JPWO2010026757A1 - 送信装置、受信装置、光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents
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Abstract
速度の異なる複数の信号を多重し、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で情報を多重し、既存のシステムに必要部位を追加することで実装できる光伝送システム及び光伝送方法を提供する。送信装置は、第1の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行って位相変調された光信号を出力し、前記第1の信号よりも低速な第2の信号に基づいて、前記位相変調された光信号の位相変調または周波数変調を行った光信号を受信装置に送信する。受信装置は、前記送信装置から前記光信号を取得して分岐し、分岐した一方の光信号の遅延干渉を行って干渉光を出力し、干渉光を電気信号に変換して全波整流し、全波整流した電気信号に基づいて前記第2の信号を取得し、分岐した他方の光信号に基づいて前記第1の信号を取得する。
Description
本発明は、複数の信号を1波長の光に多重する方法に関し、特に高速位相変調信号に低速信号を重畳して伝送する送信装置、受信装置、光伝送システム及び光伝送方法に関する。
光ファイバ通信システムは、長距離大容量の通信を実現する重要な技術となっている。大容量の通信は、送受信に用いられる変復調用のデバイス、および伝送路となる光ファイバの広帯域な特性を用いて実現されている。この特性を生かして、近年では、100Gbps(ギガビット毎秒)のインターフェース容量を有する光伝送システムの実現が可能な技術が多数実現している。
光ファイバ通信システムを用いて、低速の信号を集約して、1システムにて大容量化伝送を実現する手段としては、これまで、時分割多重方式、および波長分割多重方式が用いられてきた。
光ファイバ通信システムを用いて、低速の信号を集約して、1システムにて大容量化伝送を実現する手段としては、これまで、時分割多重方式、および波長分割多重方式が用いられてきた。
時分割多重方式を用いた光伝送システムにおいて、送信装置は、周波数同期した低速信号群を電気的に多重して高速電気信号を生成して、この高速電気信号を用いて光を変調して伝送する方式を採用している。また受信装置は、変調した光を検波、識別再生し、時分割方向に分離することにより、多重信号を分離して元の低速信号群を再生する。この方式は、電気的な多重を利用して高速信号を生成できること、またシステムのコストの多くを占める光デバイスが送受信1組でよいことなどから、多重を利用してシステムコストの上昇を抑えることが可能であるというメリットを有する。
一方、波長分割多重方式を用いた光伝送システムにおいて、送信装置は、互いに異なる信号波長で発振する光源を有する複数の光送信部を用い、これらの光送信部が出力する光を複数の電気信号で変調する。次に、送信装置は、複数の変調された光を、波長多重回路を用いて多重して、1ファイバ上を伝送させる。また受信装置では、光分離回路を用いて複数の波長を個別に分離した後、複数の受信部を用いて信号を検波、識別再生する。この方式では、低速の信号が異なる方式、フォーマットであっても、多重が可能である。また、この方式では、非常に広い光ファイバの伝送帯域を利用して、非常に多数の波長チャネルを多重することができ、大容量化を容易に実現することが可能である。こうしたことから、この方式は、前述の時分割多重方式と組み合わせて、広く実用化が進んでいる。
ところで、高速な光通信の長距離伝送を実現する上で、大きく2つの課題がある。1つめは、光雑音蓄積に対する対策である。強度変調方式において、伝送速度を高速化すると、使用する信号帯域が増加するため、システムが受ける雑音の量も増大する。この結果、受信装置における信号対雑音比の値が小さくなるため、符号誤りが増加するという品質劣化が生じる。2つめは、伝送距離を長距離化すると、損失補償のための光増幅中継器を増やす必要があり、この光増幅中継器が発生する光雑音の蓄積に起因して、受信装置における信号対雑音比の劣化が生じる。したがって、高速化、長距離化を実現するためには、光雑音蓄積の低減、もしくは光雑音蓄積に強い伝送方式の開発が必要となる。
近年、このような光雑音蓄積の課題に対して、位相変調方式、特に差動位相偏移変調(DPSK:Differential Phase Shift Keying)方式が注目されている(例えば特許文献1)。差動位相偏移変調方式は、デジタル信号の1、0を伝送するために、隣り合うビットスロットの光の位相をπだけ変化させるという方式である。特に、位相変調方式に1ビット遅延検波受信方式を組み合わせたシステムは、性能の高さと構成の簡易さという利点で注目されている。このシステムでは、送信装置は、送信データが1の場合は、ビットスロットの位相をπだけ変化させ、送信データが0の時には光位相をそのままとする。受信装置は、一方に1ビット遅延素子を配置した2つの分岐に受信信号を分配した後、2つの信号を干渉させる。この結果、現ビットスロットの信号と1ビットスロット前の信号との位相差が2πまたは0になると干渉信号の強度が最大になり、位相差がπとなると消光する。この原理を利用して、受信装置は、位相変化に印加された情報を強度情報に変換して受信する。
今後、さらに大容量なサービスの伝送を実現する上では、いくつかの要求条件がある。例えば、次に述べる要求条件が挙げられる。第1に、複数の非常に高速な電気信号を柔軟に多重できること、たとえば非同期な信号であっても多重できることである。第2に、サービスの管理を容易にするため、可能な限り単一の波長スロット内に複数の信号を収容することである。第3に、サービスの需要が発生したときに柔軟に対応する必要があり、高速化が必要となったときに必要部位を追加して実装できる設計となっていることである。
このような要求条件を鑑みて大容量化を進める上で、これまでの技術ではいくつかの課題がある。具体的には、時分割多重方式を用いる場合、電気信号の多重を行い、当該電気信号で光の変調を行わなければならないが、非常に高速な電気信号の処理を行うことが困難であるという問題がある。また、多重電気回路を変更しなければならないため、既存の光伝送システムに必要部位を追加する設計を実現することは非常に困難である。
一方、波長分割多重方式を用いる場合は、単一の波長スロットに複数の信号を収容することが、一般的には困難であることが課題である。特に、波長スロットの帯域幅だけならば、複数のピークを高密度に多重することで、1つの波長スロット内に波長多重を行うことも可能であるが、このようなピークが複数ある信号の監視は困難であることから、できるだけ単峰的なスペクトルとなっていることが好ましい。
さらに、位相変調方式を用いる場合は、これまでの方法では複数の電気信号を多重することができなかった。
さらに、位相変調方式を用いる場合は、これまでの方法では複数の電気信号を多重することができなかった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、速度の異なる複数の信号を多重し、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で情報を多重し、既存のシステムに必要部位を追加することで実装できる送信装置、受信装置、光伝送システム及び光伝送方法を提供することにある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の送信装置は、速度が異なる2つの信号を1つの光信号に多重して送信する送信装置であって、第1の信号を出力する高速信号出力部と、前記第1の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行う高速信号位相変調部と、前記第1の信号よりも低速な第2の信号を出力する低速信号出力部と、前記第2の信号に基づいて、前記高速信号位相変調部が出力した光信号の位相変調または周波数変調を行う低速信号変調部と、前記低速信号変調部が出力した光信号を受信装置に送信する送信部とを備えている。
また、本発明の受信装置は、速度が異なる2つの信号を多重した1つの光信号を受信する受信装置であって、第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第1の信号よりも低速な第2の信号に基づいて位相変調または周波数変調した光信号を送信装置から取得して分岐する光分岐部と、前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する遅延干渉部と、前記干渉光を電気信号に変換する光検出部と、前記電気信号を全波整流する整流部と、前記全波整流した電気信号に基づいて前記第2の信号を取得する低速信号取得部と、前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第1の信号を取得する高速信号取得部とを備えている。
また、本発明の光伝送システムは、本発明の送信装置および本発明の受信装置を備えている。
また、本発明の光伝送システムは、本発明の送信装置および本発明の受信装置を備えている。
また、本発明の光伝送方法は、速度が異なる2つの信号を1つの光信号に多重して送信する光伝送方法であって、第1の信号を出力し、前記第1の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行って位相変調された光信号を出力し、前記第1の信号よりも低速な第2の信号を出力し、前記第2の信号に基づいて、前記位相変調された光信号の位相変調または周波数変調を行って受信装置に送信する。
また、本発明の光伝送方法は、速度が異なる2つの信号を多重した1つの光信号を受信する光伝送方法であって、第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第1の信号よりも低速な第2の信号に基づいて位相変調または周波数変調した光信号を送信装置から取得して分岐し、前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力し、前記干渉光を電気信号に変換し、前記電気信号を全波整流し、前記全波整流した電気信号に基づいて前記第2の信号を取得し、前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第1の信号を取得する。
本発明によれば、送信装置は、第1の信号に応じて位相変調した光信号に第1の信号よりも低速な第2の信号を位相変調または周波数変調を用いて重畳する。受信装置は、送信装置からの光信号に対して遅延干渉を行い、干渉光を電気信号に変換して全波整流した電気信号に基づいて第2の信号を取得する。また、受信装置は、送信装置からの光信号に基づいて(例えば、送信装置からの光信号を受信することで、あるいは、取得した第2の信号に応じて送信装置からの光信号を位相変調または周波数変調してから受信することで)第1の信号を再現する。これにより、第1の信号、第2の信号を多重することができる。
また本発明によれば、送信装置は、同一の波長の光信号を用いて第1の信号と第2の信号とを重畳する。これにより、多重信号が単峰性のスペクトルとなり、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。
また本発明によれば、送信装置は、第1の信号に応じた位相変調を高速信号位相変調部で行い、第2の信号に基づいた位相変調または周波数変調を低速信号変調部で行う。これにより、必要なときに低速信号変調部を追加するなど、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。
また本発明によれば、送信装置は、第2の信号の重畳を位相変調もしくは周波数変調で行うため、第1の信号に応じた位相変調信号の強度を失わない。また、受信装置で第2の信号を再現して重畳された信号から第2の信号を除去するため、光強度の情報を失わない。これにより、第1の信号に応じた位相変調信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく第2の信号を多重することができる。
また本発明によれば、送信装置は、同一の波長の光信号を用いて第1の信号と第2の信号とを重畳する。これにより、多重信号が単峰性のスペクトルとなり、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。
また本発明によれば、送信装置は、第1の信号に応じた位相変調を高速信号位相変調部で行い、第2の信号に基づいた位相変調または周波数変調を低速信号変調部で行う。これにより、必要なときに低速信号変調部を追加するなど、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。
また本発明によれば、送信装置は、第2の信号の重畳を位相変調もしくは周波数変調で行うため、第1の信号に応じた位相変調信号の強度を失わない。また、受信装置で第2の信号を再現して重畳された信号から第2の信号を除去するため、光強度の情報を失わない。これにより、第1の信号に応じた位相変調信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく第2の信号を多重することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について詳しく説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
光伝送システムは、送信装置100と受信装置200とを備える。
送信装置100は、光源部101と、高速信号出力部102と、低速信号出力部103と、高速信号位相変調部104と、低速信号位相変調部105と、送信部106とを備える。なお、低速信号位相変調部105は本発明の低速信号変調部に相当する。
光源部101は、CW(Continuous Wave:無変調連続波)光を発出する。光源部101には、例えばDFB(Distributed Feedback:分布帰還)レーザ等を用いる。
高速信号出力部102は、所定の周波数のデジタル信号(第1の信号:以下、高速信号とする)を出力する。高速信号出力部102は、例えば40Gbpsの信号を出力する。
低速信号出力部103は、高速信号より低い周波数のデジタル信号(第2の信号:以下、低速信号とする)を出力する。低速信号出力部103は、例えば10Gbpsの信号を出力する。
高速信号位相変調部104は、高速信号に応じてCW光の位相変調を行う。
低速信号位相変調部105は、低速信号に応じて、高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の位相変調を行う。
送信部106は、高速信号位相変調部104および低速信号位相変調部105でそれぞれ位相変調を行った光信号を受信装置200に送信する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
光伝送システムは、送信装置100と受信装置200とを備える。
送信装置100は、光源部101と、高速信号出力部102と、低速信号出力部103と、高速信号位相変調部104と、低速信号位相変調部105と、送信部106とを備える。なお、低速信号位相変調部105は本発明の低速信号変調部に相当する。
光源部101は、CW(Continuous Wave:無変調連続波)光を発出する。光源部101には、例えばDFB(Distributed Feedback:分布帰還)レーザ等を用いる。
高速信号出力部102は、所定の周波数のデジタル信号(第1の信号:以下、高速信号とする)を出力する。高速信号出力部102は、例えば40Gbpsの信号を出力する。
低速信号出力部103は、高速信号より低い周波数のデジタル信号(第2の信号:以下、低速信号とする)を出力する。低速信号出力部103は、例えば10Gbpsの信号を出力する。
高速信号位相変調部104は、高速信号に応じてCW光の位相変調を行う。
低速信号位相変調部105は、低速信号に応じて、高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の位相変調を行う。
送信部106は、高速信号位相変調部104および低速信号位相変調部105でそれぞれ位相変調を行った光信号を受信装置200に送信する。
受信装置200は、光分岐部201と、遅延干渉部202と、光検出部203と、整流部204と、低速信号デコード部205と、位相変調部206と、高速光受信部207とを備える。なお、低速信号デコード部205は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部206および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
光分岐部201は、送信装置100から光信号を取得し、取得した光信号を分岐して遅延干渉部202と位相変調部206とに分配する。光分岐部201は、例えば光カプラ等を用いて光信号の分配を行う。
遅延干渉部202は、分配された光信号と、当該光信号を遅延させた光信号とを重ね合わせた干渉光を出力する。遅延干渉部202には、例えばマッハツェンダ型遅延干渉計等を用いる。
光検出部203は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換する。
整流部204は、光検出部203が変換した電気信号を全波整流する。
低速信号デコード部205は、全波整流した電気信号をデコードして低速信号を取得する。低速信号デコード部205は入力される電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させることでデコードを行う。低速信号デコード部205には、例えばトグル型フリップフロップ等を用いる。
位相変調部206は、光分岐部201から分配された光信号を、低速信号デコード部205が取得した低速信号に応じて位相変調する。このとき、位相変調部206は送信装置100の低速信号位相変調部105と逆の論理で位相変調を行う。ここで、低速信号位相変調部105と逆の論理での位相変調とは、次に述べることを示している。例えば低速信号位相変調部105と位相変調部206とに同じ信号が入力された場合に、位相変調部206は、低速信号位相変調部105が出力する光信号と位相変調部206自身が出力する光信号との間の位相のずれの差がπとなるように位相変調を行う。
高速光受信部207は、位相変調部206が位相変調した光信号を受信し、高速信号を取得する。高速光受信部207には、例えば光検出回路と位相変調デコード回路とを組み合わせた回路等を用いる。
光分岐部201は、送信装置100から光信号を取得し、取得した光信号を分岐して遅延干渉部202と位相変調部206とに分配する。光分岐部201は、例えば光カプラ等を用いて光信号の分配を行う。
遅延干渉部202は、分配された光信号と、当該光信号を遅延させた光信号とを重ね合わせた干渉光を出力する。遅延干渉部202には、例えばマッハツェンダ型遅延干渉計等を用いる。
光検出部203は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換する。
整流部204は、光検出部203が変換した電気信号を全波整流する。
低速信号デコード部205は、全波整流した電気信号をデコードして低速信号を取得する。低速信号デコード部205は入力される電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させることでデコードを行う。低速信号デコード部205には、例えばトグル型フリップフロップ等を用いる。
位相変調部206は、光分岐部201から分配された光信号を、低速信号デコード部205が取得した低速信号に応じて位相変調する。このとき、位相変調部206は送信装置100の低速信号位相変調部105と逆の論理で位相変調を行う。ここで、低速信号位相変調部105と逆の論理での位相変調とは、次に述べることを示している。例えば低速信号位相変調部105と位相変調部206とに同じ信号が入力された場合に、位相変調部206は、低速信号位相変調部105が出力する光信号と位相変調部206自身が出力する光信号との間の位相のずれの差がπとなるように位相変調を行う。
高速光受信部207は、位相変調部206が位相変調した光信号を受信し、高速信号を取得する。高速光受信部207には、例えば光検出回路と位相変調デコード回路とを組み合わせた回路等を用いる。
上述した構成の光伝送システムにおいて、送信装置100の高速信号位相変調部104は、高速信号出力部102が出力する高速信号に応じて光源部101が出力するCW光を位相変調した光信号を出力する。低速信号位相変調部105は、高速信号位相変調部104が出力した光信号を低速信号出力部103が出力する低速信号に応じて位相変調する。送信部106は低速信号位相変調部105が出力する光信号を受信装置200に送信する。
受信装置200の遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する。低速信号デコード部205は、光検出部203で干渉光から変換され、整流部204で全波整流された電気信号から低速信号を取得する。
位相変調部206は、光分岐部201が分岐した他方の光信号を、低速信号デコード部205が取得した低速信号に応じて位相変調する。高速光受信部207は、位相変調部206で位相変調した光信号を受信して高速信号を取得する。
これにより光伝送システムは、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で速度の異なる複数の信号を多重する。
受信装置200の遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する。低速信号デコード部205は、光検出部203で干渉光から変換され、整流部204で全波整流された電気信号から低速信号を取得する。
位相変調部206は、光分岐部201が分岐した他方の光信号を、低速信号デコード部205が取得した低速信号に応じて位相変調する。高速光受信部207は、位相変調部206で位相変調した光信号を受信して高速信号を取得する。
これにより光伝送システムは、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で速度の異なる複数の信号を多重する。
次に、光伝送システムの動作を説明する。
まず、送信装置100の高速信号位相変調部104は、光源部101が出力するCW光を、高速信号出力部102が出力する高速信号で位相変調する。このとき、位相シフト量はπとする。
図2は、高速信号位相変調部104の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
図2の横軸は光信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は光信号の直交成分の大きさを示している。高速信号位相変調部104が位相シフト量をπとして位相変調した光信号は、図2に示すように、その位相が0とπとの2点を遷移する信号となる。すなわち、位相が同相成分軸上を遷移する。
まず、送信装置100の高速信号位相変調部104は、光源部101が出力するCW光を、高速信号出力部102が出力する高速信号で位相変調する。このとき、位相シフト量はπとする。
図2は、高速信号位相変調部104の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
図2の横軸は光信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は光信号の直交成分の大きさを示している。高速信号位相変調部104が位相シフト量をπとして位相変調した光信号は、図2に示すように、その位相が0とπとの2点を遷移する信号となる。すなわち、位相が同相成分軸上を遷移する。
次に、低速信号位相変調部105は、高速信号位相変調部104が出力する光信号を、低速信号出力部103が出力する低速信号で位相変調する。このとき、位相シフト量はπ/2とする。
図3は、低速信号位相変調部105の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
図3の横軸は光信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は光信号の直交成分の大きさを示している。低速信号位相変調部105が位相シフト量をπ/2として高速信号位相変調部104が出力する光信号をさらに位相変調すると、変調後の信号は、図3に示すように、その位相が0とπ/2とπと3π/2との4点を遷移する信号となる。このとき、低速信号の切り替わりに対応して、高速信号の位相遷移は、同相成分軸上の位相遷移と直交成分軸上の位相遷移とがスイッチングする形となる。
低速信号位相変調部105が光信号を出力すると、送信部106は、この光信号を受信装置200に送信する。
図3は、低速信号位相変調部105の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
図3の横軸は光信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は光信号の直交成分の大きさを示している。低速信号位相変調部105が位相シフト量をπ/2として高速信号位相変調部104が出力する光信号をさらに位相変調すると、変調後の信号は、図3に示すように、その位相が0とπ/2とπと3π/2との4点を遷移する信号となる。このとき、低速信号の切り替わりに対応して、高速信号の位相遷移は、同相成分軸上の位相遷移と直交成分軸上の位相遷移とがスイッチングする形となる。
低速信号位相変調部105が光信号を出力すると、送信部106は、この光信号を受信装置200に送信する。
受信装置200の光分岐部201は、送信装置100から光信号を取得すると、取得した光信号を2つに分岐し、遅延干渉部202と位相変調部206とに出力する。遅延干渉部202は、分岐した一方の光信号の遅延干渉を行う。このとき、遅延量は高速信号の1シンボル時間とする。これにより、遅延干渉部202が出力する光信号は、位相差が0である場合の光強度と、位相差がπ/2または3π/2である場合の光強度と、位相差がπである場合の光強度の3種類の光強度を有する光信号となる。低速信号の値が切り替わった時のみ位相差はπ/2または3π/2となる。
遅延干渉部202が光信号を出力すると、光検出部203は、この光信号を電気信号に変換する。光検出部203は、光信号の強度が、位相差が0であるときの強度の場合に電気信号の電圧をVとし、位相差がπ/2または3π/2であるときの強度の場合に電気信号の電圧を0とし、位相差がπであるときの強度の場合に電気信号の電圧を−Vとする。
整流部204は、光検出部203が出力した電気信号を全波整流する。すなわち、光検出部203が出力した電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。これにより、低速信号のシンボル論理の切り替わりがあるところで電圧が0となり、それ以外では電圧がVとなる。
整流部204が全波整流した電気信号を出力すると、低速信号デコード部205は、(後述するように、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動を除去した上で)全波整流した電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させることでデコードを行う。これにより得られる出力信号は低速信号と同じ信号となる。
遅延干渉部202が光信号を出力すると、光検出部203は、この光信号を電気信号に変換する。光検出部203は、光信号の強度が、位相差が0であるときの強度の場合に電気信号の電圧をVとし、位相差がπ/2または3π/2であるときの強度の場合に電気信号の電圧を0とし、位相差がπであるときの強度の場合に電気信号の電圧を−Vとする。
整流部204は、光検出部203が出力した電気信号を全波整流する。すなわち、光検出部203が出力した電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。これにより、低速信号のシンボル論理の切り替わりがあるところで電圧が0となり、それ以外では電圧がVとなる。
整流部204が全波整流した電気信号を出力すると、低速信号デコード部205は、(後述するように、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動を除去した上で)全波整流した電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させることでデコードを行う。これにより得られる出力信号は低速信号と同じ信号となる。
低速信号デコード部205が低速信号を再現すると、位相変調部206は低速信号位相変調部105と逆の論理で、光分岐部201が分岐した他方の光信号を、低速信号デコード部205で再現した低速信号に応じて位相変調する。このとき、位相シフト量は、送信装置100の低速信号位相変調部105と同じくπ/2とする。これにより、高速信号位相変調部104が高速信号に基づいて位相変調を行った信号と同じ信号を得ることができる。
位相変調部206が位相変調を行うと、高速光受信部207は、位相変調した信号に対して、高速信号位相変調部104が行う変調に対応する復調を行って電気信号に変換することで高速信号を取得する。
これにより、受信装置200は高速信号と低速信号を分離し、それぞれの信号を取得することができる。
以上が光伝送システムの動作である。
位相変調部206が位相変調を行うと、高速光受信部207は、位相変調した信号に対して、高速信号位相変調部104が行う変調に対応する復調を行って電気信号に変換することで高速信号を取得する。
これにより、受信装置200は高速信号と低速信号を分離し、それぞれの信号を取得することができる。
以上が光伝送システムの動作である。
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図4は、第1の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、図4において、垂直方向に延びる点線で区分された各期間が低速信号の1シンボルビットに対応している。また、ここでは低速信号のビットが1,0,0,0,1,1,0,1,1,1と順次変化する場合についての例を示してある。
図4(a)は、高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図4(a)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相は0とπとを遷移する。
図4(b)は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図4(b)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相は0、π/2、π、3π/2を遷移する。また、低速信号のビットが1となる期間で位相がπ/2と3π/2とを遷移し、低速信号のビットが0となる期間で位相が0とπとを遷移する。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図4は、第1の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、図4において、垂直方向に延びる点線で区分された各期間が低速信号の1シンボルビットに対応している。また、ここでは低速信号のビットが1,0,0,0,1,1,0,1,1,1と順次変化する場合についての例を示してある。
図4(a)は、高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図4(a)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相は0とπとを遷移する。
図4(b)は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図4(b)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相は0、π/2、π、3π/2を遷移する。また、低速信号のビットが1となる期間で位相がπ/2と3π/2とを遷移し、低速信号のビットが0となる期間で位相が0とπとを遷移する。
図4(c)は、光検出部203が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図4(c)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した光信号すなわち低速信号位相変調部105が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、光検出部203の出力信号は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がV、または、−Vとなり、低速信号のシンボルビットの切り替わり点においてのみ電圧が0となる。
図4(d)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図4(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のシンボルビットの切り替わり点においてのみ電圧が0となり、それ以外の期間においては電圧がVとなる。
図4(c)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した光信号すなわち低速信号位相変調部105が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、光検出部203の出力信号は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がV、または、−Vとなり、低速信号のシンボルビットの切り替わり点においてのみ電圧が0となる。
図4(d)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図4(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のシンボルビットの切り替わり点においてのみ電圧が0となり、それ以外の期間においては電圧がVとなる。
そのため、低速信号デコード部205は整流部204が出力する電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させる、すなわち電圧が0となる点で出力信号のパルスレベルを変化させることで、光分岐部201が分岐した光信号から低速信号を取り出すことができる。なお、整流部204が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号デコード部205がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部204が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
このように、本実施形態によれば、送信装置100は、高速信号に応じて位相変調した光信号に対して位相変調を用いて低速信号を重畳する。受信装置200は、遅延干渉を行い、干渉光を電気信号に変換して低速信号を取得する。受信装置200は、送信装置100から取得した光信号をこの光信号から取得した低速信号に応じて位相変調し、デコードすることで高速信号を再現する。これにより、高速信号、および、低速信号を多重することができる。
また本実施形態によれば、送信装置100は、同一の波長の光信号を用いて高速信号と低速信号とを重畳する。これにより、多重信号が単峰性のスペクトルとなるため、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。
また本実施形態によれば、送信装置100は、高速信号の位相変調を高速信号位相変調部104で行い、低速信号の位相変調を低速信号位相変調部105で行う。これにより、必要なときに低速信号位相変調部105を追加するなど、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。
また本実施形態によれば、送信装置100は、低速信号の重畳を位相変調で行うため、高速信号位相変調部104が出力する光信号の強度を失わない。また、受信装置200で低速信号を再現して重畳された信号から低速信号部分を除去するため、光強度の情報を失わない。これにより、高速信号に応じて変調した光信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく低速信号を多重することができる。
また本実施形態によれば、送信装置100は、同一の波長の光信号を用いて高速信号と低速信号とを重畳する。これにより、多重信号が単峰性のスペクトルとなるため、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。
また本実施形態によれば、送信装置100は、高速信号の位相変調を高速信号位相変調部104で行い、低速信号の位相変調を低速信号位相変調部105で行う。これにより、必要なときに低速信号位相変調部105を追加するなど、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。
また本実施形態によれば、送信装置100は、低速信号の重畳を位相変調で行うため、高速信号位相変調部104が出力する光信号の強度を失わない。また、受信装置200で低速信号を再現して重畳された信号から低速信号部分を除去するため、光強度の情報を失わない。これにより、高速信号に応じて変調した光信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく低速信号を多重することができる。
以上、図面を参照してこの発明の第1の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
なお、本実施形態では、遅延干渉部202の遅延量が高速信号の1シンボル時間に相当する場合を説明したが、これに限られない。例えば遅延量を低速信号の1シンボル時間とすることで、低速信号デコード部205に入力される電気信号の電圧が0となる時間を長くし、低速信号デコード部205の識別の余裕を広げ、識別誤りの可能性を低下させても良い。
また、本実施形態では、高速信号位相変調部104が位相変調を行う場合を説明したが、これに限られず、高速信号位相変調部104は差動位相偏移変調を行っても良い。この場合、高速信号位相変調部104に、例えばLiNbO3マッハツェンダ変調器等を用い、高速光受信部207に、例えばマッハツェンダ型遅延干渉計と光検出回路と位相変調デコード回路とを組み合わせた回路や、コヒーレント光受信方式に基づく受信回路等を用いることで、送信装置100および受信装置200を実装することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、送信装置100で低速信号のプリコードを行うことで、受信装置200で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する光伝送システムの例である。
第1の実施形態で説明した受信装置200の低速信号デコード部205は、入力信号のパルスの立ち下がりに応答して出力信号のレベルを変化させる。したがって、ビット誤りが存在すると、誤ったビット以降のビットが反転した信号が出力されてしまう。そのため、受信した光信号に雑音が入ってしまう受信装置200において低速信号のデコードを行うと、バースト的に誤りが生じる。これにより、低速信号の誤り率が高くなるだけでなく、位相変調部206の出力結果も誤ってしまうため、高速信号の誤り率も高くなってしまう。そこで、受信装置200においてデコード処理を行わずに低速信号を取得することができれば、低速信号、高速信号ともに誤り率を低減させることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、送信装置100で低速信号のプリコードを行うことで、受信装置200で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する光伝送システムの例である。
第1の実施形態で説明した受信装置200の低速信号デコード部205は、入力信号のパルスの立ち下がりに応答して出力信号のレベルを変化させる。したがって、ビット誤りが存在すると、誤ったビット以降のビットが反転した信号が出力されてしまう。そのため、受信した光信号に雑音が入ってしまう受信装置200において低速信号のデコードを行うと、バースト的に誤りが生じる。これにより、低速信号の誤り率が高くなるだけでなく、位相変調部206の出力結果も誤ってしまうため、高速信号の誤り率も高くなってしまう。そこで、受信装置200においてデコード処理を行わずに低速信号を取得することができれば、低速信号、高速信号ともに誤り率を低減させることができる。
図5は、本発明の第2の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
第2の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第1の実施形態に加えて送信装置100にさらにプリコード部111を備え、受信装置200の低速信号デコード部205の代わりに低速信号検波部211を備える構成である。なお、その他の処理部は第1の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。プリコード部111および低速信号位相変調部105は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部211は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部206および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置100のプリコード部111は低速信号のプリコードを行う。プリコード部111は入力される電気信号のビットが1である場合(所定のレベルであるとき)に出力信号のパルスレベルを変化させることでプリコードを行う。低速信号位相変調部105はプリコードを行った低速信号に応じて高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の位相変調を行う。また、受信装置200の低速信号検波部211はデコード処理を行わずに、整流部204が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
第2の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第1の実施形態に加えて送信装置100にさらにプリコード部111を備え、受信装置200の低速信号デコード部205の代わりに低速信号検波部211を備える構成である。なお、その他の処理部は第1の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。プリコード部111および低速信号位相変調部105は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部211は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部206および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置100のプリコード部111は低速信号のプリコードを行う。プリコード部111は入力される電気信号のビットが1である場合(所定のレベルであるとき)に出力信号のパルスレベルを変化させることでプリコードを行う。低速信号位相変調部105はプリコードを行った低速信号に応じて高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の位相変調を行う。また、受信装置200の低速信号検波部211はデコード処理を行わずに、整流部204が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図6は、第2の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが0,1,0,0,1,0,1,1,0,0と順次変化する場合についての例を示してある。
図6(a)は、低速信号出力部103が出力する信号のビットの遷移を示す。
図6(a)の縦軸はビット値を示し、横軸は時間を示す。低速信号は1と0とを遷移する。
図6(b)は、プリコード部111が出力する信号のビットの遷移を示す。
図6(b)の縦軸はビット値を示し、横軸は時間を示す。プリコード部111の出力信号は1と0とを遷移する。プリコード部111は、低速信号のビットが1となる点で出力信号のビット値を反転させる。
図6(c)は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図6(c)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相は0、π/2、π、3π/2を遷移する。また、プリコード部111の出力信号のビットが1となる期間で位相がπ/2と3π/2とを遷移し、プリコード部111の出力信号のビットが0となる期間で位相が0とπとを遷移する。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図6は、第2の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが0,1,0,0,1,0,1,1,0,0と順次変化する場合についての例を示してある。
図6(a)は、低速信号出力部103が出力する信号のビットの遷移を示す。
図6(a)の縦軸はビット値を示し、横軸は時間を示す。低速信号は1と0とを遷移する。
図6(b)は、プリコード部111が出力する信号のビットの遷移を示す。
図6(b)の縦軸はビット値を示し、横軸は時間を示す。プリコード部111の出力信号は1と0とを遷移する。プリコード部111は、低速信号のビットが1となる点で出力信号のビット値を反転させる。
図6(c)は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図6(c)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相は0、π/2、π、3π/2を遷移する。また、プリコード部111の出力信号のビットが1となる期間で位相がπ/2と3π/2とを遷移し、プリコード部111の出力信号のビットが0となる期間で位相が0とπとを遷移する。
図6(d)は、光検出部203が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図6(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した一方の光信号すなわち低速信号位相変調部105が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、光検出部203の出力信号は、低速信号のビットが1となった時点において電圧が0となり、その他では電圧はVまたは−Vとなる。
図6(e)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図6(e)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、整流部204が出力する電気信号は、低速信号のビットが1となった時点でその電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVとなる。
図6(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した一方の光信号すなわち低速信号位相変調部105が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、光検出部203の出力信号は、低速信号のビットが1となった時点において電圧が0となり、その他では電圧はVまたは−Vとなる。
図6(e)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図6(e)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、整流部204が出力する電気信号は、低速信号のビットが1となった時点でその電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVとなる。
そのため、低速信号検波部211は整流部204が出力する電気信号の電圧が0となった時点で1を出力し、電圧がVの場合に0を出力することで、低速信号を取得することができる。なお、整流部204が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号検波部211がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部204が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
このように、本実施形態によれば、送信装置100で低速信号をプリコードし、プリコードした低速信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う。これにより、受信装置200は低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得することができるため、デコードに起因した誤りの伝搬を抑制することができる。
以上、図面を参照してこの発明の第2の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
なお、本実施形態では、遅延干渉部202の遅延量が高速信号の1シンボル時間に相当する場合を説明したが、これに限られない。例えば遅延量を低速信号の1シンボル時間とすることで、低速信号検波部211に入力される電気信号の電圧が0となる時間を長くし、低速信号検波部211の識別の余裕を広げ、識別誤りの可能性を低下させても良い。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、送信装置100で高速信号の周波数を2分周したクロック信号と低速信号との論理積となる信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う光伝送システムの例である。これにより、受信装置200で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、送信装置100で高速信号の周波数を2分周したクロック信号と低速信号との論理積となる信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う光伝送システムの例である。これにより、受信装置200で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する。
図7は、本発明の第3の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
第3の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第1の実施形態に加えて送信装置100にさらにクロック出力部121と論理積演算部122とを備え、受信装置200の低速信号デコード部205の代わりに低速信号検波部211を備える構成である。なお、その他の処理部は第1の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。クロック出力部121、論理積演算部122および低速信号位相変調部105は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部211は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部206および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置100のクロック出力部121は高速信号の周波数を2分周した周波数のクロック信号(すなわち、その周波数が高速信号のシンボルレートの半分であるクロック信号)を出力する。論理積演算部122は、低速信号出力部103が出力する低速信号とクロック出力部121が出力するクロック信号の論理積を出力する。すなわち、低速信号のビットが0の場合は出力が0となり、低速信号のビットが1の場合は高速信号の1シンボル時間を周期に光位相振幅がπ/2で切り替わる信号となる。論理積演算部122には、例えばAND回路を用いる。低速信号位相変調部105は論理積演算部122が出力する信号に応じて高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の位相変調を行う。また、受信装置200の低速信号検波部211はデコード処理を行わずに、整流部204が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
第3の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第1の実施形態に加えて送信装置100にさらにクロック出力部121と論理積演算部122とを備え、受信装置200の低速信号デコード部205の代わりに低速信号検波部211を備える構成である。なお、その他の処理部は第1の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。クロック出力部121、論理積演算部122および低速信号位相変調部105は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部211は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部206および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置100のクロック出力部121は高速信号の周波数を2分周した周波数のクロック信号(すなわち、その周波数が高速信号のシンボルレートの半分であるクロック信号)を出力する。論理積演算部122は、低速信号出力部103が出力する低速信号とクロック出力部121が出力するクロック信号の論理積を出力する。すなわち、低速信号のビットが0の場合は出力が0となり、低速信号のビットが1の場合は高速信号の1シンボル時間を周期に光位相振幅がπ/2で切り替わる信号となる。論理積演算部122には、例えばAND回路を用いる。低速信号位相変調部105は論理積演算部122が出力する信号に応じて高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の位相変調を行う。また、受信装置200の低速信号検波部211はデコード処理を行わずに、整流部204が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図8は、第3の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが1,0,0,0,1,1,0,1,1,1と順次変化する場合についての例を示してある。
図8(a)は、高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図8(a)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相は0とπとを遷移する。
図8(b)は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図8(b)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相は0、π/2、π、3π/2を遷移する。このとき、低速信号のビットが0となる期間では位相が0またはπとなる。また、低速信号のビットが1となる期間では、位相がπ/2または3π/2となる信号と、位相が0またはπとなる信号とが25p(=1/40G)s(pico second:ピコ秒)毎に切り替わる。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図8は、第3の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが1,0,0,0,1,1,0,1,1,1と順次変化する場合についての例を示してある。
図8(a)は、高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図8(a)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。高速信号位相変調部104が出力する光信号の位相は0とπとを遷移する。
図8(b)は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図8(b)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部105が出力する光信号の位相は0、π/2、π、3π/2を遷移する。このとき、低速信号のビットが0となる期間では位相が0またはπとなる。また、低速信号のビットが1となる期間では、位相がπ/2または3π/2となる信号と、位相が0またはπとなる信号とが25p(=1/40G)s(pico second:ピコ秒)毎に切り替わる。
図8(c)は、光検出部203が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図8(c)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した一方の光信号すなわち低速信号位相変調部105が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、光検出部203の出力信号は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がV、または、−Vとなる。また、低速信号のビットが1の場合に電圧は0となる。その理由は、低速信号のビットが1となる期間では、低速信号位相変調部105から出力される光信号は、位相がπ/2または3π/2となる信号と、位相が0またはπとなる信号とが25ps毎に切り替わるため、低速信号のビットが1となる期間ではシンボル間の位相差は常にπ/2または3π/2となることによるものである。
図8(d)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図8(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のビットが1の場合に電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVとなる。
図8(c)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した一方の光信号すなわち低速信号位相変調部105が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、光検出部203の出力信号は、低速信号位相変調部105が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がV、または、−Vとなる。また、低速信号のビットが1の場合に電圧は0となる。その理由は、低速信号のビットが1となる期間では、低速信号位相変調部105から出力される光信号は、位相がπ/2または3π/2となる信号と、位相が0またはπとなる信号とが25ps毎に切り替わるため、低速信号のビットが1となる期間ではシンボル間の位相差は常にπ/2または3π/2となることによるものである。
図8(d)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図8(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のビットが1の場合に電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVとなる。
そのため、低速信号検波部211は整流部204が出力する電気信号の電圧が0の場合に1を出力し、電圧がVの場合に0を出力することで、低速信号を取得することができる。なお、整流部204が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号検波部211がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部204が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
このように、本実施形態によれば、送信装置100で高速信号の周波数を2分周したクロック信号と低速信号との論理積となる信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う。これにより、受信装置200は低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得することができるため、デコードに起因した誤りの伝搬を抑制することができる。
以上、図面を参照してこの発明の第3の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、送信装置100で低速信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の周波数変調を行い、受信装置200で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する光伝送システムの例である。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、送信装置100で低速信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の周波数変調を行い、受信装置200で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する光伝送システムの例である。
図9は、本発明の第4の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
第4の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第1の実施形態の送信装置100の低速信号位相変調部105の代わりに周波数変調部131を備え、受信装置200の低速信号デコード部205の代わりに低速信号検波部211を備え、受信装置200の位相変調部206の代わりに周波数変調部231を備える構成である。なお、その他の処理部は第1の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。周波数変調部131は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部211は本発明の低速信号取得部に相当する。また、周波数変調部231および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
第4の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第1の実施形態の送信装置100の低速信号位相変調部105の代わりに周波数変調部131を備え、受信装置200の低速信号デコード部205の代わりに低速信号検波部211を備え、受信装置200の位相変調部206の代わりに周波数変調部231を備える構成である。なお、その他の処理部は第1の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。周波数変調部131は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部211は本発明の低速信号取得部に相当する。また、周波数変調部231および高速光受信部207は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置100の周波数変調部131は、低速信号出力部103が出力する低速信号に応じて、高速信号位相変調部104が位相変調した光信号の周波数変調を行う。また、周波数変調部131は、遅延干渉部202の遅延量の逆数の1/4に相当する周波数を周波数シフト量とする。例えば、遅延干渉部202の遅延量が25ps(pico second:ピコ秒)である場合、1/(25×10-12)×1/4=1010となるため、周波数シフト量は、10Gbpsとする。
受信装置200の低速信号検波部211はデコード処理を行わずに、整流部204が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
受信装置200の周波数変調部231は、低速信号検波部211が出力した信号に応じて、光分岐部201が分岐した他方の光信号の周波数変調を行う。周波数変調部231も周波数変調部131と同様に、遅延干渉部202の遅延量の逆数の1/4に相当する周波数を周波数シフト量とする。
受信装置200の低速信号検波部211はデコード処理を行わずに、整流部204が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
受信装置200の周波数変調部231は、低速信号検波部211が出力した信号に応じて、光分岐部201が分岐した他方の光信号の周波数変調を行う。周波数変調部231も周波数変調部131と同様に、遅延干渉部202の遅延量の逆数の1/4に相当する周波数を周波数シフト量とする。
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。したがって、遅延干渉部202の遅延量は25psとなり、周波数変調部131、231の周波数シフト量は10Gbpsとなる。
図10は、第4の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが1,0,0,0,1,1,0,1,1,1と順次変化する場合についての例を示してある。
図10(a)は、低速信号出力部103が出力する信号のビットの遷移を示す。
図10(a)の縦軸はビットを示し、横軸は時間を示す。低速信号出力部103が出力する信号は0と1とを遷移する。
図10(b)は、周波数変調部131が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図10(b)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。周波数変調部131が出力する光信号は、低速信号のビットが0となる期間で位相が0またはπとなり、低速信号のビットが1となる期間で25psあたりに位相がπ/2だけ遷移し続ける。これは、周波数シフト量10Gbpsで周波数変調を行っているために、25psで位相がπ/2回転するためである。
ここで、高速信号出力部102が40Gbpsの高速信号を出力し、低速信号出力部103が10Gbpsの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。したがって、遅延干渉部202の遅延量は25psとなり、周波数変調部131、231の周波数シフト量は10Gbpsとなる。
図10は、第4の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが1,0,0,0,1,1,0,1,1,1と順次変化する場合についての例を示してある。
図10(a)は、低速信号出力部103が出力する信号のビットの遷移を示す。
図10(a)の縦軸はビットを示し、横軸は時間を示す。低速信号出力部103が出力する信号は0と1とを遷移する。
図10(b)は、周波数変調部131が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図10(b)の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。周波数変調部131が出力する光信号は、低速信号のビットが0となる期間で位相が0またはπとなり、低速信号のビットが1となる期間で25psあたりに位相がπ/2だけ遷移し続ける。これは、周波数シフト量10Gbpsで周波数変調を行っているために、25psで位相がπ/2回転するためである。
図10(c)は、光検出部203が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図10(c)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。このとき、低速信号のビットが1の場合に電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVまたは−Vとなる。また、低速信号のビットの切り替わり点の直後の25psは、電圧が0からVもしくは−Vに、またはVもしくは−Vから0に滑らかに遷移する。
光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した光信号すなわち周波数変調部131が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、遅延干渉部202から出力される電圧は、周波数変調部131が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がV、または、−Vとなり、低速信号のビットが1の場合に電圧は0となる。その理由は、低速信号のビットが1となる期間では、周波数変調部131が出力する光信号はその位相が25psあたりにπ/2だけ遷移し続けるため、低速信号のビットが1となる期間では隣接するシンボル間の位相差は常にπ/2または3π/2となるためである。
図10(d)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図10(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のビットが1の場合に電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVとなる。
図10(c)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部203が出力する電気信号はV、0、−Vを遷移する。このとき、低速信号のビットが1の場合に電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVまたは−Vとなる。また、低速信号のビットの切り替わり点の直後の25psは、電圧が0からVもしくは−Vに、またはVもしくは−Vから0に滑らかに遷移する。
光検出部203が出力する電気信号は、遅延干渉部202が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部202は、光分岐部201が分岐した光信号すなわち周波数変調部131が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が0の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は0になる。隣接するシンボル間の位相差がπ/2または3π/2の場合、遅延干渉部202が出力する光信号の強度は光分岐部201が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度の2倍のとき、出力信号の電圧をVとする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が、光分岐部201が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を0とする。また、光検出部203は、入力された光信号の強度が0のとき、出力信号の電圧を−Vとする。したがって、遅延干渉部202から出力される電圧は、周波数変調部131が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がV、または、−Vとなり、低速信号のビットが1の場合に電圧は0となる。その理由は、低速信号のビットが1となる期間では、周波数変調部131が出力する光信号はその位相が25psあたりにπ/2だけ遷移し続けるため、低速信号のビットが1となる期間では隣接するシンボル間の位相差は常にπ/2または3π/2となるためである。
図10(d)は、整流部204が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図10(d)の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部204が出力する電気信号はVと0とを遷移する。整流部204は、光検出部203が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のビットが1の場合に電圧が0となり、低速信号のビットが0の場合に電圧がVとなる。
そのため、低速信号検波部211は整流部204が出力する電気信号の電圧が0の場合に1を出力し、電圧がVの場合に0を出力することで、低速信号を取得することができる。ただし、整流部204が出力する電気信号は、電圧の立ち上がりと立ち下がりが滑らかになっているため、低速信号検波部211は電圧の立ち上がりまたは立ち下がりが安定したタイミングで検波を行う必要がある。なお、整流部204が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号検波部211がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部204が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
このように、本実施形態によれば、送信装置100で低速信号に応じて、高速信号に応じて位相変調した光信号の周波数変調を行う。これにより、受信装置200は低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得することができるため、デコードに起因した誤りの伝搬を抑制することができる。
以上、図面を参照してこの発明の第4の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
例えば、本実施形態では高速信号が40Gbps、低速信号が10Gbpsである場合を説明した。しかし、これら2つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
なお、本実施形態では、遅延干渉部202の遅延量が高速信号の1シンボル時間に相当する場合を説明したが、これに限られない。例えば遅延量を低速信号の1シンボル時間とし、周波数変調部131の周波数シフト量を2.5GHzとすることで、送信部106から送信される光信号のスペクトル広がりを小さくしてもよい。
また、本実施形態では、受信装置200に周波数変調部231を備え、低速信号成分を除去して高速信号を取り出す場合を説明したが、これに限られない。例えば、周波数変調部131で与える周波数シフト量が小さく、高速信号の復調において周波数変調部231を用いて低速信号成分を除去せずに高速信号をデコードすることができる場合、周波数変調部231を備えず、光分岐部201が分岐した光信号を直接高速光受信部207でデコードすることで、受信装置200の構造を簡易化してもよい。
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、第1の実施形態から第4の実施形態において、整流部204として高速の全波整流回路を用いる場合、オペアンプなどの集積回路で生じる時間遅れに起因して、信号の周波数が高い場合に波形歪みが生じてしまうという問題を解決するものである。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、第1の実施形態から第4の実施形態において、整流部204として高速の全波整流回路を用いる場合、オペアンプなどの集積回路で生じる時間遅れに起因して、信号の周波数が高い場合に波形歪みが生じてしまうという問題を解決するものである。
図11は、第5の実施形態に従った整流部の構成を示す概略ブロック図である。
整流部204は、光源部241と、マッハツェンダ変調部242と、光検出部243とを備える。
光源部241は、CW光を出力する。
マッハツェンダ変調部242は、光検出部203が出力する電気信号に基づいてCW光の強度を変調する。マッハツェンダ変調部242は、予め光検出部203が出力する電気信号の電圧が0のときに出力する光信号の強度が0となるようバイアス電圧を調整する。これにより、光検出部203が出力する電気信号の電圧が0のときに、マッハツェンダ変調部242の出力する光信号の強度が0となり、光検出部203が出力する電気信号の電圧がVまたは−Vのときに、マッハツェンダ変調部242の出力する光信号の強度が最大となる。
光検出部243は、マッハツェンダ変調部242が出力する光信号を電気信号に変換する。光検出部243は、光信号の強度が0のときに出力する電気信号の電圧を0とし、光信号の強度が最大のときに出力する電気信号の電圧をVとする。
整流部204は、光源部241と、マッハツェンダ変調部242と、光検出部243とを備える。
光源部241は、CW光を出力する。
マッハツェンダ変調部242は、光検出部203が出力する電気信号に基づいてCW光の強度を変調する。マッハツェンダ変調部242は、予め光検出部203が出力する電気信号の電圧が0のときに出力する光信号の強度が0となるようバイアス電圧を調整する。これにより、光検出部203が出力する電気信号の電圧が0のときに、マッハツェンダ変調部242の出力する光信号の強度が0となり、光検出部203が出力する電気信号の電圧がVまたは−Vのときに、マッハツェンダ変調部242の出力する光信号の強度が最大となる。
光検出部243は、マッハツェンダ変調部242が出力する光信号を電気信号に変換する。光検出部243は、光信号の強度が0のときに出力する電気信号の電圧を0とし、光信号の強度が最大のときに出力する電気信号の電圧をVとする。
このように、本実施形態によれば、整流部204は、全波整流回路と同等の電気信号を出力することができる。本実施形態に従った整流部204は、オペアンプなどの集積回路を用いず、またマッハツェンダ変調部242は、高速な動作をさせることが容易であることから、歪みの少ない全波整流波形を得ることができる。
以上、図面を参照してこの発明の第5の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
また、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更を加えることができる。
この出願は、2008年9月5日に出願された日本出願特願2008−228061号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
本発明によれば、第1の信号とこの第1の信号よりも低速な第2の信号との多重信号を単峰性のスペクトルとすることができ、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。また、本発明によれば、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。さらに、本発明によれば、第1の信号に応じた位相変調信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく第2の信号を多重することができる。
100…送信装置 101…光源部 102…高速信号出力部 103…低速信号出力部 104…高速信号位相変調部 105…低速信号位相変調部 106…送信部 200…受信装置 201…光分岐部 202…遅延干渉部 203…光検出部 204…整流部 205…低速信号デコード部 206…位相変調部 207…高速光受信部
Claims (19)
- 速度が異なる2つの信号を1つの光信号に多重して送信する送信装置であって、
第1の信号を出力する高速信号出力部と、
前記第1の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行う高速信号位相変調部と、
前記第1の信号よりも低速な第2の信号を出力する低速信号出力部と、
前記第2の信号に基づいて、前記高速信号位相変調部が出力した光信号の位相変調または周波数変調を行う低速信号変調部と、
前記低速信号変調部が出力した光信号を受信装置に送信する送信部と
を備えた送信装置。 - 速度が異なる2つの信号を多重した1つの光信号を受信する受信装置であって、
第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第1の信号よりも低速な第2の信号に基づいて位相変調または周波数変調を行った光信号を送信装置から取得して分岐する光分岐部と、
前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する遅延干渉部と、
前記干渉光を電気信号に変換する光検出部と、
前記電気信号を全波整流する整流部と、
前記全波整流した電気信号に基づいて前記第2の信号を取得する低速信号取得部と、
前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第1の信号を取得する高速信号取得部と
を備える受信装置。 - 前記低速信号変調部は、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記第2の信号に応じて位相変調する低速信号位相変調部を備える請求項1に記載の送信装置。
- 前記光分岐部は、前記第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第2の信号に応じて位相変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流した前記電気信号をデコードして前記第2の信号を取得する低速信号デコード部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第2の信号に応じて位相変調する位相変調部と、前記位相変調部で位相変調した光信号を受信して前記第1の信号を取得する高速光受信部とを備える請求項2に記載の受信装置。 - 前記低速信号変調部は、前記第2の信号が入力され、前記第2の信号が所定のレベルであるときに出力信号のパルスレベルを変化させるプリコード部と、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記プリコード部の前記出力信号に応じて位相変調する低速信号位相変調部とを備える請求項1に記載の送信装置。
- 前記光分岐部は、前記第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行った光信号を、前記第2の信号が所定のレベルであるときにパルスレベルを変化させた信号に応じて位相変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流された前記電気信号を検波して前記第2の信号を取得する低速信号検波部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第2の信号に応じて位相変調する位相変調部と、前記位相変調部で位相変調した光信号を受信して前記第1の信号を取得する高速光受信部とを備える請求項2に記載の受信装置。 - 前記低速信号変調部は、周波数が前記第1の信号のシンボルレートの半分であるクロック信号を出力するクロック出力部と、前記第2の信号と前記クロック信号の論理積を出力する論理積演算部と、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記論理積演算部が出力した信号に応じて位相変調する低速信号位相変調部とを備える請求項1に記載の送信装置。
- 前記光分岐部は、前記第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行った光信号を、周波数が前記第1の信号のシンボルレートの半分であるクロック信号と前記第2の信号との論理積に応じて位相変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流された前記電気信号を検波して前記第2の信号を取得する低速信号検波部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第2の信号に応じて位相変調する位相変調部と、前記位相変調部で位相変調した光信号を受信して前記第1の信号を取得する高速光受信部とを備える請求項2に記載の受信装置。 - 前記低速信号変調部は、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記第2の信号に応じて周波数変調する周波数変調部を備える請求項1に記載の送信装置。
- 前記光分岐部は、前記第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第2の信号に応じて周波数変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流した前記電気信号を検波して前記第2の信号を取得する低速信号検波部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を受信して前記第1の信号を取得する高速光受信部を備える請求項2に記載の受信装置。 - 前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第2の信号に応じて周波数変調する周波数変調部をさらに備え、
前記高速光受信部は、前記周波数変調部で周波数変調した光信号を受信して前記第1の信号を取得する請求項10に記載の受信装置。 - 前記遅延干渉部は、前記第1の信号の1シンボル時間または前記第2の信号の1シンボル時間を遅延量として遅延干渉を行う請求項4、請求項6、請求項10、請求項11の何れかに記載の受信装置。
- 前記低速信号位相変調部は、位相シフト量をπ/2として位相変調する請求項3、請求項5、請求項7の何れかに記載の送信装置。
- 前記位相変調部は、位相シフト量をπ/2として位相変調する請求項4、請求項6、請求項8の何れかに記載の受信装置。
- 前記周波数変調部は、前記送信部から送信される前記光信号を前記受信装置で遅延干渉させる際の遅延量の逆数の1/4に相当する周波数を周波数シフト量として周波数変調を行う請求項9に記載の送信装置。
- 前記周波数変調部は、前記遅延干渉部の遅延量の逆数の1/4に相当する周波数を周波数シフト量として周波数変調を行う請求項11に記載の受信装置。
- 請求項1に記載の送信装置および請求項2に記載の受信装置、または、
請求項3に記載の送信装置および請求項4に記載の受信装置、または、
請求項5に記載の送信装置および請求項6に記載の受信装置、または、
請求項7に記載の送信装置および請求項8に記載の受信装置、または、
請求項9または請求項15に記載の送信装置および請求項10、請求項11または請求項16のいずれかに記載の受信装置を備える光伝送システム。 - 速度が異なる2つの信号を1つの光信号に多重して送信する光伝送方法であって、
第1の信号を出力し、
前記第1の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行って位相変調された光信号を出力し、
前記第1の信号よりも低速な第2の信号を出力し、
前記第2の信号に基づいて、前記位相変調された光信号の位相変調または周波数変調を行って受信装置に送信する光伝送方法。 - 速度が異なる2つの信号を多重した1つの光信号を受信する光伝送方法であって、
第1の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第1の信号よりも低速な第2の信号に基づいて位相変調または周波数変調した光信号を送信装置から取得して分岐し、
前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力し、
前記干渉光を電気信号に変換し、
前記電気信号を全波整流し、
前記全波整流した電気信号に基づいて前記第2の信号を取得し、
前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第1の信号を取得する光伝送方法。
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