JP4823945B2 - 光位相変調装置 - Google Patents
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また、入力受付部で光信号を電気信号に変換するために多くの電力を消費するために省消費電力化が図れないという問題がある。
さらに、光通信の符号速度は通常では、2.5Gbit/s〜40Gbit/sといった高速であるため、符号変換する部分の電気信号処理も高速なスループットが要求され、電子回路が高価になるという問題がある。
図1は、この発明の実施の形態1に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態1に係る光位相変調装置1は、図1に示すように、デジタル情報に基づいて光が強度変調された信号光によりプローブ光のパルス列光を位相変調する。なお、この発明において、デジタル情報の0のときNRZ変調信号光の強度は零、デジタル情報の1のときNRZ変調信号光の強度は1である。
出力導波路9は、合波前の光が通過する合波前導波路9a、9b、9cと、合波した光が通過する合波導波路9dから構成される。そして、合波前導波路9a、9b、9cがそれぞれアーム5a、5b、5cに接続され、合波導波路9dが出射ポート4に接続される。
なお、光位相変調装置1の出射ポート4に光フィルタ14が接続される。
の位相に対して3π/4進むように調整する。
半導***相調整器11bは、アーム5cからの出力光の位相をアーム5aからの出力光の位相に対してπ/2遅れるように調整する。
また、アーム5cでは、半導体光増幅器10cおよび半導***相調整器11bを調整して、アーム5cから出力する光がアーム5aを通過した光に対して平均出力光電力が同じになるようにする。
このようにして、各パルスの電力が一定になるように調整することにより、パルス信号に対する長距離伝送における伝送路中の波形歪みなど光電界振幅に依存する影響が小さくなる。
なお、出射ポート4からの出力光は、波長1550nmのプローブ光のパルス列光以外に、入射ポート3aから入射した波長1555nmの第1のNRZ変調信号と入射ポート3cから入射した波長1560nmの第2のNRZ変調信号も出力されるので、光フィルタ14により波長1550nmのプローブ光を切り出して使用する。
また、マッハツェンダー干渉計の2本のアームの一方だけに強度変調の信号光を入力することにより変調対象のプローブ光のパルス列光の位相を変調する方法では、プローブ光を4つに分岐しているが、本願のように3つに分岐することにより小型化が可能となるとともに半導体光増幅器および半導***相調整器をアーム1本分少なくすることができ低消費電力化を図ることができる。
図2は、この発明の実施の形態2に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態2に係る光位相変調装置1Bは、実施の形態1に係る光位相変調装置1とアーム21が異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
実施の形態1と2においては、ともにプローブ光は3つの光路に導かれて入射ポート3bから出射ポート4まで導かれる。そして、実施の形態1においては、アーム5aとアーム5cをそれぞれ通過するプローブ光の光路長は、第1の入力導波路6の分岐点から出力導波路9の合波点までの光路が線対称の関係が成り立つので、等しいが、アーム5bを通過するプローブ光の光路長は、アーム5aを通過するプローブ光の光路長より短い。
図3は、この発明の実施の形態3に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態3に係る光位相変調装置1Cは、実施の形態1に係る光位相変調装置1のアーム5a、5b、5cの出力端側に分枝部22a、22b、22cおよび分岐部22a、22b、22cの先端にホトダイオード素子23が追加されていることが異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
分岐部22a、22b、22cは、アーム5a、5b、5cを通過して出力される光を分岐しホトダイオード素子23に導く。
ホトダイオード素子23は、半導体基板2に集積化されており、分岐部22a、22b、22cで分岐された光を電気信号に変換しアーム5a、5b、5cから出力される出力光をモニタする。
また、ホトダイオード素子23が半導体基板2に集積化されているので、光位相変調装置1Cの大きさが大きくならないとともに、外付けでホトダイオード素子を配置した場合に生じる結合損失がなくなるので、分岐光量を少なくしてもモニタができる。
図4は、この発明の実施の形態4に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態4に係る光位相変調装置1Dは、実施の形態3に係る光位相変調装置1Cにパルス光源25が追加されていることが異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
パルス光源25は、第1の入力導波路6の分岐前導波路6aの入射端に接続するように半導体基板2に集積化されている。パルス光源25は、プローブ光としてのパルス列光を発光する。
また、外部光源の場合には、外部光源から光ファイバへの結合および光ファイバから光位相変調装置への結合において損失が生じているが、集積化することにより損失がなくなるので、パルス光源25の駆動に要する電力を低減することができる。
図5は、この発明の実施の形態5に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態5に係わる光位相変調装置1Eは、実施の形態4に係わる光位相変調装置1Dに光アシスト光源26が追加されることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態5に係る光位相変調装置1Eでは、半導体基板2に分岐前導波路6aに合波する第4の入力導波路27が形成されている。また、半導体基板2に光アシスト光源26が集積され、光アシスト光源26から第4の入力導波路27に光アシスト光が入射される。光アシスト光は、強度が一定で波長が1551nmの連続光である。
半導体光増幅器10a、10b、10cは、プローブ光と光アシスト光が入力される。
図6は、この発明の実施の形態6に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態6に係る光位相変調装置31は、図6に示すように、デジタル情報に基づいて電圧が可変された電気信号によりプローブ光のパルス列光を位相変調する。なお、この発明において、デジタル情報の0のとき2値位相(Phase Shift Keying、以下PSKと略記する)変調用電気信号の電圧は零、デジタル情報の1のときPSK変調用電気信号の電圧は1であり、これらの電圧はそれぞれ、光の位相を0およびπへの変調を行う。
出力導波路39は、合波前の光が通過する合波前導波路39a、39b、39cと、合波した光が通過する合波導波路39dから構成される。そして、合波前導波路39a、39b、39cがそれぞれアーム35a、35b、35cに接続され、合波導波路39dが出射ポート34に接続される。
また、実施の形態6に係る光位相変調装置31は、2つのデジタル情報から第1のPSK変調用電気信号、第1のPSK変調用電気信号から独立した第2のPSK変調用電気信号、QPSK変調用電気信号を生成する理論回路44を備える。
位相変調器40a、40cでは、例えば、デジタル情報が0のとき、すなわちPSK変調用電気信号の電圧が0のとき、パルス列光のパルスの位相を0ラジアン、デジタル情報が1のとき、すなわちPSK変調用電気信号の電圧が1のとき、パルス列光のパルスの位相をπラジアンになる。
の位相に対して3π/4進むように調整する。
位相調整器41bは、アーム35cからの出力光の位相をアーム35aからの出力光の位相に対してπ/2遅れるように調整する。
また、アーム35cでは、位相変調器40cおよび位相調整器41bを調整して、アーム35cから出力する光がアーム35aを通過した光に対して平均出力光電力が同じになるようにする。
また、チャープの影響を抑制することにより、伝送特性が向上する。
また、電気信号の種類が各アーム35a、35b、35cにおいて異なっているが、それらを抑制する理論回路を備えているので、光位相変調装置31の最適動作が可能となる。
図7は、この発明の実施の形態7に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態7に係わる光位相変調装置31Bは、実施の形態6に係わる光位相変調装置31に光増幅器45が追加されることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
このように各アーム35a、35b、35cに光増幅器45を追加することにより各アーム35a、35b、35cの光電力を調整することができるので、光位相変調装置31Bを最適条件で動作することができる。
なお、光電力を光増幅器45により調整しているが、光減衰器により調整しても同様な効果が得られる。
図8は、この発明の実施の形態8に係る光位相変調装置の構成図である。
この発明の実施の形態8に係る光位相変調装置31Cは、実施の形態6に係る光位相変調装置31のアーム35a、35b、35cの出力端側に分枝部22a、22b、22cおよび分岐部22a、22b、22cの先端にホトダイオード素子23が追加されていることが異なり、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
分岐部22a、22b、22cは、アーム35a、35b、35cを通過して出力される光を分岐しホトダイオード素子23に導く。
ホトダイオード素子23は、半導体基板2に集積化されており、分岐部22a、22b、22cで分岐された光を電気信号に変換しアーム35a、35b、35cから出力される出力光をモニタする。
また、ホトダイオード素子23が半導体基板2に集積化されているので、光位相変調装置31Cの大きさが大きくならないとともに、外付けでホトダイオード素子を配置した場合に生じる結合損失がなくなるので、分岐光量を少なくしてもモニタができる。
Claims (11)
- 少なくとも3つの入射ポートと、少なくとも1つの出射ポートと、3本のアーム、上記3本のアームと上記入射ポートの1つとを接続する第1の入力導波路、上記アームの1本と上記入射ポートの他の1つとを接続する第2の入力導波路、上記アームの他の1本と上記入射ポートの残りのうちの1つとを接続する第3の入力導波路、上記3本のアームと上記出射ポートとを接続する出力導波路、上記3本のアームにそれぞれ配設された半導体光増幅器、および上記3本のアームのうちの他の1本と残りのうちの1本にそれぞれ配設された半導***相調整器を備え、
上記3本のアームに接続されている入射ポートにプローブ光のパルス列光が入射され、上記入射ポートの他の1つと残りのうちの1つに独立した2つの2値に強度変調された信号光がそれぞれ入射され、
上記プローブ光のパルス列光は、上記半導体光増幅器において、上記半導体光増幅器に入力される上記強度変調された信号光の電力量に応じて位相が0またはπに調整されるとともに、上記半導***相調整器において、一方の位相が3π/4進み、他方の位相がπ/2遅れるように調整されて、
上記出射ポートから上記信号光により4値位相変調されたプローブ光のパルス列光が出力されることを特徴とする光位相変調装置。 - 上記光位相変調装置は、半導体基板に集積化されていることを特徴とする請求項1に記載する光位相変調装置。
- 3分岐された上記プローブ光を導波する光路の長さが同じであることを特徴とする請求項1に記載する光位相変調装置。
- 3分岐された上記プローブ光を導波し中央に位置する光路は、蛇行することにより他の光路の長さと同じ長さであることを特徴とする請求項3に記載する光位相変調装置。
- 上記半導体基板に集積化され、上記プローブ光を発光するパルス光源を備えることを特徴とする請求項2に記載する光位相変調装置。
- 上記半導体基板に集積化され、上記半導体光増幅器に入力する連続光である光アシスト光を発光する光アシスト光源を備えることを特徴とする請求項2に記載する光位相変調装置。
- 少なくとも1つの入射ポートと、少なくとも1つの出射ポートと、3本のアーム、上記3本のアームと上記入射ポートとを接続する入力導波路、上記3本のアームと上記出射ポートとを接続する出力導波路、上記3本のアームにそれぞれ配設された位相変調器、および上記3本のアームのうちの2本にそれぞれ配設された位相調整器を備え、
上記入射ポートにプローブ光のパルス列光が入射され、上記位相変調器の2つにそれぞれ第1のPSK変調用電気信号と第2のPSK変調用電気信号が入力され、上記位相変調器の残りのうちの1つにQPSK変調用電気信号が入力され、上記出射ポートから4値位相変調されたプローブ光のパルス列光が出力されることを特徴とする光位相変調装置。 - 上記光位相変調装置は、半導体基板に集積化されていることを特徴とする請求項7に記載する光位相変調装置。
- 上記第1のPSK変調用電気信号、上記第2のPSK変調用電気信号および上記QPSK変調用電気信号を生成する理論回路を備えることを特徴とする請求項7に記載する光位相変調装置。
- 上記アームは光増幅器または光減衰器が配設されたことを特徴とする請求項7に記載する光位相変調装置。
- 上記アームは、出力端側に分岐部が設けられ、
上記半導体基板に集積化され、上記分岐部で分岐された上記アームの出力光をモニタするホトダイオード素子を備えることを特徴とする請求項2または8に記載する光位相変調装置。
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