JPH11506226A - 光信号送信器、システム、および伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コヒーレント波長を発生するコヒーレント光発生器（１２）と、光発生器の出力に結合された変調手段（１６、３２）とを含む光信号送信器（１０）。変調手段は、変調手段の入力と出力の間に結合された光強度変調器（１６）と光位相変調器（３２）の一連の配列を有する。強度変調器（１６）は、クロック発振器によって規定された所定のデータ転送速度の非ゼロ復帰（ＮＲＺ）ディジタル信号のための入力（２６）を有する。位相変調器（３２）は、データ転送速度でまたはデータ転送速度の偶数倍の転送速度で、各ディジタル期間の一端が赤方偏移され、他端が青方偏移されて検出が容易になるようにデータ信号に対してビット位相偏移して、ビット位相変調器にパルスを供給するクロック発振器に結合された入力を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 光信号送信器、システム、および伝送方法 本発明は光データ伝送に関し、具体的には非ゼロ復帰（ＮＲＺ）データ伝送に 関する。 高い送出パワー（典型的には＞＋１８ｄＢｍ）でＮＲＺ形式の光伝送路にトラ フィックを適用する場合、自己位相変調（ＳＰＭ）によって非線形ひずみが生じ 、それによってＴＸ路の遠隔端にある後段の受信器で伝送エラーが発生する。こ のひずみは、データの遷移をピークに変換し、中間データのレベルを抑制するこ とで現れる。したがって、受信器は、これらのピークを検出して中間データを無 視する可能性が高くなる。本発明は、ＮＲＺ信号の検出におけるエラーを解消す るか、または少なくとも実質的に減少させようとするものである。 本発明の一態様によると、搬送波長を発生するコヒーレント光発生器と、光発 生器の出力に結合された変調手段とを有する光信号送信器が提供される。変調手 段は、変調手段の入力と出力の間に結合された、光強度変調器と光位相変調器と の一連の配列を有し、強度変調器はクロック発振器によって規定された所定のデ ータ転送速度の非ゼロ復帰（ＮＲＺ）ディジタル信号 のための入力を有し、位相変調器は、各ディジタルデータ期間の一端を赤方偏移 させ、他端を青方偏移させて検出が容易になるようにデータ信号に対してビット 位相偏移させたパルスを、データ転送速度またはデータ転送速度の偶数倍の転送 速度で位相変調器に供給するクロック発振器に結合された入力を有する。 伝送の結果として対称なひずみが発生し、ファイバを通る伝送の結果としてす べてのデータのひずみが事実上等しくなるため、検出が改良される。 位相変調器に供給するパルスは、データ転送速度とし、データ信号に比例して 位相偏移させて、各ディジタルデータ期間の一方の半分が赤方偏移され、他方の 半分が青方偏移されるようにすることができる。 送信器は、データパルス信号と位相変調器に供給されるパルスとの間の相対的 な位相変位を行うように、クロック発振器と位相変調器への入力との間に結合さ れた移相器を含む。移相器は、データパルス信号と位相変調器に供給されるパル スとの間の相対位相の最適調整を可能にするように調整可能である。 クロック発振器は、典型的には２．５Ｇビット／秒で動作する。 送信器は光信号増幅器を含み、変調手段の出力は光信号増幅器の入力に結合さ れ、増幅器の出力は光ファイバ伝送路に接続するために増幅された信号を供給す る。 本発明の他の態様によると、前述のような、光ファイバ伝送路を介して受信器 と検出器とに結合された送信器を含む光信号伝送システムが提供される。検出器 はフィルタおよび決定回路を含む。 本発明の他の態様によると、各ディジタルデータパルス期間の一端が赤方偏移 され、各ディジタルデータパルス期間の他端が青方偏移されて受信器での検出が 容易になるように信号データが位相変調される、コヒーレントな搬送波長を非ゼ ロ復帰ディジタルデータ信号によって強度変調する光信号の伝送方法が提供され る。 本発明および本発明の様々な他の好ましい特徴をよりわかりやすくするために 、以下に本発明のいくつかの実施例について図面を参照しながら説明するが、こ れらは例示に過ぎない。 第１図は、本発明を使用していない伝送システムを示す略ブロック図である。 第２図は、本発明により構成され、本発明の原理により動作 する送信器と伝送システムを示す略ブロック図である。 第３ａ図は、第１図および第２図で使用されるクロック波形を示す図である。 第３ｂ図、第３ｃ図、および第３ｄ図は、第１図の伝送システムを通る様々な 位置における信号波形を示す図である。 第３ｅ図、第３ｆ図、および第３ｇ図は、第３ｂ図、第３ｃ図、および第３ｄ 図における位置と同様の、第２図の伝送システムを通る位置における信号波形を 示す図である。 第４図は、本発明により構成された実用システムの略ブロック図である。 説明を簡単にし、繰り返しを避けるために、図面全体を通して同様の点を示す のに同じ参照番号を使用する。 第１図を参照すると、伝送システムは、典型的には１５５５ｎｍの波長で出力 を供給するレーザ１２の形態のコヒーレント光発生器と、レーザの出力２０に結 合された入力１８およびシステムファイバ２４に結合された出力２２を有する光 強度変調器１６とを備える送信器を含む。変調器は、レーザからのコヒーレント 光信号を変調するＮＲＺディジタルトラフィック信号を受け取る第二の入力２６ を有する。システムファイバの遠隔 端には受信器２８が設けられ、その後に電気フィルタおよび決定回路３０がある 。 次に第３ａ図を参照すると、典型的には２．５Ｇビット／秒で動作するディジ タルクロック信号が図示されており、非ゼロ復帰データはこのクロック速度で生 成される。第３ｂ図には、変調器１６の入力２６で供給されるＮＲＺ信号のサン プル部分が図示されており、三個の同じディジットの後に逆のディジットが続き 、次に同じディジットが続くことを示す広いパルスから成るのがわかる。第３ｃ 図には、高送出パワー（典型的には＞＋１８ｄＢｍ）のために光伝送路によって 生じるひずみを受けた場合に受信器２８の出力で発生する波形が示されており、 これは一方のディジットタイプと他方のディジットタイプとの間の遷移部でのみ ピークを示していることがわかる。この信号がフィルタおよび決定回路３０に渡 されると、各ピークを一方のディジットタイプとして検出する可能性が高く、図 からわかるように受信端で回復されたディジタル信号は送信器によって送られた ものとは異なり、その結果として伝送エラーが起こる。 次に第２図を参照すると、送信器内には、レーザ１２の出力２０と送信器の出 力２２との間に強度変調器と直列に結合され た位相変調器が設けられているのがわかる。この位相変調器を使用して、ＮＲＺ 送信器に色プリチャープを加える。位相変調器は強度変調器の後にあるように図 示されているが、この逆の装置順序も等しく機能する。 データを引き出すために使用するのと同じクロックから引き出された、第３ａ 図に図示されているような２．５Ｇビット／秒のライン３４上のクロック信号が 、たとえば機械トロンボーン装置などの位相調整器３ｂを介して位相変調器の入 力３６に供給される。送信器の出力２２はブースタ増幅器３８を介してシステム ファイバ２４に結合されている。位相変調器に供給されるクロック信号の位相は 、データＯＮＥの一方の半分が赤方偏移され、他方の半分が青方偏移されるよう に、位相調整器によって調整される。位相変調器の効果は、第３ｂ図、第３ｅ図 、第３ｆ図、および第３ｇ図からわかる。第３ｂ図に図示されているＮＲＺデー タ信号の同じサンプル部を光強度変調器１６の入力２６に供給すると、送信器の 出力２２で、第３ｅ図に示すような波形が生じる。第３ｅ図のデータＯＮＥ期間 ４０は、チャープのレベルを調整し、位相調整を最適化することによって、位相 変調器により供給される光チャープを示し、送信後の各１ ディジットごとに対称なひずみが生じる。これで受信器２８は各ＯＮＥ信号を検 出することができ、第３ｆ図に示すように各１ディジットに対応する出力ピーク を供給する。この信号がフィルタおよび決定回路に渡されると、第３ｇ図に示す ような波形になり、信号３ｂを再現しているのがわかり、したがってデータ信号 はエラーなしで受信される。 送信器信号に位相変調を加えると、送信器からの線幅が広くなるため、誘導ブ リュアン散乱（ＳＢＳ）の出現を低減するのにも役立つ。これによって、散乱が 起こる前にブースタ増幅器３８の出力に供給されるパワーを大幅に増大させるこ とができ、遠隔光ポンプ増幅器を必要とせずに伝送を正常に行うことができる距 離を大幅に延ばすことができ、それによって非中継伝送システムが強化される。 このシステムは、＋２６．５ｄＢｍ（４５０ｍＷ）の送出パワーおよび２．５Ｇ ビット／秒で、４００ｋｍの直線ファイバにわたって有効であることがわかった 。 好適な位相変調器は、ニオブ酸リチウムマッハ−ツェンダー型である。 第２図の実施例におけるクロック信号は、受信器でのエラー を最小限に減らすために位相の制御を可能にする位相調整器を介して結合されて いるように図示されているが、クロックと位相変調器とを結合する所定の遅延線 を設けて所期の効果を得ることも可能であることがわかるであろう。 第２図に関連して説明した実施例は、データ信号を引き出すクロック速度での 変調器の駆動を採用しているが、変調器はクロック速度の偶数倍の速度で駆動す ることもできる。 本発明の他の実施例を第４図に図示して、実用システムの詳細を示す。２．５ Ｇビット／秒の送信器１０は、増幅器から駆動されるニオブ酸リチウムマッハ− ツェンダー変調器を含む１５５ｎｍのＤＦＢレーザ４２を備える。ＳＢＳをさら に軽減するために、レーザの入力に小さな信号を供給することによってレーザ線 幅をスペクトルで広げる。自己位相変調（ＳＰＭ）制御のための調整可能プリチ ャープを与えるためと、ＳＢＳをさらに抑制するために、２．５ＧＨｚのクロッ ク４４で駆動されるニオブ酸リチウム位相変調器３２をレーザの直後に配置する 。最適受信が実現されるように、プリチャープの位相は送信データに比例して調 整可能である。連結後置増幅器３８を使用して信号を＋２６．５ｄＢｍまで上げ てから、システムファイ バ２４に送出する。 高パワーの信号が正常な分散形態で伝送され、それによって変調不安定性（Ｍ Ｉ）がなくなるように、システムファイバ４６の最初の部分は４０ｋｍの長さの λ₀分散シフトファイバ（ＤＳＦ）である。システムファイバの残りの部分４８ は長さが３５２ｋｍであり、平均損失が０．１７６ｄＢ／ｋｍで分散が２０ｐｓ ／ｎｍの低損失純シリカコアファイバ（ＰＳＦ）である。 前置増幅器５２の前の受信器端部における信号と３８０ｍＷのポンプパワーと を多重化する１４８０ｎｍのポンプ５０を使用して、ラマン前増幅を行う。波長 分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）５４の後にある増幅器５２は低雑音の９８０ｎｍ ポンプ増幅器（この例では雑音指数３．５ｄＢ）であり、その後に合計−４２０ ０ｐｓ／ｎｍを実現する分散補正ファイバ（ＤＣＦ）５６が続く。信号は、増幅 器および光フィルタ５８を通された後、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ ）電気受信器６０によって検出される。 したがって、本発明は自己位相変調（ＳＰＭ）の効果を低減させることができる 。ＳＰＭは、非中継システムにおいて高送出 パワー（典型的には＞＋１８ｄＢｍ）を送出する場合には有害である。ＳＰＭは 、主としてＮＲＺデータの遷移部でひずみを生じさせる（スパイクピーク）。本 発明は、光が分散性ファイバを伝搬するときに前エッジがわずかに速く伝わり、 後エッジがわずかに遅く伝搬するように（速度は色に応じる）、制御された量の プリチャープを光に与える（前エッジで遅く進み、後エッジで速く進む光によっ てＳＰＭスパイクが生じ、パルスがひとまとめにされてピークを生じる）。さら に、本発明は、人為的に一部の光を速く進ませ、一部の光を遅く進ませることに よって、中央の「１」がピークになるようにする。最終的な結果として、ファイ バを通る非線形伝送の後ですべての「１」が同様の大きさのピークになる。ピー クはＲＸによって検出され、低域電気フィルタのためにＮＲＺデータに統合され る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．搬送波長を生成するコヒーレント光発生器（１２）と、光発生器の出力に結 合された変調手段とを含む光信号送信器（１０）であって、該変調手段は、該変 調手段の入力と出力の間に結合された光強度変調器（１６）と光位相変調器（３ ２）との一連の配列を有し、該強度変調器は、クロック発振器によって規定され た所定のデータ転送速度の非ゼロ復帰（ＮＲＺ）ディジタル信号のための入力（ ２６）を有し、該位相変調器（３２）は、各ディジタルデータ期間の一端が赤方 偏移され、他端が青方偏移されて検出が容易になるようにデータ信号に対してビ ット位相偏移したパルスをデータ転送速度またはデータ転送速度の偶数倍の転送 速度で該位相変調器に供給するクロック発振器に結合された入力（３６）を有す る、光信号送信器（１０）。 ２．位相変調器（３２）に供給されるパルスがデータ転送速度であり、かつデー タ信号に比例した位相偏移であり、それによって各ディジタルデータ期間の一方 の半分が赤方偏移され、他方の半分が青方偏移される、請求の範囲第１項に記載 の送信器。 ３．クロック発振器と位相変調器への入力との間に接続され、データパルス信号 と位相変調器に供給されるパルスとの間の相対位相変位を行う移相器（３２）を 含む、請求の範囲第１項または第２項に記載の送信器。 ４．移相器（３２）がデータパルス信号と位相変調器に供給されるパルスとの間 の相対位相の最適調整を可能にするように調整可能である、請求の範囲第３項に 記載の送信器。 ５．クロック発振器が２．５Ｇビット／秒で動作する、請求の範囲第１項から第 ４項のいずれか一項に記載の送信器。 ６．光信号増幅器（３８）を含み、変調手段の出力が光信号増幅器の入力に結合 され、該増幅器の出力が光ファイバ伝送路への接続のために増幅された信号を供 給する、請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の送信器。 ７．光ファイバ伝送路（２４）を介して受信器（２６）と検出器（３０）とに結 合された請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の送信器を含む光信 号伝送システム。 ８．検出器（３０）が電気フィルタおよび決定回路を含む、請求の範囲第７項に 記載のシステム。 ９．コヒーレント波長が非ゼロ復帰ディジタルデータ信号によ って強度変調される光信号を伝送する方法であって、各ディジタルデータパルス 期間の一端が赤方偏移され、各ディジタルデータパルス期間の他端が青方偏移さ れ、それによって受信器における検出が容易になるように信号データが位相変調 される方法。