each other and becomes zero.

図7は、一般的なMZ型振幅変調器の変調曲線である。横軸は電極への印加電圧、縦軸は光出力パワであり、曲線はcos2乗の函数曲線となる。図6のMZ型振幅変調器で光の位相差が0になるように電圧を印加すると図7の変調曲線上で光出力パワは極大点をとり、光の位相差がπになるように電圧を印加すると図7の変調曲線上で光出力パワは極小点をとる。一般に光の振幅二値信号を生成することを目的としてMZ型振幅変調器に二値電圧を入力する際には、変調曲線の極小点から極大点までに対応する電圧を電極に印加する。   FIG. 7 is a modulation curve of a general MZ type amplitude modulator. The horizontal axis is the voltage applied to the electrodes, the vertical axis is the optical output power, and the curve is a function curve of cos square. When a voltage is applied so that the phase difference of light becomes zero with the MZ type amplitude modulator of FIG. 6, the light output power takes a maximum point on the modulation curve of FIG. 7, and the voltage is set so that the phase difference of light becomes π. Is applied, the light output power takes the minimum point on the modulation curve of FIG. In general, when a binary voltage is input to an MZ type amplitude modulator for the purpose of generating a light amplitude binary signal, a voltage corresponding to the minimum point to the maximum point of the modulation curve is applied to the electrodes.

これは、変調曲線の極大点と極小点を使用して変調を行うと、他の部分を使用して変調を行う場合に比べ、入力電圧のノイズや帯域不足に起因する信号レベルの揺れに対する、出力光パワのレベルの揺れを低減することができ、特性の良い振幅二値光信号を得られるからである。例えば、図7のように、同じ大きさの入力電圧の揺れ幅ΔVに対し、変調曲線の極大点、極小点、それ以外の部分で生成される光出力パワの揺れをa,b,cとすると、c>aおよびc>bであり、変調曲線の極大点及び極小点は出力光パワのレベルの揺れが小さいことがわかる。   This is because when modulation is performed using the maximum and minimum points of the modulation curve, compared to the case where modulation is performed using other parts, the fluctuation of the signal level due to noise of the input voltage or insufficient bandwidth, This is because fluctuations in the level of the output optical power can be reduced, and an amplitude binary optical signal with good characteristics can be obtained. For example, as shown in FIG. 7, the fluctuations of the optical output power generated at the maximum point, the minimum point, and other parts of the modulation curve with respect to the fluctuation width ΔV of the input voltage of the same magnitude are a, b, c. Then, it is understood that c> a and c> b, and the fluctuation of the level of the output light power is small at the maximum point and the minimum point of the modulation curve.

また、変調曲線における極大点と極小点の光パワ、dとeとの比d/eが、MZ型振幅変調器の消光比となる。MZ型振幅変調器の2つの導波路を通る光の位相差がπとなるよう電圧を印加するとき、完全に打ち消し合えばeはゼロとなり消光比は無限大となるが、実際には導波路を上下に分ける分波部の分岐比が正確に1:1とならないなどの理由でeは完全なゼロとはならない。ただし、一般には消光比が大きい変調器ほど消光比の大きい光振幅二値信号を生成でき、特性の良い振幅変調器であるので、振幅変調器の作製技術は基本的に高消光比を目指した方向に進んでいる(例えば、非特許文献2を参照。)。   Further, the optical power at the local maximum point and the local minimum point in the modulation curve, and the ratio d / e between d and e is the extinction ratio of the MZ type amplitude modulator. When a voltage is applied so that the phase difference of light passing through the two waveguides of the MZ type amplitude modulator is π, e is zero and the extinction ratio is infinite if they completely cancel each other. E is not completely zero because, for example, the branching ratio of the demultiplexing part that divides the signal into upper and lower parts is not exactly 1: 1. However, in general, a modulator with a large extinction ratio can generate an optical amplitude binary signal with a large extinction ratio, and is an amplitude modulator with good characteristics. Therefore, the amplitude modulator fabrication technology basically aimed at a high extinction ratio. (For example, refer nonpatent literature 2).

特開2012−222456号公報JP 2012-222456 A

D.Liang, M.Song, S.X.Ng and L.Hanzo,“Turbo−coded and cooperative network coded non−coherent soft−decision star−QAM dispensing with channel estimation” ,in Global Telecommunication Conference (GLOBECOM 2011), Houston, TX, USA, 2011.D. Liang, M.M. Song, S.M. X. Ng and L. Hanzo, “Turbo-coded and cooperative network coded non-coherent soft-decision star-QAM dispensing with channel ensemble”, in Global Telecomment. T.Kawanishi, T.Sakamoto, M.Tsuchiya, M.Izutsu, S.Mori, and K.Higuma,“70dB extinction−ratio LiNbO3 optical intensity modulator for two−tone lightwave generation” ,in Proc. OFC, Anaheim, CA, 2006, Paper OWC4.T.A. Kawanishi, T .; Sakamoto, M .; Tsuchiya, M .; Izutsu, S .; Mori, and K.M. Higuma, “70 dB extension-ratio LiNbO3 optical intensity modulator for two-tone lightwave generation”, Proc. OFC, Anaheim, CA, 2006, Paper OWC4. N.Iiyama, J.Kani, J.Terada, and N.Yoshimoto,“Feasibility study on a scheme for coexistence of DSP−based PON and 10−Gbps/λ PON using hierarchical star QAM format” , J.Lightw.Technol., vol.31, no.18, pp.3085−3092, Sep.2013.N. Iiyama, J .; Kani, J .; Terada, and N.A. Yoshimoto, “Feasibility study on a scheme for coexistence of DSP-based PON and 10-Gbps / λ PON using hierarchical star QAM format”. Lighttw. Technol. , Vol. 31, no. 18, pp. 3085-3092, Sep. 2013.

ある決まった特性のStar QAM信号を、二値振幅変調部と他の変調部とに分かれた構成を用いて生成する際、二値振幅変調の下のレベルとして要求される大きさは、通常の振幅変調器の変調曲線の極小点に対応する光出力パワよりも大きい。これは、図8に示すように、Star QAM信号の振幅変調の下のレベルが小さすぎると、Star QAM信号の内側の円の位相変調信号の隣接信号間距離が小さくなりすぎてしまい、信号点分離が困難になるためである。このため、Star QAM信号の振幅変調の下のレベルをある程度大きい値に保ったまま二値変調をかけようとすると、振幅変調部に入力する二値電圧の下のレベルは、変調器の変調曲線の極小点と極大点の間に合わせることになり、図7で説明したように二値電圧の下のレベルの電圧の揺れに対して光出力パワの揺れが大きくなる。そのとき生成される光のStar QAM信号は、図9に示すように、内側の円の信号点が外側の円の信号点と比較して振幅方向に広がってしまい、伝送特性が劣化することになる。以上のように、Star QAM型変調方式には、光振幅二値信号の下のレベルの光パワをある程度大きく保ちながら光出力パワの揺れを抑制し、特性の良いStar QAM信号を生成することが困難という課題があった。   When a Star QAM signal having a certain characteristic is generated using a configuration in which a binary amplitude modulation unit and another modulation unit are separated, the magnitude required as a level under the binary amplitude modulation is It is larger than the optical output power corresponding to the minimum point of the modulation curve of the amplitude modulator. As shown in FIG. 8, if the level under the amplitude modulation of the Star QAM signal is too small, the distance between adjacent signals of the phase modulation signal in the circle inside the Star QAM signal becomes too small. This is because separation becomes difficult. For this reason, when the binary modulation is performed while maintaining the level under the amplitude modulation of the Star QAM signal at a somewhat large value, the level under the binary voltage input to the amplitude modulation unit is the modulation curve of the modulator. As described with reference to FIG. 7, the fluctuation of the light output power increases with respect to the fluctuation of the voltage below the binary voltage. As shown in FIG. 9, the Star QAM signal of the light generated at that time has the signal point of the inner circle spread in the amplitude direction as compared with the signal point of the outer circle, and the transmission characteristics deteriorate. Become. As described above, in the Star QAM type modulation method, the optical power at the level below the optical amplitude binary signal is kept large to some extent while suppressing the fluctuation of the optical output power, and a Star QAM signal with good characteristics can be generated. There was a problem of difficulty.

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、Star QAM型変調方式において光振幅信号の最も下のレベルの光パワをある程度大きく保ちながら光出力パワの揺れを抑制でき、特性の良いStar QAM信号を生成することが可能なマッハツェンダ型変調器、光多値変調装置、及び光多値変調方法を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention can suppress the fluctuation of the optical output power while maintaining the optical power at the lowest level of the optical amplitude signal to some extent in the Star QAM type modulation system, and has a good characteristic of the Star QAM. It is an object of the present invention to provide a Mach-Zehnder type modulator, an optical multilevel modulation device, and an optical multilevel modulation method capable of generating a signal.

上記目的を達成するために、本願発明に係るマッハツェンダ型変調器は、入力光を2つに分離する分波部および分離した光を合波する合波部の光パワの分岐比を意図的にx:y(x≠y)となるように設計される。本願発明に係るマッハツェンダ型変調器は、出力振幅変調光の消光比が6dBから12dB程度の範囲となるようにxとyが設計され、光Star QAM信号生成のための光多値変調装置内の振幅変調部に用いられる。   In order to achieve the above object, the Mach-Zehnder type modulator according to the present invention intentionally sets the branching ratio of the optical power of the demultiplexing unit for separating the input light into two and the multiplexing unit for multiplexing the separated light. x: y (x ≠ y). In the Mach-Zehnder type modulator according to the present invention, x and y are designed so that the extinction ratio of the output amplitude modulated light is in the range of about 6 dB to 12 dB, and the optical multi-level modulation device for generating the optical Star QAM signal is provided. Used in the amplitude modulation section.

具体的には、本発明に係る光多値変調方法は、位相変調と振幅変調を組み合わせ、光をStar QAM型変調方式でベースバンド変調する光多値変調方法であって、コンスタレーション上で最も内側の同心円に存在する信号点の振幅を、前記振幅変調を行うマッハツェンダ型振幅変調器の入力光の分岐比で設定することを特徴とする。   Specifically, an optical multilevel modulation method according to the present invention is an optical multilevel modulation method that combines phase modulation and amplitude modulation and baseband modulates light using a Star QAM type modulation method, and is the most efficient on the constellation. The amplitude of the signal point existing in the inner concentric circle is set by the branching ratio of the input light of the Mach-Zehnder type amplitude modulator that performs the amplitude modulation.

マッハツェンダ光変調器において、入力光を2つの導波路へ分岐する比率(X:Y)を変更することで、これらを合波する際の位相差がπ(変調曲線の極小点)であっても一方の光で他方の光を打ち消すことができず、分岐比率に応じた光パワの変調光が出力される。このため、本光多値変調方法は、分岐比率を設定することで、変調曲線の極小点を使いつつ、光Star QAM信号の最も内側の信号点を所望の光強度とすることができる。   In the Mach-Zehnder optical modulator, by changing the ratio (X: Y) for splitting the input light into the two waveguides, even if the phase difference when combining them is π (the minimum point of the modulation curve) One light cannot cancel the other light, and the modulated light of the optical power corresponding to the branching ratio is output. For this reason, this optical multilevel modulation method can set the innermost signal point of the optical Star QAM signal to a desired light intensity by using the minimum point of the modulation curve by setting the branching ratio.

従って、本発明は、Star QAM型変調方式において光振幅信号の最も下のレベルの光パワをある程度大きく保ちながら光出力パワの揺れを抑制でき、特性の良いStar QAM信号を生成することが可能な光多値変調方法を提供することができる。   Therefore, the present invention can suppress the fluctuation of the optical output power while maintaining the optical power of the lowest level of the optical amplitude signal to some extent in the Star QAM type modulation system, and can generate a Star QAM signal with good characteristics. An optical multilevel modulation method can be provided.

上記光多値変調方法を実現できる本発明に係るマッハツェンダ型振幅変調器は、
電気光学効果を有する基板と、
前記基板に形成され、入力光を設計値がx:y(ただし、x≠y)の分岐比で光パワ分岐する分岐部、及び分岐された入力光を設計値がx:yの合波比で合波する合波部を有する光導波路と、
前記分岐部から前記合波部まで間のそれぞれの前記光導波路の屈折率を印加された電圧で変化させる電極と、
を備えるマッハツェンダ型振幅変調器であって、
変調曲線の極小点の光パワをxとyで設定することを特徴とする。
A Mach-Zehnder type amplitude modulator according to the present invention capable of realizing the above optical multilevel modulation method,
A substrate having an electro-optic effect;
A branching portion formed on the substrate for branching optical power at a design ratio of x: y (where x ≠ y), and a combined ratio of the branched input light with a design value of x: y. An optical waveguide having a multiplexing portion to be combined at
An electrode for changing a refractive index of each of the optical waveguides between the branching portion and the combining portion with an applied voltage;
A Mach-Zehnder type amplitude modulator comprising:
The light power of the minimum point of the modulation curve is set by x and y.

このとき、電界強度比で1.66≦y/x≦3.00、又は1.66≦x/y≦3.00、あるいは光強度比で2.78≦y/x≦9.34、又は2.78≦x/y≦9.34が好ましい。   At this time, the electric field intensity ratio is 1.66 ≦ y / x ≦ 3.00, or 1.66 ≦ x / y ≦ 3.00, or the light intensity ratio is 2.78 ≦ y / x ≦ 9.34, or 2.78 ≦ x / y ≦ 9.34 is preferable.

本マッハツェンダ型振幅変調器は、消光比を6〜12dBの範囲とすることができ、Star 8−QAM信号を生成する光多値変調装置に搭載することができる。   This Mach-Zehnder type amplitude modulator can have an extinction ratio in the range of 6 to 12 dB, and can be mounted on an optical multilevel modulation device that generates a Star 8-QAM signal.

上記光多値変調方法を実現できる本発明に係る光多値変調装置は、
入力光を電気信号で位相変調する位相変調信号生成部と、
前記位相変調信号生成部が出力する光信号を、電気二値信号で振幅変調する振幅変調信号生成部と、
を備える光多値変調装置であって、
前記振幅変調信号生成部は、前記マッハツェンダ型振幅変調器であることを特徴とする。
An optical multilevel modulation apparatus according to the present invention capable of realizing the optical multilevel modulation method is as follows:
A phase modulation signal generator for phase-modulating input light with an electrical signal;
An optical signal output from the phase modulation signal generation unit, an amplitude modulation signal generation unit that performs amplitude modulation with an electrical binary signal;
An optical multilevel modulation device comprising:
The amplitude modulation signal generation unit is the Mach-Zehnder type amplitude modulator.

また、本発明に係る光多値変調装置は、
入力光を電気信号で位相変調する位相変調信号生成部と、
前記位相変調信号生成部が出力する光信号を、電気二値信号で振幅変調する振幅変調信号生成部と、
を備える光多値変調装置であって、
前記振幅変調信号生成部は、複数のマッハツェンダ型振幅変調器が直列に接続されており、前記マッハツェンダ型振幅変調器のうち少なくとも1つが前記マッハツェンダ型振幅変調器であることを特徴とする。
振幅方向に四値以上で変調された光Star QAM信号を生成する光多値変調装置を実現できる。
An optical multilevel modulation device according to the present invention is
A phase modulation signal generator for phase-modulating input light with an electrical signal;
An optical signal output from the phase modulation signal generation unit, an amplitude modulation signal generation unit that performs amplitude modulation with an electrical binary signal;
An optical multilevel modulation device comprising:
The amplitude modulation signal generation unit includes a plurality of Mach-Zehnder type amplitude modulators connected in series, and at least one of the Mach-Zehnder type amplitude modulators is the Mach-Zehnder type amplitude modulator.
An optical multilevel modulation device that generates an optical Star QAM signal modulated with four or more values in the amplitude direction can be realized.

本発明は、Star QAM型変調方式において光振幅信号の最も下のレベルの光パワをある程度大きく保ちながら光出力パワの揺れを抑制でき、特性の良いStar QAM信号を生成することが可能なマッハツェンダ型変調器、光多値変調装置、及び光多値変調方法を提供することができる。   The present invention is a Mach-Zehnder type capable of suppressing the fluctuation of the optical output power while maintaining the optical power of the lowest level of the optical amplitude signal to some extent in the Star QAM type modulation system, and generating a Star QAM signal with good characteristics. A modulator, an optical multilevel modulation device, and an optical multilevel modulation method can be provided.

振幅方向に二値で変調されているStar QAM型信号の例を説明する図である。位相方向には(a)BPSK、(b)QPSK、(c)8−PSKで変調されている。It is a figure explaining the example of the Star QAM type signal modulated by binary in the amplitude direction. In the phase direction, modulation is performed by (a) BPSK, (b) QPSK, and (c) 8-PSK. Star QAM信号を生成する光多値変調装置を説明する図である。It is a figure explaining the optical multi-value modulation apparatus which produces | generates a Star QAM signal. Star QAM信号を生成する光多値変調装置を説明する図である。It is a figure explaining the optical multi-value modulation apparatus which produces | generates a Star QAM signal. Star QAM信号を生成する光多値変調装置を説明する図である。It is a figure explaining the optical multi-value modulation apparatus which produces | generates a Star QAM signal. Star QAM信号を生成する光多値変調装置を説明する図である。It is a figure explaining the optical multi-value modulation apparatus which produces | generates a Star QAM signal. MZ型振幅変調器を説明する図である。It is a figure explaining an MZ type amplitude modulator. MZ型振幅変調器の変調曲線を説明する図である。It is a figure explaining the modulation curve of an MZ type amplitude modulator. 課題を説明する図である。It is a figure explaining a subject. 課題を説明する図である。It is a figure explaining a subject. 本発明に係るMZ型振幅変調器を説明する図である。It is a figure explaining the MZ type | mold amplitude modulator based on this invention. 本発明に係るMZ型振幅変調器の変調曲線を説明する図である。It is a figure explaining the modulation curve of the MZ type amplitude modulator concerning the present invention. Star 8−QAM信号の消光比の条件を説明する図である。It is a figure explaining the conditions of the extinction ratio of a Star 8-QAM signal. 本発明に係る光多値変調装置が出力するStar 8−QAM信号のコンスタレーションである。It is a constellation of a Star 8-QAM signal output from the optical multilevel modulation device according to the present invention. 本発明に係る光多値変調装置が出力するStar 16−QAM信号のコンスタレーションである。It is a constellation of a Star 16-QAM signal output from the optical multilevel modulation device according to the present invention. 本発明に係る光多値変調装置を説明する図である。It is a figure explaining the optical multi-value modulation apparatus which concerns on this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

本発明は、位相変調と振幅変調を組み合わせ、光をStar QAM型変調方式でベースバンド変調する光多値変調方法であって、コンスタレーション上で最も内側の同心円に存在する信号点の振幅を、前記振幅変調を行うMZ型振幅変調器の入力光の分岐比で設定する。本発明を、以下の実施形態1から3で説明する構成で説明する。   The present invention is an optical multi-level modulation method that combines phase modulation and amplitude modulation, and baseband modulates light using the Star QAM type modulation method, and the amplitude of signal points existing in the innermost concentric circle on the constellation is It is set by the branching ratio of the input light of the MZ type amplitude modulator that performs the amplitude modulation. The present invention will be described with the configurations described in the following first to third embodiments.

(実施形態1)
図3から図5は、本実施形態の光多値変調装置の構成を説明する図である。本光多値変調装置は、入力光を電気信号で位相変調する位相変調信号生成部50と、位相変調信号生成部50が出力する光信号を、電気二値信号で振幅変調する振幅変調信号生成部60と、を備える光多値変調装置であって、振幅変調信号生成部60は、後述するMZ型振幅変調器20であることを特徴とする。
(Embodiment 1)
3 to 5 are diagrams for explaining the configuration of the optical multilevel modulation apparatus according to this embodiment. This optical multilevel modulation apparatus includes a phase modulation signal generation unit 50 that phase-modulates input light with an electric signal, and an amplitude modulation signal generation that amplitude-modulates an optical signal output from the phase modulation signal generation unit 50 with an electric binary signal. The amplitude modulation signal generation unit 60 is an MZ-type amplitude modulator 20 to be described later.

図3の光多値変調装置は、位相変調信号生成部50がIQ変調器51の構成である。IQ変調器51は二つの振幅変調器(52a、52b)と位相変調器53を有する。IQ変調器51は、二つの振幅変調器(52a、52b)のそれぞれに入力された電気二値信号で入力光を振幅変調し、一方の出力の位相を90度回転して合波する。IQ変調器51は、このように光を変調してQPSK信号を出力する。   In the optical multilevel modulation apparatus of FIG. 3, the phase modulation signal generation unit 50 has the configuration of the IQ modulator 51. The IQ modulator 51 has two amplitude modulators (52a, 52b) and a phase modulator 53. The IQ modulator 51 amplitude-modulates the input light with the electric binary signal input to each of the two amplitude modulators (52a, 52b), and multiplexes by rotating the phase of one output by 90 degrees. The IQ modulator 51 modulates light in this way and outputs a QPSK signal.

図4の光多値変調装置は、位相変調信号生成部50が二つの位相変調器(55a、55b)を直列に接続する構成である。位相変調信号生成部50は、二つの位相変調器(55a、55b)のそれぞれに入力された電気二値信号で入力光を振幅変調し、QPSK信号を出力する。   The optical multilevel modulation device of FIG. 4 has a configuration in which the phase modulation signal generation unit 50 connects two phase modulators (55a, 55b) in series. The phase modulation signal generation unit 50 amplitude-modulates the input light with the electric binary signal input to each of the two phase modulators (55a, 55b), and outputs a QPSK signal.

図5の光多値変調装置は、位相変調信号生成部50が一つの位相変調器55の構成である。位相変調信号生成部50は、位相変調器55に入力された電気多値信号で入力光を振幅変調し、QPSK信号を出力する。   In the optical multilevel modulation apparatus of FIG. 5, the phase modulation signal generation unit 50 has a single phase modulator 55. The phase modulation signal generation unit 50 amplitude-modulates the input light with the electrical multilevel signal input to the phase modulator 55 and outputs a QPSK signal.

図3から図5の光多値変調装置は、位相変調信号生成部50の後段に振幅変調信号生成部60を備え、位相変調信号生成部50が出力するQPSK信号を振幅変調してStar QAM信号を生成する。   3 to 5 includes an amplitude modulation signal generation unit 60 subsequent to the phase modulation signal generation unit 50, and amplitude-modulates the QPSK signal output from the phase modulation signal generation unit 50 to generate a Star QAM signal. Is generated.

図10は、図3から図5の光多値変調装置の振幅変調器20を説明する図である。振幅変調器20は、電気光学効果を有する基板15と、
基板15に形成され、入力光を設計値がx:y(ただし、x≠y)の分岐比で光パワ分岐する分岐部13、及び分岐された入力光を設計値がX:Yの合波比で合波する合波部14を有する光導波路11と、
分岐部13から合波部14まで間のそれぞれの光導波路11の屈折率を印加された電圧で変化させる電極12と、
を備えるMZ型振幅変調器であって、
変調曲線の極小点の光パワをxとyで設定することを特徴とする。
FIG. 10 is a diagram for explaining the amplitude modulator 20 of the optical multilevel modulation apparatus of FIGS. 3 to 5. The amplitude modulator 20 includes a substrate 15 having an electro-optic effect,
A branch unit 13 formed on the substrate 15 for splitting the input light with an optical power branching ratio with a design value of x: y (where x ≠ y), and the branched input light with a design value of X: Y. An optical waveguide 11 having a multiplexing section 14 for multiplexing at a ratio;
An electrode 12 that changes the refractive index of each optical waveguide 11 between the branching section 13 and the multiplexing section 14 by an applied voltage;
An MZ type amplitude modulator comprising:
The light power of the minimum point of the modulation curve is set by x and y.

振幅変調器20は、二つの導波路に分離する分波部13および二つの導波路を接続する合波部14を、光パワの分岐比がx≠yであるようなx:yとなるように作製されている。このようなMZ型振幅変調器にそれぞれの導波路を通る信号の位相差を制御するよう電圧を印加すると、位相差がゼロのときには、分岐比が1:1のときと同様にそれぞれの導波路からの光の光パワが足し合されるが、位相差がπのときには、それぞれの導波路からの光が打ち消し合っても光パワがゼロとならない。   In the amplitude modulator 20, the demultiplexing unit 13 that separates the two waveguides and the multiplexing unit 14 that connects the two waveguides are set to x: y such that the branching ratio of the optical power is x ≠ y. Have been made. When a voltage is applied to such an MZ type amplitude modulator to control the phase difference of the signal passing through each waveguide, when the phase difference is zero, each waveguide is the same as when the branching ratio is 1: 1. However, when the phase difference is π, the light power does not become zero even if the light from the respective waveguides cancel each other.

よってこのようなMZ型振幅変調器の変調曲線は、図11に示すように、出力光パワの極小点の値fが図7におけるeよりも大きい値となり、図6のMZ型振幅変調器に比べて最大消光比の小さい変調器となる。ここでfの値は、分岐された光パワの差|x−y|により決定され、この値が大きいほどfも大きくなるので、得たいfの値をx:yの選択により設計可能である。   Therefore, as shown in FIG. 11, the modulation curve of such an MZ type amplitude modulator is such that the minimum value f of the output optical power is larger than e in FIG. 7, and the MZ type amplitude modulator of FIG. In comparison, the modulator has a smaller maximum extinction ratio. Here, the value of f is determined by the difference | x−y | of the branched optical power. Since the value f increases as the value increases, the desired value f can be designed by selecting x: y. .

xとyは、電界強度比で1.66≦y/x≦3.00、又は1.66≦x/y≦3.00、あるいは光強度比で2.78≦y/x≦9.34、又は2.78≦x/y≦9.34となるように選択することが好ましい。   x and y are 1.66 ≦ y / x ≦ 3.00 or 1.66 ≦ x / y ≦ 3.00 in electric field intensity ratio, or 2.78 ≦ y / x ≦ 9.34 in light intensity ratio. Or 2.78 ≦ x / y ≦ 9.34 is preferably selected.

例えば、10G−EPONやXG−PONのONUと、デジタルコヒーレント検波器を備えるONUの同一PONブランチにおける共存を目的とし、Star 8−QAM信号を使用する場合がある(例えば、特許文献1)。その際のStar 8−QAM信号の消光比の条件は、非特許文献3に示されている。本文献内の数値計算結果を図12に示す。横軸がStar 8−QAM信号の消光比であり、この図内の全ての信号の受光感度が、点線で示されている、標準で規定された最小受光感度を下回っていることが条件となるので、Star 8−QAM信号の消光比が6〜12dB程度の範囲内にあることが、共存を可能とする条件であることがわかる。これと同じ目的で、Star 8−QAM信号生成部の一部として本発明のMZ型振幅変調部を用いる場合、その消光比を6〜12dB程度とするため、分岐比x:yにおけるxとyは、大きい方の値が小さい方の値に対して、電界強度比で1.66倍から3.00倍程度、光強度比で2.78倍から9.34倍程度の値になるよう設計すればよい。   For example, a Star 8-QAM signal may be used for the purpose of coexistence in the same PON branch of an ONU including a 10G-EPON or XG-PON and a digital coherent detector (for example, Patent Document 1). The condition of the extinction ratio of the Star 8-QAM signal at that time is shown in Non-Patent Document 3. The numerical calculation results in this document are shown in FIG. The horizontal axis is the extinction ratio of the Star 8-QAM signal, and the condition is that the light receiving sensitivity of all the signals in this figure is lower than the standard minimum light receiving sensitivity indicated by the dotted line. Therefore, it can be seen that the condition that the extinction ratio of the Star 8-QAM signal is in the range of about 6 to 12 dB is a condition that enables coexistence. For the same purpose, when the MZ type amplitude modulation unit of the present invention is used as a part of the Star 8-QAM signal generation unit, the extinction ratio is about 6 to 12 dB. Is designed so that the electric field intensity ratio is about 1.66 times to 3.00 times and the light intensity ratio is about 2.78 times to 9.34 times with respect to the smaller value. do it.

図10のMZ型振幅変調器20をStar QAM信号の生成に用いるとき、MZ型振幅変調器20に印加する電圧は、図11における変調曲線の極小点から極大点までの大きさに設定することで、図13に示すような信号を得ることができる。これは、本発明のMZ型振幅変調部が、図7と比較して極小点の光パワが大きい変調曲線をもつため、図8と比較して内側の円を大きく設定できると同時に、図9のように内側の円上の信号点が振幅方向に広がってしまうこともないからである。   When the MZ type amplitude modulator 20 of FIG. 10 is used to generate the Star QAM signal, the voltage applied to the MZ type amplitude modulator 20 is set to a magnitude from the minimum point to the maximum point of the modulation curve in FIG. Thus, a signal as shown in FIG. 13 can be obtained. This is because the MZ type amplitude modulation section of the present invention has a modulation curve with a large optical power at the minimum point compared to FIG. 7, so that the inner circle can be set larger than that of FIG. This is because the signal point on the inner circle does not spread in the amplitude direction.

(実施形態2)
本実施形態では、図3から図5の光多値変調装置の位相変調信号生成部50が、QPSK以外の位相変調信号(BPSKや8−PSK等)を生成し、振幅変調信号生成部60として図10のMZ型振幅変調器20を用いる。本実施形態の光多値変調装置は、図1(a)や図1(c)のコンスタレーションのStar QAM型信号を生成する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the phase modulation signal generation unit 50 of the optical multilevel modulation apparatus of FIGS. 3 to 5 generates a phase modulation signal (such as BPSK or 8-PSK) other than QPSK, and serves as the amplitude modulation signal generation unit 60. The MZ type amplitude modulator 20 of FIG. 10 is used. The optical multilevel modulation apparatus of this embodiment generates a Star QAM type signal of the constellation shown in FIG. 1 (a) or FIG. 1 (c).

(実施形態3)
図15は、本実施形態の光多値変調装置を説明する図である。本光多値変調装置は、入力光を電気信号で位相変調する位相変調信号生成部50と、位相変調信号生成部50が出力する光信号を、電気二値信号で振幅変調する振幅変調信号生成部60と、を備える光多値変調装置であって、
振幅変調信号生成部60は、複数のMZ型振幅変調器が直列に接続されており、MZ型振幅変調器のうち少なくとも1つが図10で説明したMZ型振幅変調器であることを特徴とする。
(Embodiment 3)
FIG. 15 is a diagram for explaining an optical multilevel modulation device according to the present embodiment. This optical multilevel modulation apparatus includes a phase modulation signal generation unit 50 that phase-modulates input light with an electric signal, and an amplitude modulation signal generation that amplitude-modulates an optical signal output from the phase modulation signal generation unit 50 with an electric binary signal. An optical multilevel modulation device comprising: a unit 60;
The amplitude modulation signal generation unit 60 includes a plurality of MZ type amplitude modulators connected in series, and at least one of the MZ type amplitude modulators is the MZ type amplitude modulator described with reference to FIG. .

本光多値変調装置の振幅変調信号生成部60は、図6のMZ型振幅変調器10と図10のMZ型振幅変調器20を直列に接続する構成である。この構成とすることで、振幅変調信号生成部60は、位相変調信号生成部50が出力するBPSK、QPSK、あるいは8−PSKの信号を振幅方向に四値以上で変調する。このため、本光多値変調装置は、例えば図14のようなコンスタレーションで表される、振幅方向に四値、位相方向に四値で変調されたStar 16−QAM信号を生成できる。   The amplitude modulation signal generator 60 of the present optical multilevel modulation device is configured to connect the MZ type amplitude modulator 10 of FIG. 6 and the MZ type amplitude modulator 20 of FIG. 10 in series. With this configuration, the amplitude modulation signal generation unit 60 modulates the BPSK, QPSK, or 8-PSK signal output from the phase modulation signal generation unit 50 with four or more values in the amplitude direction. For this reason, the present optical multilevel modulation apparatus can generate a Star 16-QAM signal modulated by a quaternary value in the amplitude direction and a quaternary value in the phase direction, which is represented by a constellation as shown in FIG.

本光多値変調装置は、この構成により、図14に示したようなコンスタレーションの一番内側の円のレベルをある程度の大きさに保ちながら、振幅方向への広がりの小さい、特性の良いStar 16−QAM信号を生成することができる。   With this configuration, the present optical multi-level modulation device maintains a level of the innermost circle of the constellation as shown in FIG. A 16-QAM signal can be generated.

図15の構成に限らず、図3や図5の振幅変調信号生成部60を本実施形態のようにMZ型振幅変調器10とMZ型振幅変調器20とを直列に接続した構成とすることができる。   Not limited to the configuration of FIG. 15, the amplitude modulation signal generation unit 60 of FIGS. 3 and 5 is configured by connecting the MZ type amplitude modulator 10 and the MZ type amplitude modulator 20 in series as in this embodiment. Can do.

[付記]
以下は、本発明の光多値変調装置を説明したものである。
<課題>
Star QAM型光信号を生成する際に、一番内側の円上にある信号点に対応する光パワをある程度大きく保ちながら、出力光パワの揺れが小さい、特性の良いStar QAM信号を生成することは、従来の高消光比を目指した振幅変調部を用いると困難であった。
[Appendix]
The following describes the optical multilevel modulation device of the present invention.
<Issues>
When generating a Star QAM type optical signal, generating a Star QAM signal having good characteristics with small fluctuation of the output optical power while keeping the optical power corresponding to the signal point on the innermost circle to a certain extent. However, it was difficult to use a conventional amplitude modulation unit aiming at a high extinction ratio.

<解決手段>
MZ型振幅変調部における、導波路を上下に分岐する分波部、および上下の導波路を接続する合波部の分岐比を、x≠yであるようなx:yとなるように作製し、意図的に消光比の小さい振幅変調部を作製する。これをStar QAM型信号生成のための振幅変調部に用い、変調曲線の極小点から極大点までの電圧を電極に印加して振幅変調をかける。このときの消光比は6〜12dB程度とし、xとyは、大きい方の値が小さい方の値に対して、電界強度比で1.66倍から3.00倍程度、光強度比で2.78倍から9.34倍程度の値になるよう設計する。
<Solution>
In the MZ-type amplitude modulation unit, the branching ratio of the demultiplexing unit that branches the waveguide up and down and the multiplexing unit that connects the upper and lower waveguides is made to be x: y such that x ≠ y. Then, an amplitude modulation unit with a small extinction ratio is intentionally produced. This is used in an amplitude modulation section for generating a Star QAM type signal, and amplitude modulation is performed by applying a voltage from the minimum point to the maximum point of the modulation curve to the electrode. The extinction ratio at this time is about 6 to 12 dB, and x and y are about 1.66 to 3.00 times in terms of electric field intensity ratio and 2 in terms of light intensity ratio with respect to the smaller value. It is designed to have a value of about .78 times to about 9.34 times.

すなわち、
(A)MZ型振幅変調器の変調曲線の極小点を用いるように変調信号の電圧を調整する。
(B)MZ型振幅変調器の分岐比を1:1としない。
上記(A)により変調器の出力光パワの揺れを小さくすることができる。
上記(B)により変調曲線の極小点を大きくし、Star QAM信号のコンスタレーションの内円の信号点分離を容易にすることができる。
That is,
(A) The voltage of the modulation signal is adjusted so as to use the minimum point of the modulation curve of the MZ type amplitude modulator.
(B) The branching ratio of the MZ type amplitude modulator is not set to 1: 1.
With the above (A), the fluctuation of the output light power of the modulator can be reduced.
With the above (B), the minimum point of the modulation curve can be increased, and the signal point separation of the inner circle of the constellation of the Star QAM signal can be facilitated.

具体的には、本発明は、
(1):
MZ型振幅変調器において、入力光の通る導波路を上下に分ける分波部、その上下の導波路を接続する合波部における分岐比を、x≠yであるようなx:yとし、出力光の消光比が小さくなるよう作製されている、MZ型振幅変調器。
(2):
上記(1)の構成のMZ型振幅変調部を含み、位相変調信号生成部と組み合わせて光Star QAM型信号を生成する、光多値信号生成部。
(3):
上記(2)のような光多値信号生成部における1のようなMZ型振幅変調部において、生成された信号の消光比が6〜12dB程度となるよう、MZ型振幅変調部の分岐x:yのxとyは、大きい方の値が小さい方の値に対して、電界強度比で1.66倍から3.00倍程度、光強度比で2.78倍から9.34倍程度の値になるよう設計されている、MZ型振幅変調部。
(4):
上記(3)のようなMZ型振幅変調部を含む、光多値信号生成部。
Specifically, the present invention provides:
(1):
In the MZ type amplitude modulator, a branching ratio in a demultiplexing unit that divides a waveguide through which input light passes vertically and a multiplexing unit that connects the upper and lower waveguides is set to x: y such that x ≠ y, and output An MZ type amplitude modulator manufactured so that the extinction ratio of light becomes small.
(2):
An optical multilevel signal generation unit that includes the MZ type amplitude modulation unit configured as described in (1) above and generates an optical Star QAM type signal in combination with the phase modulation signal generation unit.
(3):
In the MZ type amplitude modulation unit such as 1 in the optical multilevel signal generation unit as in (2) above, the branch x of the MZ type amplitude modulation unit so that the extinction ratio of the generated signal is about 6 to 12 dB: x and y of y are about 1.66 times to 3.00 times in electric field intensity ratio and about 2.78 times to 9.34 times in light intensity ratio with respect to the smaller value of the larger one. MZ type amplitude modulation unit designed to be a value.
(4):
An optical multilevel signal generation unit including the MZ type amplitude modulation unit as in (3) above.

10、20:MZ型振幅変調器
11:導波路
12:電極
13:分岐部
14:合波部
15:基板
50:位相変調信号生成部
51:IQ変調器
52、52a、52b:振幅変調器
53:位相変調器
55、55a、55b:位相変調器
60:振幅変調信号生成部
10, 20: MZ type amplitude modulator 11: Waveguide 12: Electrode 13: Branching unit 14: Multiplexing unit 15: Substrate 50: Phase modulation signal generation unit 51: IQ modulators 52, 52a, 52b: Amplitude modulator 53 : Phase modulator 55, 55a, 55b: Phase modulator 60: Amplitude modulation signal generator

Claims (4)

入力光を電気信号で位相変調する位相変調信号生成部と、
前記位相変調信号生成部が出力する光信号を、電気二値信号で振幅変調する振幅変調信号生成部と、
を備える光多値変調装置であって、
前記振幅変調信号生成部は、
電気光学効果を有する基板と、
前記基板に形成され、入力光を設計値がx:y(ただし、x≠y)の分岐比で光パワ分岐する分岐部、及び分岐された入力光を設計値がx:yの合波比で合波する合波部を有する光導波路と、
前記分岐部から前記合波部まで間のそれぞれの前記光導波路の屈折率を印加された電圧で変化させる電極と、
を備え、
変調曲線の極小点の光パワをxとyで設定するマッハツェンダ型振幅変調器である
ことを特徴とする光多値変調装置。
A phase modulation signal generator for phase-modulating input light with an electrical signal;
An optical signal output from the phase modulation signal generation unit, an amplitude modulation signal generation unit that performs amplitude modulation with an electrical binary signal;
An optical multilevel modulation device comprising:
The amplitude modulation signal generator is
A substrate having an electro-optic effect;
A branching portion formed on the substrate for branching optical power at a design ratio of x: y (where x ≠ y), and a combined ratio of the branched input light with a design value of x: y. An optical waveguide having a multiplexing portion to be combined at
An electrode for changing a refractive index of each of the optical waveguides between the branching portion and the combining portion with an applied voltage;
With
An optical multilevel modulation device, characterized in that it is a Mach-Zehnder type amplitude modulator that sets the optical power at the minimum point of the modulation curve by x and y .
入力光を電気信号で位相変調する位相変調信号生成部と、
前記位相変調信号生成部が出力する光信号を、電気二値信号で振幅変調する振幅変調信号生成部と、
を備える光多値変調装置であって、
前記振幅変調信号生成部は、複数のマッハツェンダ型振幅変調器が直列に接続されており、前記マッハツェンダ型振幅変調器のうち少なくとも1つは、
電気光学効果を有する基板と、
前記基板に形成され、入力光を設計値がx:y(ただし、x≠y)の分岐比で光パワ分岐する分岐部、及び分岐された入力光を設計値がx:yの合波比で合波する合波部を有する光導波路と、
前記分岐部から前記合波部まで間のそれぞれの前記光導波路の屈折率を印加された電圧で変化させる電極と、
を備え、
変調曲線の極小点の光パワをxとyで設定するマッハツェンダ型振幅変調器である
ことを特徴とする光多値変調装置。
A phase modulation signal generator for phase-modulating input light with an electrical signal;
An optical signal output from the phase modulation signal generation unit, an amplitude modulation signal generation unit that performs amplitude modulation with an electrical binary signal;
An optical multilevel modulation device comprising:
The amplitude modulation signal generation unit includes a plurality of Mach-Zehnder type amplitude modulators connected in series, and at least one of the Mach-Zehnder type amplitude modulators includes:
A substrate having an electro-optic effect;
A branching portion formed on the substrate for branching optical power at a design ratio of x: y (where x ≠ y), and a combined ratio of the branched input light with a design value of x: y. An optical waveguide having a multiplexing portion to be combined at
An electrode for changing a refractive index of each of the optical waveguides between the branching portion and the combining portion with an applied voltage;
With
An optical multilevel modulation device, characterized in that it is a Mach-Zehnder type amplitude modulator that sets the optical power at the minimum point of the modulation curve by x and y .
電界強度比で1.66≦y/x≦3.00、又は1.66≦x/y≦3.00、あるいは光強度比で2.78≦y/x≦9.34、又は2.78≦x/y≦9.34である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光多値変調装置
The electric field intensity ratio is 1.66 ≦ y / x ≦ 3.00, or 1.66 ≦ x / y ≦ 3.00, or the light intensity ratio is 2.78 ≦ y / x ≦ 9.34, or 2.78. optical multilevel modulator according to claim 1 or 2, characterized in that a ≦ x / y ≦ 9.34.
位相変調と振幅変調を組み合わせ、光をStar QAM型変調方式でベースバンド変調する光多値変調方法であって、
前記振幅変調を行うマッハツェンダ型振幅変調器の入力光の分岐比と合波比をx:y(ただし、x≠y)に設定することで、
コンスタレーション上で最も内側の同心円に存在する信号点を所望の光強度とすることを特徴とする光多値変調方法。
An optical multilevel modulation method that combines phase modulation and amplitude modulation, and baseband modulates light using a Star QAM modulation method,
By setting the branching ratio and the multiplexing ratio of the input light of the Mach-Zehnder type amplitude modulator that performs the amplitude modulation to x: y (where x ≠ y),
An optical multilevel modulation method characterized in that a signal point existing in the innermost concentric circle on the constellation has a desired light intensity .
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