(57)【要約】【課題】  送信器において各サブキャリアの光周波数間隔が1/Tよりも小さい「高密度光OFDM信号」の生成、受信器において上記高密度光OFDM信号の受信、復調を実現する。【解決手段】  本発明は、変調レートをfとしたとき、OFDM信号のサブキャリア間隔△ｆがf＜2△f＜2fとし、サブキャリア生成手段で光OFDM信号を構成する複数のサブキャリアを生成し、変調手段で個々のサブキャリアに、隣接するサブキャリアとの光周波数間隔△fに対して、f＜2△f＜2fを満足する変調レートfで変調を与えデータ信号とし、合波手段でサブキャリア同士を合波する光送信器と、遅延量が1/2△ｆである自己遅延干渉計であるサブキャリア分離手段で光OFDM信号を各サブキャリアに分離し、復調手段で各サブキャリアに重畳された信号を復調する受信器を有する。【選択図】  図１
2010278914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光OFDM信号を生成する光送信器であって、
光OFDM信号を構成する複数のサブキャリアを生成するサブキャリア生成手段と、
前記サブキャリア生成手段により生成された個々のサブキャリアに、隣接するサブキャリアとの光周波数間隔△fに対して、f＜2△f＜2fを満足する変調レートfで変調を与えデータ信号とする変調手段と、
サブキャリア同士を合波する合波手段と、
を備えることを特徴とする光送信器。
【請求項２】
変調レートがf、サブキャリアの光周波数間隔が△fであり、f＜2△f＜2fを満足する複数のサブキャリアから構成されている光OFDM信号を受信する光受信器であって、
前記光OFDM信号を各サブキャリアに分離するサブキャリア分離手段と、
各サブキャリアに重畳された信号を復調する復調手段を備え、
前記サブキャリア分離手段が、遅延量が１／２△ｆである自己遅延干渉計であること
ることを特徴とする光受信器。
【請求項３】
前記サブキャリア分離手段として、遅延量が1/(2△f)である自己遅延干渉計に加えて、遅延量が1/(4△f)である自己遅延干渉計を接続する
ことを特徴とする請求項２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記サブキャリア分離手段として、自己遅延干渉計に加えてアレイ導波路回折格子の光分波器を接続する
ことを特徴とする請求項２に記載の光受信器。
【請求項５】
前記復調手段として、復調器の前段に光ゲートを更に加え、前記光ゲートにより信号の識別タイミングの時間領域のみ復調器に入力し、復調すること
を特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項６】
変調レートがf、サブキャリアの光周波数間隔が△fであり、f＜2△f＜2fを満足する複数のサブキャリアから構成されている光OFDM信号を受信する光受信器であって、
局発光源を用いたコヒーレント検波回路およびディジタル信号処理による信号の復調部を具備することを特徴とする光受信器。
【請求項７】
前記ディジタル信号処理として、
信号1シンボルを1/(N△f)の時間間隔でサンプリングすることにより得られた信号データs(k/(N△f))に対し、
【数１０】
2010278914.tif 000012
（但し、Nは光OFDM信号を構成するサブキャリアの数を表し、k = 0, 1, …, N-1、n = 0, 1, …, N-1であり、f_0は光OFDM信号を構成する最も低周波側のサブキャリアのキャリア周波数である）
の演算を施すことにより光OFDM信号を構成するn番目のサブキャリアに重畳された信号d_nを復調する
ことを特徴とする請求項６記載の光受信器。
【請求項８】
送信器における前記合波手段は、
偏波保持ファイバと偏波ビーム結合器を用いることで隣接するサブキャリア間の偏波を直交状態にする
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項９】
各サブキャリアのシンボル長をTとしたとき、送信器における前記合波手段の前段に遅延線を具備し、
前記遅延線により、各サブキャリア間のシンボル開始点の時刻差△tが、
【数１１】
2010278914.tif 000013
を満足するように調整する
ことを特徴とする、請求項１または８に記載の光送信器。
【請求項１０】
伝送路で発生する単位光周波数当たりの群遅延差をD、シンボル長をTとしたとき、前記合波手段の前段に遅延線を具備し、
前記遅延線により、各サブキャリア間のシンボル開始点の時間差△tが、
【数１２】
2010278914.tif 000014
を満足するように調整する
ことを特徴とする、請求項１または８に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器及び光受信器に係り、特に、直交周波数分割多重された光信号において、信号スペクトルの高密度化、周波数利用効率の増大を実現するための光送信器及び光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。大容量トラヒック伝送の実現には高い周波数利用効率の実現が必要であり、それを実現する技術として、多値変調技術や光周波数直交分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術が挙げられる。特に光OFDMは、各チャネル間で満足される光周波数の直交性を用いることで、本来ならば発生しうる隣接チャネルからの光干渉を抑制し、高い周波数利用効率を実現する方式であり、多値変調との併用も可能である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１８に光OFDMを実現する送信器の構成の一例を示す。この送信器は光源１０１〜１０４、光変調器２０１〜２０４、光カプラ３０を備えている。それぞれの光源１０１〜１０４から出力される光はサブキャリアと呼ばれ、互いに等しい周波数間隔を持っている（ｆ２−ｆ１＝ｆ３−ｆ２＝ｆ４−ｆ３＝△ｆ）。ここでそれぞれの光源１０１〜１０４から出力されるサブキャリアは、単一の光源から出力された光に対し光位相変調を施すことにより生成してもよい。それぞれのサブキャリアは各変調器２０１〜２０４により周波数間隔と等しい変調レートで個別に変調され、スペクトル広がりを持った信号となる。それらの変調されたサブキャリアを光カプラ３０により合波することで、光OFDM信号が生成される。
【０００４】
図１９に光OFDM信号を各サブキャリアに分離する受信器の構成の一例を示す。この受信器はマッハツェンダー干渉計（MZI: Mach-Zehnder Interferometer）４０、アレイ導波路回折格子（AWG: Arrayed Waveguide Grating）５０１，５０２、光復調器６０１〜６０４を備えている。光OFDM信号は、遅延量がシンボル長の半分に設定されたMZI４０により偶奇それぞれのサブキャリアに分離される。偶奇に分離されたサブキャリアはさらにAWG５０１，５０２により各サブキャリアに分離され、光復調器６０１〜６０４により個別に復調される。
【０００５】
光OFDM信号は周波数スペクトル上に重複を持ったサブキャリアから構成されており、図２０に示すとおり、光OFDM信号を構成するあるチャネルのキャリア周波数は、他のチャネルのNULL点となっている。信号を復調する際には、隣接サブキャリア間の光干渉を抑圧した状態で各サブキャリアを分離する必要がある。これを実現するために、遅延量τがシンボル長Ｔの半分に設定された、すなわちτ=Ｔ／２に設定されたMZI４０を用いて光OFDM信号を自己遅延干渉させ、各サブキャリアの分離を行う。各サブキャリアの光周波数間隔△ｆが△ｆ＝１／Ｔを満足する場合、各サブキャリア間で光周波数が直交化され、遅延干渉されたＴ／２の時間領域においてサブキャリア間の光干渉が抑圧され、波形劣化なく各サブキャリアを分離することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】：  H. Sanjoh, et. al., 'Optical orthogonal frequency division multiplexing using frequency/time domain filtering for high spectral efficiency up to 1 bit/s/Hz,' OFC 2002, ThD1．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光ファイバ通信において高速大容量伝送を実現するためには、さらなる信号スペクトルの狭帯域化、高密度化が必要となる。しかし、上で述べた従来方式ではサブキャリア間の光周波数間隔を1/Tより小さくすることができず、信号スペクトルのさらなる狭帯域化、高密度化が不可能である。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、送信器において各サブキャリアの光周波数間隔が1/Tよりも小さい「高密度光OFDM信号」の生成、受信器において上記高密度光OFDM信号の受信、復調を実現するための光送信器及び光受信器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１は、本発明の原理構成図である。
【００１０】
本発明（請求項１）は、光OFDM信号を生成する光送信器であって、
光OFDM信号を構成する複数のサブキャリアを生成するサブキャリア生成手段１１０と、
サブキャリア生成手段１１０により生成された個々のサブキャリアに、隣接するサブキャリアとの光周波数間隔△fに対して、f＜2△f＜2fを満足する変調レートfで変調を与えデータ信号とする変調手段１２０と、
サブキャリア同士を合波する合波手段１３０と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明（請求項２）は、変調レートがf、サブキャリアの光周波数間隔が△fであり、f＜2△f＜2fを満足する複数のサブキャリアから構成されている光OFDM信号を受信する光受信器であって、
光OFDM信号を各サブキャリアに分離するサブキャリア分離手段２１０と、
各サブキャリアに重畳された信号を復調する復調手段２２０を備え、
サブキャリア分離手段２１０が、遅延量が１／２△ｆである自己遅延干渉計であること
ることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明（請求項３）は、請求項２の光受信器において、
サブキャリア分離手段２１０として、遅延量が1/(2△f)である自己遅延干渉計に加えて、遅延量が1/(4△f)である自己遅延干渉計を接続することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明（請求項４）は、請求項２の光受信器において、
サブキャリア分離手段２１０として、自己遅延干渉計に加えてアレイ導波路回折格子の光分波器を接続することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明（請求項５）は、請求項２乃至４の光受信器において、
復調手段２２０として、復調器の前段に光ゲートを更に加え、前記光ゲートにより信号の識別タイミングの時間領域のみ復調器に入力し、復調することを特徴とする。
【００１５】
本発明（請求項６）は、変調レートがf、サブキャリアの光周波数間隔が△fであり、f＜2△f＜2fを満足する複数のサブキャリアから構成されている光OFDM信号を受信する光受信器であって、
局発光源を用いたコヒーレント検波回路およびディジタル信号処理による信号の復調部を具備することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明（請求項７）は、請求項６の光受信器において、
ディジタル信号処理として、
信号1シンボルを1/(N△f)の時間間隔でサンプリングすることにより得られた信号データs(k/(N△f))に対し、
【００１７】
【数１】
2010278914.tif 000003
（但し、Nは光OFDM信号を構成するサブキャリアの数を表し、k = 0, 1, …, N-1、n = 0, 1, …, N-1であり、f_0は光OFDM信号を構成する最も低周波側のサブキャリアのキャリア周波数である）
の演算を施すことにより光OFDM信号を構成するn番目のサブキャリアに重畳された信号d_nを復調することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明（請求項８）は、請求項１の光送信器の合波手段１３０において、
偏波保持ファイバと偏波ビーム結合器を用いることで隣接するサブキャリア間の偏波を直交状態にすることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明（請求項９）は、請求項１または８の光送信器において、
各サブキャリアのシンボル長をTとしたとき、送信器における合波手段１３０の前段に遅延線を具備し、
遅延線により、各サブキャリア間のシンボル開始点の時刻差△tが、
【００２０】
【数２】
2010278914.tif 000004
を満足するように調整することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明（請求項１０）は、請求項１または８の光送信器において、
伝送路で発生する単位光周波数当たりの群遅延差をD、シンボル長をTとしたとき、合波手段の前段に遅延線を具備し、
遅延線により、各サブキャリア間のシンボル開始点の時間差△tが、
【００２２】
【数３】
2010278914.tif 000005
を満足するように調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上記のように本発明によれば、送信器において各サブキャリア間の光周波数間隔△ｆが1/2T＜△f＜1/T（変調レートをｆとすると、f/2＜△f＜f）を満足する高密度光OFDM信号を生成する送信器で高密度光OFDM信号を各サブキャリアへ分離し、遅延量τが光周波数間隔△fで特徴付けられ、τ=1/2△fを満足することを特徴とするMZIを備えた受信器で上記高密度光OFDM信号を復調することにより、光OFDM信号の狭帯域、高密度化を実現し、伝送路の周波数利用効率を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】高密度OFDM信号である。
【図３】本発明の第1の実施の形態における送信器及び受信器の機能ブロック図である。
【図４】本発明の第1の実施の形態において生成される２つのサブキャリアの例である。
【図５】本発明の第1の実施の形態における高密度OFDMの送信器の構成図である。
【図６】OFFM信号と高密度OFDM信号のスペクトル（実測値）である。
【図７】本発明の第1の実施の形態における受信器の構成図（その１）である。
【図８】BER特性のグラフ（シミュレーション）である。
【図９】本発明の第1の実施の形態における受信器の構成図（その２）である。
【図１０】本発明の第1の実施の形態における実験結果（アイパターン）である。
【図１１】本発明の第1の実施の形態における実験結果（分散耐力のグラフ）である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における送信器の構成図（その１）である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における送信器の構成図（その２）である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における受信器の構成図（その１）である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における受信器の構成図（その２）である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における受信器の構成図（コヒーレント検波＆FFT）である。
【図１７】本発明の第4の実施の形態における送信器の構成図である。
【図１８】光OFDMを実現する送信器の構成の一例である。
【図１９】光OFDM信号を各サブキャリアに分離する受信器の構成の一例である。
【図２０】通常のOFDM信号である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
最初に本発明の概要を説明する。
【００２７】
本発明の原理は以下の通りである。一般に、光周波数間隔△ｆで配置されたＮ個のサブキャリアから構成された光OFDM信号は、
【００２８】
【数４】
2010278914.tif 000006
と表される（非特許文献1）。ここで、d_n (n = 0, N-1)はサブキャリアnに付与されたベースバンド信号を表す。この信号から、各サブキャリアに付与されたベースバンド信号を復調するためには、
【００２９】
【数５】
2010278914.tif 000007
で示されるように、光OFDM信号１シンボルに対し、Ｎ個のサンプルを抽出すればよい。ここでサンプリング間隔△ｔ＝1/N△ｆは、光周波数間隔△ｆによって決定される。従って、通常の光OFDM信号のように光周波数間隔と変調レートが等しくなくとも、すなわち、あるチャネルのキャリア周波数が他のチャネルのNULL点になっていなくとも、上記の式（２）の条件を満足した復調を実施すれば、通常の光OFDM信号よりも図２に示すような高密度、狭帯域な光OFDM信号の伝送が可能となる。
【００３０】
上記サンプリング間隔はMZIにおける遅延量に相当し、適切な遅延量が設定されたMZIを用いることにより高密度光OFDM信号の復調が可能となる。ここでは二つのサブキャリアから構成される高密度光OFDM信号に注目する。キャリア周波数f_0のサブキャリア1とキャリア周波数f_0 +△ｆのサブキャリア２から構成される高密度光OFDM信号S(t)は一般に、
S(t)=d1(t)exp［j2πf0t］+d2(t)exp［j2π(f0+△f)t］        （３）
と表される。ここで、d_n （n =１，２）はサブキャリアｎに付与されたベースバンド信号を表す。この高密度光OFDM信号を遅延量τ=1/2△ｆのMZIにおいて自己遅延干渉させた場合、constructive port、destructive portからはそれぞれ、
(d１(t)+d１(t+τ)exp［j2πf0t］+(d2 (t)-d2 (t+τ))exp［j2π(f0+△f)t］    （４）
(d１(t)-d１(t+τ)exp［j2πf0t］+(d2 (t)+d2 (t+τ))exp［j2π(f0+△f)t］    （５）
という信号が出力される。同一シンボル内での自己遅延干渉である場合はd_n(t)=d_n(t+τ)となるので、隣接するサブキャリアからの干渉は完全に抑圧され、各々の出力ポートよりd_1、d_2がそれぞれ得られる。例えばτ＞Tの場合、同一シンボル内での自己遅延干渉とならないのでd_n(t)=d_n(t+τ)が満足されず、信号を抽出することが不可能となる。従ってτ＜T、すなわち、1/2T＜△fが必須となる。また、△f≧ 1/Tに対しては、通常のOFDM技術やWDM技術が適用可能であるため、本願発明における光OFDM信号の適用領域は1/2T＜△f＜1/Tとなる。三つ以上のサブキャリアから構成される光OFDM信号に対しても同様の議論が可能である。上記のようなMZIで自己遅延干渉を施すことで、隣接するサブキャリア同士を分離することが可能となる。
【００３１】
また、実際の伝送路では波長分散の影響などにより高密度化に伴う伝送ペナルティが発生しうる。その場合は、送信時に隣接するサブキャリア間の偏波状態を直交化する、もしくは各サブキャリアを合波して高密度光OFDM信号を生成する際に、各サブキャリア間でのシンボル同期の最適化を行うことで、ペナルティの軽減を図る。
【００３２】
[第１の実施の形態]
本実施の形態では、２波のサブキャリアを生成する場合を説明する。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施の形態における送信器及び受信器の機能ブロック図である。
【００３４】
同図に示す送信器は、光OFDM信号を構成する複数のサブキャリアを生成するサブキャリア生成部１１０、生成された個々のサブキャリアに、隣接するサブキャリアとの光周波数間隔△fに対して、f＜２△ｆ＜２ｆを満足する変調レートfで変調を与え、データ信号とする変調部１２０、サブキャリア同士を合波する合波部１３０から構成される。
【００３５】
同図に示す受信器は、変調レートがｆ、サブキャリアの光周波数間隔が△fであり、f＜2△ｆ＜2fを満足する複数のサブキャリアから構成されている光OFDM信号を受信するものであり、光OFDM信号を各サブキャリアに分離するサブキャリア分離部２１０と、各サブキャリアに重畳された信号を復調する復調部２２０から構成される。
【００３６】
送信器は、単一光源から出力される連続光にマッハツェンダー変調器（MZM: Mach-Zehnder Modulator）やMZMを並列に配置することで構成されるベクトル変調器などにより強度位相変調を施すことで、二つのサブキャリアを生成する（サブキャリア生成部１１０）。一般にMZMの透過率と印加電圧には図４に示されるような関係があり、例えば点Nを中心に±Vpiの電圧を△f/2[GHz]の周波数で印加することで、△f[GHz]の周波数間隔を持つ二つのサブキャリアが生成される。Vpiは、MZMの半波長電圧である。これら二つのサブキャリアは単一光源から生成されたものであるため、その周波数間隔は常に一定に保たれている。それら二つのサブキャリアを、図５に示すように、MZI１０３やインターリーブフィルタ（ILF: Interleave Filter）を用いることで分離し、光変調器１０４１，１０４２それぞれのサブキャリアに対してf＜2△f＜2fを満足する変調レートfで任意の強度、位相変調を施す（変調部１２０）。ここで、変調レートfは各サブキャリアに変調を施す周波数であり、シンボル長Tの逆数、f = 1/Tで表される。その後光カプラや偏波ビーム結合器（PBC: Polarization Beam Combiner）１０５によりサブキャリアを合波することで高密度光OFDM信号が生成される（合波部１３０）。
【００３７】
送信器としては、図１８に示すものでもよい。この場合も同様に、隣接するサブキャリア間の光周波数間隔△fに対し、変調レートfはf ＜2△f ＜ 2fを満足する必要がある。
【００３８】
図６は、20Gbps NRZ-DQPSKで変調された二つのサブキャリアから構成される光OFDM信号の光周波数スペクトルである。ここで20GbpsのNRZ-DQPSK変調なので、f=10GHzである。同図（Ａ）はf=10GHz、△f=10GHz、同図（Ｂ）はf=10GHz、△f=8GHzとした場合のスペクトルを示している。図６より、高密度光OFDM信号は、通常のf=△fを満足する光OFDM信号よりも狭帯域な光周波数スペクトルを示すことが確認できる。
【００３９】
図７に示す受信器は、遅延量τ=1/2△fを有するMZI２１０と光復調器２２０１，２２０２から構成されている。MZI２１０により二つのサブキャリアからなる高密度光OFDM信号をそれぞれのサブキャリアに分離し、光復調器２２０１，２２０２により各サブキャリアの光信号に対して個別に復調を行う。
【００４０】
図８は、BER特性のグラフであり、同図は数値シミュレーションにより得られた、通常の光OFDM信号、高密度光OFDM信号それぞれに対する受信パワーとビット誤り率（BER: Bit Error Rate）の関係を示している。ここでは二つのサブキャリアに10Gbps NRZ-OOK変調を施し、光カプラにより合波した光OFDM信号、PBCにより合波した光OFDM信号を用いており、通常の光OFDM信号はf=10GHz、△f=10GHz、高密度OFDM信号はf=10GHz、△f=6, 8GHzである。図８より、高密度光OFDM信号においても、信号の伝送が可能であることが分かる。特に△f=8GHz、すなわち光周波数間隔を20%高密度化した高密度光OFDM信号は、通常の光OFDM信号と同等のBER特性を示しており、信号の品質を劣化させることなく光周波数スペクトルの狭帯域化、高密度化が実現できていることが確認できる。
【００４１】
また、図９のように、受信器におけるサブキャリア分離後に光ゲート２１５１，２１５２を組み込む構成も考えられる。一般に、光OFDM信号は各シンボルの境界部分で干渉により波形が劣化し、アイが開いている時間領域が狭いため、強度変調器などで構成される光ゲートを用いることで光信号のアイが開いている識別タイミングの時間領域のみを抽出し、そこから得られた光信号を復調することでBERが改善される場合がある。
【００４２】
図１０は、実験から得られた、通常の光OFDM信号（同図（Ａ））、高密度光OFDM信号（同図（Ｂ））それぞれのアイパターンを示している。ここでは二つのサブキャリアに20Gbps NRZ-DPSK変調を施し、PBCにより合波した光OFDM信号を用いており、通常の光OFDM信号（同図（Ａ））はf=10GHz、△f=10GHz、高密度光OFDM信号（同図（Ｂ）は、f=10GHz、△f=8GHzである。また、受信器においては光ゲートを使用している。図１０より、信号を識別する時間領域においては、高密度光OFDM信号に対しても、通常の光OFDM信号と同程度のアイ開口が確認できる。
【００４３】
図１１は、実験から得られた、通常の光OFDM信号、高密度光OFDM信号それぞれの波長分散耐力を示している。縦軸はBERが10E-3となるときの受信パワーである。ここでは二つのサブキャリアに20Gbps NRZ-DQPSK変調を施し、光カプラにより合波した光OFDM信号ａ，ｂ、PBCにより合波した光OFDM信号ｃ，dを用いており、通常の光OFDM信号ｂ，ｄはf=10GHz、△f=10GHz、高密度光OFDM信号ａ，ｃはf=10GHz、△f=8GHzである。PBCにより合波した光OFDM信号ｃ，ｄでは、二つのサブキャリアの偏波は直交状態となっている。直交偏波なので隣接サブキャリア間の干渉を低減できる。図１１より、PBCで合波することにより、光OFDM信号の波長分散に対する耐力は向上することが確認できる。従って、高い分散耐力が必要となる光伝送システムにおいては、PBCによる合波が効果的である。
【００４４】
［第２の実施の形態］
本実施の形態では、Ｎ波のサブキャリアを生成する場合を説明する。
【００４５】
図１２は、本発明の第２の実施の形態における送信器の構成図であり、光源３０１、ＭＺＭ３０２，光分波器３０３、光変調器３０４１〜３０４４、光カプラまたはPBC３０５１，３０５２、光カプラ３０６から構成される。
【００４６】
図１２に示す送信器は、3つ以上のサブキャリアから構成される光OFDM信号を実現する構成となっている。単一光源３０１から出力された連続光にMZM３０２やベクトル変調器により強度位相変調を施すことで、位相同期がとられた３つ以上のサブキャリアを生成する。例えば3つのサブキャリアを生成するためには、図４における点Mを中心に±Vpi/2程度の電圧を△f[GHz]の周波数で印加することで、△f[GHz]の周波数間隔を持つ３つのサブキャリアが生成される。それらサブキャリアをAWGなどの光分波器３０３を用いて分離する。それぞれのサブキャリアは光変調器３０１１〜３０１４でf＜2△f＜2fを満足する変調レートfで変調され、図５の送信器と同様に光カプラやPBC３０５１，３０５２を用いて合波される。このようにして、３つ以上のサブキャリアから構成される高密度光OFDM信号が生成される。
【００４７】
また、図１３に示されるような方法を用いても、３つ以上のサブキャリアから構成される光OFDM信号を実現することが可能である。単一光源４０１から出力された連続光を光カプラ４０６により分岐し、MZM４０２１，４０２２により一方の連続光に対しては図４における点Nを中心に±Vpiの電圧を△f[GHz]の周波数で印加することで、2△f[GHz]の周波数間隔を持つ二つのサブキャリアを生成し、それらサブキャリアをAWGなどの光分波器４０３１、光変調器４０４１，４０４２を用いて分波、変調を施した後に光カプラ４０７１を用いて合波する。MZM４０２２により、もう一方の連続光に対しては図４における点Mを中心に±Vpi/2程度の電圧を2△f[GHz]の周波数で印加することで、2△f[GHz]の周波数間隔を持つ三つのサブキャリアを生成し、それらサブキャリアを同じくAWGなどの光分波器４０３３，４０３４，４０３５を用いて分波、変調を施した後に光カプラ４０７２で合波する。最後にこれらサブキャリアを光カプラやPBC４０５により合波することで、高密度光OFDM信号が実現される。この方法では、それぞれのMZM４０２１，４０１２で生成されたサブキャリアの周波数間隔が図１２に示された例における周波数間隔よりも広いため、各サブキャリアを分離する際に、チャネル周波数間隔がより広く設計された光分波器を用いることが可能となる。
【００４８】
なお、送信器としては、図１８に示すものでもよい。この場合も同様に、隣接するサブキャリア間の光周波数間隔△fに対し、変調レートfはf＜２△f＜2fを満足する必要がある。
【００４９】
図１４は、本発明の第２の実施の形態における受信器の構成図である。
【００５０】
同図に示す受信器は、遅延量τ=1/2△fを有するMZI５０１とアレイ導波路回折格子(AWG)５０２１，５０２２、光復調器５０３１，５０３２，５０３３，５０３４から構成されている。３つ以上のサブキャリアからなる高密度光OFDM信号をMZI５０１により偶奇のサブキャリアに分離し、偶奇のサブキャリアをAWG５０２１，５０２２により各サブキャリアに分離する。さらに光復調器５０３１〜５０３４により各サブキャリアの光信号に対して個別に復調を行う。
【００５１】
受信器の構成としては、図１５に示すものでもよい。図１５に示す受信器は遅延量τ=1/2△fを有する第一段のMZI６０１と、遅延量τ=1/4△fを有する第二段のMZI６０２１、６０２２、光復調器６０３１〜６０３４から構成されている。５つ以上のサブキャリアからなる光OFDM信号に対しては、必要に応じて第三段、第四段のMZIやAWGが追加された構成となる。高密度光OFDM信号は複数のMZI、またはAWGを用いてひとつひとつのサブキャリアに分離され、光復調器６０３によりそれぞれのサブキャリアの光信号が復調される。
【００５２】
また、第1の実施の形態と同様に、図９のように、受信器におけるサブキャリア分離後に光ゲートを組み込む構成も考えられる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、コヒーレント検波及び、FFTを行う構成について説明する。
【００５４】
図１６は、本発明の第３の実施の形態における受信器の構成を示す。なお、送信器は第１の実施の形態及び第２の実施の形態で示したものと同様とする。
【００５５】
図１６に示す受信器は、光カプラ７０１、局発光源７０２、光検出器７０３、ディジタル回路７０４から構成されている。
【００５６】
受信器へ入射された信号は、局発光源７０２から送出された連続光と光カプラ７０１により合波され、光検出器７０３により電気信号へと変換される。この電気信号がディジタル回路でサンプリング、ディジタル処理されることで、それぞれのサブキャリアに重畳された信号が復調される。このとき1シンボル中を1/N△fの時間間隔でサンプリングすることにより得られた信号データs(k/N△f)(k=0, 1, …, N-1)に対し、式（６）に示すような演算を施すことにより、各サブキャリアに重畳された信号d_n(n=0, 1, …, N-1)が復調される。ここで、Nは高密度光OFDM信号を構成するサブキャリア数、nはサブキャリアの番号を表す。f_0は番目0のサブキャリアのキャリア周波数を表す。
【００５７】
【数６】
2010278914.tif 000008
[第４の実施の形態]
本実施の形態では、送信端におけるシンボル同期の調整の例を説明する。
【００５８】
図１７は、本発明の第４の実施の形態における送信器の構成を示す。
【００５９】
なお、受信器は、第1の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態で示したものと同様とする。
【００６０】
図１７に示す送信器は図５に示す送信器において、各サブキャリアが光カプラまたはPBC１０５により合波される前段に、遅延線８０５１，８０５２を備えたものである。それ以外の構成は図５の構成と同様である。
【００６１】
遅延線８０５１，８０５２はサブキャリア間での各シンボルの開始点の時刻差を調整、すなわちシンボル同期をとるために用いる。高密度光OFDM信号を復調するためには、受信器において同一シンボル内で自己遅延干渉を行う必要がある。これを実現させるためには、遅延量をτ、サブキャリア間のシンボル開始点の時刻差を△tとした場合、τ+|△t|＜Tを満足する必要がある。今、τ=1/2△fであるので、この条件は
|△t|＜T-(1/2△f)
と表すことができる。本実施の形態では、遅延線８０５１，８０５２により、この条件を満足するようにシンボル開始点の時刻差を調整する。また、一般にＮ個のサブキャリアから構成される光OFDM信号に対しては、上記の条件は
【００６２】
【数７】
2010278914.tif 000009
となる。
【００６３】
特に伝送路に波長分散が存在する場合、波長分散によるサブキャリア間の群遅延差を考慮したシンボル同期は分散耐力の向上につながる。波長分散による単位光周波数当たりの群遅延差をD[ps/GHz]とすると、サブキャリア間の群遅延差はD△fとなる。群遅延差を考慮してシンボル同期を行う場合、τ＋|△t −D△f|＜Tを満足する、すなわち
【００６４】
【数８】
2010278914.tif 000010
を満足する△tをシンボル開始点の時刻差として付与することで、波長分散を有する伝送路においても高密度光OFDM信号の伝送が可能となる。また、一般にＮ個のサブキャリアから構成される光OFDM信号に対しては、上記の条件は、
【００６５】
【数９】
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となる。
【００６６】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  光源
２０  光変調器
３０  光カプラ
４０  MZI
５０  AWG
６０  光復調器
１１０  サブキャリア生成手段、サブキャリア生成部
１０１  光源
１０２  MZM
１０３  MZI
１０４  光変調器
１０５  PBC/光カプラ
１２０  変調手段、変調部
１３０  合波手段、合波部
２１０  サブキャリア分離手段、サブキャリア分離部、MZI
２１５  光ゲート
２２０  復調手段、復調部、光復調器
３０１  光源
３０２  MZM
３０３  光分波器
３０４  光変調器
３０５  光カプラ/PBC
３０６  光カプラ
４０１  光源
４０２  MZM
４０３  光分波器
４０４  光変調器
４０５  光カプラ/PBC
４０６，４０７  光カプラ
５０１  MZI
５０２  AWG
５０３  光復調器
６０１，６０２  MZI
６０３  光復調器
７０１  光カプラ
７０２  局発光源
７０３  光検出器
７０４  ディジタル回路
８０１  光源
８０２  MZM
８０３  MZI
８０４  光変調器
８０５  遅延線
８０６  PBC/光カプラ
【図１】
2010278914.tif 000015
【図２】
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【図３】
2010278914.tif 000017
【図４】
2010278914.tif 000018
【図５】
2010278914.tif 000019
【図６】
2010278914.tif 000020
【図７】
2010278914.tif 000021
【図８】
2010278914.tif 000022
【図９】
2010278914.tif 000023
【図１０】
2010278914.tif 000024
【図１１】
2010278914.tif 000025
【図１２】
2010278914.tif 000026
【図１３】
2010278914.tif 000027
【図１４】
2010278914.tif 000028
【図１５】
2010278914.tif 000029
【図１６】
2010278914.tif 000030
【図１７】
2010278914.tif 000031
【図１８】
2010278914.tif 000032
【図１９】
2010278914.tif 000033
【図２０】
2010278914.tif 000034