JPH0886991A - 光伝送方法、光伝送装置及び光伝送システム - Google Patents

光伝送方法、光伝送装置及び光伝送システム

Info

Publication number
JPH0886991A
JPH0886991A JP7261891A JP26189195A JPH0886991A JP H0886991 A JPH0886991 A JP H0886991A JP 7261891 A JP7261891 A JP 7261891A JP 26189195 A JP26189195 A JP 26189195A JP H0886991 A JPH0886991 A JP H0886991A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
pulse
wavelength
optical pulse
modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7261891A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Nishimoto
央 西本
Takefumi Namiki
武文 並木
Izumi Yokota
泉 横田
Tadashi Okiyama
正 沖山
Minoru Kiyono
實 清野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7261891A priority Critical patent/JPH0886991A/ja
Publication of JPH0886991A publication Critical patent/JPH0886991A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 数ギガビット/秒以上の伝送速度であって、
且つ、波長分散の大きい光ファイバ伝送路においても長
距離伝送可能な光伝送方法を提供すること。 【解決手段】 光変調器によって生成した光パルスを伝
送する光伝送方法において、前記光パルスを生成すると
ともに、前記光パルス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
に動かす構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。図14は光通信システムの構成を示す図であり、従
来より良く知られた光通信システムを示している。図
中、10,20はそれぞれ送信側および受信側の光伝送
装置である。30は光ファイバ伝送路を示している。
【0002】送信側の光伝送装置10は、高速のディジ
タル信号を乗せた電気信号により強度変調された光信号
を生成し、生成した光信号は光ファイバ伝送路30へ導
入される。光信号は、光ファイバ伝送路30内を伝搬
し、受信側の光伝送装置20へと伝送され、光伝送装置
20内の図示しない光電変換素子等により電気信号へ変
換され、当初のディジタル信号が受信されるものであ
る。
【0003】図15は光ファイバ伝送路の波長分散特性
を説明する図である。なお、図15において、横軸は波
長、縦軸は波長分散を示しており、λ0 は零分散波長を
示す。光ファイバ伝送路は、図15に示すような、波長
分散特性を有している。すなわち、同一の光ファイバ伝
送路であっても、光の伝搬速度はその波長によって異な
るものである。すなわち、零分散波長λ0 より長い波長
領域では波長分散係数(ps/nm/km)は正の値をとり、短
い値では負の値をとる。
【0004】一方、半導体レーザ素子等の光源をディジ
タル信号で直接駆動する周知の直接変調方式において
は、光源の物理的特性の要因によりパルス波形内で中心
波長が変動することが知られている。すなわち、光源が
しきい値電圧前後で駆動される光パルスの立ち上がり部
分及び立ち下がり部分では、発光波長が所定の中心波長
付近で不安定となる現象である。このような現象は波長
チャーピングまたは単にチャーピングと呼ばれ、上述の
伝送路の波長分散特性との相乗作用によりパルス波形劣
化を及ぼすものである。
【0005】図16は光パルス波形の劣化を説明する図
である。ここで、上記チャーピングの生じた光パルスが
光ファイバ伝送路内をある相当の距離にわたって伝送さ
れる場合を考えると、光パルス内には異なる波長の成分
が存在するので、これらの波長成分間に伝送遅延差が生
じる。すると、第16図の(a)に示したような当初の
光パルス波形は、異なる伝搬遅延を有する成分が合成さ
れた状態となるため伝送路内でくずれていき、最終的に
は同図の(b)に示すような波形劣化を生じるものであ
る。
【0006】一方、このときのチャーピングは、光パル
ス波形内のスペクトル広がりとしてとらえることがで
き、このようなスペクトル広がりをより少なくすること
により、波形劣化をある程度抑制することができるもの
と考えられる。すなわち、変調による波長のチャーピン
グを零にできるような変調方法を採用すれば、スペクト
ル広がりが緩和されることになり、波形劣化の抑制が期
待できる。
【0007】このため、光源自体を信号によって直接駆
動せずに、外部に設けた干渉型光変調器により光パルス
を生成することで、スペクトル広がりの小さな変調を行
うことができるものとして、外部変調方式による光伝送
方法が注目されている。
【0008】
【従来の技術】スペクトル広がりが最も小さく、したが
って光ファイバの波長分散の影響を受けにくい光変調方
式の一つに、光の干渉を応用したマッハツェンダ干渉計
型光変調器等の光変調器(以下、干渉型光変調器)によ
る外部変調方式がある。良く知られる一般的な干渉型変
調器では、光源から導入される光を分岐し、制御電極を
設けた2つの光導波路内を伝搬させて各々の光の位相を
逆方向に同じ量だけ増減させることによって0又はπの
位相差を与え、互いに干渉させることで波長チャーピン
グの少ない、強度変調された光パルスが生成される。
【0009】すなわち、干渉型変調器は、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波長チャ
ーピングを小さくすることができる(F.KOYAMA et al.,
JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.6, NO.1, 198
8, 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、たとえ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が本質的に存在
するため、光ファイバ伝送路の波長分散特性による光パ
ルス波形の劣化を完全に無視することはできない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上述のよ
うな外部変調方式を採用することによって光パルスのス
ペクトル広がりを変調側波帯によるものにまで低減して
も、数ギガビット/秒以上といった高速な伝送速度の領
域では、例えば、使用する光源の中心波長に対して零分
散とならない光ファイバ伝送路を用いた光伝送システム
では長距離伝送ができないという問題があった。
【0011】本発明は、数ギガビット/秒以上の伝送速
度おいても、波長分散の大きい光ファイバ伝送路におい
ても長距離伝送可能な光伝送方法を提供することを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1及び図2は本発明の
原理説明図である。図1は、干渉型光変調器の各部の光
の電界を表している。図中E0 は入力光の電界の振幅、
ω0 は電界の角周波数、tは時間、φA ,φB 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。
out (t) は出力光の電界であり、詳細を次の式1に示
す。
【0013】
【数1】
【0014】式1からわかるように、Eout (t) にはta
n -1(Y/X) の位相変調がかかっている。これは以下に示
すように波長チャーピングとなる。ω0t- tan -1(Y/X)
をΦとおくと、角周波数は式2のとおりである。
【0015】
【数2】
【0016】また、波長λ =2πc/ω(t) (cは高
速)であるから、Δω= d(tan-1(Y/X))/dtが波長チ
ャーピングを引き起こしている。ここで、位相の変調を
例えば式3のように行う。
【0017】
【数3】
【0018】この時の各部の動作波形を図2に示す。同
図の(f) に示すように出力光強度が立ち上がる部分で出
力光の位相が遅れ、立ち下がる部分で位相が進む。これ
対応して中心波長が(g) に示すよう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。これに
対し上述の従来方法では、φA = -φB という条件で変
調を行っていたものである。この場合、Eout (t) は式
4のようになる。
【0019】
【数4】
【0020】なお、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ともな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) に示すよう
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ようにした。
【0021】一方、光ファイバ伝送路の波長分散係数
は、図15に示すように、光伝送路に例えば 1.3μm帯
で零分散波長を示すシングルモードファイバを用い、信
号光波長として、波長分散係数の正の領域、例えば損失
の少ない1.55μm帯で使用した場合等に大きな値とな
る。このときの波長分散係数は例えば最大20ps/nm/kmで
あり、波長が長くなるほど光ファイバ内を伝搬する速度
が遅くなる。
【0022】したがって、上述のように非対称に位相を
変調したことにより生成された波長チャーピングと、光
ファイバ伝送路の正の波長分散の効果とにより、光パル
スの立ち上がり部分では波長が長くなるため相対的に伝
搬速度が遅れ、立ち下がり部分では波長が短くなるため
逆に相対的に伝播速度は早まることとなる。以上のよう
な作用によれば、本発明によって生成された光パルスは
光ファイバ伝送路を伝搬する間にパルス圧縮を生じる。
【0023】このパルス圧縮は、変調側波帯と光ファイ
バ伝送路の波長分散によって生じる波形広がりを補償す
る方向に働くことになり、したがって伝送可能な光ファ
イバ長を改善する作用をする。
【0024】
【発明の実施形態】干渉型光変調器は、いわゆる電気光
学効果を応用したものである。すなわち、電気光学効果
を持つ物質の屈折率を電界印加により変化させて、物質
内を伝搬する光の位相を制御させるものである。したが
って、干渉型光変調器において、2つの光導波路を伝搬
する光の位相を非対称に変調する具体的な手段としては
いくつかの形態が考えられる。
【0025】第1は、各光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。第2は、駆動電圧は同じく
して電極の断面構造を非対称と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。第
3は、各光導波路でそれぞれ電極長を異ならしめ、光が
屈折率変化を感じる導波路長を変える方法である。
【0026】以下、図を用いて、本発明の実施形態を説
明する。図3は第1の実施形態の要部を示す図である。
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
と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させるも
のである。6は光導波路1の位相変調を行うための駆動
回路であり、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。
【0027】なお、この実施形態は、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板及びY板電気光学結晶でも同様に実施できるこ
とは勿論である。図4は、第1の実施形態の動作を示す
タイムチャート図である。V1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。V1とV2とで極性を逆にし、駆
動電圧振幅はV1の方を大きくすることにより位相変調
を非対称にかける。
【0028】図5に第2の実施形態を示す。この実施形
態は、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。図5乃
至図11まで図中の1〜4の符号の意味は図3のものと
同じであるものとする。図6に第3の実施形態を示す。
この実施形態は、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、X板またはY板電気光学結晶を
想定している。光導波路に対する電極の位置関係が、図
5のものとは異なっている。
【0029】図7に第4の実施形態を示す。図7は、干
渉型光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、Z板電気光学結晶を想定してい
る。この実施形態では、光導波路2に対応する電極の位
置を、少しずらして配置している。図8に第5の実施形
態を示す。この実施形態は、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板電気光学結晶を想定している。この実施
形態では、光導波路と電極間の距離を大きくしている。
【0030】図9に第6の実施形態を示す。本実施形態
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板電気光学結
晶を想定している。この実施形態では、1つの変調要電
極で光導波路1,2は変調しており、光導波路2と電極
間の距離を大きくしている。図10に第7の実施形態を
示す。この実施形態は、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。
【0031】図11に第8の実施形態を示す。この実施
形態は、光導波路1だけを変調するものであり、X板ま
たはY板電気光学結晶を想定している。
【0032】
【発明の効果】図12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計算値を示し
た図である。光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量が500〜700ps/nm で
あるのに対して、本発明により位相変調比を5:1とし
た場合には1500ps/nm 以上と改善される。
【0033】図13は異なる位相変調比で同様の計算を
行ったものであり、変調比が2:1以上で十分な効果が
認められる。以上からわかるように、本発明によれば、
従来の光変調方式を用いた光伝送方法に比べて、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理を説明する図(1)
【図2】 本発明の原理を説明する図(2)
【図3】 本発明の第1の実施形態の構成図
【図4】 本発明の第1の実施形態の動作を説明するタ
イムチャート図
【図5】 本発明の第2の実施形態を示す図
【図6】 本発明の第3の実施形態を示す図
【図7】 本発明の第4の実施形態を示す図
【図8】 本発明の第5の実施形態を示す図
【図9】 本発明の第6の実施形態を示す図
【図10】 本発明の第7の実施形態を示す図
【図11】 本発明の第8の実施形態を示す図
【図12】 本発明による伝送特性改善の計算結果を示
す図(1)
【図13】 本発明による伝送特性改善の計算結果を示
す図(2)
【図14】 光通信システムの構成図
【図15】 伝送路の波長分散特性を説明する図
【図16】 パルス波形の劣化を説明する図
【符号の説明】
1 … 第1の光導波路 2 … 第2の光導波路 3 … 変調用電極 4 … アース電極 5 … 終端抵抗 6 … 第1の信号駆動回路 7 … 第2の信号駆動回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/142 10/04 10/06 (72)発明者 沖山 正 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 清野 實 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光変調器によって生成した光パルスを伝
    送する光伝送方法において、 前記光パルスを生成するとともに、前記光パルスの立ち
    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
    伝送方法。
  2. 【請求項2】 干渉型光変調器によって変調された光パ
    ルスを生成し、前記生成した光パルスを光ファイバ伝送
    路に導入して伝送する光伝送方法において、 前記干渉型光変調器により光パルスを生成するととも
    に、前記光パルスの立ち上がり及び立ち下がり部分の中
    心波長を前記光ファイバ伝送路の波長分散によりパルス
    圧縮を生じる方向に動かすことを特徴とする光伝送方
    法。
  3. 【請求項3】 所定の中心波長を有した光を供給する光
    源と、前記光源の光を変調して光パルスを生成する干渉
    型変調器とを有する光伝送装置において、 前記光パルスを生成するとともに、前記光パルスの立ち
    上がり部分の中心波長を前記所定の中心波長より長波長
    側に、立ち下がり部分を短波長側に動かす前記干渉型光
    変調器を備えたことを特徴とする光伝送装置。
  4. 【請求項4】 干渉型光変調器によって変調された光パ
    ルスを出射する第1の光伝送装置と、前記第1の光伝送
    装置からの前記光パルスを伝送する光ファイバ伝送路
    と、前記光ファイバ伝送路を介して前記光パルスを導入
    する第2の光伝送装置とを有する光通信システムにおい
    て、 前記第1の光伝送装置は、 前記光パルスの立ち上がり及び立ち下がり部分の中心波
    長を前記光ファイバ伝送路の波長分散によりパルス圧縮
    を生じる方向に動かす前記干渉型光変調器を備えたこと
    を特徴とする光通信システム。
JP7261891A 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 Pending JPH0886991A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7261891A 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7261891A 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

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1061534A Division JP2679223B2 (ja) 1989-03-14 1989-03-14 光変調方法及び光変調器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0886991A true JPH0886991A (ja) 1996-04-02

Family

ID=17368209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7261891A Pending 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

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0886991A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005029165A1 (ja) * 2003-09-17 2005-03-31 Ngk Insulators, Ltd. 光変調器
US7020399B1 (en) 1998-03-20 2006-03-28 Fujitsu Limited Optical transmission apparatus and method which adjust rise and fall time of signal light to be transmitted
US7035488B2 (en) 2000-03-09 2006-04-25 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical waveguide element
WO2007020924A1 (ja) * 2005-08-19 2007-02-22 Anritsu Corporation 光変調器
JP2009175576A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 National Institute Of Information & Communication Technology 超平坦光周波数コム信号発生器
JP2012063768A (ja) * 2010-09-17 2012-03-29 Samsung Electronics Co Ltd 光学的ディエンファシス信号を生成するための光変調器とその方法
CN113114370A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 暨南大学 基于dp-qpsk调制器与pm串联的相位编码信号发生装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61212125A (ja) * 1985-03-15 1986-09-20 Nec Corp 光パルス送信方法および装置
JPH02269309A (ja) * 1989-03-14 1990-11-02 Fujitsu Ltd 光変調方法及び光変調器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61212125A (ja) * 1985-03-15 1986-09-20 Nec Corp 光パルス送信方法および装置
JPH02269309A (ja) * 1989-03-14 1990-11-02 Fujitsu Ltd 光変調方法及び光変調器

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7020399B1 (en) 1998-03-20 2006-03-28 Fujitsu Limited Optical transmission apparatus and method which adjust rise and fall time of signal light to be transmitted
US7035488B2 (en) 2000-03-09 2006-04-25 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical waveguide element
WO2005029165A1 (ja) * 2003-09-17 2005-03-31 Ngk Insulators, Ltd. 光変調器
WO2007020924A1 (ja) * 2005-08-19 2007-02-22 Anritsu Corporation 光変調器
US7916981B2 (en) 2005-08-19 2011-03-29 Anritsu Corporation Optical modulator
JP2009175576A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 National Institute Of Information & Communication Technology 超平坦光周波数コム信号発生器
WO2009096170A1 (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 National Institute Of Information And Communications Technology 超平坦光周波数コム信号発生器
JP2012063768A (ja) * 2010-09-17 2012-03-29 Samsung Electronics Co Ltd 光学的ディエンファシス信号を生成するための光変調器とその方法
CN113114370A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 暨南大学 基于dp-qpsk调制器与pm串联的相位编码信号发生装置及方法
CN113114370B (zh) * 2021-03-23 2022-07-01 暨南大学 基于dp-qpsk调制器与pm串联的相位编码信号发生装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0674210B1 (en) Optical modulator
US5991471A (en) Configurable chirp mach-zehnder optical modulator
JP2917333B2 (ja) 光送信方法及び光送信装置
US7536112B2 (en) Optical transmission system
EP2545408B1 (en) Optical modulators with controllable chirp
JPH06326387A (ja) 光ソリトン発生装置
US6341031B1 (en) Optical pulse generation using a high order function waveguide interferometer
JP2007531022A (ja) 光変調器
JPH06209293A (ja) 光伝送システムにおける変調装置
JPH05289125A (ja) 光送信装置、光伝送装置および光変調器
US6091535A (en) Optical transmitter and optical transmission system with switchable chirp polarity
JPH08254673A (ja) ゼロ復帰フォーマットにおけるデータ符号化されたパルスを発生するための方法と装置
JP3292826B2 (ja) 光データ送信デバイス
JPH09197354A (ja) 高性能光学的送信システム用の複雑な高調波を含む周期的波形を使用する同期偏光および位相変調
JP2679223B2 (ja) 光変調方法及び光変調器
US5621560A (en) Method and system for reducing chirp in external modulation
CN211426971U (zh) 分布式光强调制器
KR102478968B1 (ko) 광 변조 디바이스
JPH0886991A (ja) 光伝送方法、光伝送装置及び光伝送システム
US7006715B2 (en) Optical modulator of clock modulation type
US6674927B2 (en) Optical modulator with reduced deterioration of optical waveform in high frequency band
JP2823872B2 (ja) 光送信装置
CN110824731A (zh) 分布式光强调制器
US6741761B2 (en) Method for achieving improved transmission performance over fiber using a Mach-Zehnder modulator
US6947617B2 (en) Polarized wave scrambler and optical signal transmission apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980324