JPH05244096A - Optical transmission equipment and optical communication equipment - Google Patents

Optical transmission equipment and optical communication equipment

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JPH05244096A
JPH05244096A JP4041358A JP4135892A JPH05244096A JP H05244096 A JPH05244096 A JP H05244096A JP 4041358 A JP4041358 A JP 4041358A JP 4135892 A JP4135892 A JP 4135892A JP H05244096 A JPH05244096 A JP H05244096A
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light
optical
bit
signal
bits
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JP4041358A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinya Sasaki
慎也 佐々木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To attain the extension of transmission distance and the improvement of a code error rate by performing frequency modulation on the output light of a light source synchronizing with the on-bits of light in accordance with three kinds of bits detected by a detection circuit. CONSTITUTION:A frequency conversion circuit 16 drives a semiconductor laser 1 synchronizing with the on-bits of light in accordance with three kinds of bits; the rise bit, the fall bit, and the isolated bit of an information signal 3 detected by the detection circuit 7. The amplitude modulation of a drive current by a clock signal 4 generates frequency modulation on the output light 11 of the laser 1. A light modulator 2 is driven by the information signal 3, and transmits the light as a turned on and off optical signal 12 corresponding to the signal 3. At this time, phase shift matching between the signals 3 and 4 is performed by phase shifters 6 and 5 so as to apply the frequency modulation with three kinds of bits of the signal 3. The optical signal obtained in such a way is transmitted as the transmission signal of optical transmission equipment 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光送信装置及び光通信装
置、更に詳しくいえば、光源のからの連続波である出力
光をNRZ波形の2値情報信号に応じて光のオン−オフ
信号に変換して、光変調信号を送信する光送信装置及び
それを用いた光通信装置にに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmitter and an optical communication device, and more particularly to an output light which is a continuous wave from a light source, and an optical on / off signal according to a binary information signal of an NRZ waveform. The present invention relates to an optical transmission device that converts an optical signal into an optical transmission signal and transmits the optical modulation signal, and an optical communication device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在実用化されている、ディジタル光通
信システムでは、ディジタル信号の“0”、“1”に応
じて半導体レーザの光をオン、オフすることにより信号
を光ファイバで伝送し、受信側では、受信した光信号を
フォトダイオードで電流に変換し信号を再生する。この
光通信システムの伝送距離を制限する要因は2つある。
第一の要因は光ファイバの損失であるが、これは光増幅
器によって克服できる。第二の要因は光ファイバの波長
分散と信号スペクトルの広がりによる受信波形の歪であ
る。これは信号光のスペクトルの高周波成分は、低周波
成分に比べてファイバの伝搬に要する時間が短く(波長
分散)、送信側で矩形の光パルスが受信側では歪む現象
である。
2. Description of the Related Art In a digital optical communication system which has been put into practical use at present, a signal is transmitted through an optical fiber by turning on and off light of a semiconductor laser according to "0" and "1" of a digital signal. On the receiving side, the received optical signal is converted into a current by a photodiode to reproduce the signal. There are two factors that limit the transmission distance of this optical communication system.
The first factor is optical fiber loss, which can be overcome by optical amplifiers. The second factor is the distortion of the received waveform due to the wavelength dispersion of the optical fiber and the spread of the signal spectrum. This is a phenomenon in which the high-frequency component of the spectrum of the signal light takes a shorter time to propagate through the fiber (wavelength dispersion) than the low-frequency component, and a rectangular optical pulse is distorted on the transmitting side on the receiving side.

【0003】特に送信装置として、半導体レーザを信号
電流で直接変調すると、変調電流のオン、オフに応じ
て、レーザ内部の屈折率が変化し発振波長が変化する、
いわゆるチャーピングによりこの現象は大きくなり、波
形劣化を生じる。このチャーピングの起こらない送信方
法としては、半導体レーザを連続発振させその出力光を
光変調器でオン−オフ信号に変換する方法がよく知られ
ている。しかし、この光変調方法でも伝送速度が上昇す
ると、信号自体が持っているスペクトル広がりとファイ
バの分散によって波形歪が起こる。
Particularly, as a transmitter, when a semiconductor laser is directly modulated with a signal current, the refractive index inside the laser changes and the oscillation wavelength changes according to the on / off of the modulation current.
This phenomenon is magnified by so-called chirping, resulting in waveform deterioration. As a transmission method in which this chirping does not occur, a method in which a semiconductor laser is continuously oscillated and its output light is converted into an on-off signal by an optical modulator is well known. However, even with this optical modulation method, when the transmission speed increases, waveform distortion occurs due to the spectrum spread of the signal itself and the dispersion of the fiber.

【0004】この波形歪を抑える従来技術として、図2
に示す光送信装置13が知られている。情報信号3はN
RZ−RZ変換回路14によってRZ波形に変換され、
この信号によって、光変調器2を駆動し、強度変調され
た光信号12を得る。一方、半導体レーザ1はクロック
信号4を移相器6で情報信号3と同期がとれるように位
相をあわせ、減衰器(又は増幅器)10でその振幅を適
当な値に調整し、定電流源9からのバイアス電流と加算
し、この加算された信号で直接変調することにより周波
数変調された光11を得る。光11は光変調器2に入射
され、RZ変換された情報信号で強度変調される。光1
1の波数変調は、RZ変換されたビットの前半部が低周
波変調で、後半部が周高波変調となるように、位相を移
相器6で設定されている。
As a conventional technique for suppressing this waveform distortion, FIG.
An optical transmitter 13 shown in is known. Information signal 3 is N
The RZ-RZ conversion circuit 14 converts to an RZ waveform,
With this signal, the optical modulator 2 is driven to obtain the intensity-modulated optical signal 12. On the other hand, in the semiconductor laser 1, the phase of the clock signal 4 is adjusted by the phase shifter 6 so as to be synchronized with the information signal 3, the amplitude thereof is adjusted to an appropriate value by the attenuator (or amplifier) 10, and the constant current source 9 is supplied. The frequency-modulated light 11 is obtained by adding it to the bias current from and directly modulating with the added signal. The light 11 enters the optical modulator 2 and is intensity-modulated by the RZ-converted information signal. Light 1
In the wave number modulation of 1, the phase is set by the phase shifter 6 so that the first half of the RZ-converted bit is low-frequency modulation and the latter half is high-frequency modulation.

【0005】光送信装置13からの光12を、光ファイ
バで伝搬させると、光ファイバの波長分散により高周波
成分の光は低周波成分の光よりも速い速度で光ファイバ
中を伝搬するので、ある光ファイバ長を伝搬した後の光
では、送信時の1ビット内での光の周波数分布(ビット
の前半部が相対的に低周波で、ビットの後半部が相対的
に周波)が反転する、つまりビットの前半部が相対的に
高周波で、ビットの後半部が相対的に低周波となる。こ
の時の光ファイバ長は上記の周波数変調を施さない場合
(この場合、情報信号スペクトルの高周波成分の光が、
低周波成分の光よりも速く光ファイバを伝搬し、その結
果、波形歪を起こす)に比べて長くなっており、伝送距
離の拡張という目的を達成している。この方法を用いた
光送信装置の一例が、オーエフシー90、ポストデッド
ラインペーパー、ピーディー8(1990年)(OF
C’90,Postdeadline Papers、
PD8(1990))に記載されている。
When the light 12 from the optical transmitter 13 is propagated through the optical fiber, the high frequency component light propagates in the optical fiber at a faster speed than the low frequency component light due to the wavelength dispersion of the optical fiber. In the light after propagating the length of the optical fiber, the frequency distribution of the light within one bit at the time of transmission (the first half of the bit is relatively low frequency, the second half of the bit is relatively high frequency) is inverted. That is, the first half of the bit has a relatively high frequency and the second half of the bit has a relatively low frequency. The optical fiber length at this time is when the above frequency modulation is not applied (in this case, the light of the high frequency component of the information signal spectrum is
It propagates through the optical fiber faster than the light of the low frequency component, and as a result, the waveform distortion occurs, it is longer than that of the optical fiber, and the purpose of extending the transmission distance is achieved. An example of an optical transmitter using this method is OFC 90, Post Deadline Paper, Pdy 8 (1990) (OF
C'90, Postdeadline Papers,
PD8 (1990)).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記文献に記載された
従来技術は、2値情報信号として、正弦波形状のRZの
ビット波形を使用している。また、光ファイバの伝送距
離は波長分散によってビットの前半と後半の時間領域が
反転する距離に固定され、それより長いときあるいは短
いときは波形は歪、受信部のビット識別において符号誤
り率の増加を生じることになる。
The prior art described in the above document uses a sinusoidal RZ bit waveform as a binary information signal. In addition, the transmission distance of the optical fiber is fixed to the distance where the time domain of the first half and the second half of the bit is inverted by chromatic dispersion.When it is longer or shorter than that, the waveform is distorted, and the bit error rate increases at the bit identification of the receiver Will occur.

【0007】実際の光通信システムにおいては、2値情
報信号として、NRZのビット波形を使用する場合が多
く、他の通信機器との関連でNRZのビット波形を使用
しなければならない場合が有る。2値情報信号として、
NRZのビット波形を使用する場合、上記従来技術を使
用する場合、改善効果は認められるが充分ではない。光
ファイバの伝送距離を理想状態に固定することは現実的
でなく、実際には波形歪が最も少ない理想の伝送距離で
使用する場合が多くなる。この場合、理想の伝送距離よ
り短いと、ビットの前半部の相対的に高周波の光とビッ
トの後半部の相対的に低周波の光が、少なくとも一部部
は重なり。幅が狭いビット波形となり、波形の識別にお
いて誤りが生じ易くなる。即ち理想的なアイパターンが
得にくくなる。
In an actual optical communication system, an NRZ bit waveform is often used as a binary information signal, and the NRZ bit waveform may have to be used in relation to other communication equipment. As a binary information signal,
When the NRZ bit waveform is used and the above-mentioned conventional technique is used, the improvement effect is recognized, but it is not sufficient. It is not realistic to fix the transmission distance of the optical fiber to the ideal state, and in practice, it is often used at the ideal transmission distance with the least waveform distortion. In this case, if the transmission distance is shorter than the ideal transmission distance, the relatively high frequency light in the first half of the bit and the relatively low frequency light in the second half of the bit overlap at least partially. Since the bit waveform has a narrow width, an error is likely to occur in waveform identification. That is, it becomes difficult to obtain an ideal eye pattern.

【0008】特に、NRZ波形を用いた場合、オンのビ
ットが連続すると、孤立のビット、立上りの1ビット及
び立ち下がりの1ビット以外のビット(つまり立上りと
立ち下がりのビットではさまれた中のビット)でも不要
な光周波数変調が行われることになり、分散による波形
歪を取り除く効果が薄れる。本発明の目的は、NRZ波
形を用いた場合に信号によるスペクトル広がりと光ファ
イバの分散による受信波形歪を取り除き伝送距離を拡張
するとともに、符号誤り率の改善ができる光伝送信号を
得る光送信装置を実現することである。
In particular, when the NRZ waveform is used, when the ON bits continue, the bits other than the isolated bit, the rising 1 bit and the falling 1 bit (that is, the bit sandwiched between the rising and falling bits Even in (bit), unnecessary optical frequency modulation is performed, and the effect of removing waveform distortion due to dispersion is weakened. It is an object of the present invention to obtain an optical transmission signal which, when an NRZ waveform is used, removes the spectrum spread due to the signal and the received waveform distortion due to the dispersion of the optical fiber to extend the transmission distance and improve the code error rate. Is to be realized.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光送信装置は、連続波の光を発生する光源
と、上記光源の光をNRZ波形の2値情報信号に応じて
光のオン−オフ信号に変換する光変調器とから構成され
る光送信装置において、NRZ波形の立上りビット、立
ち下がりビット及び孤立ビット(オフのビットで前後を
はさまれたオンのビット)を検出する検出器と、光変調
器で上記3種のビット信号を変調するときに、上記光源
の光がビット時間(時刻tからt+Tまでと仮定;ここでTは
1ビットの周期)の前半部(時刻tからt+T/2まで)が低
周波になり、後半部(時刻t+T/2からt+Tまで)が高周波
になり、上記3種のビット信二対応する時間では、ビッ
ト時間全域で、上記低周波と高周波の中間周波となるよ
うに、上記光源の光を周波数変調する光周波数変調回路
とを設けて構成した。好ましい実施形態としては、上記
光源は半導体レーザで構成され、上記周波数変調回路は
上記半導体レーザの駆動電流を制御する回路で構成され
る。
In order to achieve the above-mentioned object, an optical transmitter of the present invention provides a light source for generating a continuous wave light and a light source for the light source according to a binary information signal having an NRZ waveform. In an optical transmitter including an ON-OFF signal and an ON-OFF signal, detecting rising bits, falling bits, and isolated bits (ON bits sandwiched between OFF bits before and after) in an NRZ waveform. When the above three kinds of bit signals are modulated by the detector and the optical modulator, the light from the light source is assumed to be in the first half of the bit time (from time t to t + T; where T is a 1-bit cycle). The part (from time t to t + T / 2) becomes low frequency, and the latter part (time t + T / 2 to t + T) becomes high frequency. The light from the light source is changed in frequency so that it becomes an intermediate frequency between the low frequency and the high frequency over the entire time. Which is configured by providing a modulation to optical frequency modulation circuit. In a preferred embodiment, the light source is composed of a semiconductor laser, and the frequency modulation circuit is composed of a circuit for controlling a drive current of the semiconductor laser.

【0010】[0010]

【作用】立上りのビット、立ち下がりのビット及び孤立
ビットの前半の半ビット時間領域が低周波に、後半の半
ビット時間領域が高周波になるように周波数変調をされ
た光を、NRZの2値信号で変調して送信すると、光フ
ァイバの持つ波長分散によって、高周波成分の光は、低
周波成分の光より早く光ファイバを伝搬する。従って、
光ファイバの長さを長くしていくと、1ビットの中の高
周波成分の光は、低周波成分の光を追い越して、ある光
ファイバの長さで完全に入れ替わる、つまり1ビットの
前半の半ビット期間には高周波成分の光が、後半の半ビ
ット期間には、低周波成分の光がある状態となる。この
光ファイバの長さが理想の伝送距離となる。
The light whose frequency is modulated so that the first half bit time region of the rising bit, the falling bit, and the isolated bit has a low frequency and the latter half bit time region has a high frequency, the binary light of NRZ is used. When modulated and transmitted with a signal, the high-frequency component light propagates through the optical fiber faster than the low-frequency component light due to the wavelength dispersion of the optical fiber. Therefore,
When the length of the optical fiber is lengthened, the light of the high frequency component in 1 bit overtakes the light of the low frequency component and is completely replaced by the length of a certain optical fiber, that is, the first half of 1 bit. Light of high frequency component is in the bit period, and light of low frequency component is in the latter half bit period. The length of this optical fiber is the ideal transmission distance.

【0011】本発明では、上記3種類のビット以外のビ
ットでは、周波数変調が行われず、かつNRZ波形であ
るので、余分な波形歪が起こらない。又、光ファイバの
長さが理想の伝送距離より短い場合にも、上記3種類の
ビット以外のビットの受信波形が狭められることは無い
ので、受信装置でのビット識別において、符号誤り率は
改善される。
In the present invention, the frequency modulation is not performed on the bits other than the above three types of bits, and the NRZ waveform is generated, so that no extra waveform distortion occurs. Further, even when the length of the optical fiber is shorter than the ideal transmission distance, the received waveforms of the bits other than the above three types of bits are not narrowed, so that the bit error rate is improved in the bit identification in the receiving device. To be done.

【0012】[0012]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1は、本発明による光送信装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。以下の説明では、2値情報信
号3のオン、オフは光送信装置13の出力光12のオ
ン、オフとそれぞれ一対一に対応している実施例につい
て述べる。本実施例の光送信装置13は連続波を発生す
る光源である半導体レーザ1と、半導体レーザ1の出力
光をNRZ波形の2値情報信号3に応じて光のオン−オ
フ信号に変換する光変調器2と、2値情報信号3から立
上りビット、立ち下がりビット及び孤立ビットの3種類
のビットを検出する検出回路7と、検出回路7によって
検出された上記3種類のビットに対応した光のオンのビ
ットと同期して半導体レーザ1を駆動する周波数変調回
路16とから構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an optical transmitter according to the present invention. In the following description, an embodiment will be described in which the ON / OFF of the binary information signal 3 corresponds to the ON / OFF of the output light 12 of the optical transmitter 13, respectively. The optical transmitter 13 of the present embodiment is a semiconductor laser 1 which is a light source that generates a continuous wave, and light that converts the output light of the semiconductor laser 1 into an on-off signal of light according to a binary information signal 3 of an NRZ waveform. A modulator 2, a detection circuit 7 for detecting three types of bits of a rising bit, a falling bit, and an isolated bit from the binary information signal 3, and a light of a light corresponding to the above three types of bits detected by the detection circuit 7. The frequency modulation circuit 16 drives the semiconductor laser 1 in synchronization with the ON bit.

【0013】変調回路16は、クロック信号4を移相す
る移相器6と、検出回路7で上記3種類のビットが検出
されると移相器6の出力を通過させるゲート8と、ゲー
ト8の出力を所望の振幅(後述)に調整する減衰器(又
は必要なら増幅器)10と、減衰器(または増幅器)1
0の出力を電流信号に変換する電圧−電流変換器15
と、上記信号電流と定電流源9からのバイアス電流を加
算し、半導体レーザ1の駆動電流を作る回路で構成され
ている。
The modulation circuit 16 includes a phase shifter 6 for shifting the phase of the clock signal 4, a gate 8 for allowing the output of the phase shifter 6 to pass when the above three types of bits are detected by the detection circuit 7, and a gate 8. Attenuator (or amplifier if necessary) 10 that adjusts the output of the device to a desired amplitude (described later), and attenuator (or amplifier) 1
Voltage-current converter 15 for converting the output of 0 into a current signal
And a bias current from the constant current source 9 is added to generate a drive current for the semiconductor laser 1.

【0014】従って、半導体レーザ1の駆動電流は、ゲ
ート8がオンのときのみクロック信号4で変調が行われ
る。半導体レーザ1の駆動電流の振幅変化にほぼ比例し
て、半導体レーザ1の発振光の周波数が変化するので、
クロック信号4による駆動電流の振幅変調は、半導体レ
ーザ1の出力光11に周波数変調をもたらす。この時1
ビットの時間領域前半の半ビット期間で低周波変調がか
かり、後半の半ビット期間で高周波変調がかかるように
クロック信号4の移相を移相器6で調節する。ここで注
意することは、半導体レーザ1からの出力光11は連続
発振した光であり、そのパワーはほぼ一定である。
Therefore, the drive current of the semiconductor laser 1 is modulated by the clock signal 4 only when the gate 8 is on. Since the frequency of the oscillation light of the semiconductor laser 1 changes almost in proportion to the change in the amplitude of the driving current of the semiconductor laser 1,
The amplitude modulation of the drive current by the clock signal 4 causes the output light 11 of the semiconductor laser 1 to be frequency-modulated. At this time 1
The phase shifter 6 adjusts the phase shift of the clock signal 4 so that the low frequency modulation is applied in the first half bit period of the bit time domain and the high frequency modulation is applied in the latter half bit period. It should be noted here that the output light 11 from the semiconductor laser 1 is continuously oscillated light, and its power is almost constant.

【0015】光変調器2は情報信号3で駆動されてお
り、情報信号3に応じて、光をオン−オフした光信号1
2として送信する。この時、前述の3種類のビット、即
ち、立上りビット、立ち下がりビット及び孤立ビットで
前述の周波数変調がかかるように、移相器6と移相器5
によって、情報信号3とクロック信号4の位相を合わせ
る。このようにして得られた光信号12が光送信装置1
3の送信光12として、光ファイバなどの伝送媒体で送
信される。
The optical modulator 2 is driven by the information signal 3, and according to the information signal 3, the optical signal 1 is turned on and off.
Send as 2. At this time, the phase shifter 6 and the phase shifter 5 are arranged so that the above frequency modulation is applied to the above-mentioned three kinds of bits, that is, the rising bit, the falling bit, and the isolated bit.
Thus, the phases of the information signal 3 and the clock signal 4 are matched. The optical signal 12 thus obtained is the optical transmitter 1.
The transmission light 12 of No. 3 is transmitted by a transmission medium such as an optical fiber.

【0016】図3及び図4は、図1に示す実施例の各部
の信号の位相関係を示す信号波形図である。信号波形図
を参照しながら、図1の実施例の動作を詳しく説明す
る。図3の(a)に、伝送すべき2値情報信号3の例と
して、“010011101”を示す。この例では、最
初の1、2番目の1、4番目の1、5番目の“1”がそ
れぞれ孤立ビット、立上りビット、立ち下がりビット、
立上り又は孤立ビットとなっている。従って、ゲート8
は上記最初の1、2番目の1、4番目の1、5番目の1
のビットのときに開き、クロック信号4(図3の
(b))を位相シフトした信号が、このゲート8を通過
する。従ってゲート8の出力信号は、図3の(c)のよ
うになる。
FIGS. 3 and 4 are signal waveform diagrams showing the phase relationship of the signals of the respective parts of the embodiment shown in FIG. The operation of the embodiment of FIG. 1 will be described in detail with reference to the signal waveform diagram. FIG. 3A shows "010011101" as an example of the binary information signal 3 to be transmitted. In this example, the first 1, the second 1, the fourth 1, and the fifth “1” are the isolated bit, the rising bit, and the falling bit, respectively.
It is a rising or isolated bit. Therefore, gate 8
Is the first 1, the second 1, the fourth 1, the fifth 1 above
The signal which is opened at the time of the bit and is phase-shifted from the clock signal 4 ((b) of FIG. 3) passes through the gate 8. Therefore, the output signal of the gate 8 is as shown in FIG.

【0017】ゲート8の出力信号は、減衰器10によっ
て振幅調整され、電圧−電流変換器15によって電流に
変換され、定電流源9からのバイアス電流と加算され、
半導体レーザ1の駆動電流となる。この半導体レーザ1
の駆動電流の波形は、図3の(d)に示してある。この
駆動電流で半導体レーザ1を駆動すると、電流変化に応
じて、半導体レーザ1の光の周波数に変調がかかる。半
導体レーザ1からの光11の電界を模式的に示したの
が、図4の(e)である。図3の(d)と図4の(e)
を比較すると分かるように、半導体レーザ1の駆動電流
がバイアス電流Ibのときはレーザ1の発振周波数はf
0(Hz)である。駆動電流が、Ib−Ipに低下した
ときは、レーザ1の発振周波数は、f1(Hz)に低下
する。つまりf1はf0より低周波数である。逆に駆動
電流がIb+Ipに増加したときは、レーザ1の発振周
波数は、f2(Hz)に増加する。つまり周波数f2は
周波数f0より高周波数である。このような周波数変調
がかかるように移相器6の位相を調整する。なお、f0
−f1=f2−f0である。
The output signal of the gate 8 is amplitude-adjusted by the attenuator 10, converted into a current by the voltage-current converter 15, and added with the bias current from the constant current source 9,
It becomes the drive current of the semiconductor laser 1. This semiconductor laser 1
The waveform of the driving current is shown in FIG. When the semiconductor laser 1 is driven by this drive current, the frequency of the light of the semiconductor laser 1 is modulated according to the current change. The electric field of the light 11 from the semiconductor laser 1 is schematically shown in FIG. FIG. 3 (d) and FIG. 4 (e)
As can be seen by comparing the above, when the driving current of the semiconductor laser 1 is the bias current Ib, the oscillation frequency of the laser 1 is f
It is 0 (Hz). When the drive current drops to Ib-Ip, the oscillation frequency of the laser 1 drops to f1 (Hz). That is, f1 has a lower frequency than f0. Conversely, when the drive current increases to Ib + Ip, the oscillation frequency of the laser 1 increases to f2 (Hz). That is, the frequency f2 is higher than the frequency f0. The phase of the phase shifter 6 is adjusted so that such frequency modulation is applied. Note that f0
-F1 = f2-f0.

【0018】このように周波数変調された光11を光変
調器2で2値情報信号3に応じた、強度をオン−オフし
た光信号12に変換する。光信号12の電界を模式的に
示したのが、図4の(f)の波形図である。このように
強度がオンになっている前記3種類のビット(立上りビ
ット、立ち下がりビット、及び孤立ビット)の前半の半
ビット期間では、低周波(周波数f1)の光であり、後
半の半ビット期間は高周波の光となっている。このよう
な位相関係を実現するように位相器5を調整する。強度
がオンになっている前記3種類のビット以外のビット、
つまり図3の例では、3番目の1に対応したビットで
は、光の周波数はf0である。このようにして実現した
光信号12が、光送信装置13の送信光12として、伝
送媒体としての光ファイバ等で送信される。なお、図3
の(a)、(c)、(d)及び図4の(f)の時刻の軸
に記されているティックは1ビットの時間間隔を示すた
めのものである。
The light 11 thus frequency-modulated is converted by the optical modulator 2 into an optical signal 12 whose intensity is turned on / off according to the binary information signal 3. The electric field of the optical signal 12 is schematically shown in the waveform diagram of FIG. In the first half-bit period of the three types of bits (the rising bit, the falling bit, and the isolated bit) whose intensities are turned on as described above, the light is of low frequency (frequency f1) and the latter half of the bits. The period is high frequency light. The phase shifter 5 is adjusted so as to realize such a phase relationship. Bits other than the three types of bits whose intensity is on,
That is, in the example of FIG. 3, the frequency of light is f0 in the third bit corresponding to 1. The optical signal 12 realized in this way is transmitted as the transmission light 12 of the optical transmission device 13 through an optical fiber or the like as a transmission medium. Note that FIG.
(A), (c), (d) of FIG. 4 and ticks marked on the time axis of (f) of FIG. 4 are for indicating a 1-bit time interval.

【0019】前記3種類のビットを検出する検出回路7
は、従来知られている回路で構成される。例えば、情報
信号3それ自身と、情報信号3を1ビット遅延させたも
のとの排他的論理和をとるディジタル回路や、情報信号
3の微分をとりその出力を全波整流するアナログ回路な
どで構成される。また、ゲート8は単純なスイッチで実
現できることは言うまでもない。
Detection circuit 7 for detecting the three types of bits
Is composed of a conventionally known circuit. For example, the information signal 3 itself and a digital circuit that takes the exclusive OR of the information signal 3 delayed by 1 bit, or an analog circuit that performs the full-wave rectification of the output by differentiating the information signal 3 To be done. It goes without saying that the gate 8 can be realized by a simple switch.

【0020】次にゲート8を通過したクロック信号4を
減衰器(又は必要なら増幅器)10で振幅調整する手段
について述べる。いま、波形歪を起こさずに最長の伝送
距離を実現する場合を考える。その伝送距離をL(単位
はkm)とする。また、使用する伝送路光ファイバの使
用中心波長Q(単位はμm)での波長分散値をD(単位
は ps/km/nm)とする。ここで注意すること
は、前述の光の周波数f0はf0=c÷Q×10exp
6で与えられることである。ここでcは光速度(単位は
m/秒)、また10exp6は10の6乗を現わしてい
る。伝送速度、つまり、ビットレートをB(単位はGb
it/s)とする。図5は、光ファイバの波長分散特性
の例を示す。この図5の特性を考えると、伝送した後の
前述の3種類のビットでは高周波成分(周波数f2)の
光が光ファイバの波長分散によってビットの前半の半ビ
ットを占有し、低周波成分(周波数f1)がビットの後
半の半ビットを占有する。
Next, the means for adjusting the amplitude of the clock signal 4 passing through the gate 8 by the attenuator (or amplifier if necessary) 10 will be described. Now, consider a case where the longest transmission distance is realized without causing waveform distortion. The transmission distance is L (unit is km). The chromatic dispersion value at the central wavelength Q (unit: μm) of the transmission line optical fiber used is D (unit: ps / km / nm). Note that the frequency f0 of the light is f0 = c ÷ Q × 10exp
It is given in 6. Here, c represents the speed of light (unit is m / sec), and 10exp6 represents 10 6th power. The transmission rate, that is, the bit rate is B (the unit is Gb
It / s). FIG. 5 shows an example of chromatic dispersion characteristics of an optical fiber. Considering the characteristics of FIG. 5, in the above-mentioned three kinds of bits after transmission, the light of the high frequency component (frequency f2) occupies the first half bit of the bit due to the wavelength dispersion of the optical fiber, and the low frequency component (frequency f1) occupies the latter half bit of the bit.

【0021】図6は、伝送路の光ファイバの出力端、即
ち受信部での光の電界を図4に習って模式的に示す。図
6と送信部の光12の電界の図4(f)を比較するとわ
かるように、前述の3種類のビットでは前半の半ビット
期間を占有していた高周波成分(周波数f2)の光が光
ファイバの波長分散によってビットの後半の半ビット期
間を占有するようになっている。これを式で表現する
と、 c÷f0÷f0×(f2−f1)×D×L=1E(−6)÷2÷B となる。ここで1E( )は10のべき乗を表わしてい
る。この式の左辺は、ファイバの波長分散による高周波
成分の光と低周波成分の光の伝搬時間差を表わしてお
り、上式は、光の伝搬時間差、1ビットの時間の半分に
等しいことを表わしている。この式を用いると、光ファ
イバの距離Lと、波長分散値Dと、レーザ1の発振中心
波長Qと、ビットレートBが決まると、必要な周波数変
調(f2−f1)が求まる。
FIG. 6 schematically shows the electric field of light at the output end of the optical fiber of the transmission line, that is, at the receiving section, as learned from FIG. As can be seen from a comparison between FIG. 6 and FIG. 4 (f) of the electric field of the light 12 of the transmitter, the light of the high frequency component (frequency f2) that occupied the first half bit period in the above-mentioned three types of bits is the light. The chromatic dispersion of the fiber occupies the latter half bit period of the bit. When this is expressed by an equation, c / f0 / f0 * (f2-f1) * D * L = 1E (-6) / 2 / B. Here, 1E () represents a power of 10. The left side of this equation expresses the propagation time difference between the light of the high frequency component and the light of the low frequency component due to the wavelength dispersion of the fiber, and the above equation expresses that the propagation time difference of the light is equal to half of one bit time. There is. Using this formula, when the distance L of the optical fiber, the chromatic dispersion value D, the oscillation center wavelength Q of the laser 1 and the bit rate B are determined, the required frequency modulation (f2-f1) can be obtained.

【0022】ここで、半導体レーザ1の周波数変調効率
をF(単位はHz/A)とする。すると変調電流の振幅
値(図3の(d)のIp)はIp=(f2−f1)÷2
÷Fで求められる。図1の電圧−電流変換器15の変換
係数をW(単位はA/V)、減衰器10の減衰率をV、
クロック信号4の振幅をV0(図3の(b)参照)とす
ると、減衰率Vは V=Ip÷V0÷W で求まる。
Here, the frequency modulation efficiency of the semiconductor laser 1 is assumed to be F (unit: Hz / A). Then, the amplitude value of the modulation current (Ip in (d) of FIG. 3) is Ip = (f2-f1) / 2
÷ Calculated by F. The conversion coefficient of the voltage-current converter 15 in FIG. 1 is W (unit is A / V), the attenuation rate of the attenuator 10 is V,
Assuming that the amplitude of the clock signal 4 is V0 (see (b) of FIG. 3), the attenuation rate V is obtained by V = Ip ÷ V0 ÷ W.

【0023】以上の説明は、最初に仮定したように、2
値情報信号3のオン、オフは光送信装置13の出力光1
2のオン、オフとそれぞれ一対一に対応している。ここ
で、2値情報信号3のオン、オフは光送信装置13の出
力光12のオフ、オンとそれぞれ一対一に対応している
と仮定する。この場合も検出回路7に排他的論理和を用
いると前述の3ビット、つまり、光変調器2の出力光1
2がオンになるビットのうちで、立上りビット、立ち下
がりビット、孤立ビットを検出できる。後の動作は前述
の説明とまったく同じである。
The above explanation is based on the assumption that
ON / OFF of the value information signal 3 is output light 1 of the optical transmitter 13.
There is a one-to-one correspondence with ON and OFF of 2. Here, it is assumed that the ON / OFF of the binary information signal 3 corresponds to the OFF / ON of the output light 12 of the optical transmitter 13, respectively. Also in this case, if the exclusive OR is used for the detection circuit 7, the above-mentioned 3 bits, that is, the output light 1 of the optical modulator 2 is output.
A rising bit, a falling bit, and an isolated bit can be detected among the bits for which 2 is turned on. The subsequent operation is exactly the same as that described above.

【0024】図7は本発明による光送信装置の他の実施
例の構成を示すブロック図である。この実施例では、図
1に示した実施例で用いたクロック信号4の代わりに、
情報信号3のビットレートとほぼ等しい周波数で発振す
る発振器17を設置し、その出力信号で、半導体レーザ
1に周波数変調をかけている。他の構成部分は図1の実
施例と実質的に同じであるので、同一構成、機能部には
図1と同一の番号を付して説明を省く。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the optical transmitter according to the present invention. In this embodiment, instead of the clock signal 4 used in the embodiment shown in FIG.
An oscillator 17 that oscillates at a frequency substantially equal to the bit rate of the information signal 3 is provided, and the output signal of the oscillator 17 is used for frequency modulation of the semiconductor laser 1. Since the other components are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, the same components and functional parts are designated by the same numbers as in FIG.

【0025】図8は本発明によるの光伝送装置の更に他
の実施例を示すブロック図である。この実施例は、光送
信装置13と光受信装置18が光信号伝送路としての光
ファイバ19で接続されて光伝送装置を構成しており、
光送信装置13からの送信光12は光ファイバ19を伝
送して、光受信装置18で電気信号に変換される。光送
信装置13は図1又は図6に示した実施例と同じであ
る。なお、本発明の半導体レーザ1と光変調器2がの具
体的構成は限定されるものでなく、モノリシックに集積
化されている場合も当然含まれる。
FIG. 8 is a block diagram showing still another embodiment of the optical transmission device according to the present invention. In this embodiment, an optical transmission device 13 and an optical reception device 18 are connected by an optical fiber 19 as an optical signal transmission line to form an optical transmission device.
The transmission light 12 from the optical transmission device 13 is transmitted through the optical fiber 19 and converted into an electric signal by the optical reception device 18. The optical transmitter 13 is the same as the embodiment shown in FIG. 1 or 6. The specific configurations of the semiconductor laser 1 and the optical modulator 2 of the present invention are not limited, and naturally include a case where they are monolithically integrated.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によりNRZ波形の光信号を波長
分散の大きな光ファイバで長距離伝送できるようにな
る。本発明の光送信装置を用いない、つまり周波数変調
をかけない光送信装置と比較すると、波長分散による受
信感度劣化1dBを与える伝送距離は本発明によりほぼ
2倍となる。
According to the present invention, an optical signal having an NRZ waveform can be transmitted over a long distance through an optical fiber having a large wavelength dispersion. Compared with the optical transmitter of the present invention which does not use the optical transmitter, that is, the optical transmitter which does not perform frequency modulation, the transmission distance giving 1 dB of deterioration of the reception sensitivity due to wavelength dispersion is almost doubled by the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による光送信装置の1実施例の構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an optical transmitter according to the present invention.

【図2】従来の光送信装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional optical transmitter.

【図3】図1に示す実施例の各部の信号の位相関係を示
す信号波形図である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram showing a phase relationship of signals of respective parts of the embodiment shown in FIG.

【図4】図1に示す実施例の各部の信号の位相関係を示
す信号波形図である。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing a phase relationship of signals of respective parts of the embodiment shown in FIG.

【図5】光ファイバの波長分散特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing chromatic dispersion characteristics of an optical fiber.

【図6】伝送路である光ファイバ出力端での光である。FIG. 6 shows light at an output end of an optical fiber which is a transmission path.

【図7】本発明による光送信装置の他の実施例の構成を
示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the optical transmitter according to the present invention.

【図8】本発明によるの光伝送装置の更に他の実施例を
示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing still another embodiment of the optical transmission device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...半導体レーザ 11...半導体
レーザ1の出力光、2...光変調器、
12...光変調器2の出力光 3...情報信号、 13...光送信
装置、4...クロック信号、 14...
NRZ−RZ変換回路、5、6...移相器、
15...電圧−電流変換器、7...検出回
路、 16...変調回路、8...ゲ
ート、 17...発振器、9...
定電流源、 18...光受信装置、1
0...減衰器、 19...伝送路用
光ファイバ。
1. . . Semiconductor laser 11. . . Output light of the semiconductor laser 1, 2. . . Light modulator,
12. . . Output light of the optical modulator 2. . . Information signal, 13. . . Optical transmitter, 4. . . Clock signal, 14. . .
NRZ-RZ conversion circuit, 5, 6. . . Phase shifter,
15. . . Voltage-current converter, 7. . . Detection circuit, 16. . . Modulation circuit, 8. . . Gate, 17. . . Oscillator, 9. . .
Constant current source, 18. . . Optical receiver, 1
0. . . Attenuator, 19. . . Optical fiber for transmission line.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H04B 10/06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 連続波の光を発生する光源と、上記光源
の光をNRZ波形の2値情報信号に応じて光のオン−オ
フ信号に変換する光変調器とから構成される光送信装置
において、上記2値情報信号の立上りビット、立下がり
ビット及び孤立ビットの3種類のビットを検出する検出
回路と、上記検出回路によって検出された上記3種類の
ビットに対応した光のオンのビットと同期して上記光源
の出力光に周波数変調を行う周波数変調回路とを持つこ
とを特徴とする光送信装置。
1. An optical transmitter comprising a light source for generating continuous wave light and an optical modulator for converting the light from the light source into an on / off signal of light according to a binary information signal of an NRZ waveform. A detection circuit for detecting three types of bits of the binary information signal, a rising bit, a falling bit, and an isolated bit, and a light-on bit corresponding to the three types of bits detected by the detection circuit. An optical transmitter, comprising: a frequency modulation circuit that synchronously frequency-modulates the output light of the light source.
【請求項2】 請求項1の光送信装置において、上記周
波数変調回路が上記3種類のビット以外のビットの場合
の光周波数よりそれぞれ低周波及び高周波になるように
周波数変調を行う回路で構成されたことを特徴とする光
送信装置。
2. The optical transmitter according to claim 1, wherein the frequency modulation circuit is composed of a circuit that performs frequency modulation so as to have a low frequency and a high frequency, respectively, with respect to an optical frequency of a bit other than the three types of bits. An optical transmission device characterized by the above.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の光送信装置おい
て、上記光源に半導体レーザを用いたことを特徴とする
光送信装置。
3. The optical transmitter according to claim 1 or 2, wherein a semiconductor laser is used as the light source.
【請求項4】 請求項1、2又は3に記載の光送信装置
おいて、上記変調器が、上記連続波の光のを直接変調す
る変調回路で構成されたことを特徴とする光送信装置。
4. The optical transmitter according to claim 1, 2 or 3, wherein the modulator is formed of a modulation circuit for directly modulating the light of the continuous wave. ..
【請求項5】 請求項1、2、3又は4に記載の光送信
装置と、上記光送信装置からの光信号を伝送するための
光ファイバと、上記光ファイバからの光信号を受信する
ための光受信装置とから構成されたことを特徴とする光
通信装置。
5. The optical transmitter according to claim 1, 2, 3, or 4, an optical fiber for transmitting an optical signal from the optical transmitter, and an optical signal from the optical fiber. And an optical receiver of the above.
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