JP2003249897A - 位相変調通信システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
あるために生じる信号の同期成分と直交成分の間のクロ
ストークと、信号品質の劣化の問題が解決された位相変
調通信方法の提供を目的とする。 【解決手段】 信号送信方法は、ソース信号を供給し、
ソース信号を第1の分離信号と第2の分離信号に分け
る。第1の分離信号は、第1のデータセットに基づいて
変調される。第2の分離信号は、位相シフトされ、第2
のデータセットに基づいて変調される。変調後の第2の
分離信号の偏光は、回転され、或いは、変調後の第2の
分離信号の偏光に対して直交するように制御され、変調
後の第1の分離信号と結合される。結合信号は、変調さ
れ、送信される。
Description
トワークに係り、特に、マルチレベル位相変調通信用の
システム及び方法に関する。
テム、及び、データ通信ネットワークは、遠隔地点間で
大量の情報を高速に伝達するため光ネットワークを使用
する。光ネットワークでは、情報は、光ファイバを通る
光信号の形で伝達される。光ファイバは、信号を低損失
で長距離伝送することができるガラス製の薄いストラン
ドにより構成される。光信号は、オーディオデータ、ビ
デオデータ、テキストデータ、リアルタイムデータ、非
リアルタイムデータ、及び/又は、その他の適当なデー
タをエンコードするため、変調された少なくとも一つの
特性をもつ。変調は、位相シフトキーイング(PS
K)、振幅シフトキーイング(ISK)、又は、その他
の適当な変調方式に基づいている。
調の場合、キャリア信号の位相は変調され、シンボル集
合に対応した、考えられる4個の値のうちの1個の値を
とる。QPSKの場合、キャリア信号は、2個のアーム
に分離される。同相成分と呼ばれる一方の第1のアーム
は、そのまま位相変調される。直交成分と呼ばれる第2
のアームは、付加的な90°の位相シフト後に位相変調
される。2個のアームは、1個のQPSK信号を生成す
るため結合される。
相ロックループ(PLL)を使用する。PLLの応答時
間が不十分である場合、QPSK信号の同相成分と直交
成分の間にクロストークが発生し、信号品質が低下す
る。
のシステム及び方法に伴う欠点及び問題点を取り除く、
或いは、軽減するマルチレベル位相変調通信用のシステ
ム及び方法の提供を目的とする。
ソース信号を供給し、ソース信号を第1の分離信号と第
2の分離信号に分ける。第1の分離信号は、第1のデー
タセットに基づいて変調される。第2の分離信号は、位
相シフトされ、第2のデータセットに基づいて変調され
る。変調後の第2の分離信号の偏光は、回転され、或い
は、変調後の第2の分離信号の偏光に対して直交するよ
うに制御され、変調後の第1の分離信号と結合される。
結合信号は、変調され、送信される。
信号を受信し、局部信号を生じる。局部信号は、円偏光
され、受信信号と結合される。結合信号は、第1の分離
信号と第2の分離信号に分離され、第1の分離信号と第
2の分離信号が検出される。局部信号を修正するためフ
ィードバックが行われる。
する。技術的効果には、QPSKにおけるI(同相)成
分とQ(直交)成分の偏光多重化を行って信号を送信す
る方法を提供することが含まれる。偏光多重は、位相誤
差が存在する際のクロストークを低減する。別の技術的
効果には、受信器でI成分とQ成分の偏光多重を活用
し、これにより、クロストークを低減し、受信器設計を
簡単化することが含まれる。更なる技術的効果には、偏
光多重、振幅変調されたQPSKのための送信器及び受
信器の構造を提供することが含まれる。更に別の技術的
効果には、光ファイバによる伝送の際にSPM/XPM
+GVDによって生じる劣化を抑制するため、修正され
たQPSK信号に振幅変調を行うことが含まれる。
形許容範囲を改善するため、送信器側で振幅変調を使用
することが含まれる。更に、本発明のその他の技術的効
果は、以下の詳細な説明、添付図面、及び、特許請求の
範囲に記載された事項から当業者によって容易に認めら
れるであろう。尚、本発明の様々な実施例には、列挙し
た具体的な効果の全てを含むもの、一部を含むもの、或
いは、列挙された効果を含まないものがある。
に理解されるように、添付図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。
システムが示されている。光通信システム1は、光リン
ク4を介して接続された送信モジュール2及び受信モジ
ュール3を含む。送信モジュール2は、光リンク4を介
して受信器モジュール3へ伝達するデータに基づいて光
信号を生成する。受信モジュール3は、光信号を受信
し、データを抽出する。
合波器)5と、複数の光送信器10と、を含む。光送信
器10は、変調された変調信号を生成するためデータに
基づいて信号を変調する。一実施例によれば、各光送信
器10は、区別可能な波長に変調された信号を生成す
る。「各」、「各々」、「毎」などは、特定の部分集合
の全ての要素を意味する。マルチプレクサ5は、光送信
器10によって生成された変調信号を受信し、光リンク
4を介して送信するため変調信号を結合する。一実施例
では、信号は、高密度波長多重分割(DWDM)技術に
従って結合される。結合後、得られた光信号は、光リン
ク4を経由して受信モジュール3へ送信される。
を含む。光ファイバは、ガラス製であり、プラスチック
で被われた液体コアにより構成されてもよく、或いは、
光信号を伝達するため適合するように構成される。1台
以上の光増幅器が光ファイバの一つ以上のスパンに沿っ
て分布している。
(光分波器)6と、複数の光受信器8と、を含む。デマ
ルチプレクサ6は、光リンク4を介して結合光信号を受
信し、結合光信号を生成するため使用された元の変調信
号を抽出する。一実施例では、結合光信号はDWDM信
号であり、それに応じて分割される。デマルチプレクサ
6は、抽出された変調信号を、1対1の関係に基づい
て、光受信器8へ送信する。抽出された変調信号は、様
々な方式で、例えば、トラヒック量に基づく配分、或い
は、有効性に基づいて、配分することができる。光受信
器8は、抽出された変調信号を受信し、変調信号を生成
するため光送信器10によって試用されたデータを抽出
する。
器10の詳細図である。この実施例の場合、光送信器1
0は、多段変調器である。第1段11Aは、振幅変調を
使用して伝送用信号を変調する。第2段11Bは、直交
位相シフトキーイング(QPSK)と偏光多重の組み合
わせを用いて第1段からの信号を変調する。光送信器1
0は、他の、或いは、異なる好適な段を含み得る。例え
ば、光送信器10は、QPSKを用いて信号を変調し、
次に、QPSK信号の振幅を変調してもよい。本発明
は、光通信システムの観点で説明しているが、例えば、
マイクロ波通信システムのようなその他の適当なシステ
ムを利用することが可能であることが分かる。
調器16を含む。振幅変調器16は、データに基づいて
光信号の振幅(強度)を変調することができる。図示さ
れた実施例の場合、振幅変調器16は、クロック信号に
基づいて光信号の振幅を変調する。クロック信号は、デ
ータ信号と同期がとられた、シンボル同期正弦波クロッ
ク信号でもよい。振幅変調器16が光信号の振幅を変調
するときに用いるデータを準備するため、適切な信号又
はデータが使用される。
と、偏光ビームスプリッタ(PBS)12Bと、複数の
位相変調器14と、位相シフタ20と、半波長板22
と、複数の光リンク24と、を含む。パワースプリッタ
12Aは、複数の信号を受信し、信号を結合するか、或
いは、受信信号に基づいて結合信号を受動的に生成する
ことが可能であり、及び/又は、信号を受信し、受信信
号を離散的な信号に分離し、或いは、受信信号に基づい
て離散的な信号を受動的に生成することが可能である。
離散的な信号は、形式及び/又はプロセスが同一でもよ
く、或いは、適当に相違していてもよい。偏光ビームス
プリッタ12Bは、複数の信号を受信し、信号を結合す
るか、或いは、受信信号及び関連した偏光に基づいて結
合信号を受動的に生成することが可能である任意の装
置、及び/又は、信号を受信し、受信信号を離散的な信
号に分離するか、或いは、受信信号に基づいて異なる偏
光状態の離散的な信号を受動的に生成することが可能で
ある任意の装置である。位相変調器14は、データに基
づいて光信号の位相を変調することができる。
することができる。半波長板22は、光信号の偏光を9
0°だけ回転させることができる。光リンク24は、図
2Aに示されるように、光送信器10の様々な構成要素
を連結する。特に、光リンク24は、振幅変調器16を
パワースプリッタ12Aに接続する。光リンク24は、
パワースプリッタ12Aと、第1位相変調器14及び第
1位相シフタ20を連結する。光リンク24は、第1位
相変調器14を偏光ビームスプリッタ12Bと連結す
る。光リンク24は、第1位相シフタ20と第2位相変
調器14を連結し、第2位相変調器14と半波長板22
を連結する。光リンク24は、更に、半波長板22を偏
光ビームスプリッタ12Bと連結する。各光リンク24
は、光ファイバでもよく、光リンク24に沿った光フロ
ーの伝達特性に影響を与える様々なタイプの材料から形
成することができる。
受信し、キャリア信号振幅を変調し、振幅変調信号を2
本のアームに分離し、結合された直交位相シフトキーイ
ング(QPSK)信号を生成するため、各アームの位相
を変調し、振幅変調された直交位相シフトキーイング
(IM/QPSK)が行われる。QPSK変調の場合、
キャリア信号の位相は変調され、シンボル集合[10,
11,01,00]に対応した集合[−45°,45
°,135°,−135°]に属する値をとる。
備してもよく、例えば、数学的には、Aが振幅を表し、
fcがキャリア周波数を表し、tが時間を表すとき、A
cos(2πfct)のように表現される。
によって振幅変調される。図示された実施例の場合、キ
ャリア信号は、データ信号と同期した20GHzのシン
ボル同期クロック信号に基づいて変調される。振幅変調
器16は、振幅変調信号をパワースプリッタ12Aに供
給する。
入り、そこで、2個の信号に分離される。2個の信号の
うちの第1の信号は、光リンク24に沿って第1位相変
調器14へ進む。第1位相変調器14は、20Gb/s
の第1データ源に基づいて、信号をそのまま位相変調す
る。これにより、同相成分(I成分)と呼ばれる信号が
得られる。同相成分は、光リンク24を通って、本例で
は、結合器として機能する偏光ビームスプリッタ12B
へ到達する。
は、光リンク24を介して、位相シフタ20へ進む。位
相シフタ20は、キャリア源信号の位相を90°だけシ
フトする。一部の実施例では、位相シフタ20は、見分
けがつかない場合があり、例えば、直流(DC)電圧が
位相シフトを実行するため第2位相変調器14に供給さ
れる。或いは、位相は、光路長を操作することによって
シフトされ、又は、電気光学効果、及び/又は、非線形
性、若しくは、その他の適当な方法を利用することによ
ってシフトされる。
シフト後の信号は、光リンク24に沿って第2位相変調
器14へ進み、第2位相変調器14では、位相シフト後
の信号が、20Gb/sの第2データ源によってそのま
ま位相シフトされ、直交成分(Q成分)と呼ばれる信号
が得られる。直交成分は、光リンク24を通って半波長
板22へ進み、半波長板22において、信号偏光が90
°だけ回転され、これにより、直交成分の偏光は、第1
位相変調器14によって生成された同相成分の偏光に対
し直交する。
偏波(TE)偏光で送出され、半波長板22は、TE偏
光を垂直偏波(TM)偏光へ変換する。TE偏光及びT
M偏光は、以下の数式: TE=Excos(TM ct)N+Eycos(TM c
t+Z)↓ 但し、Ey=0 TM=Excos(TM ct)N+Eycos(TM c
t+Z)↓ 但し、Ey=0 によって記述され、式中、Exはx方向の偏光の振幅で
あり、Eyはy方向の偏光の振幅であり、TM cはキャ
リア周波数であり、tは時間であり、Nはx方向の単位
ベクトルであり、↓はy方向の単位ベクトルであり、Z
は任意の位相差である。得られた信号、すなわち、I成
分及びQ成分は、互いに直交し、I成分はTE偏光であ
り、Q成分はTM偏光である。
リッタ12Bで結合される。結合信号は、数学的に、 Excos(TM ct+Z1(t))N+Eycos(
TM ct+Z2(t))↓ のように記述され、式中、Z1(t)は位相変調フォー
マットにおける第1データストリームを表し、Z
2(t)は位相変調フォーマットにおける第2データス
トリームを表す。
る振幅変調QPSK信号は、光リンク24に沿った伝送
のため送信される。典型的な一実施例では、得られる伝
送レートは、40Gb/sのシンボル同期振幅変調QP
SKである。上述の通り、第1段は、20GHzのシン
ボル同期正弦波クロック信号を用いる振幅変調である。
第2段は、偏光多重を用いるQPSK変調である。その
ため、信号に位相の不連続が存在する場合、振幅は小さ
くなる。振幅変調の利点は、ファイバによる伝送の際の
SPM/XPM+GVDによって生じる劣化を抑制する
ことである。図6、7及び8に関して後述するように、
偏光多重の利点は、同相成分と直交成分の間のクロスト
ークを低減することである。
送信器10が示されている。図2Aの光送信器と同様
に、光送信器10は、第1段11Aと第2段11Bを含
む。第1段11Aは、振幅変調を使用して伝送用の光信
号を変調する。第2段11Bは、QPSKと偏光多重の
組み合わせを用いて第1段からの信号を変調する。
光信号の振幅を変調することができる振幅変調器16を
含む。第2段11Bは、第1偏光ビームスプリッタ及び
第2偏光ビームスプリッタ12Bと、第1位相変調器及
び第2位相変調器14と、位相シフタ20と、複数の光
リンク24と、を有する。
信器と実質的に同じような態様で機能する。しかし、第
1偏光ビームスプリッタ12Bを使用することにより、
半波長板が不必要になる。この構成は、第1偏光ビーム
スプリッタ12Bへ入る光信号の偏光が第1偏光ビーム
スプリッタ12Bの軸に対して45°の角度で直線偏光
されることを要求する。
ーナ光波回路の実現例が示されている。プレーナ光波回
路30は、パワースプリッタ12Aと、偏光ビームスプ
リッタ12Bと、複数の位相変調器14と、半波長板2
2と、部品を相互連結する複数の光リンク24と、を含
む。
路30の入口部に入り、この入口部で、信号は、パワー
スプリッタ12Aによって二つの分路に分けられる。第
1分路は第1位相変調器14へ進み、第1位相変調器1
4で、キャリア信号は、第1変調信号(I成分)を生成
するため、電気的導波路(図中、ハッチングされてい
る)に沿って受信された第1データセットに従って、そ
のまま位相変調される。分離された信号の第2分路は、
第2位相変調器14へ進み、第2位相変調器14はキャ
リア信号の位相をシフトし、第2の変調信号(Q成分)
を生成するため、電気的導波路(図中、ハッチングされ
ている)に沿って受信された第2データセットに基づい
て、位相シフトされた信号を変調する。第2のデータセ
ットに基づく変調後、変調信号は、光リンク24に沿っ
て半波長板22へ進み、半波長板22において、Q成分
の偏光はI成分の偏光に直交するように回転させられ
る。同相成分及び直交成分は、光リンク24に沿って、
偏光ビームスプリッタ12Bへ進み、偏光ビームスプリ
ッタ12Bにおいて、両方の信号が結合され、出口部を
通ってプレーナ光波回路30から出る。プレーナ光波回
路30から、得られたQPSK信号は、図2Aに示され
たものと同じような形式で振幅変調される(図3には示
されていない)。或いは、キャリア信号は、プレーナ光
波回路30に入る前に振幅変調してもよい。プレーナ光
波回路30は、光信号又は光を伝達する様々な材料、例
えば、ニオブ酸リチウム又はシリカのような材料により
構成される。
ト素子が接続されているような図2Aのシステムの一実
施例の説明図である。光送信器40は、パワースプリッ
タ12Aを位相変調器14のペア及び位相シフタ20と
接続する偏光面保存ファイバ(PMF)42を含む。偏
光面保存ファイバ42は、更に、位相変調器14を偏光
ビームスプリッタ12Bに連結する。動作中に、キャリ
ア信号はパワースプリッタ12Aに入り、パワースプリ
ッタ12Aにおいて、キャリア信号は2本のアームに分
離される。一方の第1アームは、PMF42に沿って第
1位相変調器に進み、他方の第2アームは、PMF42
に沿って第2位相変調器へ進む。第2アームでは、信号
は、位相変調器へ達する前に位相シフト20を通る。第
1位相変調器14は、第1変調信号(I成分)を生成す
るため、第1データセットに基づいて信号の位相を変調
する。位相シフタ20は、第2アーム上の光信号の位相
をシフトする。第2位相変調器14は、第2変調信号
(Q成分)を生成するため、第2データセットに基づい
て第2アームのキャリア信号の位相を変調する。Q成分
の偏光は、I成分の偏光に直交するように回転させられ
る。直交(Q)成分は、PMF42に沿って、偏光ビー
ムスプリッタ12Bへ進む。同相成分及び直交成分は、
偏光ビームスプリッタ12Bで結合され、結合された信
号は、振幅変調及び更なる伝送のため振幅変調器へ送ら
れる。
由空間光学系環境における図2Aのシステムの説明図で
ある。光送信器50は、光リンク24と、2個の位相変
調器14と、偏光ビームスプリッタ12と、半波長板2
2と、ハーフミラー52と、ミラー54と、レンズ56
と、を含む。動作中に、キャリア信号は、光リンク24
を通り、レンズ56に到達し、レンズ56は光をハーフ
ミラー52上に集光する。ハーフミラー52は、光を2
個の別々のビームに分離することが可能であり、各ビー
ムは、対応した位相変調器14へ進行する。第1位相変
調器14は、第1データセットに基づいて光ビームの位
相を変調し、第2位相変調器14は、信号の位相をシフ
トし、位相シフトされた光ビームを、第2データセット
に基づいて変調する。両方のビームは、対応した位相変
調器14から出て、ミラー54へ進む。第1位相変調器
14からの位相変調光の光ビームは、そのまま第1ミラ
ー54から偏光ビームスプリッタ12へ反射する(同相
(I)成分)。第2の位相変調光は、第2ミラー54か
ら反射し、半波長板22を通過する。半波長板22にお
いて、光はI成分に直交するように偏光される。得られ
たビーム(Q成分)は、半波長板22から偏光ビームス
プリッタ12へ進み、偏光ビームスプリッタ12におい
て、Q成分はI成分と結合される。結合光ビームは第2
レンズ56に照射され、第2レンズ56において、結合
光ビームは、更なる伝送のため光リンク24の入力側に
集光される。偏光ビームスプリッタ12の代わりにパワ
ー結合器を使用してもよい。更に、別の実施例では、偏
光ビームスプリッタ12がハーフミラー52の代わりに
使用され、半波長板22が省かれる。この実施例では、
信号は、変更ビームスプリッタの軸に対して45°に直
線偏光される。
施例による詳細説明図である。本実施例では、光受信器
8は、様々なタイプの信号を受信し処理する。光受信器
8は、複数の光リンク24と、第1スプリッタ62と、
偏光ビームスプリッタ64と、複数のフォトダイオード
66と、電気リンク67と、を含む。光受信器8は、決
定回路68、フィードバック制御系70、局部発振器7
2と、1/4波長板74(QWP)と、を更に含む。第
1スプリッタ62は、入力部で光リンク24から光信号
を受信し、その信号を、第1スプリッタ62を1/4波
長板74に連結する光リンク24から受信された局部発
振器信号と結合することができる。第1スプリッタ62
は、これらの2個の信号を結合し、光リンク24に沿っ
て偏光ビームスプリッタ64へ送る。第1スプリッタ6
2は、光リンク24の分路からの受信信号と、1/4波
長板74から受信した信号とを結合することができる任
意の光カプラでも構わない、ということが分かる。した
がって、スプリッタ62は、ハーフミラー、50−50
パス・スプリッタ/結合器、フュージョン型ファイバカ
プラ、3デシベル(dB)カプラ、或いは、2個の信号
を結合し、単一の信号を最も効率的なやり方で生成する
ことができる他の装置などでもよい。
ッタ62から受信した信号を別個の信号に分離し、或い
は、受信信号に基づいて別個の信号を受動的に生成す
る。偏光ビームスプリッタ64は、第1スプリッタ62
から受信した信号を水平偏光(TE)成分と垂直偏光
(TM)成分に分離することができる。したがって、本
実施例の場合、局部発振器72内の任意の位相誤差は、
信号減衰だけを生じ、クロストークを生じさせない。か
くして、偏光ビームスプリッタ64は、各コンポーネン
トと関連した異なる偏光を区別することによって、受信
信号をI成分とQ成分に分離することができる。すなわ
ち、受信信号は、同相成分に対するTEと、直交成分に
対するTMに分離される。各成分は、後述のように、フ
ォトダイオード66によって受信され、フォトダイオー
ド66は、光信号を電気信号へ変換し、電気信号が決定
回路68によって処理される。偏光ビームスプリッタ6
4からの分離信号は、光リンク24に沿ってフォトダイ
オード66へ進む。
タ64から受信した光信号を電気信号に変換することが
可能であり、電気信号は、電気リンク67に沿って決定
回路68へ進む。決定回路68は、光信号の様々な成分
を取り出し、これらの成分を目的のデータストリームへ
変換する。
フィードバック制御系70に連結される。フィードバッ
ク制御系70は、決定回路68から受信した情報に基づ
いて、電気リンク67を用いる制御リンクを通じて、局
部発振器72の出力を修正することが可能である。フィ
ードバック制御系70は、位相ロックループ(PLL)
と類似した形式で動作し、位相雑音を最小化するために
使用される。局部発振器72は、図2のキャリア源と同
じような形式で、光出力を生ずるように動作する。局部
発振器信号は、光リンク24に沿って1/4波長板74
へ進む。1/4波長板74は、局部発振器74から受信
した直線偏光信号を円偏光に変換し、第1スプリッタ6
2で入来信号と結合させるため、円偏光信号を光リンク
24に沿って送信する。
ける受信光は、既に、信号のI成分と揃えられているこ
と、すなわち、受信信号はTE偏光であることを前提と
する。これは、例えば、自動偏光コントローラ(AP
C)装置、或いは、その他の適当な装置によって実現さ
れる。第1スプリッタ62によって受信された信号は、
自動偏光制御装置(APC)と共に偏光モード分散補償
(PMDC)装置を用いてフィルタ処理される。局部発
振器72が円偏光を生じる場合、1/4波長板74は不
要であることが当業者には明らかであろう。
ナ光波回路に実現された図6の光受信器の説明図であ
る。光受信器80は、プレーナ光波媒体82と、複数の
光リンク24と、第1スプリッタ62と、偏光ビームス
プリッタ64と、2個以上のフォトダイオード66と、
1/4波長板74と、局部発振器72と、を含む。プレ
ーナ光波媒体82は、光を伝搬させることができる任意
の媒体により構成され得る。プレーナ光波媒体82は、
例えば、ニオブ酸リチウム、シリカなどによって構成さ
れる。
側で受信され、光リンク24に沿って進行し、第1スプ
リッタ62で局部発振器72から受信された信号と結合
される。局部発振器72は、図6に関して説明したよう
に、光リンク24に沿って1/4波長板74へ伝播する
信号を生成する。信号は、1/4波長板74で円偏光さ
れる。円偏光信号は、第1スプリッタ62で受信信号と
結合される。結合信号は、光リンク24に沿って偏光ビ
ームスプリッタ64へ進み、偏光ビームスプリッタ64
で、信号はI成分とQ成分に分離される。I光信号及び
Q光信号は、フォトダイオード66へ伝達され、フォト
ダイオード66において、処理用の電気信号に変換され
る。
空間光学系環境に実現された図6の光受信器が示されて
いる。光受信器90は、光リンク24と、レンズ92
と、複数の光ビーム94と、ハーフミラー96と、変更
ビームスプリッタ64と、ミラー98と、2個以上のフ
ォトダイオード66と、局部発振器82と、1/4波長
板74と、を含む。動作中、光信号は光リンク24にお
けるノードで受信され、光信号は第1レンズ92で受信
され、第1レンズ92は光信号を光ビーム94へ変換す
る。光ビーム94は、ハーフミラー96へ伝播し、この
ハーフミラー96で、光ビーム94は、受信されてミラ
ー98から反射された信号と結合される。局部発振器7
2は、別の光リンク94に沿ってキャリア信号を生成
し、キャリア信号は、信号を光ビーム94に変換する第
2レンズ92へ進行する。光ビーム94は、1/4波長
板74を通過する。1/4波長板74は、上述の通り、
光が円偏光されることを保証する。円偏光された光は、
ミラー98からハーフミラー96へ反射し、この光は、
ハーフミラー96で、第1レンズ92によって生成され
た光ビームと結合される。結合された光は、偏光ビーム
スプリッタ64へ進行し、偏光ビームスプリッタ64に
おいて、光はI成分とQ成分に分離され、2個以上のフ
ォトダイオード66へ照射される。上述の通り、フォト
ダイオード66は、受信された信号のI成分及びQ成分
を、光信号から処理用の電気信号へ変換する。局部発振
器72と、レンズ92と、光ビーム94と、1/4波長
板74を縦型(垂直型)に配置した場合、ミラー98は
無しで済ますことができる。本発明の更なる詳細は、図
9及び10に記載された方法と関連付けることによって
明らかになるであろう。
方法を説明するフローチャートである。本実施例では、
信号の偏光状態に依存しない振幅変調は第2段で実行さ
れ、位相変調が第1段で実行される。
ップ100でキャリア信号が準備される。上述の通り、
このステップは、局部発振器、又は、連続波レーザ、或
いは、キャリア信号を生成するため適したその他の手段
によって実行される。次に、ステップ105において、
キャリア信号は2個の別々のアームに分離される。上述
の通り、このステップは、例えば、図2Aのビームスプ
リッタ12Aによって実行され、或いは、円偏光の場
合、偏光ビームスプリッタによって実行される。
ト)信号は、第1データ入力に基づいて変調される。こ
のステップは、図2Aの第1位相変調器14によって実
行してもよい。次に、ステップ115において、ステッ
プ105で分離された第2の分離信号の位相は、π/2
ラジアンずつシフトされる。上述の通り、これは、図2
Aの位相シフタ20によって実行できる。次に、ステッ
プ120において、位相シフト後の第2の分離信号が第
2データ入力に基づいて変調される。このステップは、
図2Aの第2位相変調器14によって実行できる。
信号の偏光は、第1変調信号の偏光と直交させられる。
このステップは、図2Aの半波長板22によって実行さ
れるか、又は、適当な偏光によって実行される。次に、
ステップ130において、第1変調信号と、直交するよ
うに偏光された第2変調信号が結合される。このステッ
プは、図2Aの偏光ビームスプリッタ12B、又は、ス
プリッタによって実行され得る。ステップ135におい
て、結合信号は変調される。このステップは、一実施例
では、第2段に設けられ、クロック信号に基づく変調が
行なわれる振幅変調器16によって実行される。次に、
ステップ140で、変調され結合された信号が送信さ
れ、この送信方法が終了する。
受信及び処理方法を説明するフローチャートである。こ
の処理は、ステップ200から始まり、ステップ200
において、振幅変調QPSK信号が受信される。ステッ
プ205において、局部信号が準備される。このステッ
プは、例えば、図6の局部発振器72によって実行され
得る。ステップ210において、局部信号は円偏光に変
換される。上述の通り、このステップは図6の1/4波
長板によって実行され得る。
信号は受信信号と結合される。このステップは、図6の
第1スプリッタ62によって実行され得る。ステップ2
20において、結合された信号は、2個の別々の信号に
分離される。このステップは、図6の偏光ビームスプリ
ッタ64によって実行され得る。
成分が検出される。この第1成分は、受信信号のI成分
又はQ成分のいずれか一方の成分であり、図6、7及び
8のフォトダイオード66によって検出される。ステッ
プ230において、分離信号うちのもう一方の成分であ
る第2成分が検出される。すなわち、ステップ225で
I成分が検出された場合、ステップ230ではQ成分が
検出される。ステップ225と同様に、ステップ230
は、図6、7及び8のフォトダイオード66によって実
行され得る。
ループ(PLL)を供給するため、局部信号を修正する
ためにフィードバックが行われる。このステップは、図
6の決定回路68及びフィードバック制御系70によっ
て実現され得る。ステップ240において、この処理は
繰り返され、信号が受信される(ステップ200)。
のステップによって表されているが、ステップの実行順
序は適宜変更してもよく、本発明の精神に従って、他の
ステップを追加したり、ステップを省略したりしてもよ
い、ということが認められる。
されているが、様々な変更及び変形が当業者に示唆され
るであろう。本発明は、特許請求の範囲に記載された事
項の範囲内で、このような変更及び変形を包括すること
を意図している。
が考えられる。
と、ソース信号を第1分離信号と第2分離信号に分離す
る手順と、第1変調信号を生成するため、第1データセ
ットに基づいて第1分離信号を変調する手順と、位相シ
フトされた第2分離信号を生成するため、第2分離信号
の位相をシフトする手順と、第2変調信号を生成するた
め、第2データセットに基づいて位相シフトされた第2
分離信号を変調する手順と、第2変調信号の偏光を制御
する手順と、結合信号を生成するため、第1変調信号と
第2変調信号を結合する手順と、を有する送信用の信号
を変調する方法。
変調信号の偏光と直交するように制御される、付記1記
載の方法。
る、付記1記載の方法。
号の偏光はTE偏光であり、第2変調信号の偏光はTM
偏光である、付記1記載の方法。
1記載の方法。
更に有する付記1記載の方法。
て変調される、付記6記載の方法。
記7記載の方法。
がデータ信号と同期したクロック信号に基づいて行われ
る、付記7記載の方法。
1記載の方法。
更に有する付記1記載の方法。
に基づいて偏光信号を生成する手順と、結合信号を生成
するため、入来トラヒック信号と偏光信号を結合する手
順と、結合信号を第1分離信号と第2分離信号に分離す
る手順と、第1分離信号を検出する手順と、第2分離信
号を検出する手順と、を有する信号を受信する方法。
面モード分散補償される、付記12記載の方法。
12記載の方法。
第1成分を含む、付記12記載の方法。
第2成分を含む、付記12記載の方法。
号である、付記12記載の方法。
リッタによって分離される、付記12記載の方法。
成分の偏光は偏光ビームスプリッタの軸と揃えられる、
付記18記載の方法。
と、ソース信号を第1分離信号と第2分離信号に分離す
る手段と、第1変調信号を生成するため、第1データセ
ットに基づいて第1分離信号を変調する手段と、位相シ
フトされた第2分離信号を生成するため、第2分離信号
の位相をシフトする手段と、第2変調信号を生成するた
め、第2データセットに基づいて位相シフトされた第2
分離信号を変調する手段と、偏光信号を生成するため、
第2変調信号の偏光を制御する手段と、結合信号を生成
するため、第1変調信号と偏光信号を結合する手段と、
を有する信号を送信するシステム。
1変調信号の偏光と直交するように制御される、付記2
0記載のシステム。
ある、付記20記載のシステム。
信号の偏光はTE偏光であり、第2変調信号の偏光はT
M偏光である、付記20記載のシステム。
記20記載のシステム。
を更に有する付記20記載のシステム。
って変調される、付記25記載のシステム。
付記26記載のシステム。
相がデータ信号と同期したクロック信号に基づいて行わ
れる、付記26記載のシステム。
ートのクロックある、付記28記載のシステム。
20記載のシステム。
は連続波レーザである、付記20記載のシステム。
ソース信号は偏光ビームスプリッタによって分離され
る、付記20記載のシステム。
によって分離される、付記20記載のシステム。
スプリッタによって分離される、付記20記載のシステ
ム。
流電圧を変調器に供給する手段である、付記20記載の
システム。
長板である、付記20記載のシステム。
部信号を準備する手段と、適切に偏光された局部信号を
生成するため、局部信号の偏光を制御する手段と、偏光
された局部信号と受信された受信信号を結合する手段
と、結合された信号を第1分離信号と第2分離信号に分
離する手段と、第1分離信号を検出する手段と、第2分
離信号を検出する手段と、局部信号を修正するためフィ
ードバックを行う手段と、を有する信号を受信するシス
テム。
散補償される、付記37記載のシステム。
って受信される、付記37記載のシステム。
偏光である、付記37記載のシステム。
第1成分を含む、付記37記載のシステム。
直角に偏光された第2成分を含む、付記37記載のシス
テム。
37記載のシステム。
よって準備される、付記37記載のシステム。
円偏光された光を生ずる、付記37記載のシステム。
4波長板である、付記37記載のシステム。
型スプリッタである、付記37記載のシステム。
ーである、付記37記載のシステム。
スプリッタであり、受信信号の第1成分は偏光ビームス
プリッタの軸と揃えられる、付記37記載のシステム。
オードである、付記37記載のシステム。
実施可能であるキャリア信号発生器と、キャリア信号発
生器に光学的に接続され、振幅変調信号を生成するため
光信号の振幅を変調する動作を実施可能である振幅変調
器と、振幅変調器に光学的に接続され、振幅変調信号を
受信し、2個の別個の信号に分離する動作を実施可能で
ある第1ビームスプリッタと、第1ビームスプリッタに
光学的に接続され、第1変調信号を生成するため、デー
タストリームを受信し、当該データストリームに基づい
て光信号の位相を変調する動作を実施可能である第1位
相変調器と、第1ビームスプリッタに光学的に接続さ
れ、光信号の位相をシフトする動作を実施可能である位
相シフタと、位相シフタに光学的に接続され、第2変調
信号を生成するため、データストリームを受信し、当該
データストリームに基づいて光信号の位相を変調する動
作を実施可能である第2位相変調器と、第2位相変調器
に光学的に接続され、直交信号を生成するため、第2変
調信号を受信し、第1変調信号の偏光状態に直交する偏
光状態をとる信号を生成する動作を実施可能である半波
長板と、第1位相変調器及び半波長板に光学的に接続さ
れ、結合信号を生成するため、第1変調信号を直交信号
と結合する動作を実施可能である第2偏光ビームスプリ
ッタと、を有する光送信器。
続され、光信号を発生する動作を実施可能である局部発
振器と、第1ビームスプリッタに光学的に接続され、光
信号を受信し、円偏光信号を生成すべく光信号を円偏光
し、円偏光信号を第1ビームスプリッタへ送信する動作
を実施可能である1/4波長板と、第2偏光ビームスプ
リッタに光学的に接続され、光トラヒック信号を受信
し、結合信号を生成すべく光トラヒック信号を円偏光信
号と結合し、結合信号を第2偏光ビームスプリッタへ送
信する動作を実施可能である第1ビームスプリッタと、
第1フォトダイオード及び第2フォトダイオードに光学
的に接続され、結合信号を受信し、結合信号を第1分離
信号と第2分離信号に分離し、第1分離信号を第1フォ
トダイオードへ送信し、第2分離信号を第2フォトダイ
オードへ送信する動作を実施可能である第2偏光ビーム
スプリッタと、決定回路に接続され、第1分離信号を受
信し、第1分離信号に基づいて第1データ信号を生成
し、第1データ信号を決定回路へ送信する動作を実施可
能である第1フォトダイオードと、決定回路に接続さ
れ、第2分離信号を受信し、第2分離信号に基づいて第
2データ信号を生成し、第2データ信号を決定回路へ送
信する動作を実施可能である第2フォトダイオードと、
フィードバック制御モジュールに接続され、望ましい光
信号に基づいて制御信号を生成するため局部発振器によ
って発生された望ましい光信号を決定し、制御信号をフ
ィードバック制御モジュールへ送信する動作を実施可能
である決定回路と、局部発振器に接続され、制御信号に
基づいて発振器制御信号を生成する動作を実施可能であ
るフィードバック制御モジュールと、を有し、局部発振
器は、発振器制御信号を受信し、発振器制御信号に基づ
いて光信号を修正する動作を実施可能である、光受信
器。
め、第1の偏光状態をとる第1信号を、第1の偏光状態
に直交した第2の偏光状態をとる第2信号と結合する手
順と、QPSK信号と関連し、キャリア信号とQPSK
信号のうちの一方を含む信号を振幅変調する手順と、を
有する送信用の信号を生成する方法。
れたQPSK信号を受信する手順と、QPSK信号を復
号化する手順と、を有する信号を処理する方法。
の応答時間が不十分であっても、信号の同期成分と直交
成分の間に発生するクロストークと、信号品質の劣化の
問題が解決されたマルチレベル位相変調通信用システム
が実現される。
するブロック図である。
するブロック図である。
するブロック図である。
現された図2Aの光送信器のブロック図である。
用いて実現された図2Aの光送信器のブロック図であ
る。
て実現された図2Aの光送信器のブロック図である。
ック図である。
現された図6の光受信器のブロック図である。
ック図である。
チャートである。
ーチャートである。
Claims (7)
- 【請求項1】 ソース信号を取得する手順と、 ソース信号を第1分離信号と第2分離信号に分離する手
順と、 第1変調信号を生成するため、第1データセットに基づ
いて第1分離信号を変調する手順と、 位相シフトされた第2分離信号を生成するため、第2分
離信号の位相をシフトする手順と、 第2変調信号を生成するため、第2データセットに基づ
いて位相シフトされた第2分離信号を変調する手順と、 第2変調信号の偏光を制御する手順と、 結合信号を生成するため、第1変調信号と第2変調信号
を結合する手順と、を有する送信用の信号を変調する方
法。 - 【請求項2】 受信器側のフィードバックに基づいて偏
光信号を生成する手順と、 結合信号を生成するため、入来トラヒック信号と偏光信
号を結合する手順と、 結合信号を第1分離信号と第2分離信号に分離する手順
と、 第1分離信号を検出する手順と、 第2分離信号を検出する手順と、を有する信号を受信す
る方法。 - 【請求項3】 ソース信号を準備する手段と、 ソース信号を第1分離信号と第2分離信号に分離する手
段と、 第1変調信号を生成するため、第1データセットに基づ
いて第1分離信号を変調する手段と、 位相シフトされた第2分離信号を生成するため、第2分
離信号の位相をシフトする手段と、 第2変調信号を生成するため、第2データセットに基づ
いて位相シフトされた第2分離信号を変調する手段と、 偏光信号を生成するため、第2変調信号の偏光を制御す
る手段と、 結合信号を生成するため、第1変調信号と偏光信号を結
合する手段と、を有する信号を送信するシステム。 - 【請求項4】 信号を受信する手段と、 局部信号を準備する手段と、 適切に偏光された局部信号を生成するため、局部信号の
偏光を制御する手段と、 偏光された局部信号と受信された受信信号を結合する手
段と、 結合された信号を第1分離信号と第2分離信号に分離す
る手段と、 第1分離信号を検出する手段と、 第2分離信号を検出する手段と、 局部信号を修正するためフィードバックを行う手段と、
を有する信号を受信するシステム。 - 【請求項5】 光信号を発生させる動作を実施可能であ
るキャリア信号発生器と、 キャリア信号発生器に光学的に接続され、振幅変調信号
を生成するため光信号の振幅を変調する動作を実施可能
である振幅変調器と、 振幅変調器に光学的に接続され、振幅変調信号を受信
し、2個の別個の信号に分離する動作を実施可能である
第1ビームスプリッタと、 第1ビームスプリッタに光学的に接続され、第1変調信
号を生成するため、データストリームを受信し、当該デ
ータストリームに基づいて光信号の位相を変調する動作
を実施可能である第1位相変調器と、 第1ビームスプリッタに光学的に接続され、光信号の位
相をシフトする動作を実施可能である位相シフタと、 位相シフタに光学的に接続され、第2変調信号を生成す
るため、データストリームを受信し、当該データストリ
ームに基づいて光信号の位相を変調する動作を実施可能
である第2位相変調器と、 第2位相変調器に光学的に接続され、直交信号を生成す
るため、第2変調信号を受信し、第1変調信号の偏光状
態に直交する偏光状態をとる信号を生成する動作を実施
可能である半波長板と、 第1位相変調器及び半波長板に光学的に接続され、結合
信号を生成するため、第1変調信号を直交信号と結合す
る動作を実施可能である第2偏光ビームスプリッタと、
を有する光送信器。 - 【請求項6】 1/4波長板に光学的に接続され、光信
号を発生する動作を実施可能である局部発振器と、 第1ビームスプリッタに光学的に接続され、光信号を受
信し、円偏光信号を生成すべく光信号を円偏光し、円偏
光信号を第1ビームスプリッタへ送信する動作を実施可
能である1/4波長板と、 第2偏光ビームスプリッタに光学的に接続され、光トラ
ヒック信号を受信し、結合信号を生成すべく光トラヒッ
ク信号を円偏光信号と結合し、結合信号を第2偏光ビー
ムスプリッタへ送信する動作を実施可能である第1ビー
ムスプリッタと、 第1フォトダイオード及び第2フォトダイオードに光学
的に接続され、結合信号を受信し、結合信号を第1分離
信号と第2分離信号に分離し、第1分離信号を第1フォ
トダイオードへ送信し、第2分離信号を第2フォトダイ
オードへ送信する動作を実施可能である第2偏光ビーム
スプリッタと、 決定回路に接続され、第1分離信号を受信し、第1分離
信号に基づいて第1データ信号を生成し、第1データ信
号を決定回路へ送信する動作を実施可能である第1フォ
トダイオードと、 決定回路に接続され、第2分離信号を受信し、第2分離
信号に基づいて第2データ信号を生成し、第2データ信
号を決定回路へ送信する動作を実施可能である第2フォ
トダイオードと、 フィードバック制御モジュールに接続され、望ましい光
信号に基づいて制御信号を生成するため局部発振器によ
って発生された望ましい光信号を決定し、制御信号をフ
ィードバック制御モジュールへ送信する動作を実施可能
である決定回路と、 局部発振器に接続され、制御信号に基づいて発振器制御
信号を生成する動作を実施可能であるフィードバック制
御モジュールと、を有し、 局部発振器は、発振器制御信号を受信し、発振器制御信
号に基づいて光信号を修正する動作を実施可能である、
光受信器。 - 【請求項7】 QPSK信号を生成するため、第1の偏
光状態をとる第1信号を、第1の偏光状態に直交した第
2の偏光状態をとる第2信号と結合する手順と、 QPSK信号と関連し、キャリア信号とQPSK信号の
うちの一方を含む信号を振幅変調する手順と、を有する
送信用の信号を生成する方法。
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