JPS5986337A - 光多重伝送方式 - Google Patents

光多重伝送方式

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JPS5986337A
JPS5986337A JP57195787A JP19578782A JPS5986337A JP S5986337 A JPS5986337 A JP S5986337A JP 57195787 A JP57195787 A JP 57195787A JP 19578782 A JP19578782 A JP 19578782A JP S5986337 A JPS5986337 A JP S5986337A
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optical
wavelength
optical fiber
pulse signal
signals
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Katsu Iwashita
克 岩下
Seiji Nakagawa
清司 中川
Kazuo Hagimoto
萩本 和男
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/22Arrangements affording multiple use of the transmission path using time-division multiplexing
    • H04L5/26Arrangements affording multiple use of the transmission path using time-division multiplexing combined with the use of different frequencies

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、送信装置に複数の電気パルス信号が入力し、
これを多重化された光パルス信号として光ファイバに伝
送し、受信装置で複数の電気パルス信号に変換する光多
重伝送方式に関する。特に、送信装置に半導体レーザを
使用し、その半導体レーザが注入する電気信号のレベル
に応じて出力光波長が変化する特性のものであって、こ
の特性および光ファイバの分散特性を利用して、光ファ
イへの受信出力端でいわゆるチャーブパルスを得る通信
方式に関する。
〔従来技術の説明〕
複数の入力電気パルス信号に対応して複数の半導体レー
ザを設け、各久方電気パルス信号の位相を少しずつ相違
させて各半導体レーザを駆動し、各半導体レーザの出力
光を合波器で一つにまとめると、上記複数の入力電気パ
ルス信号の情報が時系列的に配列された光パルス信号を
j#ることができる。この光パルス信号を1本の光ファ
イバで伝送し、受信装置では時系列的に配置された光パ
ルス信号から上記複数の久方電気パルス信号に対応する
出力電気パルス信号を復元することができる。
このような装置で光パルス信号の幅を狭くしても、光パ
ルスの立ち上りおよび立ち下りには必ず裾の部分があり
、隣接するパルスとの区別がつかなくなるところで通信
速度の限界がある。
一方、半導体レーザを電気パルス信号で駆動すると、多
数の縦モード発振が生じる。これを抑圧するために半導
体レーザを分布帰還形(DFB)または分布反射形(D
RB)とする技術が開発された。この技術により多数の
縦モード発振は抑圧されるが、このような半導体レーザ
は注入電流の大きさにより出力光波長が変化する特性が
ある。
このような出力光を分散特性を有する光ファイバに伝送
すると、波長により伝送速度が相違するので信号波形が
変化する現象が知られている。この現象について詳しく
は次の文献に記述がある。
(11K、K15hino etal: IHEE、 
JQE Vol 1B No、3343〜351頁19
82年Marcb121   K、Iwashita 
 etal  :  Chirp  Pu1se  T
ransmissionThrough Single
 Mode−Fiber、  1Electronic
sLetters Vol 1B No、20873〜
874頁1982年9月30日 〔発明の目的〕 本発明はこの現象を積極的に利用して、受信光パルスの
パルス幅を狭くし、上述のような多重光伝送方式の多重
度または通信速度を向上させることを目的とする。
〔発明の特徴〕
本発明第一の発明は、入力電気パルス信号をそれぞれ位
相の異なるタイミング信号により標本化し、各半導体レ
ーザは、注入する電気信号のレベルに応じて出力波長が
変化するものであって、その特性がほぼ等しいものを使
用し、光ファイバとして、半導体レーザが注入する電気
信号のレベルが増大するとき出方光の波長が短波長側に
変化する特性のものであるときには負の波長分散係数を
有する光ファイバを使用し、半導体レーザが注入する電
気信号のレベルが増大するとき出方光の波長が長波長側
に変化する特性のものであるときには正の波長分散係数
を有する光ファイバを使用することを特徴とする。
本発明第二の発明は、久方電気パルス信号を位相の等し
いタイミング信号で標本化し、各半導体レーザは、注入
する電気信号のレベルに応じて出力波長が変化するもの
であって、その出方光波長が少しずつ異なるものを使用
し、光ファイバとして、半導体レーザが注入する電気信
号のレベルが増大するとき出力光の波長が短波長側に変
化する特性のものであるときには負の波長分散係数を有
する光ファイバを使用し、半導体レーザが注入する電気
信号のレベルが増大するとき出刃光の波長が長波長側に
変化する特性のものであるときには正の波長分散係数を
有する光ファイバを使用する光ファイバを使用すること
を特徴とする。
〔実施例による説明〕
第1図は本発明実施例方式の措成図である。ここでは説
明をわかりゃすくするため、3個の入力電気パルス信号
を多重化して伝送する例により説明する。
3個の入力電気パルス信号は入力端子Is〜13に供給
される。この久方電気パルス信号は、それぞれ標本化回
路2−1〜2−3で標本化される。この標本化回路2−
1〜2−3には、タイミング信号発生回路3から、順次
位相の少しずつ相違するタイミング信号が供給される。
この標本化回路2−1〜2−3の出力は、それぞれ半導
体レーザ4−1〜4−3に変調入力として与える。各半
導体レーザ4−1〜4−3はこの変調入力に応じて光パ
ルス信号を送出する。
この光パルス信号は合波器5で合波され、光ファイバ7
に入射され伝送される。この光ファイバ7の受信端出力
に現われた光パルス信号は、光電変換器8により電気パ
ルス信号に変換され、分離回路lOで分離して、3個の
出力端子11−1〜11 3に送出される。
第2図は合波器5の構成例を示す図である。この合波器
5は、2個のハーフミラ−13,14を用いて、3個の
入射光を光ファイバ7に単純に合成入射するための装置
である。
第3図は分離回路10の構成例を示す図である。
入力信号からフレーム同期信号を分離して、共通制御回
路ではタイミング信号を発生ずる。入力信号は切換回路
16によりこのタイミング信号により3個の信号に振り
分けられる。切換回路16の各出力信号はそれぞれ速度
変換回路17−1〜17−3により速度変換されて端子
11 1〜11−3に送出される。
ここで、半導体レーザ4−1〜4−3は、不要縦モード
の発生が抑圧され、注入電流の変化に応じて出力光波長
が変化する、いわゆるヂャープパルスを発生させる半導
体レーザである。ここでは、AlGaAs系のDFB 
(分布帰還形)のレーザが使用された。この半導体レー
ザは、注入電流が増大すると出力光波長がわずかに短波
長側に変化する特性がある。したがって、出力光パルス
の立ち上りでは出力光波長は次第に短くなり、ピーク値
に達し、立ち下りではピーク値から次第に長くなる。
光ファイバ7には、負の波長分散係数を存するものが使
用された。上述のように、出力光波長が”立ち上りと立
ち下りで変化する光パルスをこのような光ファイバに通
すと、ファイバ内では波長の短い部分の伝播速度が長い
部分の伝播速度より大きいので、光ファイバの受信出力
端に現われる光パルスは、ピークの部分が立ち上りの方
へ寄せられて、鋭い波形のパルスとなる性質がある。
このように構成された装置を第4図に示ずクイムチ中−
トを参照して説明する。第4図a〜iは第1図に示すa
xiの点の波形図である。この波形図は原理を分かり易
くするため、パルス信号は丸2jのない短形波状に描い
である。
半導体レーザ4−1〜4−3の出力光は、第4図a、b
、cに示すように、少しずつ位相をずらしてその一部が
重なるようにして発生される。したがって合波器5で合
波すると、その出力光は第4図dに示すような多値パル
スのような波形となる。この光パルス信号が光ファイハ
フを伝播すると、前述のように各半導体レーザ4−1〜
4−3の出力光のピークの部分が前に寄って鋭い波形と
なり、受信出力端では第4図eに示すように分離した識
別可能な波形となる。
これを光電変換器9で電気信号に変換することにより、
第4図fの信号が得られ、さらに分離回路10で分離さ
れて、元の送信入力電気パルス信号に対応する電気パル
ス信号g、h、iが復元される。
入力電気パルス信号は、それぞれフレーム構成をとるこ
とがよい。すなわち、1個のフレームを少数のビットの
フレーム識別符号と、それにつづくそのフレームの制御
符号と、さらにそれにつづく多数ビットの情報ビットと
により構成し、受信装置でこのフレームを識別して同期
をとり、受信符号を正しく再生することがよい。
上述のようにチャープパルスを利用すると、送信装置で
は識別不可能であった従来装置の限度を越えてパルスを
接近させても、光フアイバ内を伝播するうちに次第にパ
ルスが鋭くなってり)離され、光ファイバの出力端では
十分にその分離識別が可能になる。したがって、従来方
式より大きい伝送速度で信号を伝送することができ、あ
るいは多重度を増大することができる。
第5図は本発明第二の発明の実施例方式構成図である。
この方式では3個の標本化回路2−1〜2−3は同一位
相のクロック信号により標本化されるところに特徴があ
る。さらに3個の半導体レーザ4−1〜4−3としては
、それぞれ出力光の波長が少しずつ相違するものを使用
するところに特徴がある。この半導体レーザも、不要縁
モートが抑圧され、注入電流の大きさにしたがって出力
光波長が変化する特性のものである。この例では、半導
体レーザ4−1は出方光波長が最も短く、同4−3は最
も長い。
合波器5の構成および分離回12810の構成は前述の
第一の発明の°実施例方式のものと同様である。
このように構成された装置の動作を第6図に示ずタイム
チ十−トを用いて説明する。第6図a〜iは第5図に示
すa w iの点の波形図である。標本化回路2−1〜
2−3は同一のタイミング信号に同期して標本化を行う
ので、各半導体レーザ41〜43の出力光は、第6図a
zbscに示すように同時刻に発生する。したがってそ
の合波信号は第6図dに示すように高いレベルとなる。
ところが、上述のように信号a、b、、cの順に出力光
波長が長くなるように半導体レーザ4−1〜4−3の特
性が選ばれているので、この光パルス信号が波長分散係
数が負である光ファイバ7を伝播すると、波長の短いも
のほどその伝播速度が早くなることがら、3fllil
の光パルス信号は次第に分離する。しかも、上述のよう
に、各半導体レーザ4−1〜4−3は注入電力が大きく
なると出力光波長がわずかに短くなる性質があるので、
負の波長分散係数を有する光ファイバ7を伝播すると、
光パルス信号のピーク部分が立ら上り部分に接近してき
て、立ち上りの波形が鋭くなる。したがって、光ファイ
ハフの受信出力端では、第6図eに示すように、31[
1i1の光パルス信号を分離して識別することが可能に
なる。
光電変換器9.によりこの光パルス信号は電気信号fに
変換され、これがさらに分離回路1oにより3個の電気
パルス信号g−iに変換される。
このように、波長分散のある光ファイバに波長の異なる
光パルスを伝播させると、送信装置では同時に送信を行
っても、受信装置ではこれを時間的に識別することが可
能になる。すなわち、従来装置では識別が不可能であっ
た信号の多重化が可能になり、伝送路の利用効率を増大
することができる。
隣接光パルス信号の波長差Δλは Δ λ ≧  −□□ n−fOm  −l であることが必要である。
」二記各例では光パルス信号の通路に使用するフィルタ
は省略しであるが、多層膜フィルタあるいは干渉フィル
タによるフィルタを使用して、不要波の除去あるいは各
波長の光パルス信号を選別すると、信号雑音比をさらに
向上することができる。
次に本発明実施例方式の試験結果を示す。
第7図および第8図はその測定結果を示す図である。こ
こでは出力光波長1.54μmの分布帰還形半導体レー
ザを用いた。この半導体レーザは注入電流に応じ°ζ光
パルスの立ち上りからピーク値までの間に0.7nmだ
け波長が短くなる方向に変化する。光ファイバはコア径
10μm、この波長域で屈(h率差0.25%のシリカ
系単−モード光ファ・fハを用いた。波長分散(糸数は
−15ps/ km−nmである。
第7図は半導体レーザを駆動したときの波長変化の測定
結果を示す。第7図Bは全光パルス信号を時間軸上に示
す波形図であり、オシロスコープで撮影した波形を90
度回、転さセて示す図である。
この時間軸ば500 ps/divである。第7図Aは
、この時間軸に沿って矢印で示す6個の時間点で、スペ
クトラム・アナライザによりその波長成分を検出したス
ペクトラム分布図である。第7図Aの6個の波形のそれ
ぞれは、横軸に示す波長についての波長成分の強度を示
す。さらに第7図Cは、全光パルス信号の立ち上りから
立ち下りまでの波長成分を観測したスペクトラム分布図
である。第7図Aから、時間の経過とともに、すなわち
注入電流の変化に応じて、光パルスの波長が短波し側に
移動している様子がわかる。
第8図は伝送されたファイバ長に列するパルス幅を示す
。送信入力端で1.7r+Sのパルス幅が1104kの
光ファイバを通過して、0.35 nSまで狭くなった
ことがわかる。したがって、400 Ml、/ sで変
調された光信号を4波合波し、その4倍の速度の1.6
Gb/sの出力波形を取出すことが可能である。
上記例では、半導体レーザ12が注入電流が増加すると
きその出力光波長が短波長側に変化する特性を有するも
のであったが、逆に、注入電流が増加するときその出力
光波長が長波長側に変化する特性を有するものであると
きには、伝送路の光ファイバとして、正の波長分散係数
を有するものを用いれば、波長の長い成分の伝播時間が
短くなるので、前記と同様にピーク付近の成分が部寄り
になって、光フプイハの出力端では鋭いパルス信!波形
になる。
〔効果の説明〕
以上説明したように、チャープパルスを用いて多重化を
行うので回路に高速動作を必要とせず、かつパルス幅の
広い光パルスを送信側に用いるごとにより等測的に受信
波形の識別器入力でのパルスピーク値が高くなりS/N
(信号対雑音比)の改善が図れる。また受信側において
パルス幅が狭くなるので送信側において多系列の信号を
挿入することにより多重化された高速パルスの伝送が可
能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第一の発明の実施例方式構成図。 第2図は合波器の構成例を示す図。 第3図は分離回路の構成例を示す図。 第4図は本発明第一の発明の実施例方式動作タイムチャ
ート。 第5図は本発明第二の発明の実施例方式構成図。 第6図は本発明第二の発明の実施例方式動作タイムチャ
ー1・。 第7図は半導体レーザを駆動しノこときの出力光特性を
示す図。 第8図は光ファイバの伝送距離に対するパルス幅の測定
結果を示す図。 特許出願人    日本電信電話公社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 児2回 r、、     r、    r、 、     r、
、   rO。 ’       (3)              
   (7)■  = q(+)  ’          (5)     
 (6)h(2)     (4) i      」力               j
7)→時間 M 4 ロ 2−1       4−1 児 5図 1.      飢    ’I、     ’I 。 f 9(1)   ’        5    .6Jh
     (?)      (4 i    (3)                 
 (7)−侍問

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +l)  複数の入力電気パルス信号の情報が多重化さ
    れた出力光パルス信号を送信する送信装置と、この光パ
    ルス信号を伝送する光ファイノ\と、この光ファイバに
    伝送された光パルス信号を入力とし上記複数の入力電気
    パルス信号に対応する出力電気パルス信号を得る受信装
    置と を備え、 上記送信装置に、 上記複数の入力電気パルス信号を標本化する手段と、 この手段の出力に得られる電気パルス信号によりそれぞ
    れ強度変調される複数の半導体レーザと、この複数の半
    導体レーザの出力光を合波して上記光ファイバに送出す
    る手段と を備えた光多重伝送方式において、 上記標本化する手段は上記複数の入力電気パルス信号を
    周波数が等しくそれぞれ位相の異なるタイミング信号に
    より標本化するように構成され、上記複数の半導体レー
    ザば、注入する電気信号のレベルに応じて出力光波長が
    変化するものであってそれぞれ特性がほぼ等しいものが
    使用され、上記光ファイバとして、 上記半導体レーザが注入する電気信号のレベルが増大す
    るとき出力光の波長が短波長側に変化する特性のもので
    あるときには負の波長分散係数を有する光ファイバが使
    用され、 上記半導体レーザが注入する電気信号のレベルが増大す
    るとき出力光の波長が長波長側に変化する特性のもので
    あるときには正の波長分散係数を有する光ファイバが使
    用されることを特徴とする光多重伝送方式。 (2)複数の入力電気パルス信号の1n報が多重化され
    た出力光パルス信号を送信する送信装置と、この光パル
    ス信号を伝送する光ファイバと、この光ファイバに伝送
    された光パルス信号を入力とし上記複数の入力電気パル
    ス信号に対応する出力電気パルス信号を得る受信装置と を備え、 」二記送信装置に、 上記複数の入力電気パルス信号を標本化する手段と、 この手段の出力に得られる電気パルス信号によりそれぞ
    れ強度変調される複数の半導体レーザと、この複数の半
    導体レーザの出力光を合波して上記光ファイバに送出す
    る手段と を備えた光多重伝送方式において、 上記標本化する手段は上記複数の入力電気パルス信号を
    周波数が等しくそれぞれ位相の等しいタイミング信号に
    より標本化するように構成され、上記複数の半導体レー
    ザは、注入する電気信号のレベルに応じて出力光波長が
    変化するものであってそれぞれ出力光波長がわずかずつ
    相違するものが使用され、 上記光ファイバとして、 上記半導体レーザが注入する電気信号のレベルが増大す
    るとき出力光の波長が短波長側に変化する特性のもので
    あるときには負の波長分散係数を有する光ファイバが使
    用され、 上記半導体レーザが注入する電気信号のレベルが増大す
    るとき出力光の波長が長波長側に変化する特性のもので
    あるときには正の波長分散係数を有する光ファイバが使
    用されることを特徴とする光多重伝送方式。
JP57195787A 1982-11-08 1982-11-08 光多重伝送方式 Granted JPS5986337A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62189831A (ja) * 1986-01-28 1987-08-19 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション 光フアイバソリトン通信システム
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