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
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- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
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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)
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