JPH11504773A - 光ファイバの中の信号を伝送する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光ファイバの中の信号を伝送する方法と装置において、伝送されるべき信号を備えた高い周波数で光搬送波を振幅変調する振幅変調器１が備えられる。光ファイバの中の群速度分散の効果を小さくするために、変調された光搬送波の側波帯の１つの少なくとも一部分を抑制する抑制装置２が備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 光ファイバの中の信号を伝送する方法と装置 技術分野 本発明は、一方において、伝送されるべき信号を備えた高い周波数で光搬送波 を振幅変調する段階と、そのように変調された光搬送波をファイバの中に伝送す る段階とを有する、光ファイバの中に信号を伝送する方法に関し、および他方に おいて、伝送されるべき信号を備えた高い周波数で光搬送波に振幅変調を行う振 幅変調器を有する、光ファイバの中に信号を伝送する装置に関する。 発明の背景 現在開発中である１０ギガビット／秒およびそれ以上の高周波数または高速の ファイバ光伝送システムに付随する主要な問題点の１つは、ファイバの中の群速 度の分散である。この群速度分散のために、伝送された信号に歪みが生ずる。設 置されているファイバの大部分は１．３μｍでゼロ分散を有しているが、しかし 損失の最小は１．５５μｍで生ずる。１．５５μｍでは群速度分散は約−１７ｐ ｓ／（ｎｍ．ｋｍ）である。１００ｋｍ以上の長距離伝送では、この歪みは２． ５ギガビット／秒において既に１つの問題点である。このような長距離伝送では 、直接に変調される半導体レーザの代わりに、外部変調器を用いることが必要で ある。１０ギガビット／秒では、歪みは長距離伝送に対する主要な制限因子であ り、そしてさらに高いビット速度では歪みはさらに悪化する。それは、信号のス ペクトル広がりがビット速度に比例するからである。 分散があるとなぜ信号に歪みが生ずるかという理由は、分散は変調周波数の２ 乗で変動する位相を生ずるためである。両方の側波帯はこの位相を同じ符号で受 け取る。フォトダイオードのような２乗則検出器による検出の後、このことは下 記の形式の小信号応答を生ずる。 ここで、νは変調周波数、Ｌは伝送距離である。この方程式は、もしＬが十分に 大きいならば、着目する周波数の帯域において伝送がゼロになる位置を生ずる。 これらのゼロは、信号の歪みを生ずる原因となる。 伝送される信号のスペクトル幅と共に問題点が増大するから、この状況を改善 する１つの方法は、このスペクトル幅を制限することである。ラジオ領域および ＴＶ領域では、スペクトルの縮小を用いて利用可能な周波数帯域の中にできるだ け多くのチャンネルが入れられ、そして搬送波抑制のあるまたは搬送波抑制のな い、単一側波帯（ＳＳＢ、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅ−Ｂａｎｄ）変調と共にしば しば用いられ、または残留側波帯（ＶＳＢ、Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ Ｓｉｄｅ−Ｂ ａｎｄ）変調と共に用いられる。搬送波抑制に付随する問題点は、信号を回復す るのに非常に安定でかつ狭帯域の局部発振器が必要であることである。このこと は、それをコヒーレント変調システム（ＦＭ、ＰＭ）と類似なものにするが、し かし現在市販されている光伝送システムでは、もっぱら振幅変調（ＡＭ、Ａｍｐ ｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が用いられる。それはその場合には、フ ォトダイオードのような単純な２乗則検出器を受信機に用いることができるから である。 従来、ファイバの中の分散のために生ずる問題点を解決するために、他のいく つかの方法が提案されている。その中の２つの最も有望な方法は、２波混合によ るスペクトル反転および反対符号の分散を有する一定の長さのファイバを用いる ことであるように思われる。スペクトル反転の問題点は、それがかなり複雑であ ることであり、効率が低く、ファイバ連結の中間部の中に設置しなければならな く、そして波長多重化されたシステムの中に用いることが困難であることである 。補正ファイバに付随する主要な問題点は付加的な損失であり、この付加的な損 失は光増幅器で補償しなければならない。したがって、信号対雑音比が悪化する 原因となる。 発明の簡単な説明 本発明の目的は、光ファイバの中の群速度分散による伝送距離の制限を、光学 領域において、そして単純な方式および低いコストで、解決することである。 光ファイバの中の群速度分散の効果を小さくするために、変調された光搬送波 の側波帯の１つの少なくとも一部分を抑制するという本発明の方法により、この ことが達成される。 光ファイバの中の群速度分散の効果を小さくするために、変調された光搬送波 の側波帯の１つの少なくとも一部分を抑制する抑制装置を備えた本発明の装置に より、この目的がまた達成される。 この側波帯抑制は、ファイバの中での伝送の前に行うことができる、またはそ れに代わって、ファイバの中における伝送の後でしかし光信号の検出の前に行う ことができる。 位相補正（および最終的に等化）のための電気回路をまた、受信機に付加する ことができる。 本発明による方法および装置は単純であり、そして低いコストで実施すること ができる。このことは、従来提案されてきた方法および装置と競合する。 図面の簡単な説明 本発明は、下記において図面を参照しながらさらに詳細に説明される。 図１は、本発明による装置の第１実施例の図。 図２ａおよび図２ｂは、図１の実施例の機能を示した図。 図３は、本発明による装置の第２実施例の図。 図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、図３の実施例の機能を示した図。 図５は、本発明による装置の第３実施例の図。 図６ａ、図６ｂ、図６ｃおよび図４ｄは、図４の実施例の機能を示した図。 発明の詳細な説明 本発明の目的を達成するために、すなわち単純な受信機のコストの利点と信頼 性の利点とを保持するために、本発明に従って単純なＳＳＢまたはＶＳＢが用い られる。 ＳＳＢ変調方式およびＶＳＢ変調方式をさらに解析することにより、信号のス ペクトルの広がりが小さくなるよりも、さらに大きな利点の得られることが示さ れる。 けれども純粋なＳＳＢシステムでは、ただ１個の側波帯のみが存在し、そして その応答は次の式で表される。 ここで、ｊは−１の平方根であり、このことは、純粋な周波数依存位相であるこ とを示す。位相の補正を実行する電気回路により、この位相を補償することがで きる。 実際のＳＳＢは、光学領域の中で実行することは困難である。それに加えて、 変調に対する大きな消光比を有する疑似ランダム・ビット・パターンの伝送のシ ュミレーションは、純粋なＳＳＢが最良の解決法ではないことを示す。前記変調 は、ＡＭ変調が光学システムの中で実行される方法である。 けれども、下記で説明される本発明による装置のＶＳＢ変調の３つの実施例に より、達成可能な伝送距離が大幅に改良される。 説明されるＶＳＢ変調器の３つの実施例はそれぞれ、非対称マッハ・ゼェンダ （Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉フィルタ（図１）、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ） 回折格子フィルタ（図２）、およびファブリ・ペロ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏ）フ ィルタ（図５）を用いることに基づいている。 ＶＳＢ変調器の他の実施例は、前記で説明した３つの実施例のフィルタの１つ の代わりに、他の形式の光学フィルタを用いることにより直ちに得ることができ る。例えば、多重層誘電体フィルタ、干渉フィルタ、２重ファブリ・ペロ・フィ ルタ、などを有する実施例を容易に得ることができる。ただ１つ要請されること は、フィルタが側波帯の１つの大部分を抑制し、一方、搬送波と他の側波帯との 大部分を伝送することである。 ＶＳＢ変調器に代わるものとして、下記で説明される１つの形式の正規の振幅 変調器をその代わりに用いることがまた可能であり、およびファイバの中での伝 送の後、受信機のところで光信号にフィルタ作用を実行することがまた可能であ る。この解決法の問題点および利点が下記で説明される。 すべての場合において、方程式（２）に示されているように、受信された信号 の位相補正のための電気回路が要求される。けれどもファブリ・ペロ・フィルタ のようないくつかの光学フィルタはまた、光信号に位相を付加する。このことは 、電気的な位相補正を不必要にすることが可能である。さらに、電気信号の等化 は、場合によっては利点であることができる。その理由は、ＳＳＢの場合に方程 式（２）で説明したように、多くのフィルタは位相を付加するだけでなく、振幅 をも変調する（例えば、非対称マッハ・ゼェンダ干渉フィルタに対する下記の方 程式（８）を見よ）からである。ＶＳＢ変調器 ここで説明されるＶＳＢ変調器の３つの実施例はすべて、振幅変調器および光 学フィルタを用いることに基づいている。ＶＳＢ変調器（またはＳＳＢ変調器） を得る他の方法はよく知られているが、しかしこのような他の方法は、非常に大 きなビット速度において実施するのがさらに困難である、または不可能であるか 、または非常に複雑でかつ高価であるかのいずれかである。 下記において、変調器それ自身は純粋なＡＭ変調（チャープは存在しない）を 行うと仮定される。このことは、半導体・電気光吸収変調器およびまた非対称マ ッハ・ゼェンダ変調器（ＬｉＮｂＯ₃または半導体で実施される）を有する両方 の場合に可能である。 図１に示された装置は、受信端に向けて伝送されるべき信号を備えた光搬送波 入力を高速に振幅変調するための振幅変調器１を有する。本発明による第１実施 例により、変調器１の後に、２で全体的に示された非対称マッハ・ゼェンダ干渉 計が接続される。非対称マッハ・ゼェンダ干渉計２は、分岐器５と結合器６との 間に２個のアーム、すなわち長いアーム３および短いアーム４、を有する。 このデバイスが正しく動作するためには、下記で説明される３個のパラメータ が重要である。 （１） 干渉計２の２個のアーム３および４はほぼ等しい損失を有しなければな らない。この場合、結合器６で反対位相の光が再結合される時、大きな消光比が 得られる。長いアーム３は通常、吸収や散乱のために大きな損失を有するであろ う。このデバイスを作成するのに用いられる部材および製造法に応じて、補償を 行ういくつかの方法が可能である。全体的に適用可能である１つの方法は、干渉 計２の分岐器５において非対称分岐比を有する分岐を行い、それにより結合器６ のところでの光強度を同じにする方法である。また別の方法は、両方のアームの 総計の損失を同じにするために、アーム３およびアーム４の一方に付加的な損失 または付加的な利得を加える方法である。 （２） ２つのアーム３および４の間の光路差がフィルタ特性を決定する。それ は、伝達関数が下記の方程式で書き表すことができるからでる。 ここで、損失は無視されており、ωは光の角周波数、ｃは光の速度、ｐ_iは干渉 計２の１つのアームの光路長である。ここで、アームの光路長は下記の方程式で 定義される。 ここで、ｓはアームに沿っての距離、およびｎ_effはそのアームの中の光に対す る実効伝搬屈折率である。もしｎ_effがいたるところ同じでかつ一定であるなら ば、方程式（３）は下記の方程式になる。 ここで、Δｄはアームの間の長さの差、およびφは例えば１つのアームの中の位 相制御デバイス７による付加的位相差を考慮した量である。 方程式（３）または方程式（５）から、フィルタの伝達関数は角周波数ωに関 して周期的であり、そしてその周期は光路差（またはΔｄ）に依存することが分 かる。 （３） 搬送波周波数ω_oと、方程式（３）の伝送の極大および極小との、相対 位置は、デバイスの良好な動作に対して非常に重要である。例えば、もしω_oが 極小と一致するならば、信号は伝送されない。そしてもしω_oが極大と一致する ならば、側波帯は対称であり、そしてフィルタ作用を受けない場合に比べて改良 は得られない。最良の位置は、下記の方程式に従う時である。 ここで、ｍは整数である。これは、図２ａの伝送スペクトルの点線で示された位 置に対応する。この相対位置を調整するには２つの方法がある。すなわち、搬送 波周波数ω_oを同調させる方法と、図１に示されたように一方のアームの位相を 調整することによりフィルタを同調させる方法とであり、このことによりφが変 化する。どの解決方法が最良であるかは、フィルタを作成するのに用いられる技 術とシステムの要請とに応じて変わる。 もし時間遅延τを下記の式により定義するならば そしてもし変調信号のビット速度がＢであるならば、図２ｂおよび方程式（５） から、信号がフィルタ作用を受ける方法に対し、τの選択がどのような影響を与 えるかが分かる。図２ｂにおいて点線は、典型的な変調された光スペクトルと、 フィルタ伝送スペクトルに対するその位置とを示す。方程式（６）により与えら れそして図２ｂに示されたように同調された非対称マッハ・ゼェンダ・フィルタ の場合、２乗法則検出器で検出された後の小信号変調応答関数は、方程式（１） の代わりに下記の方程式で表される。 方程式（８）から、τを正しく選択することにより方程式（１）に現れるゼロを 回避することができ、一方、位相の歪みは（方程式（２）により与えられる純粋 なＳＳＢの場合のように）電気信号の適切なフィルタ作用により補正することが できる。さらに、こんどはゼロは存在しないので、振幅の等化を実行することが また可能である。 図３に示された本発明による装置の実施例は、振幅変調器を有する。この振幅 変調器は変調器１と同じであることができるので、図３においても１で示されて いる。この実施例では、変調器１の後にブラッグ回折格子フィルタ８が連結され る。 図３に示された実施例の動作原理が図４のグラフに示されている。図４ａは、 典型的なブラッグ回折格子フィルタの光伝達関数のグラフである。ここで、ω_c はフィルタの中心周波数である。図４ｂは、典型的な変調された光スペクトルの グラフである。ここで、Ｂはビット速度、そしてω_oは光搬送波周波数である。 図４ｃは、フィルタ作用を受けた後の信号の光スペクトルのグラフである。ブラ ッグ回折格子フィルタ８は、一定の帯域の周波数を反射し、そして他の周波数を 透過する。このことにより、１つの側波帯の大部分を抑制し、ＶＳＢ光信号を得 ることができる。 このデバイスが正しく動作するためにはまた、３個のパラメータが重要である 。すなわち （１） ブラッグ回折格子の反射帯域のスペクトル幅。このスペクトル幅は主と して、回折格子の結合係数κに応じて変化する。第１近似として、反射帯域の半 値全幅（ＦＷＨＭ、Ｆｕｌｌ−Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）は次の 方程式により与えられる。 ここで、λ_cは回折格子の中心波長、Ｌ_gは回折格子の長さ、およびｎ_effは光の 伝搬に対する実効屈折率である。 （２） 反射帯域の中における回折格子の透過率。この透過率は積κＬ_gに応じ て変化する。第１近似では、中心波長において（損失を無視して）回折格子を透 過する光強度の割合は次の方程式で与えられる。 （３） 中心信号周波数ω_oに対するブラッグ回折格子の（λ_cに対応する）中心 周波数ω_cの位置。 ここで、Λはブラッグ回折格子の物理的周期である。このような位置決めおよび 透過スペクトルに及ぼすその効果の１つの例が、図４に示されている。方程式（ １２）から分かるように、もしｎ_effを制御することができるならば、中心波長 を調整することができる。（用いられる部材に応じて）このことを実行するいく つかの方法が存在することは、下記において明らかになるであろう。または、搬 送波周波数ω_oを調整することができる。またどの解決方法が最良であるかは、 用いられる特定の技術およびシステムの要請に応じて変わる。 ブラッグ回折格子の特性のさらに厳密な計算は、Ｊ．−Ｐ．ウエバ（Ｊ．−Ｐ ．Ｗｅｂｅｒ）およびＳ．ワング（Ｓ．Ｗａｎｇ）名の論文「ＤＦＢおよびＤＢ Ｒレーザの発光スペクトルの計算の新規な方法（Ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓ ｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ＤＦＲ ａｎｄ ＤＢＲ ｌａｓｅｒｓ）」、ＩＥＥＥ ジャーナル・オブ・クォンタム・エレクトロニックス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎ ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、第２７巻、第１０号、１９９１年１０月、 ２２５６頁〜２２６６頁、およびＡ．ヤリフ（Ａ．Ｙａｒｉｖ）およびＰ．イエ （Ｐ．Ｙｅｈ）名の著書「結晶の中の光波（Ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅ ｉｎ ｃｒｙｓｔａｌｓ）」、ウイリ社（Ｗｉｌｅｙ）、ニューヨーク、１９８４年に 開示された方法を用いることができる。 図５による実施例の基本的な構造は前記の２つの実施例の構造と同じであり、 振幅変調器１を有する。この振幅変調器１は、図１および図３に示された変調器 と同じであることができる。本発明による装置のこの実施例により、振幅変調器 １の後に、フィルタが接続される。このフィルタは９で全体的に示されている。 この場合のフィルタ９は、２個の反射エレメントまたは鏡１０および鏡１１を有 するファブリ・ペロ・フィルタである。図５に示された実施例の動作原理が図６ に示されている。図６ａは、典型的なファブリ・ペロ・フィルタの光伝達関数、 すなわち透過スペクトル、のグラフである。ここで、ω_cはフィルタの中心周波 数である。図６ｂは、典型的な変調された光スペクトルのグラフである。ここで 、Ｂはビット速度、ω_oはフィルタの光搬送波周波数である。図６ｃは、フィル タ作用を受けた後の光スペクトルのグラフである。ファブリ・ペロ・フィルタ９ は、 １つの側波帯のみと搬送波強度の約半分とを透過するように設計され、そして配 置される。 このデバイスが正しく動作するための３つの重要なパラメータが存在する。す なわち （１） 透過帯域の半値全幅（ＦＷＨＭ）。典型的にはそれはビット速度の順序 にあるべきである。 （２） 自由スペクトル領域。この自由スペクトル領域はビット速度の少なくと も数倍はあるべきである。 （３） 搬送波周波数ω_oと透過帯域の中心波長ω_cとの相対位置。この相対位置 は、搬送波周波数が図６に示されたようにフィルタの最大透過率の半値点にある ように調整されるべきである。 これらのすべてのパラメータは、ファブリ・ペロ・フィルタの透過率に対する よく知られた公式（例えば、Ｍ．ボルン（Ｍ．Ｂｏｒｎ）およびＥ．ウオルフ（ Ｅ．Ｗｏｌｆ）の著書、「光学の原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉ ｃｓ）」、第６版、パーガモン・プレス社（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ）、 オックスフォード（Ｏｘｆｏｒｄ）、１９８６年を見よ）から決定することがで きる。 ここで、ＲはＦＰフィルタの反射板のエネルギ反射率、ｄは２個の反射板の間の 距離、ｎは反射板の間の媒質の屈折率、およびｃは真空中の光速度である。この 場合、エネルギ透過率は下記の方程式で与えられる。 ここで、Ｆは下記の方程式で与えられる。 すぐに分かるように、ＦＷＨＭは下記の方程式により（周波数で）与えられる。 自由スペクトル領域は下記の方程式で与えられる。 フィルタの相対位置および搬送波周波数は、距離ｄの微細同調により調整する ことができる。 異なるレベルの集積化においてこれらのＶＳＢ変調器を実施するために、異な るいくつかの技術を用いることができる。それぞれのデバイスに対し、いくつか の可能な実施例についての簡単な要約が与えられるであろう。これらのデバイス が集積化される時、単一モード導波器が用いられる時にのみ、これらが正しく動 作するであろう。マッハ・ゼェンダに基づく変調器 送信機の３つの基本的エレメント、すなわちレーザ、変調器、および非対称マ ッハ・ゼェンダ干渉計（この干渉計は、下記においてＭＺＩと略称される）、を 製造するのに用いることができるいくつかの異なる技術についてまず考察する。 レーザ：典型的な場合、半導体レーザ（通常、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたは ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰに基づく半導体レーザ）が用いられるが、ダオードでポ ンピングされたＹＡＧレーザのような他のレーザを用いることもできる。それは 、一定のエネルギ出力、安定な周波数、および小さな線幅をもって動作すること が必要である。 変調器：典型的には、現在用いられている２種類の変調器だけが、高速伝送シ ステムに対して要求される帯域幅を有する。第１の種類の変調器は、屈折率の変 化により干渉計の１つのアーム（または両方のアーム）の中の位相を変化させる ために、（ＬｉＮｂＯ₃のような結晶の中の）電気光学効果を用いた、または（ 半導体の中の）量子閉じ込めシュタルク効果を用いた、非対称マッハ・ゼェンダ 変調器である。第２の種類の変調器は、吸収層の中にバルク部材または量子ウ エルを有する半導体部材の電界光吸収変調器である。両方の変調器は、チャープ がないように、またはチャープが小さいように作成することができる。 非対称ＭＺＩ：これは、最も多い数の可能性が存在するエレメントである。す なわち（鏡およびビーム・スプリッタを用いた）自由空間、（ファイバ・スプリ ッタを用いた）光ファイバ、ＬｉＮｂＯ₃の中の拡散された導波器を備えたまた はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのような格子整合した 半導体を備えた、シリコンの上のＳｉＯ₂で実現される集積化された光学装置誘 電体導波器、の可能性が存在する。 位相制御を実現するために、異なる解決法が可能である。とりわけ、下記の事 項を挙げることができる。 −自由空間とファイバの場合に対し、アーム長の差を要求された量だけ変えるた めに、ピエゾ電気エレメントを用いることができる。 −ＭＺＩの１つのアームの中の屈折率を変えるために、（例えば、電熱器または 熱電気冷却器で）その温度を変えることによる熱光学効果を用いる。ファイバに 対しおよびすべての集積化された導波器に対し、これを用いることができる。 −格子整合した半導体に対し、屈折率を変えるために、キャリア注入またはキャ リア欠乏、ＢＲＡＱＷＥＴＳ、または量子閉じ込めシュタルク効果、をまた用い ることができる。 集積化された光学装置導波器に対し、分岐器５および結合器６をいくつかの方 法で作成することができる。とりわけ、Ｙ連結、結合された導波器、および多重 モード干渉分岐器を備えることができる。これらはすべて、要求された任意の分 岐比を与えることができる。 ここで、集積化に対する異なる可能性を調べることができる。 （１） 集積化しないまたは混合集積化しない：それぞれのエレメントを異なる 技術で実現することができる、またはファイバまたは自由空間と連結することが できる、または最終的に導波器をキャリア基板の上に実現することができる。 （２） 全体集積化：レーザ、変調器、およびＭＺＩはすべて、同じチップの上 にモノリシックに製造される。このことは、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＩｎ ＧａＡｓＰ／ＩｎＰのような半導体でもって可能であり、および（レーザに対し エルビウム不純物の添加を行った）ＬｉＮｂＯ₃で可能でもってある。 （３） 部分集積化：ここでは２つの可能性がある。 ● レーザおよび変調器の集積化：（全体集積化に対するように）半導体、およ びＬｉＮｂＯ₃で可能である。 ● 変調器およびＭＺＩの集積化：半導体、およびＬｉＮｂＯ₃でまた可能であ る。 光が反射されてレーザに戻ってくるとレーザの安定度に悪い影響を与えるので 、光が反射されてレーザに戻ってこないように、場合によっては光アイソレータ を適当な位置に挿入することが必要である。ブラッグ回折格子に基づく変調器 レーザおよび変調器に対し、可能性は前記のＭＺＩの場合と同じである。ブラ ッグ回折格子は、いくつかの方法で実現することができる。このいくつかの方法 には下記の方法が含まれる。 ● ファイバの中のＵＶ書込み回折格子：ＵＶ干渉パターンを用いて、ファイバ の中に屈折率の周期的変化を発生させることができ、したがってブラッグ回折格 子を得ることができる。 ● 誘電体導波器の寸法および組成の周期的変化：この誘電体導波器は半導体部 材またはＳｉＯ₂／Ｓｉで作成することができるが、ポリマでもまた作成するこ とができる。 ブラッグ回折格子の中心波長は方程式（１２）により与えられるから、導波器 の中の屈折率を変えることにより、この中心波長を変えることができる。干渉計 の１つのアームの中の屈折率が変えられる時、ＭＺＩの場合と同じ方法を用いる ことができる。 もし単一のブラッグ回折格子が要求されたスペクトル帯域を処理することがで きないならば、わずかにずれた中心波長を有する直列に並べられた複数個のブラ ッグ回折格子、またはチャープド・ブラッグ回折格子、すなわち変動する周期を 有するブラッグ回折格子、を用いることができる。ブラッグ回折格子の反射帯域 の側波極大を小さくすることがまた好ましい。このことは、回折格子をチャープ することにより、または回折格子に沿って結合係数κを変動させることにより、 実行することができる。（Ｊ．−Ｐ．ウエバ（Ｊ．−Ｐ．Ｗｅｂｅｒ）、Ｍ．オ ロフソン（Ｍ．Ｏｌｏｆｓｓｏｎ）、Ｂ．ストルツ（Ｂ．Ｓｔｏｌｔｚ）名の報 告書「フィルタ最適化に関する報告書（Ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ ｆｉｌｔｅｒ ｏ ｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）」、レポート（交付可能ＣＴ３／Ｄ４）、ヨーロッパ 委員会のＲＡＣＥ２０２８ＭＷＴＮ（Ｍｕｌｔｉ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｔｒ ａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）計画、１９９４年１２月５日、と比較せよ。 ） 回折格子からの反射によりレーザが不安定になることを避けるために回折格子 とレーザとの間にアイソレータを挿入することを除いては、ブラッグ回折格子に 基づく変調器を集積化する可能性は、ＭＺＩの場合と同様である。光アイソレー タを集積化することはできない（現在利用可能である技術を用いるのでは少なく ともできない）から、全体を集積化することは除外されるが、しかし、変調器の 前または後にアイソレータを付加することができるから、他のそれに代わるもの を用いることができる。ファブリ・ペロに基づく変調器 前記と同じ可能性が、レーザおよび変調器に対して利用可能である。いくつか の方法でファブリ・ペロ・フィルタ９を実現することができる。（そのいくつか は市販されている。）この実現する方法には、下記の方法が含まれる。 ● 平行な鏡を用いたバルク光学装置。このデバイスに対する同調は、機械的に 行うことができる、例えばピエゾ電気作動機で行うことができる。 ● ファイバ・ファブリ・ペロ：自由空間の代わりに、光はファイバの中を伝搬 し、両端部で大きな反射率で反射される。その同調はまた、ピエゾ電気エレメン トで行うことができる。 ● 集積化された導波器：一定の長さの（単一モードの）導波器の両端部の反射 率は大きい。これらの反射は、例えば、ブラッグ回折格子、劈開面、またはエッ チングされた面により得ることができる。その同調は、前記のＭＺＩの場合のよ うに、導波器の中に位相制御部（図示されていない）を配置することにより実行 することができる。 バルク光学デバイスまたはファイバ・ファブリ・ペロを集積化することはでき ないが、導波器デバイスは変調器と共に（ブラッグ回折格子の場合のように）集 積化することができる。ここで、ブラッグ回折格子の場合におけるのと同じ問題 点が存在することに注目されたい。すなわち、反射により生ずる不安定性を避け るために、レーザとフィルタとの間にアイソレータが必要である。したがって、 ブラッグ回折格子の場合と同じ制限がここでも適用される。実施例 下記において、それぞれの形式のデバイスの１つの実施例を説明する。最初の ２つの実施例はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰにおける実施例であり、同じチップの上 に変調器とフィルタが集積化されている。ファブリ・ペロの場合、集積化された レーザ／電界光吸収変調器とファイバ・ファブリ・ペロ・フィルタが仮定される 。すべての場合に、光の波長は１．５５μｍ付近にあると仮定される。これらの 実施例には新規な処理技術または製造技術をなんら必要としなく、従来の技術で 実現することができる。集積化された変調器−ＭＺＩ この実施例では、図１の構造体は、分岐器５と結合器６とに対するＹ接合部と 、キャリアを注入しそして位相制御部７の中の屈折率を制御するために順方向に バイアスされたｐ−ｉ−ｎヘテロ構造体とを用い、そして電界光吸収変調器であ る変調器１を備えて実現することができる。導波器は、厚さが０．２μｍで幅が １．３μｍであるＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長は１．３８μｍ）のコア と、ＩｎＰのクラディングとを有すると仮定して、伝搬に対する実効屈折率は１ ．５５μｍの波長において３．２２である。キャリアの注入により、実効屈折率 を最大で約０．０１４だけ減少させることができる。（Ｊ．−Ｐ．ウエバ（Ｊ． −Ｐ．Ｗｅｂｅｒ）、Ｍ．ダスラ（Ｍ．Ｄａｓｌｅｒ）およびＢ．コエック（Ｂ ．Ｋｏｅｋ）名の論文「ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ反射回折格子を用いた４チャン ネル同調可能光ノッチ・フィルタ（Ｆｏｕｒ−ｃｈａｎｎｅｌ ｔｕｎａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｏｔｃｈ ｆｉｌｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ＩｎＧａＡｓＰ／ ＩｎＰ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇｓ）」、ＩＥＥＥ ｐｈｏｔｏ ｎ．Ｔｅｃｈｎ．Ｌｅｔｔ．第６巻、第１号、１９９４年１月、７７頁〜７９頁 と比較せよ。）このことは、２πの変化を得るために、位相制御部は 約１１１μｍよりも長くなければならないことを意味する。電界光吸収変調器は 、１．４８μｍのバンドギャップを有するＩｎＧａＡｓＰコアと、逆バイアスさ れたｐ−ｉ−ｎ構造体とを用いる。良好な消光比を得るためには、１００μｍと ２００μｍとの間の長さで十分である。いくつかの実施例についての計算による と、（ω_o±πＢ）がフィルタ関数（方程式（５））の最小（最大）に対応する のがτの良好な選択であることが分かる。Ｂ＝１０ギガビット／秒に選定するな らば、このことはτ＝１／２Ｂ＝５０ｐｓを与える、または方程式（７）を用い ることにより、アームの長さの差Δｄ＝４．６６ｍｍを与える。分岐器５は、１ ００μｍまたはそれ以下の程度の長さで実現することができる。したがって、長 さが４ｍｍ以下で幅が３ｍｍ以下の寸法を有するチップの上に、このデバイスの 全体を製造することができる。集積化された変調器・ブラッグ回折格子 この実施例は、図３の構造体を用い、そして前記の実施例と同じＩｎＧａＡｓ Ｐ／ＩｎＰ導波器を用いる。唯一の違いは導波器の一部分に回折格子を付加する ことであり、そこでｐ−ｉ−ｎ構造体を用いてキャリアを注入し、それにより中 心波長を変えることができる。ＦＷＨＭが２ｎｍであることと、中心波長の透過 率が−１０ｄＢであることとが要求されると仮定する。方程式（９）および方程 式（１０）を用いて、κ＝５４．３ｃｍ^-1およびＬ_g＝３３５μｍが必要である ことが分かる。したがって、このデバイスは長さが６００μｍ以下で幅が１００ μｍ以下のチップの上に実現することができる。さらに狭いストップ帯域の場合 、ファイバ回折格子がさらによいであろう。しかし前記で説明したように、レー ザとこのデバイスとの間に光アイソレータが必要である。ファブリ・ペロおよび集積化されたレーザ／変調器 集積化されたレーザおよび電界光吸収変調器は、間もなく市販されるようにな るであろう。１０ギガビット／秒のシステムの場合、ＦＷＨＭが１０ＧＨｚのフ ァブリ・ペロが要請される。Ｒ＝０．９（この値を実現するのは非常に簡単であ る）と屈折率１．５を仮定するならば、約２．１１ｍｍの（鏡１０と鏡１１との 間の）ファイバ長と２９８ＧＨｚの自由スペクトル領域とが得られ、これは十分 以上である。ファイバの代わりに、ＳｉＯ₂／Ｓｉ導波器を（温度同調で）また 用いることができる。ブラッグ回折格子の場合のように、レーザとフィルタとの 間にアイソレータを配置することが必要である。受信機におけるフィルタ作用 前記で説明したように、ＶＳＢ（またはＳＳＢ）変調器に代わるものとして、 正規の振幅変調器を用いることができ、そしてファイバの中の伝送の後、光フィ ルタ作用により側波帯を抑制することができる。図１、図３および図５において 、このことは、変調器１と、それぞれフィルタ２、フィルタ８およびフィルタ９ との間に、ファイバを挿入することに対応する。この場合、前記で説明したのと 同じデバイスを用いることができる。 もし非線形性を無視するために、十分に小さな光強度（および十分に短い距離 ）の１チャンネル・システムであるとするならば、これは前記の解決法と等価で ある。この場合の利点は、フィルタから反射されてレーザに戻ってくる光は重要 ではない。それは、コネクタおよびスプライスからの反射に伴う問題点を避ける ために、通常、送信機とファイバとの間に光アイソレータがすでに存在している からである。 けれども、この解決法にもまたいくつかの問題点がある。ファイバの中に放射 される全光強度は、検出における同じ強度に対するＶＳＢ変調器の場合よりも大 きいであろう。非線形効果は光強度の２乗に比例して増大するから、このことは １つの問題点であるであろう。またファイバの中の光信号のスペクトル幅は大き く、このことは、波長多重化（ＷＤＭ）システムではチャンネル分離がさらに大 きくなければならないことを意味する。 これらの問題点のために、ＶＳＢ（またはＳＳＢ）変調器を用いることは全体 的にさらに良いであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．伝送されるべき信号を備えた高い周波数で光搬送波を振幅変調する段階と 、このように変調された光搬送波をファイバの中に伝送する段階と、を有し、光 ファイバの中の群速度分散の効果を小さくするために変調された光搬送波の側波 帯の１つの少なくとも一部分を抑制する段階を特徴とする、 光ファイバの中の信号を伝送する方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記抑制がファイバの受信端部で行われる ことを特徴とする、前記方法。 ３．請求項１記載の方法において、前記抑制が残留側波帯変調の方法により達 成されることを特徴とする、前記方法。 ４．請求項１記載の方法において、前記抑制が単一側波帯変調の方法により達 成されることを特徴とする、前記方法。 ５．伝送されるべき信号を備えた高い周波数で光搬送波を振幅変調する振幅変 調器１を有し、光ファイバの中の群速度分散の効果を小さくするために変調され た光搬送波の側波帯の１つの少なくとも一部分を抑制する抑制装置２、８、９を 特徴とする、光ファイバの中の信号を伝送する装置。 ６．請求項５記載の装置において、前記抑制装置２、８、９がファイバの受信 端部に配置されることを特徴とする、前記装置。 ７．請求項５記載の装置において、前記抑制装置２、８、９が残留側波帯変調 器を有することを特徴とする、前記装置。 ８．請求項６または請求項７に記載された装置において、前記抑制装置が光フ ィルタを有することを特徴とする、前記装置。 ９．請求項８記載の装置において、前記光フィルタが非対称マッハ・ゼェンダ 干渉光フィルタ２を有することを特徴とする、前記装置。 10．請求項８記載の装置において、前記光フィルタがブラッグ回折格子光フィ ルタ８を有することを特徴とする、前記装置。 11．請求項８記載の装置において、前記光フィルタがファブリ・ペロ光フィル タ９を有することを特徴とする、前記装置。 12．請求項５記載の装置において、前記抑制装置が単一側波帯変調器を有する ことを特徴とする、前記装置。