(57)【要約】【課題】通信品質を改善できる光送信装置を提供する。【解決手段】連続光を電気信号により変調して変調光を出力する変調手段を有する光送信装置であって、電気信号の振幅が基準値のときに変調光の強度は最大値となり、電気信号の振幅が基準値より大きくなる程、変調光の強度は最大値より小さくなり、かつ、電気信号の振幅が基準値より小さくなる程、変調光の強度は最大値より小さくなり、基準値は、電気信号の振幅の絶対値の最大値以外の値である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光を電気信号により変調して変調光を出力する変調手段を有する光送信装置であって、
前記電気信号の振幅が基準値のときに前記変調光の強度は最大値となり、前記電気信号の振幅が前記基準値より大きくなる程、前記変調光の強度は前記最大値より小さくなり、かつ、前記電気信号の振幅が前記基準値より小さくなる程、前記変調光の強度は前記最大値より小さくなり、
前記基準値は、前記電気信号の振幅の絶対値の最大値以外の値であることを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
前記基準値は、前記電気信号の振幅の最大値と最小値の中間値であることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
前記基準値は零であることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項４】
前記変調手段は、前記電気信号が入力されていないときに、前記最大値の振幅の光信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項５】
変調光を受信して前記変調光の強度の変化に対応する振幅の変化を有する電気信号を出力する受信手段と、
前記電気信号の振幅が最大値に達したかを判定し、前記電気信号が最大値に達してから次に最大値に達するまでの期間の振幅を前記最大値に対して反転させることを、前記電気信号が最大値に達してから次に最大値に達するまでの期間の１つおきに実行して変換後の電気信号を出力する変換手段と、
を備えていることを特徴とする光受信装置。
【請求項６】
前記変換手段は、前記最大値が前記変換後の電気信号の振幅の所定値となる様に変換することを特徴とする請求項５に記載の光受信装置。
【請求項７】
前記所定値は零であることを特徴とする請求項６に記載の光受信装置。
【請求項８】
前記変換手段は、前記電気信号の振幅が、前記最大値から所定値を減じた閾値を超えたときに、前記最大値に達したと判定することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の光受信装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおける品質改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信システムは、従来の強度変調又はオン・オフ変調（ＯＯＫ）から、直交位相変調（ＱＡＭ）といったより複雑な多値変調方式へと移行している。さらに、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調したベースバンド信号で、連続光を強度変調する光ＯＦＤＭシステムも提案されている。特許文献１は、これら多値変調又は光ＯＦＤＭ変調で使用する光変調器を開示している。また、特許文献２は、多値変調又は光ＯＦＤＭ変調された光を受信する際のコヒーレント受信装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５１６７４３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９９６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光変調器は、連続光を入力とし、端子に印加される印加電圧に応じて出力する光の強度と位相を変化させるマハツェンダ干渉計をその基本構成要素としている。図１は、マハツェンダ干渉計の動作原理を示す図である。図１（Ａ）は、印加電圧と出力光の強度及び位相との関係を示す図である。図１（Ａ）においては、端子への印加電圧をＡとすると、出力光の位相は０であり、その強度が最大となることが示されている。また、印加電圧を−Ａとすると、出力光の位相はπであり、その強度が最大となることが示されている。したがって、例えば、印加電圧が零のときに、黒塗の四角で示す基準点で動作する様に、マハツェンダ干渉計を設定し、送信データが１であるか０であるかに応じて、印加電圧にＡ又は−Ａを入力することでＰＳＫ変調された光信号を出力することができる。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の白丸、黒丸及び基準点である四角に対応するＩＱ平面上の位置を、同じ記号で示したものである。なお、基準点は、光変調器に入力するバイアス電圧により調整できる。
【０００５】
光変調器は、図１（Ａ）にその原理を示すマハツェンダ干渉計を同相（Ｉ）成分用と直交（Ｑ）成分用に２つ設け、入力される連像光を分岐して、各マハツェンダ干渉計に入力して変調し、直交成分用のマハツェンダ干渉計の出力光の位相をπ／２だけずらして、同相成分用のマハツェンダ干渉計の出力光と合波するものである。なお、図１（Ａ）に示す特性から、印加電圧に応じて出力光の強度も変化する。したがって、光変調器は、振幅にも情報を載せるＱＡＭ変調や、光ＯＦＤＭ変調にも利用できる。
【０００６】
ここで、光ＯＦＤＭ変調や多値変調を行う際のベースバンド信号は、一般的にピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）が大きい。このため、ベースバンド信号の最大振幅が、図１（Ａ）の光強度の最大値となる様に光変調器を動作させる必要があるが、この場合、光信号の多くの部分の強度は小さくなってしまう。つまり、光変調器の平均的な出力パワーは小さくなる。このため、送信する光信号は劣化しやすくなる。
【０００７】
本発明は、通信品質を改善できる光送信装置及び光受信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によると、光送信装置は、連続光を電気信号により変調して変調光を出力する変調手段を有する光送信装置であって、前記電気信号の振幅が基準値のときに前記変調光の強度は最大値となり、前記電気信号の振幅が前記基準値より大きくなる程、前記変調光の強度は前記最大値より小さくなり、かつ、前記電気信号の振幅が前記基準値より小さくなる程、前記変調光の強度は前記最大値より小さくなり、前記基準値は、前記電気信号の振幅の絶対値の最大値以外の値であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様によると、光受信装置は、変調光を受信して前記変調光の強度の変化に対応する振幅の変化を有する電気信号を出力する受信手段と、前記電気信号の振幅が最大値に達したかを判定し、前記電気信号が最大値に達してから次に最大値に達するまでの期間の振幅を前記最大値に対して反転させることを、前記電気信号が最大値に達してから次に最大値に達するまでの期間の１つおきに実行して変換後の電気信号を出力する変換手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
雑音に対する耐性が強くなり通信品質を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光変調器の動作の説明図。
【図２】一実施形態による光送信装置の変調部の動作の説明図。
【図３】一実施形態による光送信装置が送信する光信号の説明図。
【図４】一実施形態による光送信装置及び光受信装置の概略的な構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１３】
図４（Ａ）は、本実施形態による光送信装置５００の概略的な構成図である。変調部５１は、既に説明した光変調器を有し、連続光を、例えばベースバンド信号である、送信する情報に対応する電気信号により変調して変調光を出力する。なお、直交変調する場合には、連続光を分岐し、２つの電気信号で各連続光を変調し、一方の変調光の位相をπ／２だけずらして他方の変調光と合波する。なお、以下の説明においては、説明を簡略化するため１つの電気信号のみを用いる。しかしながら、電気信号の数は本発明において問題ではない。
【００１４】
図２は、本実施形態による光送信装置５００の変調部５１の動作の説明図である。図２に示す様に、本実施形態では、変調部５１の出力光の強度が最大となる点が基準点となる様に変調部５１のバイアス電圧を設定する。つまり、電気信号の振幅が零のときに変調部５１の出力光の強度が最大となる様に設定する。なお、図２においては、位相０の領域の最大強度となる位置を基準点としているが、位相πの領域の最大強度となる点を基準点としても良い。なお、本実施形態では、基準点を中心とし、光強度が零とならない範囲を変調部５１の動作範囲とする。
【００１５】
図３は、本実施形態による変調部５１が出力する変調光の説明図である。なお、図３（Ａ）は、変調部５１に入力する電気信号を示している。上述した様に、図３（Ａ）に示す電気信号の振幅が零のときに、最大強度の光が出力される様に、変調部５１は設定されている。したがって、図２の特性より、電気信号の振幅が零より増加しても、零より減少しても、変調光の強度は減少することになる。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の電気信号で連続光を変調した変調光の強度波形を示している。なお、図３（Ｂ）の符号３１、３２、３３、３４、３５及び３６で示す位置は、それぞれ、図３（Ａ）の符号２１、２２、２３、２４、２５及び２６で示す位置に対応している。
【００１６】
図３（Ｂ）に示す様に、変調光の強度波形は、電気信号の波形の内、基準値である振幅が零以上の部分を、基準値に対して折り返したものとなっている。よって、変調光の強度は、電気信号の振幅の絶対値が大きくなる程小さくなることが分かる。ここで、ピーク対平均電力比が大きいことは、電気信号の振幅の絶対値が平均的に小さく、電気信号の振幅の絶対値が大きくなることが稀であることを示している。したがって、電気信号のピーク対平均電力比が大きい場合、変調部５１が出力する変調光の強度は、通常の変調方法とは逆に、平均的に高くなり、稀に小さくなることになる。したがって、変調光の平均的な出力パワーも大きくなる。これは、雑音等に対する耐性が高くなることを意味し、よって、通信品質が改善される。
【００１７】
図４（Ｂ）は、本実施形態による光受信装置６００の概略的な構成図を示している。受信部６１は、例えば、コヒーレント受信を行い、受信光の強度の変化に応じて振幅が変化する電気信号を変換部６２に出力する。例えば、図３（Ｂ）に示す光信号を受信した場合、受信部６１は、図３（Ｂ）に示す波形の電気信号を変換部６２に出力することになる。図３（Ｂ）に示す波形の電気信号は、図３（Ａ）に示す元の波形の基準値である振幅が零以上の部分を、基準値に対して零以下となる様に折り返したものである。変換部６２は、図３（Ｂ）に示す波形に対応する電気信号の振幅の最大値から次の最大値までの間を１つおきに折り返して、図３（Ａ）に示す波形を復元する。
【００１８】
具体的には、図３（Ｂ）に示す波形の電気信号を、例えば、サンプリングしてサンプリング値をメモリに保存する。続いて、サンプリング値が最大値に達したときをその時間順に判定する。なお、最大値に達したかの判定は、理論的な最大値から所定値を減じた値を閾値とし、サンプリング値がこの閾値を超えるとサンプリング値が最大値に達したと判定する。なお、所定値を減じるのは誤差に対応するためである。
【００１９】
図３（Ｂ）に示す波形の場合、符号３１、３２、３３、３４、３５及び３６の位置において最大値に達しと判定される。変換部６２は、最初にサンプリング値が最大値に達した符号３１から、２番目にサンプリング値が最大値に達した符号３２の間のサンプリング値を最大値に対して反転させる。一方、２番目にサンプリング値が最大値に達した符号３２から、３番目にサンプリング値が最大値に達した符号３３の間のサンプリング値についてはそのままとする。同様に、３番目にサンプリング値が最大値に達した符号３３から、４番目にサンプリング値が最大値に達した符号３４の間のサンプリング値を最大値に対して反転させ、４番目にサンプリング値が最大値に達した符号３４から、５番目にサンプリング値が最大値に達した符号３５の間のサンプリング値についてはそのままとする。さらに、５番目にサンプリング値が最大値に達した符号３５から、６番目にサンプリング値が最大値に達した符号３６の間のサンプリング値を最大値に対して反転させる。そして、反転前の最大値のときに、ベースバンド信号の振幅が基準値である零となる様に反転後のサンプリング値をシフトさせる。最後に変換部６２は、シフト後のサンプリング値に基づき図３（Ａ）に示す電気信号を復調部６３に出力し、復調部６３は受信する電気信号の復調を行う。なお、先にシフトさせたのち、反転させる構成とすることもできる。
【００２０】
なお、上述した実施形態では、奇数番目に最大値に達してからその次に最大値に達するまでの間を反転していた。この場合、変換部６２は、図３（Ａ）に示す波形を完全に反転させた波形の電気信号を出力する場合もあり得る。しかしながら、復調部６３における復調処理は、基準位相を検出して行うため、このことは、復調部６３での復調処理には影響しない。よって、偶数番目に最大値に達してからその次に最大値に達するまでの間を反転する形態であっても良い。
【００２１】
また、上記実施形態においては、電気信号の振幅の基準値を零とし、このときに変調光の強度が最大となる様に変調部５１を設定していた。しかしながら、例えば、電気信号の振幅の最大値と最小値の中間値を基準値とすることもできる。また、変調部５１に電気信号が入力されていないときに、変調部５１が出力する光の強度が最大となる様に設定することもできる。さらには、電気信号の振幅の絶対値の最大値以外の任意の振幅を基準値とすることができる。いずれにしても、電気信号の振幅が基準値のときに変調部５１は最大強度の光信号を出力し、電気信号の振幅と基準値との差が大きくなる程、変調部５１は、その強度を小さくして光信号を出力する。この構成により、従来の変調方法と比較して、変調光の平均的なパワーを大きくすることができ信号品質を改善することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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