JPWO2009104631A1 - 光通信システム、光通信方法、および光通信装置 - Google Patents
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Abstract
DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた光通信システムの送信側通信装置100は、周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波を生成する光搬送波生成部102と、前記光搬送波生成手段により生成された前記光搬送波を変調信号に従って前記シンボル周期でDQPSK変調する変調部103と、を有する。周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波がDQPSK変調された光信号を受信し、当該光信号104とその遅延光信号とを干渉させた出力光を出力する単一の遅延干渉部121と、前記遅延干渉手段により出力された前記出力光を電気信号に変換する光電変換部124と、を有する。
Description
本発明は光通信システムに係り、特に、変調/復調方式としてDQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying:差動4値位相変調)を用いた光通信方法および装置ならびにそれを用いた光通信システムに関する。
DQPSK方式は、R.A.Griffin 他著、Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key(oDQPSK) for High Capacity Optical Transmission、Optical Fiber Communication Conference and Exhibit、米国、2002年3月、WX6 、367-368頁に記載されているように波長の利用効率、波長分散耐力、偏波分散耐力に優れた変調方式であり、これらの利点が必要とされる様々な光通信システムへの適用が提案されている(たとえば特表2004−516743など)。以下、特許文献1に開示されているDQPSK変調方式の光送信装置および光受信装置を一例として、一般的なDQPSK方式の光通信システムの構成および動作について図1〜図3を参照しながら説明する。
図1は一般的な光送信装置の変調部および光受信装置の復調部の構成例を示すブロック図である。図2Aは一般的なDQPSK光送信信号Es(t)の位相状態を示す信号点配置図である。図2Bは一般的なDQPSK光送信信号Es(t)の位相変化の一例を示すタイムチャートである。図3はDQPSK光送信信号Es(t)と復調された信号Rxを示すタイムチャートである。
図1において、光送信装置900は、DQPSK符号化部901、光搬送波生成部902およびDQPSK変調部903を備えている。光搬送波生成部902において、通常、CW(Continuous Wave)光源としてレーザダイオードが用いられる。
光受信装置920は、光スプリッタ923、遅延干渉計921および922、およびバランス型光電変換器924および925を備えている。遅延干渉計921は、遅延時間τを作る光伝送路を有するアーム921aと、π/4の位相シフトおよび必要に応じた微調整用位相φ0を固定的に与えるアーム921bとを有する。遅延干渉計922は、遅延時間τを作る光伝送路を有するアーム922aと、−π/4の位相シフトおよび必要に応じた位相の微調整用位相φ0を固定的に与えるアーム922bとを有する。
光送信装置900では、光搬送波生成部902が周波数ν0の光搬送波を生成してDQPSK変調部903へ出力する。DQPSK変調部903は、信号ET1およびET2に従って、周波数ν0の光搬送波を図2Aに示すようなπ/4間隔の4値いずれかに位相変調し、DQPSK信号Es(t)を生成する。DQPSK符号化部901は送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1およびET2をDQPSK変調部903へ出力する。
図2Aおよび図2Bに示すように、光信号の位相θはシンボル毎に[π/4, 3π/4, 5π/4, 7π/4]のいずれかとなる。元の信号は、DQPSK符号化部901で符号化され、前の信号との位相差Δθにマッピングされている。Δθは[0, π/2, π, 3π/2]の4値のいずれかである。送信信号Es(t)は光搬送波周波数ν0を位相情報θ(t)で変調した信号なので、次式(1)で表すことができる。
上記式(1)で表される光信号Es(t)が到達すると、光受信装置920の光スプリッタ923によって2つの光信号に分離され、一方は遅延干渉計921へ、他方は遅延干渉計922へ送られる。以下、遅延干渉計921の動作を一例として説明する。
遅延干渉計921は、入力した光信号をさらに2分岐し、アーム921aでτだけ遅延させ、アーム921bでπ/4だけ位相シフトさせる。一方の光信号をτだけ遅延させることで、他方の光信号を1シンボル前の光信号と干渉させ、位相差Δθ(t)=θ(t)−θ(t-τ) を抽出することができる。干渉前の2つの光信号E1(t)およびE2(t)は、次式(2)で表すことができる。
2つの光信号E1(t)およびE2(t)を干渉させ、遅延干渉計921から出力される光信号の強度I1(t)およびI2(t)は次式(3)で表わすことができる。
しかしながら、上述したDQPSK方式の通信システムでは、図1に例示されているように、DQPSK復調に遅延干渉計921、922やバランス型の光電変換器924、925といった光学モジュール(光学部品)がそれぞれ2セット必要になる。このために受信側の装置の部品点数が多くなると共に構成が複雑化し、消費電力が増加し小型化が困難になる。特に、上述した光復調回路は光学部品を組み立てて構成されるため、部品点数が多いと製造プロセスが複雑化し、半導体集積回路のような量産効果による低価格化が期待できない。
そこで、本発明は、受信側の装置構成の簡易化および小型化を達成できる光通信方法および装置を提供することを目的とする。
本発明の光通信システムは、DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた光通信システムであって、周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波を生成し、該光搬送波を変調信号に従って該シンボル周期でDQPSK変調する送信側通信装置と、前記送信側通信装置によりDQPSK変調された光信号を受信し、受信した該光信号と、該光信号に対して所定時間だけ遅延させた遅延光信号とを干渉させ、干渉させた光信号を電気信号に変換する受信側通信装置と、を有する。
本発明によれば、光受信装置の構成を簡略化でき小型化が容易になる。その理由は、遅延干渉部と光電変換部とを1つずつ設けるだけで、DQPSK変調信号を復調できるからである。
1.一実施形態
上述したように、本発明によれば、送信側で光搬送波の周波数を周期的に変化させることにより、受信側で1つの遅延干渉計を用いて信号抽出が可能となる。以下、一例として、送信側の通信装置が、シンボル間隔τの半分のτ/2毎に、1/4τの周波数差を有するν1とν2との間で光搬送波周波数νを切り替えながら、光搬送波をDQPSK変調する場合を取りあげる。
上述したように、本発明によれば、送信側で光搬送波の周波数を周期的に変化させることにより、受信側で1つの遅延干渉計を用いて信号抽出が可能となる。以下、一例として、送信側の通信装置が、シンボル間隔τの半分のτ/2毎に、1/4τの周波数差を有するν1とν2との間で光搬送波周波数νを切り替えながら、光搬送波をDQPSK変調する場合を取りあげる。
1.1)構成
図4は本発明の一実施形態による光通信システムの基本的構成を示すブロック図である。本実施形態における光送信装置100の変調系は、DQPSK符号化部101、光搬送波送出部102およびDQPSK変調部103を備えている。光搬送波送出部102は、光搬送波周波数ν0に対して±1/8τだけシフトさせた周波数ν1およびν2をτ/2の周期で切り替えながら、光搬送波をDQPSK変調部103へ出力する。
図4は本発明の一実施形態による光通信システムの基本的構成を示すブロック図である。本実施形態における光送信装置100の変調系は、DQPSK符号化部101、光搬送波送出部102およびDQPSK変調部103を備えている。光搬送波送出部102は、光搬送波周波数ν0に対して±1/8τだけシフトさせた周波数ν1およびν2をτ/2の周期で切り替えながら、光搬送波をDQPSK変調部103へ出力する。
光受信装置120の復調系は、1つの遅延干渉計121と1つのバランス型光電変換器124とを含む。遅延干渉計121は、一方のアーム121aに遅延時間τを作る光伝送路を有する。他方のアーム121bには微調整用の位相変調器122が設けられている。遅延時間τは、アーム121aの光路長をアーム121bよりも物理的に長くすることによって実現される。遅延時間τはデータのシンボル間隔に等しい。
ここでは、説明の都合上、送信側の光通信装置として光送信装置100と、受信側の光通信装置として光受信装置120とをそれぞれ別個に記載したが、1つの光通信装置に、光送信装置100の変調系と光受信装置120の復調系とが装備されていてもよい。すなわち、光送信装置100の変調系と光受信装置120の復調系とを設けた光通信装置が、同様の変復調回路を設けた他の光通信装置との間で、DQPSK方式の光送受信を行うことも可能である。
1.2)送信側の変調動作
図5Aは送信側の変調動作を模式的に示すタイムチャートである。以下、図4および図5Aを参照しながら光送信装置100での変調動作について説明する。
図5Aは送信側の変調動作を模式的に示すタイムチャートである。以下、図4および図5Aを参照しながら光送信装置100での変調動作について説明する。
光送信装置100において、DQPSK符号化部101は、送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1およびET2をDQPSK変調部103へ出力する。
DQPSK変調部103は、光搬送波送出部102から、図5Aに示すようにτ/2の周期で周波数がν1=ν0+1/8τとν2=ν0−1/8τとの間で切り替わる光搬送波を入力する。DQPSK変調部903は、このような光搬送波を、シンボル間隔τで信号ET1およびET2に従って位相変調することでDQPSK信号E(t)を生成する。DQPSK信号E(t)は次式(10)で表される。
1.3)受信側の復調動作
図5Bは受信側の復調結果を模式的に示すタイムチャートである。以下、図4および図5Bを参照しながら光受信装置120での復調動作について説明する。
図5Bは受信側の復調結果を模式的に示すタイムチャートである。以下、図4および図5Bを参照しながら光受信装置120での復調動作について説明する。
まず、式(10)で表されるDQPSK信号E(t)が光受信装置120に到達したものとする。上述したように、DQPSK信号E(t)の搬送波の周波数は、周期τ/2でν1=ν0+1/8τとν2=ν0−1/8τとの間で切り替わっている。まず、周波数ν1の搬送波が遅延干渉計121に到達した場合について説明する。
遅延干渉計121に入力した周波数ν1の光搬送波の光信号は2分岐され、アーム121a側の光信号はτ遅延して遅延光信号E5(t)となり、アーム121b側の光信号は微調整用の位相変調器122により位相が微調整されて光信号E6(t)となる。遅延光信号E5(t)と光信号E6(t)とは次式(11)で表される。
同様に、周波数ν2の搬送波が遅延干渉計121に到達した場合も、式(10)のν=ν2に対して出力光信号強度I5(t)およびI6(t)は次式(14)のように表される。
式(5)を用いれば、搬送波周波数ν1の式(13)および搬送波周波数ν2の式(14)より、次式(15)が得られる。
1.4)比較
本実施形態における復調系と図1に示した復調系とにおける、搬送波周波数と遅延干渉計の関係について、次のようにフィルタ特性の観点から比較することも可能である。
本実施形態における復調系と図1に示した復調系とにおける、搬送波周波数と遅延干渉計の関係について、次のようにフィルタ特性の観点から比較することも可能である。
図6Aは、比較例として、図1に示す方式で用いる2つの遅延干渉計のフィルタ特性曲線を示す図である。図6Bは本実施形態で用いる1つの遅延干渉計のフィルタ特性曲線を示す図である。
図1に示す復調系では、図6Aに示すように、搬送波周波数ν0の信号に対してピークがν0±1/8τにあるフィルタ特性241および242をそれぞれ有する2つの遅延干渉計921および922で復調することとなる。
これに対して本実施形態では、図6Bに示すように、搬送波周波数ν0±1/8τの信号に対してピークがν0にあるフィルタ特性143を持つ1つの遅延干渉計121で復調し、図1に示す復調系と同様の復調結果をτ/2毎に交互に得ることができる。
1.5)効果
本実施形態によれば、光受信装置の構成を簡略化でき小型化が容易になる。その理由は、DQPSK復調のための遅延干渉計とバランス型光電変換器とを1セット設けるだけで、DQPSK変調信号を復調できるからである。遅延干渉計とバランス型光電変換器を1セットだけ用いればよいので、部品点数が少なくなり、製造が容易となり低価格化が難しい光学部品を半減することができる。
本実施形態によれば、光受信装置の構成を簡略化でき小型化が容易になる。その理由は、DQPSK復調のための遅延干渉計とバランス型光電変換器とを1セット設けるだけで、DQPSK変調信号を復調できるからである。遅延干渉計とバランス型光電変換器を1セットだけ用いればよいので、部品点数が少なくなり、製造が容易となり低価格化が難しい光学部品を半減することができる。
2.第1実施例
図7は、本発明の第1実施例による光通信システムの示すブロック図である。ここでは、光送信装置300から光受信装置320へ、伝送容量B=40G[bit/s]、つまりシンボル間隔がτ=2/B=50ps[ピコ秒]の信号が送信される場合について具体的に説明する。
図7は、本発明の第1実施例による光通信システムの示すブロック図である。ここでは、光送信装置300から光受信装置320へ、伝送容量B=40G[bit/s]、つまりシンボル間隔がτ=2/B=50ps[ピコ秒]の信号が送信される場合について具体的に説明する。
2.1)構成
光送信装置300は、符号化部301、光搬送波生成部302およびDQPSK変調部303を有する。符号化部301は、既に述べたDQPSK符号化部であり、送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1およびET2をDQPSK変調部303へ出力する。
光送信装置300は、符号化部301、光搬送波生成部302およびDQPSK変調部303を有する。符号化部301は、既に述べたDQPSK符号化部であり、送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1およびET2をDQPSK変調部303へ出力する。
光搬送波生成部302は、単一周波数ν0の搬送波Ein(t)315を生成するレーザ光源(レーザダイオード)305と、この搬送波に対して位相変調を行う位相変調器306とを有する。位相変調器306は変調電圧V(t)に比例して位相変化量Δφ(t)を制御することができる。位相変調器306から出力される搬送波Eout(t)316は、後述するように、周波数がν1=ν0+1/8τとν2=ν0−1/8τとの間で、時系列においてシフトしている。
DQPSK変調部303は、一般的なDQPSK変調器であり、光スプリッタ307、一方のアームのマッハ・ツェンダ変調器308、他方のアームのマッハ・ツェンダ変調器309、固定位相調整器310および光結合部311を備えている。
マッハ・ツェンダ変調器308および309は光スプリッタ307で分岐された光信号をそれぞれ自身に入力し、符号化部301からの信号ET1およびET2にそれぞれ従った駆動電圧により±πラジアンだけ選択的に位相を変調する。
固定位相変調器310は一方のアームに設けられ光信号に対してπ/2の位相シフトを与える。光結合部311は上記両方のアームを通過した光信号を結合させ、20Gシンボル/sのDQPSK信号E(t)304を生成する。
光受信装置320は、受信された光信号E (t)304を自身に入力する。光受信装置320は、復調器として機能する遅延干渉計321とバランス型光検出器324とを備えている。
遅延干渉計321は、マイケルソン干渉計やマッハ・ツェンダ干渉計(MZI)を用いることができるが、ここでは空間光学系を用いてマイケルソン干渉計を用いた例を示す。バランス型光検出器324は、遅延干渉計321の2つの光出力信号I5およびI6をそれぞれ自身に入力し、2つの光出力信号の強度の差に比例した電圧の電気信号z(t)を出力する。
既に述べたように、遅延干渉計321において、アーム321aをアーム321bよりも遅延時間τ=50psに対応する距離だけ長くすることにより、受信した光信号と、その1シンボル前の光信号との干渉が可能となる。またアーム321bには微調整用の位相変調器322を設けられている。
2.2)動作
図8は図7における光送信装置の変調系の動作を示すタイムチャートである。位相変調器306は、レーザ光源305からの単一周波数ν0=194.00THzの光搬送波Ein(t)315を自身に入力し、変調電圧V(t)に応じて変調された搬送波Eout(t)316を出力する。
図8は図7における光送信装置の変調系の動作を示すタイムチャートである。位相変調器306は、レーザ光源305からの単一周波数ν0=194.00THzの光搬送波Ein(t)315を自身に入力し、変調電圧V(t)に応じて変調された搬送波Eout(t)316を出力する。
位相変調器306の変調電圧Vπが10Vである場合、図8に示すように、変調電圧V(t)は、t=0psから25psまでの間は0Vから1.25Vまで線形に増加し、t=25psから50psまでの間は1.25Vから0Vに線形に減少するという電圧変化を50ps周期で繰り返す。これによって、位相変調器306から出力される搬送波Eout(t)316において、変調電圧V(t)に比例した位相変化量Δφ(t)が与えられる。この線形な位相変化を与えることにより周波数シフトが発生する。すなわち、光の瞬時周波数は位相の微分で与えられる。図8に示すように、25psの時間間隔で位相が0とπ/8の間で線形に増加または減少すると、周波数のシフト量は次式(17)で与えられる。
DQPSK変調器303は、上述したように一般的なDQPSK変調器であり、DQPSK変調する信号ET1(t)、ET2(t)に従って搬送波Eout(t)316をDQPSK変調する。DQPSK変調する信号ET1(t)およびET2(t)と位相変調器306の変調信号V(t)とは同期しており、生成された光信号E(t)304において、シンボルが切り替わるタイミングと、搬送波の周波数が切り替わるタイミングが一致するように変調される。
光受信装置320の遅延干渉計321およびバランス型光検出器324は、光信号E(t)304を自身に入力して、式(15)で表される出力信号z(t)を出力する。このように、1つの遅延干渉計321が用いられることにより、復調された信号列z(t)がτ/2(25ps)毎に順に出力される。
3.第2実施例
図9は、本発明の第2実施例による光通信システムの示すブロック図である。ここでは、光送信装置330から光受信装置360へ、伝送容量B=40G[bit/s]、つまりシンボル間隔がτ=2/B=50psの信号が送信される場合について具体的に説明する。
図9は、本発明の第2実施例による光通信システムの示すブロック図である。ここでは、光送信装置330から光受信装置360へ、伝送容量B=40G[bit/s]、つまりシンボル間隔がτ=2/B=50psの信号が送信される場合について具体的に説明する。
2.1)構成
図9に示す光送信装置330は、符号化部331、光搬送波生成部332およびDQPSK変調部333を有する。符号化部331は、既に述べたDQPSK符号化部であり、送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1(t)およびET2(t)をDQPSK変調部333へ出力する。
図9に示す光送信装置330は、符号化部331、光搬送波生成部332およびDQPSK変調部333を有する。符号化部331は、既に述べたDQPSK符号化部であり、送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1(t)およびET2(t)をDQPSK変調部333へ出力する。
光搬送波生成部332は、2つのDFB(distributed feedback)レーザ336、337と、2つのEA(Electro-Absorption)変調器338、339と、光カプラ340とを有する。EA変調器338および339は、駆動電圧V1(t)およびV2(t)によってそれぞれ駆動され、駆動電圧値に応じて入射光を高速で透過あるいは遮断させることができる。
DFBレーザ336から出力された周波数ν1のCW光はEA変調器338によって透過/遮断され、透過したCW光はカプラ340へ出力される。また、DFBレーザ337から出力された周波数ν2のCW光はEA変調器339によって透過/遮断され、透過したCW光はカプラ340へ出力される。したがって、駆動電圧V1(t)およびV2(t)によってEA変調器338および339をτ/2の周期で交互に透過あるいは遮断することで、搬送波ET0(t)の周波数をν1とν2との間で切り替えることができる。
DQPSK変調部333は、一般的なDQPSK変調構成を有するものであるが、第1実施例とは異なる例であり、マッハ・ツェンダ変調器341と位相変調器342とを備えている。マッハチェンダ変調器341は、駆動電圧に応じて±πラジアンだけ選択的に位相を変調するよう構成されている。位相変調器342は、マッハ・ツェンダ変調器341により位相が0またはπに変調された光信号を入力とし、駆動電圧に応じてさらに±π/2ラジアンだけ選択的に位相を変調する。このようなDQPSK変調部333により、DQPSK変調する信号ET1(t)およびET2(t)に従ったDQPSK信号E(t)334が生成される。
光受信装置360は、受信された光信号E(t)334を自身に入力する。光受信装置360は、復調器として機能する遅延干渉計361とバランス型光検出器364とを備えている。遅延干渉計361において、マッハ・ツェンダ干渉計(MZI)が使用される例を示した。遅延干渉計361は、例えばシングルモードファイバを用いて製造することができる。また、シリコン基板やガラス基板、ガリウム砒素やニオブ酸リチウムを用いても製造することができ、この場合は導波路型となる。既に述べたように、遅延干渉計361では、アーム361aをアーム361bよりも遅延時間τ=50psに対応する距離だけ長くすることにより、受信した光信号と、その1シンボル前の光信号との干渉が可能となる。またアーム361bには微調整用の位相変調器362を設けられている。遅延干渉計361およびバランス型光検出器364の基本的な構成および動作は第1実施例と同様であるから詳細は省略する。
2.2)動作
図10は図9における光送信装置の変調系の動作を示すタイムチャートである。DFBレーザ336および337はそれぞれ、ν1=194.0025THzとν2=193.9975THzの光搬送波周波数を持つ2つのCW光を出力する。
図10は図9における光送信装置の変調系の動作を示すタイムチャートである。DFBレーザ336および337はそれぞれ、ν1=194.0025THzとν2=193.9975THzの光搬送波周波数を持つ2つのCW光を出力する。
駆動電圧V1(t)およびV2(t)は、EA変調器338が透過状態の時はEA変調器339が遮断状態となり、逆にEA変調器338が遮断状態の時はEA変調器339が透過状態となるように制御される。すなわち、EA変調器の駆動電圧V1(t)およびV2(t)は逆相で同期して動作し、それによって、EA変調器338からの出力光IT1(t)もEA変調器339からの出力光IT2(t)も逆相でON/OFFを繰り返す。したがって、出力光IT1(t)およびIT2(t)は時間的に交互にカプラ340で合波され、搬送波IT0(t)としてDQPSK変調部333へ出力される。図10に示すように、搬送波の光強度IT0(t)は一定で搬送波周波数がτ/2=25ps毎に切り替わる。
DQPSK変調器333は、上述したように一般的なDQPSK変調器であり、DQPSK変調する信号ET1(t)、ET2(t)に従って搬送波ITO(t)をDQPSK変調する。DQPSK変調する信号ET1(t)およびET2(t)とEA変調器の駆動電圧V1(t)およびV2(t)とは同期しており、生成された光信号E(t)334において、シンボルが切り替わるタイミングと、搬送波の周波数が切り替わるタイミングが一致するよう変調される。
光受信装置360の遅延干渉計361およびバランス型光検出器364は、光信号E(t)334を入力して、式(15)で表される出力信号z(t)を出力する。このように、1つの遅延干渉計361により、復調された信号列z(t)がτ/2(25ps)毎に順に出力される。
4.第3実施例
図11は、本発明の第3実施例による光通信システムの示すブロック図である。ここでは、光送信装置370から光受信装置360へ、伝送容量B=40G[bit/s]、つまりシンボル間隔がτ=2/B=50psの信号が送信される場合について具体的に説明する。ただし、図9で説明した第2実施例と同じ機能を有するブロックには同一参照番号を付している。
図11は、本発明の第3実施例による光通信システムの示すブロック図である。ここでは、光送信装置370から光受信装置360へ、伝送容量B=40G[bit/s]、つまりシンボル間隔がτ=2/B=50psの信号が送信される場合について具体的に説明する。ただし、図9で説明した第2実施例と同じ機能を有するブロックには同一参照番号を付している。
図11に示す光送信装置370は、符号化部371、光搬送波生成部372およびDQPSK変調部373を有する。符号化部371は、既に述べたDQPSK符号化部であり、送信データd1およびd2に対してDQPSK変調に応じた符号化を行い、符号化された信号ET1(t)およびET2(t)をDQPSK変調部373へ出力する。
光搬送波生成部372は、2つのDFB(distributed feedback)レーザ336、337と光スイッチ377とを有する。DFBレーザ336および337からそれぞれ出力された周波数ν1(e.g.194.0025GHz)のCW光および周波数ν2(e.g.193.9975GHz)のCW光は、光スイッチ377の2つの入力ポートにそれぞれ入射する。光スイッチ377は、制御信号V3(t)によって2つの入力ポートを交互に出力ポートに光学的に接続することができる。したがって、光搬送波生成部372は、制御信号V3(t)を制御することでτ/2=25ps毎で交互に搬送波の周波数をν1とν2との間で切り替えることができる。
DQPSK変調部373は、2つの位相変調器378および379を従属接続した構成する例である。位相変調器378は、駆動電圧に応じて±πラジアンだけ選択的に位相を変調するよう構成されている。位相変調器379は、位相変調器378により位相が0またはπに変調された光信号を入力とし、駆動電圧に応じて±π/2ラジアンだけ選択的に位相を変調し、4値の位相状態を持つDQPSK信号を生成する。このようなDQPSK変調部373により、DQPSK変調する信号ET1(t)およびET2(t)に従ったDQPSK信号E(t)374が生成される。その他の動作は第2実施例と同じである。
また、光受信装置360は、図9に示す第2実施例と同じ構成を有し動作も同じであるから、同一参照番号を付して説明は省略する。
本発明はDQPSK変復調方法を用いた光通信装置およびそれを含む光通信システムに適用可能であり、特に受信装置の小型化が重要となるPON(Passive Optical Network)などの非対称な光通信システムにおいて好適に適用される。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではない。クレームに定義された本発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2008年2月22日に出願された日本出願特願2008−040867を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
Claims (25)
- DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた光通信システムであって、
周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波を生成し、該光搬送波を変調信号に従って該シンボル周期でDQPSK変調する送信側通信装置と、
前記送信側通信装置によりDQPSK変調された光信号を受信し、受信した該光信号と、該光信号に対して所定時間だけ遅延させた遅延光信号とを干渉させ、干渉させた光信号を電気信号に変換する受信側通信装置と、
を有する光通信システム。 - 前記送信側通信装置は、前記シンボル周期をτとして、1/4τだけ異なる2つの周波数の間で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項1に記載の光通信システム。
- 前記受信側通信装置は、前記光信号と、該光信号に対して前記1シンボル周期だけ遅延させた前記遅延信号を干渉させる、請求項2に記載の光通信システム。
- 前記送信側通信装置は、周波数が1/4τだけ異なる2つの連続波を生成し、それぞれの連続波の透過及び遮断を、逆相で周期的に行い、透過された連続光を合波することにより、前記光搬送波を生成する、請求項3に記載の光通信システム。
- 前記送信側通信装置は、2つのEA(Electro-Absorption)変調器を使用して、それぞれの前記連続波の透過及び遮断を行う、請求項4に記載の光通信システム。
- 前記送信側通信装置は、所定の周波数の連続波を生成する光源を更に有し、該生成された連続波の位相変化量を線形に増加又は減少させることで、前記異なる2つの周波数の間で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項2又は3に記載の光通信システム。
- 前記送信側通信装置は、前記前記異なる周波数の連続波をそれぞれ生成する2つの連続波光源を更に有し、該2つの連続波光源により生成される連続波を選択的に透過させ、透過された該連続波を出力することにより、前記異なる2つの周波数の間で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項2又は2に記載の光通信システム。
- 前記送信側通信装置は、前記光搬送波の周波数をτ/2間隔で切り替える、請求項2乃至7のいずれか1項に記載の光通信システム。
- DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた光通信システムにおける光通信方法であって、
送信側通信装置は、周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波を生成し、該光搬送波を変調信号に従って該シンボル周期でDQPSK変調し、
受信側通信装置は、前記送信側通信装置によりDQPSK変調された光信号を受信し、受信した該光信号と、該光信号に対して所定時間だけ遅延させた遅延光信号とを干渉させ、干渉させた光信号を電気信号に変換する、光通信方法。 - 前記送信側通信装置は、前記シンボル周期をτとして、1/4τだけ異なる2つの周波数の間で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項9に記載の光通信方法。
- 前記受信側通信装置は、前記光信号と、該光信号に対して前記1シンボル周期だけ遅延させた前記遅延信号を干渉させる、請求項10に記載の光通信方法。
- 前記送信側通信装置は、周波数がτ/2間隔で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項10又は11に記載の光通信方法。
- DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた光通信装置であって、
周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波を生成する光搬送波生成手段と、
前記光搬送波生成手段により生成された前記光搬送波を変調信号に従って前記シンボル周期でDQPSK変調する変調手段と、
を有する光通信装置。 - 前記光搬送波生成手段は、前記シンボル周期をτとして、1/4τだけ異なる2つの周波数の間で切り替わる前記光搬送波を生成する、ことを特徴とする請求項13に記載の光通信装置。
- 前記光搬送波生成手段は、
前記2つの周波数の連続波をそれぞれ生成する2つ連続波光源と、
前記2つの連続波光源により生成された、それぞれの前記連続波の透過および遮断を逆相で周期的に行う透過/遮断制御手段と、
前記透過/遮断制御手段からの出力光を合波して前記光搬送波を出力する合波手段と、
を有する請求項13又は14に記載の光通信装置。 - 前記透過/遮断制御手段は、前記2つの連続波光源にそれぞれ接続された2つのEA(Electro-Absorption)変調器を有する、請求項15記載の光通信装置。
- 前記光搬送波生成手段は、
所定周波数の連続波を生成する連続波光源と、
前記連続波光源により生成された前記連続波の位相変化量を線形に増加あるいは減少させることで前記2つの周波数の連続波を出力する位相変調手段と、
を有する請求項13又は15に記載の光通信装置。 - 前記光搬送波生成手段は、
前記2つの周波数の連続波をそれぞれ生成する2つ連続波光源と、
前記2つの連続波光源により生成された前記2つの連続波を選択的に透過させ、透過させた該連続波を前記光搬送波として出力する光スイッチ手段と、
を備えたことを特徴とする請求項13または15に記載の光通信装置。 - 前記光搬送波生成手段は、周波数がτ/2間隔で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項14乃至18のいずれか1項に記載の光通信装置。
- DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた光通信装置であって、
周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波がDQPSK変調された光信号を受信し、当該光信号とその遅延光信号とを干渉させた出力光を出力する単一の遅延干渉手段と、
前記遅延干渉手段により出力された前記出力光を電気信号に変換する光電変換手段と、
を有することを特徴とする光通信装置。 - 前記遅延干渉手段は、前記遅延光信号を、干渉する前記光信号に対して前記1シンボル周期だけ遅延させる遅延手段を有する、請求項20に記載の光通信装置。
- 前記光搬送波の周波数は、前記シンボル周期をτとして、τ/2間隔で切り替えられることを特徴とする請求項20又は21に記載の光通信装置。
- DQPSK(Differential Quadrature Phase-Shift Keying)方式を用いた送信系回路および受信系回路を有する光通信装置であって、
前記送信系回路は、周波数が1シンボル周期内で複数の異なる周波数に切り替わる光搬送波を生成し、該前記光搬送波を変調信号に従って前記シンボル周期でDQPSK変調し、
前記受信系回路は、受信したDQPSK変調された光信号とその遅延光信号とを干渉させた出力光を出力し、該出力光を電気信号に変換する光電変換手段と、
を有する、
ことを特徴とする光通信装置。 - 前記受信計回路は、1/4τだけ異なる2つの周波数の間で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項23に記載の光通信装置。
- 前記受信計回路は、周波数がτ/2間隔で切り替わる前記光搬送波を生成する、請求項24に記載の光通信装置。
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