JPH02269309A - 光変調方法及び光変調器 - Google Patents
光変調方法及び光変調器Info
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- JPH02269309A JPH02269309A JP1061534A JP6153489A JPH02269309A JP H02269309 A JPH02269309 A JP H02269309A JP 1061534 A JP1061534 A JP 1061534A JP 6153489 A JP6153489 A JP 6153489A JP H02269309 A JPH02269309 A JP H02269309A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 20
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 17
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
光ファイバを伝送路とする光通信システムにおいて、高
速のディジタル信号を長距離伝送する伝送装置に用いる
光変調方式に関し、数ギガビット/秒以上の伝送速度に
おいても、ファイバ波長分散の大きいファイバを長距離
伝送できる光変調方式を提供することを目的とし、マツ
ハツエンダ干渉計型光変調器において、二つの光導波路
を伝播する光の位相を非対称に変調することにより、変
調器出力光の立ち上がり部分の中心波長を長波長側に動
かし、立ち下がり部分の中心波長を短波長側に動かすも
のである。
速のディジタル信号を長距離伝送する伝送装置に用いる
光変調方式に関し、数ギガビット/秒以上の伝送速度に
おいても、ファイバ波長分散の大きいファイバを長距離
伝送できる光変調方式を提供することを目的とし、マツ
ハツエンダ干渉計型光変調器において、二つの光導波路
を伝播する光の位相を非対称に変調することにより、変
調器出力光の立ち上がり部分の中心波長を長波長側に動
かし、立ち下がり部分の中心波長を短波長側に動かすも
のである。
本発明は光ファイバを伝送路とする光通信システムにお
いて、高速のディジタル信号を長距離伝送する伝送装置
に用いる光変調方式に関する。
いて、高速のディジタル信号を長距離伝送する伝送装置
に用いる光変調方式に関する。
高速光通信システムにおいては、光源のスペクトル広が
りを出来るだけ小さくして、スペクトル広がりとファイ
バの波長分散によって生じる光パルスの波形劣化を生じ
させないようにすることが要求されている。
りを出来るだけ小さくして、スペクトル広がりとファイ
バの波長分散によって生じる光パルスの波形劣化を生じ
させないようにすることが要求されている。
このため、スペクトル広がりを小さくすることができる
外部変調方式が注目されているが2本方式を用いても数
ギガとット/秒以上の伝送速度では、変調側波帯によっ
て生じるスペクトル広がりによって伝送距離が制限され
てしまい、より伝送特性を延ばす工夫が必要となる。
外部変調方式が注目されているが2本方式を用いても数
ギガとット/秒以上の伝送速度では、変調側波帯によっ
て生じるスペクトル広がりによって伝送距離が制限され
てしまい、より伝送特性を延ばす工夫が必要となる。
スペクトル広がりが最も小さく、従ってファイバ波長分
散の影響を受けにくい光変調方式のひとつにマツハツエ
ンダ干渉計型光変調器を用いた変調方式がある。マツハ
ツエンダ干渉計型光変調器では二つの光導波路を伝播す
る光の位相を同じ大きさで逆方向に変調して、波長チャ
ーピングのない変調ができる。すなわち スペクトル広
がりを変調波形のフーリエ成分である変調側波帯による
広がりまで小さくすることができる。
散の影響を受けにくい光変調方式のひとつにマツハツエ
ンダ干渉計型光変調器を用いた変調方式がある。マツハ
ツエンダ干渉計型光変調器では二つの光導波路を伝播す
る光の位相を同じ大きさで逆方向に変調して、波長チャ
ーピングのない変調ができる。すなわち スペクトル広
がりを変調波形のフーリエ成分である変調側波帯による
広がりまで小さくすることができる。
従って、従来のマツハツエンダ干渉計型光変調器を用い
た光変調方式においては、変調器の二つの光導波路を伝
播する光の位相を同じ大きさで逆方向に変調し、波長チ
ャーピングのない変調をおこなってしまた(F、にOY
AM^et、 al、、 JOLIRNAL 0FLI
GHTWAVT! TECIINOLOGY、 VOL
、 6. NO,1,1988゜PP、 87−93)
。
た光変調方式においては、変調器の二つの光導波路を伝
播する光の位相を同じ大きさで逆方向に変調し、波長チ
ャーピングのない変調をおこなってしまた(F、にOY
AM^et、 al、、 JOLIRNAL 0FLI
GHTWAVT! TECIINOLOGY、 VOL
、 6. NO,1,1988゜PP、 87−93)
。
ところが、数ギガビット/秒以上の伝送速度においては
、波長チャーピングを零にしても変調側波帯によるスペ
クトル広がりとファイバの波長分散による光パルスの変
形が無視できなくなる。
、波長チャーピングを零にしても変調側波帯によるスペ
クトル広がりとファイバの波長分散による光パルスの変
形が無視できなくなる。
従って、外部変調方式によって、変調によるスペクトル
広がりを変調側波帯だけによる広がりにまで低減しても
、数ギガビット/秒以上の伝送速度では、ファイバ波長
分散の大きいファイバにおいて長・距離伝送が出来ない
という問題を生じていた。
広がりを変調側波帯だけによる広がりにまで低減しても
、数ギガビット/秒以上の伝送速度では、ファイバ波長
分散の大きいファイバにおいて長・距離伝送が出来ない
という問題を生じていた。
本発明は、数ギガビット/秒以上の伝送速度においても
、ファイバ波長分散の大きいファイバを長距離伝送でき
る光変調方式を提供することを目的とする。
、ファイバ波長分散の大きいファイバを長距離伝送でき
る光変調方式を提供することを目的とする。
第1図および第2図は本発明の原理説明図である。第1
図は、マツハツエンダ干渉計型光変調器の各部の光の電
界を表している0図中E0は入力光の電界の振幅、ω。
図は、マツハツエンダ干渉計型光変調器の各部の光の電
界を表している0図中E0は入力光の電界の振幅、ω。
は電界の角周波数、tは時間、φ、、φ、はそれぞれ光
導波路AおよびBにおいて変調された位相を表す、 1
Eout(t)は出力光の電界であり、詳細を(1)式
に示す。
導波路AおよびBにおいて変調された位相を表す、 1
Eout(t)は出力光の電界であり、詳細を(1)式
に示す。
EOut(t)=EO/2 (COS(ωot +φA
)+C05(ω。t÷φ1)) =Eo/2(X”+Y”) ””C05(ωot−ta
n−’ (Y/X))ただし X=CQS (φa )
+ C03(φ、)Y=SIN(φA) + 5I
N(φm)(1)弐かられかる様にEou t (t)
にはjan−’ (Y/X)の位相変調がかかっている
。これは以下に示す様に波長チャーピングとなる。
)+C05(ω。t÷φ1)) =Eo/2(X”+Y”) ””C05(ωot−ta
n−’ (Y/X))ただし X=CQS (φa )
+ C03(φ、)Y=SIN(φA) + 5I
N(φm)(1)弐かられかる様にEou t (t)
にはjan−’ (Y/X)の位相変調がかかっている
。これは以下に示す様に波長チャーピングとなる。
ω。t−tan−’ (Y/X)をΦとおくと、 角周
波数はω(t)=dΦ/dt ” ωe−d(tan
−’(Y/X))/dt、 また波長はλ・2πC/
ω(t) (cは光速)より。
波数はω(t)=dΦ/dt ” ωe−d(tan
−’(Y/X))/dt、 また波長はλ・2πC/
ω(t) (cは光速)より。
Δω=−d(tan −’(Y/X))/dt が波
長チャーピングを引き起こす。
長チャーピングを引き起こす。
ここで位相の変調を以下のようにおこなう。
φ、〉0. φ、 < O,ABS(φA ) >
ABS(φ、)ABS(φ、−φA)NO(光出力旧g
h) 。
ABS(φ、)ABS(φ、−φA)NO(光出力旧g
h) 。
ABS(φ、−φm ) #Z (光出力Low)た
だしABS(φ)はφの絶対値を表す。
だしABS(φ)はφの絶対値を表す。
この時の各部の動作波形を図2に示す。
fに示す樟に出力光強度が立ち上がる部分で出力光の位
相が遅れ、立ち下がる部分では位相が進む。
相が遅れ、立ち下がる部分では位相が進む。
これに対応して中心波長がgに示す様に立ち上がり部分
で長波長側に、立ち下がり部分で短波長側に動く。
で長波長側に、立ち下がり部分で短波長側に動く。
従来はφ、・−φ、という条件で変調をおこなっていた
。この場合Eou t (t)は(2)式となる。
。この場合Eou t (t)は(2)式となる。
Bout(t)=EoCO5(φ) C05(ωat)
−−−(2)ただし φ=φ^・−φ層 この場合φの変調により光電界の振幅が変調されるだけ
で変調に伴う波長変動は生じない。
−−−(2)ただし φ=φ^・−φ層 この場合φの変調により光電界の振幅が変調されるだけ
で変調に伴う波長変動は生じない。
本発明では、変調器の各導波路の位相を非対称に変調す
ることにより、出力光の中心波長を図2のgに示す様に
、立ち上がり部分で長波長側に。
ることにより、出力光の中心波長を図2のgに示す様に
、立ち上がり部分で長波長側に。
また、立ち下がり部分で短波長側に動く様にした。
一方、ファイバの波長分散は1.3μ−帯零分散シング
ルモードファイバを、損失の最も小さい1.55μ−帯
で使用する場合に大きい、このときの分散係数は量大2
0ps八−へ一であり、波長が長い程ファイバを伝播す
る速度が遅くなる。
ルモードファイバを、損失の最も小さい1.55μ−帯
で使用する場合に大きい、このときの分散係数は量大2
0ps八−へ一であり、波長が長い程ファイバを伝播す
る速度が遅くなる。
従って1本発明によって生じさせた波長チ中−ピングに
より、ファイバ分散により光パルスの立ち上がり部分が
遅れ1立ち下がり部分が進み、パルス圧縮を生じる。こ
れは、変調側波帯とファイバの波長分散によって生じる
波形法がりを補償する方向に働き、伝送可能なファイバ
長を改善する作用をする。
より、ファイバ分散により光パルスの立ち上がり部分が
遅れ1立ち下がり部分が進み、パルス圧縮を生じる。こ
れは、変調側波帯とファイバの波長分散によって生じる
波形法がりを補償する方向に働き、伝送可能なファイバ
長を改善する作用をする。
マツハツエンダ干渉計型光変調器において、光の位相変
調には電気光学効果を用いる。すなわち電気光学効果を
持つ物質の屈折率を電界により変化させることにより、
光の位相を変化させる。
調には電気光学効果を用いる。すなわち電気光学効果を
持つ物質の屈折率を電界により変化させることにより、
光の位相を変化させる。
従って、マツハツエンダ干渉計型光変調器において、二
つの光導波路を伝播する光の位相を非対称に変調する方
法としていくつかの方法が考えられる。一つは、各導波
路をそれぞれ異なる駆動電圧で変調する方法である。二
つ目は駆動電圧は同じであるが電極の断面構造を非対称
にすることにより、光導波路への変調電界のかかり方を
非対称にする方法である。三つ目は各導波路でそれぞれ
電極長を変えて光が屈折率変化を惑しる導波路長を変え
る方法である。
つの光導波路を伝播する光の位相を非対称に変調する方
法としていくつかの方法が考えられる。一つは、各導波
路をそれぞれ異なる駆動電圧で変調する方法である。二
つ目は駆動電圧は同じであるが電極の断面構造を非対称
にすることにより、光導波路への変調電界のかかり方を
非対称にする方法である。三つ目は各導波路でそれぞれ
電極長を変えて光が屈折率変化を惑しる導波路長を変え
る方法である。
図3に第1の実施例を示す。これは、駆動電圧振幅を非
対称にかける例であり、Z板電気光学結晶を想定してい
る。X板およびY板電気光学結晶でも同様に実施できる
。図中、1は位相変調を大きくかける方の光導波路であ
り、2は位相変調を小さくかける方の光導波路である。
対称にかける例であり、Z板電気光学結晶を想定してい
る。X板およびY板電気光学結晶でも同様に実施できる
。図中、1は位相変調を大きくかける方の光導波路であ
り、2は位相変調を小さくかける方の光導波路である。
3は変調用電極であり、4はアース電極である。3と4
で進行波型電極を構成している。5は終端抵抗であり進
行波型電極の特性インピーダンスと整合している。6は
光導波路1の位相変調を行うための駆動回路、7は光導
波路2の位相変調を行うための駆動回路、である。
で進行波型電極を構成している。5は終端抵抗であり進
行波型電極の特性インピーダンスと整合している。6は
光導波路1の位相変調を行うための駆動回路、7は光導
波路2の位相変調を行うための駆動回路、である。
第4図は第1の実施例の動作を示すタイムチャート図で
ある。vlは光導波路1の位相変調を行う駆動波形であ
り、V2は光導波路2の位相変調を行う駆動波形である
。■1と■2で極性を逆にし、駆動電圧振幅は■1の方
を大きくことにより位相変調を非対称にかける。
ある。vlは光導波路1の位相変調を行う駆動波形であ
り、V2は光導波路2の位相変調を行う駆動波形である
。■1と■2で極性を逆にし、駆動電圧振幅は■1の方
を大きくことにより位相変調を非対称にかける。
第5図に第2の実施例を示す。これは、電極長を非対称
にして位相変調を非対称にかけるものであり、Z板電気
光学結晶を想定している。第5図〜第11図まで図中の
1〜4の記号の意味は図3の記号の意味と同じである。
にして位相変調を非対称にかけるものであり、Z板電気
光学結晶を想定している。第5図〜第11図まで図中の
1〜4の記号の意味は図3の記号の意味と同じである。
第6図に第3の実施例を示す、これは2電極長を非対称
にして位相変調を非対称にかけるものであり、X板また
はY板電気光学結晶を想定している。
にして位相変調を非対称にかけるものであり、X板また
はY板電気光学結晶を想定している。
第7図に第4の実施例を示す0図7は、変調器の断面構
造を示している。本実施例は、電極の断面構造を非対称
にすることにより位相変調を非対称にかけるものであり
、2板電気光学結晶を想定している6本例では、光導波
路2から少し位置をずらして電極を配置している。
造を示している。本実施例は、電極の断面構造を非対称
にすることにより位相変調を非対称にかけるものであり
、2板電気光学結晶を想定している6本例では、光導波
路2から少し位置をずらして電極を配置している。
第8図に第5の実施例を示す。本実施例は電極の断面構
造を非対称にすることにより位相変調を非対称にかける
ものであり、X板またはY仮電気光学結晶を想定してい
る0本例では、光導波路2と電極間の距離を太き(して
いる。
造を非対称にすることにより位相変調を非対称にかける
ものであり、X板またはY仮電気光学結晶を想定してい
る0本例では、光導波路2と電極間の距離を太き(して
いる。
第9図に第6の実施例を示す。本実施例は電極の断面構
造を非対称にすることにより位相変調を非対称にかける
ものであり、X板またはY仮電気光学結晶を想定してい
る。一つの変調用電極で光導波路1.2を変調しており
、光導波路2と電極間の距離を大きくしている。
造を非対称にすることにより位相変調を非対称にかける
ものであり、X板またはY仮電気光学結晶を想定してい
る。一つの変調用電極で光導波路1.2を変調しており
、光導波路2と電極間の距離を大きくしている。
第10図に第7の実施例を示す、これは、光導波路1だ
けを変調するものであり、Z板電気光学結晶を想定して
いる。
けを変調するものであり、Z板電気光学結晶を想定して
いる。
第11図に第8の実施例を示す。これは、光導波路1だ
けを変調するものであり、X仮またはY板電気光学結晶
を想定している。
けを変調するものであり、X仮またはY板電気光学結晶
を想定している。
第12図は波長分散によって生じる最小受光電力の劣化
、すなわちパワーペナルティの計算結果である。ファイ
バ伝送によって生じるパワーペナルティの許容値を0.
5dBとした場合、従来の変調方法では許容できる波長
分散値が500〜700 p s / n mであるの
に対し2位相変調比を5:1にした場合には1500
p s / n m以上と改善される。第13図は異な
る位相変調比で同様の計算をおこなったものであり、変
調比が2:1以上あれば良いことがわかる。
、すなわちパワーペナルティの計算結果である。ファイ
バ伝送によって生じるパワーペナルティの許容値を0.
5dBとした場合、従来の変調方法では許容できる波長
分散値が500〜700 p s / n mであるの
に対し2位相変調比を5:1にした場合には1500
p s / n m以上と改善される。第13図は異な
る位相変調比で同様の計算をおこなったものであり、変
調比が2:1以上あれば良いことがわかる。
以上の計算結果かられかる様に1本発明によれば従来の
変調方式に較べて、ファイバ伝送特性が改善され、高速
光通信装置の性能向上に寄与するところが大きい。
変調方式に較べて、ファイバ伝送特性が改善され、高速
光通信装置の性能向上に寄与するところが大きい。
第1図および第2図は本発明の原理を示す図。
第3図は本発明の第1の実施例の構成図。
第4図は第1の実施例の動作を示すタイムチャート図。
第5図は本発明の第2の実施例を示す図。
第6図は本発明の第3の実施例を示す図。
第7図は本発明の第4の実施例を示す図。
第8図は本発明の第5の実施例を示す図。
第9図は本発明の第6の実施例を示す図。
第1O図は本発明の第7の実施例を示す図。
第11図は本発明の第8の実施例を示す図。
第12図および第13図は本発明によるファイバ伝送特
性改善の計算結果を示す図である。 図中。 l;位相変調を大きくかける方の光導波路。 2 位相変調を小さ(かける方の光導波路。 3 変調用電極。 4、アース電極。 5、終端抵抗。 6、光導波路lの位相変調を行うための駆動回路。 7:光導波路2の位相変調を行うための駆動駆回路であ
る。 図面の浄書(内容に変になし) O 77CoSCw、t+φA) φA>o・ φδくQノ /φAI> /φEl・/me−φAl岬
Q (えhigh)lφδ−φ4/却疋(尤10wジ 本4e−輯f)原 1里1示す図 0)第 1f!! 本4egR’)、!、理1示す図(2)第 圓
性改善の計算結果を示す図である。 図中。 l;位相変調を大きくかける方の光導波路。 2 位相変調を小さ(かける方の光導波路。 3 変調用電極。 4、アース電極。 5、終端抵抗。 6、光導波路lの位相変調を行うための駆動回路。 7:光導波路2の位相変調を行うための駆動駆回路であ
る。 図面の浄書(内容に変になし) O 77CoSCw、t+φA) φA>o・ φδくQノ /φAI> /φEl・/me−φAl岬
Q (えhigh)lφδ−φ4/却疋(尤10wジ 本4e−輯f)原 1里1示す図 0)第 1f!! 本4egR’)、!、理1示す図(2)第 圓
Claims (1)
- マッハツェンダ干渉計型光変調器において、二つの光導
波路を伝播する光の位相を非対称に変調することにより
、変調器出力光の立ち上がり部分の中心波長を長波長側
に動かし、立ち下がり部分の中心波長を短波長側に動か
すことを特徴とする光変調方式。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1061534A JP2679223B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 光変調方法及び光変調器 |
CA002011954A CA2011954C (en) | 1989-03-14 | 1990-03-12 | Optical modulator |
US07/492,129 US5074631A (en) | 1989-03-14 | 1990-03-13 | Optical modulator |
DE69033696T DE69033696T2 (de) | 1989-03-14 | 1990-03-14 | Optischer Modulator |
DE69025481T DE69025481T2 (de) | 1989-03-14 | 1990-03-14 | Optischer Modulator |
EP90104811A EP0387832B1 (en) | 1989-03-14 | 1990-03-14 | Optical modulator |
EP95109629A EP0674210B1 (en) | 1989-03-14 | 1990-03-14 | Optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1061534A JP2679223B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 光変調方法及び光変調器 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7261891A Division JPH0886991A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 光伝送方法、光伝送装置及び光伝送システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02269309A true JPH02269309A (ja) | 1990-11-02 |
JP2679223B2 JP2679223B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=13173867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1061534A Expired - Lifetime JP2679223B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 光変調方法及び光変調器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2679223B2 (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2685834A1 (fr) * | 1991-12-31 | 1993-07-02 | France Telecom | Systeme de transmission numerique longue distance sur fibre optique a compensation a l'emission des distorsions. |
US5343322A (en) * | 1991-12-31 | 1994-08-30 | France Telecom | System of very-long-distance digital transmission by optical fiber with compensation for distortions at reception |
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