JP2000356759A - 単一のマッハ−ツェンダー変調器及び2つの光搬送波を用いた線形型光リンク - Google Patents
単一のマッハ−ツェンダー変調器及び2つの光搬送波を用いた線形型光リンクInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 既知のアナログ光システムに関して改善され
た動的範囲並びに感度を与える改善されたアナログ光シ
ステムを提供する。 【解決手段】 アナログ光システムは、感度を改善する
ため低いバイアスで動作されるマッハ−ツェンダー変調
器(MZM)を含む。異なる波長を有する2つのレーザ
は、波長分割マルチプレクサ(WDM)によりMZMに
印加される。受信機又は復調器はまた2つの波長を分離
するためWDMを含む。2つの波長は、各波長を別々に
検出するようにする2つの別個の光検出器に印加され
る。相補的光検出器は、平衡化された光検出器対により
減算され、線形化されたRF出力を与える。
た動的範囲並びに感度を与える改善されたアナログ光シ
ステムを提供する。 【解決手段】 アナログ光システムは、感度を改善する
ため低いバイアスで動作されるマッハ−ツェンダー変調
器(MZM)を含む。異なる波長を有する2つのレーザ
は、波長分割マルチプレクサ(WDM)によりMZMに
印加される。受信機又は復調器はまた2つの波長を分離
するためWDMを含む。2つの波長は、各波長を別々に
検出するようにする2つの別個の光検出器に印加され
る。相補的光検出器は、平衡化された光検出器対により
減算され、線形化されたRF出力を与える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、RF信号を光搬送
波上へ変調する光変調システムに関し、詳細には2つの
光の波長を有する2つのレーザを2つの対応するバイア
ス点でもって利用して、既知の光変調器に対して相対的
に改善された性能を与えるマッハ−ツェンダー光変調器
(MZM)に関する。
波上へ変調する光変調システムに関し、詳細には2つの
光の波長を有する2つのレーザを2つの対応するバイア
ス点でもって利用して、既知の光変調器に対して相対的
に改善された性能を与えるマッハ−ツェンダー光変調器
(MZM)に関する。
【0002】
【従来の技術】アナログ光リンクは一般的に当該技術に
おいて既知である。そのようなアナログ光リンクは、光
通信システム、特に帯域幅効率を必要とするそれらのシ
ステムに用いられる。そのようなシステムの例は、ケー
ブル・テレビジョン(CATV)システムである。その
ようなシステムにおいて、多数のビデオ・チャネルが光
ファイバを通して送信されていることが知られている。
そのように、RFビデオ信号は、光変調器により光搬送
波上へ変調される。種々のアナログ光システムが当該技
術において既知である。既知のアナログ光システムの他
の例が図2及び図3に図示されている。特に、そのよう
なアナログ光システムは、図2及び図3に示されている
ように、マッハ−ツェンダー光変調器及び1つ以上の光
検出器を含み得る。特に、図2に図示されているシステ
ムは、基本的なマッハ−ツェンダー・ベースの光リンク
を示し、一方図3は、既知の相補的出力マッハ−ツェン
ダー変調器及び平衡化された検出器を含む既知のアナロ
グ光リンクを図示する。
おいて既知である。そのようなアナログ光リンクは、光
通信システム、特に帯域幅効率を必要とするそれらのシ
ステムに用いられる。そのようなシステムの例は、ケー
ブル・テレビジョン(CATV)システムである。その
ようなシステムにおいて、多数のビデオ・チャネルが光
ファイバを通して送信されていることが知られている。
そのように、RFビデオ信号は、光変調器により光搬送
波上へ変調される。種々のアナログ光システムが当該技
術において既知である。既知のアナログ光システムの他
の例が図2及び図3に図示されている。特に、そのよう
なアナログ光システムは、図2及び図3に示されている
ように、マッハ−ツェンダー光変調器及び1つ以上の光
検出器を含み得る。特に、図2に図示されているシステ
ムは、基本的なマッハ−ツェンダー・ベースの光リンク
を示し、一方図3は、既知の相補的出力マッハ−ツェン
ダー変調器及び平衡化された検出器を含む既知のアナロ
グ光リンクを図示する。
【0003】そのような光変調器は、電気光学効果に基
づいている。詳細には、ニオブ酸リチウム(LiNdO
3)のようなある一定の材料は、屈折率のような性質を
印加された電界の関数として変える。屈折率におけるこ
の変化はその材料を通って伝搬する光の位相変調を生じ
させる。光搬送波信号のこの位相変調は、マッハ−ツェ
ンダー干渉計を含む種々の光学的デバイスにより光強度
変調に変換されることができる。
づいている。詳細には、ニオブ酸リチウム(LiNdO
3)のようなある一定の材料は、屈折率のような性質を
印加された電界の関数として変える。屈折率におけるこ
の変化はその材料を通って伝搬する光の位相変調を生じ
させる。光搬送波信号のこの位相変調は、マッハ−ツェ
ンダー干渉計を含む種々の光学的デバイスにより光強度
変調に変換されることができる。
【0004】例示的なマッハ−ツェンダー変調器が図1
に図示されている。図1に示されるように、マッハ−ツ
ェンダー変調器は全体的に参照番号20により識別さ
れ、そのマッハ−ツェンダー変調器は、RF入力ポート
22、光出力ポート24、2つの光導波路26及び2
8、光搬送波入力ポート27及びバイアス電圧ポート2
9を含む。一般的に、レーザ・ビームのような光搬送波
は、光搬送波入力ポート27に印加され、脚部(leg
s)又は光導波路26及び28により形成された2つの
経路に分割される。少なくとも1つの光導波路26、2
8は、RF電極30に印加されたRF入力信号により位
相変調される。次いで、2つの脚部26、28は、干渉
計の中で再結合され、強度変調された光搬送波を出力2
4に与える。バイアス電圧はまた、バイアス電極31に
印加されて、光出力ポート24におけるバイアス強度を
制御する。脚部26、28の光学的経路長差は、物理的
経路長と、脚部26、28の相対的屈折率を変える印加
される電圧(バイアス電圧に小さい信号電圧を加えたも
の)に起因する実効的経路長の変化との関数である。
に図示されている。図1に示されるように、マッハ−ツ
ェンダー変調器は全体的に参照番号20により識別さ
れ、そのマッハ−ツェンダー変調器は、RF入力ポート
22、光出力ポート24、2つの光導波路26及び2
8、光搬送波入力ポート27及びバイアス電圧ポート2
9を含む。一般的に、レーザ・ビームのような光搬送波
は、光搬送波入力ポート27に印加され、脚部(leg
s)又は光導波路26及び28により形成された2つの
経路に分割される。少なくとも1つの光導波路26、2
8は、RF電極30に印加されたRF入力信号により位
相変調される。次いで、2つの脚部26、28は、干渉
計の中で再結合され、強度変調された光搬送波を出力2
4に与える。バイアス電圧はまた、バイアス電極31に
印加されて、光出力ポート24におけるバイアス強度を
制御する。脚部26、28の光学的経路長差は、物理的
経路長と、脚部26、28の相対的屈折率を変える印加
される電圧(バイアス電圧に小さい信号電圧を加えたも
の)に起因する実効的経路長の変化との関数である。
【0005】理想的には、光強度変調器は、その出力の
光学的パワーとRF入力電圧との間に線形関係を有する
べきである。当該技術において既知であるように、マッ
ハ−ツェンダー変調器の出力パワー曲線は非線形であ
る。線形性及びスパー・フリー動的範囲(spur f
ree dynamic range)(SFDR)
は、そのような変調器を用いるリンクにおいて重要な考
慮事項である。SFDRは、リンクが雑音フロアー(n
oise floor)より上に見える歪み(スパー)
を導入することなしに、正の信号対雑音比を有して送信
及び受信することができる最大信号パワーの最小信号パ
ワーに対する比である。このことは、本明細書に援用さ
れているSchaffner他による「進行波により線
形化された方向性結合器変調器を有する光ファイバ・リ
ンクのスパー・フリー動的範囲測定(Spur−Fre
e Dynamic Range Measureme
ntsof a Fiber Optic Link
with Traveling Wave Linea
rized Directional Coupler
Modulators)」(IEEE Photon
ics Letters,Vol.6,No.2、19
94年2月、273−275頁)に一般的に記載されて
いる。従って、そのようなシステムに対する多くの既知
の線形化スキームは、SFDRを改善するためリンク感
度を著しく低下させていることが知られている。単純な
損失の多いリンクの感度は、受信機の光前置増幅器入力
においてより多くの光学的パワーを得るため、送信機に
おいてスイッチング電圧を低下させるか及び/又はより
高いパワー光増幅器を用いるかにより改善されることが
できる。長い光ファイバチャネルに沿って又は一連の自
由空間チャネルにおいて分配されている複数の光増幅器
を必要とするリンクに対して、感度は、より高いパワー
光増幅器を用いるか、又は増幅器の数を増しかつチャネ
ルにおけるそれらの間隔を低減することかにより改善さ
れることができる。リンクの感度はまた変調器を低くバ
イアスすることにより改善されることができ、それは固
定の光電流を有するより良い比較的小さい信号リンク利
得をもたらす。
光学的パワーとRF入力電圧との間に線形関係を有する
べきである。当該技術において既知であるように、マッ
ハ−ツェンダー変調器の出力パワー曲線は非線形であ
る。線形性及びスパー・フリー動的範囲(spur f
ree dynamic range)(SFDR)
は、そのような変調器を用いるリンクにおいて重要な考
慮事項である。SFDRは、リンクが雑音フロアー(n
oise floor)より上に見える歪み(スパー)
を導入することなしに、正の信号対雑音比を有して送信
及び受信することができる最大信号パワーの最小信号パ
ワーに対する比である。このことは、本明細書に援用さ
れているSchaffner他による「進行波により線
形化された方向性結合器変調器を有する光ファイバ・リ
ンクのスパー・フリー動的範囲測定(Spur−Fre
e Dynamic Range Measureme
ntsof a Fiber Optic Link
with Traveling Wave Linea
rized Directional Coupler
Modulators)」(IEEE Photon
ics Letters,Vol.6,No.2、19
94年2月、273−275頁)に一般的に記載されて
いる。従って、そのようなシステムに対する多くの既知
の線形化スキームは、SFDRを改善するためリンク感
度を著しく低下させていることが知られている。単純な
損失の多いリンクの感度は、受信機の光前置増幅器入力
においてより多くの光学的パワーを得るため、送信機に
おいてスイッチング電圧を低下させるか及び/又はより
高いパワー光増幅器を用いるかにより改善されることが
できる。長い光ファイバチャネルに沿って又は一連の自
由空間チャネルにおいて分配されている複数の光増幅器
を必要とするリンクに対して、感度は、より高いパワー
光増幅器を用いるか、又は増幅器の数を増しかつチャネ
ルにおけるそれらの間隔を低減することかにより改善さ
れることができる。リンクの感度はまた変調器を低くバ
イアスすることにより改善されることができ、それは固
定の光電流を有するより良い比較的小さい信号リンク利
得をもたらす。
【0006】マッハ−ツェンダー・ベースのリンクに対
する多くの既知の線形化スキームは、変調器間でRF信
号のパワー分割を要する少なくとも2つの変調器を必要
とする。そのようなシステムの一例が、W.K.Bur
ns他による「平衡した検出により低バイアス型変調器
の多重オクターブ動作(Multi−octaveOp
eration of a Low Biased M
odulatorby Balanced Detec
tion)」(IEEE Photonics Tec
hnology Letters,Vol.8,No.
1、1996年1月、130−132頁)に開示されて
いる。不都合にも、そのような構成における線形化の程
度は、RF分割比の精度に非常に依存する。また、その
ような構成において、SFDRは、マッハ−ツェンダー
変調器を駆動するRF増幅器についての線形性要件を増
大させる感度を犠牲にして改善される。
する多くの既知の線形化スキームは、変調器間でRF信
号のパワー分割を要する少なくとも2つの変調器を必要
とする。そのようなシステムの一例が、W.K.Bur
ns他による「平衡した検出により低バイアス型変調器
の多重オクターブ動作(Multi−octaveOp
eration of a Low Biased M
odulatorby Balanced Detec
tion)」(IEEE Photonics Tec
hnology Letters,Vol.8,No.
1、1996年1月、130−132頁)に開示されて
いる。不都合にも、そのような構成における線形化の程
度は、RF分割比の精度に非常に依存する。また、その
ような構成において、SFDRは、マッハ−ツェンダー
変調器を駆動するRF増幅器についての線形性要件を増
大させる感度を犠牲にして改善される。
【0007】マッハ−ツェンダー変調器を線形化する別
のアプローチが米国特許No.5,119,447に開
示されている。特に、米国特許No.5,119,44
7は、方向性結合器と直列に組み合わされたマッハ−ツ
ェンダー変調器を開示する。マッハ−ツェンダー変調器
は、1対の電極により第1の極性で変調される。変調す
る信号は、方向性結合器用の第2の対の電極に印加さ
れ、第1の極性と反対の第2の極性で変調される。不都
合にも、このシステムは、単一のレーザを有する組合わ
せのマッハ−ツェンダー変調器及び方向性結合器におい
て2つ以上の電極間での比較的正確なRFパワー分割を
要求する。従って、RFパワー分割を必要としない比較
的線形のマッハ−ツェンダー変調器に対する必要性が存
在する。この変調器の感度はまた6dB以上低下され
る。
のアプローチが米国特許No.5,119,447に開
示されている。特に、米国特許No.5,119,44
7は、方向性結合器と直列に組み合わされたマッハ−ツ
ェンダー変調器を開示する。マッハ−ツェンダー変調器
は、1対の電極により第1の極性で変調される。変調す
る信号は、方向性結合器用の第2の対の電極に印加さ
れ、第1の極性と反対の第2の極性で変調される。不都
合にも、このシステムは、単一のレーザを有する組合わ
せのマッハ−ツェンダー変調器及び方向性結合器におい
て2つ以上の電極間での比較的正確なRFパワー分割を
要求する。従って、RFパワー分割を必要としない比較
的線形のマッハ−ツェンダー変調器に対する必要性が存
在する。この変調器の感度はまた6dB以上低下され
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】簡潔には、本発明は、
既知のアナログ光システムに関して改善された動的範囲
並びに感度を与える改善されたアナログ光システムに関
するものである。
既知のアナログ光システムに関して改善された動的範囲
並びに感度を与える改善されたアナログ光システムに関
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】アナログ光システムは、
感度を改善するため低バイアスで動作されるマッハ−ツ
ェンダー変調器(MZM)を含む。本発明の重要な局面
に従って、光システムは、2つの波長を2つの実効的な
バイアス点でもって利用して、低バイアスに関連した偶
数次の歪みを相殺する。異なる波長を有する2つのレー
ザが、マッハ−ツェンダー変調器に波長分割マルチプレ
クサ(WDM)により印加される。代替として、異なる
波長を有する2つの光搬送波を生成する単一のレーザ
を、2つの単一波長レーザ及びWDMの代わりに用いる
ことができる。変調器バイアス制御回路は、最小バイア
ス点の両側の2つのバイアス点へ2つの光搬送波を押し
やり、こうして2つの光搬送波の各々について反対符号
を有する等しい変調深さを与える。2つの光搬送波の周
波数分離は、マッハ−ツェンダー変調器の2つのアーム
間の公称光経路長差と一緒に、達成された低バイアスの
程度、従って感度及び第3次の線形性の改善に対するそ
の結果生じる可能性を決定する。受信機又は復調器はま
た2つの波長を分離するためのWDMを含む。次いで、
2つの波長は、各波長を別々に検出するようにする2つ
の別個の光検出器に印加される。相補的光電流は、平衡
化された光検出器対により減算され、線形化されたRF
出力を与える。
感度を改善するため低バイアスで動作されるマッハ−ツ
ェンダー変調器(MZM)を含む。本発明の重要な局面
に従って、光システムは、2つの波長を2つの実効的な
バイアス点でもって利用して、低バイアスに関連した偶
数次の歪みを相殺する。異なる波長を有する2つのレー
ザが、マッハ−ツェンダー変調器に波長分割マルチプレ
クサ(WDM)により印加される。代替として、異なる
波長を有する2つの光搬送波を生成する単一のレーザ
を、2つの単一波長レーザ及びWDMの代わりに用いる
ことができる。変調器バイアス制御回路は、最小バイア
ス点の両側の2つのバイアス点へ2つの光搬送波を押し
やり、こうして2つの光搬送波の各々について反対符号
を有する等しい変調深さを与える。2つの光搬送波の周
波数分離は、マッハ−ツェンダー変調器の2つのアーム
間の公称光経路長差と一緒に、達成された低バイアスの
程度、従って感度及び第3次の線形性の改善に対するそ
の結果生じる可能性を決定する。受信機又は復調器はま
た2つの波長を分離するためのWDMを含む。次いで、
2つの波長は、各波長を別々に検出するようにする2つ
の別個の光検出器に印加される。相補的光電流は、平衡
化された光検出器対により減算され、線形化されたRF
出力を与える。
【0010】本発明のこれらの目的及び他の目的は、以
下の記載及び添付の図面を参照して容易に理解されるで
あろう。
下の記載及び添付の図面を参照して容易に理解されるで
あろう。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、改善された動的範囲並
びに感度を与えるアナログ光リンクに関する。本発明に
従ったアナログ光リンクは、例えば図1に図示されるよ
うにマッハ−ツェンダー光変調器を含む。本発明の重要
な局面に従って、マッハ−ツェンダー変調器は、感度を
改善するため低いバイアス点で動作され、そして同時
に、低いバイアスに関連した偶数次の歪みを相殺するた
め異なる波長を有する2つの光搬送波を2つの実効的バ
イアス点でもって用いる。バイアス制御回路は、2つの
波長が、変調器を、反対符号を有する等しい利得を与え
る最小バイアス点の両側の2つのバイアス点で同時にバ
イアスするようにさせる。
びに感度を与えるアナログ光リンクに関する。本発明に
従ったアナログ光リンクは、例えば図1に図示されるよ
うにマッハ−ツェンダー光変調器を含む。本発明の重要
な局面に従って、マッハ−ツェンダー変調器は、感度を
改善するため低いバイアス点で動作され、そして同時
に、低いバイアスに関連した偶数次の歪みを相殺するた
め異なる波長を有する2つの光搬送波を2つの実効的バ
イアス点でもって用いる。バイアス制御回路は、2つの
波長が、変調器を、反対符号を有する等しい利得を与え
る最小バイアス点の両側の2つのバイアス点で同時にバ
イアスするようにさせる。
【0012】図4に図示されるように、波長は、別個の
光搬送波を与える2つの別個のレーザ42及び44によ
り与えられ得る。2つの別個のレーザ42及び44は、
異なる波長λ1、λ2を有する等しいパワーのレーザであ
り、そして波長分割マルチプレクサ(WDM)46によ
り組み合わせられる。その波長分割マルチプレクサ(W
DM)46は、2つの入力ポート、及び単一のファイバ
又は導波路48上に1つの出力ポートを有する。代替と
して、異なる波長を有する2つの光搬送波を生成する単
一のレーザが、2つの単一波長レーザ及びWDMの代わ
りに用いることができる。組み合わされた波長は、RF
入力信号を用いてマッハ−ツェンダー変調器20により
変調される。以下に詳細に説明されるように、2つの波
長が相補的で小さい信号利得を有するようにマッハ−ツ
ェンダー変調器20を低いバイアス点で変調するバイア
ス制御回路50が設けられている。変調された光信号は
マッハ−ツェンダー変調器20の出力で入手可能である
が、この変調された光信号は、随意の光増幅器52によ
り増幅され得る。レーザ42、44、マッハ−ツェンダ
ー変調器20、バイアス制御回路50、WDM 46及
び光増幅器52は、本発明に従った光リンクの送信機部
分を形成する。
光搬送波を与える2つの別個のレーザ42及び44によ
り与えられ得る。2つの別個のレーザ42及び44は、
異なる波長λ1、λ2を有する等しいパワーのレーザであ
り、そして波長分割マルチプレクサ(WDM)46によ
り組み合わせられる。その波長分割マルチプレクサ(W
DM)46は、2つの入力ポート、及び単一のファイバ
又は導波路48上に1つの出力ポートを有する。代替と
して、異なる波長を有する2つの光搬送波を生成する単
一のレーザが、2つの単一波長レーザ及びWDMの代わ
りに用いることができる。組み合わされた波長は、RF
入力信号を用いてマッハ−ツェンダー変調器20により
変調される。以下に詳細に説明されるように、2つの波
長が相補的で小さい信号利得を有するようにマッハ−ツ
ェンダー変調器20を低いバイアス点で変調するバイア
ス制御回路50が設けられている。変調された光信号は
マッハ−ツェンダー変調器20の出力で入手可能である
が、この変調された光信号は、随意の光増幅器52によ
り増幅され得る。レーザ42、44、マッハ−ツェンダ
ー変調器20、バイアス制御回路50、WDM 46及
び光増幅器52は、本発明に従った光リンクの送信機部
分を形成する。
【0013】本発明に従った光システムはまた、任意の
光増幅器54、及び復調器56を含む受信機部分を含
む。復調器56は、波長分割マルチプレクサ(WDM)
58、1対の光検出器60、62及び合計接続部64を
含む。受信された信号は、光増幅器54により光学的に
増幅され、そして別のWDM 58により復調されて、
別個の波長λ1及びλ2を生成する。各波長λ1及びλ
2は、光検出器60及び62のそれぞれにより別々に光
検出される。これらの光検出器60、62は相補的(即
ち、等しい利得で異なる符号)光電流を与え、その相補
的光電流は線形化されたRF出力を与えるため合計接続
部64により減算される。代替として、2つの光検出器
出力は、差動増幅器又は180°ハイブリッド結合器又
は180°の位相ずれの2つの信号を組み合わせるいず
れの他のデバイスにより組み合わされる。
光増幅器54、及び復調器56を含む受信機部分を含
む。復調器56は、波長分割マルチプレクサ(WDM)
58、1対の光検出器60、62及び合計接続部64を
含む。受信された信号は、光増幅器54により光学的に
増幅され、そして別のWDM 58により復調されて、
別個の波長λ1及びλ2を生成する。各波長λ1及びλ
2は、光検出器60及び62のそれぞれにより別々に光
検出される。これらの光検出器60、62は相補的(即
ち、等しい利得で異なる符号)光電流を与え、その相補
的光電流は線形化されたRF出力を与えるため合計接続
部64により減算される。代替として、2つの光検出器
出力は、差動増幅器又は180°ハイブリッド結合器又
は180°の位相ずれの2つの信号を組み合わせるいず
れの他のデバイスにより組み合わされる。
【0014】本発明に従った光送信機及び光受信機は、
光リンク66により結合される。光リンク66は、光フ
ァイバ・ケーブル又は導波路ベースの光リンク、又は光
信号が自由空間に送信される光リンクであり得る。その
ような実施形態の双方は、本発明の範囲内と考えられ
る。光リンク66はまた、大きなリンク損失を克服しか
つ光信号パワーが余りに低く降下するのを防止するため
リンクに沿って分配された追加の光増幅器を含むことも
できる。
光リンク66により結合される。光リンク66は、光フ
ァイバ・ケーブル又は導波路ベースの光リンク、又は光
信号が自由空間に送信される光リンクであり得る。その
ような実施形態の双方は、本発明の範囲内と考えられ
る。光リンク66はまた、大きなリンク損失を克服しか
つ光信号パワーが余りに低く降下するのを防止するため
リンクに沿って分配された追加の光増幅器を含むことも
できる。
【0015】本明細書において用いられるように、低い
バイアスは、図5を参照して、曲線72上の点68及び
70により示されるような直角位相(quadratu
re)バイアス点と、点74により示される最小バイア
ス点との間の範囲にあると規程される。図示のように、
マッハ−ツェンダー変調器20の伝達関数は、二乗余弦
関数である。換言すると、図5に見られるように、平均
値がゼロである余弦関数に似ず、平均値は変調器の消光
比に依存してほぼ0.5である。
バイアスは、図5を参照して、曲線72上の点68及び
70により示されるような直角位相(quadratu
re)バイアス点と、点74により示される最小バイア
ス点との間の範囲にあると規程される。図示のように、
マッハ−ツェンダー変調器20の伝達関数は、二乗余弦
関数である。換言すると、図5に見られるように、平均
値がゼロである余弦関数に似ず、平均値は変調器の消光
比に依存してほぼ0.5である。
【0016】マッハ−ツェンダー変調器20は、コヒー
レントの干渉の原理で動作する。前述のように、光入力
パワーは、2つのアーム又は導波路に等しく分割され
る。これらの2つのアームの相対的経路長は、変えられ
ることができる。それらの経路長が複数の光の波長によ
り等しい又は異なるとき、それらの波長は最大光伝送を
与える出力でコヒーレントに加わる。複数の光学的波長
にその半波長を加えたものによりそれらの経路長が異な
るとき、それらの経路長は、最小光伝送を与える出力で
コヒーレントに相殺する。間の中の点において、信号は
部分的に相殺する。
レントの干渉の原理で動作する。前述のように、光入力
パワーは、2つのアーム又は導波路に等しく分割され
る。これらの2つのアームの相対的経路長は、変えられ
ることができる。それらの経路長が複数の光の波長によ
り等しい又は異なるとき、それらの波長は最大光伝送を
与える出力でコヒーレントに加わる。複数の光学的波長
にその半波長を加えたものによりそれらの経路長が異な
るとき、それらの経路長は、最小光伝送を与える出力で
コヒーレントに相殺する。間の中の点において、信号は
部分的に相殺する。
【0017】光経路長差は、物理的経路長と、バイアス
電圧及びRF信号電圧のような印加される電圧に起因す
る実効的経路長変化との組合わせにより決定され、上記
印加される電圧は変調器の2つのアームの相対的屈折率
を変える。大まかな固定の光経路長の差に対して、低バ
イアスする程度は、レーザの波長分離を増大し又は低減
することにより連続的に調整されることができる。
電圧及びRF信号電圧のような印加される電圧に起因す
る実効的経路長変化との組合わせにより決定され、上記
印加される電圧は変調器の2つのアームの相対的屈折率
を変える。大まかな固定の光経路長の差に対して、低バ
イアスする程度は、レーザの波長分離を増大し又は低減
することにより連続的に調整されることができる。
【0018】本発明に従って2つの波長で動作されるマ
ッハ−ツェンダー変調器に対する伝達関数が、図6の
(A)に図示されている。図示のように、2つの波長
は、実線で示されるような1546.1nmと、点線で
示されるような1554.1nmである。図6の(A)
に示されるように、波長の差は、波長λ1、λ2の各々に
関連した余弦伝達関数の僅かな位相分離を与える。低い
バイアス点での比較的劣った線形性を補償するため、本
発明に従ったシステムは、点74により示されるバイア
ス点で動作される。点74は、双方の波長λ1、λ2がほ
ぼ等しい入力パワーであるがしかし反対の勾配を有する
点である。図示のように、所望のバイアス点74で、1
波長に対する伝達関数の勾配は正であるが、一方他の波
長での勾配は図6の(B)に示されるように負である。
ッハ−ツェンダー変調器に対する伝達関数が、図6の
(A)に図示されている。図示のように、2つの波長
は、実線で示されるような1546.1nmと、点線で
示されるような1554.1nmである。図6の(A)
に示されるように、波長の差は、波長λ1、λ2の各々に
関連した余弦伝達関数の僅かな位相分離を与える。低い
バイアス点での比較的劣った線形性を補償するため、本
発明に従ったシステムは、点74により示されるバイア
ス点で動作される。点74は、双方の波長λ1、λ2がほ
ぼ等しい入力パワーであるがしかし反対の勾配を有する
点である。図示のように、所望のバイアス点74で、1
波長に対する伝達関数の勾配は正であるが、一方他の波
長での勾配は図6の(B)に示されるように負である。
【0019】図7は、二重波長低バイアス光リンクの利
点を示す。示されるように、小さい信号電圧(即ち、R
F入力信号)は、リンクの線形性が著しく低下しない前
にマッハ−ツェンダー変調器の伝達関数を最小バイアス
点を大きく過ぎるように振り動かすことができる。偶数
次の歪みの相殺程度は、2つの波長の光学的パワーの相
対的整合度と、送信機の結合型平衡化された検出器に対
するそれらの損失との関数である。2つの波長が僅かに
異なるスイッチング電圧を有するので、ゼロの偶数次歪
みに対する最適なレーザ・パワー比は、図9に示される
ように正確に1(0dB)でない。しかしながら、0d
Bからの較正不整合は、通常較正精度より小さい。
点を示す。示されるように、小さい信号電圧(即ち、R
F入力信号)は、リンクの線形性が著しく低下しない前
にマッハ−ツェンダー変調器の伝達関数を最小バイアス
点を大きく過ぎるように振り動かすことができる。偶数
次の歪みの相殺程度は、2つの波長の光学的パワーの相
対的整合度と、送信機の結合型平衡化された検出器に対
するそれらの損失との関数である。2つの波長が僅かに
異なるスイッチング電圧を有するので、ゼロの偶数次歪
みに対する最適なレーザ・パワー比は、図9に示される
ように正確に1(0dB)でない。しかしながら、0d
Bからの較正不整合は、通常較正精度より小さい。
【0020】図8及び図9は、単一波長マッハ−ツェン
ダー変調器ベースの光リンクと二重波長マッハ−ツェン
ダー変調器ベースの光リンクとの比較を示す。特に、図
8は、単一波長リンク性能を低バイアスの程度の関数と
して示す。x軸は、低バイアスに起因する変調器の光挿
入(透過)損失に関して表されている。図示のように、
単一の波長の場合ですら、バイアスを低くすればするほ
ど、感度及び第3次SFDRは良くなる(但し、変調器
の光挿入損失がリンク感度を低下させないように、十分
なレーザ・パワーを想定する)。しかしながら、第2次
SFDRは、バイアスが直角位相より下に降下する(3
dB透過損失)につれ急速に低下する。図9に示される
ように、0.75dBより小さいレーザ・パワー不整合
を有する本発明に従った二重波長低バイアス型リンク
は、直角位相バイアスを維持するための受動バイアス制
御を有する通常の市販の直角位相バイアス型リンクより
第2次SFDRが良い。
ダー変調器ベースの光リンクと二重波長マッハ−ツェン
ダー変調器ベースの光リンクとの比較を示す。特に、図
8は、単一波長リンク性能を低バイアスの程度の関数と
して示す。x軸は、低バイアスに起因する変調器の光挿
入(透過)損失に関して表されている。図示のように、
単一の波長の場合ですら、バイアスを低くすればするほ
ど、感度及び第3次SFDRは良くなる(但し、変調器
の光挿入損失がリンク感度を低下させないように、十分
なレーザ・パワーを想定する)。しかしながら、第2次
SFDRは、バイアスが直角位相より下に降下する(3
dB透過損失)につれ急速に低下する。図9に示される
ように、0.75dBより小さいレーザ・パワー不整合
を有する本発明に従った二重波長低バイアス型リンク
は、直角位相バイアスを維持するための受動バイアス制
御を有する通常の市販の直角位相バイアス型リンクより
第2次SFDRが良い。
【0021】逆の勾配を有する2つのバイアス点を選定
することにより、本発明に従ったマッハ−ツェンダー変
調器の出力は、各波長に対して等しいが符号が逆の変調
深さを有する。受信機は、2つの波長をWDM 58
(図4)により分離する。符号が反対であるため、合計
接続部64は、2つの波長の利得が反対の符号を有する
ので基本信号をコヒーレントに合計し、そして2つの波
長が同じ振幅であるが異なる符号を有するので偶数次の
歪みを相殺する。従って、光検出器60及び62、及び
合計接続部64は、本質的に光学的長さを線形化する平
衡化された光検出器を形成する。
することにより、本発明に従ったマッハ−ツェンダー変
調器の出力は、各波長に対して等しいが符号が逆の変調
深さを有する。受信機は、2つの波長をWDM 58
(図4)により分離する。符号が反対であるため、合計
接続部64は、2つの波長の利得が反対の符号を有する
ので基本信号をコヒーレントに合計し、そして2つの波
長が同じ振幅であるが異なる符号を有するので偶数次の
歪みを相殺する。従って、光検出器60及び62、及び
合計接続部64は、本質的に光学的長さを線形化する平
衡化された光検出器を形成する。
【0022】本発明に従ったバイアス制御回路50は、
復調器56の低周波数コピー(copy)であり、従っ
てWDM(図示せず)、1対の光検出器、及び合計接続
部(図示せず)を含む。バイアス制御回路50は、既知
のデバイスと比較して比較的単純であり、ディザー(d
ither)することを必要としない。特に、バイアス
制御回路50は、マッハ−ツェンダー変調器の出力に結
合される。DCバイアス電圧は、差動光電流をゼロにす
るため調整される。レーザ源からバイアス制御の光検出
器出力までの光学的損失は、レーザ42及び44がそれ
ら自身の出力パワーを制御するだけでなければならない
ように較正される。光増幅器の光学的利得変動は、差動
DC光電流をゼロにするよう相対的な光電流を調整する
復調器56において自動的に補償される。
復調器56の低周波数コピー(copy)であり、従っ
てWDM(図示せず)、1対の光検出器、及び合計接続
部(図示せず)を含む。バイアス制御回路50は、既知
のデバイスと比較して比較的単純であり、ディザー(d
ither)することを必要としない。特に、バイアス
制御回路50は、マッハ−ツェンダー変調器の出力に結
合される。DCバイアス電圧は、差動光電流をゼロにす
るため調整される。レーザ源からバイアス制御の光検出
器出力までの光学的損失は、レーザ42及び44がそれ
ら自身の出力パワーを制御するだけでなければならない
ように較正される。光増幅器の光学的利得変動は、差動
DC光電流をゼロにするよう相対的な光電流を調整する
復調器56において自動的に補償される。
【0023】更により良い偶数次の線形性を要求する非
常に高性能のリンクに対しては、低周波数ディザー(例
えば、図示されてない小さい1kHzトーン(ton
e))をマッハ−ツェンダー変調器バイアス電圧の中に
導入することにより能動のバイアス制御を用いることが
できる。この実施形態において、受信機は、ロックイン
増幅器を用いてDC光電流の代わりにディザーの第2次
高調波をゼロにするため、合計接続部64の中への相対
的光電流を調整する。光電流は、各光検出器60、62
の前の可調整の光減衰器により、又は合計接続部64の
前の可調整の電流分割器により調整されることができ
る。受信機はまた、第2次高調波をゼロにするための基
準位相を形成するためディザー基本波を検出しなければ
ならない。この構成は、ゼロ化回路が受信機にあり送信
機にないことを除いて直角位相バイアス制御に似てい
る。ディザーは、2つの波長のパワーが送信機において
十分整合されていないときでさえ、受信機が偶数次歪み
をより正確に相殺するのを可能にする。
常に高性能のリンクに対しては、低周波数ディザー(例
えば、図示されてない小さい1kHzトーン(ton
e))をマッハ−ツェンダー変調器バイアス電圧の中に
導入することにより能動のバイアス制御を用いることが
できる。この実施形態において、受信機は、ロックイン
増幅器を用いてDC光電流の代わりにディザーの第2次
高調波をゼロにするため、合計接続部64の中への相対
的光電流を調整する。光電流は、各光検出器60、62
の前の可調整の光減衰器により、又は合計接続部64の
前の可調整の電流分割器により調整されることができ
る。受信機はまた、第2次高調波をゼロにするための基
準位相を形成するためディザー基本波を検出しなければ
ならない。この構成は、ゼロ化回路が受信機にあり送信
機にないことを除いて直角位相バイアス制御に似てい
る。ディザーは、2つの波長のパワーが送信機において
十分整合されていないときでさえ、受信機が偶数次歪み
をより正確に相殺するのを可能にする。
【0024】本発明の多くの修正及び変形が上記の教示
に照らして可能であることは明らかである。例えば、本
発明の原理はまた、複数のアクティブな動作が要求され
ないとき単一波長の強度変調されたリンクに低バイアス
制御の手段として適用され得る。第2の波長は、送信機
における送信光増幅器52の前で単純にフィルタリング
され除かれる。このケースにおいては、受信機は、任意
の光前置増幅器を有する単一の光検出器である。単一波
長リンクは、相変わらず、低バイアスと関連した感度及
び第3次SFDRの改善を有する。低バイアス型リンク
は、バイアス・ドリフトに対して非常に敏感であり、こ
れが能動バイアス制御を必要とする。これらの2つの波
長を用いない低バイアス制御のアプローチは、安定化す
るのが難しい。直角位相かつ最小バイアス点のみが、単
一の波長及び単一のディザーを用いて容易に安定化され
る。従って、頭書の特許請求の範囲の範囲内で、本発明
は、特に前述のようにとは別に実行され得ることを理解
すべきである。
に照らして可能であることは明らかである。例えば、本
発明の原理はまた、複数のアクティブな動作が要求され
ないとき単一波長の強度変調されたリンクに低バイアス
制御の手段として適用され得る。第2の波長は、送信機
における送信光増幅器52の前で単純にフィルタリング
され除かれる。このケースにおいては、受信機は、任意
の光前置増幅器を有する単一の光検出器である。単一波
長リンクは、相変わらず、低バイアスと関連した感度及
び第3次SFDRの改善を有する。低バイアス型リンク
は、バイアス・ドリフトに対して非常に敏感であり、こ
れが能動バイアス制御を必要とする。これらの2つの波
長を用いない低バイアス制御のアプローチは、安定化す
るのが難しい。直角位相かつ最小バイアス点のみが、単
一の波長及び単一のディザーを用いて容易に安定化され
る。従って、頭書の特許請求の範囲の範囲内で、本発明
は、特に前述のようにとは別に実行され得ることを理解
すべきである。
【図1】図1は、既知のマッハ−ツェンダー変調器のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図2】図2は、図1に図示されている単一のレーザを
有するマッハ−ツェンダー変調器を利用する既知のアナ
ログ光システムのブロック図である。
有するマッハ−ツェンダー変調器を利用する既知のアナ
ログ光システムのブロック図である。
【図3】図3は、既知の相補的出力マッハ−ツェンダー
変調器及び平衡化された検出器を含む別の既知のアナロ
グ光システムのブロック図である。
変調器及び平衡化された検出器を含む別の既知のアナロ
グ光システムのブロック図である。
【図4】図4は、本発明に従ったアナログ光リンクのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図5】図5は、マッハ−ツェンダー変調器の伝達関数
をバイアス電圧の関数として示すグラフである。
をバイアス電圧の関数として示すグラフである。
【図6】図6の(A)は本発明に従ったマッハ−ツェン
ダー変調器の伝達関数を波長における光学的経路長差の
関数として示すグラフであり、図6の(B)は図6の
(A)に示された伝達関数の一部分の拡大図であって、
本発明に従ったマッハ−ツェンダー変調器の所望のバイ
アス点を示す図である。
ダー変調器の伝達関数を波長における光学的経路長差の
関数として示すグラフであり、図6の(B)は図6の
(A)に示された伝達関数の一部分の拡大図であって、
本発明に従ったマッハ−ツェンダー変調器の所望のバイ
アス点を示す図である。
【図7】図7は、本発明に従ったマッハ−ツェンダー変
調器の相対的差分伝達を事前バイアス、バイアス電圧及
びRF電圧信号に起因する光経路長差の関数として示す
グラフである。
調器の相対的差分伝達を事前バイアス、バイアス電圧及
びRF電圧信号に起因する光経路長差の関数として示す
グラフである。
【図8】図8は、第3次2トーン(two−tone)
・スパー・フリー動的範囲(SFDR)を本発明に従っ
たマッハ−ツェンダー変調器のバイアスされた伝送損失
の関数として示すグラフである。
・スパー・フリー動的範囲(SFDR)を本発明に従っ
たマッハ−ツェンダー変調器のバイアスされた伝送損失
の関数として示すグラフである。
【図9】図9は、第2次2トーンSFDRをレーザ・パ
ワー不整合の関数として示すグラフである。
ワー不整合の関数として示すグラフである。
20 マッハ−ツェンダー変調器20 42、44 レーザ 46、58 波長分割マルチプレクサ(WDM) 50 バイアス制御回路 52、54 光増幅器 56 復調器 60、62 光検出器 64 合計接続部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04J 14/00 14/02
Claims (12)
- 【請求項1】 RF入力ポート、バイアス電圧入力ポー
ト、光搬送波入力ポート及び光出力ポートを有するマッ
ハ−ツェンダー光変調器と、 2つの入力ポート及び出力ポートを有し、前記出力ポー
トは前記マッハ−ツェンダー光変調器の前記光搬送波入
力ポートに結合されている、波長分割マルチプレクサ
(WDM)と、 前記WDMの前記入力ポートに結合された、異なる波長
を有する2つの光搬送波源とを備える光送信機。 - 【請求項2】 前記バイアス電圧入力ポートに結合され
たバイアス制御回路を更に含む請求項1記載の光送信
機。 - 【請求項3】 前記バイアス制御回路は、1対の光検出
器及び波長分割マルチプレクサ(WDM)を含む請求項
2記載の光送信機。 - 【請求項4】 前記WDM及び前記1対の光検出器は、
前記マッハ−ツェンダー変調器の前記光出力ポートに結
合されている請求項3記載の光送信機。 - 【請求項5】 前記マッハ−ツェンダー変調器の前記出
力ポートに結合された光増幅器を更に含む請求項1記載
の光送信機。 - 【請求項6】 複数の波長を有する単一の光リンクから
光信号を受け取りかつ当該複数の波長をその出力ポート
で分離する波長分割マルチプレクサ(WDM)と、 各光検出器が異なる波長信号を有する前記WDMの出力
ポートに結合されるように前記WDMの前記出力ポート
に結合された複数の光検出器と、 前記複数の光検出器からの出力を合計する合計接続部と
を備えるアナログ復調器。 - 【請求項7】 複数の波長を有する光搬送波信号上へR
F入力信号を変調しかつRF変調された光信号を形成す
る光変調器を含む光送信機と、 前記RF変調された光信号を復調しかつRF出力信号を
与える光受信機と、 前記光送信機と前記光受信機とを接続する光リンクとを
備える光システム。 - 【請求項8】 前記光変調器は、RF入力ポート、バイ
アス電圧入力ポート、光搬送波入力ポート及び光出力ポ
ートを有するマッハ−ツェンダー変調器である請求項7
記載の光システム。 - 【請求項9】 前記光送信機は、波長分割マルチプレク
サ(WDM)を含み、 複数の波長を有する前記光搬送波信号は、当該光搬送波
信号を前記マッハ−ツェンダー変調器の前記光搬送波入
力ポートに与えるため異なる波長を有する複数の搬送波
信号から形成され、 前記光送信機はまた、前記WDMに印加される異なる波
長の複数の搬送波信号源を含む請求項8記載の光システ
ム。 - 【請求項10】 RF入力ポート、バイアス電圧入力ポ
ート、光搬送波入力ポート及び光搬送波出力ポートを有
するマッハ−ツェンダー光変調器と、 異なる波長を有する2つの光源を与える手段とを備える
光送信機。 - 【請求項11】 前記与える手段は、異なる波長を有す
る2つの光搬送波を生成する単一のレーザを含む請求項
10記載の光送信機。 - 【請求項12】 前記与える手段は、波長分割マルチプ
レクサ及び2つの光搬送波源を含む請求項10記載の光
送信機。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/322,283 US7079780B1 (en) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | Linearized optical link using a single Mach-Zehnder modulator and two optical carriers |
US09/322283 | 1999-05-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000356759A true JP2000356759A (ja) | 2000-12-26 |
JP3337458B2 JP3337458B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=23254196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000152370A Expired - Fee Related JP3337458B2 (ja) | 1999-05-28 | 2000-05-24 | 単一のマッハ−ツェンダー変調器及び2つの光搬送波を用いた線形型光リンク |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7079780B1 (ja) |
EP (1) | EP1056228A3 (ja) |
JP (1) | JP3337458B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006521583A (ja) * | 2003-03-19 | 2006-09-21 | オプティマー・フォトニックス・インコーポレーテッド | 光電変調器及びこれを内蔵した導波路素子 |
JP2013106950A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Siemens Ag | Mrtシステム、mrtシステム用の受信装置、およびmrtシステムにおけるmr信号の獲得方法 |
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---|---|---|---|---|
US6941078B1 (en) | 2001-05-10 | 2005-09-06 | Fujitsu Limited | Method and system for communicating a clock signal over an optical link |
US7200344B1 (en) | 2001-05-10 | 2007-04-03 | Fujitsu Limited | Receiver and method for a multichannel optical communication system |
US7035543B1 (en) * | 2001-05-10 | 2006-04-25 | Fujitsu Limited | Method and system for demultiplexing non-intensity modulated wavelength division multiplexed (WDM) signals |
US20030012246A1 (en) * | 2001-07-12 | 2003-01-16 | Klimek Daniel E. | Semiconductor zigzag laser and optical amplifier |
WO2004112285A1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-12-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | System, device, and method for radio frequency optical transmission |
ITTO20030708A1 (it) * | 2003-09-16 | 2005-03-17 | Istituto Superiore Mario Boella Sul Le Tecnologie | Oscillatore ottico controllato in tensione per un anello |
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