(57)【要約】【課題】電気８値符号化信号やシリカ平面光波回路とＬｉＮｂＯ３位相変調器の混成集積光回路を使用することなしに、高効率で６４ＱＡＭ光信号を生成する。【解決手段】送信装置は、６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ）の１６のシンボルで光信号を変調する周波数偏移キューイング変調器と、前記変調された光信号を４等位相で変調する、前記周波数偏移キューイング変調器と直列したデュアルパラレルマッハツェンダ変調器とを備える。【選択図】図１
2014022827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ）の１６のシンボルで光信号を変調する周波数偏移キューイング変調器と、
前記変調された光信号を４等位相で変調する、前記周波数偏移キューイング変調器と直列したデュアルパラレルマッハツェンダ変調器と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記周波数偏移キューイング変調器は、２つの副マッハツェンダ変調器を備え、各副マッハツェンダ変調器は、異なったシンボル間距離を有する４角形配置のシンボルを生成し、前記周波数偏移キューイング変調器は、該４角形配置のシンボルを結合することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記周波数偏移キューイング変調器内の２つの副マッハツェンダ変調器は、４つの独立した２値駆動信号によって、独立して駆動されることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記周波数偏移キューイング変調器の４つの駆動信号の振幅（Ａ１〜Ａ４）、およびバイアス電圧（ｖａ、ｖｂ、およびｖｃ）は、光信号の振幅と位相を操作するために調整されることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
前記周波数偏移キューイング変調器の変調条件は、Ａ１＝Ａ２＝０．２５Ｖπ、Ａ３＝Ａ４≒０．５６Ｖπ、ｖａ＝ｖｂ＝０．５Ｖπ、およびｖｃ＝０（Ｖπは前記副マッハツェンダ変調器のスイッチング電圧）で、６４ＱＡＭコンスタレーションのうち、１６のシンボルを作ることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
前記デュアルパラレルマッハツェンダ変調器は、２つの副マッハツェンダ変調器を備え、各副マッハツェンダ変調器は、２つの独立した２値駆動信号によって、独立して駆動されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項７】
周波数偏移キューイング変調器が、入力光信号の振幅と位相を操作することによって、６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ）の１６のシンボルを生成するステップと、
デュアルパラレルマッハツェンダ変調器が、前記変調された光信号を４等位相で変調するステップと、
を含むことを特徴とする６４ＱＡＭ光信号を生成するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置および光ファイバリンクを備える光通信システムにおいて使用される６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ、64-ary quadrature amplitude modulation）光信号を生成する送信装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいて、高い周波数利用効率を得るための変調方式として、６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ）方式は有望な方法の一つである。これまで、６４ＱＡＭ光信号を生成するための方法は、いくつか提案されている。
【０００３】
非特許文献１および非特許文献２では、６４ＱＡＭ光信号は、主ＭＺ干渉計の中に統合された２つの副ＭＺＭを備える１つのデュアルパラレルマッハツェンダ変調器（ＤＰ−ＭＺＭ）を使用することによって生成される（図６（ａ）および（図６（ｂ））。６４ＱＡＭ光信号生成のため、ＤＰ−ＭＺＭの各ＭＺＭは、電気８値符号化信号によって駆動され、この８値符号化信号は、光電気スキーム（非特許文献１）または高速デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）（非特許文献２）のいずれかによって合成される。
【０００４】
非特許文献３では、電気２値駆動信号による新しい送信器が提案され、実証される。この送信器の技術は、シリカ平面光波回路（ＰＬＣ：planar lightwave circuit）とＬｉＮｂＯ３位相変調器の混成集積に基づいている（図６（ｃ））。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】A. H. Gnauck, etal., JLT, vol. 30, 2012, pp. 532-536
【非特許文献２】J. Yu, et al.,OFC/NFOEC2010, OThM1
【非特許文献３】A. Sano, et al.,ECOC2009, PD2.2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高分解能で高サンプリングレートなＤＡＣはまだ未成熟な部分が多く、電気の多値符号化信号を増幅するための高速な駆動増幅器が要求されるため、非特許文献１および非特許文献２の方法は、シンボルレートを増加する際に問題を有している。また、非特許文献３の送信器によって生成された、２０ギガボー偏波多重６４ＱＡＭ光信号の性能は、良くなく、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の下限は１０−２ＢＥＲ程度である。さらに、この送信器は非常に複雑で結合器および位相シフト器のような多くの制御パラメータを有する。
【０００７】
したがって、本発明は、電気の８値符号化信号やシリカ平面光波回路とＬｉＮｂＯ３位相変調器の混成集積光回路を使用することなしに、高効率で６４ＱＡＭ光信号を生成する送信装置および方法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】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明の送信装置は、６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ）の１６のシンボルで光信号を変調する周波数偏移キューイング変調器と、前記変調された光信号を４等位相で変調する、前記周波数偏移キューイング変調器と直列したデュアルパラレルマッハツェンダ変調器とを備える。
【０００９】
また、前記周波数偏移キューイング変調器は、２つの副マッハツェンダ変調器を備え、各副マッハツェンダ変調器は、異なったシンボル間距離を有する４角形配置のシンボルを生成し、前記周波数偏移キューイング変調器は、該４角形配置のシンボルを結合することも好ましい。
【００１０】
また、前記周波数偏移キューイング変調器内の２つの副マッハツェンダ変調器は、４つの独立した２値駆動信号によって、独立して駆動されることも好ましい。
【００１１】
また、前記周波数偏移キューイング変調器の４つの駆動信号の振幅（Ａ１〜Ａ４）、およびバイアス電圧（ｖａ、ｖｂ、およびｖｃ）は、光信号の振幅と位相を操作するために調整されることも好ましい。
【００１２】
また、前記周波数偏移キューイング変調器の変調条件は、Ａ１＝Ａ２＝０．２５Ｖπ、Ａ３＝Ａ４≒０．５６Ｖπ、ｖａ＝ｖｂ＝０．５Ｖπ、およびｖｃ＝０（Ｖπは前記副マッハツェンダ変調器のスイッチング電圧）で、６４ＱＡＭのコンスタレーションのうち、１６のシンボルを作ることも好ましい。
【００１３】
また、前記デュアルパラレルマッハツェンダ変調器は、２つの副マッハツェンダ変調器を備え、各副マッハツェンダ変調器は、２つの独立した２値駆動信号によって、独立して駆動されることも好ましい。
【００１４】
上記課題を解決するため本発明の６４ＱＡＭ光信号を生成するための方法は、周波数偏移キューイング変調器が、入力光信号の振幅と位相を操作することによって、６４値直交振幅変調（６４ＱＡＭ）の１６のシンボルを生成するステップと、デュアルパラレルマッハツェンダ変調器が、前記変調された光信号を４等位相で変調するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１５】
高速６４ＱＡＭ信号（＞２０ギガボー）は、高速ＤＡＣまたは高速多値レベル駆動増幅器の問題のため、今まで品質の高い６４ＱＡＭ信号を生成することが困難であった。しかしながら、本発明の送信装置は、高速ＤＡＣまたは高速多値レベル駆動増幅器を用いることなく、一般的な商用の光変調器と、多値レベルの電気信号ではなく電気の２値駆動信号を使用して、効率的に高速６４ＱＡＭ光信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の送信装置の構成を示す。
【図２】本発明のＦＳＫ変調器の動作を示す。
【図３】本発明のＦＳＫ変調器での加算手順と出力信号を示す。
【図４】本発明の送信装置の最終的な出力信号を示す。
【図５】シミュレーションによる各変調器での出力シンボルとシンボル間の全ての遷移を含む信号の軌跡を示す。
【図６】６４ＱＡＭ光信号を生成する既存の装置例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の送信装置の構成を示す。本送信装置は、レーザ光源１と光位相変調部２を備え、光位相変調部２は、直列に並べられた周波数偏移キューイング（ＦＳＫ）変調器２１、およびデュアルパラレルマッハツェンダ（ＤＰ−ＭＺＭ）変調器２２を備える。
【００１８】
ＦＳＫ変調器２１の構成は、ＦＳＫ変調器２１の各副ＭＺＭが二重進行波電極を有していること以外、ＤＰ−ＭＺＭ２２の構成と同じである。一方、ＤＰ−ＭＺＭ２２はｘ−ｃｕｔＭＺＭの組を備えるため、ＤＰ−ＭＺＭ２２の各副ＭＺＭは単一電極を有している。
【００１９】
光位相変調部２は、レーザ光源１からの連続光を、入力２値電気信号のデータ１（ｖ１（ｔ））、データ２（ｖ２（ｔ））、データ３（ｖ３（ｔ））、データ４（ｖ４（ｔ））、データ５（ｖ５（ｔ））、およびデータ６（ｖ６（ｔ））により光位相変調を行い、位相変調光信号を光伝送路に出力する。４つの独立した２値電気信号（ｖ１（ｔ）〜ｖ４（ｔ））によって、ＦＳＫ変調器２１を駆動し、最初に６４ＱＡＭ光信号コンスタレーションの１６シンボル点を作成する。その後、２つの独立した２値電気信号（ｖ５（ｔ）〜ｖ６（ｔ））によって、ＤＰ−ＭＺＭ２２を駆動する。これらの信号の位相が、ＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）光信号と同じ４等位相で変調され、結果として６４ＱＡＭ光信号が生成される。
【００２０】
ＦＳＫ変調器２１は、２つのデュアルドライブマッハツェンダ変調器（ＤＤ−ＭＺＭ）を並列に備える。連続光が２つに分岐され、さらに２つに分岐された後、各ＭＺＭで駆動信号により振幅および位相を操作し、合波され出力される。駆動信号の大きさを調整することによって光信号のチャープを制御することができるため、光信号の振幅と位相を操作することができる。ＦＳＫ変調器２１では、統合された４つのＭＺＭを独立に利用することができる。このため、図１に示すように、ＦＳＫ変調器２１は、各ＭＺＭに４つの独立した２値データを与えることによって、６４ＱＡＭ光信号の１６シンボル点を生成することができる。
【００２１】
ＦＳＫ変調器２１の２つのデュアルドライブマッハツェンダ変調器を、ＭＺＭＡとＭＺＭＢとする。各駆動信号と対応する駆動電圧は、ｖ１（ｔ）〜ｖ４（ｔ）、Ａ１〜Ａ４と表される。すべてのＭＺＭの分岐／合成比を同じであると仮定し、ＭＺＭＡとＭＺＭＢの伝達関数をそれぞれＨＡ（ｔ）とＨＢ（ｔ）とすると、ＦＳＫ変調器２１の出力信号Ｅ０（ｔ）は、
【数１】
2014022827.tif 000003
と表される。ここで、Ｅｉｎ（ｔ）は入力光信号であり、ＶπはＭＺＭのスイッチング電圧であり、ｖｃはＦＳＫ変調器２１の主ＭＺＭ干渉系のバイアス電圧である。各伝達関数ＨＡ（ｔ）とＨＢ（ｔ）は、
【数２】
2014022827.tif 000004
と表される。ここで、ｖａとｖｂは、それぞれＭＺＭＡとＭＺＭＢのバイアス電圧である。この関係から、７つのパラメータ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、ｖａ、ｖｂ、ｖｃ）を調節することによって、６４ＱＡＭコンスタレーションの四分円の中に１６シンボルを生成するためのＦＳＫ変調器２１の変調条件を見つけることができる。
【００２２】
図２は、本発明のＦＳＫ変調器の動作を示す。図２で白丸と黒丸はそれぞれＭＺＭＡとＭＺＭＢの入力と結果を表す。この中で白丸の小円と黒丸の小円は、それぞれＭＺＭＡとＭＺＭＢの入力データシンボルを表し、白丸の大円と黒丸の大円は、それぞれＭＺＭＡとＭＺＭＢの出力結果のデータシンボルを表す。ＦＳＫ変調器２１の出力信号は、ｖｃ＝０のとき、ＭＺＭＡとＭＺＭＢの出力間の単純な和の結果であるため、ＭＺＭＡとＭＺＭＢは、図２に示されたような異なったシンボル間距離を有する４角形の配置を生成する。
【００２３】
２つの出力信号から、１６シンボルが以下のように生成される。ＦＳＫ変調器２１の出力で６４ＱＡＭコンスタレーションの正しい、１６シンボル点を得るため、次の２つの条件が要求される。
【数３】
2014022827.tif 000005
ここで、
【数４】
2014022827.tif 000006
である。
【００２４】
第１の条件は、ＭＺＭＢの出力のシンボル間の距離がＭＺＭＡの出力のシンボル間の距離の２倍であることを意味している。第２の条件は、２つの四角形配置間の距離に関係し、ＭＺＭＡの出力とＭＺＭＢの出力とを加算して、１６のシンボルを作成した時、各シンボル間の距離が等しくなるための条件である。これらの条件から、ＦＳＫ変調器２１の変調条件を以下のように、見つけることができる。Ａ１＝Ａ２＝０．２５Ｖπとｖａ＝０．５Ｖπであるとき、ＭＺＭＡの出力は４角形になり、Ａ３＝Ａ４≒０．５６Ｖπとｖｂ＝０．５Ｖπであるとき、ＭＺＭＢの出力は、図２に示されるように、ＭＺＭＡの出力より大きい４角形になる。
【００２５】
図３は、本発明のＦＳＫ変調器での加算手順と最終的な出力信号を示す。図３（ａ）は、ＭＺＭＡの出力シンボル（白丸）とＭＺＭＢの出力シンボル（黒丸）を、同じ平面上においた図である。図３（ｂ）は、ＭＺＭＢの各シンボルがＭＺＭＡの出力シンボルと結合されることを示す。一番左の図は、ＭＺＭＢの左下のシンボルとＭＺＭＡの各出力シンボルとの結合を示し、結合されたシンボルは、二重丸で表される。同様に、他の図でＭＺＭＢの右下のシンボル、左上のシンボル、右上のシンボルとＭＺＭＡの各出力シンボルとの結合が、二重丸で表される。結果的に、ＦＳＫ変調器２１の出力で、図３（ｃ）に示される、６４ＱＡＭコンスタレーションの四分円の中に置かれた１６シンボルを生成することができる。
【００２６】
この後、ＤＰ−ＭＺＭ２２に、駆動信号ｖ５（ｔ）、ｖ６（ｔ）を入力する。これにより、最終的に６４ＱＡＭコンスタレーションが得られる。図４は、本送信装置の出力での６４ＱＡＭコンスタレーションを示す。
【００２７】
図５は、シミュレーションによる各変調器での出力シンボルとシンボル間の全ての遷移を含む信号の軌跡を示す。図５（ａ）は、各変調器での出力シンボルを示し、図５（ｂ）は、シンボル間の全ての遷移を含む信号の軌跡を示す。それぞれ、左から、ＭＺＭＡ、ＭＺＭＢ、ＦＳＫ変調器２１、ＤＰ−ＭＺＭ変調器２２の出力結果を示す。
【００２８】
以上のように、本発明の送信装置は、商用的に利用可能であるＦＳＫ変調器、およびＤＰ−ＭＺＭ変調器を利用して、電気２値信号により効果的に６４ＱＡＭ光信号を生成することができる。
【００２９】
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１  レーザ光源
２  光位相変調部
２１  周波数偏移キューイング（ＦＳＫ）変調器
２２  デュアルパラレルマッハツェンダ(ＤＰ−ＭＺＭ)変調器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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