JPH10303826A - Transmission characteristic evaluation method, optical modulator, optical transmitter and optical transmission system - Google Patents
Transmission characteristic evaluation method, optical modulator, optical transmitter and optical transmission systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電界吸収型(以
下、EAと略す)変調器、EA変調器をレーザーダイオ
ード(以下、LDと略す)と組み合わせて用いた光送信器
および光伝送システムに関する。The present invention relates to an electro-absorption (hereinafter abbreviated as EA) modulator, an optical transmitter using an EA modulator in combination with a laser diode (hereinafter abbreviated as LD), and an optical transmission system. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光伝送システムの伝送路として用
いられた単一モードファイバは1.3μmの波長において
光の群速度分散が0になる通常分散ファイバであった。
近年、中継距離を伸ばすため、ファイバの損失が最小と
なる1.5μm帯の光で光伝送することが一般的となって
いる。しかし、1.5μm帯では通常分散ファイバの群速
度分散は大きく、高速光伝送において、この大きな群速
度分散が光パルスのチャープと結合することにより、光
パルスの伝送劣化が発生する。チャープとは光の強度変
調にともなって発生する位相変調であり、このため光の
周波数がゆらぎ、これにしたがって波長がゆらぐことに
なる。2. Description of the Related Art Conventionally, a single mode fiber used as a transmission line in an optical transmission system is a normal dispersion fiber in which the group velocity dispersion of light becomes zero at a wavelength of 1.3 μm.
In recent years, in order to extend the relay distance, it has become common to perform optical transmission with light in the 1.5 μm band that minimizes fiber loss. However, the group velocity dispersion of the dispersion fiber is usually large in the 1.5 μm band, and in high-speed optical transmission, the large group velocity dispersion is combined with the chirp of the optical pulse, so that the transmission degradation of the optical pulse occurs. Chirp is phase modulation that occurs with intensity modulation of light, so that the frequency of light fluctuates, and the wavelength fluctuates accordingly.
【0003】このため、1.5μm帯において群速度分散
が0となるようにした分散シフトファイバが実用化され
ている。しかしながら、既設のファイバにおいては通常
分散ファイバが現在圧倒的な割合を占めており、既設の
通常分散ファイバ伝送路を利用して、光送受信器を高速
なものに置き換えることによる伝送システムの高速化も
強く要求されている。この場合、高速光伝送を実現する
には、光送信器においてチャープを低減することが重要
となる。For this reason, a dispersion-shifted fiber in which the group velocity dispersion becomes zero in the 1.5 μm band has been put to practical use. However, in the existing fiber, the dispersion fiber usually accounts for an overwhelming proportion at present, and the transmission system can be speeded up by replacing the optical transceiver with a high-speed one using the existing normal dispersion fiber transmission line. Highly required. In this case, in order to realize high-speed optical transmission, it is important to reduce chirp in the optical transmitter.
【0004】光伝送システムに要求される伝送速度が高
くなるにつれ、光送信器にはLD(レーザーダイオード)
直接変調方式に比較して、より低チャープ性にすぐれた
外部変調方式を採用することが必須となっている。外部
変調方式は、光源とは別に光変調器を電気/光変換デバ
イスとして使用するものである。この外部変調方式にお
いて、光変調器として用いられる電気/光変換デバイス
の一つにEA変調器がある。また、これを光源と集積化
したEA/DFB集積化光源が実用化されている。As the transmission speed required for an optical transmission system increases, an LD (laser diode) is required for an optical transmitter.
It is indispensable to adopt an external modulation method which has a lower chirp property than the direct modulation method. The external modulation system uses an optical modulator as an electric / optical conversion device separately from a light source. In this external modulation method, an EA modulator is one of the electric / optical conversion devices used as the optical modulator. Further, an EA / DFB integrated light source in which this is integrated with a light source has been put to practical use.
【0005】従来より、EA変調器またはEA/DFB
集積化光源のチャープの大きさはα-パラメータとよば
れるパラメータによって通常管理されている。例えば、
FirstOptoelectronics and Communications Conference
(OECC '96) Technical Digest (1996年6月), 18B3-3
( 332-333ページ ) には、EA/DFB集積化光源にお
いて、α-パラメータから伝送特性を把握する方法が記
載されている。Conventionally, an EA modulator or an EA / DFB
The size of the chirp of an integrated light source is usually controlled by a parameter called α-parameter. For example,
FirstOptoelectronics and Communications Conference
(OECC '96) Technical Digest (June 1996), 18B3-3
(Pp. 332-333) describes a method for determining transmission characteristics from α-parameters in an EA / DFB integrated light source.
【0006】一方、変調器の印加電圧に対する光出力強
度の関係である消光特性は、チャープ特性とは別個に管
理されていた。On the other hand, the extinction characteristic, which is the relationship between the light output intensity and the voltage applied to the modulator, has been managed separately from the chirp characteristic.
【0007】また、光伝送システムの設計にあたって、
変調器素子の光出力波形と伝送特性との関係が明らかで
はなく、実際には両者を同時に満足する素子を実験によ
り選別することにより光伝送システムを構成していた。
具体的には、図1に示すように実際の伝送路を模擬する
評価用伝送回線を構築し、EA変調器を用いて伝送実験
を実施することにより伝送特性を把握し、変調器素子を
選別していた。この方法では、α-パラメータはあくま
で補助的な評価方法に過ぎなかった。In designing an optical transmission system,
The relationship between the optical output waveform of the modulator element and the transmission characteristics is not clear. In practice, an optical transmission system has been constructed by selecting, by experiments, elements that satisfy both simultaneously.
Specifically, as shown in Fig. 1, a transmission line for evaluation that simulates an actual transmission line is constructed, and transmission characteristics are grasped by conducting a transmission experiment using an EA modulator to select modulator elements. Was. In this method, the α-parameter was merely an auxiliary evaluation method.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】消光特性とα-パラメ
ータつまりファイバ伝送特性とを別個の特性として管理
していた従来のEA変調器素子特性管理方法および伝送
設計方法では、二つの特性を独立なものとして取り扱っ
ていた。この結果、多くの特性管理項目が必要だった。
また、EA変調器の動作原理に基づく本質的な性能制限
を考慮した伝送設計ができず、実際の伝送路を模擬する
評価用伝送回線を構築し、EA変調器を用いて伝送実験
を実施することにより伝送特性を把握し、変調器素子を
選別せざるを得なかった。In the conventional EA modulator element characteristic management method and transmission design method in which the extinction characteristic and the α-parameter, that is, the fiber transmission characteristic are managed as separate characteristics, the two characteristics are independent. Was treated as something. As a result, many characteristic management items were required.
In addition, transmission design cannot be performed in consideration of essential performance limitations based on the operation principle of the EA modulator, and an evaluation transmission line that simulates an actual transmission path is constructed, and a transmission experiment is performed using the EA modulator. As a result, the transmission characteristics have to be grasped and modulator elements must be selected.
【0009】本発明の目的は、上述した従来の技術の欠
点を改善することにある。具体的には、EA変調器の消
光特性から伝送路を通過した後の変調信号の伝送特性を
推定し、消光特性と伝送特性を一元的に把握し、素子設
計ならびに素子特性管理に適用することにある。そし
て、これによって変調器素子選別の不要な伝送特性評価
方法、伝送路に適した光変調器ならびに光送信器および
伝送特性に優れた光伝送システムを得ることを目的とす
る。It is an object of the present invention to remedy the disadvantages of the prior art described above. Specifically, the transmission characteristics of the modulated signal after passing through the transmission path are estimated from the extinction characteristics of the EA modulator, and the extinction characteristics and the transmission characteristics are unified, and applied to element design and element characteristic management. It is in. It is another object of the present invention to obtain a transmission characteristic evaluation method that does not require modulator element selection, an optical modulator suitable for a transmission path, an optical transmitter, and an optical transmission system having excellent transmission characteristics.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】発明者の考察によれば、
媒質における光吸収を動作原理とするEA変調器では、
消光特性とα-パラメータとはそれぞれ、密接に関連す
る二つの現象と考えるべきである。すなわち、消光特性
とα-パラメータとは、電界印加時の媒質の光吸収係数
の変化と屈折率の変化とに基づくものである。この考察
によれば、EA変調器の消光特性とα-パラメータつま
りファイバ伝送特性とが独立なものではなく、両者の間
に相互に密接な関係が存在することを示唆する。According to the inventors' consideration,
In an EA modulator that operates based on light absorption in a medium,
The extinction characteristic and the α-parameter should each be considered as two closely related phenomena. That is, the extinction characteristic and the α-parameter are based on the change in the light absorption coefficient and the change in the refractive index of the medium when an electric field is applied. According to this consideration, it is suggested that the extinction characteristic and the α-parameter, that is, the fiber transmission characteristic of the EA modulator are not independent, and that there is a close relationship between the two.
【0011】前記課題を解決するため、本発明では消光
特性とα-パラメータとの関係を求め、両特性を一元的
に管理する。この管理手法により、消光特性とα-パラ
メータの関係によって、伝送実験をおこなうことなく消
光特性からα-パラメータおよびファイバ伝送特性を得
ることができる。また、所与の回線において伝送するた
めに必要な変調器素子仕様を決定することができる。具
体的には、EA変調器の消光機構として吸収端の1次Sta
rkシフトを仮定し、Kramers-Kronigの関係により消光特
性すなわち吸収係数変化から屈折率変化を求める。屈折
率変化と吸収係数変化の比がα-パラメータであり、こ
れにより伝送特性を推定することができる。In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, the relationship between the extinction characteristic and the α-parameter is determined, and both characteristics are managed in an integrated manner. With this management method, the α-parameter and the fiber transmission characteristic can be obtained from the extinction characteristic without performing a transmission experiment by the relationship between the extinction characteristic and the α-parameter. Also, the modulator element specifications required for transmission on a given line can be determined. Specifically, the first-order Sta at the absorption edge is used as the extinction mechanism of the EA modulator.
Assuming the rk shift, the change in the refractive index is obtained from the extinction characteristic, that is, the change in the absorption coefficient, based on the Kramers-Kronig relationship. The ratio between the change in the refractive index and the change in the absorption coefficient is the α-parameter, from which the transmission characteristics can be estimated.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図2
ないし図13により説明する。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.
【0013】〔実施例1〕まず、図2および図3をもち
いて本発明の第1の実施の形態を示す伝送特性評価方法
を説明しよう。ここで、図2は、光伝送系の構成を示す
ブロック図、図3は光送信器1の構成を示すブロック図
である。First Embodiment First, a transmission characteristic evaluation method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the optical transmission system, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the optical transmitter 1.
【0014】図2は、最も簡単な光伝送系の構成で、光
伝送系は光送信器1、光信号を伝送するためのファイバ
2、光受信器3から構成される。送信器1において、デー
タ入力11は、クロック入力12のタイミングで、フリップ
フロップ13、EA変調器駆動回路14を介して電気/光変
換デバイスであるEA変調器17に入力され、駆動電流源
15を持つ光源であるレーザーダイオード(以下、LDと
略す)16の出力を変調し、光信号18に変換される。FIG. 2 shows the configuration of the simplest optical transmission system. The optical transmission system comprises an optical transmitter 1 and a fiber for transmitting an optical signal.
2, composed of an optical receiver 3. In the transmitter 1, a data input 11 is input to an EA modulator 17 which is an electric / optical conversion device via a flip-flop 13 and an EA modulator driving circuit 14 at the timing of a clock input 12, and a driving current source
The output of a laser diode (hereinafter abbreviated as LD) 16, which is a light source having 15, is modulated and converted into an optical signal 18.
【0015】EA変調器17では、印加電圧Vによって光
出力I(V)と光位相φ(V)が制御される。ここで、光出力
のdB表示In the EA modulator 17, the optical output I (V) and the optical phase φ (V) are controlled by the applied voltage V. Here, dB display of light output
【0016】[0016]
【数1】 (Equation 1)
【0017】を消光比と呼ぶ。通常、消光比は式(1)の
ようにV = 0における光出力I(0)を基準(0dB)として表示
する。また、印加電圧Vによる強度変調量dI/Iと位相変
調量dφの比αIs called an extinction ratio. Normally, the extinction ratio is expressed by using the optical output I (0) at V = 0 as a reference (0 dB) as in Expression (1). Also, the ratio α of the intensity modulation amount dI / I and the phase modulation amount dφ by the applied voltage V
【0018】[0018]
【数2】 (Equation 2)
【0019】は、α-パラメータと呼ばれている。式(2)
は、積分形で記述して、Is called the α-parameter. Equation (2)
Is written in integral form,
【0020】[0020]
【数3】 (Equation 3)
【0021】とも表現できる。It can also be expressed as
【0022】式(1)、式(3)より消光比、α-パラメータ
と、光出力I(V)、光位相φ(V)の関係がわかる。Equations (1) and (3) show the relationship between the extinction ratio, α-parameter, optical output I (V), and optical phase φ (V).
【0023】LDからの光キャリアは、光周波数ω0
と、比例定数kを用いてThe optical carrier from the LD has an optical frequency ω0
And using the proportionality constant k
【0024】[0024]
【数4】 (Equation 4)
【0025】で与えられ、電圧V(t)を印加されたEA変
調器によって変調を受けたとき、光出力は、When modulated by an EA modulator applied with a voltage V (t) and given by
【0026】[0026]
【数5】 (Equation 5)
【0027】となる。ここで、## EQU1 ## here,
【0028】[0028]
【数6】 (Equation 6)
【0029】はそれぞれEA変調器によって変調を受け
た光電場の振幅、位相である。Are the amplitude and phase of the photoelectric field modulated by the EA modulator, respectively.
【0030】EA変調器によって変調を受けた光出力E
(t)より、群速度分散を有する伝送路を伝搬した光パル
スの波形E'(t)を計算することができる。ここで、簡単
のためE(t)の等価低域表現を用いると、The optical output E modulated by the EA modulator
From (t), it is possible to calculate the waveform E ′ (t) of the optical pulse transmitted through the transmission line having the group velocity dispersion. Here, for simplicity, using the equivalent low-pass representation of E (t),
【0031】[0031]
【数7】 (Equation 7)
【0032】となり、これを、数値的にFourier変換
し、光スペクトルE(f)とし、E(f)に群速度分散を有する
ファイバの等価低域表現での伝達関数This is numerically Fourier-transformed into an optical spectrum E (f), and the transfer function of the fiber having group velocity dispersion in E (f) is represented by an equivalent low-pass expression.
【0033】[0033]
【数8】 (Equation 8)
【0034】を乗ずる。ここでL0は総損失量 [dB]、D
は総群速度分散量 [s/m = 103ps/nm]、cは光速度、λは
光波長である。Is multiplied by Where L0 is the total loss [dB], D
Is the total group velocity dispersion [s / m = 103 ps / nm], c is the light speed, and λ is the light wavelength.
【0035】E'(f)=H(f) E(f) このE'(f)を逆Fourier変換することにより、ファイバ伝
送後の光波形の等価低域表現E'(t)を求めることができ
る。光ファイバ伝送後の光波形から、電界の二乗に比例
した光電流への変換器であるフォトダイオードで受信
し、Besselフィルタを通過した波形から、受信感度を計
算することができる。与えられた光ファイバ伝送路に対
する伝送可否の判定は、無伝送時の受信感度とファイバ
伝送時の受信感度の比である伝送ペナルティにより判定
する。本実施例によれば、EA変調器の直流特性である
消光特性からα-パラメータを計算することにより変調
された信号の伝送特性評価をすることができる。E ′ (f) = H (f) E (f) By performing an inverse Fourier transform on the E ′ (f), an equivalent low-frequency representation E ′ (t) of the optical waveform after fiber transmission is obtained. Can be. Receiving sensitivity can be calculated from a waveform that has been received by a photodiode, which is a converter that converts a light waveform after transmission through an optical fiber into a photocurrent proportional to the square of an electric field, and that has passed through a Bessel filter. The determination as to whether transmission is possible for a given optical fiber transmission line is made based on a transmission penalty, which is a ratio between the reception sensitivity during no transmission and the reception sensitivity during fiber transmission. According to the present embodiment, it is possible to evaluate the transmission characteristics of the modulated signal by calculating the α-parameter from the extinction characteristic, which is the DC characteristic of the EA modulator.
【0036】なお、以上の議論ではファイバの応答は線
形であるとしている。しかし実際には、光送信アンプ等
を使用し、高いレベルの光を光ファイバに入力すると
き、光を入力したことにより光ファイバの屈折率が変わ
る非線形光学効果であるKerr効果にもとづく自己位相変
調 ( Self-Phase Modulation ) が発生することが知ら
れている。この場合は、自己位相変調効果の解析方法と
して、例えば NonlinearFiber Optics, ( Academic Pre
ss, 1989 )などに示されているSplit-Step Fourier法を
用いることにより、光ファイバ伝送後の光波形を計算す
ることができる。In the above discussion, the response of the fiber is assumed to be linear. However, in practice, when a high-level light is input to an optical fiber using an optical transmission amplifier, etc., the self-phase modulation based on the Kerr effect, which is a nonlinear optical effect that changes the refractive index of the optical fiber due to the input light. (Self-Phase Modulation) is known to occur. In this case, as a method of analyzing the self-phase modulation effect, for example, Nonlinear Fiber Optics, (Academic Pre
ss, 1989), the optical waveform after optical fiber transmission can be calculated.
【0037】〔実施例2〕本発明の第2の実施の形態で
ある光変調器および光送信器を、図4および図5を用い
て説明する。ここで、図4は、印加電圧Vに比例した吸
収スペクトルa(ω)の周波数シフトを示す説明図であ
る。また、図5は、印加電圧Vに比例した屈折率スペク
トルη(ω)の周波数シフトをに示す説明図である。Second Embodiment An optical modulator and an optical transmitter according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a frequency shift of the absorption spectrum a (ω) in proportion to the applied voltage V. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a frequency shift of the refractive index spectrum η (ω) in proportion to the applied voltage V.
【0038】まず、消光特性とα-パラメータとの関係
を求めよう。EA変調器は外部電場が印加されたときの
媒質の吸収係数aの変化をその動作原理としている。媒
質の実効複素屈折率をn = η - i κとおくと、吸収係
数aはその虚数部κに対応し、First, the relationship between the extinction characteristic and the α-parameter will be determined. The operation principle of the EA modulator is based on the change in the absorption coefficient a of the medium when an external electric field is applied. Assuming that the effective complex refractive index of the medium is n = η-i κ, the absorption coefficient a corresponds to its imaginary part κ,
【0039】[0039]
【数9】 (Equation 9)
【0040】の関係がある。ここでωは光周波数、cは
光速度である。したがって、光出力I(V) はThere is the following relationship. Here, ω is the light frequency, and c is the light speed. Therefore, the optical output I (V) is
【0041】[0041]
【数10】 (Equation 10)
【0042】とあらわされる。ここで、I0は変調器への
光入力強度、Lは変調器長である。## EQU3 ## Here, I0 is the light input intensity to the modulator, and L is the modulator length.
【0043】一方nの実数部ηは屈折率であり、光位相
φと、On the other hand, the real part η of n is the refractive index, the optical phase φ,
【0044】[0044]
【数11】 [Equation 11]
【0045】の関係がある。nの実数部ηと虚数部κと
には、Kramers - Kronigの関係There is the following relationship. Kramers-Kronig relation between real part η and imaginary part κ of n
【0046】[0046]
【数12】 (Equation 12)
【0047】が成立するから、任意の印加電圧Vに対し
て電界吸収媒質の吸収係数スペクトルと屈折率スペクト
ルの間にもKramers - Kronigの関係Therefore, the Kramers-Kronig relationship also exists between the absorption coefficient spectrum and the refractive index spectrum of the electroabsorption medium for an arbitrary applied voltage V.
【0048】[0048]
【数13】 (Equation 13)
【0049】が成立する。印加電圧Vの変化に対して式
(13)は常に成立しなくてはならないから、Vで微分してHolds. Equation for change in applied voltage V
Since (13) must always hold, differentiate by V
【0050】[0050]
【数14】 [Equation 14]
【0051】が成立する。The following holds.
【0052】ここで、EA変調器の印加電圧によって吸
収スペクトルが変化する範囲をω1<ω < ω2 に限る
と、積分範囲をこの区間に限ることができる。さらに、
EA変調器の吸収係数の変化は吸収スペクトルの電界に
比例した周波数のStrkシフトによるとする、すなわち吸
収係数変化として電界に対して1次の周波数シフトを仮
定する。この条件下で、EA変調器の吸収係数a, 屈折
率ηのスペクトルa(ω)、η(ω)は、印加電圧Vに対して
図4、図5に示すようにVに比例した周波数シフト-kVを
生ずるとすると、 a(ω0, V) = a(ω0 + kV, 0) η(ω0, V) = η(ω0 + kV, 0) が成立する。ここでkは印加電圧に対する周波数シフト
の大きさをあらわす比例定数である。ω = ω0 + kV と
かくと、Here, if the range in which the absorption spectrum changes according to the voltage applied to the EA modulator is limited to ω1 <ω <ω2, the integration range can be limited to this section. further,
The change in the absorption coefficient of the EA modulator is based on the Strk shift of the frequency proportional to the electric field of the absorption spectrum, that is, a first-order frequency shift with respect to the electric field is assumed as the change in the absorption coefficient. Under these conditions, the absorption coefficient a of the EA modulator and the spectra a (ω) and η (ω) of the refractive index η show a frequency shift proportional to V with respect to the applied voltage V as shown in FIGS. If -kV occurs, then a (ω0, V) = a (ω0 + kV, 0) η (ω0, V) = η (ω0 + kV, 0). Here, k is a proportional constant representing the magnitude of the frequency shift with respect to the applied voltage. ω = ω0 + kV
【0053】[0053]
【数15】 (Equation 15)
【0054】となり、積分を実行することによりda/dV
からdη/dVを求めることができる。By executing the integration, da / dV
Dη / dV can be obtained from
【0055】すなわち、吸収係数と変調器長の積a(V)・
Lは、消光特性からもとめられるから、式(6)の左辺に変
調器長Lを乗じて、屈折率と変調器長の積η(V)・Lを求
めることができる。さらに、式(11)から光位相φ(V)、
式(10)および式(2)からα-パラメータα(V)を計算する
ことができる。That is, the product of the absorption coefficient and the modulator length a (V) ·
Since L is obtained from the extinction characteristic, the product η (V) · L of the refractive index and the modulator length can be obtained by multiplying the left side of Expression (6) by the modulator length L. Further, from equation (11), the optical phase φ (V),
The α-parameter α (V) can be calculated from Expression (10) and Expression (2).
【0056】実施例2によれば、消光特性からα-パラ
メータを計算することができた。実施例1で述べた通
り、α-パラメータが得られれば、所与の光ファイバ伝
送路を通過した後の光波形、受信感度を計算できる。そ
して、その消光特性のEA変調器が、所与の光ファイバ
伝送路に適用できるか判定できる。つまり、本実施例に
よれば、伝送実験をおこなうことなく消光特性からα-
パラメータを得ることができるので、所与の伝送路にお
いて必要な変調器素子仕様を決定することができる。そ
して、その結果、光変調器または光送信器の消光特性を
測定しておけば、伝送路に適した光変調器および光送信
器を得ることができる。According to the second embodiment, the α-parameter could be calculated from the extinction characteristic. As described in the first embodiment, if the α-parameter is obtained, it is possible to calculate the optical waveform and the reception sensitivity after passing through a given optical fiber transmission line. Then, it can be determined whether the EA modulator having the extinction characteristic can be applied to a given optical fiber transmission line. That is, according to the present embodiment, the α-
Since the parameters can be obtained, it is possible to determine the modulator element specifications required for a given transmission path. As a result, if the extinction characteristics of the optical modulator or the optical transmitter are measured, an optical modulator and an optical transmitter suitable for the transmission path can be obtained.
【0057】なお、以上の議論では計算において変調器
長Lを使用したが、計算結果であるφ(V)、α(V)はLに依
存しない。なぜなら消光特性が決まったとき、aはL-1
のL-依存性をもち、このaから計算されるηも同じくL-
1のL-依存性をもつため、φならびにαの計算において
はLが相殺するからである。よって計算においてLの値は
任意にとることができる。In the above discussion, the modulator length L is used in the calculation, but the calculation results φ (V) and α (V) do not depend on L. Because when the extinction characteristic is decided, a is L-1
Has the L-dependence, and η calculated from this a is also L-
This is because L has an L-dependency of 1 and L cancels out in the calculation of φ and α. Therefore, the value of L can be set arbitrarily in the calculation.
【0058】〔実施例3〕本発明の第3の実施の形態で
ある伝送システムを、図2、図6ないし図10を用いて
説明しよう。ここで、図6は、電圧Vと消光特性R(V)と
の関係を示す図である。図7は、消光特性A、Bに関して
α-パラメータを計算した結果を示す図である。図8
は、消光特性と、計算で得られたファイバ伝送前と伝送
後との光波形を比較した図である。図9は、計算の手順
を示したフロー図である。そして、図10は、伝送ペナ
ルティが2 dB以下となるための範囲を説明する図であ
る。[Embodiment 3] A transmission system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 6 to 10. Here, FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the voltage V and the extinction characteristic R (V). FIG. 7 is a diagram showing a result of calculating α-parameters for the extinction characteristics A and B. FIG.
FIG. 4 is a diagram comparing extinction characteristics with optical waveforms obtained before and after fiber transmission obtained by calculation. FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the calculation. FIG. 10 is a diagram illustrating a range where the transmission penalty is 2 dB or less.
【0059】ここでは伝送距離が40 kmで、1.3μmで群
速度分散が0となる通常分散ファイバを1.5μm帯で使用
する場合の設計方法を示す。一般に光ファイバの損失は
1 kmあたり0.2 dBないし0.3 dBであるので、40 kmに対
するファイバ総損失は8 dBないし12 dBである。この伝
送距離は、10 Gb/s光送信器の光出力レベルが一般に0 d
Bm以上、光受信器の最小受信感度が-14 dBm以下にする
ことができることを考慮すると、光増幅器を使用せずに
伝送系を構成することが可能である。通常分散光ファイ
バの1.5μm帯における群速度分散として典型的な値で
ある1 kmあたり15 ps/nmないし18 ps/nmから、総群速度
分散量は600 ps/nmないし720 ps/nmとなる。この値はE
A変調器で実現できるα-パラメータの値α≒ 0に対し
て理論限界に近く、EA変調器の最適化をおこなうこと
によって分散補償器なしに伝送を実現することを目標と
して伝送設計を実施する。図2に示した光送信器1、光
ファイバ2、光受信器3から構成される伝送システムの
設計者が、調整可能なパラメータは、消光特性、ファイ
バ入力光レベルである。光送信器の通常の光出力0 dBm
程度では、ファイバの非線形光学効果は顕著ではないこ
とが知られている。このため、ファイバ入力光レベルは
考慮する必要がなく、調整すべきパラメータは消光特性
である。伝送速度10 Gb/sでの通常分散ファイバ40 km無
中継光伝送系について、伝送可能となるEA変調器の消
光特性仕様を決定しよう。なお、通常分散ファイバの総
群速度分散量は、上述のように600 ps/nmから720 ps/nm
とする。Here, a design method in the case where a normal dispersion fiber having a transmission distance of 40 km, 1.3 μm, and no group velocity dispersion of 0 is used in the 1.5 μm band will be described. Generally, optical fiber loss is
Since there is 0.2 dB to 0.3 dB per km, the total fiber loss for 40 km is 8 dB to 12 dB. This transmission distance is typically limited to the optical output level of a 10 Gb / s optical transmitter
Considering that the minimum receiving sensitivity of the optical receiver can be -14 dBm or less, the transmission system can be configured without using an optical amplifier. From the typical value of group velocity dispersion in the 1.5 μm band of a dispersion optical fiber of 15 ps / nm to 18 ps / nm per km, the total group velocity dispersion is 600 ps / nm to 720 ps / nm. . This value is E
The transmission design is implemented with the goal of achieving transmission without a dispersion compensator by optimizing the EA modulator by approaching the theoretical limit for the α-parameter value α ≒ 0 that can be realized by the A modulator. . The parameters that can be adjusted by the designer of the transmission system including the optical transmitter 1, the optical fiber 2, and the optical receiver 3 shown in FIG. 2 are the extinction characteristic and the fiber input light level. Normal optical output of optical transmitter 0 dBm
To some extent, it is known that the nonlinear optical effect of the fiber is not significant. Therefore, it is not necessary to consider the fiber input light level, and the parameter to be adjusted is the extinction characteristic. Let us determine the extinction characteristic specifications of the EA modulator that enables transmission for a 40 km non-repeater optical transmission system with a normal dispersion fiber at a transmission speed of 10 Gb / s. Incidentally, the total group velocity dispersion amount of the normal dispersion fiber is from 600 ps / nm to 720 ps / nm as described above.
And
【0060】EA変調器の消光特性を、R(V) = 10 log1
0 ( I(V) / I(0) ) としてThe extinction characteristic of the EA modulator is calculated as follows: R (V) = 10 log1
0 (I (V) / I (0))
【0061】[0061]
【数16】 (Equation 16)
【0062】とおく。なお、式(16)は一例でこの形の関
数に限るものではなく、Vで微分可能な関数であればよ
い。ここで、 R1、V1、nは消光特性を記述するパラメー
タであり、 R1、V1、nを与えると具体的な消光特性が定
まる。Here, Expression (16) is an example, and is not limited to this type of function. Any function that can be differentiated by V may be used. Here, R1, V1, and n are parameters that describe extinction characteristics, and specific extinction characteristics are determined by giving R1, V1, and n.
【0063】図6は、式(16)を具体的に示す電圧Vと消
光特性R(V)との関係を示すグラフで、例えば、消光特性
Aは、式(16)でR1 = -5 dB、V1 = 1 V、n = 1に対するR
(V)の例、消光特性BはR1、= -5 dB、V1 = 2 V、n = 2に
対するR(V) の例である。この消光特性から、前記方法
でα-パラメータを計算する。図7は、式(16)および図
6に示した消光特性A、Bに関してα-パラメータを計算
した結果である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the voltage V and the extinction characteristic R (V), which specifically shows the equation (16).
A is R for R1 = -5 dB, V1 = 1 V, and n = 1 in equation (16).
In the example of (V), the extinction characteristic B is an example of R (V) for R1, = -5 dB, V1 = 2 V, and n = 2. From this extinction characteristic, the α-parameter is calculated by the above method. FIG. 7 shows the results of calculating α-parameters for the extinction characteristics A and B shown in Expression (16) and FIG.
【0064】次に、光出力の等価低域表現 E(t)を求め
る。ここでは、光信号 ON 時に 0.5V, 光信号 OFF 時に
2.5V の電圧を EA 変調器に入力するとする。立ち上が
り時間、立ち下がり時間が、それぞれ45 ps (10%-90%)
であるような台形波をEA変調器への入力電圧波形 V
(t) とする。光出力 I は R の、 R は入力電圧 V の関
数であり、V は時刻 t の関数である。それぞれの関数
形はすでに示した通りであるから、光出力 I を t の関
数 I(t) として計算することができる。また、光位相
φ は V の関数であり、V は t の関数である。φ(V)
の関数形は実施例2で説明した通りである。また V(t)
の関数形はその一例を上に示したので、これらより光位
相 φ を t の関数 φ(t) として計算することができ
る。このようにして求めた I(t)、φ(t) から、式(7)に
より、光出力の等価低域表現 E(t) を計算する。図8
は、消光特性と、ファイバ伝送前と伝送後とのアイパタ
ーンで示した光波形を比較した図である。消光特性A、B
それぞれについて、ファイバ伝送前の光波形であるEA
光出力|E(t)|2の計算結果を、図8の左半分に示す。Next, an equivalent low-frequency expression E (t) of the light output is obtained. Here, 0.5V when the optical signal is ON, and 0.5V when the optical signal is OFF
Suppose a voltage of 2.5V is input to the EA modulator. Rise time and fall time are each 45 ps (10% -90%)
A trapezoidal wave such that the input voltage waveform to the EA modulator is V
(t). Light output I is R, R is a function of input voltage V, and V is a function of time t. Since each function form is as shown above, the light output I can be calculated as a function I (t) of t. Also, the optical phase
φ is a function of V, and V is a function of t. φ (V)
Is as described in the second embodiment. V (t)
Since the example of the function form is shown above, the optical phase φ can be calculated as a function φ (t) of t from these. From I (t) and φ (t) obtained in this way, the equivalent low-pass expression E (t) of the light output is calculated by equation (7). FIG.
FIG. 4 is a diagram comparing extinction characteristics with optical waveforms shown by eye patterns before and after fiber transmission. Extinction characteristics A, B
For each, EA which is the optical waveform before fiber transmission
The calculation result of the optical output | E (t) | 2 is shown in the left half of FIG.
【0065】次に、E(t) が、群速度分散を有する伝送
路である光ファイバを伝送したときの光波形の変化を計
算する。すなわち、E(t) を数値的にFourier変換し、光
スペクトルE(f) とし、E(f) に群速度分散を有するファ
イバの伝達関数である式(8)を乗ずる。E(f) とH(f) の
積E'(f) を逆Fourier変換し、伝送後の光波形E'(t) を
計算した。消光特性A、Bそれぞれについて、ファイバ伝
送後の光波形|E'(t)|2の計算結果を、図8の右半分に示
した。Next, a change in the optical waveform when E (t) is transmitted through an optical fiber which is a transmission line having group velocity dispersion is calculated. That is, E (t) is numerically Fourier-transformed into an optical spectrum E (f), and E (f) is multiplied by equation (8) which is a transfer function of a fiber having group velocity dispersion. The product E '(f) of E (f) and H (f) was subjected to inverse Fourier transform to calculate the optical waveform E' (t) after transmission. The calculation results of the optical waveform | E '(t) | 2 after fiber transmission for each of the extinction characteristics A and B are shown in the right half of FIG.
【0066】最後に、ファイバ伝送前、伝送後の光波形
からそれぞれBesselフィルタによる受信等化波形を計算
し、最小受信感度の比として伝送ペナルティを計算し
た。消光特性Aに対しては、伝送前の最小受信感度 -14.
6 dBm、伝送後最小受信感度 -13.8 dBmを得た。したが
って伝送ペナルティは0.8 dBであった。消光特性Bに対
しては、伝送前の最小受信感度 -13.9 dBm、伝送後最小
受信感度 -11.7 dBmを得た。したがって伝送ペナルティ
は2.2 dBであった。一般に、伝送可能性の判定基準とし
て伝送ペナルティを用いられ、、この基準を2 dB以下と
すれば、消光特性Aに関しては40 km伝送可能、消光特性
Bに関しては40 km伝送不可能と判断できる。Finally, a reception equalization waveform using a Bessel filter was calculated from the optical waveforms before and after the fiber transmission, and a transmission penalty was calculated as a ratio of the minimum reception sensitivity. For extinction characteristic A, minimum reception sensitivity before transmission -14.
6 dBm, the minimum receiving sensitivity after transmission was -13.8 dBm. Therefore, the transmission penalty was 0.8 dB. For the extinction characteristic B, the minimum reception sensitivity before transmission was -13.9 dBm, and the minimum reception sensitivity after transmission was -11.7 dBm. Therefore, the transmission penalty was 2.2 dB. Generally, a transmission penalty is used as a criterion for determining the possibility of transmission.If this criterion is set to 2 dB or less, the extinction characteristic A can be transmitted for 40 km, and the extinction characteristic
Regarding B, it can be determined that transmission is impossible for 40 km.
【0067】以上の計算を、R1 = -5 dB、-10 dB、-15
dBの3通り、V1 = 0.5 V、1 V、1.5V、2 V、2.5 Vの5通
り、n = 1、1.5、2、2.5の4通りの合計60通りの組合せ
について伝送ペナルティを計算する。図9は、計算の流
れを示したフロー図である。R1、V1、nの組合せ(ステ
ップ9-1)について、消光特性R(V) を計算し(ステップ
9-2)、Kramers-Kronigの関係式より、α(V)、φ(V) を
計算する(ステップ9-3)。R(V)、φ(V) より光送信器
の光出力波形E(t) を計算する(ステップ9-4)。E(t)
をFourier変換し(ステップ9-5)、群速度分散を有する
ファイバの伝達関数を乗じ(ステップ9-6)逆Fourier変
換することで、ファイバ伝送後の光波形E'(t) を得る
(ステップ9-7)。ファイバ伝送前光波形E(t)、ファイ
バ伝送光波形E'(t) それぞれについて最小受信感度を計
算する(ステップ9-8)。ステップ9-1からステップ9-9
までを、消光特性の組み合わせの数だけ繰り返す。From the above calculation, R1 = −5 dB, −10 dB, −15
The transmission penalty is calculated for a total of 60 combinations of four combinations of three types of dB, V1 = 0.5 V, 1 V, 1.5 V, 2 V, and 2.5 V, and n = 1, 1.5, 2, and 2.5. FIG. 9 is a flowchart showing a calculation flow. For the combination of R1, V1, and n (step 9-1), calculate the extinction characteristic R (V) (step
9-2), α (V) and φ (V) are calculated from the Kramers-Kronig relational expression (step 9-3). The optical output waveform E (t) of the optical transmitter is calculated from R (V) and φ (V) (step 9-4). E (t)
Is subjected to Fourier transform (step 9-5), and is multiplied by the transfer function of the fiber having group velocity dispersion (step 9-6) to perform inverse Fourier transform to obtain an optical waveform E ′ (t) after fiber transmission (step 9-5). 9-7). The minimum reception sensitivity is calculated for each of the optical waveform E (t) before fiber transmission and the optical waveform E '(t) for fiber transmission (step 9-8). Step 9-1 to step 9-9
Are repeated by the number of combinations of the extinction characteristics.
【0068】伝送前と伝送後の最小受信感度の比が伝送
ペナルティである。本実施例では伝送ペナルティが2 dB
以下となることをもって伝送可能と判定した。その結
果、伝送ペナルティが2 dB以下となった組合せは、 R1 = 5 dB、V1 = 1 V、n = 1 R1 = 5 dB、V1 = 1.5 V、n = 1 R1 = 5 dB、V1 = 2 V、n = 1 の3通りであった。n、R1を内挿して、伝送ペナルティが
2 dB以下となる範囲を求めると、 R1 = 5 dB、V1 = 1 Vのとき、n ≦ 1.11 R1 = 5 dB、V1 = 1.5 Vのとき、n ≦ 1.38 R1 = 5 dB、V1 = 2 Vのとき、n ≦ 1.29 n = 1、V1 = 1.5 Vのとき、 R1 ≦ 9.13 dB n = 1、V1 = 2 Vのとき−、 R1 ≦ 8.72 dB が得られ、消光特性パラメータR1、V1、nがこの範囲に
あることが、伝送ペナルティが2 dB以下となるための必
要条件であることがわかった。The ratio of the minimum reception sensitivity before transmission and after transmission is the transmission penalty. In this embodiment, the transmission penalty is 2 dB
It was determined that transmission was possible when: As a result, the combinations with a transmission penalty of 2 dB or less are: R1 = 5 dB, V1 = 1 V, n = 1 R1 = 5 dB, V1 = 1.5 V, n = 1 R1 = 5 dB, V1 = 2 V , N = 1. By interpolating n and R1, the transmission penalty is
When calculating the range of 2 dB or less, when R1 = 5 dB, V1 = 1 V, n ≤ 1.11 R1 = 5 dB, when V1 = 1.5 V, n ≤ 1.38 R1 = 5 dB, V1 = 2 V When n ≤ 1.29 n = 1, V1 = 1.5 V, R1 ≤ 9.13 dB When n = 1 and V1 = 2 V,-and R1 ≤ 8.72 dB are obtained, and the extinction characteristic parameters R1, V1, and n are It was found that being within the range was a necessary condition for the transmission penalty to be 2 dB or less.
【0069】このとき、EA変調器の消光特性は、I(0.
5) = 1 (0 dB) とおいたときに、 -3.1 dB < I(1 V) < -1 dBかつ、 -6.1 dB < I(1.5 V) < -2 dBかつ、 -8.5 dB < I(2 V) < -3 dBかつ、 −10 dB < I(2.5 V) < −4 dB の範囲に入る。これを、発光時の電圧VON、消光時の
電圧VOFF、I(VON)=0dBとおいて規格化すると、 -3.1 dB < I((3VON+VOFF)/4) < -1 dBかつ、 -6.1 dB < I((VON+VOFF)/2) < -2 dBかつ、 -8.5 dB < I((VON+3VOFF)/4) < -3 dBかつ、 -10 dB < I(VOFF) < -4 dB である。At this time, the extinction characteristic of the EA modulator is I (0.
5) = 1 (0 dB), -3.1 dB <I (1 V) <-1 dB and -6.1 dB <I (1.5 V) <-2 dB and -8.5 dB <I (2 V) <−3 dB and −10 dB <I (2.5 V) <− 4 dB. If this is normalized with the voltage VON at the time of light emission, the voltage VOFF at the time of light extinction, and I (VON) = 0 dB, -3.1 dB <I ((3VON + VOFF) / 4) <-1 dB and -6.1 dB <I ((VON + VOFF) / 2) <-2 dB and -8.5 dB <I ((VON + 3VOFF) / 4) <-3 dB and -10 dB <I (VOFF) <-4 dB is there.
【0070】図10に、上記伝送ペナルティが2 dB以下
となるための範囲を示した。なお、図10では、消光特
性A、BをI(0) = 0 dBとなるようにして、さらに電圧を
規格化して重ねて表示している。図10より、伝送ペナ
ルティ計算値が0.8 dBであり伝送可能と判定された消光
特性Aは、消光特性に関する上の条件を満たしているこ
とがわかる。また、伝送ペナルティ計算値が2.2 dBであ
り伝送不可能と判定された消光特性Bは、I(0.25) = -0.
94 dB > -1 dBであり、消光特性に関する上の条件に抵
触していることが再確認できる。FIG. 10 shows a range in which the transmission penalty is 2 dB or less. Note that, in FIG. 10, the extinction characteristics A and B are set so that I (0) = 0 dB, and the voltages are further normalized and displayed. From FIG. 10, it can be seen that the extinction characteristic A, for which the transmission penalty calculation value is 0.8 dB and transmission is determined to be possible, satisfies the above condition regarding the extinction characteristic. Also, the extinction characteristic B, where the transmission penalty calculation value is 2.2 dB and transmission is determined to be impossible, is I (0.25) = -0.
Since 94 dB> -1 dB, it can be reconfirmed that the above condition regarding the extinction characteristic is violated.
【0071】以上、通常分散ファイバ40 km無中継光伝
送系に関して、伝送速度10 Gb/sでの伝送を可能とする
ためのEA変調器の消光特性の範囲を決定できた。これ
をまとめると、消光特性パラメータの各値にたいし、そ
の値によって決定される消光特性を求めた。決定された
消光特性からα-パラメータを求め、光伝送シミュレー
ションによってファイバ伝送後の光波形を計算すること
により、伝送ペナルティを評価した。伝送ペナルティが
2 dB以下を基準とし、伝送可能であるかどうかを判定し
た。この方法により、伝送が可能となる消光特性パラメ
ータの値の範囲を決定し、消光特性の範囲を定めること
ができた。As described above, the range of the extinction characteristic of the EA modulator for enabling the transmission at the transmission speed of 10 Gb / s has been determined for the ordinary dispersion fiber 40 km repeaterless optical transmission system. In summary, for each value of the extinction characteristic parameter, the extinction characteristic determined by the value was obtained. The α-parameter was determined from the determined extinction characteristics, and the optical penalty was evaluated by calculating the optical waveform after fiber transmission by optical transmission simulation. Transmission penalty
Based on 2 dB or less, it was determined whether transmission was possible. With this method, the range of the extinction characteristic parameter that enables transmission can be determined, and the range of the extinction characteristic can be determined.
【0072】実施例3により、光変調素子選別の不要で
伝送特性に優れた伝送システムを得ることができた。According to the third embodiment, it is possible to obtain a transmission system excellent in transmission characteristics without the necessity of selecting an optical modulation element.
【0073】実施例3では、40 km伝送系について消光
特性範囲を定めたが、異なった伝送距離に対しても同様
の計算方法で、伝送系を構成するために要求されるEA
変調器の消光特性を決定することが可能である。また、
ここではEA変調器を電気/光変換デバイスとして使用
する場合について説明したが、EA変調器をDFB-L
Dと集積化したEA/DFB集積化光源等、EA変調器
集積化光デバイスを電気/光変換デバイスとして使用す
る場合に関しても全く同様の設計ができる。In the third embodiment, the extinction characteristic range is determined for the 40 km transmission system. However, the EA required for configuring the transmission system for different transmission distances by the same calculation method.
It is possible to determine the extinction characteristics of the modulator. Also,
Here, the case where the EA modulator is used as an electric / optical conversion device has been described.
An EA modulator integrated optical device, such as an EA / DFB integrated light source integrated with D or the like, can be designed in exactly the same manner when used as an electric / optical conversion device.
【0074】〔実施例4〕本発明の第3の実施の形態で
ある伝送システムの他の設計方法を、図11および図1
2を用いて説明しよう。図11は、光増幅器を用いる長
距離伝送システムを説明する図である。また、図12
は、光増幅器を用いる長距離伝送システムの設計方法を
示す流れ図である。上述の、実施例3では、伝送距離が
40 kmの場合を説明したが、伝送距離が伸びた場合、光
ファイバにおける総損失も増大するため、光増幅器の使
用が必要となる。図11に示す伝送システムでは、送信
器1の直後の送信端、受信器3の直前、伝送ファイバ2
の中途等に光増幅器4を設置することで、ファイバの損
失を補償し伝送距離を伸ばすことが行われている。ま
た、通常分散ファイバでは、ファイバの群速度分散によ
り光パルスの波形劣化が大きいため、伝送ファイバ2と
は逆の分散を発生させる分散補償器5を必要により設置
する。[Embodiment 4] Another design method of the transmission system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Let's explain using 2. FIG. 11 is a diagram illustrating a long-distance transmission system using an optical amplifier. FIG.
5 is a flowchart showing a method for designing a long-distance transmission system using an optical amplifier. In the third embodiment described above, the transmission distance is
Although the case of 40 km has been described, if the transmission distance is increased, the total loss in the optical fiber also increases, so that it is necessary to use an optical amplifier. In the transmission system shown in FIG. 11, the transmission end immediately after the transmitter 1, the transmission end just before the receiver 3, the transmission fiber 2
By installing the optical amplifier 4 in the middle or the like, the loss of the fiber is compensated and the transmission distance is extended. Further, in a normal dispersion fiber, the waveform of an optical pulse is greatly deteriorated due to the group velocity dispersion of the fiber. Therefore, a dispersion compensator 5 for generating a dispersion opposite to that of the transmission fiber 2 is provided as necessary.
【0075】このような光伝送システムにおいても、光
送信器1における電気/光変換デバイスとしてEA変調
器を採用する場合、以上に述べた実施例と同様に消光特
性からKramers-Kronigの関係式を利用して伝送設計をお
こなうことが可能である。光増幅器を使用する場合、高
出力光をファイバに導入することにり、非線形光学効果
により屈折率が変わるKerr効果にもとづく自己位相変調
( SPM ) が問題になるが、前述したようにSplit-Step
Fourier法による伝送解析を、多数の区間に分割してお
こなうことにより、自己位相変調効果を考慮した伝送解
析ができる。In such an optical transmission system as well, when an EA modulator is used as the electrical / optical conversion device in the optical transmitter 1, the Kramers-Kronig relational expression can be calculated from the extinction characteristic as in the above-described embodiment. It is possible to perform transmission design by utilizing this. When an optical amplifier is used, self-phase modulation based on the Kerr effect, in which the refractive index changes due to nonlinear optical effects, by introducing high-power light into the fiber
(SPM) is a problem, but as mentioned earlier, Split-Step
By dividing the transmission analysis by the Fourier method into a number of sections, it is possible to perform transmission analysis in consideration of the self-phase modulation effect.
【0076】図12は、自己位相変調効果を考慮した伝
送解析計算の流れを示したフロー図である。R1、V1、n
の組合せ(ステップ12-1)について、消光特性R(V) を
計算し(ステップ12-2)、Kramers-Kronigの関係式よ
り、α(V)、φ(V) を計算する(ステップ12-3)。R
(V)、φ(V) より光送信器の光出力波形E(t) を計算する
(ステップ12-4)。光ファイバ伝送路を多数の区間ΔZ
に分割し(ステップ12-5)、その区間ΔZ毎にE(t) をF
ourier変換し(ステップ12-6)、群速度分散を有するフ
ァイバの伝達関数を乗じ(ステップ12-7)逆Fourier変
換することで、当該区間伝送後の光波形E'(t) を得る
(ステップ12-8)。SPMの効果により、E'(t)には位
相変調eiΔφがかかるので E''(t) = E'(t) eiΔφ とする。ここでΔφは、当該区間における位相変化で、
非線形屈折率n2、光周波数ω0、光速度c、有効断面
積Aeff、ファイバ入口からの距離zの位置、時刻tの光
強度をI(z,t)としてFIG. 12 is a flowchart showing a flow of a transmission analysis calculation in consideration of the self-phase modulation effect. R1, V1, n
(Step 12-1), the extinction characteristic R (V) is calculated (step 12-2), and α (V) and φ (V) are calculated from the Kramers-Kronig relational expression (step 12-). 3). R
An optical output waveform E (t) of the optical transmitter is calculated from (V) and φ (V) (step 12-4). Optical fiber transmission line is divided into many sections ΔZ
(Step 12-5), and for each of the sections ΔZ, E (t) is
The optical waveform E '(t) after transmission in the section is obtained by performing ourier transformation (step 12-6) and multiplying by the transfer function of the fiber having group velocity dispersion (step 12-7) and performing inverse Fourier transformation (step 12-6). 12-8). Due to the effect of the SPM, phase modulation eiΔφ is applied to E ′ (t), so that E ″ (t) = E ′ (t) eiΔφ. Here, Δφ is a phase change in the section,
Nonlinear refractive index n2, optical frequency ω0, optical velocity c, effective area Aeff, position of distance z from fiber entrance, light intensity at time t as I (z, t)
【0077】[0077]
【数17】 [Equation 17]
【0078】である。Is as follows.
【0079】ステップ12-5からステップ12-10までを、
区間数だけ繰り返す。これにより、ファイバ出力の光波
形E'''(t)が得られる(ステップ12-11)。ファイバ伝
送前光波形E(t)、ファイバ伝送光波形E'''(t) それぞれ
について最小受信感度を計算する(ステップ12-12)。
ステップ12-1からステップ12-13までを、消光特性の組
み合わせの数だけ繰り返す。Steps 12-5 to 12-10 are performed
Repeat for the number of sections. As a result, an optical waveform E '''(t) of the fiber output is obtained (step 12-11). The minimum receiving sensitivity is calculated for each of the optical waveform E (t) before fiber transmission and the optical waveform E ″ ′ (t) for fiber transmission (step 12-12).
Steps 12-1 to 12-13 are repeated by the number of extinction characteristic combinations.
【0080】実施例3と同様に、伝送ペナルティが2 dB
以下となることをもって伝送可能と判定すればよい。実
施例4により、光変調素子選別の不要で伝送特性に優れ
た伝送システムを得ることができた。As in the third embodiment, the transmission penalty is 2 dB.
It is sufficient to determine that transmission is possible based on the following. According to the fourth embodiment, it is possible to obtain a transmission system having excellent transmission characteristics without the need to select an optical modulation element.
【0081】また、分散補償器を使用に際しては、例え
ば分散補償器を通常分散ファイバと逆符号の群速度分散
を有するデバイスとしてファイバと同様に取り扱うこと
で、以上に示したのと同様の設計手法が適用可能であ
る。また、より厳密には前掲のNonlinear Fiber Optic
s, ( Academic Press, 1989 )に示されているように、
高次分散の影響を分散補償器および通常分散ファイバに
ついて考慮することによって解析精度を向上することが
できる。When a dispersion compensator is used, for example, the dispersion compensator is treated as a device having a group velocity dispersion of the opposite sign to that of a normal dispersion fiber in the same manner as a fiber, so that the same design method as described above is used. Is applicable. More precisely, the above Nonlinear Fiber Optic
s, (Academic Press, 1989)
Analysis accuracy can be improved by considering the effects of higher-order dispersion on the dispersion compensator and the ordinary dispersion fiber.
【0082】さらに、これまでの例では伝送路として通
常分散ファイバを使用する場合を示したが、本発明にお
けるEA変調器の消光特性とα-パラメータとの関係を
利用した伝送性能把握方法は、通常分散ファイバ伝送系
に限らず、分散シフトファイバ伝送系の回線設計にもそ
のまま適用可能である。Further, in the above examples, the case where the ordinary dispersion fiber is used as the transmission line is shown. However, the transmission performance grasping method using the relationship between the extinction characteristic of the EA modulator and the α-parameter in the present invention is as follows. The present invention is not limited to the ordinary dispersion fiber transmission system, but can be applied to the line design of the dispersion shift fiber transmission system as it is.
【0083】〔まとめ〕以上の、実施例を図13を用い
てまとめる。図13は、EA変調器およびこれを使用し
た光送信器の伝送特性把握方法を説明する図である。実
施例1ないし実施例4に示したように、本発明によれ
ば、図13に示すように、EA変調器の直流特性である
消光特性からα-パラメータを計算し、伝送シミュレー
ションを実施することにより伝送特性を把握することが
できるという効果を有する。[Summary] The above embodiment will be summarized with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining a method of ascertaining the transmission characteristics of an EA modulator and an optical transmitter using the same. As shown in the first to fourth embodiments, according to the present invention, as shown in FIG. 13, the α-parameter is calculated from the extinction characteristic which is the DC characteristic of the EA modulator, and the transmission simulation is performed. Thus, the transmission characteristics can be grasped.
【0084】また、これによって、さらに、消光特性と
伝送特性を一元的に把握し、素子設計ならびに素子特性
管理に適用することにある。そして、これによって変調
器素子選別の不要な伝送特性評価方法、伝送路に適した
光変調器ならびに光送信器および伝送特性に優れた光伝
送システムを得ることができる。Further, by this, the extinction characteristic and the transmission characteristic can be grasped in a unified manner and applied to element design and element characteristic management. This makes it possible to obtain a transmission characteristic evaluation method that does not require modulator element selection, an optical modulator suitable for a transmission path, an optical transmitter, and an optical transmission system having excellent transmission characteristics.
【0085】[0085]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
消光特性からα-パラメータを推定することができるの
で、EA変調器素子およびEA/DFB集積化光源素子
の消光特性とファイバ伝送特性を一元的に管理すること
ができる。As described above, according to the present invention,
Since the α-parameter can be estimated from the extinction characteristic, the extinction characteristic and the fiber transmission characteristic of the EA modulator element and the EA / DFB integrated light source element can be centrally managed.
【0086】実際の伝送回線を模擬する評価用伝送回線
を構築し、EA変調器または送信器を用いて伝送実験を
実施することが不要になった。本発明の採用によって多
大の時間を要する伝送実験を省くことができるのみなら
ず、必要となる伝送特性から逆に光変調器を設計するこ
とができた。It is no longer necessary to construct a transmission line for evaluation that simulates an actual transmission line and conduct a transmission experiment using an EA modulator or a transmitter. By employing the present invention, not only the transmission experiment requiring a great amount of time can be omitted, but also the optical modulator can be designed on the contrary from the required transmission characteristics.
【0087】また、変調器素子選別の不要な伝送特性評
価方法、伝送路に適した光変調器ならびに光送信器およ
び伝送特性に優れた光伝送システムを得ることができ
た。Further, a method of evaluating transmission characteristics which does not require modulator element selection, an optical modulator suitable for a transmission line, an optical transmitter, and an optical transmission system having excellent transmission characteristics were obtained.
【図1】従来の技術における、EA変調器およびこれを
使用した光送信器の伝送特性把握方法をしめす説明図で
ある。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for ascertaining the transmission characteristics of an EA modulator and an optical transmitter using the same in a conventional technique.
【図2】本発明の実施例1および実施例3を説明する無
中継光伝送システムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a repeaterless optical transmission system explaining a first embodiment and a third embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例1を説明するEA変調器を使用
した光送信器の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an optical transmitter using an EA modulator to explain the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例2の印加電圧Vに比例した吸収
スペクトルa(μ) の周波数シフトを模式的に説明する図
である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a frequency shift of an absorption spectrum a (μ) proportional to an applied voltage V according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例2の印加電圧Vに比例した屈折
率スペクトル η(ω) の周波数シフトを模式的に説明
する図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a frequency shift of a refractive index spectrum η (ω) in proportion to an applied voltage V according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例3のEA変調器の消光特性の例
を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of extinction characteristics of an EA modulator according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施例3の消光特性から計算したEA
変調器のα-パラメータの例を説明する図である。FIG. 7: EA calculated from the extinction characteristic of Example 3 of the present invention
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an α-parameter of a modulator.
【図8】本発明の実施例3の消光特性とα-パラメータ
から計算したファイバ伝送前後の光送信器の光波形のア
イパターン図である。FIG. 8 is an eye pattern diagram of an optical waveform of an optical transmitter before and after fiber transmission calculated from extinction characteristics and α-parameters according to Embodiment 3 of the present invention.
【図9】本発明の実施例3のEA変調器搭載光送信器を
使用した光伝送回線の設計方法を示す流れ図である。FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of designing an optical transmission line using an optical transmitter equipped with an EA modulator according to a third embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施例3の40 km無中継伝送系に対
するEA変調器の消光特性を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating extinction characteristics of an EA modulator for a 40 km non-repeated transmission system according to a third embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施例4の光伝送システムを説明す
る構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an optical transmission system according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施例4のEA変調器搭載光送信器
を使用した光伝送回線の設計方法を示す流れ図である。FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of designing an optical transmission line using an optical transmitter equipped with an EA modulator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の実施例のEA変調器およびこれを使
用した光送信器の伝送特性把握方法を説明する図であ
る。FIG. 13 is a diagram illustrating a method for ascertaining the transmission characteristics of an EA modulator and an optical transmitter using the same according to an embodiment of the present invention.
1…EA変調器を使用した光送信器、2…光ファイバ、3
…光受信器、4…光増幅器、5…分散補償器、11…データ
入力、12…クロック入力、13…フリップフロップ、14…
EA変調器駆動回路、15…LD電流源、16…LD、17…
EA変調器、18…光出力。1 ... optical transmitter using EA modulator, 2 ... optical fiber, 3
... optical receiver, 4 ... optical amplifier, 5 ... dispersion compensator, 11 ... data input, 12 ... clock input, 13 ... flip-flop, 14 ...
EA modulator drive circuit, 15 ... LD current source, 16 ... LD, 17 ...
EA modulator, 18 ... light output.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/152 10/142 17/00 (72)発明者 芹沢 秀幸 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H04B 10/152 10/142 17/00 (72) Inventor Hideyuki Serizawa 216 Totsukacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken Hitachi, Ltd. Information Telecommunications Division
Claims (11)
を伝送する光ファイバと結合体の伝送特性評価方法であ
って、 前記光変調器の消光特性を、α-パラメータに変換する
ことにより、前記信号のファイバ伝送特性評価すること
を特徴とする伝送特性評価方法。1. A method for evaluating transmission characteristics of an optical modulator, an optical fiber transmitting a signal modulated by the optical modulator, and a combination, wherein the extinction characteristic of the optical modulator is converted into an α-parameter. A transmission characteristic evaluation method for evaluating the fiber transmission characteristic of the signal.
前記消光特性の前記α-パラメータへの変換にKramers-K
ronigの関係式を用いることを特徴とする伝送特性評価
方法。2. The transmission characteristic evaluation method according to claim 1, wherein the conversion of the extinction characteristic to the α-parameter is performed by Kramers-K.
A transmission characteristic evaluation method characterized by using a ronig relational expression.
とにより、ファイバ伝送路の伝送特性をシミュレート
し、予め定められた範囲に前記伝送特性が入るように前
記消光特性を設定することを特徴とする光変調器。3. A method of simulating the transmission characteristics of a fiber transmission line by converting the extinction characteristics into α-parameters, and setting the extinction characteristics so that the transmission characteristics fall within a predetermined range. An optical modulator characterized by:
特性の前記α-パラメータへの変換にKramers-Kronigの
関係式を用いることを特徴とする光変調器。4. The optical modulator according to claim 3, wherein the conversion of the extinction characteristic to the α-parameter is performed using a Kramers-Kronig relational expression.
ドからの光を変調する光変調器とからなる光送信器であ
って、 前記光変調器の消光特性を、α-パラメータに変換する
ことにより、ファイバ伝送路の伝送特性をシミュレート
し、予め定められた範囲に前記伝送特性が入るように前
記消光特性を設定することを特徴とする光送信器。5. An optical transmitter comprising: a laser diode; and an optical modulator for modulating light from the laser diode, wherein the extinction characteristic of the optical modulator is converted into an α-parameter to obtain a fiber. An optical transmitter which simulates transmission characteristics of a transmission path and sets the extinction characteristics so that the transmission characteristics fall within a predetermined range.
特性の前記α-パラメータへの変換にKramers-Kronigの
関係式を用いることを特徴とする光送信器。6. The optical transmitter according to claim 5, wherein a Kramers-Kronig relational expression is used to convert the extinction characteristic into the α-parameter.
からの光を変調する光変調器とからなる光送信器と、光
ファイバ伝送路と、光受信器とからなる光伝送システム
であって、 前記光変調器の消光特性を、α-パラメータに変換する
ことにより、ファイバ伝送路の伝送特性をシミュレート
し、予め定められた範囲に前記伝送特性が入るように前
記消光特性を設定することを特徴とする光伝送システ
ム。7. An optical transmission system comprising a laser diode, an optical modulator for modulating light from the laser diode, an optical fiber transmission line, and an optical receiver, wherein: The extinction characteristic of the device is converted into an α-parameter, thereby simulating the transmission characteristic of the fiber transmission line, and setting the extinction characteristic so that the transmission characteristic falls within a predetermined range. Optical transmission system.
記消光特性の前記α-パラメータへの変換にKramers-Kro
nigの関係式を用いることを特徴とする光伝送システ
ム。8. The optical transmission system according to claim 7, wherein the conversion of the extinction characteristic into the α-parameter is performed by Kramers-Kro.
An optical transmission system characterized by using a nig relational expression.
からの光を変調する光変調器とからなる光送信器と、光
ファイバ伝送路と、光受信器とからなる光伝送システム
であって、 前記光変調器の消光特性を、α-パラメータに変換する
ことにより、ファイバ伝送路の伝送特性をシミュレート
し、前記光送信器出口の第1の光信号と、前記光受信器
入口の第2の光信号とをもとめ、前記第1の光信号と前
記第2の光信号との受信感度の比が一定の範囲に入るよ
うに、前記消光特性を設定することを特徴とする光伝送
システム。9. An optical transmission system comprising a laser diode, an optical modulator for modulating light from the laser diode, an optical fiber transmission line, and an optical receiver, wherein: The extinction characteristic of the optical transmitter is converted into an α-parameter to simulate the transmission characteristic of the fiber transmission line, and a first optical signal at the optical transmitter exit and a second optical signal at the optical receiver entrance are simulated. Wherein the extinction characteristic is set such that the ratio of the receiving sensitivity of the first optical signal to the receiving sensitivity of the second optical signal falls within a certain range.
前記消光特性の前記α-パラメータへの変換にKramers-K
ronigの関係式を用いることを特徴とする光伝送システ
ム。10. The optical transmission system according to claim 9, wherein the conversion of the extinction characteristic to the α-parameter is performed by Kramers-K.
An optical transmission system characterized by using ronig's relational expression.
ドからの光を9953.28Mb/sの速度で変調する光変調器と
からなる光送信器と、総群速度分散量Dが600 ps/nm < D
< 720ps/nmの範囲にある光ファイバ伝送路と、光受信
器とからなる光伝送システムであって、 前記光変調器の発光時の電圧VON、消光時の電圧VOFF、I
(VON)=0dBとおいたときに、 前記光変調器の消光特性が、 -3.1 dB < I((3VON+VOFF)/4) < -1 dB、 -6.1 dB < I((VON+VOFF)/2) < -2 dB、 -8.5 dB < I((VON+3VOFF)/4) < -3 dB、 -10 dB < I(VOFF) < -4 dB の範囲にあることを特徴とする光伝送システム。11. An optical transmitter comprising a laser diode and an optical modulator for modulating light from the laser diode at a rate of 9953.28 Mb / s, and the total group velocity dispersion D is 600 ps / nm <D.
An optical transmission system comprising an optical fiber transmission line in the range of <720 ps / nm and an optical receiver, wherein the voltage VON at the time of light emission of the optical modulator, the voltage VOFF at the time of light extinction, I
When (VON) = 0 dB, the extinction characteristic of the optical modulator is -3.1 dB <I ((3VON + VOFF) / 4) <-1 dB, -6.1 dB <I ((VON + VOFF) / 2) <-2 dB, -8.5 dB <I ((VON + 3VOFF) / 4) <-3 dB, -10 dB <I (VOFF) <-4 dB .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9110636A JPH10303826A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Transmission characteristic evaluation method, optical modulator, optical transmitter and optical transmission system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9110636A JPH10303826A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Transmission characteristic evaluation method, optical modulator, optical transmitter and optical transmission system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10303826A true JPH10303826A (en) | 1998-11-13 |
Family
ID=14540760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9110636A Withdrawn JPH10303826A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Transmission characteristic evaluation method, optical modulator, optical transmitter and optical transmission system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10303826A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009122893A (en) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Optical circuit design support device, optical circuit design support program, and optical circuit design support method |
US7682645B2 (en) | 2001-09-24 | 2010-03-23 | Cargill, Incorporated | Method for producing cooked scrambled egg product |
JP2012073475A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Hitachi Information & Communication Engineering Ltd | Optical modulation device |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP9110636A patent/JPH10303826A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7682645B2 (en) | 2001-09-24 | 2010-03-23 | Cargill, Incorporated | Method for producing cooked scrambled egg product |
JP2009122893A (en) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Optical circuit design support device, optical circuit design support program, and optical circuit design support method |
JP2012073475A (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Hitachi Information & Communication Engineering Ltd | Optical modulation device |
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