JP5042054B2 - 全光再生中継装置 - Google Patents
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ただし、E0は光信号の電界振幅、ωは光信号の角周波数、θmは変調成分であり、2進位相変調方式においては、0またはπの値をとる。更にθiは定数位相である。
ただし、E1は光信号の電界振幅、θ1は定数位相である。
さらに、光180度ハイブリッド5の他方の入力端子Bに入力される光信号は、注入同期型レーザ3によって変調成分θmが完全に除去されるとすれば、以下のようになる。
ただし、E2は光信号の電界振幅、θ2は定数位相である。
=Rsin(θm+θ1−θ2) (4)
また、受光器6−2の出力電流i2は、(5)式に示すものとなる。
=−Rsin(θm+θ1−θ2) (5)
なお、ここで、Rは定数である。
θmは、0またはπの値をとるので、θ1−θ2=π/2とすることにより、sin(θm+θ1−θ2)の値としては、±1をとり、正しく復調が行われることがわかる。
「Analysisof a homodyne receiver using an injection-locked semiconductor laser」、 OlivierLidoyne他著、IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 9, No.5, 第659頁〜第665頁、1991年5月発行 「All-Optical 2R Regeneration of 40-Gb/s SignalImpaired by Intrachannel Four-Wave Mixing」、Y.Su他著、IEEE Photonics Technology Letters、 Vol. 15、No.2、2003、第350頁〜第352頁、2003年2月発行 「All-OpticalWavelength Conversion by Semiconductor Optical Amplifiers」、 T.Durhuus他著、IEEE Journal ofLightwave Technology、 Vol. 14、No.6、1996、第942頁〜第954頁、1996年6月発行 「All Optical ASK to DPSK Format ConversionUsing Cross-Phase Modulation in a Nonlinear Photonic Crystal Fiber」、S.H.Lee他著、CLEOPacific Rim 2005、paper CFJ2-5、1579頁〜1580頁、2005年発行
前記受け入れた位相変調光信号を、予め定められた比率で分岐させる光分岐器と、
前記光分岐器から分岐した他方の位相変調光信号を受け入れ、当該位相変調光信号の変調成分を除去し、搬送波成分を含む光信号を出力する注入同期型レーザと、
前記注入同期型レーザから出力された光信号の位相を調整する光位相調整器と、
前記光分岐器から分岐した一方の位相変調光信号を第1の入力端子に受け入れるとともに、前記光位相調整器から出力された光信号を第2の入力端子に受け入れ、前記第1の入力端子にて受け入れた光信号の位相をπ/2だけ遅らせ、かつ、前記第2の入力端子にて受け入れた光信号をそのまま第1の出力端子から出力するとともに、前記第1の入力端子にて受け入れた信号をそのまま、かつ、前記第2の入力端子にて受け入れた光信号の位相をπ/2だけ遅らせて第2の出力端子から出力する光180度ハイブリッドと、
前記光180度ハイブリッドの前記第1の出力端子から出力される強度変調光信号の雑音および歪を除去する強度変調光用全光再生中継器と、
前記強度変調光用全光再生中継器から出力された光信号を受け入れ、当該受け入れた光信号の波長を変換し、波長の異なる光信号として出力する全光波長変換器と、
前記全光波長変換器から出力された強度変調光信号を受け入れ、当該強度変調光信号の強度に応じた位相変調光信号を発生する全光位相変調器と、を備えたことを特徴とする全光再生中継装置により達成される。
前記受け入れた強度変調光信号とは異なる波長の光信号を出力する信号用レーザと、
前記強度変調光信号と、前記信号用レーザから出力された光信号とを合波する光合波器と、
前記信号用レーザから出力された光信号に、前記強度変調光信号による光位相変調を受けさせる非線形光デバイスと、
前記光位相変調を受けた光信号のみを出力する光帯域通過フィルタと、を有する。
前記全光位相変調器が、
前記強度変調光信号と、前記第2の光分岐器から受け入れた光信号とを合波する光合波器と、
前記第2の光分岐器から受け入れた光信号に、前記強度変調光信号による光位相変調を受けさせる非線形光デバイスと、
前記光位相変調を受けた光信号のみを出力する光帯域通過フィルタと、を有する。
前記光位相調整器が、前記光位相安定化回路からの出力を受け入れて、前記光180度ハイブリッドの前記第2の入力端子に入力される光信号の位相を変化させる。
前記光180度ハイブリッドの第2の出力端子からの光信号を受け入れて、電気信号に変換する光受信器と、
前記位相変調光信号の伝送速度と比較して十分に低い周波数の電気信号を発生する発振器と、
前記光受信器からの出力信号と、前記発振器からの出力信号を乗算する乗算器と、
前記乗算器からの出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器からの出力信号から、所定の低域の周波数成分のみを通過させる低域濾波器と、
前記低域濾波器からの出力信号と、前記発振器からの出力信号とを加算する加算器と、を有する。
光180度ハイブリッド5は、入力端子A、Bおよび出力端子C、Dを有し、光180度ハイブリッド5を通過した時の光の位相は、次のような位相シフトを受ける。
・入力端子Aに入力された光信号は、位相がπ/2だけ遅れて出力端子Cから出力される。
・入力端子Aに入力された光信号は、そのままの位相で出力端子Dから出力される。
・入力端子Bに入力された光信号は、そのままの移送で出力端子Cから出力される。
・入力端子Bに入力された光信号は、位相がπ/2だけ遅れて出力端子Dから出力される。
EL=E2cos(ωt+θ2) (3)
本実施の形態において、光180度ハイブリッド5の他方の出力端子Dには光終端器22が接続され、当該他方の出力端子Dから出力された光は反射することなく終端する。光180度ハイブリッドの一方の出力端子Cからの出力光は、以下の(7)式で表される。
E1=E2≡Eとすると、(7)式は以下のように書き換えられる。
=Esin(ωt+θm+θ1)+Ecos(ωt+θ2) (8)
ここで、θ2=θ1+π/2 (9)
となるように、θ2の値を、光位相調整器4により調整することにより、出力光の電界振幅E3は、(10)式のようになる。
=Esin(ωt+θm+θ1)−Esin(ωt+θ1) (10)
θmは、0またはπの値をとるから、上記(10)式は、(11a)式および(11b)式のように表される。
θm=πのとき、E3=−2Esin(ωt+θ1) (11b)
したがって、θmの値に応じて、光信号の有無が決定される。これは位相変調光信号が、光強度変調信号に変換されたことを示しており、位相変調光信号が電気信号に変換されずに、光のまま復調されたことに他ならない。
=Ecos(ωt+θm+θ1)+Esin(ωt+θ2) (12)
ここで、(9)式から、
θ2=θ1+π/2 (13)
となるようにθ2は設定される。(13)式を(12)式に適用すれば、(14)式を得ることができる。
=Ecos(ωt+θm+θ1)+Ecos(ωt+θ1) (14)
図9の光位相安定化回路30についてより詳細に説明する。図10は、本発明の第3の実施の形態にかかる光位相安定化回路30の構成を示すブロック図である。図10に示すように、発振器31、乗算器32、光受信器33、増幅器34、低域濾波器35および加算器36を有している。
また、(17)式において、θm=πのときには、(20)式のようになる。
結局、θm=0の場合と同様であるため、最終的に(19)式が得られることになる。
=−(δ0δ/2)・(1−cos2ωmt) (21)
乗算器32の出力は、増幅器34によって適宜増幅された後、角周波数ωmよりも十分低い周波数成分のみを通過させる低域濾波器35を通過する。低域濾波器35を通過した信号vout2は、(21)式より、(22)式に示すようなものとなる。
ここで、Gは、増幅器34の利得である。
3 注入同期型レーザ
4 光位相調整器
5 光180度ハイブリッド
15 全光再生中継装置
20 強度変調光用全光再生中継器
21 全光位相変調器
22 光終端器
25 全光波長変換器
41 高出力光増幅器
42 非線形光デバイス
43 光帯域通過フィルタ
51 光送信器
52 光合成器
53 半導体光増幅器
54 光フィルタ
61 高出力光増幅器
62 信号用レーザ
63 光合波器
64 非線形光デバイス
65 光帯域通過フィルタ
Claims (3)
- 伝送路中に配置され、当該伝送路からの位相変調光信号を受け入れ、当該位相変調光信号の雑音成分を除去して、伝送路に再度送出する全光再生中継装置であって、
前記受け入れた位相変調光信号を、予め定められた比率で分岐させる光分岐器と、
前記光分岐器から分岐した他方の位相変調光信号を受け入れ、当該位相変調光信号の変調成分を除去し、搬送波成分を含む光信号を出力する注入同期型レーザと、
前記注入同期型レーザから出力された光信号の位相を調整する光位相調整器と、
前記光分岐器から分岐した一方の位相変調光信号を第1の入力端子に受け入れるとともに、前記光位相調整器から出力された光信号を第2の入力端子に受け入れ、前記第1の入力端子にて受け入れた光信号の位相をπ/2だけ遅らせて第1の出力端子から出力するとともに、前記第2の入力端子にて受け入れた光信号をそのまま第1の出力端子から出力し、前記第1の入力端子にて受け入れた信号をそのまま第2の出力端子から出力するとともに、前記第2の入力端子にて受け入れた光信号の位相をπ/2だけ遅らせて第2の出力端子から出力する光180度ハイブリッドと、
前記光180度ハイブリッドの前記第1の出力端子から出力される強度変調光信号の雑音および歪を除去する強度変調光用全光再生中継器と、
前記強度変調光用全光再生中継器から出力された光信号を受け入れ、当該受け入れた光信号の波長を変換し、波長の異なる光信号として出力する全光波長変換器と、
前記全光波長変換器から出力された強度変調光信号を受け入れ、当該強度変調光信号の強度に応じた位相変調光信号を発生する全光位相変調器と、
前記光位相調整器から出力された光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分岐させる第2の光分岐器を備え、
前記全光位相変調器が、
前記強度変調光信号と、前記第2の光分岐器から受け入れた光信号とを合波する光合波器と、
前記第2の光分岐器から受け入れた光信号に、前記強度変調光信号による光位相変調を受けさせる非線形光デバイスと、
前記光位相変調を受けた光信号のみを出力する光帯域通過フィルタと、を有する全光再生中継装置。 - 前記光180度ハイブリッドの前記第2の出力端子からの光信号を受け入れ、前記光180度ハイブリッドの前記第1の入力端子に入力される光信号と、前記第2の入力端子に入力される光信号の位相差をなくすように、前記第2の入力端子に入力される光信号の位相を補正する補正信号を生成する光位相安定化回路を備え、
前記光位相調整器が、前記光位相安定化回路からの出力を受け入れて、前記光180度ハイブリッドの前記第2の入力端子に入力される光信号の位相を変化させることを特徴とする請求項1に記載の全光再生中継装置。 - 前記光位相安定化回路が、
前記光180度ハイブリッドの第2の出力端子からの光信号を受け入れて、電気信号に変換する光受信器と、
前記位相変調光信号の伝送速度と比較して十分に低い周波数の電気信号を発生する発振器と、
前記光受信器からの出力信号と、前記発振器からの出力信号を乗算する乗算器と、
前記乗算器からの出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器からの出力信号から、所定の低域の周波数成分のみを通過させる低域濾波器と、
前記低域濾波器からの出力信号と、前記発振器からの出力信号とを加算する加算器と、を有することを特徴とする請求項2に記載の全光再生中継装置。
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