JPH11305175A - 光送信器及び光伝送システム - Google Patents

光送信器及び光伝送システム

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JPH11305175A
JPH11305175A JP10116935A JP11693598A JPH11305175A JP H11305175 A JPH11305175 A JP H11305175A JP 10116935 A JP10116935 A JP 10116935A JP 11693598 A JP11693598 A JP 11693598A JP H11305175 A JPH11305175 A JP H11305175A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光出力パワーや光出力波形の劣化を生じるこ
となく、光出力において、最適な光周波数変動量を得る
ことができる光送信器及び光伝送システムを提供する。 【解決手段】 光送信器20は、光源11、印加電圧に
応じて入力光を吸収する電界吸収型光変調器(EA変調
器)12、光変調器駆動回路13、バイアス回路14、
光出力を分岐する光カプラ21、光周波数弁別器22及
びピーク検出器23からなる光周波数変動量モニタ2
4、及び制御回路25を備え、光周波数変動量が最適に
なるように光変調器20の駆動条件を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光変調器を用いた
光送信器及び光伝送システムに関し、特に、光信器から
の出力光の光周波数変動量を調整・制御可能にする光送
信器及び光伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、データ量の大きい画像通信等の増
加に伴い、幹線系通信網には10Gbit/s以上の伝
送容量が要求されるようになった。こうした大容量伝送
を実現するためには、高速で光を変調する必要があり、
その実現手段も種々提案されている。
【0003】最も一般的な変調方法には、半導体レーザ
を直接変調する手段が採用されてきたが、10Gbit
/s以上の速度で変調すると、その際発生する波長ゆら
ぎ(チャーピング)が問題となる。すなわち、伝送路と
しての光ファイバの波長分散の影響で伝送後の波形が歪
んでしまう。
【0004】そこで最近、チャーピングの小さい光源と
して、LiNbO3結晶を用いたマッハツェンダ型光変
調器(以下、LN変調器という)を用いた光送信器が実
用化されている。この種の光送信器としては、例えば特
開平4−192729号公報、「光送受信モジュール」
福川原他:FUJITSU.48,5,pp451-456(09,1997)に記載
されたものがある。
【0005】しかし、4〜5Vppの大きい駆動振幅が
要求されることと、DCドリフトと呼ばれる入出力特性
の変動を補償するための制御回路が必要であり、光送信
器として小型化する場合のネックとなる。
【0006】以上の問題を解決すべく、印加電圧に応じ
て入力光を吸収する電界吸収型光変調器(以下、EA
(Electro-Absorption)変調器という)が提案されてい
る(例えば、山田他:電子情報通信学会技術報告書LQE9
5-17(1995-06)、高島他:電子情報通信季会1997
年総合大会B-10-195)。特に、分布帰還型レーザダイオ
ード(DFB−LD)とモノリシリックに集積化された
例が報告されており、光送信器の小型化、高出力化が期
待されている。
【0007】また、最近では、チャープ係数αを任意に
設定可能とする駆動方法が提案されている(特開平9−
179079号公報参照)。
【0008】ここで、αを最適値に設定する必要性につ
いて説明する。
【0009】光ファイバの分散特性としては、大きく分
けて2種類のファイバが伝送路として使われている。1
つは、零分散波長が1.3μm帯のもの、もう1つは零
分散波長が1.5μm帯のもので、それぞれITU−Τ
G.652とG.653で勧告されている。
【0010】図16はG.652を伝送した場合のペナ
ルティを、図17はG.653を伝送した場合のペナル
ティを示す特性図であり、送信光源の波長が1.5μm
として、αをパラメータとしたときの受信感度のペナル
ティのファイバ分散値依存性を示す。
【0011】図16及び図17に示すように、G.65
2のファイバの場合は、α=−0.5〜−1.0がペナ
ルティが少ないが、G.653のファイバの場合は逆
に、α=+0.5程度の方がペナルテイが少ない。つま
り、伝送路のファイバの種類によってαを調整しない
と、著しい波形劣化を生ずる、という問題がある。
【0012】これは、以下に示すように、光送信器出力
での波長変動による伝送波形の劣化がファイバの波長分
散により異なることが原因である。
【0013】図18はファイバ伝送後の波形劣化を説明
するための概念図である。
【0014】図18に示すように、光源のスペクトラム
が、λ1、λ2、λ3の成分を持っている場合を考え
る。G.652ファイバのように、1.5μm帯で波長
分散が大きい場合は、ファイバ伝送による伝播遅延時間
の波長依存性が大きいため、伝送後の光波形は広がって
しまう(図18破線部参照)。一方、G.653ファイ
バのように1.5μm帯で波長分散が小さい場合は、波
形に大きな変化は見られない。
【0015】さらに、チャーピングが生じている場合の
波形劣化について、図19〜図21を参照して説明す
る。
【0016】図19は光パルス波形と光周波数変動の関
係を説明するための図、図20及び図21は波長チャー
プによるファイバ伝送後の波形劣化を説明するための概
念図である。
【0017】ここでは便宜上、光波長変動を光周波数変
動に置き換えて説明する。光周波数変動量Δfは、光パ
ルス波形の時間応答S(t)とその微分値及びチャープ
係数αにより式(1)で表される。
【0018】
【数1】
【0019】式(1)から、例えばα>0の場合、図1
9に示すように、光パルス波形の立ち上がりでΔf>
0、立ち下がりでΔf<0となり(レッドシフト)、α
<0の場合、周波数変動の方向が逆になる(ブルーシフ
ト)。
【0020】例えばα>0の場合、図20に示すよう
に、波形の立ち上がりで光周波数が大、すなわち光波長
が小に変動する。G.652ファイバのように波長分散
が大きい場合、短波長ほど遅延時間が小さいため、伝送
後の波形において、立ち上がりの遅延時間が小さく、逆
に立ち下がりの遅延時間が大きいため、バルス幅が広が
る方向に変化する。
【0021】逆にα<0の場合は、図21に示すよう
に、波形の立ち上がりで光周波数が小、すなわち光波長
が大に変動するため、パルス幅が圧縮される方向に変化
する。
【0022】以上の考察から、前記図16及び図17に
示すペナルティのファイバ分散値依存性の傾向は、以下
のように説明できる。
【0023】G.652ファイバの場合は、波長分散の
影響が大きいため、図18に示すように伝送後の波形は
広がる傾向にあるが、α<0で変調すると、図21に示
すようにパルス広がりを相殺するため、α=−1でペナ
ルティが少ない。
【0024】G.653ファイバの場合は、波長分散の
影響が小さいため、伝送後の波形広がりが少ないため、
α<0で変調すると、パルス幅が圧縮されすぎて、逆に
ペナルティが大きくなる。したがって、α=0〜+0.
5で変調すると最適になる。
【0025】図22はチャープ係数αの印加電圧依存性
を示す特性図であり、EA変調器のαの実測例を示す。
図22に示すように、デバイスにより異なるが、印加バ
イアスに依存し、印加バイアスの絶対値が大きくなるに
従って、αが小さくなる傾向を示す。
【0026】図23は消光比の印加電圧依存性を示す特
性図であり、EA変調器の消光特性の実測例を示す。図
23に示すように、印加バイアスに対して線形ではな
く、指数関数的に下がる傾向を示す。
【0027】図24は従来のチャープ係数αを任意に設
定可能とした光送信器の構成を示すブロック図である。
【0028】図24において、10は光信号を送信する
光送信器であり、光送信器10は、半導体レーザを用い
た光源11、電界吸収型光変調器(EA変調器)12、
光変調器駆動回路13、バイアス回路14及び制御回路
15から構成される。
【0029】光源11は、特定波長の光信号を出力する
半導体レーザからなり、例えばDFBレーザ(Distribu
ted Feedback Laser)を用いる。
【0030】EA変調器12は、半導体レーザ11から
の光出力光を強度変調するマッハツェンダ型の変調器で
ある。
【0031】光変調器駆動回路13は、EA変調器12
のドライバ回路であり、入力電気信号から論理が互いに
反転した出力信号をEA変調器12の各々の電極に出力
する。
【0032】バイアス回路14は、EA変調器12の各
々の電極に印加するバイアス電圧を制御する。
【0033】制御回路15は、EA変調器12の各々の
電極に与える変調波形の振幅を各々独立に制御する。
【0034】このように、光送信装置10は、チャープ
係数αを外部から制御可能に構成される。
【0035】以上の構成において、光源11からの出力
光はEA変調器12に入力され、強度変調された後光送
信器出力として送出される。EA変調器12は、駆動回
路13で増幅された電気入力信号で変調される。バイア
ス回路14からの電気信号は、EA変調器12のチャー
プ係数αが最適になるようなバイアス値を与える。但し
以下に詳述するように、EA変調器12のバイアスの変
化により、光出力パワー、波形、消光比等が変動しない
ように、制御回路15により、光源11と駆動回路13
を制御する。
【0036】図25は上記EA変調器12の動作を説明
するための図である。
【0037】図25に示すように、印加バイアスの絶対
値が大きくなるに従って出力光パワーが下がり、かつそ
の変化の仕方が指数関数的に急激である特性となる。そ
の度合いはデバイス毎に差異はあるが、少なくとも線形
よりは急激に変化するのがEA変調器の一般的な特性で
ある。
【0038】図25から明らかなように、任意のチャー
プ係数αに設定するために印加バイアスを変化させる
と、光出力波形のDuty、消光比(発光時と非発光時
のパワーの比)、出力光パワーが変動してしまう。した
がって、各印加バイアス毎に、駆動波形の振幅及びDu
ty、LDのバイアス電流を調整する必要がある。
【0039】従来例では、光送信器内にROMを内蔵
し、各印加バイアス毎の調整パラメータを記憶させるこ
とにより解決している。更に、受信側で誤り率、Q値等
をモニタし、送信側に転送することにより、伝送路の波
長分散特性に応じて最適な伝送特性が得られる構成も提
案されている。
【0040】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の光伝送システムにあっては、以下に述べるよう
な問題点があった。
【0041】すなわち、チャープ係数αは小信号で変調
したときの光周波数変動量から求められ、前記図22に
示すように、EA変調器の印加バイアスに依存する。実
際には、印加バイアスに対してダイナミックに駆動して
おり、チャープ係数αは平均値的な近似でしかない。
【0042】例えば、特開平9−179079号公報に
記載の光伝送システムでは、伝送特性をモニタし、その
伝送特性が改善されるようにEA変調器のチャープパラ
メータを最適に設定するようにしている。この場合のチ
ャープパラメータは小信号で変調した時の光周波数変動
量から求められ、EA変調器の印加バイアスに依存する
静的な係数である。実際の変調時には、印加バイアスを
中心に大振幅の駆動信号が印加されるのでチャープパラ
メータもダイナミックに変化しているので、この場合の
チャープパラメータは平均値的な近似としてのみ意味が
あることになる。したがって、静的なチャープパラメー
タであったため、波長分散のある光ファイバで伝送する
際に生じる波形劣化を十分に補償することはできないと
いう問題点があった。
【0043】本発明は、光出力パワーや光出力波形の劣
化を生じることなく、光出力において、最適な光周波数
変動量を得ることができる光送信器及び光伝送システム
を提供することを目的とする。
【0044】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光送信器
は、光源からの光を入力とし、印加電圧に応じて入力光
を吸収することにより強度変調を行う電界吸収型光変調
器と、光変調器にバイアス電圧を供給するバイアス回路
と、入力電気信号から光変調器を駆動するための信号を
生成する駆動回路と、光源の光出力パワー及び駆動回路
出力波形の駆動振幅を制御する制御手段とを備えた光送
信器において、出力光の光周波数変動量を検出する光周
波数変動量検出手段と、光周波数変動量が最適になるよ
うに光変調器の駆動条件を調整する手段とを備えてい
る。
【0045】本発明に係る光送信器は、光源からの光を
入力とし、印加電圧に応じて入力光を吸収することによ
り強度変調を行う電界吸収型光変調器と、光変調器にバ
イアス電圧を供給するバイアス回路と、入力電気信号か
ら光変調器を駆動するための信号を生成する駆動回路
と、光源の光出力パワー及び駆動回路出力波形の駆動振
幅を制御する制御手段とを備えた光送信器において、出
力光の光周波数変動量を検出する光周波数変動量検出手
段を備え、制御手段は、光周波数変動量が最適になるよ
うにバイアス回路及び駆動回路を制御するように構成す
る。
【0046】本発明に係る光送信器は、入力光を強度変
調するマッハツェンダ型変調器と、マッハツェンダ型光
変調器の第1の電極に変調信号を与える第1の駆動回路
と、マッハツェンダ型光変調器の第2の電極に変調信号
を与える第2の駆動回路と、第1の電極及び第2の電極
にバイアス電圧を供給するバイアス回路と、光源の光出
力パワー及び第1及び第2の駆動回路出力波形の駆動振
幅を制御する制御手段とを備えた光送信器において、出
力光の光周波数変動量を検出する光周波数変動量検出手
段を備え、制御手段は、光周波数変動量が最適になるよ
うに第1及び第2のバイアス回路の出力振幅、又は第1
の電極及び第2の電極に与えるバイアス電圧の少なくと
も何れか1つ以上を制御するように構成する。
【0047】本発明に係る光送信器は、調整手段及び制
御手段が、光周波数変動量が最適になるようにバイアス
回路のバイアス電圧、駆動回路出力波形の駆動振幅、又
は該出力波形のデューティの少なくとも何れか1つ以上
のパラメータを制御するものであってもよい。
【0048】本発明に係る光送信器は、制御手段が、光
周波数変動量が一定となるようにバイアス電圧を制御す
るものであってもよい。
【0049】本発明に係る光送信器は、出力光パワーを
モニタする手段を備え、制御手段は、バイアス電圧の変
化に対して、光送信器出力が変動しないように制御する
ものであってもよい。
【0050】本発明に係る光送信器は、光送信器の光出
力波形の消光比を検出する消光比検出手段を備え、制御
手段は、バイアス電圧の変化に対して、消光比が変動し
ないように制御するものであってもよい。
【0051】本発明に係る光送信器は、制御手段が、バ
イアス電圧の変化に対して、光送信器出力波形のデュー
ティが変動しないように制御するものであってもよい。
【0052】本発明に係る光送信器は、制御手段が、光
周波数変動量が一定となるように第1及び第2の駆動回
路の出力振幅、又は第1及び第2の電極に与えるバイア
ス電圧の少なくとも何れか1つ以上を制御するものであ
ってもよい。
【0053】本発明に係る光送信器は、出力光パワーを
モニタする手段を備え、制御手段は、第1及び第2の駆
動回路の出力振幅、又はバイアス電圧の変化に対して、
光送信器出力が変動しないように制御するものであって
もよい。
【0054】本発明に係る光送信器は、光送信器の光出
力波形の消光比を検出する消光比検出手段を備え、制御
手段は、第1及び第2の駆動回路の出力振幅、又はバイ
アス電圧の変化に対して、消光比が変動しないように制
御するものであってもよい。
【0055】本発明に係る光伝送システムは、光送信器
を有する第1の端局装置と、光受信器を有する第2の端
局装置と、第1の端局装置と第2の端局装置を結ぶ光フ
ァイバ伝送路とを備えた光伝送システムにおいて、光送
信器として請求項1、2、3、4、5、6、7、8、
9、10又は11の何れかに記載の光送信器を用いたこ
とを特徴とする。
【0056】本発明に係る光伝送システムは、光受信器
が、伝送品質をモニタする手段を備え、伝送品質に基づ
いて光周波数変動量を与えるものであってもよい。
【0057】本発明に係る光伝送システムは、光伝送シ
ステムを監視制御する手段を備え、伝送品質に基づいて
光周波数変動量を制御するものであってもよい。
【0058】本発明に係る光伝送システムは、光ファイ
バ伝送路の波長分散をモニタする手段を備え、波長分散
に基づいて光周波数変動量を与えるものであってもよ
い。
【0059】本発明に係る光伝送システムは、光伝送シ
ステムを監視制御する手段を備え、光波長分散に基づい
て光周波数変動量を制御するものであってもよい。
【0060】
【発明の実施形態】本発明に係る光送信器及び光伝送シ
ステムは、基幹伝送システムや光加入者ネットワークシ
ステム等に用いられる光伝送システムに適用することが
できる。
【0061】第1の実施形態 図1は本発明の第1の実施形態に係るチャープ係数αを
任意に設定可能とした光送信器の構成を示すブロック図
である。本実施形態に係る光送信器及び光伝送システム
の説明にあたり前記図24と同一構成部分には同一符号
を付している。
【0062】図1において、20は光信号を送信する光
送信器であり、光送信器20は、半導体レーザを用いた
光源11、印加電圧に応じて入力光を吸収する電界吸収
型光変調器(EA変調器)12、光変調器駆動回路1
3、バイアス回路14、光出力を分岐する光カプラ2
1、光周波数弁別器22及びピーク検出器23からなる
光周波数変動量モニタ24(光周波数変動量検出手
段)、及び制御回路25(制御手段)から構成される。
【0063】光源11は、特定波長の光信号を出力する
半導体レーザからなり、例えばDFBレーザ(Distribu
ted Feedback Laser)を用いる。
【0064】EA変調器12は、半導体レーザ11から
の光出力光を強度変調するマッハツェンダ型の変調器で
ある。
【0065】光変調器駆動回路13は、EA変調器12
のドライバ回路であり、入力電気信号から論理が互いに
反転した出力信号をEA変調器12の各々の電極に出力
する。
【0066】バイアス回路14は、EA変調器12の各
々の電極に印加するバイアス電圧を制御する。
【0067】光カプラ21は、EA変調器12の光出力
を波長/方向別に分離し、光信号出力として伝送路ファ
イバ上に出力するとともに、光周波数弁別器22に出力
する。
【0068】周波数弁別器22は、例えばマッハツェン
ダ型の干渉計等で構成され、図2に示すような弁別特性
を有する。図2に示すように、周波数弁別器22は、光
周波数に対して出力電圧が変動する特性を有し、その出
力電圧のピークから光周波数を弁別することができる。
【0069】ピーク検出器23は、周波数弁別器22出
力のピークから周波数変動量のピークを検出する。
【0070】このように、EA変調器12からの光信号
の一部を光カプラ21により分岐して光周波数弁別器2
2に入力し、光周波数弁別器22により光周波数変動量
を検出した後、ピーク検出器23に入力する。これによ
り、光出力信号の光周波数変動量のピーク値を検出する
ことができる。
【0071】制御回路25は、EA変調器12の各々の
電極に与える変調波形の振幅を各々独立に制御する。
【0072】このように、光送信器20は、EA変調器
12の出力側に周波数変動量のピークを検出するための
光カプラ21及び光周波数変動量モニタ24を付加した
構成である。
【0073】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0074】EA変調器12の出力は光カプラ21で分
岐され、一方は光出力信号として伝送路ファイバ上に出
力され、他方は光周波数変動量モニタ24の光周波数弁
別器22に出力される。光周波数弁別器22では、図2
に示すような弁別特性により光周波数を弁別し、その光
出力信号の光周波数変動量のピーク値はピーク検出器2
2により検出される。
【0075】制御回路25では、バイアス電圧の変化に
応じて、光源11の光出力パワーと駆動回路13出力波
形の駆動振幅とDutyの何れかのパラメータを制御す
る。以下、詳細に説明する。
【0076】従来のチャープ係数の場合と同様に、光周
波数変動量も、EA変調器12の印加バイアスに依存す
る。これは、前記式(1)から、チャープ係数αと光周
波数変動量が関係していることから容易に理解できる。
したがって、光周波数変動量を最適にしようとすると印
加バイアス、駆動振幅等のEA変調器12の駆動条件も
それに合わせて調整する。
【0077】駆動条件としては、前記図25において、
VHが決まれば、ある消光比をとろうとするとVLが決ま
る。したがって、所望の光周波数変動量を得ようとする
と、VHとVL、駆動振幅が一意に決まる。駆動波形のD
utyも、光出力波形のDutyを最適(100%)に
しようとすると一意に決まる。
【0078】図1の例では、制御回路25により駆動条
件、光源11のバイアス条件を制御しており、例えば、
光送信器20内にROMを内蔵し、各光周波数変動量を
得るための駆動条件を記憶させておくようにする。この
ような場合のROMは、光周波数変動量が最適になるよ
うに光変調器20の駆動条件を調整する調整手段を構成
する。
【0079】光周波数変動量の極性(Δf>0かΔf<
0か)のモニタについては、無変調時の光周波数を基準
にして光周波数をモニタすることにより、容易に可能で
ある。
【0080】また、光周波数弁別器22とピーク検出器
23から構成される光周波数変動量モニタ24は、必ず
しも光送信器20に内蔵される必要はなく、駆動条件を
求める際に用意されていればよい。
【0081】以上説明したように、第1の実施形態に係
る光送信器20は、光源11、印加電圧に応じて入力光
を吸収する電界吸収型光変調器(EA変調器)12、光
変調器駆動回路13、バイアス回路14、光出力を分岐
する光カプラ21、光周波数弁別器22及びピーク検出
器23からなる光周波数変動量モニタ24、及び制御回
路25を備え、光周波数変動量が最適になるように光変
調器20の駆動条件を調整したので、光出力パワーや光
出力波形の劣化を生じることなく、光出力において、最
適な光周波数変動量が得られる光送信器が実現可能とな
る。
【0082】すなわち、従来の光伝送システムでは、伝
送特性をモニタし、その伝送特性が改善されるようにE
A変調器のチャープパラメータを最適に設定する、EA
変調器の印加バイアスに依存する静的な係数であり、実
際の変調時のようにダイナミックに変化する場合には、
チャープパラメータは平均値的な近似としてのみ意味が
あった。このような静的なチャープパラメータを用いて
いたため、波長分散のある光ファイバで伝送する際に生
じる波形劣化を十分に補償することはできない場合があ
った。これに対して、本実施形態では、バイアス電圧の
変化に応じて、光周波数変動量が最適になるように制御
する動的な制御方法であるため、従来例に比べ、光出力
パワーや光出力波形の劣化を生じることなく、光出力に
おいて、最適な光周波数変動量を得ることができる。
【0083】第2の実施形態 図3は本発明の第2の実施形態に係る光送信器の構成を
示すブロック図である。本実施形態に係る光送信器及び
光伝送システムの説明にあたり前記図1と同一構成部分
には同一符号を付している。
【0084】図3において、30は光信号を送信する光
送信器であり、光送信器30は、半導体レーザを用いた
光源11、電界吸収型光変調器(EA変調器)12、光
変調器駆動回路13、バイアス回路14、光出力を分岐
する光カプラ21、光周波数弁別器22及びピーク検出
器23からなる光周波数変動量モニタ24、及び制御回
路25(制御手段)から構成される。
【0085】ピーク検出器23は、周波数弁別器22出
力のピークを検出し周波数変動量のピークとして制御回
路25に出力する。
【0086】制御回路25は、光周波数変動量モニタ2
4からの信号に基づいてEA変調器12の電極に与える
変調波形の振幅を制御する。ここでは、光周波数変動量
が最適になるようにバイアス回路14のバイアス電圧、
光変調器駆動回路13出力波形の駆動振幅、又は出力波
形のデューティの何れかを制御する。
【0087】このように、光送信器30は、EA変調器
12の出力側に周波数変動量のピークを検出するための
光カプラ21と光周波数変動量モニタ24を付加した構
成であり、光周波数変動量モニタ24からの信号が制御
回路25に入力されるように構成される。
【0088】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0089】光周波数変動量モニタ24において、光信
号出力における光周波数変動量のピーク値が検出され、
制御回路25に出力される。
【0090】制御回路25では、光信号出力における光
周波数変動量のピーク値が一定となるように駆動回路1
3を介してEA変調器12を制御する。
【0091】ここで、駆動振幅及び駆動波形のDuty
等の制御は、第1の実施形態と同様、各バイアス毎に行
うようにする。この場合、予め各光周波数変動量を得る
ためのEA変調器12のバイアス電圧等の駆動条件が実
験などで把握できていれば、ROM等の記憶媒体を備え
ることで、自動的に制御することができる。
【0092】以上説明したように、第2の実施形態に係
る光送信器30は、光周波数変動量モニタ24からの信
号が制御回路25に入力し、制御回路25は光周波数変
動量のピーク値が一定となるように制御したので、EA
変調器12のバイアス電圧等の駆動条件を調整すること
なく、最適な光周波数変動量が得られ、光出力パワーや
光出力波形の劣化を生じることがない、光送信器が実現
可能となる。
【0093】第3の実施形態 図4は本発明の第3の実施形態に係る光送信器の構成を
示すブロック図である。本実施形態に係る光送信器及び
光伝送システムの説明にあたり前記図3と同一構成部分
には同一符号を付している。
【0094】図4において、40は光信号を送信する光
送信器であり、光送信器40は、半導体レーザを用いた
光源11、電界吸収型光変調器(EA変調器)12、光
変調器駆動回路13、バイアス回路14、光出力を分岐
する光カプラ21,41、光周波数弁別器22及びピー
ク検出器23からなる光周波数変動量モニタ24、光出
力パワーモニタ42、及び制御回路43(制御手段)か
ら構成される。
【0095】光出力パワーモニタ42は、出力光パワー
をモニタする光パワーモニタであり、光パワーモニタ4
2出力は制御回路43に出力される。
【0096】制御回路43は、光出力パワーモニタ42
及び光周波数変動量モニタ24からの信号に基づいてE
A変調器12の各々の電極に与える変調波形の振幅を各
々独立に制御する。
【0097】このように、光送信器40は、さらに出力
光パワーをモニタするための光カプラ41と光パワーモ
ニタ42を付加した構成であり、光周波数変動量モニタ
24からの信号に加え、光出力パワーモニタ42からの
出力パワーが制御回路43に入力されるように構成され
る。
【0098】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0099】光出力パワーモニタ42において、光送信
器の光出力パワーの平均値をモニタし、モニタ出力は制
御回路43に出力される。
【0100】制御回路43では、光出力パワーの平均値
が一定になるように駆動回路13を介して光源11のバ
イアス電流を制御する。
【0101】また、第2の実施形態と同様に、光周波数
変動量モニタ24において、光信号出力における光周波
数変動量のピーク値が検出され、制御回路43に出力さ
れる。制御回路43では、光信号出力における光周波数
変動量のピーク値が一定となるように駆動回路13を介
してEA変調器12を制御する。
【0102】以上説明したように、第3の実施形態に係
る光送信器40は、さらに出力光パワーをモニタするた
めの光カプラ41と光パワーモニタ42を付加し、光周
波数変動量モニタ24からの信号に加え、光出力パワー
モニタ42からの出力パワーが制御回路43に入力され
るように構成したので、光出力パワーの劣化を生じるこ
となく、光出力において、最適な光周波数変動量が得ら
れる光送信器が実現可能となる。
【0103】第4の実施形態 図5は本発明の第4の実施形態に係る光送信器の構成を
示すブロック図である。本実施形態に係る光送信器及び
光伝送システムの説明にあたり前記図3と同一構成部分
には同一符号を付している。
【0104】図5において、50は光信号を送信する光
送信器であり、光送信器50は、半導体レーザを用いた
光源11、電界吸収型光変調器(EA変調器)12、光
変調器駆動回路13、バイアス回路14、光出力を分岐
する光カプラ21,51、光周波数弁別器22及びピー
ク検出器23からなる光周波数変動量モニタ24、光出
力信号を電気信号に変換する光電変換器52及びピーク
検出器53からなる消光比検出部54(消光比検出手
段)、及び制御回路55(制御手段)から構成される。
【0105】ピーク検出部53は、光電変換器52出力
のピークを検出し周波数変動量のピークとして制御回路
55に出力する。このピーク検出部53は、光周波数変
動量モニタ24のピーク検出器23と同様なものが使用
できる。
【0106】消光比検出部54は、上記光電変換器52
及びピーク検出器53からなり、光出力波形のHigh
レベルとLowレベルを検出するようにすれば、消光比
(非発光時の光レベルに対する発光時の光レベルの比)
の検出が可能である。
【0107】消光比検出部54は、光出力波形の消光比
を検出してモニタし、消光比検出部54出力は制御回路
55に出力される。
【0108】制御回路55は、消光比検出部54及び光
周波数変動量モニタ24からの信号に基づいてEA変調
器12の各々の電極に与える変調波形の振幅を各々独立
に制御する。
【0109】このように、光送信器50は、消光比検出
部54により光出力波形の消光比が検出されモニタされ
る構成であり、消光比検出部54出力が制御回路55に
入力されるように構成される。
【0110】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0111】EA変調器12から出力された光出力信号
は、光電変換器52で電気信号に変換され、光電変換さ
れた信号はピーク検出器53において、光出力信号のΗ
ighレベルとLowレベルが検出され、その信号が制
御回路55に入力される。
【0112】一般に、光信号の消光比は式(2)で与え
られる。
【0113】
【数2】
【0114】制御回路55では、光出力信号のΗigh
レベルとLowレベルから上記式(2)により消光比を
計算し、消光比がある値以上になるように駆動回路13
を介してEA変調器12のバイアス及び駆動振幅を制御
する。
【0115】また、第2、第3の実施形態と同様に、光
周波数変動量モニタ24において、光信号出力における
光周波数変動量のピーク値が検出され、制御回路55に
出力される。制御回路55では、光信号出力における光
周波数変動量のピーク値が一定となるように駆動回路1
3を介してEA変調器12を制御する。
【0116】以上説明したように、第4の実施形態に係
る光送信器50は、光出力波形の消光比を検出する消光
比検出部54を備え、消光比検出部54出力が制御回路
55に入力されるように構成したので、消光比の劣化を
生じることなく、光出力において、最適な光周波数変動
量が得られる光送信器が実現可能となる。
【0117】第5の実施形態 図6は本発明の第5の実施形態に係る光送信器の構成を
示すブロック図である。本実施形態に係る光送信器及び
光伝送システムの説明にあたり前記図4及び図5と同一
構成部分には同一符号を付している。
【0118】図6において、60は光信号を送信する光
送信器であり、光送信器60は、半導体レーザを用いた
光源11、電界吸収型光変調器(EA変調器)12、光
変調器駆動回路13、バイアス回路14、光出力を分岐
する光カプラ21,41,51、光周波数弁別器22及
びピーク検出器23からなる光周波数変動量モニタ2
4、光出力パワーモニタ42、光出力信号を電気信号に
変換する光電変換器52及びピーク検出器53からなる
消光比検出部54、及び制御回路61(制御手段)から
構成される。
【0119】制御回路61は、光出力パワーモニタ4
2、消光比検出部54及び光周波数変動量モニタ24か
らの信号に基づいてEA変調器12の各々の電極に与え
る変調波形の振幅を各々独立に制御する。
【0120】このように、光送信器60は、光周波数変
動量モニタ24と、光出力波形の消光比モニタするため
の消光比検出部54と、出力光パワーをモニタする光パ
ワーモニタ42とを備えた構成であり、消光比検出部5
4出力及び光パワーモニタ42出力が制御回路61に入
力されるように構成される。
【0121】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0122】EA変調器12から出力された光出力信号
は、光電変換器52で電気信号に変換され、光電変換さ
れた信号はピーク検出器53において、光出力信号のΗ
ighレベルとLowレベルが検出され、その信号が制
御回路61に入力される。また、光出力パワーモニタ4
2により、光信号出力の平均値が検出され、その信号が
制御回路61に入力される。
【0123】制御回路61では、光出力信号のΗigh
レベルとLowレベルから消光比を計算し、消光比があ
る値以上になるようにEA変調器12のバイアス及び駆
動振幅を制御するとともに、光出力パワーの平均値が一
定になるように光源11のバイアス電流を制御する。具
体的には、制御回路61では、以下のような制御を行
う。
【0124】Dutyが100%であれば、光出力信号
のHighレベルとLowレベルの平均値は、光信号出
力の平均値に等しくなる。逆に言えば、光出力信号のH
ighレベルとLowレベルの平均値に対する光信号出
力の平均値の比はDutyに等しくなる。したがって、
光出力信号のΗighレベルとLowレベルの平均値に
対する光信号出力の平均値の比を制御回路61において
計算し、それが一定になるようにEA変調器12のバイ
アスを制御する。これにより、Dutyは安定化され
る。
【0125】以上説明したように、第5の実施形態に係
る光送信器60は、光周波数変動量モニタ24と、光出
力波形の消光比モニタするための消光比検出部54と、
出力光パワーをモニタする光パワーモニタ42とを備
え、消光比検出部54出力及び光パワーモニタ42出力
が制御回路61に入力されるように構成したので、光出
力信号のDuty劣化を生じることなく、光出力におい
て、最適な光周波数変動量が得られる光送信器が実現可
能となる。
【0126】上述した各実施形態に係る光送信器は、基
幹伝送システムや光加入者ネットワークシステム等に用
いられる光伝送システムに適用することができる。以
下、この例について各実施形態により説明する。
【0127】第6の実施形態 図7は本発明の第6の実施形態に係る光伝送シミュレー
タを用いた光伝送システムの概要を示す図である。光フ
ァイバ増幅器として、EDFA(Erbium-DopedFiber Am
plifier:エルビウム−ドープ光ファイバ増幅器)を用
いている。
【0128】図7において、70は上記各実施形態で詳
述した光送信器20,30,40,50,60のうちの
何れかの光送信器(TX)、71は光ファイバからなる
光伝送路、72は光信号を増幅する光アンプを備えた中
継器、73は光信号を受信する光受信器(RX)、74
は伝送特性をモニタする伝送特性モニタである。
【0129】上記光送信器(TX)70は、電気光変換
を行い、特定の波長の光信号として送信する光送信器で
あり、例えば第1の実施形態に係る光送信器20(図
1)を用いる。また、信頼性を高めるため、例えば予備
系を含めた2重構成となっており、同一の装置0系、1
系を装備し、通常は片方の系を使用し、異常時に他方の
系に切替えて使用する。
【0130】上記中継器72は、光信号を増幅する光ア
ンプを備え、受信する光信号をアナログ的に増幅し送信
する。
【0131】以下、上述のように構成された光伝送シス
テムの動作を説明する。
【0132】光送信器70(例えば、第1の実施形態の
光送信器20)から送出された光信号は、伝送路光ファ
イバ71と光中継器72を伝送後、光受信器73で電気
信号に復調される。光受信器73において、受信波形の
Q値、誤り率、パリティビットのチェック結果等が検出
され、伝送特性モニタ74においてモニタされる。
【0133】従来例で説明したように、光ファイバ伝送
後の波形は、光ファイバの分散特性によって変化する。
また、図7のように、光増幅器で中継して光ファイバ内
の光レベルが高くなる場合は、光ファイバ中での非線形
効果により、伝送後の波形が変化する。そこで、伝送後
の特性である、受信波形のQ値や誤り率等をモニタし、
それが最適(Q値であれば最大値、符号誤り率BER
(Bit-Error Rate)であれば最小値)になるように、光
送信器70において、光周波数変動量を調整する。
【0134】以上説明したように、第6の実施形態に係
る光伝送システムは、光送信器を有する第1の端局装置
が、上記各実施形態に述べた光送信器70(例えば、第
1の実施形態の光送信器20)を備えるとともに、光受
信器73を有する第2の端局装置が、伝送特性をモニタ
する伝送特性モニタ74を備えて構成したので、最適な
伝送特性が得られるような光伝送システムが実現可能と
なる。この場合、光中継器で中継しない場合も同様な効
果が得られることは明らかである。
【0135】第7の実施形態 図8は本発明の第7の実施形態に係る光送信器を用いた
光伝送システムの概要を示す図である。本実施形態に係
る光送信器及び光伝送システムの説明にあたり前記図7
と同一構成部分には同一符号を付している。
【0136】図8において、70は上記各実施形態で詳
述した光送信器20,30,40,50,60のうちの
何れかの光送信器(TX)、71は光ファイバからなる
光伝送路、72は光信号を増幅する光アンプを備えた中
継器、73は光信号を受信する光受信器(RX)、74
は伝送特性をモニタする伝送特性モニタ、75は伝送特
性モニタ74からの信号を基に光伝送システムを監視制
御するスーパヴァイザリ(SV)である。
【0137】スーパヴァイザリ(SV)75は、入出力
装置の制御、割り込み処理、パラメータ計測及び制御等
を行うもので、監視ネットワーク等の伝送手段により他
のスーパヴァイザリ(SV)と通信可能である。図中破
線矢印に示すSV間の伝送手段としては、伝送路ファイ
バ71に波長多重する方法や、別のファイバによるいわ
ゆる監視網を経由して伝送する等で実現できる。また、
例えば電話、監視ネットワーク等を用いることもでき
る。
【0138】以下、上述のように構成された光伝送シス
テム及びその監視制御方法の動作を説明する。
【0139】伝送特性モニタ74からの信号を、光伝送
システムを監視制御するSV75経由で光送信器70に
転送する。SV間の伝送手段としては、伝送路ファイバ
71に波長多重か、または別のファイバによるいわゆる
監視網を経由して伝送する。
【0140】受信波形のQ値や誤り率等をモニタし、S
V経由で光送信器70にフィードバックし、最適(Q値
であれば最大値、誤り率であれば最小値)になるよう
に、光送信器70において、光周波数変動量を自動制御
する。
【0141】以上説明したように、第7の実施形態に係
る光伝送システムは、伝送特性モニタ74からの信号を
基に光伝送システムを監視制御するスーパヴァイザリ
(SV)75を備えて構成したので、光送信器70を調
整することなく、最適な伝送特性が得られるような光伝
送システムが実現可能となる。この場合、光中継器で中
継しない場合も同様な効果が得られる。
【0142】第8の実施形態 本発明の第8の実施形態に係る光送信器を用いた光伝送
システムの構成は、第7の実施形態と同一である。
【0143】本実施形態に係る光送信器及び光伝送シス
テムでは、光送信器70(例えば、第1の実施形態の光
送信器20)において、伝送路光ファイバの波長分散値
に応じて、光周波数変動量を調整する。例えば、ファイ
バ長が短く、細かい調整無しでも伝送可能な場合は、ス
イッチ切り替えなどでEA変調器12のバイアスを選択
し、光周波数変動量を設定するように構成する。
【0144】以下、上述のように構成された光伝送シス
テム及びその監視制御方法の動作を説明する。
【0145】前記図16及び図17に示すペナルテイの
分散量依存性は、100km程度のファイバ伝送であれ
ば、チャープ係数αまたは光周波数変動量を切り替える
ことで、異なる種類のファイバ(G.652とG.65
3)に対応できることを示している。したがって、予め
伝送路ファイバの分散量が分かっていれば、それに応じ
て光周波数変動量を与えることで対応できる。勿論、光
中継器を多段接続して伝送距離を100km以上に延ば
す場合でも、分散補償ファイバを光中継器に内蔵させる
等の方法を用いることで同様に行える。
【0146】したがって、第8の実施形態に係る光伝送
システムでは、伝送路光ファイバの分散量に応じて、最
適な光周波数変動量を与える光送信器が実現可能とな
る。
【0147】第9の実施形態 図9は本発明の第9の実施形態に係る光送信器を用いた
光伝送システムの構成を示す図である。本実施形態に係
る光送信器及び光伝送システムの説明にあたり前記図8
と同一構成部分には同一符号を付している。
【0148】本実施形態は、前記図9に示す第9の実施
形態に係る光伝送システムにおいて、伝送路ファイバの
波長分散量を監視制御するようにしたものである。
【0149】図9において、光送信装置80(第1の端
局装置)は、光送信器(TX)70(波長λ0)、発振
器81、波長可変光源82(波長λ1)、参照光源83
(波長λ2)、及び3つの光源の波長λ0,λ1,λ2
を波長多重して伝送路ファイバ71に送出する送信側W
DM84から構成される。
【0150】また、光受信装置90(第2の端局装置)
は、伝送された光信号を3波長λ0,λ1,λ2に分離
する受信側WDM91、波長λ0成分を受光する光受信
器73、波長λ1成分を光/電気(O/E)変換して受
光する第1の受光素子92、波長λ2成分を光/電気変
換して受光する第2の受光素子93、第1の受光素子9
2の信号と第2の受光素子93の信号の位相差を比較す
る位相比較器94、及び位相差のデータから波長分散を
モニタする波長分散量モニタ95から構成される。
【0151】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0152】光送信装置80は、光送信器70、波長可
変光源82及び参照光源83を有し、波長可変光源82
及び参照光源83は発振器81により変調される。
【0153】送信側WDM84では、光送信器70、波
長可変光源82及び参照光源83からの3つの光源の波
長λ0,λ1,λ2を波長多重して伝送路ファイバ71
に送出する。
【0154】光受信装置90の受信側WDM91では、
伝送された光信号を3波長λ1,λ2,λ3に分離し、
波長λ0成分を光受信器73に、波長λ1成分を第1の
受光素子92に、波長λ2成分を第2の受光素子93に
それぞれ入力する。
【0155】第1の受光素子92の受光信号と第2の受
光素子93の受光信号は、位相比較器94に入力され、
位相比較器94では第1の受光素子92の信号と第2の
受光素子93の信号の位相差を検出する。
【0156】光送信装置80側で波長可変光源82の波
長を変えていき、光受信装置90側でλ2成分の信号に
対するλ1成分の位相差を測定する。なお、同等な伝送
路が施設されていれば、上記WDMを用いなくても同様
な測定が可能である。
【0157】上記位相差の波長依存データを波長分散量
モニタ95に転送し、波長で微分することによりλ0付
近の波長分散を算出する。
【0158】図10は光ファイバの波長分散の測定原理
を説明するための図であり、光の群遅延と波長分散の関
係を示す。
【0159】図10において、前記λ2成分の信号に対
するλ1成分の信号の位相差は、光ファイバの群遅延の
相対値に相当する。一方、一般に光ファイバの波長分散
は、群遅延の波長微分から得られるので、前記位相差の
データを波長で微分することにより、各波長での波長分
散値が得られる。この波長分散データは、市販の測定器
(例えば、HP社製、型名:83467A)を用いても
容易に取得することができる。
【0160】このようにしてモニタされた波長分散量に
応じて、最適な光周波数変動量が得られるように、EA
変調器のバイアスを調整する。予め、各波長分散量毎に
最適な光周波数変動量またはEA変調器のバイアスが実
験などで把握できていれば、ROM等の記憶媒体を備え
ることで、調整が容易になる。
【0161】以上説明したように、第9の実施形態に係
る光伝送システムは、光送信装置80が、上記各実施形
態に述べた光送信器70を備えるとともに、光受信装置
90が、光受信器73と波長分散をモニタする波長分散
量モニタ95を備えて構成したので、既に施設された伝
送路に対しても、予め伝送路光ファイバの波長分散量を
把握しておく必要がなく、伝送路光ファイバの分散量に
応じて、最適な光周波数変動量を与える光伝送システム
が実現可能となる。
【0162】第10の実施形態 図11は本発明の第10の実施形態に係る光送信器を用
いた光伝送システムの構成を示す図である。本実施形態
に係る光送信器及び光伝送システムの説明にあたり前記
図9と同一構成部分には同一符号を付している。
【0163】本実施形態は、前記図8に示す第7の実施
形態に係る光伝送システムにおいて、伝送路ファイバの
波長分散モニタを行うようにしたものである。
【0164】図11において、光送信装置80は、光送
信器(TX)70(波長λ0)、発振器81、波長可変
光源82(波長λ1)、参照光源83(波長λ2)、及
び3つの光源の波長λ0,λ1,λ2を波長多重して伝
送路ファイバ71に送出する送信側WDM84から構成
される。
【0165】また、光受信装置90は、伝送された光信
号を3波長λ0,λ1,λ2に分離する受信側WDM9
1、波長λ0成分を受光する光受信器73、波長λ1成
分を光/電気(O/E)変換して受光する第1の受光素
子92、波長λ2成分を光/電気変換して受光する第2
の受光素子93、第1の受光素子92の信号と第2の受
光素子93の信号の位相差を比較する位相比較器94、
及び位相差のデータから波長分散をモニタする波長分散
量モニタ95から構成される。
【0166】また、100は波長分散量モニタ95から
の信号を基に光伝送システムを監視制御するスーパヴァ
イザリ(SV)である。
【0167】スーパヴァイザリ(SV)100は、入出
力装置の制御、割り込み処理、パラメータ計測及び制御
等を行うもので、監視ネットワーク等の伝送手段により
他のスーパヴァイザリ(SV)と通信可能である。図中
破線矢印に示すSV間の伝送手段としては、伝送路ファ
イバ71に波長多重する方法や、別のファイバによるい
わゆる監視網を経由して伝送する等で実現できる。ま
た、例えば電話、監視ネットワーク等を用いることもで
きる。
【0168】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0169】波長分散量モニタ95からの信号を、光伝
送システムを監視制御するSV100経由で光送信器7
0に転送する。SV100間の伝送手段としては、伝送
路ファイバ71に波長多重か、または別のファイバによ
るいわゆる監視網を経由して伝送する。
【0170】受信側でモニタされた波長分散量を、SV
100経由で光送信器70にフィードバックし、モニタ
された波長分散量に応じて、最適な光周波数変動量が得
られるように、EA変調器のバイアスを自動制御する。
第9の実施形態で示したように、各波長分散量に対して
最適な光周波数変動量またはEA変調器のバイアス電圧
及び駆動条件を、ROM等の記憶媒体に保存しておくこ
とで、自動制御は可能である。
【0171】以上説明したように、第10の実施形態に
係る光伝送システムは、波長分散量モニタ95からの信
号を基に光伝送システムを監視制御するスーパヴァイザ
リ(SV)100を備えているので、既に施設された伝
送路に対しても、予め伝送路光ファイバの波長分散量を
把握しておく必要がなく、伝送路光ファイバの分散量に
応じて、光送信器を調整することなく自動的に最適な光
周波数変動量を与える光伝送システムが実現可能とな
る。
【0172】第11の実施形態 図12は本発明の第11の実施形態に係る光送信器を用
いた光伝送システムの構成を示す図である。本実施形態
に係る光送信器及び光伝送システムの説明にあたり前記
図1と同一構成部分には同一符号を付している。
【0173】本実施形態は、前記図1に示す第1の実施
形態に係る光伝送システム、又は前記図9に示す第9の
実施形態に係る波長多重伝送システムにおいて、光送信
装置のチャープ係数(光源の波長変動量を表す係数)を
制御するようにしたものである。
【0174】図12において、110は光信号を送信す
る光送信器であり、光送信器110は、半導体レーザを
用いた光源11、マッハツェンダ型光変調器111、入
力バッファ(光変調器駆動回路)112、第1のAGC
(Automatic Gain Control)アンプ113(第1のバイ
アス回路)及び第2のAGCアンプ114(第2のバイ
アス回路)からなるAGCアンプ(可変利得増幅器)1
15、バイアス回路14、光出力を分岐する光カプラ2
1、光周波数弁別器22及びピーク検出器23からなる
光周波数変動量モニタ24、及び制御回路116(制御
手段)から構成される。
【0175】光源11は、特定波長の光信号を出力する
半導体レーザからなり、例えばDFBレーザ(Distribu
ted Feedback Laser)を用いる。
【0176】マッハツェンダ型光変調器111は、半導
体レーザからなる光源11からの光出力光を強度変調す
るマッハツェンダ型の変調器である。
【0177】入力バッファ112は、マッハツェンダ型
光変調器111のドライバ回路であり、入力電気信号か
ら論理が互いに反転した出力信号をAGCアンプ113
を通してマッハツェンダ型光変調器111の各々の電極
に出力する。
【0178】AGCアンプ115は、入力バッファ11
2の非反転信号を増幅してマッハツェンダ型光変調器1
11の一方の変調端子(Ch2)に出力する第1のAG
Cアンプ113と、入力バッファ112の反転信号を増
幅してマッハツェンダ型光変調器111の他方の変調端
子(Ch1)に出力する第2のAGCアンプ114とか
ら構成される。
【0179】バイアス回路14は、マッハツェンダ型光
変調器111の各々の電極に印加するバイアス電圧を制
御する。
【0180】制御回路116は、マッハツェンダ型光変
調器111の各々の電極に与える変調波形の振幅を各々
独立に制御する。例えば、制御回路116は、光周波数
変動量が最適になるようにアンプ113及び第2のAG
Cアンプ114の出力振幅、又は変調端子(Ch1)及
び変調端子(Ch2)に与えるバイアス電圧14の何れ
かを制御する。
【0181】このように、本光伝送システムにおける光
送信器110は、マッハツェンダ型光変調器111の出
力側に周波数変動量のピークを検出するための光カプラ
21と光周波数変動量モニタ24を付加した構成であ
る。
【0182】以下、上述のように構成された光伝送シス
テムの動作を説明する。
【0183】光源11からの光出力は、マッハツェンダ
型光変調器111に入力され、マッハツェンダ型光変調
器111により強度変調された後、一方は光送信器の出
力として伝送路ファイバ上に出力され、他方は光周波数
変動量モニタ24の光周波数弁別器22に出力される。
光周波数弁別器22では、前記図2に示すような弁別特
性により光周波数を弁別し、その光出力信号の光周波数
変動量のピーク値はピーク検出器22により検出され
る。
【0184】電気入力信号は、入力バッファ112によ
り非反転信号と反転信号に分岐され、非反転信号は第1
のAGCアンプ113に入力され、反転信号は第2のA
GCアンプ114に入力される。第1のAGCアンプ1
12の出力信号は、マッハツェンダ型光変調器111の
一方の変調端子(Ch2)に入力され、第2のAGCア
ンプ114の出力信号は、マッハツェンダ型光変調器1
11の他方の変調端子(Ch1)に入力される。マッハ
ツェンダ型光変調器111の2つの変調端子には、バイ
アス回路14からバイアス電圧が与えられる。
【0185】第1のAGCアンプ113及び第2のAG
Cアンプ114の利得及びバイアス回路14から出力さ
れるバイアス電圧は、制御回路116により制御され
る。以下、詳細に説明する。
【0186】制御回路116では、バイアス電圧の変化
に応じて、光源11の光出力パワーと駆動回路13出力
波形の駆動振幅とDutyの何れかのパラメータを制御
する。以下、詳細に説明する。
【0187】一般にマッハツェンダ型光変調器は、入力
光信号を2分岐し、相対的に光の位相を変調した後再び
合波及び干渉させることで、出力光として強度変調され
た光信号を得るものである。通常、2分岐した光信号の
うち、片側の光信号の位相のみ変調する方法が用いられ
ているが、この場合、チャープ係数は主に変調電極形状
で決定され、極性(正か負か)の切り替えしかできなか
った。しかし、双方の光信号について各々変調すること
により、チャープ係数を連続的に変化させる方法が提案
されている(S.K.Korotky 他、"High-speed,low power
optical modulator with adjustable chirp paramete
r",Integrated Photonics Research 1991,TuG2,pp53-5
4)。
【0188】チャープ係数αは、次式(3)で与えられ
る。
【0189】 α=(1+r)/(1−r) …(3) 但し、r=Δβ2/Δβ1、Δβ1:Ch1の光の位相速
度変化、Δβ2:Ch2の光の位相速度変化を示す。
【0190】光の位相速度変化が変調電圧に比例して変
化するとすると、図13に示すような駆動条件で、チャ
ープ係数αを変化させることができる。
【0191】図13はマッハツェンダ型光変調器(2電
極駆動)の動作を説明するための図である。図13中、
Vπは光の位相をπだけ変化させる電圧を示す。
【0192】例えば、α=−1の場合(case2)、
Ch1は0V固定で変調せず、Ch2はVπの振幅(L
owレベルは0V)で変調する。逆に、α=1の場合
(case4)、Ch2は0V固定で変調せず、Ch1
はVπの振幅(Ηighレベルは0V)で変調する。α
=0の場合(case3)、Ch1はVπ/2の振幅
(Ηighレベルは0V)で変調し、Ch2はVπ/2
の振幅(Lowレベルは0V)で変調する。要するに、
α=−1〜1の範囲では、バイアス電圧0Vを中心に、
Ch1とCh2を互いに論理の反転した信号で、振幅の
和がVπになるよう変調すればよい。
【0193】一方、|α|>1の場合(case1,c
ase5)は、論理を切り替えられるよう、図12の入
力バッファとAGCアンプの間にセレクタを挿入するこ
とで、図13の条件は実現できる。
【0194】光周波数変動量を変えるには、チャープ係
数と光周波数変動量は前記式(1)に示すように一意に
対応するため、光周波数変動量のモニタ値に応じて、C
h1とCh2の駆動振幅とバイアス電圧を調整すればよ
い。
【0195】以上説明したように、第11の実施形態に
係る光送信器110は、半導体レーザを用いた光源1
1、マッハツェンダ型光変調器111、入力バッファ1
12、第1のAGCアンプ113及び第2のAGCアン
プ114からなるAGCアンプ115、バイアス回路1
4、光出力を分岐する光カプラ21、光周波数弁別器2
2及びピーク検出器23からなる光周波数変動量モニタ
24、及び制御回路116を備えて構成したので、マッ
ハツェンダ型光変調器111を2電極型駆動で用いた場
合でも、光出力において最適な光周波数変動量が得られ
る光送信器が実現可能となる。
【0196】第12の実施形態 図14は本発明の第12の実施形態に係る光送信器を用
いた光伝送システムの構成を示す図である。本実施形態
に係る光送信器及び光伝送システムの説明にあたり前記
図12と同一構成部分には同一符号を付している。
【0197】図14において、120は光信号を送信す
る光送信器であり、光送信器120は、半導体レーザを
用いた光源11、マッハツェンダ型光変調器111、入
力バッファ112、第1のAGCアンプ113及び第2
のAGCアンプ114からなるAGCアンプ115、バ
イアス回路14、光出力を分岐する光カプラ21、光周
波数弁別器22及びピーク検出器23からなる光周波数
変動量モニタ24、及び制御回路116から構成され
る。
【0198】制御回路116は、光周波数変動量モニタ
24からの信号に基づいてEA変調器12の各々の電極
に与える変調波形の振幅を各々独立に制御する。
【0199】このように、光送信器120は、EA変調
器12の出力側に周波数変動量のピークを検出するため
の光カプラ21と光周波数変動量モニタ24を付加した
構成であり、光周波数変動量モニタ24からの信号が制
御回路116に入力されるように構成される。
【0200】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0201】光周波数変動量モニタ24において、光信
号出力における光周波数変動量のピーク値が検出され、
制御回路116に出力される。
【0202】制御回路116では、光信号出力における
光周波数変動量のピーク値が一定となるようにAGCア
ンプ115を介してマッハツェンダ型光変調器111を
制御する。
【0203】ここで、駆動振幅及び駆動波形のDuty
等の制御は、第11の実施形態と同様、各バイアス毎に
行うようにする。この場合、予め各光周波数変動量を得
るためのマッハツェンダ型光変調器111のバイアス電
圧等の駆動条件が実験などで把握できていれば、ROM
等の記憶媒体を備えることで、自動的に制御することが
できる。
【0204】このように、第12の実施形態に係る光送
信器120では、光周波数変動量モニタ24からの信号
が制御回路116に入力されるように構成したので、最
適な光周波数変動量が無調整で得られる光送信器が実現
可能となる。
【0205】第13の実施形態 図15は本発明の第13の実施形態に係る光送信器を用
いた光伝送システムの構成を示す図である。本実施形態
に係る光送信器及び光伝送システムの説明にあたり前記
図6及び図12と同一構成部分には同一符号を付してい
る。
【0206】図15において、130は光信号を送信す
る光送信器であり、光送信器130は、半導体レーザを
用いた光源11、マッハツェンダ型光変調器111、入
力バッファ112、第1のAGCアンプ113及び第2
のAGCアンプ114からなるAGCアンプ115、バ
イアス回路14、光出力を分岐する光カプラ21,4
1,51、光周波数弁別器22及びピーク検出器23か
らなる光周波数変動量モニタ24、光出力パワーモニタ
42、光出力信号を電気信号に変換する光電変換器52
及びピーク検出器53からなる消光比検出部54、及び
制御回路131(制御手段)から構成される。
【0207】制御回路131は、光出力パワーモニタ4
2、消光比検出部54及び光周波数変動量モニタ24か
らの信号に基づいてマッハツェンダ型光変調器111の
各々の電極に与える変調波形の振幅を各々独立に制御す
る。
【0208】このように、光送信器130は、光周波数
変動量モニタ24と、光出力波形の消光比モニタするた
めの消光比検出部54と、出力光パワーをモニタする光
パワーモニタ42とを備えた構成であり、消光比検出部
54出力及び光パワーモニタ42出力が制御回路131
に入力されるように構成される。
【0209】以下、上述のように構成された光送信器及
び光伝送システムの動作を説明する。
【0210】マッハツェンダ型光変調器111から出力
された光出力信号は、光電変換器52で電気信号に変換
され、光電変換された信号はピーク検出器53におい
て、光出力信号のΗighレベルとLowレベルが検出
され、その信号が制御回路131に入力される。また、
光出力パワーモニタ42により、光信号出力の平均値が
検出され、その信号が制御回路131に入力される。
【0211】制御回路131では、光出力信号のΗig
hレベルとLowレベルから消光比を計算し、消光比が
ある値以上になるようにマッハツェンダ型光変調器11
1のバイアス及び駆動振幅を制御するとともに、光出力
パワーの平均値が一定になるように光源11のバイアス
電流を制御する。制御回路131では、前記だい5の実
施形態と同様に、以下のような制御を行う。
【0212】すなわち、光送信器の出力波形のDuty
を検出し、光出力信号のΗighレベルとLowレベル
の平均値に対する光信号出力の平均値の比を制御回路1
31において計算し、それが一定になるようにマッハツ
ェンダ型光変調器111の駆動振幅やバイアス電圧を制
御する。これにより、Dutyは安定化される。
【0213】以上説明したように、第13の実施形態に
係る光送信器130は、光周波数変動量モニタ24と、
光出力波形の消光比モニタするための消光比検出部54
と、出力光パワーをモニタする光パワーモニタ42とを
備え、消光比検出部54出力及び光パワーモニタ42出
力が制御回路131に入力されるように構成したので、
光出力信号のDuty劣化を生じることなく、光出力に
おいて、最適な光周波数変動量が得られる光送信器が実
現可能となる。
【0214】したがって、このような優れた特長を有す
る光送信器及び光伝送システムを、例えば光加入者ネッ
トワークシステムに適用すれば、この装置においてシス
テムマージンの増大を図ることができ、特に、通信容量
の増加に伴う光アンプの増設が必要な装置に適用して好
適である。
【0215】なお、上記各実施形態に係る光送信器を、
上述したような基幹伝送システムや光加入者ネットワー
クシステム等に適用することもできるが、勿論これには
限定されず、光信号を伝送するシステムを備えたもので
あれば全ての装置に適用可能であることは言うまでもな
い。
【0216】また、上記光変調器、光中継器及びシステ
ムを構成する光カプラ、フィルタ、WDM、各種検出部
等の種類、数、接続方法、各装置におけるパラメータの
種類、さらには制御方法などは前述した各実施形態に限
られないことは言うまでもない。
【0217】
【発明の効果】本発明に係る光送信器及び光伝送システ
ムでは、光変調器にバイアス電圧を供給するバイアス回
路と、入力電気信号から光変調器を駆動するための信号
を生成する駆動回路と、光源の光出力パワー及び駆動回
路出力波形の駆動振幅を制御する制御手段とを備えた光
送信器において、出力光の光周波数変動量を検出する光
周波数変動量検出手段を備え、光周波数変動量が最適に
なるようにバイアス回路及び駆動回路を制御するように
構成したので、光出力パワーや光出力波形の劣化を生じ
ることなく、光出力において、最適な光周波数変動量を
得ることができる光送信器及び光伝送システムが実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図2】上記光送信器及び光伝送システムの周波数弁別
器の弁別特性を示す図である。
【図3】本発明を適用した第2の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図4】本発明を適用した第3の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図5】本発明を適用した第4の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図6】本発明を適用した第5の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図7】本発明を適用した第6の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図8】本発明を適用した第7の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図9】本発明を適用した第9の実施形態に係る光送信
器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図10】上記光送信器及び光伝送システムの光ファイ
バの波長分散の測定原理を説明するための図である。
【図11】本発明を適用した第10の実施形態に係る光
送信器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図12】本発明を適用した第11の実施形態に係る光
送信器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図13】上記光送信器及び光伝送システムのマッハツ
ェンダ型光変調器(2電極駆動)の動作を説明するため
の図である。
【図14】本発明を適用した第12の実施形態に係る光
送信器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図15】本発明を適用した第13の実施形態に係る光
送信器及び光伝送システムの構成を示す図である。
【図16】G.652を伝送した場合のペナルティを示
す特性図である。
【図17】G.653を伝送した場合のペナルティを示
す特性図である。
【図18】ファイバ伝送後の波形劣化を説明するための
概念図である。
【図19】光パルス波形と光周波数変動の関係を説明す
るための図である。
【図20】波長チャープによるファイバ伝送後の波形劣
化を説明するための概念図である。
【図21】波長チャープによるファイバ伝送後の波形劣
化を説明するための概念図である。
【図22】チャープ係数αの印加電圧依存性を示す特性
図である。
【図23】消光比の印加電圧依存性を示す特性図であ
る。
【図24】従来のチャープ係数αを任意に設定可能とし
た光送信器の構成を示すブロック図である。
【図25】従来の光送信器のEA変調器の動作を説明す
るための図である。
【符号の説明】
11 光源11、12 電界吸収型光変調器(EA変調
器)、13 光変調器駆動回路、14 バイアス回路、
20,30,40,50,60,70,110,12
0,130 光送信器、21,41,51 光カプラ、
22 光周波数弁別器、23 ピーク検出器、24 光
周波数変動量モニタ(光周波数変動量検出手段)、2
5,43,55,61,116,131 制御回路(制
御手段)、42 光出力パワーモニタ、52 光電変換
器、53 ピーク検出器、54 消光比検出部、71
光伝送路、72 中継器、73 光受信器(RX)、7
4 伝送特性モニタ、75 スーパヴァイザリ(S
V)、80 光送信装置(第1の端局装置)、81 発
振器、82 波長可変光源、83 参照光源、84 送
信側WDM、90 光受信装置(第2の端局装置)、9
1 受信側WDM、92 第1の受光素子、93 第2
の受光素子、94 位相比較器、95 波長分散量モニ
タ、111 マッハツェンダ型光変調器、112 入力
バッファ(光変調器駆動回路)、113 第1のAGC
アンプ(第1のバイアス回路)、114 第2のAGC
アンプ(第2のバイアス回路)、115 AGCアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/02 10/18

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を入力とし、印加電圧に応
    じて入力光を吸収することにより強度変調を行う電界吸
    収型光変調器と、 前記光変調器にバイアス電圧を供給するバイアス回路
    と、 入力電気信号から前記光変調器を駆動するための信号を
    生成する駆動回路と、 前記光源の光出力パワー及び前記駆動回路出力波形の駆
    動振幅を制御する制御手段とを備えた光送信器におい
    て、 出力光の光周波数変動量を検出する光周波数変動量検出
    手段と、 前記光周波数変動量が最適になるように前記光変調器の
    駆動条件を調整する手段とを備えたことを特徴とする光
    送信器。
  2. 【請求項2】 光源からの光を入力とし、印加電圧に応
    じて入力光を吸収することにより強度変調を行う電界吸
    収型光変調器と、 前記光変調器にバイアス電圧を供給するバイアス回路
    と、 入力電気信号から前記光変調器を駆動するための信号を
    生成する駆動回路と、 前記光源の光出力パワー及び前記駆動回路出力波形の駆
    動振幅を制御する制御手段とを備えた光送信器におい
    て、 出力光の光周波数変動量を検出する光周波数変動量検出
    手段を備え、 前記制御手段は、 前記光周波数変動量が最適になるように前記バイアス回
    路及び前記駆動回路を制御することを特徴とする光送信
    器。
  3. 【請求項3】 入力光を強度変調するマッハツェンダ型
    変調器と、 前記マッハツェンダ型光変調器の第1の電極に変調信号
    を与える第1の駆動回路と、 前記マッハツェンダ型光変調器の第2の電極に変調信号
    を与える第2の駆動回路と、 前記第1の電極及び前記第2の電極にバイアス電圧を供
    給するバイアス回路と、 光源の光出力パワー及び前記第1及び第2の駆動回路出
    力波形の駆動振幅を制御する制御手段とを備えた光送信
    器において、 出力光の光周波数変動量を検出する光周波数変動量検出
    手段を備え、 前記制御手段は、 前記光周波数変動量が最適になるように前記第1及び第
    2のバイアス回路の出力振幅、又は前記第1の電極及び
    前記第2の電極に与えるバイアス電圧の少なくとも何れ
    か1つ以上を制御することを特徴とする光送信器。
  4. 【請求項4】 前記調整手段及び前記制御手段は、 前記光周波数変動量が最適になるように前記バイアス回
    路のバイアス電圧、前記駆動回路出力波形の駆動振幅、
    又は該出力波形のデューティの少なくとも何れか1つ以
    上のパラメータを制御することを特徴とする請求項1又
    は2の何れかに記載の光送信器。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、 前記光周波数変動量が一定となるように前記バイアス電
    圧を制御することを特徴とする請求項2又は4の何れか
    に記載の光送信器。
  6. 【請求項6】 請求項1又は2の何れかに記載の光送信
    器において、 出力光パワーをモニタする手段を備え、 前記制御手段は、 前記バイアス電圧の変化に対して、光送信器出力が変動
    しないように制御することを特徴とする光送信器。
  7. 【請求項7】 請求項1又は2の何れかに記載の光送信
    器において、 光送信器の光出力波形の消光比を検出する消光比検出手
    段を備え、 前記制御手段は、 前記バイアス電圧の変化に対して、前記消光比が変動し
    ないように制御することを特徴とする光送信器。
  8. 【請求項8】 前記制御手段は、 前記バイアス電圧の変化に対して、前記光送信器出力波
    形のデューティが変動しないように制御することを特徴
    とする請求項2、4、5、6又は7の何れかに記載の光
    送信器。
  9. 【請求項9】 前記制御手段は、 前記光周波数変動量が一定となるように前記第1及び第
    2の駆動回路の出力振幅、又は前記第1及び第2の電極
    に与えるバイアス電圧の少なくとも何れか1つ以上を制
    御することを特徴とする請求項3記載の光送信器。
  10. 【請求項10】 請求項3記載の光送信器において、 出力光パワーをモニタする手段を備え、 前記制御手段は、 前記第1及び第2の駆動回路の出力振幅、又は前記バイ
    アス電圧の変化に対して、光送信器出力が変動しないよ
    うに制御することを特徴とする光送信器。
  11. 【請求項11】 請求項3記載の光送信器において、 光送信器の光出力波形の消光比を検出する消光比検出手
    段を備え、 前記制御手段は、 前記第1及び第2の駆動回路の出力振幅、又は前記バイ
    アス電圧の変化に対して、前記消光比が変動しないよう
    に制御することを特徴とする光送信器。
  12. 【請求項12】 光送信器を有する第1の端局装置と、
    光受信器を有する第2の端局装置と、前記第1の端局装
    置と前記第2の端局装置を結ぶ光ファイバ伝送路とを備
    えた光伝送システムにおいて、 前記光送信器として請求項1、2、3、4、5、6、
    7、8、9、10又は11の何れかに記載の光送信器を
    用いたことを特徴とする光伝送システム。
  13. 【請求項13】 前記光受信器は、伝送品質をモニタす
    る手段を備え、 前記伝送品質に基づいて光周波数変動量を与えることを
    特徴とする請求項12記載の光伝送システム。
  14. 【請求項14】 光伝送システムを監視制御する手段を
    備え、 前記伝送品質に基づいて光周波数変動量を制御すること
    を特徴とする請求項12又は13の何れかに記載の光伝
    送システム。
  15. 【請求項15】 光ファイバ伝送路の波長分散をモニタ
    する手段を備え、 前記波長分散に基づいて光周波数変動量を与えることを
    特徴とする請求項12又は13の何れかに記載の光伝送
    システム。
  16. 【請求項16】 光伝送システムを監視制御する手段を
    備え、 前記光波長分散に基づいて光周波数変動量を制御するこ
    とを特徴とする請求項12、13、14又は15の何れ
    かに記載の光伝送システム。
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