JP2003177362A - 光変調装置及び光変調方法 - Google Patents
光変調装置及び光変調方法Info
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- JP2003177362A JP2003177362A JP2002257056A JP2002257056A JP2003177362A JP 2003177362 A JP2003177362 A JP 2003177362A JP 2002257056 A JP2002257056 A JP 2002257056A JP 2002257056 A JP2002257056 A JP 2002257056A JP 2003177362 A JP2003177362 A JP 2003177362A
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Abstract
て、XPMに対する劣化を抑えることができ、かつ、位
相変調器が広い周波数帯域を有する必要がない光変調装
置及び光変調方法を提供する。 【解決手段】 光変調装置100は、光源101と、位
相変調器102と、マッハツェンダー干渉計103と、
光バンドパスフィルタ104と、NRZ/NRZI変換
器105と、駆動回路106とを備える。位相変調器1
02がNRZI符号の駆動信号6により光1を駆動し、
NRZI符号の光信号7を生成して、マッハツェンダー
干渉計103に入力する。マッハツェンダー干渉計10
3は、NRZI符号の光信号7が変化しない時に光信号
11を出力しないように、動作点を設定する。
Description
変調方法に関する。
システムでは、光ファイバ損失を補償し、長距離伝送を
実現するため、光ファイバ増幅器を伝送装置や中間中継
器に設置している。受信側での信号対雑音比を適切に保
ちつつ、中間中継器の間隔を大きく取るためには、光フ
ァイバに入力する光電力を大きくする必要がある。しか
し、光ファイバに入力する光電力を大きくすると、光フ
ァイバの非線形光学効果が伝送特性に大きく影響を与え
る。特に、高密度波長分割多重伝送においては、XPM
(Cross Phase Modulation)効果
が問題となる。XPMは、波長の異なる光信号が光ファ
イバ中を伝播する際に、分散により群速度が異なるもの
の、少しの時間だけ同時に光ファイバ中を走行すること
によって互いにインターラクションを起こし、波形を劣
化させてしまう効果である。
究が進められている。例えば、NRZ(Non Ret
urn to Zero)符号よりRZ(Return
to Zero)符号の方が、XPMに対する劣化が
少ないという報告がされている(非特許文献1参照)。
この報告に示されているように、高速・高密度波長分割
多重光伝送システムにおいて、光ファイバ増幅器を用い
た長距離伝送を行うためには、RZ符号が適しているこ
とが分かっている。
信号とクロック信号をNRZ/RZ変換してRZ符号の
出力信号とし、駆動回路が、そのRZ符号の出力信号を
駆動信号として光強度変調器を駆動するという光変調装
置が採用されている(特許文献1参照)。この光変調装
置では、光強度変調器が、光源から入力された光をRZ
符号の駆動信号により変調し、RZ符号の光信号に変調
する。このような従来の光変調装置は、RZ符号の光信
号を出力できるため、XPM対策に有効である。
名,「オプティカル・ファイバー・コミュニケーション
(Optical Fiber Communication)1996テクニカ
ル・ドキュメント(Technical Document)PD2
6」,1996年2月29日,p.1−5
光変調装置では、光強度変調器、NRZ/RZ変換器及
び駆動回路がRZ符号で動作するため、それらが広い周
波数帯域を有する必要があった。そして、そのような広
帯域の光強度変調器は、動作するために、狭帯域の光強
度変調器より高い変調電圧が必要であった。更に、広帯
域の光強度変調器を駆動させる駆動回路も高速なものが
必要であり、その出力振幅値も、狭帯域の光強度変調器
を駆動させる駆動回路よりも大きな出力振幅値のものが
必要であった。即ち、高電圧出力の駆動回路が必要であ
った。ところが、高速な駆動回路は、使用するトランジ
スタのサイズが小さく、耐圧が小さくなる傾向にある。
そのため、高速かつ高電圧出力の駆動回路を構成するこ
とは、技術的に困難であった。
符号の光信号を出力して、XPMに対する劣化を抑える
ことができ、かつ、位相変調器が広い周波数帯域を有す
る必要がない光変調装置及び光変調方法を提供すること
を目的とする。
は、光をNRZI符号の駆動信号により駆動して、位相
変調する位相変調器と、その位相変調器から入力される
位相変調されたNRZI符号の光信号を強度変調する強
度変調器とを備え、その強度変調器の動作点を、NRZ
I符号の光信号が変化しない時に強度変調器が強度変調
した光信号の出力が消光状態となるように設定すること
を特徴とする。ここで、NRZI(Non Retur
n to Zero Inverted)符号とは、生
成多項式X+1で示される帰還シフトレジスタで生成さ
れる符号である。又、RZ符号とは、符号のビット時間
長よりも短いパルスを送り出し、残りの間はパルスを送
出しないで0の状態に戻る方式の符号である。
ば、位相変調器がNRZI符号の駆動信号により光を駆
動することにより、NRZI符号の光信号が生成され、
強度変調器に入力される。そして、強度変調器が、入力
される位相変調されたNRZI符号の光信号が変化しな
い時に、強度変調した光信号を出力しないようにする
と、強度変調器から出力される光信号はRZ符号の光信
号となる。そのため、強度変調器は、光伝送路に出力す
る光信号としてRZ符号の光信号を出力することがで
き、XPMに対する劣化を抑えることができる。
信号により駆動されるため、位相変調器に要求される周
波数帯域は、ナイキスト周波数の考え方(ナイキストの
定理)により、データ信号ビット速度のおよそ半分でよ
い。そのため、位相変調器は、広い周波数帯域を有する
必要がなく、高い変調電圧を必要としない。更に、位相
変調器が広い周波数帯域を有する必要がない結果、位相
変調器を駆動させる駆動回路として、高速、高電圧出力
のものが必要とされない。そのため、高速かつ高電圧出
力の駆動回路を構成することは、耐圧の関係から困難で
あるという問題も生じない。
力される位相変調された光信号を第1の光信号と第2の
光信号とに分け、その第1の光信号と第2の光信号とを
合成して出力するものを用い、第1の光信号と第2の光
信号の位相差を調整して、強度変調器の動作点をNRZ
I符号の光信号が変化しない時に強度変調器が強度変調
した光信号の出力が消光状態となるように設定すること
が好ましい。これによれば、位相差を調整することによ
り、容易に強度変調器の動作点を設定することができ
る。
調器に位相差の調整を行う位相調整部を設けることによ
り実現できる。又、光変調装置は、強度変調器の温度を
制御することにより位相差の調整を行う温度制御部を設
けてもよい。その場合、強度変調器は、強度変調した光
信号を出力する第1の出力ポートと、その第1の出力ポ
ートに出力する光信号と相補関係にある光信号を出力す
る第2の出力ポートとを備えるようにし、温度制御部
は、その第2の出力ポートから出力される光信号に基づ
いて温度制御信号を生成し、生成した温度制御信号によ
って強度変調器の温度を制御することが好ましい。
光の周波数を制御することにより位相差の調整を行う周
波数制御部を設けてもよい。周波数制御部は、例えば、
光の光源の温度を制御することにより、光の周波数を制
御することができる。その場合、強度変調器は、強度変
調した光信号を出力する第1の出力ポートと、その第1
の出力ポートに出力する光信号と相補関係にある光信号
を出力する第2の出力ポートとを備えるようにし、周波
数制御部は、その第2の出力ポートから出力される光信
号に基づいて温度制御信号を生成し、生成した温度制御
信号によって光源の温度を制御することが好ましい。
号を出力する第1の出力ポートと、その第1の出力ポー
トに出力する光信号と相補関係にある光信号を出力する
第2の出力ポートを備えるものを用い、その第2の出力
ポートが出力する光信号の光強度が最大となるように、
強度変調器の動作点を設定することによっても、第1の
光信号と第2の光信号の位相差を調整することができ
る。
るデータ信号がNRZ符号の信号であった場合に、その
NRZ符号のデータ信号をNRZI符号の信号に変換す
るNRZ/NRZI変換器を備えることが好ましい。こ
れによれば、光変調装置にNRZ符号のデータ信号が入
力された場合であっても、駆動信号を生成する駆動回路
にNRZI符号の信号を入力することができる。
強度変調した光信号のスペクトル狭窄を行う光バンドパ
スフィルタを備えることが好ましい。これによれば、光
変調装置は、光信号の波長をコンパクトにできる。その
ため、光変調装置は、光ファイバの分散による影響を避
けることができる。光バンドパスフィルタは、強度変調
した光信号の両方の変調スペクトルサイドバンドを通過
させることができる。この場合、光変調装置は、両側波
帯方式(Double Side Band方式、以下
「DSB方式」という)の変調ができる。その結果、復
調が容易になる。
た光信号の一方の変調スペクトルサイドバンドを、他方
の変調スペクトルサイドバンドよりも多く通過させるよ
うにしてもよい。この場合、光変調装置は、単側波帯方
式(Single SideBand方式、以下「SS
B方式」という)の変調ができる。SSB方式の変調
は、DSB方式の変調に比べて半分の帯域幅しか用いな
い。そのため、光変調装置は、おおよそ2倍の伝送容量
を達成することができる。
NRZI符号の光信号を強度変調することが好ましい。
これによれば、光変調装置は、1つの強度変調器で複数
の光信号を強度変調することができる。そのため、光変
調装置は、その小型化や低コスト化を図ることができ
る。
器が、光をNRZI符号の駆動信号により駆動して位相
変調し、強度変調器が、位相変調器から入力される位相
変調されたNRZI符号の光信号を強度変調し、NRZ
I符号の光信号が変化しない時に強度変調した光信号の
出力を消光状態とすることを特徴とする。
れる位相変調された光信号を第1の光信号と第2の光信
号とに分け、その第1の光信号と第2の光信号とを合成
して出力することにより強度変調し、第1の光信号と第
2の光信号の位相差を調整することにより光信号の出力
を消光状態とすることが好ましい。
整部を備え、その位相調整部により位相差の調整を行う
ことができる。又、強度変調器の温度を制御することに
より、位相差の調整を行ってもよい。又、位相変調器に
入力する光の周波数を制御することにより、位相差の調
整を行ってもよい。又、強度変調器は、強度変調した光
信号を第1の出力ポートに出力し、その第1の出力ポー
トに出力する光信号と相補関係にある光信号を第2の出
力ポートに出力し、第2の出力ポートが出力する光信号
の光強度を最大にすることによっても、第1の光信号と
第2の光信号の位相差を調整することができる。
実施の形態を説明する。
の形態に係る光変調装置100の構成を示すブロック図
である。光変調装置100は、光源101と、位相変調
器102と、マッハツェンダー干渉計103と、光バン
ドパスフィルタ104と、NRZ/NRZI変換器10
5と、駆動回路106とを備える。
102に入力する。光源101は、例えば、単一縦モー
ドで発振する半導体レーザ等を用いることができる。位
相変調器102は、光源101から入力された光1をN
RZI符号の駆動信号6により駆動して位相変調する。
位相変調器102は、駆動回路106から位相変調器1
02に入力される駆動信号6により駆動され、位相変調
を行う。位相変調器102は、位相変調して得られるN
RZI符号の光信号7を、マッハツェンダー干渉計10
3に入力する。
調器102から入力される位相変調されたNRZI符号
の光信号7を強度変調する強度変調器である。マッハツ
ェンダー干渉計103は、位相変調器102から入力さ
れる光信号7を第1の光信号と第2の光信号に分け、そ
の第1の光信号と第2の光信号とを合成して出力する。
図2は、マッハツェンダー干渉計103の構成を示す図
である。マッハツェンダー干渉計103は、方向性結合
器103aと、方向性結合器103bと、光導波路10
3cと、光導波路103dと、位相調整部103fとを
備える。
ー干渉計103に入力される光信号7を、2本の光導波
路103c,103dに分岐する。即ち、方向性結合器
103aは、光信号7を、光導波路103cに進む第1
の光信号と、光導波路103dに進む第2の光信号とに
分岐する。2本の光導波路103c,103dのうち、
一方の光導波路103dは、他方の光導波路103cよ
りも長さがΔL103eだけ長い。
103c,103dに分岐された第1の光信号と第2の
光信号とを合成し、光信号11を出力する。方向性結合
器103bは、方向性結合器103bに入力される2本
の光導波路103c,103dからの第1の光信号と第
2の光信号との位相差が2kπ+π/2(kは整数)の
場合、光信号11を透過して出力し、位相差が2kπ−
π/2(kは整数)の場合、光信号11を遮断して、方
向性結合器103bの出力が消光状態となるようになっ
ている。
03に入力される光1の強度をA0、マッハツェンダー
干渉計103が出力する光信号11の光強度をAとす
る。マッハツェンダー干渉計103が出力する光信号1
1の光強度Aは、次に示す(1)式で表すことができ
る。
C0)であり、fは光源101の周波数、C0は光速、
neffは光導波路103c,103dの等価屈折率で
ある。
は、方向性結合器103bに入力される2本の光導波路
103c,103dからの第1の光信号と第2の光信号
との位相差である。ΔLは、上述したように、一方の光
導波路103dの長さを、他方の光導波路103cの長
さよりも長く設定した分である。ここで、理論的には、
2本の光導波路103c,103dからの第1の光信号
と第2の光信号との位相差は、βΔLで表される。しか
し、このΔLは、実際には数mm〜数10mmのオーダ
ーでしか設定できず、位相差βΔLを所望の値にするた
めに、ΔLを波長オーダー(ミクロン単位)で予め設定
しておくことができない。即ち、ΔLを波長オーダー
(ミクロン単位)で初期設定することができない。
波路103c,103dから出力される第1の光信号と
第2の光信号との位相差を所望の値にする。その結果、
位相差は、実際には上述したようにβΔL+Φで表され
ることになる。よって、Φは、2本の光導波路103
c,103dから出力される第1の光信号と第2の光信
号との位相差を設定するΔLを、波長オーダー(ミクロ
ン単位)で初期設定することができないことによる残留
の位相分を示すパラメータである。
02に入力される位相変調器102を駆動する駆動信号
6が位相変調器102に入力されていない状態、即ち、
光源101からの光1がそのままマッハツェンダー干渉
計103に入力される状態におけるマッハツェンダー干
渉計103の光の透過率と光の周波数との関係を示すグ
ラフ図である。図3は、マッハツェンダー干渉計103
のバイアス状態を説明するためのものである。図3に示
すグラフの縦軸は、(1)式に基づいて求めたマッハツ
ェンダー干渉計103の光透過率(A/A0)を表し、
横軸は、光1の光周波数を表す。
まマッハツェンダー干渉計103に入力されるため、マ
ッハツェンダー干渉計103へ入力される光の光強度は
A0となり、光透過率はA/A0で表される。図3にお
いて、光の透過率が最大となる光の周波数の値の間隔
は、マッハツェンダー干渉計103の自由スペクトル空
間(Free Spectral Range、以下
「FSR」という)である。FSRは、次に示す(2)
式の関係から計算でき、(3)式で表すことができる。
れる2本の光導波路103c,103dからの第1の光
信号と第2の光信号との位相差の調整を行う。位相差の
調整は、マッハツェンダー干渉計103の動作点が、N
RZI符号の光信号7が変化しない時に、出力が消光状
態となるように設定されるよう行う。上述したように、
方向性結合器103bは、2本の光導波路103c,1
03dからの第1の光信号と第2の光信号との位相差が
2kπ+π/2(kは整数)の場合、光信号11を透過
して出力し、位相差が2kπ−π/2(kは整数)の場
合、光信号11を遮断して、方向性結合器103bの出
力が消光状態となるようになっている。そのため、位相
調整部103fは、NRZI符号の光信号7が変化しな
い時に、位相差が2kπ−π/2(kは整数)となるよ
うに位相差を調整する。
で表され、ΔLは予め設定されている。そのため、位相
調整部103fは、Φを調整して、位相差の調整を行
う。位相調整部103fは、例えば、ヒーター等を用い
ることができ、光導波路103dの途中に設けられる。
そして、その位相調整部103fであるヒーターが、光
導波路103dの温度を調節し、光導波路103dの長
さを伸縮させることによって、Φを調整し、位相差の調
整を行うことができる。
号6の基礎となるデータ信号2がNRZ符号の信号であ
った場合に、そのNRZ符号のデータ信号2をNRZI
符号の信号に変換する。即ち、NRZ/NRZI変換器
105は、光変調装置100に入力されるデータ信号2
がNRZ符号であった場合に、そのNRZ符号のデータ
信号2をNRZI符号の出力信号5に変換する電気回路
である。ここで、NRZ符号とは、その時間長の間ずっ
とパルスを出し続け、電圧0に戻らない方式の符号であ
る。NRZ/NRZI変換器105は、符号変換に、N
RZ/NRZI変換器105に入力されるクロック信号
3を用いる。
構成を示す図である。NRZ/NRZI変換器105
は、EX―OR(Exclusive―OR)回路10
5aと、1ビット遅延回路105bとを備える。1ビッ
ト遅延回路105bは、NRZ/NRZI変換器105
が出力する出力信号5を1ビット遅延させる。1ビット
遅延回路105bは、例えばクロック信号3をタイミン
グ信号として用いるフリップフロップ回路により構成で
きる。尚、本実施形態においては、1ビット遅延回路1
05bの初期値は0とする。1ビット遅延回路105b
は、NRZ/NRZI変換器105が出力する出力信号
5を1ビット遅延させた1ビット遅延信号4を、EX―
OR回路105aに入力する。
00に入力されるデータ信号2と、1ビット遅延回路1
05bが、NRZ/NRZI変換器105が出力する出
力信号5を1ビット遅延させた1ビット遅延信号4との
排他的論理和を演算する。演算した結果が、NRZ/N
RZI変換器105の出力信号5となる。EX―OR回
路105aは、データ信号2と1ビット遅延信号4の値
が同一の時は「0」、異なる時は「1」を演算結果とし
て出力する。尚、上述したように、1ビット遅延回路1
05bの初期値は「0」となっているため、EX―OR
回路105aは、最初(出力信号5がまだ出力されてい
ない時)は初期値「0」と、データ信号2との排他的論
理和を演算する。
入力されるデータ信号2と、NRZ/NRZI変換器1
05が出力する出力信号5を示す図である。本実施形態
では、データ信号2として、「01011001」とい
うビット列を用いる。このデータ信号2がNRZ/NR
ZI変換器105に入力されると、出力信号5として、
NRZI符号の「01101110」というビット列が
得られる。NRZ/NRZI変換器105に入力される
データ信号2のビット列をx(n)、NRZ/NRZI
変換器105から出力される出力信号5のビット列をy
(n)とすると、NRZ/NRZI変換器105が行う
演算は、(4)式で表される。
2の演算とは、0+0=0、1+0=1、0+1=1、
1+1=0に従う演算である。
は、位相変調器102を駆動する。駆動回路106は、
NRZ/NRZI変換器105から入力される電気信
号、即ち、NRZI符号の出力信号5を、増幅する電気
回路である。駆動回路106は、出力信号5を増幅させ
たNRZI符号の駆動信号6で、位相変調器102を駆
動する。上述したように、駆動信号6により駆動される
位相変調器102は、光源101から入力される光1を
変調し、光信号7を出力する。位相変調器102が変調
することにより得られる光信号7は、次に示す(5)式
で表すことができる。
Vπは位相変調器102の半波長電圧、φ0は初期位
相、tは時間である。尚、駆動回路106は、必ずしも
最大Vπまで出力する必要はない。
I符号の駆動信号6により駆動される。又、位相変調器
102を駆動させる駆動回路106もNRZI符号の出
力信号5を増幅し、NRZ/NRZI変換器105もN
RZI符号の出力信号5を出力する。そのため、位相変
調器102、駆動回路106、NRZ/NRZI変換器
105を結合して要求される総合周波数帯域は、ナイキ
スト周波数の考え方(ナイキストの定理)により、デー
タ信号2のビット速度をB(b/s)とすると、B/2
(Hz)であればよい。例えば、40Gbit/sec
のビット速度のRZ符号の光信号11を得るためには、
位相変調器102に要求される周波数帯域は、おおよそ
20GHzであればよい。
数帯域を有する必要がなく、高い変調電圧を必要としな
い。更に、位相変調器102が広い周波数帯域を有する
必要がない結果、位相変調器102を駆動させる駆動回
路106として、高速、高電圧出力のものが必要とされ
ない。そのため、高速かつ高電圧出力の駆動回路を構成
することは、耐圧の関係から困難であるという問題も生
じない。
相変調器102、マッハツェンダー干渉計103が、光
源101から入力される光1を変調する方法を説明す
る。図6は、駆動回路106が位相変調器102を駆動
させる駆動信号6と、位相変調器102が出力する位相
変調された光信号7の位相状態と、マッハツェンダー干
渉計103内部の2本の光導波路103c,103dが
方向性結合器103bに入力する直前の第1の光信号
8、第2の光信号9、即ち、光導波路103c,103
dが出力する第1の光信号8、第2の光信号9の位相状
態と、第1の光信号と第2の光信号との位相差10と、
マッハツェンダー干渉計103が出力する光信号11の
光強度の関係を説明する図である。
簡単にするために、マッハツェンダー干渉計103のF
SRは、NRZ/NRZI変換器105に入力されるデ
ータ信号2の1ビットタイムスロットTの逆数1/Tに
設定する。また、位相変調器102を駆動させる駆動信
号6の波形は三角波形とする。更に、位相変調器102
が光信号7を出力する時間と、マッハツェンダー干渉計
103が光信号11を出力する時間の差は0とする。即
ち、図6に示すように、光信号7と光信号11は、同一
タイムスロットで出力されるものとする。実際には、光
信号7が、マッハツェンダー干渉計103を伝送する時
間分の遅延があり、図6に示すように、同一タイムスロ
ットにはならない。尚、NRZ/NRZI変換器105
が出力する出力信号5のビット列は、図5に示す「01
101110」を用いる。
器102を駆動させる信号波形である。駆動信号6は、
出力信号5を増幅したNRZI符号の電気信号である。
上述したように、駆動信号6の波形は、三角波形であ
り、ランプ状に電圧が変化するものと仮定する。即ち、
符号「0」から「1」へ電圧波形は直線状に上昇し、符
号「1」から「0」へ電圧波形は直線状に下降するもの
とする。ここで、「0」は電圧0とし、「1」は、位相
変調器102の半波長電圧Vπとする。
102が出力する位相変調された光信号7の位相状態の
波形である。この光信号7の波形は、光源101から位
相変調器102に入力される光1を、図6に示す駆動信
号6により駆動させて得られる。この波形は、上述した
(5)式で表される光信号7の位相状態を示す。ここ
で、(5)式における初期位相φ0は、説明の便宜上、
0と仮定する。光信号7の位相は、図6に示すように、
正弦波状に位相0からπ、あるいは、πから0に遷移す
る。
9の波形は、それぞれマッハツェンダー干渉計103の
2本の光導波路103c,103dが出力する第1の光
信号8、第2の光信号9の位相状態を示す波形である。
第1の光信号8、第2の光信号9は、位相変調器102
から入力される図6に示す光信号7を、分岐して得られ
る。図6に示すように、光導波路103dが出力する第
2の光信号9は、光導波路103cが出力する第1の光
信号8に比較して、1タイムスロット遅延している。即
ち、光導波路103dが出力する第2の光信号9は、光
導波路103cが出力する光信号8に比較して、1ビッ
ト分遅延している。
信号8の位相状態は、光信号7の位相状態と同じであ
り、位相0からπの間で変化する。一方、光導波路10
3dが出力する第2の光信号9の位相状態は、図6に示
すように、π/2から3π/2の間で変化する。これ
は、光導波路103dが出力する第2の光信号9の位相
が、π/2から3π/2の間で変化するように、位相調
整部103fが上述したΦの値を調整するためである。
このように、第1の光信号8の位相は、位相0からπの
間で変化するように光信号7の位相状態と同じとし、第
2の光信号9の位相は、π/2から3π/2の間で変化
するようにΦの値を調整して、第1の光信号8と、第2
の光信号9の位相差を調整する。尚、マッハツェンダー
干渉計103の光導波路103dが出力する第2の光信
号9の1ビット目の位相は、π/2と仮定する。
路103cが出力する第1の光信号8と、光導波路10
3dが出力する第2の光信号9との位相差である。即
ち、マッハツェンダー干渉計103の方向性結合器10
3bに入力される2本の光導波路103c,103dか
らの第1の光信号8と第2の光信号9との位相差を示し
た波形である。図6に示すように、位相差10は、−π
/2を中心として、+π/2から−3π/2までの値を
とる。又、上述したように、第1の光信号8の位相は、
位相0からπの間で変化するようにし、第2の光信号9
の位相は、π/2から3π/2の間で変化するように
し、更に、第2の光信号9は光信号8に比較して、1ビ
ット分遅延させることによって、第1の光信号8と、第
2の光信号9の位相差10は、NRZI符号の光信号7
が変化しない時に、第1の光信号8と、第2の光信号9
の位相差10が−π/2となるように調整されている。
即ち、NRZI符号の光信号7が変化しない時、例え
ば、「1」が連続して続く時は、位相差10が−π/2
となるように調整されている。
ェンダー干渉計103が出力する光信号11の光強度を
示す波形である。マッハツェンダー干渉計103が出力
する光信号11の光強度は、(1)式より導出できる。
その結果、第1の光信号8と、第2の光信号9の位相差
10が−π/2の場合は、マッハツェンダー干渉計10
3の光信号11を遮断し、光信号11の出力は0(消光
状態)となる。又、位相差10が+π/2或いは−3π
/2の場合は、マッハツェンダー干渉計103は光信号
11を透過し、光信号11の出力は1(出力状態)とな
る。そのため、マッハツェンダー干渉計103が出力す
る光信号11の波形は、図6に示す波形となる。
ダー干渉計103に入力するNRZI符号の光信号7
と、マッハツェンダー干渉計103が出力する光信号1
1とを比較する。NRZI符号の光信号7が変化しない
時、例えば、「1」が連続して続く時は、光信号11の
出力は「0」となっており、消光状態になっている。一
方、光信号7が変化する時、即ち、「0」から「1」
へ、又は、「1」から「0」へ変化する時は、光信号1
1の出力は「1」となっており、出力状態となってい
る。
化しない時に、第1の光信号8と、第2の光信号9の位
相差10が−π/2となるように位相差10を調整する
ことによって、マッハツェンダー干渉計103の動作点
を、NRZI符号の光信号7が変化しない時に、マッハ
ツェンダー干渉計103の出力が消光状態となるように
設定できる。このように、マッハツェンダー干渉計10
3は、光導波路103dに位相調整部103fを設け
て、位相差10を調整することによって、容易に動作点
を設定することができる。
する光信号11の1ビット目、即ち、光信号11のビッ
ト列の先頭が「0」となっているのは、マッハツェンダ
ー干渉計103の光導波路103dが出力する第2の光
信号9の位相をπ/2と仮定したことによる。但し、マ
ッハツェンダー干渉計103の光導波路103dが出力
する第2の光信号9は、光導波路103cが出力する第
1の光信号8よりも、1ビット遅延している。そのた
め、光信号9の1ビット目は、π/2の場合だけでな
く、3π/2の場合もある。その場合には、マッハツェ
ンダー干渉計103が出力する光信号11の1ビット目
は、「1」となる。
3の動作点が、NRZI符号の光信号7が変化しない時
に、マッハツェンダー干渉計103の出力が消光状態と
なるように設定された結果、マッハツェンダー干渉計1
03が出力する光信号11の波形は、図6に示すよう
に、RZ符号となり、ビット列は、「0101100
1」となる。このビット列は、図5に示したNRZ/N
RZI変換器105により、符号を変換する前のNRZ
符号のデータ信号2のビット列と同一である。即ち、光
変調装置100によれば、光変調装置100に入力され
たNRZ符号のデータ信号2から、そのデータ信号2の
ビット列を変化させないまま、符号だけをRZ符号とし
た光信号11を得ることができる。その結果、光変調装
置100は、RZ符号の光信号11を出力することがで
きるため、XPMに対する劣化を抑えることができる。
簡単にするために、マッハツェンダー干渉計103は、
FSRを、NRZ/NRZI変換器105に入力される
データ信号2の1ビットタイムスロットTの逆数1/T
に設定し、第2の光信号9を第1の光信号8に比較し
て、1ビット分遅延させている。しかし、第2の光信号
9の第1の光信号8からの遅延は、1ビット以下であれ
ば、1ビットに限られない。マッハツェンダー干渉計1
03は、第2の光信号9を第1の光信号8に比較して、
1ビット未満分遅延させた場合、1ビット分遅延させる
場合に比べて、出力する光信号11の干渉雑音を小さく
することができる。
出力する光信号11を光バンドパスフィルタ104に入
力する。光バンドパスフィルタ104は、マッハツェン
ダー干渉計103から入力される光信号11のスペクト
ル狭窄を行う。マッハツェンダー干渉計103に次い
で、光バンドパスフィルタ104を挿入することによ
り、光信号11の波長をコンパクトにでき、光ファイバ
の分散による影響を極力さけることができる。又、光変
調装置100を波長分割多重システムの光変調装置とし
て用いる場合、光バンドパスフィルタ104は、隣接す
る波長チャネルへの影響を防ぐことができる。光バンド
パスフィルタ104としては、誘電体多層膜フィルタや
ファイバブラッググレーティング型フィルタ、回転式グ
レーティング型フィルタ、ファブリ−ペロー干渉型フィ
ルタ等を用いることができる。
テムの光変調装置として用いる場合、波長多重を行うマ
ルチプレクサ(以下「MUX」という)を光バンドパス
フィルタ104として用いてもよい。波長多重を行うM
UXは、バンドパスフィルタ特性を有するため、それを
利用することができるからである。これによれば、マッ
ハツェンダー干渉計103が出力する光信号11を、直
接、波長多重を行うMUXに入力することができ、光変
調装置100は、バンドパスフィルタを設ける必要がな
い。
ュレーションについて説明する。
に、データ信号2としてNRZ符号の64ビットのビッ
ト列「1010010010101010000100
1011011100100010101110101
11110011011010010」を入力するシミ
ュレーションを行う。シミュレーションのパラメータ
は、NRZ符号のデータ信号2のビット速度を40Gb
it/sec、位相変調器102の変調度を50%(V
π/2まで駆動)、マッハツェンダー干渉計103のF
SRを40GHzに設定する。図7は、そのシミュレー
ション結果であるマッハツェンダー干渉計103が出力
する光信号11のスペクトルを示すグラフ図である。
尚、図7に示すグラフの縦軸は光信号11の出力(dB
m)を表し、横軸は光周波数(GHz)を表し、横軸の
中心値0は、193.4THzを表す。
計103が出力し、バンドパスフィルタ104に入力さ
れる光信号11のスペクトルには、両方の変調スペクト
ルサイドバンド、即ち、アッパーサイドバンドとロワー
サイドバンドが存在する。又、光信号11は、光搬送波
(光キャリア)が抑圧されている。このように、光変調
装置100によれば、光搬送波が抑圧されたRZ符号の
光信号11を得ることができる。このような光搬送波が
抑圧されたRZ符号の光信号を得る変調方式を、CS―
RZ(Carrier Suppressed Ret
urn toZero)変調方式という。CS―RZ変
調方式によれば、光ファイバに入力される光電力が高い
場合においても、非線形光学効果による受信感度劣化が
小さいという効果を得ることができる。
て、従来、マッハツェンダー型強度変調器を直列に2個
接続する装置がある。この従来の装置では、まず、前段
のマッハツェンダー型強度変調器により、NRZ符号の
光信号を得る。次に、従来の装置では、後段のマッハツ
ェンダー型強度変調器を、データ信号のビット速度の半
分の周波数のクロック信号で駆動させる。この時、従来
の装置では、マッハツェンダー型強度変調器の動作点
を、駆動電圧0の時に光信号を出力しないように設定し
ておく。そして、従来の装置では、マッハツェンダー型
強度変調器の光透過特性が2次関数となる部分で、後段
のマッハツェンダー型強度変調器を駆動することによ
り、光搬送波が抑圧されたRZ符号の光信号を得る。し
かし、この従来の装置では、2個のマッハツェンダー型
強度変調器間の位相を厳密に一致させる必要があり、マ
ッハツェンダー型強度変調器が2個必要であることから
構成が複雑となる。これに対して、光変調装置100に
よれば、位相変調器102とマッハツェンダー干渉計1
03とを組み合わせた簡単な構成で、CS−RZ変調方
式を実現できる。そして、光変調装置100は、光ファ
イバに入力される光電力が高い場合においても、非線形
光学効果による受信感度劣化が小さいという効果を、容
易に得ることができる。
フィルタ104として、スーパーガウス型4次フィルタ
を用い、光バンドパスフィルタ104から出力される光
信号を電気信号に変換し、アイパターンを表示するシミ
ュレーションを行う。尚、スーパーガウス型4次フィル
タの半値全幅は、80GHzに設定する。又、スーパー
ガウス型4次フィルタは、光バンドパスフィルタ104
の中心周波数を、光源101の発振波長にほぼ一致させ
て、光源101から出力される光1の周波数とほぼ一致
させ、両方の変調スペクトルサイドバンドを通過させ
る。図8は、そのシミュレーション結果であるアイパタ
ーンを示すグラフ図である。尚、図8に示すグラフの縦
軸は任意軸であり、横軸は時間(ps)である。
れば、光バンドパスフィルタ104によりスペクトル狭
窄を行っても、正常なアイパターンが得られ、ほぼRZ
符号の電気信号が得られる。又、光バンドパスフィルタ
104の中心周波数を、光源101から出力される光1
の周波数とほぼ一致させ、両方の変調スペクトルサイド
バンド(アッパーサイドとロワーサイド)を通過させる
ことにより、光変調装置100は、DSB方式の変調が
できる。DSB方式の変調は、復調が容易となるという
メリットがある。
Z変換器を用いて、RZ符号で動作する駆動回路、光強
度変調器により、直接RZ符号の光信号を得る従来の光
変調装置による光変調方法と、NRZ/NRZI変換器
105、駆動回路106、位相変調器102、マッハツ
ェンダー干渉計103を用いてRZ符号の光信号11を
得る本実施形態に係る光変調装置100による光変調方
法に要求される周波数帯域を比較する。そのため、従来
の光変調装置の光強度変調器とその駆動回路の総合変調
帯域(総合周波数帯域)及び受信器におけるアイ開口度
の関係と、本実施形態の位相変調器102とその駆動回
路106の総合変調帯域(総合周波数帯域)及び受信器
におけるアイ開口度の関係をシミュレーションする。
調帯域とアイ開口度の劣化の関係を示すグラフ図であ
る。図9に示すグラフにおいて、横軸は、総合変調帯域
(3dB低下周波数)fを、データ信号2のビット速度
Bで除して正規化した正規化変調帯域f/Bである。
又、縦軸は、f/B=1としたときの受信器でのアイ開
口度を基準(0dB)とし、その基準からのアイ開口度
の劣化を表したものである。尚、アイ開口度とは、出力
波形の最大値と最小値の差の値と、アイパターンのアイ
の開きの最大値との比をいう。
調装置100を用いた光変調方法では、位相変調器10
2とその駆動回路106の総合変調帯域(3dB低下周
波数)は、データ信号2のビット速度のおおよそ半分の
周波数でよい。一方、従来の光変調装置を用いた従来の
光変調方法では、総合変調帯域(3dB低下周波数)
は、おおよそデータ信号2のビット速度の周波数が必要
である。
る光変調装置100及び光変調方法によれば、位相変調
器102がNRZI符号の駆動信号6により光1を駆動
することにより、NRZI符号の光信号7が生成され、
マッハツェンダー干渉計103に入力される。そして、
マッハツェンダー干渉計103が、入力される位相変調
されたNRZI符号の光信号7が変化しない時に、光信
号11を出力しないようにすると、マッハツェンダー干
渉計103から出力される光信号11は、RZ符号の光
信号11となる。そのため、マッハツェンダー干渉計1
03は、光伝送路に出力する光信号として、RZ符号の
光信号11を出力することができ、XPMに対する劣化
を抑えることができる。
の駆動信号6により駆動されるため、位相変調器102
に要求される周波数帯域は、ナイキスト周波数の考え方
(ナイキストの定理)により、データ信号ビット速度の
およそ半分でよい。そのため、位相変調器102は、広
い周波数帯域を有する必要がなく、高い変調電圧を必要
としない。更に、位相変調器102が広い周波数帯域を
有する必要がない結果、位相変調器102を駆動させる
駆動回路106として、高速、高電圧出力のものが必要
とされない。そのため、高速かつ高電圧出力の駆動回路
を構成することは、耐圧の関係から困難であるという問
題も生じない。
から入力される光信号7を第1の光信号8と第2の光信
号9に分け、その第1の光信号8と第2の光信号9とを
合成して出力するマッハツェンダー干渉計103を用い
る。そして、光導波路103dに位相調整部103fを
設けて、その第1の光信号8と第2の光信号9の位相差
10を調整して、マッハツェンダー干渉計103の動作
点を、NRZI符号の光信号7が変化しない時にマッハ
ツェンダー干渉計103の出力が消光状態となるように
設定する。そのため、光導波路103dに位相調整部1
03fを設けて、位相差10を調整することによって、
容易にマッハツェンダー干渉計103の動作点を設定す
ることができる。
I変換器105を備えるため、光変調装置100にNR
Z符号のデータ信号2が入力された場合であっても、駆
動信号6を生成する駆動回路106にNRZI符号の出
力信号5を入力することができる。
の実施の形態に係る光変調装置200について説明す
る。図10は、第2の実施の形態に係る光変調装置20
0の構成を示すブロック図である。光変調装置200
は、光源201と、位相変調器202と、マッハツェン
ダー干渉計203と、光バンドパスフィルタ204と、
NRZ/NRZI変換器205と、駆動回路206と、
O/E変換器207と、温度制御回路208とを備え
る。図10において、光源201、位相変調器202、
光バンドパスフィルタ204、NRZ/NRZI変換器
205、駆動回路206は、図1に示す光変調装置10
0の光源101、位相変調器102、光バンドパスフィ
ルタ104、NRZ/NRZI変換器105、駆動回路
106と、実質的に同様であるため、ここでは説明を省
略する。
の構成を示す図である。マッハツェンダー干渉計203
は、方向性結合器203aと、方向性結合器203b
と、光導波路203cと、光導波路203dと、第1出
力ポート203fと、第2出力ポート203gとを備え
る。方向性結合器203a、光導波路203cは、図2
に示すマッハツェンダー干渉計103の方向性結合器1
03a、光導波路103cと実質的に同様であるため、
ここでは説明を省略する。
3cよりも長さがΔL203eだけ長く設定されてい
る。方向性結合器203bは、第1出力ポート203f
と、第2出力ポート203gにつながっており、両者に
光信号を入力する。方向性結合器203bは、2本の光
導波路203c,203dに分岐された第1の光信号8
と第2の光信号9とを合成し、合成した光信号11を第
1出力ポート203fに入力する。又、方向性結合器2
03bは、第1出力ポート203fに入力する光信号1
1と相補関係にある光信号12を第2出力ポート203
gに入力する。
路203c,203dに分岐された第1の光信号8と第
2の光信号9とを合成した光信号11を出力する。光信
号11は、図2に示すマッハツェンダー干渉計103が
出力する光信号11と同様であり、そのビット列は「0
1011001」となる。第2出力ポート203gは、
第1出力ポート203fが出力する光信号11と相補関
係にある光信号12を出力する。光信号12は、マッハ
ツェンダー干渉計203の温度を制御するために、温度
制御回路208に利用される。尚、第1出力ポート20
3fが出力する光信号11と、第2出力ポート203g
が出力する光信号12との電力和は常に一定となる。
光バンドパスフィルタ204に入力する。第2出力ポー
ト203gは、光信号12をO/E変換器207に入力
する。このように、マッハツェンダー干渉計203が、
第1出力ポート203fと第2出力ポート203Gとを
備えることにより、第1出力ポート203fからは、光
信号11を出力することができ、第2出力ポート203
gからは、マッハツェンダー干渉計203の温度制御に
利用する光信号12を出力することができる。O/E変
換器207は、第2出力ポートから入力される光信号1
2を、電気信号13に変換する。O/E変換器207
は、変換した電気信号13を温度制御回路208に入力
する。
用して温度制御信号16を生成する。温度制御回路20
8は、温度制御信号16をマッハツェンダー干渉計20
3に入力することによって、マッハツェンダー干渉計2
03全体の温度を制御する。温度制御回路208が、マ
ッハツェンダー干渉計203の温度を制御することによ
って、上述したΦを調整できる。上述したように、2本
の光導波路203c,203dからの第1の光信号8と
第2の光信号9との位相差10は、βΔL+Φで表さ
れ、ΔLは予め設定されている。そのため、温度制御回
路208は、マッハツェンダー干渉計203の温度を制
御し、Φを調整することによって、位相差10の調整を
行う温度制御部である。
して、マッハツェンダー干渉計203の動作点を、NR
ZI符号の光信号7が変化しない時に、第1出力ポート
203fが出力する光信号11の出力が消光状態となる
ように設定する。上述したように、方向性結合器203
bは、2本の光導波路203c,203dからの第1の
光信号8と第2の光信号9との位相差が2kπ+π/2
(kは整数)の場合、光信号11を透過して第1出力ポ
ート203fに光信号11出力し、位相差が2kπ−π
/2(kは整数)の場合、光信号11を遮断して、第1
出力ポート203fの出力が消光状態となる。そのた
め、温度制御回路208は、NRZI符号の光信号7が
変化しない時に、位相差が2kπ−π/2(kは整数)
となるように、マッハツェンダー干渉計203の温度を
制御して、Φを調整する。
ダー干渉計203の温度を制御して、Φを調整し、NR
ZI符号の光信号7が変化しない時に、消光状態となる
ように位相差10を調整すると、第2出力ポート203
gが出力する光信号12の光強度が最大となる。よっ
て、温度制御回路208は、第2出力ポート203gが
出力する光信号12の光強度が最大となるように、マッ
ハツェンダー干渉計203の温度を制御することによ
り、NRZI符号の光信号7が変化しない時に、位相差
10が−π/2となり、消光状態となるように、マッハ
ツェンダー干渉計203の動作点を設定することができ
る。
す図である。図12に示すように、温度制御回路208
は、位相比較器208aと、ディザ信号発生器208b
とを備える。ディザ信号発生器208bは、低周波ディ
ザ信号14を発生する。ディザ信号発生器208bは、
発生させた低周波ディザ信号14を位相比較器208a
に入力する。又、ディザ信号発生器208bは、発生さ
せ低周波ディザ信号14を、位相比較器208aが出力
する位相比較出力信号15に重畳する。位相比較器20
8aは、O/E変換器207から、変換された電気信号
13を入力され、ディザ信号発生器208bから、低周
波ディザ信号14を入力される。
低周波ディザ信号14との換算を行い、その換算の結果
を、位相比較出力信号15として出力する。そして、位
相比較器208aが出力した位相比較出力信号15に、
ディザ信号発生器208bが低周波ディザ信号14を重
畳することによって、マッハツェンダー干渉計203の
温度制御信号16を生成する。このように、温度制御回
路208は、光信号12をO/E変換器207により変
換した電気信号13を利用して温度制御信号16を生成
する。そして、温度制御回路208は、温度制御信号1
6をマッハツェンダー干渉計203に入力することによ
って、マッハツェンダー干渉計203の温度制御を行う
ことができる。
る光変調装置200及び光変調方法によれば、マッハツ
ェンダー干渉計203の第1出力ポート203fが、位
相変調されたNRZI符号の光信号7が変化しない時
に、光信号11を出力しないようにすることにより、第
1出力ポート203fが出力する光信号11は、RZ符
号の光信号11となる。そのため、マッハツェンダー干
渉計203は、RZ符号の光信号11を、光伝送信号と
して出力することができ、XPMに対する劣化を抑える
ことができる。又、位相変調器202とマッハツェンダ
ー干渉計203とを組み合わせた簡単な構成で、CS−
RZ変調方式を実現でき、光搬送波が抑圧されたRZ符
号の光信号11を得ることができる。更に、位相変調器
202は、NRZI符号の駆動信号により駆動されるた
め、広い周波数帯域を有する必要がなく、高い変調電圧
を必要とせず、駆動回路206として、高速、高電圧出
力のものが必要とされない。
08を設けて、位相差10を調整することにより、容易
にマッハツェンダー干渉計203の動作点を、NRZI
符号の光信号7が変化しない時に第1出力ポート203
fが出力する光信号11の出力が消光状態となるように
設定できる。又、温度制御回路208は、光信号12を
O/E変換器207により変換した電気信号13を利用
して温度制御信号16を生成する。そして、温度制御回
路208は、温度制御信号16をマッハツェンダー干渉
計203に入力することによって、容易にマッハツェン
ダー干渉計203の温度制御を行うことができる。又、
温度制御回路208は、第2出力ポート203gが出力
する光信号12の光強度が最大となるように、マッハツ
ェンダー干渉計203の温度を制御することにより、N
RZI符号の光信号7が変化しない時に消光状態となる
ように、位相差10を調整することができる。
203の光導波路203dには、図2に示すような位相
調整部はなく、温度制御回路208は、マッハツェンダ
ー干渉計203全体の温度を制御対象としている。しか
し、マッハツェンダー干渉計203の内部に位相調整部
を設け、温度制御回路208は、制御対象を位相調整部
としてもよい。例えば、図2と同様にして、マッハツェ
ンダー干渉計203の光導波路203dに位相調整部と
してヒーターを設け、温度制御回路208は、制御対象
をそのヒーターの温度としてもよい。
ト203fと第2出力ポート203gとを備えるマッハ
ツェンダー干渉計203を設け、温度制御回路208
は、第2出力ポート203gが出力する光信号12を温
度制御に利用している。しかし、光変調装置200は、
第2出力ポート203gを備えないマッハツェンダー干
渉計203を用い、温度制御回路208が、光信号12
を用いない方法で温度制御を行ってもよい。又、光変調
装置200は、温度制御回路208以外の温度制御部を
用いて、マッハツェンダー干渉計203の温度制御を行
ってもよい。
の実施の形態に係る光変調装置300について説明す
る。図13は、第3の実施の形態に係る光変調装置30
0の構成を示すブロック図である。光変調装置300
は、光源301と、位相変調器302と、マッハツェン
ダー干渉計303と、光バンドパスフィルタ304と、
NRZ/NRZI変換器305と、駆動回路306と、
O/E変換器307と、温度制御回路308とを備え
る。図13において、光源301、位相変調器302、
マッハツェンダー干渉計303、光バンドパスフィルタ
304、NRZ/NRZI変換器305、駆動回路30
6、O/E変換器307は、図10に示す光変調装置2
00の光源201、位相変調器202、マッハツェンダ
ー干渉計203、光バンドパスフィルタ204、NRZ
/NRZI変換器205、駆動回路206、O/E変換
器207と、実質的に同様であるため、ここでは説明を
省略する。
出力ポートから出力される光信号12は、光源301の
温度を制御するために、温度制御回路308に利用され
る。マッハツェンダー干渉計303が、図11に示すマ
ッハツェンダー干渉計203と同様に、第1出力ポート
と第2出力ポートとを備えることにより、第1出力ポー
トからは、光信号11を出力することができ、第2出力
ポートからは、光源301の温度制御に利用する光信号
12を出力することができる。
07から光信号12を変換した電気信号13が入力され
る。温度制御回路308は、電気信号13を利用して光
源301の温度を制御する温度制御信号17を生成す
る。温度制御回路308は、温度制御信号17を光源3
01に入力することによって、光源301の温度を制御
する。温度制御回路308が光源301の温度を制御す
ることによって、光源301から出力される光1の周波
数を制御することができ、その光1の周波数を制御する
ことによって、上述したΦを調整することができる。よ
って、温度制御回路308は、光源301の温度を制御
することによって、光1の周波数を制御し、位相差10
の調整を行う周波数制御部である。
干渉計303の動作点が、NRZI符号の光信号7が変
化しない時に、出力が消光状態となるように、位相差1
0の調整を行う。温度制御回路308は、NRZI符号
の光信号7が変化しない時に、位相差が−π/2となる
ように、光源301の温度を制御して光1の周波数を制
御し、Φを調整する。
温度を制御して光1の周波数を制御し、NRZI符号の
光信号7が変化しない時に、マッハツェンダー干渉計3
03の第1出力ポートが、消光状態となるように位相差
10を調整すると、第2出力ポートが出力する光信号1
2の光強度が最大となる。そのため、温度制御回路30
8は、第2出力ポートが出力する光信号12の光強度が
最大となるように、光源301の温度を制御して光1の
周波数を制御することにより、NRZI符号の光信号7
が変化しない時に、位相差10が−π/2となるように
調整することができる。
す温度制御回路208と実質的に同様である。位相比較
器は、電気信号13と低周波ディザ信号との換算を行
い、その換算の結果を位相比較出力信号として出力す
る。そして、位相比較器が出力した位相比較出力信号
に、ディザ信号発生器が、低周波ディザ信号を重畳する
ことによって、光源301の温度制御信号17を生成す
る。
装置300及び光変調方法によれば、マッハツェンダー
干渉計303の第1出力ポートが、位相変調されたNR
ZI符号の光信号7が変化しない時に、光信号11を出
力しないようにすることにより、第1出力ポートが出力
する光信号11は、RZ符号の光信号11となる。その
ため、マッハツェンダー干渉計303は、RZ符号の光
信号11を、光伝送信号として出力することができ、X
PMに対する劣化を抑えることができる。又、位相変調
器302とマッハツェンダー干渉計303とを組み合わ
せた簡単な構成で、CS−RZ変調方式を実現でき、光
搬送波が抑圧されたRZ符号の光信号11を得ることが
できる。更に、位相変調器302は、NRZI符号の駆
動信号により駆動されるため、広い周波数帯域を有する
必要がなく、高い変調電圧を必要とせず、駆動回路30
6として、高速、高電圧出力のものが必要とされない。
08を設けて、位相差10を調整することにより、容易
にマッハツェンダー干渉計303の動作点を、NRZI
符号の光信号7が変化しない時に第1出力ポートが出力
する光信号11の出力が消光状態となるように設定でき
る。又、温度制御回路308は、光信号12をO/E変
換器307により変換した電気信号13を利用して温度
制御信号17を生成する。そして、温度制御回路308
は、温度制御信号17を光源301に入力することによ
って、光源301の温度制御を行うことができる。又、
温度制御回路308は、第2出力ポートが出力する光信
号12の光強度が最大となるように、光源301の温度
を調整することにより、NRZI符号の光信号7が変化
しない時に、消光状態となるように位相差10を調整す
ることができる。
08以外の周波数制御部を用いて、光源301の温度を
制御するようにしてもよい。又、光変調装置300は、
光源301の温度を制御する方法以外の方法により、光
1の周波数を制御するようにしてもよい。
の実施の形態に係る光変調装置400について説明す
る。図14は、第4の実施の形態に係る光変調装置40
0の構成を示すブロック図である。光変調装置400
は、複数の光源401a,401bと、複数の位相変調
器402a,402bと、マッハツェンダー干渉計40
3と、光くし状フィルタ404と、複数のNRZ/NR
ZI変換器405a,405bと、複数の駆動回路40
6a,406bと、MUX407とを備える。尚、図1
4では、複数の光源401a,401bと、複数の位相
変調器402a,402bと、複数のNRZ/NRZI
変換器405a,405bと、複数の駆動回路406
a,406bは、それぞれ2つずつしか図示されていな
いが、実際には、複数(2つ以上)であればいくつ設け
てもよい。尚、図14において、複数の光源401a,
401b、複数のNRZ/NRZI変換器405a,4
05b、複数の駆動回路406a,406bは、それぞ
れ、図1に示す光変調装置100の光源101、NRZ
/NRZI変換器105、駆動回路106と実質的に同
様であるため、ここでは説明を省略する。
図1に示す光変調装置100の位相変調器102と同様
にして、光1をNRZI符号の駆動信号6によって、位
相変調する。複数の位相変調器402a,402bは、
それぞれ位相変調して得られるNRZI符号の光信号7
を、MUX407に入力する。MUX407は、複数の
位相変調器402a,402bから入力される複数のN
RZI符号の光信号7を波長多重する。MUX407
は、複数の光信号7を波長多重して得られた光信号18
を、マッハツェンダー干渉計403に入力する。
407から入力される複数の光信号7を波長多重して得
られた光信号18に含まれる複数の光信号7を強度変調
する。図3に示すように、マッハツェンダー干渉計40
3の光透過率は、光の周波数に対して周期的に変化す
る。そのため、マッハツェンダー干渉計403は、図3
に示す波形の谷の部分において、周期的に強度変調を行
うことができる。よって、1つのマッハツェンダー干渉
計403が、複数の光信号7を波長多重して得られた光
信号18に含まれる各光信号7を、各周期においてそれ
ぞれ強度変調する。即ち、波長多重信号の周波数間隔
は、マッハツェンダー干渉計403のFSRの整数倍に
なるように設定される。
示す光変調装置100のマッハツェンダー干渉計103
と同様にして、各光信号7を強度変調し、複数のRZ符
号の光信号11を出力する。マッハツェンダー干渉計4
03は、強度変調して得られた複数の光信号11を、周
期的に複数の波長の信号を通す光くし状フィルタ404
に入力する。
波長多重された光信号18に含まれる複数の光信号7
を、各周期においてそれぞれ強度変調するためには、マ
ッハツェンダー干渉計403の第2の光信号9の第1の
光信号8からの遅延は、1ビット以下とする必要があ
る。即ち、マッハツェンダー干渉計403は、第2の光
信号9を、第1の光信号8に比較して、1ビット以下分
遅延させる。具体的には、マッハツェンダー干渉計40
3は、(3)式を満たすようにΔLを設定し、FSR
を、データ信号2の1ビットタイムスロットのタイムス
ロットTの逆数1/T、又は、1ビットタイムスロット
T未満のタイムスロットT’の逆数1/T’に設定す
る。これにより、マッハツェンダー干渉計103は、第
2の光信号9を、第1の光信号8に比較して1ビット以
下分遅延させることができる。
装置400及び光変調方法によれば、複数の光源401
a,401bと、複数の位相変調器402a,402b
と、複数のNRZ/NRZI変換器405a,405b
と、複数の駆動回路406a,406bと、MUX40
7とを備えることにより、1つのマッハツェンダー干渉
計403で、MUX407により波長多重された複数の
光信号7を、強度変調することができる。よって、光変
調装置400は、その小型化や、低コスト化を図ること
ができる。
3、図14に示す光変調装置100,200,300,
400を用いた光変調方法により得られる光信号11の
光スペクトルは、図7に示すように光キャリア周波数が
抑圧されている。これを利用して、光バンドパスフィル
タ104,204,304、又は、光くし状フィルタ4
04の中心周波数を、光源101,201,301,4
01a,401bから出力される光1の周波数からずら
して、光バンドパスフィルタ104,204,304、
又は、光くし状フィルタ404を設けた光変調装置10
0,200,300、400とする。これにより、光バ
ンドパスフィルタ104,204,304、又は、光く
し状フィルタ404は、一方の変調スペクトルサイドバ
ンドを、他方の変調スペクトルサイドバンドよりも多く
通過させて抽出できる。例えば、光バンドパスフィルタ
104,204,304、又は、光くし状フィルタ40
4が、アッパーサイドバンドをロワーサイドバンドに比
べて多めに通過させることにより、アッパーサイドバン
ドを抽出することができる。
置100,200,300,400及び光変調方法によ
れば、容易にSSB方式の変調ができる。光変調装置1
00,200,300,400は、高密度波長分割多重
の変調方式として、SSB変調方式を用いた場合、DS
B変調方式に比べて半分の帯域幅しか用いないため、お
およそ2倍の伝送容量を達成することができる。又、光
変調装置100,200,300,400は、光信号の
スペクトル幅が狭くなる為、光ファイバの分散の影響を
受けにくくなる。
限定されず、種々の変更が可能である。例えば、マッハ
ツェンダー干渉計103,203,303,403は、
方向性結合器を備えているが、方向性結合器に代えてY
分岐を備えるようにしてもよい。尚、Y分岐を備えた場
合、マッハツェンダー干渉計の出力を消光状態にするた
めには、2本の光導波路から出力される第1の光信号8
と第2の光信号9との位相差10はπに調整される必要
がある。このように、マッハツェンダー干渉計の出力を
消光状態とするための位相差10は、マッハツェンダー
干渉計の構造によって異なる。
計として、バルク光学系のマッハツェンダー干渉計を用
いてもよい。又、光変調装置は、強度変調器として、マ
ッハツェンダー干渉計以外の変調器を用いてもよい。
又、説明の便宜上、位相変調器102,202,30
2,402の位相変調度はπとしたが、πを超えない範
囲であれば、いずれの値であっても、同様にRZ符号の
光信号11を得ることができる。又、光変調装置10
0,200,300,400は、NRZ/NRZI変換
器105,205,305,405a,405bを備え
ているが、光変調装置に入力される駆動信号6の基礎と
なるデータ信号がNRZI符号であれば、NRZ/NR
ZI変換器を省略できる。
光伝送信号としてRZ符号の光信号を出力して、XPM
に対する劣化を抑えることができ、かつ、位相変調器が
広い周波数帯域を有する必要がない光変調装置及び光変
調方法を提供することができる。
構成を示すブロック図である。
ダー干渉計の構成を示す図である。
ダー干渉計の光の透過率と光の周波数との関係を示すグ
ラフ図である。
ZI変換器の構成を示す図である。
出力信号を示す図である。
駆動信号と、位相変調器の光信号と、第1の光信号と、
第2の光信号と、第1の光信号と第2の光信号との位相
差と、マッハツェンダー干渉計の光信号の関係を示す図
である。
ダー干渉計の光信号のスペクトルを示すグラフ図であ
る。
を示すグラフ図である。
イ開口度の劣化の関係を示すグラフ図である。
の構成を示すブロック図である。
ンダー干渉計の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
調器 103,203,303,403 マッハツェンダー干
渉計 103a,103b,203a,203b 方向性結合
器 103c,103d,203c,203d 光導波路 103f 位相調整部 104,204,304 光バンドパスフィルタ 105,205,305,405a,405b NRZ
/NRZI変換器 105a EX−OR回路 105b 1ビット遅延回路 106,206,306,406a,406b 駆動回
路 203f 第1出力ポート 203g 第2出力ポート 207,307 O/E変換器 208,308 温度制御回路 208a 位相比較器 208b ディザ信号発生器 404 光くし状フィルタ 407 MUX
Claims (20)
- 【請求項1】 光をNRZI符号の駆動信号により駆動
して位相変調する位相変調器と、 該位相変調器から入力される位相変調されたNRZI符
号の光信号を強度変調する強度変調器とを備え、 該強度変調器の動作点を、前記NRZI符号の光信号が
変化しない時に前記強度変調した光信号の出力が消光状
態となるように設定することを特徴とする光変調装置。 - 【請求項2】 前記強度変調器は、前記位相変調器から
入力される位相変調された光信号を第1の光信号と第2
の光信号とに分け、該第1の光信号と該第2の光信号と
を合成して出力し、 前記第1の光信号と前記第2の光信号の位相差を調整し
て前記動作点を設定することを特徴とする請求項1に記
載の光変調装置。 - 【請求項3】 前記強度変調器は、前記位相差の調整を
行う位相調整部を備えることを特徴とする請求項2に記
載の光変調装置。 - 【請求項4】 前記強度変調器の温度を制御することに
より前記位相差の調整を行う温度制御部を備えることを
特徴とする請求項2に記載の光変調装置。 - 【請求項5】 前記強度変調器は、前記強度変調した光
信号を出力する第1の出力ポートと、 該第1の出力ポートに出力する光信号と相補関係にある
光信号を出力する第2の出力ポートとを備え、 前記温度制御部は、前記第2の出力ポートから出力され
る光信号に基づいて温度制御信号を生成し、該温度制御
信号によって前記強度変調器の温度を制御することを特
徴とする請求項4に記載の光変調装置。 - 【請求項6】 前記位相変調器に入力する光の周波数を
制御することにより前記位相差の調整を行う周波数制御
部を備えることを特徴とする請求項2に記載の光変調装
置。 - 【請求項7】 前記周波数制御部は、前記光の光源の温
度を制御することにより前記光の周波数を制御すること
を特徴とする請求項6に記載の光変調装置。 - 【請求項8】 前記強度変調器は、前記強度変調した光
信号を出力する第1の出力ポートと、 該第1の出力ポートに出力する光信号と相補関係にある
光信号を出力する第2の出力ポートとを備え、 前記周波数制御部は、前記第2の出力ポートから出力さ
れる光信号に基づいて温度制御信号を生成し、該温度制
御信号によって前記光源の温度を制御することを特徴と
する請求項7に記載の光変調装置。 - 【請求項9】 前記強度変調器は、前記強度変調した光
信号を出力する第1の出力ポートと、 該第1の出力ポートに出力する光信号と相補関係にある
光信号を出力する第2の出力ポートとを備え、 該第2の出力ポートが出力する光信号の光強度が最大と
なるように前記動作点を設定することを特徴とする請求
項2に記載の光変調装置。 - 【請求項10】 前記駆動信号の基礎となるデータ信号
がNRZ符号の信号であった場合に、該NRZ符号のデ
ータ信号をNRZI符号の信号に変換するNRZ/NR
ZI変換器を備えることを特徴とする請求項1乃至9の
いずれか1項に記載の光変調装置。 - 【請求項11】 前記強度変調器が出力する前記強度変
調した光信号のスペクトル狭窄を行う光バンドパスフィ
ルタを備えることを特徴とする請求項1乃至10のいず
れか1項に記載の光変調装置。 - 【請求項12】 前記光バンドパスフィルタは、前記強
度変調した光信号の両方の変調スペクトルサイドバンド
を通過させることを特徴とする請求項11に記載の光変
調装置。 - 【請求項13】 前記光バンドパスフィルタは、前記強
度変調した光信号の一方の変調スペクトルサイドバンド
を、他方の変調スペクトルサイドバンドよりも多く通過
させることを特徴とする請求項11に記載の光変調装
置。 - 【請求項14】 前記強度変調器は、複数の前記位相変
調されたNRZI符号の光信号を強度変調することを特
徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光変
調装置。 - 【請求項15】 位相変調器が、光をNRZI符号の駆
動信号により駆動して位相変調し、 強度変調器が、前記位相変調器から入力される位相変調
されたNRZI符号の光信号を強度変調し、 前記NRZI符号の光信号が変化しない時に前記強度変
調した光信号の出力を消光状態とすることを特徴とする
光変調方法。 - 【請求項16】 前記強度変調器は、前記位相変調器か
ら入力される位相変調された光信号を第1の光信号と第
2の光信号とに分け、該第1の光信号と該第2の光信号
とを合成して出力することにより強度変調し、 前記第1の光信号と前記第2の光信号の位相差を調整す
ることにより前記光信号の出力を消光状態とすることを
特徴とする請求項15に記載の光変調方法。 - 【請求項17】 前記強度変調器は、前記位相差の調整
を行う位相調整部を備え、 該位相調整部が、前記位相差の調整を行うことを特徴と
する請求項16に記載の光変調方法。 - 【請求項18】 前記強度変調器の温度を制御すること
により、前記位相差の調整を行うことを特徴とする請求
項16に記載の光変調方法。 - 【請求項19】 前記位相変調器に入力する光の周波数
を制御することにより、前記位相差の調整を行うことを
特徴とする請求項16に記載の光変調方法。 - 【請求項20】 前記強度変調器は、前記強度変調した
光信号を第1の出力ポートに出力し、 該第1の出力ポートに出力する光信号と相補関係にある
光信号を第2の出力ポートに出力し、 該第2の出力ポートが出力する光信号の光強度を最大に
することを特徴とする請求項16に記載の光変調方法。
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