WO2017006515A1 - プラガブル光モジュール及び光通信システム - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a pluggable optical module and an optical communication system.
  • Digital coherent transceivers used for digital coherent communication generally have both an optical signal transmission function and an optical signal reception function.
  • a wavelength tunable light source that outputs light that is modulated by an optical modulator having an optical signal transmission function and becomes an optical signal
  • a wavelength tunable light source that outputs local oscillation light used for optical signal detection in the optical signal reception function
  • the inventor has found that the above-described digital coherent transceiver has the following problems.
  • the above-described digital coherent transceiver two wavelength tunable light sources are required, so a space for mounting the two wavelength tunable light sources must be secured. Therefore, it is difficult to reduce the size of the digital coherent transceiver.
  • a plurality of optical components such as a transmission optical module, a reception optical module, a wavelength variable light source, and an input / output interface must be mounted.
  • a transmission optical module such as a transmission optical module, a reception optical module, a wavelength variable light source, and an input / output interface.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize a small pluggable optical module used for digital coherent communication.
  • a pluggable optical module is configured to be insertable / removable from / to an optical transmission device, the optical transmission device, a pluggable electrical connector capable of communicating a modulation signal and a communication data signal, and a predetermined wavelength.
  • a wavelength tunable light source that outputs output light and local oscillation light
  • an optical transmitter that outputs a first optical signal obtained by modulating the output light according to the modulation signal, and a first optical signal received using the local oscillation light 2 is configured to demodulate the optical signal of 2 into the communication data signal and output the communication data signal, and an optical fiber can be inserted and removed, and the first optical signal can be output to the optical fiber,
  • a pluggable optical receptor capable of transferring the second optical signal received via the optical fiber to the optical receiver.
  • An optical communication system includes an optical fiber that transmits an optical signal, and the optical fiber is insertable / removable, and outputs a first optical signal to the optical fiber via the optical fiber.
  • a pluggable optical module that receives the second optical signal; and an optical transmission device configured to allow the pluggable optical module to be inserted and removed.
  • the pluggable optical module is configured to be inserted into and removed from the optical transmission device.
  • a pluggable electrical connector capable of communicating a modulated signal and a communication data signal with the optical transmission device, a tunable light source that outputs an output light of a predetermined wavelength and a local oscillation light, and the output according to the modulation signal
  • An optical transmitter that outputs the first optical signal modulated by light; and the second optical signal received using the local oscillation light is demodulated into the communication data signal, and the communication data
  • An optical receiver configured to output a signal; and an optical fiber configured to be insertable / removable; the first optical signal can be output to the optical fiber; and the second optical signal received via the optical fiber
  • a pluggable optical receptor that can be transferred to the optical receiver.
  • a small pluggable optical module used for digital coherent communication can be realized.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a pluggable optical module according to a first embodiment.
  • 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of an optical communication system in which a pluggable optical module according to a first embodiment is mounted.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a wavelength tunable light source according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an optical transmission unit according to the first exemplary embodiment;
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical receiving unit according to the first embodiment; It is a perspective view at the time of seeing the pluggable optical module concerning Embodiment 1 from the external optical fiber side.
  • FIG. 3 is a perspective view of the pluggable optical module according to the first embodiment when viewed from the optical transmission device side.
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration of a pluggable optical module according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration of a pluggable optical module according to a third embodiment. It is a figure which shows an example of the wavelength variable light source concerning Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the wavelength variable light source concerning Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an optical transmission unit 70 according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a pluggable optical module 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part of an optical communication system 1000 in which the pluggable optical module 100 according to the first embodiment is mounted.
  • the pluggable optical module 100 is configured such that the connector portions of optical fibers 91 and 92 with connectors can be inserted and removed.
  • the connectors of the optical fibers 91 and 92 with connectors for example, LC type connectors or MU type connectors can be used.
  • the pluggable optical module 100 is controlled based on a control signal CON input from an optical transmission device 93 that is a communication host.
  • the pluggable optical module 100 can also receive a modulation signal MOD, which is a data signal, from the optical transmission device 93 together with the control signal CON.
  • the pluggable optical module 100 can output the optical signal LS1 (also referred to as a first optical signal) modulated based on the received modulation signal MOD via the optical fiber 91. Further, the pluggable optical module 100 can output a data signal DAT corresponding to the optical signal LS ⁇ b> 2 (also referred to as a second optical signal) received from the outside via the optical fiber 92 to the optical transmission device 93.
  • the optical transmission device 93 performs communication data processing such as frame processing of a communication data signal from the pluggable optical module 100 or a communication data signal input to the pluggable optical module 100, for example.
  • the pluggable optical module 100 includes a pluggable electrical connector 11, an optical transmitter 12, an optical receiver 13, a wavelength variable light source 14, and pluggable optical receptors 15A and 15B.
  • the pluggable electrical connector 11 is configured so that it can be inserted into and removed from the optical transmission device 93.
  • the pluggable electrical connector 11 receives a control signal CON that is an electrical signal output from the optical transmission device 93, and transfers a predetermined control signal to some or all of the optical transmitter 12, the optical receiver 13, and the wavelength tunable light source. Configured to be possible.
  • the pluggable electrical connector 11 receives the modulation signal MOD, which is an electrical signal output from the optical transmission device 93, and transfers it to the optical transmission unit 12.
  • the pluggable electrical connector 11 transfers the data signal DAT output from the optical receiver 13 to the optical transmission device 93.
  • the wavelength variable light source 14 is configured as a wavelength variable optical module that outputs light having a wavelength determined according to the control signal CON, for example.
  • FIG. 2 shows an example in which the control signal CON1 based on the control signal CON is input to the wavelength variable light source 14.
  • FIG. 3 is a block diagram of a configuration example of the wavelength tunable light source 14 according to the first embodiment.
  • the wavelength variable light source 14 includes a carrier 1, an optical output unit 2, an optical branching unit 3, and condenser lenses 4 and 5.
  • the optical output unit 2 and the optical branching unit 3 are mounted on or formed on the carrier 1.
  • the light output unit 2 is configured as a PLC (Planer Lightwave Circuit) having an optical waveguide made of, for example, quartz or silicon.
  • the optical output unit 2 includes a semiconductor optical amplifier (Semiconductor Optical Amplifire, hereinafter referred to as SOA) 2A and a wavelength filter 2B.
  • SOA 2A is an active optical element that outputs CW (Continuous wave) light, and is, for example, a semiconductor laser diode.
  • the wavelength filter 2B is configured as an external resonator having, for example, a plurality of ring resonators, loop mirrors, and electrodes for applying a voltage to the ring resonator.
  • the SOA 2A and the wavelength filter 2B are provided so that their waveguides are aligned.
  • the light emitted from the SOA 2A enters the wavelength filter 2B.
  • the light incident on the wavelength filter 2B passes through the ring resonator, is folded back by the loop mirror, and enters the SOA 2A. Since the diameter of each of the plurality of ring resonators is slightly different, there is only one wavelength in the wavelength tunable range where the peak coincides with each ring resonator. Therefore, resonance occurs at a wavelength selected by the ring resonator between the loop mirror and the SOA 2A. As a result, the light output unit 2 performs laser oscillation.
  • the laser beam output from the SOA 2A is incident on the optical branching unit 3 as the light L1.
  • the effective refractive index of the ring resonator can be changed by applying a voltage to an electrode provided on the ring resonator.
  • the optical path length of the ring resonator can be changed. That is, the wavelength of the light L1 output from the light output unit 2 can be changed by applying a voltage to the electrodes. That is, the light output unit 2 can function as a wavelength tunable laser.
  • the light branching unit 3 includes a collimating lens 3A, an isolator 3B, a prism 3C, and a mirror 3D.
  • the collimating lens 3A converts the light L1 output from the light output unit 2 into parallel light.
  • the isolator 3B is provided to prevent return light. In other words, the isolator 3B is configured to transmit light incident from the light output unit 2 side but not transmit light incident from the opposite side.
  • the light (parallel light) transmitted through the isolator 3B is branched into output light L2 and local oscillation light LO by the prism 3C.
  • the output light L2 transmitted through the prism 3C is emitted through the condenser lens 4.
  • the condensing lens 4 and the optical transmitter 12 are connected by, for example, an optical fiber 4A, and the output light L2 enters the optical transmitter 12 via the optical fiber 4A.
  • the local oscillation light LO reflected by the prism 3 ⁇ / b> C is emitted through the condenser lens 5.
  • the condensing lens 5 and the optical receiver 13 are connected by, for example, an optical fiber 5A, and the local oscillation light LO enters the optical receiver 13 through the optical fiber 5A.
  • the optical transmission unit 12 modulates the output light L2 input from the wavelength variable light source 14 based on the modulation signal MOD input from the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11, and converts the modulated light as the optical signal LS1. Output.
  • the optical transmitter 12 is controlled based on the control signal CON input from the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11.
  • FIG. 2 shows an example in which a control signal CON2 based on the control signal CON is input to the optical transmitter 12. Thereby, the optical transmitter 12 can perform an optimal modulation operation according to the wavelength of the output light L2.
  • the optical transmission unit 12 is configured by, for example, a Mach-Zehnder optical modulator.
  • the Mach-Zehnder optical modulator modulates the output light L2 with a predetermined modulation method, and outputs an optical signal LS1.
  • the optical transmission unit 12 modulates the output light L2 by applying a signal corresponding to the modulation signal MOD to the phase modulation region provided in the optical waveguide of the Mach-Zehnder type optical modulator.
  • the optical transmission unit 12 can modulate the output light L2 by various modulation methods such as phase modulation, amplitude modulation, and polarization modulation, or by combining various modulation methods.
  • the Mach-Zehnder optical modulator is, for example, a semiconductor optical modulator.
  • the phase modulation region is a region having electrodes formed on the optical waveguide.
  • an electric signal for example, a voltage signal is applied to the electrode
  • the effective refractive index of the optical waveguide under the electrode changes.
  • the substantial optical path length of the optical waveguide in the phase modulation region can be changed.
  • the phase modulation region can change the phase of the optical signal propagating through the optical waveguide.
  • the optical signal can be modulated by providing a phase difference between the optical signals propagating between the two optical waveguides.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration of the optical transmission unit 12 according to the first embodiment.
  • the optical transmitter 12 is configured as a general Mach-Zehnder type optical modulator.
  • the optical transmitter 12 includes an optical modulator 12A and a drive circuit 12B.
  • the optical modulator 12A modulates the output light L2 from the wavelength variable light source 14 and outputs an optical signal LS1.
  • the optical modulator 12A includes optical waveguides WG1 to WG4 and phase modulation areas PMA and PMB.
  • the output light L2 from the wavelength variable light source 14 is input to one end of the optical waveguide WG1.
  • the other end of the optical waveguide WG1 is optically connected to one end of the optical waveguide WG2 and one end of the optical waveguide WG3. Therefore, the light propagating through the optical waveguide WG1 is branched into the optical waveguide WG2 and the optical waveguide WG3.
  • the other end of the optical waveguide WG2 and the other end of the optical waveguide WG3 are connected to one end of the optical waveguide WG4.
  • a phase modulation area PMA for changing the phase of light propagating through the optical waveguide WG2 is disposed in the optical waveguide WG3.
  • a phase modulation region PMB for changing the phase of light propagating through the optical waveguide WG2 is arranged in the optical waveguide WG3.
  • An optical signal LS1 is output from the other end of the optical waveguide WG4.
  • the drive circuit 12B controls the modulation operation of the optical modulator 12A, and applies the bias voltage VBIAS to one or both of the phase modulation areas PMA and PMB according to the control signal CON2, thereby operating the optical modulator 12A. Can be controlled.
  • the drive circuit 12B applies a bias voltage to the phase modulation areas PMA and PMB.
  • the drive circuit 12B can modulate the output light L2 to be an optical signal LS1 by applying a signal corresponding to the modulation signal MOD to one or both of the phase modulation areas PMA and PMB.
  • the drive circuit 12B applies the modulation signal SIG_M1 corresponding to the modulation signal MOD to the phase modulation area PMA.
  • the drive circuit 12B applies a modulation signal SIG_M2 corresponding to the modulation signal MOD to the phase modulation region PMB.
  • the optical transmission unit 12 may include an optical output adjustment unit.
  • the optical output adjustment unit may adjust the optical intensity of the optical signal LS1 by attenuating or blocking the optical signal LS1 output from the optical transmission unit 12.
  • the optical output adjustment unit may adjust the light intensity of the optical signal LS1 in accordance with a control signal CON input from the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11 or a control signal different from the control signal CON.
  • a control signal CON input from the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11 or a control signal different from the control signal CON.
  • an optical attenuator may be used as the optical output adjustment unit.
  • the optical receiving unit 13 performs demodulation by causing the optical signal LS2 received from the outside through the optical fiber 92 to interfere with the local oscillation light LO from the wavelength variable light source 14. Then, the optical receiver 13 outputs a data signal DAT, which is a demodulated electric signal, to the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11. At this time, the optical receiver 13 is controlled based on the control signal CON input from the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11.
  • FIG. 2 shows an example in which the control signal CON3 based on the control signal CON is input to the optical receiver 13. Thereby, the optical receiver 13 can perform an optimum demodulation operation according to the wavelength of the local oscillation light LO (or the optical signal LS2).
  • the optical receiver 13 is, for example, a receiver that performs digital coherent reception that demodulates a DP-QPSK (Dual-Polarization / Quadrature / Phase-Shift / Keying) optical signal into an electrical signal.
  • FIG. 5 is a block diagram of a configuration example of the optical receiver 13 according to the first embodiment.
  • the optical receiver 13 includes a polarization beam splitter (PolarizationPBeam Splitter: hereinafter referred to as PBS) 31, PBS32, 90 ° hybrids 33 and 34, and a photoelectric converter (O / E: Optical / Electrical). converters 41 to 44, analog / digital converters (ADC) 51 to 54, and a digital signal processor (Digital Signal Processor, hereinafter referred to as DSP) 35.
  • PBS polarization beam splitter
  • PBS32 Phase-Shift / Keying
  • O / E Optical / Electrical
  • An optical signal LS2 (for example, DP-QPSK optical signal) is input to the PBS 31 via the pluggable optical receptor 15B.
  • the PBS 31 separates the input optical signal LS2 into two orthogonal polarization components. Specifically, the PBS 31 separates the optical signal LS2 into an x-polarized component x in and a y-polarized component y in that are orthogonal to each other.
  • the x polarization component x in is input to the 90 ° hybrid 33
  • the y polarization component y in is input to the 90 ° hybrid 34.
  • the local oscillation light LO from the wavelength tunable light source 14 is input to the PBS 32.
  • the PBS 32 separates the local oscillation light LO into two orthogonal polarization components (x polarization component LO x and y polarization component LO y ).
  • the x polarization component LO x of the local oscillation light is input to the 90 ° hybrid 33, and the y polarization component LO y of the local oscillation light is input to the 90 ° hybrid 34.
  • the 90 ° hybrid 33 detects the interference by causing the x-polarized component LO x and the x-polarized component x in of the local oscillation light to interfere with each other to obtain an I (In-phase) component (hereinafter, x in -I component). And a Q (Quadrature) component (hereinafter, x in -Q component) whose phase is 90 ° different from that of the I component is output as detected light.
  • the 90 ° hybrid 34 detects by interfering with the y-polarized component LO y and the y-polarized component y in of the local oscillation light, and detects the I component (hereinafter y in ⁇ I component) and the Q component (hereinafter y component). in- Q component) is output as detection light.
  • the photoelectric converters 41 to 44 photoelectrically process the four optical signals (x in -I component, x in -Q component, y in -I component, and x in -Q component) output from the 90 ° hybrids 33 and 34, respectively. Convert.
  • the photoelectric converters 41 to 44 output analog electric signals generated by the photoelectric conversion to the ADCs 51 to 54, respectively. Specifically, the photoelectric converter 41 photoelectrically converts the x in -I component and outputs the generated analog electric signal to the ADC 51.
  • the photoelectric converter 42 photoelectrically converts the x in -Q component and outputs the generated analog electrical signal to the ADC 52.
  • the photoelectric converter 43 photoelectrically converts the y in -I component and outputs the generated analog electric signal to the ADC 53.
  • the photoelectric converter 44 photoelectrically converts the y in -Q component and outputs the generated analog electric signal to the ADC 54.
  • the ADCs 51 to 54 convert the analog electric signals output from the photoelectric converters 41 to 44 into digital signals, respectively, and output the converted digital signals to the DSP 35.
  • the DSP 35 performs predetermined polarization separation digital signal processing on the input digital signal and outputs a data signal DAT including the demodulated signal.
  • the data signal DAT is output to the external optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11.
  • the pluggable optical receptor 15A is configured such that a connector of an optical fiber 91 with an external connector can be inserted and removed.
  • the optical signal LS1 output from the optical transmitter 12 is sent to the optical fiber 91 via the pluggable optical receptor 15A.
  • the pluggable optical receptor 15B is configured such that a connector of an optical fiber 92 with an external connector can be inserted and removed.
  • the optical signal LS2 that has propagated from the outside through the optical fiber 92 is input to the optical receiver 13 via the pluggable optical receptor 15B.
  • the pluggable light receptor 15A and the pluggable light receptor 15B are provided separately.
  • the pluggable light receptor 15A and the pluggable light receptor 15B are configured as an integrated single pluggable light receptor. May be.
  • FIG. 6 is a perspective view of the pluggable optical module 100 according to the first embodiment when viewed from the optical fibers 91 and 92 side.
  • Reference numeral 61 shown in FIG. 6 indicates the upper surface of the pluggable optical module 100.
  • symbol 62 shown in FIG. 6 shows the insertion port of the connector of the optical fiber of pluggable optical receptors 15A and 15B.
  • FIG. 7 is a perspective view of the pluggable optical module 100 according to the first embodiment when viewed from the optical transmission device 93 side.
  • Reference numeral 63 shown in FIG. 7 indicates the lower surface of the pluggable optical module 100.
  • Reference numeral 64 shown in FIG. 7 indicates a connection portion of the pluggable electrical connector 11 with the optical transmission device 93.
  • the light to be modulated is supplied to the optical transmission unit and the optical signal received by the optical reception unit is obtained by providing only one wavelength variable light source.
  • Local oscillation light for detection can be supplied.
  • the pluggable optical module for digital coherent communication can be downsized.
  • the manufacturing cost can also be reduced.
  • the pluggable optical module 200 is a modification of the pluggable optical module 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the pluggable optical module 200 according to the second embodiment.
  • the pluggable optical module 200 has a configuration in which the optical transmission unit 12 of the pluggable optical module 100 is replaced with an optical transmission unit 17 and a control unit 16 is added. Since the other configuration of the pluggable optical module 200 is the same as that of the pluggable optical module 100, description thereof is omitted.
  • the control unit 16 controls the operations of the variable wavelength light source 14, the optical transmission unit 17, and the optical reception unit 13 based on the control signal CON input from the optical transmission device 93 via the pluggable electrical connector 11. Specifically, the control unit 16 generates control signals CON1 to CON4 based on the control signal CON.
  • the control signal CON1 is output to the wavelength variable light source 14 as in the pluggable optical module 100.
  • the control signals CON2 and CON4 are output to the optical transmitter 17.
  • the control signal CON3 is output to the optical receiver 13 in the same manner as the pluggable optical module 100.
  • the optical transmitter 17 will be described.
  • the optical transmission unit 17 includes an optical modulation unit 17A and an optical output adjustment unit 17B. Since the optical modulation unit 17A has the same configuration as the optical transmission unit 12 of the pluggable optical module 100, description thereof is omitted.
  • the light output adjustment unit 17B adjusts the light intensity of the optical signal LS1 in accordance with the control signal CON4 output from the control unit 16.
  • the light output adjustment unit 17B can adjust the light intensity of the light signal LS1, for example, by attenuating or blocking the light signal LS1 output from the light modulation unit 17A.
  • an optical attenuator can be used as the optical output adjustment unit 17B.
  • each component (wavelength variable light source, optical transmission unit, and optical reception unit) in the pluggable optical module 200 can be specifically controlled by the control unit according to the purpose of use.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a pluggable optical module 300 according to the third embodiment.
  • the pluggable optical module 300 has a configuration in which the variable wavelength light source 14 and the optical transmission unit 12 of the pluggable optical module 100 are integrated into an optical transmission unit 18 and an optical output adjustment unit 19 is added. Since the other configuration of the pluggable optical module 200 is the same as that of the pluggable optical module 100, description thereof is omitted.
  • the optical transmitter 18 will be described.
  • the optical transmission unit 18 includes a wavelength variable light source 14 and an optical modulation unit 6.
  • the optical output unit 2, the optical branching unit 3, and the optical modulation unit 6 are mounted or formed on the carrier 1, for example, similarly to the wavelength variable light source 14.
  • the carrier 1 is omitted for simplification of the drawing. Since the optical modulation unit 6 is the same as the optical transmission unit 12 described above, description thereof is omitted.
  • the functions of the wavelength variable light source 14 and the optical transmitter 12 in the pluggable optical module 100 according to the first embodiment may be understood as one optical transmitter 18 (optical modulator module). )).
  • the light output adjusting unit 19 is the same as the above-described light output adjusting unit 17B, description thereof is omitted.
  • the optical output unit, the optical branching unit, and the optical modulation unit can be integrated as one element.
  • a wavelength variable light source and an optical transmission part can be comprised as one optical modulator module.
  • the optical output unit, the optical branching unit, and the optical modulation unit as semiconductor elements, it is possible to apply a common process, so that the manufacturing cost of the integrated optical modulator module can be reduced.
  • the integrated optical modulator module can be configured using quartz or a semiconductor (for example, silicon or a compound semiconductor such as InP (indium phosphide)).
  • the integrated optical modulator module may also include a beam spot converter that shapes a beam spot of the output light.
  • the optical output adjustment unit may be included in the optical transmission unit.
  • FIG. 10 is a diagram of an example of a wavelength tunable light source according to the fourth embodiment.
  • a wavelength tunable light source 20 shown in FIG. 10 has a configuration in which the light branching unit 3 of the wavelength tunable light source 14 is replaced with a light branching unit 7.
  • the optical branching unit 7 includes a collimating lens 7A, an isolator 7B, a collimating lens 7C, an isolator 7D, and an optical coupler 7E.
  • the optical coupler 7E separates the light L1 output from the SOA 2A into the output light L2 and the local oscillation light LO.
  • the light L1 passes through the collimator lens 7A, the isolator 7B, and the condenser lens 4 and is output to the optical transmitter.
  • the local oscillation light LO passes through the collimator lens 7C, the isolator 7D, and the condenser lens 5 and is output to the optical transmission unit. Since the other configuration of the wavelength tunable light source 20 is the same as that of the wavelength tunable light source 14, the description thereof is omitted.
  • the wavelength tunable light source 20 can branch the light output from the light output unit 2 without using a prism or a mirror, as compared with the wavelength tunable light source 14.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the wavelength tunable light source according to the fourth embodiment.
  • a wavelength tunable light source 21 shown in FIG. 11 has a configuration in which the light branching unit 3 of the wavelength tunable light source 14 is replaced with the light branching unit 8 and the condenser lenses 4 and 5 are removed.
  • the optical branching unit 8 includes an optical fiber array 8A and an optical coupler 7E. Similar to the wavelength variable light source 20, the optical coupler 7E separates the light L1 output from the SOA 2A into the output light L2 and the local oscillation light LO. In the optical fiber array 8A, the optical fiber 4A and the optical fiber 5A are fixed in parallel.
  • the output light L2 is incident on the end face of the optical fiber 4A, and the local oscillation light LO is incident on the end face of the optical fiber 5A. Since the other configuration of the wavelength tunable light source 21 is the same as that of the wavelength tunable light source 14, the description thereof is omitted.
  • variable wavelength light source 21 has a simple configuration in which the light branched by the optical coupler 7E is directly incident on the optical fiber. That is, a wavelength tunable light source can be realized without using a prism, a mirror, a collimating lens, and an isolator. It can be manufactured by a simple manufacturing process.
  • Embodiment 5 A pluggable optical module according to a fifth embodiment will be described.
  • the optical transmitter 12 and the optical modulators 6 and 17A described above have been described as being configured as a general Mach-Zehnder optical modulator having two arms.
  • an optical transmission unit 70 that can be used as the optical transmission unit 12 and the optical modulation units 6 and 17A and that can output a QPSK optical signal having a Mach-Zehnder optical modulator will be described.
  • FIG. 12 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the optical transmission unit 70 according to the fifth embodiment.
  • the optical transmission unit 70 includes an optical modulator 71 and a drive circuit 72.
  • the optical modulator 71 has a configuration in which a plurality of general Mach-Zehnder optical modulators are combined.
  • the optical modulator 71 has a configuration in which two Mach-Zehnder optical modulators MZ1 and MZ2 are combined.
  • the Mach-Zehnder optical modulators MZ1 and MZ2 are arranged in parallel and have the same configuration as that of the optical transmission unit 12 described in the first embodiment.
  • the output light L2 is input to the optical waveguide WG11.
  • the optical waveguide WG11 is branched into an optical waveguide WG12 and an optical waveguide WG13.
  • the optical waveguide WG12 is connected to the input of the Mach-Zehnder optical modulator MZ1, and the optical waveguide WG13 is connected to the input of the Mach-Zehnder optical modulator MZ2.
  • the output of the Mach-Zehnder optical modulator MZ1 is connected to the optical waveguide WG14, and the output of the Mach-Zehnder optical modulator MZ2 is connected to the optical waveguide WG15.
  • the optical waveguide WG14 and the optical waveguide WG15 merge and are connected to the optical waveguide WG16.
  • An optical signal LS1 is output from the optical waveguide WG16 to the outside.
  • phase modulation areas PMA and PMB arranged in the two optical waveguides of the Mach-Zehnder optical modulator MZ1 are referred to as phase modulation areas PM1 and PM2.
  • the phase modulation areas PMA and PMB arranged in the two optical waveguides of the Mach-Zehnder type optical modulator MZ2 are referred to as phase modulation areas PM3 and PM4.
  • phase modulation regions PM5 and PM6 are disposed in the optical waveguides WG14 and WG15, respectively.
  • the drive circuit 72 can control the operation point of the optical modulator 71 by controlling the modulation operation of the optical modulator 71 and applying a bias voltage to each of the phase modulation regions PM1 to PM6.
  • the drive circuit 72 can modulate the output light L2 to be an optical signal LS1 by applying a modulation signal to each of the phase modulation regions PM1 to PM6.
  • the drive circuit 72 applies one of a pair of differential signals to each of the phase modulation regions PM1 and PM2, for example.
  • the positive phase modulation signal DS1_I is applied to the phase modulation region PM1
  • the negative phase modulation signal DS1_R which is a signal obtained by inverting the positive phase modulation signal DS1_I, is applied to the phase modulation region PM2.
  • a phase difference of 180 ° can be generated between the optical signal modulated in the phase modulation region PM1 and the optical signal modulated in the phase modulation region PM2.
  • the drive circuit 72 applies one of a pair of differential signals to each of the phase modulation regions PM3 and PM4, for example.
  • the positive phase modulation signal DS2_I is applied to the phase modulation region PM3
  • the negative phase modulation signal DS2_R that is a signal obtained by inverting the positive phase modulation signal DS2_I is applied to the phase modulation region PM4.
  • a phase difference of 180 ° can be generated between the optical signal modulated in the phase modulation region PM3 and the optical signal modulated in the phase modulation region PM4.
  • the drive circuit 72 applies one of a pair of differential signals to each of the phase modulation regions PM5 and PM6, for example.
  • the positive phase modulation signal DS3_I is applied to the phase modulation region PM5
  • the negative phase modulation signal DS3_R that is a signal obtained by inverting the positive phase modulation signal DS3_I is applied to the phase modulation region PM6.
  • a 90 ° phase difference can be generated between the optical signal modulated in the phase modulation region PM5 and the optical signal modulated in the phase modulation region PM6.
  • the phase of the optical signal output from the phase modulation region PM5 is 0 ° and 180 °
  • the phase of the optical signal output from the phase modulation region PM6 is 90 ° and 270 °.
  • the optical signal LS1 output from the optical transmission unit 70 is a QPSK optical signal subjected to four-phase displacement modulation.
  • the bias voltage to be applied to the phase modulation regions PM1 to PM6 of the light modulation unit 71 may be determined by a predetermined control means (for example, the optical transmission device 93 or the control unit 16).
  • the optical transmission unit that outputs a QPSK signal has been described, but this is merely an example.
  • an optical transmitter using another modulation method such as DP-QPSK or QAM can be appropriately applied to a pluggable optical module.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the optical output unit and the optical receiving unit may be configured as a single mixed optical module, and the output light and the local oscillation light may enter the mixed optical module.
  • the light L1 from the light output unit may be input to the mixed optical module and branched into output light and local oscillation light in the mixed optical module. That is, this mixed optical module may include the function of the optical branching unit in the above-described wavelength tunable light source.
  • the wavelength variable light source, the optical transmission unit, the optical reception unit, and the optical output adjustment unit are controlled according to the control signal CON from the optical transmission device 93. It is only an example.
  • the pluggable optical module can autonomously control the wavelength tunable light source, the optical transmission unit, the optical reception unit, and the optical output adjustment unit without depending on a control signal from the outside.
  • the exchange of control signals via the pluggable electrical connector 11 can be realized by applying a technique such as MDIO (Management Data Input / Output) or I2C (Inter-Integrated Circuit).
  • MDIO Management Data Input / Output
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • the intensity of the optical signal output from the optical transmission unit or the optical output adjustment unit is monitored, and for example, the optical output intensity of the wavelength variable light source or the optical intensity adjustment operation of the optical output adjustment unit is feedback controlled. Also good.
  • a part of the light output from the optical transmission unit or the optical output adjustment unit is branched by an optical splitter or the like, and the branched light is monitored by a light receiving element such as a photodiode.
  • the control unit can feedback control the light output intensity of the wavelength variable light source or the light intensity adjustment operation of the light output adjustment unit. This feedback control may be executed according to a command from the optical transmission device 93, or may be executed autonomously by the pluggable optical module.
  • the optical receiver 13 has been described as receiving a DP-QPSK optical signal, but this is merely an example.
  • another modulation signal such as QAM (quadrature amplitude modulation) may be received.
  • the wavelength tunable light source has been described as being configured with an SOA and a wavelength filter, but other configurations can be used as long as they function as a wavelength tunable light source.
  • the variable wavelength light source may be configured by a DFB (Distributed FeedBack) laser array and a selection unit that selects laser light from a plurality of DFB lasers included in the DFB laser array.
  • a DFB (Distributed FeedBack) laser array instead of a DFB (Distributed FeedBack) laser array, a laser array composed of other types of lasers such as a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser may be used.

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Abstract

デジタルコヒーレント通信に用いられる小型のプラガブル光モジュールを実現する。プラガブル電気コネクタ(11)は、光伝送装置に対して挿抜可能に構成され、光伝送装置と、変調信号(MOD)及びデータ信号(DAT)を通信可能である。波長可変光源(14)は、所定の波長の出力光(L2)と局部発振光(LO)とを出力する。光送信部(12)は、変調信号(MOD)に応じて出力光(L2)を変調した光信号(LS1)を出力する。光受信部(13)は、局部発振光(LO)を用いて受信した光信号(LS2)をデータ信号(DAT)に復調し、データ信号(DAT)を出力する。プラガブル光レセプタ(15A、15B)は、光ファイバが挿抜可能に構成され、光信号(LS1)を光ファイバへ出力可能であり、かつ、光ファイバを介して受けとった光信号(LS2)を光受信部(13)へ転送可能である。

Description

プラガブル光モジュール及び光通信システム
 本発明は、プラガブル光モジュール及び光通信システムに関する。
 近年、通信トラフィックの急激な増加により、伝送容量の拡大が必要となっている。これに応じて、光ネットワークシステムの高速化/大容量化が進展している。そのため、光ネットワークシステムのキーデバイスである光通信モジュールには、小型化/高速化が求められている。
 また、光通信システムの大容量化を実現する手法として、光信号の多値位相変調を行うデジタルコヒーレント通信が一般的となっている。このデジタルコヒーレント通信においても、同様に光通信モジュールの小型化/高速化が求められている。
 デジタルコヒーレント通信に用いられるデジタルコヒーレントトランシーバは、一般に、光信号送信機能及び光信号受信機能の両方を有する。この場合、光信号送信機能の光変調器で変調されて光信号となる光を出力する波長可変光源と、光信号受信機能での光信号の検波に用いられる局部発振光を出力する波長可変光源と、が必要となる(例えば、特許文献1及び2)。
特開2009-278015号公報 特開2009-194025号公報
 ところが、発明者は、上述のデジタルコヒーレントトランシーバには、以下に示す問題点があることを見出した。上述のデジタルコヒーレントトランシーバでは、2つの波長可変光源が必要であるので、2つの波長可変光源を実装するためのスペースを確保しなければならない。そのため、デジタルコヒーレントトランシーバの小型化が困難である。
 さらに、デジタルコヒーレント通信に用いられるプラガブル光モジュールでは、送信用光モジュール、受信用光モジュール、波長可変光源や入力/出力インターフェースなどの複数の光部品を搭載しなければならない。一方、上述と同様に小型化が求められるので、波長可変光源を2つ搭載することは小型化実現の妨げとなる。
 本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、デジタルコヒーレント通信に用いられる小型のプラガブル光モジュールを実現することである。
 本発明の一態様であるプラガブル光モジュールは、光伝送装置に対して挿抜可能に構成され、前記光伝送装置と、変調信号及び通信データ信号を通信可能であるプラガブル電気コネクタと、所定の波長の出力光と局部発振光とを出力する波長可変光源と、前記変調信号に応じて前記出力光を変調した第1の光信号を出力する光送信部と、前記局部発振光を用いて受信した第2の光信号を前記通信データ信号に復調し、前記通信データ信号を出力する光受信部と、光ファイバが挿抜可能に構成され、前記第1の光信号を前記光ファイバへ出力可能であり、かつ、前記光ファイバを介して受けとった前記第2の光信号を前記光受信部へ転送可能であるプラガブル光レセプタと、を備えるものである。
 本発明の一態様である光通信システムは、光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバが挿抜可能に構成され、前記光ファイバに第1の光信号を出力し、前記光ファイバを介して第2の光信号を受信するプラガブル光モジュールと、前記プラガブル光モジュールが挿抜可能に構成される光伝送装置と、を備え、前記プラガブル光モジュールは、前記光伝送装置に対して挿抜可能に構成され、前記光伝送装置と、変調信号及び通信データ信号を通信可能であるプラガブル電気コネクタと、所定の波長の出力光と局部発振光とを出力する波長可変光源と、前記変調信号に応じて前記出力光を変調した前記第1の光信号を出力する光送信部と、前記局部発振光を用いて受信した前記第2の光信号を前記通信データ信号に復調し、前記通信データ信号を出力する光受信部と、光ファイバが挿抜可能に構成され、前記第1の光信号を前記光ファイバへ出力可能であり、かつ、前記光ファイバを介して受けとった前記第2の光信号を前記光受信部へ転送可能であるプラガブル光レセプタと、を備えるものである。
 本発明によれば、デジタルコヒーレント通信に用いられる小型のプラガブル光モジュールを実現することができる。
実施の形態1にかかるプラガブル光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態1にかかるプラガブル光モジュールが搭載される光通信システムの要部構成例を示すブロック図である。 実施の形態1にかかる波長可変光源の構成例を示すブロック図である。 実施の形態1にかかる光送信部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態1にかかる光受信部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態1にかかるプラガブル光モジュールを外部の光ファイバ側から見た場合の斜視図である。 実施の形態1にかかるプラガブル光モジュールを光伝送装置側から見た場合の斜視図である。 実施の形態2にかかるプラガブル光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態3にかかるプラガブル光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態4にかかる波長可変光源の一例を示す図である。 実施の形態4にかかる波長可変光源の一例を示す図である。 実施の形態5にかかる光送信部70の構成を模式的に示すブロック図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
 実施の形態1
 実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100について説明する。プラガブル光モジュール100は、外部の通信装置との間でデジタルコヒーレント光通信を行うことができるように構成されるものである。図1は、実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100の構成を模式的に示すブロック図である。図2は、実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100が搭載される光通信システム1000の要部構成例を示すブロック図である。
 図2に示すように、プラガブル光モジュール100は、コネクタ付きの光ファイバ91及び92のコネクタ部が挿抜可能に構成される。コネクタ付きの光ファイバ91及び92のコネクタとしては、例えばLC型コネクタやMU型コネクタを用いることができる。プラガブル光モジュール100は、通信ホストである光伝送装置93から入力される制御信号CONに基づいて制御される。プラガブル光モジュール100は、制御信号CONとともに、光伝送装置93からデータ信号である変調信号MODを受信することも可能である。この場合、プラガブル光モジュール100は、受信した変調信号MODに基づいて変調した光信号LS1(第1の光信号とも称する)を、光ファイバ91を介して出力することができる。また、プラガブル光モジュール100は、光ファイバ92を介して外部から受信した光信号LS2(第2の光信号とも称する)に対応するデータ信号DATを、光伝送装置93へ出力することができる。光伝送装置93は、例えば、プラガブル光モジュール100からの通信データ信号又はプラガブル光モジュール100に入力する通信データ信号のフレーム処理等の通信データ処理を行う。
 プラガブル光モジュール100は、プラガブル電気コネクタ11、光送信部12、光受信部13、波長可変光源14及びプラガブル光レセプタ15A及び15Bを有する。
 プラガブル電気コネクタ11は、光伝送装置93に対して挿抜可能に構成される。プラガブル電気コネクタ11は、光伝送装置93から出力される電気信号である制御信号CONを受け取って、光送信部12、光受信部13及び波長可変光源の一部又は全部に所定の制御信号を転送可能に構成される。プラガブル電気コネクタ11は、光伝送装置93から出力される電気信号である変調信号MODを受け取って、光送信部12に転送する。プラガブル電気コネクタ11は、光受信部13が出力するデータ信号DATを、光伝送装置93へ転送する。
 波長可変光源14は、例えば制御信号CONに応じて決定された波長を有する光を出力する波長可変光モジュールとして構成される。図2では、制御信号CONに基づく制御信号CON1が波長可変光源14に入力される例を示している。波長可変光源14の構成例について説明する。図3は、実施の形態1にかかる波長可変光源14の構成例を示すブロック図である。波長可変光源14は、キャリア1、光出力部2、光分岐部3、集光レンズ4及び5を有する。光出力部2及び光分岐部3は、キャリア1上に搭載され、又は形成される。
 光出力部2は、例えば石英やシリコンなどにより構成された光導波路を有するPLC(Planer Lightwave Circuit)として構成される。光出力部2は、半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifire、以下SOAと称する)2A及び波長フィルタ2Bを有する。SOA2Aは、CW(Continuous wave)光を出力する能動光素子であり、例えば半導体レーザーダイオードである。波長フィルタ2Bは、例えば複数のリング共振器、ループミラー、及びリング共振器に電圧を印加するための電極などを有する外部共振器として構成される。SOA2Aと波長フィルタ2Bとは、互いの導波路が調芯されるように設けられる。
 SOA2Aから出射した光は、波長フィルタ2Bに入射する。波長フィルタ2Bに入射した光は、リング共振器を経てループミラーで折り返され、SOA2Aに入射する。複数のリング共振器のそれぞれの直径は僅かに異なっているので、各リング共振器でピークが一致する波長は波長可変範囲の中でただ1つとなる。そのため、ループミラーとSOA2Aとの間でリング共振器により選択された波長での共振が生じ、その結果、光出力部2はレーザ発振する。SOA2Aから出力されるレーザ光は、光L1として光分岐部3に入射する。
 波長フィルタ2Bでは、リング共振器上に設けられた電極に電圧を印加することで、リング共振器の実効屈折率を変化させることができる。これにより、リング共振器の光路長を変化させることができる。つまり、電極に電圧を印加することで、光出力部2が出力する光L1の波長を変化させることができる。すなわち、光出力部2は、波長可変レーザとして機能することができる。
 光分岐部3は、コリメートレンズ3A、アイソレータ3B、プリズム3C及びミラー3Dを有する。コリメートレンズ3Aは、光出力部2が出力した光L1を平行光に変換する。アイソレータ3Bは、戻り光の防止のために設けられるものである。つまり、アイソレータ3Bは、光出力部2側から入射する光を透過させるが、反対側から入射する光を透過させないように構成される。アイソレータ3Bを透過した光(平行光)は、プリズム3Cにより出力光L2と局部発振光LOとに分岐される。プリズム3Cを透過した出力光L2は、集光レンズ4を介して出射される。集光レンズ4と光送信部12との間は例えば光ファイバ4Aで接続され、出力光L2は光ファイバ4Aを介して光送信部12に入射する。プリズム3Cで反射された局部発振光LOは、集光レンズ5を介して出射される。集光レンズ5と光受信部13との間は例えば光ファイバ5Aで接続され、局部発振光LOは光ファイバ5Aを介して光受信部13に入射する。
 図1に戻り、光送信部12について説明する。光送信部12は、光伝送装置93からプラガブル電気コネクタ11を介して入力される変調信号MODに基づいて、波長可変光源14から入力する出力光L2を変調し、変調した光を光信号LS1として出力する。このとき、光送信部12は、光伝送装置93からプラガブル電気コネクタ11を介して入力される制御信号CONに基づいて制御される。図2では、制御信号CONに基づく制御信号CON2が光送信部12に入力される例を示している。これにより、光送信部12は、出力光L2の波長に応じた最適な変調動作を行うことができる。
 光送信部12は、例えばマッハツェンダ型光変調器で構成される。マッハツェンダ型光変調器が出力光L2を所定の変調方式で変調することで、光信号LS1を出力する。光送信部12は、マッハツェンダ型光変調器の光導波路に設けられた位相変調領域に変調信号MODに応じた信号を印加することで、出力光L2を変調する。光送信部12は、位相変調、振幅変調、偏波変調などの各種の変調方式で、又は、各種の変調方式を組み合わせて出力光L2を変調することができる。ここで、マッハツェンダ型光変調器は、例えば、半導体光変調器等である。
 ここで、位相変調領域とは、光導波路上に形成された電極を有する領域である。そして、電極に電気信号、例えば電圧信号が印加されることにより、電極の下の光導波路の実効屈折率が変化する。その結果、位相変調領域の光導波路の実質的な光路長を変化させることができる。これにより、位相変調領域は、光導波路を伝搬する光信号の位相を変化させることができる。そして、2本の光導波路の間を伝搬する光信号間に位相差を与えることで、光信号を変調することができる。
 光送信部12の構成例について説明する。図4は、実施の形態1にかかる光送信部12の構成を模式的に示す図である。光送信部12は、一般的なマッハツェンダ型光変調器として構成される。光送信部12は、光変調器12A及び駆動回路12Bを有する。
 光変調器12Aは、波長可変光源14からの出力光L2を変調して、光信号LS1を出力する。光変調器12Aは光導波路WG1~WG4、位相変調領域PMA及びPMBを有する。光導波路WG1の一端には、波長可変光源14からの出力光L2が入力する。光導波路WG1の他端は、光導波路WG2の一端及び光導波路WG3の一端と光学的に接続される。よって、光導波路WG1を伝搬する光は、光導波路WG2と光導波路WG3とに分岐される。光導波路WG2の他端及び光導波路WG3の他端とは、光導波路WG4の一端と接続される。光導波路WG2には、光導波路WG2を伝搬する光の位相を変化させる位相変調領域PMAが配置される。光導波路WG3には、光導波路WG2を伝搬する光の位相を変化させる位相変調領域PMBが配置される。光導波路WG4の他端からは、光信号LS1が出力される。
 駆動回路12Bは、光変調器12Aの変調動作を制御するとともに、位相変調領域PMA及びPMBの一方又は双方に、制御信号CON2に応じてバイアス電圧VBIASを印加することで光変調器12Aの動作点を制御することができる。以下では、駆動回路12Bは、位相変調領域PMA及びPMBにバイアス電圧を印加するものとして説明する。また、駆動回路12Bは、位相変調領域PMA及びPMBの一方又は双方に変調信号MODに応じた信号を印加することで、出力光L2を変調して光信号LS1とすることができる。この例では、駆動回路12Bは、位相変調領域PMAに変調信号MODに応じた変調信号SIG_M1を印加する。駆動回路12Bは、位相変調領域PMBに変調信号MODに応じた変調信号SIG_M2を印加する。
 なお、図示しないが、光送信部12は、光出力調整部を有してもよい。光出力調整部は、光送信部12から出力される光信号LS1を減衰又は遮断することで、光信号LS1の光強度を調整してもよい。光出力調整部は、光伝送装置93からプラガブル電気コネクタ11を介して入力される制御信号CON又は制御信号CONとは異なる制御信号に応じて、光信号LS1の光強度を調整してもよい。光出力調整部としては、例えば光アッテネータを用いてもよい。
 光受信部13は、光ファイバ92を介して外部から受信した光信号LS2を、波長可変光源14からの局部発振光LOと干渉させることで、復調を行う。そして、光受信部13は、復調された電気信号であるデータ信号DATを、プラガブル電気コネクタ11を介して光伝送装置93へ出力する。このとき、光受信部13は、光伝送装置93からプラガブル電気コネクタ11を介して入力される制御信号CONに基づいて制御される。図2では、制御信号CONに基づく制御信号CON3が光受信部13に入力される例を示している。これにより、光受信部13は、局部発振光LO(ないしは光信号LS2)の波長に応じた最適な復調動作を行うことができる。
 光受信部13は、例えば、DP-QPSK(Dual-Polarization Quadrature Phase-Shift Keying)光信号を電気信号に復調するデジタルコヒーレント受信を行う受信器である。図5は、実施の形態1にかかる光受信部13の構成例を示すブロック図である。図5に示すように、光受信部13は、偏光ビームスプリッタ(Polarization Beam Splitter:以下、PBSと表記する)31、PBS32、90°ハイブリッド33及び34、光電変換器(O/E:Optical/Electrical converter)41~44、アナログ/デジタル変換器(ADC:Analog to Digital Converter)51~54及びデジタル信号処理部(Digital Signal Processor、以下DSPと表記する)35を有する。
 PBS31には、プラガブル光レセプタ15Bを介して、光信号LS2(例えば、DP-QPSK光信号)が入力する。PBS31は、入力した光信号LS2を、直交する2つの偏波成分に分離する。具体的には、PBS31は、光信号LS2を、互いに直交するx偏波成分xinとy偏波成分yinとに分離する。x偏波成分xinは90°ハイブリッド33に入力し、y偏波成分yinは90°ハイブリッド34に入力する。
 波長可変光源14からの局部発振光LOは、PBS32に入力する。本実施の形態では、PBS32は、局部発振光LOを、直交する2つの偏波成分(x偏波成分LO及びy偏波成分LO)に分離する。局部発振光のx偏波成分LOは90°ハイブリッド33に入力し、局部発振光のy偏波成分LOは90°ハイブリッド34に入力する。
 90°ハイブリッド33は、局部発振光のx偏波成分LOとx偏波成分xinとを干渉させることで検波し、I(In-phase:同相)成分(以下、xin-I成分)と、I成分と位相が90°異なるQ(Quadrature:直交)成分(以下、xin-Q成分)と、を検波光として出力する。90°ハイブリッド34は、局部発振光のy偏波成分LOとy偏波成分yinとを干渉させることで検波し、I成分(以下、yin―I成分)及びQ成分(以下、yin―Q成分)を検波光として出力する。
 光電変換器41~44は、90°ハイブリッド33及び34が出力する4つの光信号(xin-I成分、xin-Q成分、yin-I成分及びxin-Q成分)のそれぞれを光電変換する。そして、光電変換器41~44は、光電変換により生成したアナログ電気信号を、それぞれADC51~54に出力する。具体的には、光電変換器41は、xin-I成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をADC51に出力する。光電変換器42は、xin-Q成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をADC52に出力する。光電変換器43は、yin-I成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をADC53に出力する。光電変換器44は、yin-Q成分を光電変換し、生成したアナログ電気信号をADC54に出力する。
 ADC51~54は、光電変換器41~44が出力するアナログ電気信号を、それぞれデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をDSP35に出力する。
 DSP35は、入力するデジタル信号に所定の偏波分離デジタル信号処理を行い、復調した信号を含むデータ信号DATを出力する。データ信号DATは、プラガブル電気コネクタ11を介して、外部の光伝送装置93に出力される。
 プラガブル光レセプタ15Aは、外部のコネクタ付きの光ファイバ91のコネクタが挿抜可能に構成される。光送信部12から出力された光信号LS1は、プラガブル光レセプタ15Aを介して、光ファイバ91に送出される。プラガブル光レセプタ15Bは、外部のコネクタ付きの光ファイバ92のコネクタが挿抜可能に構成される。外部から光ファイバ92を伝搬してきた光信号LS2は、プラガブル光レセプタ15Bを介して、光受信部13に入力される。ここでは、プラガブル光レセプタ15Aとプラガブル光レセプタ15Bとは分離して設けられているが、当然のことながら、プラガブル光レセプタ15Aとプラガブル光レセプタ15Bとは一体化した単一のプラガブル光レセプタとして構成されてもよい。
 プラガブル光モジュール100の外観を示す。図6は、実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100を光ファイバ91及び92側から見た場合の斜視図である。図6に示す符号61は、プラガブル光モジュール100の上面を示す。図6に示す符号62は、プラガブル光レセプタ15A及び15Bの光ファイバのコネクタの差込口を示す。図7は、実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100を光伝送装置93側から見た場合の斜視図である。図7に示す符号63は、プラガブル光モジュール100の下面を示す。図7に示す符号64は、プラガブル電気コネクタ11の光伝送装置93との接続部を示す。
 以上、本構成では、デジタルコヒーレント通信用のプラガブル光モジュールにおいて、波長可変光源を1つ設けるだけで、光送信部に変調対象となる光を供給し、かつ、光受信部が受信した光信号を検波するための局部発振光を供給することができる。つまり、光送信部での変調対象となる光を供給するための光源と、光受信部が受信した光信号を検波するための局部発振光を供給するための光源と、を独立して設ける必要がない。
 従って、本構成によれば、デジタルコヒーレント通信用のプラガブル光モジュールの小型化を実現することができる。また、波長可変光源の数を削減できるので、製造コストを低減することもできる。
 実施の形態2
 次に、実施の形態2にかかるプラガブル光モジュール200について説明する。プラガブル光モジュール200は、実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100の変形例である。図8は、実施の形態2にかかるプラガブル光モジュール200の構成を模式的に示すブロック図である。プラガブル光モジュール200は、プラガブル光モジュール100の光送信部12を光送信部17に置換し、制御部16を追加した構成を有する。プラガブル光モジュール200のその他の構成は、プラガブル光モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
 制御部16は、光伝送装置93からプラガブル電気コネクタ11を介して入力される制御信号CONに基づいて、波長可変光源14、光送信部17及び光受信部13の動作を制御する。具体的には、制御部16は、制御信号CONに基づいて、制御信号CON1~CON4を生成する。制御信号CON1は、プラガブル光モジュール100と同様に、波長可変光源14へ出力される。制御信号CON2及びCON4は、光送信部17へ出力される。制御信号CON3は、プラガブル光モジュール100と同様に、光受信部13へ出力される。
 光送信部17について説明する。光送信部17は、光変調部17A及び光出力調整部17Bを有する。光変調部17Aは、プラガブル光モジュール100の光送信部12と同様の構成を有するので、説明を省略する。
 光出力調整部17Bは、制御部16から出力される制御信号CON4に応じて、光信号LS1の光強度を調整する。光出力調整部17Bは、例えば光変調部17Aから出力される光信号LS1を減衰又は遮断することで、光信号LS1の光強度を調整することができる。光出力調整部17Bは、例えば光アッテネータを用いることができる。
 以上、本構成によれば、光送信部に光出力調整部を設けることで、出力する光信号の強度を容易に調整することができる。かつ、本構成では、制御部によって、プラガブル光モジュール200内の各部品(波長可変光源、光送信部及び光受信部)を使用目的に合わせて具体的に制御することができる。
 実施の形態3
 次に、実施の形態3にかかるプラガブル光モジュール300について説明する。プラガブル光モジュール300は、実施の形態2にかかるプラガブル光モジュール100の変形例である。図9は、実施の形態3にかかるプラガブル光モジュール300の構成を模式的に示すブロック図である。プラガブル光モジュール300は、プラガブル光モジュール100の波長可変光源14及び光送信部12を統合して光送信部18とし、かつ、光出力調整部19を追加した構成を有する。プラガブル光モジュール200のその他の構成は、プラガブル光モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
 光送信部18について説明する。光送信部18は、波長可変光源14及び光変調部6を有する。光出力部2、光分岐部3及び光変調部6は、波長可変光源14と同様に、例えばキャリア1上に搭載又は形成される。図9では、図面の簡略化のため、キャリア1を省略している。光変調部6は上述の光送信部12と同様であるので、説明を省略する。以上より、プラガブル光モジュール300では、実施の形態1にかかるプラガブル光モジュール100における波長可変光源14と光送信部12の機能が、1つの光送信部18(光変調器モジュールと理解してもよい)に集約された構成を有するものとして理解できる。
 光出力調整部19は、上述の光出力調整部17Bと同様であるので、説明を省略する。
 以上、本構成によれば、光出力部、光分岐部及び光変調部(すなわち、光送信部)を1つの素子として集積することができる。これにより、波長可変光源及び光送信部を、1つの光変調器モジュールとして構成することができる。特に、光出力部、光分岐部及び光変調部を半導体素子として製造する場合には、共通のプロセスを適用することが可能であるので、集積光変調器モジュールの製造コストを低減することができる。
 この際、集積光変調器モジュールは、石英、半導体(例えばシリコン、又は、InP(インジウムリン)などの化合物半導体など)を用いて構成することができる。また、集積光変調器モジュールは、出力する光のビームスポットを成形するビームスポット変換器を含んでもよい。
 また、当然のことながら、本実施の形態において、光出力調整部は光送信部に含まれてもよい。
 実施の形態4
 本実施の形態では、波長可変光源14の変形例について説明する。図10は、実施の形態4にかかる波長可変光源の一例を示す図である。図10に示す波長可変光源20は、波長可変光源14の光分岐部3を光分岐部7に置換した構成を有する。光分岐部7は、コリメートレンズ7A、アイソレータ7B、コリメートレンズ7C、アイソレータ7D、及び光カプラ7Eを有する。光カプラ7Eは、SOA2Aから出力される光L1を出力光L2と局部発振光LOとに分離する。光L1は、コリメートレンズ7A、アイソレータ7B及び集光レンズ4を通過して光送信部へ出力される。局部発振光LOは、コリメートレンズ7C、アイソレータ7D及び集光レンズ5を通過して光送信部へ出力される。波長可変光源20のその他の構成は、波長可変光源14と同様であるので、説明を省略する。
 以上の通り、波長可変光源20は、波長可変光源14と比べて、プリズムやミラーを用いずとも、光出力部2から出力される光を分岐することができる。
 さらに、波長可変光源14の他の変形例について説明する。図11は、実施の形態4にかかる波長可変光源の他の一例を示す図である。図11に示す波長可変光源21は、波長可変光源14の光分岐部3を光分岐部8に置換し、集光レンズ4及び5を除去した構成を有する。光分岐部8は、光ファイバアレイ8A及び光カプラ7Eを有する。光カプラ7Eは、波長可変光源20と同様に、SOA2Aから出力される光L1を出力光L2と局部発振光LOとに分離する。光ファイバアレイ8Aは、光ファイバ4Aと光ファイバ5Aとが平行に固定されている。また、出力光L2は光ファイバ4Aの端面に入射し、局部発振光LOは光ファイバ5Aの端面に入射する。波長可変光源21のその他の構成は、波長可変光源14と同様であるので、説明を省略する。
 以上の通り、波長可変光源21は、光カプラ7Eで分岐した光を直接的に光ファイバに入射させる簡易な構成である。つまり、プリズム、ミラー、コリメートレンズ及びアイソレータを用いずに波長可変光源を実現できるので、波長可変光源21は、波長可変光源14及び20と比べて、小型化が可能であり、かつ、低コストかつ簡易な製造プロセスで製造することができる。
実施の形態5
 実施の形態5にかかるプラガブル光モジュールについて説明する。上述の光送信部12、光変調部6及び17Aは、2本のアームを有する一般的なマッハツェンダ型光変調器として構成されるものとして説明した。これに対し、本実施の形態においては、光送信部12、光変調部6及び17Aとして利用可能な、マッハツェンダ型光変調器を有するQPSK光信号を出力可能な光送信部70について説明する。
 図12は、実施の形態5にかかる光送信部70の構成を模式的に示すブロック図である。光送信部70は、光変調器71及び駆動回路72を有する。光変調器71は、一般的なマッハツェンダ型光変調器を複数個組み合わせた構成を有する。この例では、光変調器71は、2つのマッハツェンダ型光変調器MZ1及びMZ2を組み合わせた構成を有する。マッハツェンダ型光変調器MZ1及びMZ2は、並列に配置され、それぞれ実施の形態1で説明した光送信部12と同様の構成を有する。
 光導波路WG11には、出力光L2が入力される。光導波路WG11は、光導波路WG12と光導波路WG13とに分岐される。光導波路WG12は、マッハツェンダ型光変調器MZ1の入力と接続され、光導波路WG13はマッハツェンダ型光変調器MZ2の入力と接続される。
 マッハツェンダ型光変調器MZ1の出力は光導波路WG14と接続され、マッハツェンダ型光変調器MZ2の出力は光導波路WG15と接続される。光導波路WG14と光導波路WG15とは合流して、光導波路WG16と接続される。光導波路WG16からは、光信号LS1が外部へ出力される。
 なお、本実施の形態では、マッハツェンダ型光変調器MZ1の2本の光導波路に配置された位相変調領域PMA及びPMBを、位相変調領域PM1及びPM2とする。マッハツェンダ型光変調器MZ2の2本の光導波路に配置された位相変調領域PMA及びPMBを、位相変調領域PM3及びPM4とする。また、光導波路WG14及びWG15には、それぞれ位相変調領域PM5及びPM6が配置されている。
 駆動回路72は、光変調器71の変調動作を制御するとともに、位相変調領域PM1~PM6のそれぞれにバイアス電圧を印加することで、光変調器71の動作点を制御することができる。また、駆動回路72は、位相変調領域PM1~PM6のそれぞれに変調信号を印加することで、出力光L2を変調して光信号LS1とすることができる。
 駆動回路72は、例えば、位相変調領域PM1及びPM2のそれぞれに、一対の差動信号の一方を印加する。具体的には、例えば、位相変調領域PM1には正相変調信号DS1_Iが印加され、位相変調領域PM2には正相変調信号DS1_Iを反転した信号である逆相変調信号DS1_Rが印加される。これにより、位相変調領域PM1で変調された光信号と、位相変調領域PM2で変調された光信号との間に、180°の位相差を生じさせることができる。
 また、駆動回路72は、例えば、位相変調領域PM3及びPM4のそれぞれに、一対の差動信号の一方を印加する。具体的には、例えば、位相変調領域PM3には正相変調信号DS2_Iが印加され、位相変調領域PM4には正相変調信号DS2_Iを反転した信号である逆相変調信号DS2_Rが印加される。これにより、位相変調領域PM3で変調された光信号と、位相変調領域PM4で変調された光信号との間に、180°の位相差を生じさせることができる。
 更に、駆動回路72は、例えば、位相変調領域PM5及びPM6のそれぞれに、一対の差動信号の一方を印加する。具体的には、例えば、位相変調領域PM5には正相変調信号DS3_Iが印加され、位相変調領域PM6には正相変調信号DS3_Iを反転した信号である逆相変調信号DS3_Rが印加される。これにより、位相変調領域PM5で変調された光信号と、位相変調領域PM6で変調された光信号との間には、90°の位相差を生じさせることができる。
 以上より、位相変調領域PM5から出力される光信号の位相を0°及び180°とすると、位相変調領域PM6から出力される光信号の位相は90°及び270°となる。その結果、光送信部70が出力する光信号LS1は、四位相変位変調されたQPSK光信号であることが理解できる。
 本構成では、所定の制御手段(例えば、光伝送装置93や制御部16)によって、光変調部71の位相変調領域PM1~PM6に印加するバイアス電圧を決定してもよい。
 以上、本構成によれば、QPSK信号を出力可能なプラガブル光モジュールを実現できることが理解できる。
 本実施の形態では、QPSK信号を出力する光送信部について説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、DP-QPSKやQAMなどの他の変調方式を用いる光送信部を、適宜プラガブル光モジュールに適用できることは言うまでもない。
その他の実施の形態
 なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態においては、光出力部と光受信部とが分離して設けられる構成について説明したが、この構成に限られるものではない。例えば、光出力部と光受信部とは、単一の混載光モジュールとして構成され、この混載光モジュールに出力光と局部発振光とが入射する構成としてもよい。また、この混載光モジュールに光出力部からの光L1が入力し、混載光モジュール内で出力光と局部発振光とに分岐されてもよい。すなわち、この混載光モジュールは、上述の波長可変光源における光分岐部の機能を含んでもよい。
 上述の実施の形態においては、光伝送装置93からの制御信号CONに応じて、波長可変光源、光送信部、光受信部、及び光出力調整部が制御されるものとして説明したが、これは例示にすぎない。プラガブル光モジュールは、外部からの制御信号によらず、自律的に波長可変光源、光送信部、光受信部、及び光出力調整部を制御することもできる。
 上述の実施の形態において、プラガブル電気コネクタ11を介した制御信号のやり取りは、MDIO(Management Data Input/Output)やI2C(Inter-Integrated Circuit)といった技術を適用することで実現することができる。
 上述の実施の形態においては、光送信部又は光出力調整部が出力する光信号の強度をモニタし、例えば波長可変光源の光出力強度又は光出力調整部の光強度調整動作をフィードバック制御してもよい。この場合、光送信部又は光出力調整部が出力する光の一部を光分岐器などで分岐し、分岐した光をフォトダイオードなどの受光素子で監視する。そして、監視結果を制御部などに通知することで、制御部は波長可変光源の光出力強度又は光出力調整部の光強度調整動作をフィードバック制御できる。なお、このフィードバック制御は、光伝送装置93からの指令に応じて実行してもよいし、プラガブル光モジュールが自律的に実行してもよい。
 上述の実施の形態においては、光受信部13は、DP-QPSK光信号を受信するものとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、QAM(quadrature amplitude modulation)等の他の変調信号を受信可能に構成されてもよい。
 上述の実施の形態においては、波長可変光源をSOAと波長フィルタとで構成されるものとして説明したが、波長可変光源として機能するならば他の構成とすることができる。例えば、波長可変光源は、DFB(Distributed FeedBack)レーザアレイと、DFBレーザアレイに含まれる複数のDFBレーザからのレーザ光を選択する選択部とで構成されてもよい。また、DFB(Distributed FeedBack)レーザアレイに代えて、DBR(Distributed Bragg Reflector)レーザなどの他の種類のレーザで構成されるレーザアレイ用いてもよい。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 この出願は、2015年7月9日に出願された日本出願特願2015-137821を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1 キャリア
2 光出力部
2A 半導体光増幅器(SOA)
2B 波長フィルタ
3、7、8 光分岐部
3A、7A、7C コリメートレンズ
3B、7B、7D アイソレータ
3C プリズム
3D ミラー
4、5 集光レンズ
4A、5A 光ファイバ
6、17A 光変調部
7E 光カプラ
8A 光ファイバアレイ
11 プラガブル電気コネクタ
12、17、18、70 光送信部
12A、71 光変調器
12B、72 駆動回路
13 光受信部
14、20、21 波長可変光源
15A、15B プラガブル光レセプタ
16 制御部
17B、19 光出力調整部
31、32 偏光ビームスプリッタ(PBS)
33、34 90°ハイブリッド
35 デジタル信号処理部(DSP)
41~44 光電変換器(O/E)
51~54 アナログ/デジタル変換器(ADC)
91、92 光ファイバ
93 光伝送装置
100、200、300 プラガブル光モジュール
WG1~WG4、WG11~WG16 光導波路
1000 光通信システム
CON、CON1~CON4 制御信号
DAT データ信号
DS1_I、DS2_I、DS3_I 正相変調信号
DS1_R、DS2_R、DS3_R 逆相変調信号
L1 光
L2 出力光
LO 局部発振光
LS1、LS2 光信号
MOD 変調信号
MZ1、MZ2 マッハツェンダ型光変調器
PMA、PMB、PM1~PM6 位相変調領域
SIG_M1、SIG_M2 変調信号
VBIAS バイアス電圧

Claims (22)

  1.  光伝送装置に対して挿抜可能に構成され、前記光伝送装置と、変調信号及び通信データ信号を通信可能であるプラガブル電気コネクタと、
     所定の波長の出力光と局部発振光とを出力する波長可変光源と、
     前記変調信号に応じて前記出力光を変調した第1の光信号を出力する光送信部と、
     前記局部発振光を用いて受信した第2の光信号を前記通信データ信号に復調し、前記通信データ信号を出力する光受信部と、
     光ファイバが挿抜可能に構成され、前記第1の光信号を前記光ファイバへ出力可能であり、かつ、前記光ファイバを介して受けとった前記第2の光信号を前記光受信部へ転送可能であるプラガブル光レセプタと、を備える、
     プラガブル光モジュール。
  2.  前記第1の光信号と前記第2の光信号とを用いてデジタルコヒーレント通信を行う、
     請求項1に記載のプラガブル光モジュール。
  3.  前記プラガブル電気コネクタを介して受信する制御信号に応じて、前記波長可変光源、前記光送信部及び前記光受信部を制御する制御部を更に備える、
     請求項1又は2に記載のプラガブル光モジュール。
  4.  前記制御部は、前記制御信号に応じて、前記波長可変光源が出力する前記出力光及び前記局部発振光の波長を制御する、
     請求項3に記載のプラガブル光モジュール。
  5.  前記制御部は、前記光送信部に、前記制御信号で指定された前記出力光の波長に応じた前記出力光の変調動作を行わせる、
     請求項4に記載のプラガブル光モジュール。
  6.  前記制御部は、前記光送信部に、前記制御信号で指定された前記局部発振光の波長に応じた前記第2の光信号の復調動作を行わせる、
     請求項4又は5に記載のプラガブル光モジュール。
  7.  前記第1の光信号の強度を調整する光出力調整部を更に備える、
     請求項3乃至6のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  8.  前記制御部は、前記制御信号に応じて、前記光出力調整部での前記第1の光信号の光強度調整を制御する、
     請求項7に記載のプラガブル光モジュール。
  9.  前記光出力調整部は、前記光送信部に含まれる、
     請求項7又は8に記載のプラガブル光モジュール。
  10.  前記波長可変光源と前記光送信部とは、1つの光モジュールとして構成される、
     請求項1乃至9のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  11.  前記波長可変光源は、
     光を出力する光出力部と、
     前記光出力部から出力される前記光を前記出力光と前記局部発振光とに分岐する光分岐部と、を備える、
     請求項1乃至10のいずれか一項に記載のプラガブル光モジュール。
  12.  光信号を伝送する光ファイバと、
     前記光ファイバが挿抜可能に構成され、前記光ファイバに第1の光信号を出力し、前記光ファイバを介して第2の光信号を受信するプラガブル光モジュールと、
     前記プラガブル光モジュールが挿抜可能に構成される光伝送装置と、を備え、
     前記プラガブル光モジュールは、
     前記光伝送装置に対して挿抜可能に構成され、前記光伝送装置と、変調信号及び通信データ信号を通信可能であるプラガブル電気コネクタと、
     所定の波長の出力光と局部発振光とを出力する波長可変光源と、
     前記変調信号に応じて前記出力光を変調した前記第1の光信号を出力する光送信部と、
     前記局部発振光を用いて受信した前記第2の光信号を前記通信データ信号に復調し、前記通信データ信号を出力する光受信部と、
     光ファイバが挿抜可能に構成され、前記第1の光信号を前記光ファイバへ出力可能であり、かつ、前記光ファイバを介して受けとった前記第2の光信号を前記光受信部へ転送可能であるプラガブル光レセプタと、を備える、
     光通信システム。
  13.  前記第1の光信号と前記第2の光信号とを用いてデジタルコヒーレント通信を行う、
     請求項12に記載の光通信システム。
  14.  前記プラガブル電気コネクタを介して受信する制御信号に応じて、前記波長可変光源、前記光送信部及び前記光受信部を制御する制御部を更に備える、
     請求項12又は13に記載の光通信システム。
  15.  前記制御部は、前記制御信号に応じて、前記波長可変光源が出力する前記出力光及び前記局部発振光の波長を制御する、
     請求項14に記載の光通信システム。
  16.  前記制御部は、前記光送信部に、前記制御信号で指定された前記出力光の波長に応じた前記出力光の変調動作を行わせる、
     請求項15に記載の光通信システム。
  17.  前記制御部は、前記光送信部に、前記制御信号で指定された前記局部発振光の波長に応じた前記第2の光信号の復調動作を行わせる、
     請求項15又は16に記載の光通信システム。
  18.  前記第1の光信号の強度を調整する光出力調整部を更に備える、
     請求項14乃至17のいずれか一項に記載の光通信システム。
  19.  前記制御部は、前記制御信号に応じて、前記光出力調整部での前記第1の光信号の光強度調整を制御する、
     請求項18に記載の光通信システム。
  20.  前記光出力調整部は、前記光送信部に含まれる、
     請求項18又は19に記載の光通信システム。
  21.  前記波長可変光源と前記光送信部とは、1つの光モジュールとして構成される、
     請求項12乃至20のいずれか一項に記載の光通信システム。
  22.  前記波長可変光源は、
     光を出力する光出力部と、
     前記光出力部から出力される前記光を前記出力光と前記局部発振光とに分岐する光分岐部と、を備える、
     請求項12乃至21のいずれか一項に記載の光通信システム。
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