JP4053473B2 - 光送信器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量光リンクシステムに使用される光送信器に関し、特に、従来の光リンクシステムの光周波数帯域を増大させることなく伝送容量を倍増させ、周波数利用効率を増大させ得る光送信器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
伝送容量を拡大するための従来技術の例を図16に示す(例えば、特許文献1参照)。この方式によれば、光源からの光はまずクロック生成手段によりパルス列に変換される。然る後、これを分岐し、第1のデータ信号及び第2のデータ信号により符号化し、一方を1タイムスロット分だけ遅延させて、パルスが重ならないようにし、これらを光マルチプレクサにより多重化する。これにより多重化する前のデー夕信号の2倍のビットレートのOTDM(Optical Time Division Multiplexed)信号が生成される。
【0003】
この方法により多重化すると、1波長あたりのビットレートが上昇し、各種伝送制限が厳しくなる。一つには光ファイバの波長分散による波形劣化はビットレート2乗に比例して増大するためである。また送信スペクトル幅の増大にも強く依存する。例えば、40Gbit/sNRZ光信号の分散耐力は、約80〜100ps程度である。これを2多重してOTDM信号を生成するには、まずRZ信号に変換する必要があり、さらにそのパルス幅は80Gbit/sのタイムスロットに十分収まる必要がある。従って、80Gbit/sRZ OTDM信号の分散耐力は、40Gbit/sNRZ信号の分散耐力の1/10以下になってしまう。このため、光伝送路の波長分散の等化に要求される精度は上昇し、波長分散の補償デバイスやその制御にかかるコストが増大してしまう。また、伝送システム自体の動作マージンが少なくなるため、システムの安定性を損ない、信頼性低下を招く場合も有り得る。また光伝送路の波長分散は、環境温度変動に伴い、変動することが報告されており[K.S.Kim et al., Journal of Appl. Phys., Vol.73,No.5,p.2069,1993]、このような小さな分散耐力では、環境温度変動による波長分散変動がこれを超えてしまう。
【0004】
さらに、偏波モード分散による影響も顕在化し、伝送特性を劣化させてしまう。また受信に際しても、高速のタイミング抽出回路や、高速の光電変換器、電気増幅器、論理回路が必要となり、これらは多大なコストの増大を招いてしまう。
【0005】
以上述べた従来技術以外にも、DQPSK等、二値を超える多値符号により伝送容量を拡大する方法もある。しかし、まず、DPSKからDQPSKに多重数を上げる際、同じ最小符号間距離を達成するためには、光パワーを3dB上げる必要がある。これに加えて、MZ(マッハツェンダ)干渉器を用いた自己相関型の受信方式を用いた場合には過剰ノイズによるペナルティがある[Y. Okunev, Phase and phase difference modulation in digital communications, Arctech House, London, 1997]。このペナルティはバイナリのDPSKでは無視できるが、4値となるDQPSKでは無視できず、約2dBが理論的に見積もられている。このペナルティは実験的にも検証されており、DQPSKの伝送性能を制限してしまう[C. Wree et al., OFC2003 ThE5, 2003]。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−79705号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような背景の下になされたもので、電気回路の高速化や波長数の増大等に伴うコスト増加、動作マージンの低下、伝送性能劣化を緩和しつつ、伝送容量の拡大を実現することができる光送信器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の光送信器は、連続光を発生するCW光源と、前記CW光源の連続光を分岐し、それぞれを位相変調する2つの位相変調器と、前記位相変調された2つの光信号を非対称な合波比で合波する非対称合波部とを備え、合波時の光の干渉効果により、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信することを特徴とする。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
また、これにより、電気回路の動作速度を上昇させることなく、伝送容量を倍増させる光リンクシステムを構成することができる。また、周波数利用効率も飛躍的に増大させることができる。このため、光リンクシステムの高効率化、低コスト化を図れる。
【0009】
また、本発明の光送信器は、連続光を発生するCW光源と、前記連続光を分岐し、それぞれを位相変調する2つの位相変調器と、前記位相変調された2つの光信号を非対称な合波比で合波する非対称合波部と、合波比を任意に可変とする合波比調整器とを備え、合波時の光の干渉効果により、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信することを特徴とする。
これにより強度変調成分の信号対雑音比(SNR)と位相変調成分のSNRを相対的に変更することができる。
【0010】
また、本発明の光送信器は、連続光を発生するCW光源と、2つのディジタル信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御する振幅制御手段と、マッハツェンダ型変調器と、前記振幅制御手段により生成した多重化ディジタル信号により、透過率ゼロ点またはその近傍にバイアスされた前記マッハツェンダ型変調器を駆動する手段とを備え、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信することを特徴とする。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0011】
また、本発明の光送信器は、連続光を発生するCW光源と、2つのディジタル信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御する第1の振幅制御手段と、前記2つのディジタル信号の反転信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御する第2の振幅制御手段と、プッシュプル型のマッハツェンダ型変調器と、前記振幅制御手段により生成した多重化ディジタル信号とその反転信号により、透過率ゼロ点またはその近傍にバイアスされた前記プッシュプル型のマッハツェンダ型変調器を駆動する手段とを備え、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信することを特徴とする。
これにより、マッハツェンダ型変調器の電極に加えるべき駆動振幅をほぼ半減させることが可能となる。
【0012】
また、本発明の光送信器は、前記通信光の光強度がX及び1の2つの値であり、Xが1<X<3を満たすことを特徴とする。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0013】
また、本発明の光送信器は、前記CW光源に代えて、ビットレートに同期したパルス光を発生するパルス光源を使用し、前記パルス光源によりRZ信号を生成して送信することを特徴とする。
これにより、RZ光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例について図面を参照して説明する。
【0025】
[本発明の基本概念]
本発明は、ビットレートを上昇させたり、波長数を増加させたりすること無く伝送容量を拡大するため、例えば、光送信器を、CW(Continuous Wave)光源、MZ(Mach-Zehnder:マッハツェンダ)変調器、プリコーダ、非対称合波部で構成し、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する。さらに、光強度成分、光位相成分を分離して受信することで伝送容量を拡大する。
【0026】
従来、伝送容量の増大を実現するには、チャネルあたりのビットレートを上昇させるか、波長多重システムであればその波長数を増やすのが主な方法であった。しかしビットレートを上昇するには、送受信器にかかわる各種電気回路、光回路の高速化が必要であり、これは一般的に非常にコストがかかる。さらに、従来例で述べたように、各種伝送制限要因の影響が加速度的に厳しくなり、良好な伝送特性を安定して実現するのが困難となる。一方、波長数を増加すると、そのシステム数増加の分だけコストが嵩み、また各種非線形光学効果による伝送制限や、波長多重・分離回路による過剰雑音の影響も現れる。さらにDQPSK等の多値符号により伝送容量の拡大を図ろうとすると、自己相関受信に見られる過剰ノイズの影響を受け、伝送性能が過剰な劣化を被る。
【0027】
本発明によれば、チャネルあたりのビットレートを増大させること無く、1波長あたりの伝送容量を拡大できるため、電気回路の高速化に伴う装置コストの増大や、チャネルあたりの伝送速度上昇による伝送性能マージンの低下、伝送特性自体の劣化等のデメリットを緩和することができる。また、DQPSK符号の自己相関受信に見られる過剰ペナルティの影響も受けない。さらに、1波長チャネルあたりの伝送容量を大幅に増大できるため、波長多重システムとして考えた際、総伝送容量を飛躍的に増大することができ、周波数利用効率の面からも、コスト削減に効果的である。
【0028】
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態である光送信器について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図1に示す光送信器は、連続光を発生するCW光源10、入力電気信号を本光送信器出力において、正しい論理となるよう変換するプリコード回路11、LN基板(X−cut)12上に形成された光分岐部13、2つのMZ変調器14とMZ変調器15、そして非対称な光強度比で合波する非対称合波部16より構成される。なお、プリコード回路11の動作等については動作説明の項で説明する。
【0029】
CW光源10は、DFB−LD(Distributed-Feed-Back-Laser-Diode)や外部共振器型レーザ等の連続光を発生するものである。また、上述した各光機能ブロックは、例えばLN基板12上に光導波路を形成することにより実現できる。
【0030】
本発明の第1の実施の形態の光送信器の動作について、図1及び10を参照して説明する。図1において、CW光源10より発生した連続光は、X−Cut型MZ変調器14及びMZ変調器15へと導かれる。一方、電気信号1(CH1)及び電気信号2(CH2)は、プリコード回路11により符号変換された後、前述のMZ変調器14及びMZ変調器15に導かれる。ここで、これら電気信号により、前述連続光はDPSK(Differential-Phase-Shift-Keying)符号化される。符号化されたこれら2つのDPSK信号は、後端の非対称合波部16において、相対的な強度を一定の比率で非対称とした形で合波される。図1に示す光送信器の例では、X−CutタイプのMZ変調器14及びMZ変調器15を採用しているため、シングル駆動で光周波数チャープのないDPSK信号を生成することができる。
【0031】
図10を参照して、図10(a)に合波前のアーム1における光信号の強度と光位相の状態を、図10(b)にアーム2における光信号の強度と光位相の状態を示した。同図からわかるとおり、それぞれのアームにおける光信号の強度は時間的には一定している。このとき、データ信号は相対的な光位相に重畳されている。当然、電気信号1(CH1)及び電気信号2(CH2)は独立した信号であるから、それを光位相に置き換えたものも独立であり、これら2つには相関は無い。従って、図10(c)に示したごとく、これら2つの光信号を合波すると、互いの相対的光位相差に応じて光の干渉効果が異なり、強度の変動が生じる。このとき、2つの独立な電気信号1(CH1)及び電気信号2(CH2)の情報は、一つの光信号の強度と光位相に変換される。
【0032】
この様子を、図13のプリコーダの動作説明図を用いて解説する。まず、それぞれの電気信号1(CH1)、電気信号2(CH2)が取りうる値はそれぞれ、{0,1}である。従って、図13中に示すとおり、その組み合わせは4通り存在する。これら4つの組み合わせが、プリコーダにより図13中の中段に記載した組み合わせに変換される。
【0033】
この変換された組み合わせにおいて、信号{0}には位相{0}を、信号{1}には位相{π}を対応させる。そして、図10に示したように、相対位相差がπとなる組み合わせは消光するため強度が小さくなり、相対位相差が0になる組み合わせでは強度が加算され大きくなる。その結果、生成した光信号の強度は、{1、X}(X>1)の2つの値を持ち、相対光位相は、{0、π}の二つの値を持つ、そしてそれらの組み合わせは、図13の対応表に基づき、元の2つの電気信号の符号の組み合わせと対応している。すなわち、本実施の形態の符号化により、2つの2値ディジタル信号の情報を1つの光信号にビットレートの上昇を招くことなく重畳できる。
【0034】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態の光送信器について説明する。図2は、本発明の第2の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図2に示す光送信器は、連続光を発生するCW光源20、入力電気信号を本光送信器出力において、正しい論理となるよう変換するプリコード回路21、LN(X−cut)基板22上に形成された光分岐部23、2つのMZ変調器24とMZ変調器25、そして非対称な光強度比で合波する非対称合波部26、そして合波する光強度比を調整する合波比調整器27より構成される。図1に示す第1の実施の形態の光送信器との相違点は、合波比調整器27により、生成される光信号が適切な強度変調度を持つよう調整できる点にある。
【0035】
図2に示す光送信器の動作は、基本的に、図1に示す第1の実施の形態の光送信器と同様な動作原理に従う。図2に示す光送信器の特徴は、合波比調整器27により光信号の合波比が変更できるため、図10に示した非対称合波後の光強度の振幅の変調度を任意に変更することができる。これにより強度変調成分の信号対雑音比(SNR)と位相変調成分のSNRを相対的に変更することができる。SNRの計算については後述する。
【0036】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態の光送信器の例について説明する。図3は、本発明の第3の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図3に示す光送信器は、連続光を発生するCW光源30、LN基板(X−cut)32上に生成されたMZ変調器33、CH1電気信号に対して、その振幅をCH2の論理に従って制御する振幅制御手段31より構成される。
【0037】
図3に示す光送信器の動作を、図11及び図12を参照して説明する。CW光源30からの連続光はMZ変調器33により、当該MZ変調器33に加えられた駆動振幅に基づいて光強度・位相ハイブリッド符号化光信号に変換される。当該変調器33に加えられる駆動振幅は、図11に示したとおりに生成される。
【0038】
図11(a)に示したCH1(振幅制御手段入力前の電気信号)の信号は、振幅制御手段31により、図11(b)に示すCH2の論理に沿って強度が変調され、図11(c)に示した駆動振幅を得る。ここでは、例えば、CH2の論理が0であれば、駆動振幅が小さく、CH2の論理が1であれば振幅が大きくなるよう振幅を制御するものである。
【0039】
ここで生成した駆動振幅を、図3に示されたXカット型のMZ変調器33に入力する。MZ変調器33における動作を図12を参照して説明する。入力された駆動振幅の信号(図12(b))の基準点を、MZ変調器33のレスポンス特性曲線(図12(a))の出力光強度のゼロ点となるようバイアス電圧を設定する。すると、図12(c)に示したように、CH1のデータが光位相に、CH2のデータが光強度に重畳した光強度・位相ハイブリッド符号化光信号が生成できる。
【0040】
[第4の実施の形態]
本発明の第4の実施の形態の光送信器について説明する。図4は、本発明の第4の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図4に示す光送信器は、連続光を発生するCW光源40、LN基板(Z−cut)43上に生成されたプッシュプル型のMZ変調器44、CH1電気信号に対して、その振幅をCH2電気信号の論理に従って制御する振幅制御手段41、CH1の反転電気信号に対して、その振幅をCH2の反転電気信号の論理に従って制御する振幅制御手段42より構成される。
【0041】
図4に示す光送信器の動作は、基本的に、図3に示す本発明の第3の実施の形態の光送信器と同様な動作原理に従う。図4に示す光送信器の特徴は、反転信号とペアでコンプリメンタリにプッシュプル型のMZ変調器44を駆動することで、電極に加えるべき駆動振幅をほぼ半減させることが可能となる点にある。
【0042】
[第5の実施の形態]
本発明の第5の実施の形態の光送信器の例について説明する。図5は、本発明の第5の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図5に示す光送信器は、連続光を発生するCW光源50、LN基板(X−cut)51上に生成された2つのMZ変調器(DPSK)52及びMZ変調器(IM)53より構成される。
【0043】
図5に示す光送信器の動作について説明する。初段のMZ変調器52では、バイアス電圧を透過率最小近傍に設定することで、CH1信号により、入力された連続光をDPSK符号化する。このとき、駆動振幅は、MZ変調器52の半波長電圧の2倍程度で駆動する。
【0044】
続く後段のMZ変調器53では、バイアス電圧を、透過率最小と最大の中点近傍に設定することで、CH2信号により強度変調(IM)する。このとき、駆動振幅は、MZ変調器53の半波長電圧程度で駆動する。結果として、2段構成のMZ変調器から出力される光信号は、図12(c)に示したものと同等の光強度・位相ハイブリッド符号化光信号となる。
【0045】
[第6の実施の形態]
本発明の第6の実施の形態の光送信器の例について説明する。図6は、本発明の第6の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図6に示す光送信器は、連続光を発生するCW光源60、LN基板(Z−cut)61上に生成された2つのプッシュプル型のMZ変調器(DPSK)62及びMZ変調器(IM)63より構成される。
【0046】
図6に示す光送信器の動作は、基本的に、図5に示す本発明の第5の実施の形態の光送信器と同様な動作原理に従う。図6に示す光送信器おいて、初段のプッシュプル型のMZ変調器62は、バイアス電圧を透過率最小近傍に設定することで、CH1信号により、入力された連続光をDPSK符号化する。このとき、電極あたりの駆動振幅は、MZ変調器62の半波長電圧程度で駆動する。
【0047】
続く後段のMZ変調器63では、バイアス電圧を、透過率最小と最大の中点近傍に設定することで、CH2信号により強度変調(IM)する。このとき、駆動振幅は、MZ変調器63の半波長電圧の1/2程度で駆動する。結果として、2段構成のプッシュプル型のMZ変調器から出力される光信号は、図12(c)に示したものと同等の光強度・位相ハイブリッド符号化光信号となる。 図6に示す第6の実施の形態の光送信器の特徴は、図5に示す光送信器と比較して、電極あたりの駆動電圧がほぼ半減できることにある。
【0048】
[第7の実施の形態]
本発明の第7の実施の形態の光送信器の例について説明する。図7は、本発明の第7の実施の形態である光送信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成する光送信器の例である。図7に示す光送信器はパルス光を発生するパルス光源70、LN基板(X−cut)71上に生成されたMZ変調器72、CH1電気信号に対して、その振幅をCH2の論理に従って制御する振幅制御手段73より構成される。
【0049】
図7に示す光送信器の動作は、基本的に、図3に示す本発明の第3の実施の形態の光送信器と同様な動作原理に従う。図7に示す光送信器の特徴は、図3に示す光送信器と比較して、パルス光源を採用することでRZ光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成できる点にある。
【0050】
[第8の実施の形態]
次に、本発明の第8の実施の形態である光受信器の例について説明する。図8は、本発明の第8の実施の形態である光受信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を受信し、多重化された信号を分離する光受信器の例である。
【0051】
図8に示す光受信器は、伝送路を伝播し強度が低下した光信号を増幅するための光増幅器80、増幅された光信号を分岐する光分波器81、分岐された一方の光信号を直接検波する光電変換器82、もう一方の光信号を入力し、DPSK信号成分を強度変換する1ビット遅延型MZ干渉器83、変換された2つの光強度信号をバランス受信する2つの光電変換器84と光電変換器85、及び光電変換器84と光電変換器85からの信号を差動増幅する電気増幅器86より構成される。
【0052】
図8に示す光受信器の動作を、図14、及び図15を参照して説明する。まず強度変調成分であるCH2ついては、そのまま直接検波することで受信する。一方、DPSK変調成分であるCH1については、1ビット遅延型MZ干渉器に入力することで、図14に示したように、位相変調成分が強度変調成分に変換される。この干渉器にて、2つのアームに分けられた光信号が1ビットの遅延差を持って合波されることにより変換が実現される。この変換出力には、位相変調成分に加えて、強度変調成分も混在するため、1ビット遅延型MZ干渉器出力において、種々の強度のパターンが発生する。その際に発生するパターンを整理したものが図15である。
【0053】
1ビット遅延型MZ干渉器83への入力パターンを、例えば図15(a)に示したように、強度が1及びXとすると、出力強度は、図15(b)に示すように、入力パターンにおいて隣接ビット間で位相反転が無い場合、{2X,1+X,2}の3通り、また図15(c)に示すように、位相反転がある場合、{X−1,0}の2通りとなる。ここでCH1信号成分は、この位相反転の有無に重畳されているため、この有無を判別すれば、CH1信号を復調できる。従って、光位相及び光強度に重畳されたCH1及びCH2信号のSNRはそれぞれ次式で表される。ここで言うSNRとは,全光強度振幅に対する光位相、及び光強度変調成分のダイナミックレンジの比率を意味する。このダイナミックレンジとは、ディジタル光信号の論理振幅による光強度の変動幅の最小値を指す。
SNR(phase)=(2−(X−1))/2X) 式(1)
SNR(intensity)=(X−1)/X 式(2)
但し、ここでX>1である。
【0054】
この式からわかるとおり、本方式が少なくとも機能する、つまり2つのチャネルの多重化が実現されるためには、SNR>0でなくてはならず、Xは、
1<X<3 式(3)
の範囲に入っている必要がある。ちなみに、光強度成分と光位相成分のSNRが等しくなる条件は、式(1)と式(2)が等しいとして等式を解くと、
X=5/3 式(4)
となる。ここから、第1の実施の形態において述べた発明において、等式(4)が成り立つ非対称合波器の合波比を計算できる。当該合法比を、
α:1−α 式(5)
と置くと、相対光位相差が0の場合の強度は、
α+(1−α)=1 式(6)
となり、相対光位相差がπの場合は、
α−(1−α)=2α−1 式(7)
となる。ここで、式(4)より、強度変調成分のマークとスペースが、それぞれ{5/3,1}の場合に光強度成分と光位相成分のSNRが等しくなる。式(6)の場合,すなわち相対光位相差が0の場合に光強度が大きくなる。すなわちマークビットとなることから、マーク側が1なるよう規格化すると、{1,3/5}の場合となる.よって3/5と式(7)が等しいと置くと、
α=4/5 式(8)
が得られる。
【0055】
つまり、第1の実施の形態(図1参照)において、4:1の割合で合波すれば、光強度成分と光位相成分が等しいSNRを得ることになる。但し、この計算では、光位相成分の受信の際、バランス受信を用いない場合を仮定している。バランス受信を仮定すると、式(1)が、
SNR(phase)=(2−(X−1))/X 式(1)’
となる。バランス受信の場合は式(1)’を用いて以上の計算を実施すればよい。
【0056】
[第9の実施の形態]
本発明の第9の実施の形態である光受信器の例について説明する。図9は、本発明の第9の実施の形態である光受信器の例を示す図であり、光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を受信し、多重化された信号を分離する光受信器の例である。図9に示す光受信器は、伝送路を伝播し強度が低下した光信号を増幅するための光増幅器90、増幅された光信号を分岐する光分波器91、分岐された一方の光信号を直接検波する光電変換器92、もう一方の光信号を入力し、DPSK信号成分を強度変換する1ビット遅延型MZ干渉器94、変換された2つの光強度信号をバランス受信する2つの光電変換器95と光電変換器96、電気増幅器97、及び正しい符号パターンを再生するためのデコード回路93より構成される。
【0057】
図9に示す光受信器の動作は、基本的に、図8に示す第8の実施の形態の光受信器と同様な動作原理に従う。図9に示す光受信器の特徴は、第1の実施の形態の光送信器(図1参照)などにおいて備えていたプリコード回路を用いない場合、受信側の光送信器(図8参照)でそのまま光信号を受信すると、正しい符号パターンを受信できないため、それを正しい符号列に変換するためのデコード回路93を光受信器内に備えることにある。
【0058】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の光通信方法、光送信器、及び光受信器は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光通信方法においては、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度及び光位相に重畳された独立のディジタル信号を分離して受信する。
これにより、電気回路の動作速度を上昇させることなく、伝送容量を倍増させることができる。また、周波数利用効率も飛躍的に増大させることができる。このため、光リンクシステムの高効率化、低コスト化を図れる。
【0060】
また、本発明の光通信方法においては、通信光の光強度成分の強度をX及び1とするとき、Xが1<X<3を満たすようにする。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0061】
また、本発明の光送信器においては、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信する。
これにより、電気回路の動作速度を上昇させることなく、伝送容量を倍増させる光リンクシステムを構成することができる。また、周波数利用効率も飛躍的に増大させることができる。このため、光リンクシステムの高効率化、低コスト化を図れる。
【0062】
また、本発明の光送信器においては、通信光の光強度成分の強度をX及び1とするとき、Xが1<X<3を満たすようにする。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0063】
また、本発明の光送信器においては、連続光を発生するCW光源の連続光を分岐し、それぞれを位相変調し、位相変調された2つの光信号を非対称な合波比で合波し、合波時の光の干渉効果により、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信する。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0064】
また、本発明の光送信器においては、連続光を発生するCW光源の連続光を分岐し、それぞれを位相変調し、位相変調された2つの光信号を非対称な合波比で合波する。また、合波比を任意に可変とする合波比調整器を備える。
これにより強度変調成分の信号対雑音比(SNR)と位相変調成分のSNRを相対的に変更することができる。
【0065】
また、本発明の光送信器においては、生成する光強度及び光位相成分のそれぞれに、ディジタル信号の論理が正しく反映されるよう、当該ディジタル信号を事前に変換するプリコード回路を備える。
これにより、ディジタル信号の論理が正しく反映された符号パターンを生成できる。そのため、受信器側に特別なデコード回路を必要としない。
【0066】
また、本発明の光送信器においては、2つのディジタル信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御した多重化ディジタル信号を生成し、この多重化ディジタル信号により、透過率ゼロ点またはその近傍にバイアスされたマッハツェンダ型変調器を駆動する。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0067】
また、本発明の光送信器においては、2つのディジタル信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御した多重化ディジタル信号とその反転信号を生成し、この多重化ディジタル信号とその反転信号により、透過率ゼロ点またはその近傍にバイアスされたプッシュプル型のマッハツェンダ型変調器を駆動する。
これにより、マッハツェンダ型変調器の電極に加えるべき駆動振幅をほぼ半減させることが可能となる。
【0068】
また、本発明の光送信器においては、CW光源と、2つの直列したマッハツェンダ変調器を備え、第1のディジタル信号により初段のマッハツェンダ変調器を位相変調し、第2のディジタル信号により次段のマッハツェンダ変調器を強度変調する。
これにより、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳できるようになる。
【0069】
また、本発明の光送信器においては、CW光源と、2つの直列したプッシュプル型マッハツェンダ変調器を備え、第1のディジタル信号により初段のプッシュプル型マッハツェンダ変調器を位相変調し、第2のディジタル信号により次段のプッシュプル型マッハツェンダ変調器を強度変調する。
これにより、マッハツェンダ型変調器の電極に加えるべき駆動振幅をほぼ半減させることが可能となる。
【0070】
また、本発明の光送信器においては、ビットレートに同期したパルス光を発生するパルス光源をCW光源の代わりに備え、RZ信号を送信する。
これにより、RZ光強度・位相ハイブリッド符号化光信号を生成できる。
【0071】
また、本発明の光受信器においては、通信光の光強度及び光位相に同時に重畳された独立のディジタル信号を分離して受信する。
これにより、電気回路の動作速度を上昇させることなく、伝送容量を倍増させる光リンクシステムを構成することができる。また、周波数利用効率も飛躍的に増大させることができる。このため、光リンクシステムの高効率化、低コスト化を図れる。
【0072】
また、本発明の光受信器においては、光分波器により分岐された一方の光信号を光電変換器により直接検波し、残る一方の光信号を1ビット遅延型マッハツェンダ干渉器に入力し、当該干渉器から出力された2つの光信号を2つの光電変換器によりそれぞれ独立に直接検波し、この2つの光電変換器からの出力信号を差動増幅する。
これにより、通信光の光強度及び光位相に同時に重畳された独立のディジタル信号を分離して受信することができる。
【0073】
また、本発明の光受信器においては、通信光の光強度成分、光位相成分のそれぞれから抽出された電気信号の論理を、送信前の論理に一致するよう符号変換するデコード回路を備える。
これにより、光送信器側にプリコード回路を用いないシステム構成が実現できる。
【0074】
また、本発明の光受信器においては、入力した通信光の光信号強度を増幅する光増幅器を備える。
これにより、光受信器に良好な受信性能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図4】 本発明の第4の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図5】 本発明の第5の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図6】 本発明の第6の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図7】 本発明の第7の実施の形態である光送信器の例を示す図である。
【図8】 本発明の第8の実施の形態である光受信器の例を示す図である。
【図9】 本発明の第9の実施の形態である光受信器の例を示す図である。
【図10】 本発明の光送信器の非対称合波部の動作説明図である。
【図11】 本発明の光送信器の振幅制御手段の動作説明図である。
【図12】 本発明の光送信器のMZ変調器の動作説明図である。
【図13】 本発明の光送信器におけるプリコード回路の動作説明図である。
【図14】 本発明の光受信器の1ビット遅延型MZ干渉器の動作説明図である。
【図15】 本発明の光受信器の受信動作の説明図である。
【図16】 従来技術の例を示す図である。
【符号の説明】
10 CW光源
11 プリコード回路
12 LN基板
13 光分岐部
14 MZ変調器
16 非対称合波部
20 CW光源
21 プリコード回路
22 LN基板
23 光分岐部
24、25 MZ変調器
26 非対称合波部
27 合波比調整器
30 CW光源
31 振幅制御手段
32 LN基板
33 MZ変調器
40 CW光源
41、42 振幅制御手段
43 LN基板
44 MZ変調器
50 CW光源
51 LN基板
52、53 MZ変調器
60 CW光源
61 LN基板
62、63 MZ変調器
70 パルス光源
71 LN基板
72 MZ変調器
73 振幅制御手段
80 光増幅器
81 光分波器
82 光電変換器
83 1ビット遅延型MZ干渉器
84、85 光電変換器
86 電気増幅器
90 光増幅器
91 光分波器
92 光電変換器
93 デコード回路
94 1ビット遅延型MZ干渉器
95、96 光電変換器
97 電気増幅器
Claims (6)
- 連続光を発生するCW光源と、
前記CW光源の連続光を分岐し、それぞれを位相変調する2つの位相変調器と、
前記位相変調された2つの光信号を非対称な合波比で合波する非対称合波部とを備え、
合波時の光の干渉効果により、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信する
ことを特徴とする光送信器。 - 連続光を発生するCW光源と、
前記連続光を分岐し、それぞれを位相変調する2つの位相変調器と、
前記位相変調された2つの光信号を非対称な合波比で合波する非対称合波部と、
合波比を任意に可変とする合波比調整器とを備え、
合波時の光の干渉効果により、通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信する
ことを特徴とする光送信器。 - 連続光を発生するCW光源と、
2つのディジタル信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御する振幅制御手段と、
マッハツェンダ型変調器と、
前記振幅制御手段により生成した多重化ディジタル信号により、透過率ゼロ点またはその近傍にバイアスされた前記マッハツェンダ型変調器を駆動する手段とを備え、
通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信することを特徴とする光送信器。 - 連続光を発生するCW光源と、
2つのディジタル信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御する第1の振幅制御手段と、
前記2つのディジタル信号の反転信号を入力として、一方のディジタル信号の論理振幅を、他方のディジタル信号の論理に基づき制御する第2の振幅制御手段と、
プッシュプル型のマッハツェンダ型変調器と、
前記振幅制御手段により生成した多重化ディジタル信号とその反転信号により、透過率ゼロ点またはその近傍にバイアスされた前記プッシュプル型のマッハツェンダ型変調器を駆動する手段とを備え、
通信光の光強度と光位相にそれぞれ独立のディジタル信号を同時に重畳して送信することを特徴とする光送信器。 - 前記通信光の光強度がX及び1の2つの値であり、Xが1<X<3を満たす
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光送信器。 - 前記CW光源に代えて、ビットレートに同期したパルス光を発生するパルス光源を使用し、
前記パルス光源によりRZ信号を生成して送信することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光送信器。
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