(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべきデータ信号に従うＲＺ光パルス列を発生する光パルス発生手段と、
当該光パルス発生手段により発生されるＲＺ光パルスの各１パルス期間内でその偏波を１回転させる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
当該駆動信号生成手段により生成される駆動信号に従い、当該信号光発生手段の出力光の偏波をスクランブルする偏波スクランブラ
とを具備する光送信装置であって、
当該駆動信号生成手段は、
当該送信すべきデータ信号から基本周波数成分を抽出する基本周波数抽出手段と、
当該ＲＺ光パルスのデューティ比に応じた倍率だけ、当該基本周波数抽出手段により抽出された基本周波数を逓倍する周波数逓倍手段と、
当該基本周波数成分に当該周波数逓倍手段により周波数逓倍された信号を混合する混合手段
とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
当該ＲＺ光パルスのデューティ比に応じた倍率が、当該ＲＺ光パルスのデューティ比の逆数に最も近い整数に等しい請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
送信すべきデータ信号に従うＲＺ光パルス列を発生する光パルス発生手段と、
当該光パルス発生手段により発生されるＲＺ光パルスの各１パルス期間内でその偏波を１回転させる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
当該駆動信号生成手段により生成される駆動信号に従い、当該信号光発生手段の出力光の偏波をスクランブルする偏波スクランブラ
とを具備する光送信装置であって、
当該駆動信号生成手段は、
当該送信すべきデータ信号から基本周波数成分を抽出する基本周波数抽出手段と、
当該基本周波数抽出手段により抽出された基本周波数から１以上の奇数高調波を生成する高調波生成手段と、
当該基本周波数成分及び当該高調波生成手段により生成される１以上の奇数高調波を混合する混合手段
とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項４】
当該駆動信号生成手段が更に、生成した駆動信号を、当該ＲＺ光パルス発生手段により生成されるＲＺ光パルス列の光パルス存在期間にのみ出力するゲート手段を具備する請求項１乃至３の何れか１項に記載の光送信装置。
【請求項５】
当該ＲＺ光パルスがソリトン波を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信装置に関し、より具体的には、ＲＺ光パルス信号を出力する光送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＲＺ変調された光パルスの伝送特性を改善する技術として、ビット同期偏波スクランブラが知られている（例えば、Ｆ．Ｈｅｉｓｍａｎｎ等，”Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｃｒａｍｂｌｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｌｏｎｇ−Ｈａｕｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９９４、及び、Ｎ．Ｓ．Ｂｅｒｇａｎｏ等，”Ｂｉｔ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ４ｔｈ  Ｊａｎｕａｒｙ  １９９６，ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１）。
【０００３】
ビット同期偏波スクランブラは、図７に示すように、ＮＲＺパルスのビットに同期して光の位相を１回転させる。図７は、１ビット分の光パルスと、これに同期する位相変調信号（偏波スクランブラの駆動電圧）と、偏波の回転の対応を示す。図７（ａ）は、１ビット分の光パルスを示し、同（ｂ）は、光パルスに同期する位相変調信号を示し、同（ｃ）は偏波の回転を示す。このような位相変調により、偏波状態が図８に示すようにポアンカレ球上で１回転し、同一ビット中に全ての偏波状態が存在するようになる。
【０００４】
このような偏波変調により、光増幅器の有する偏波依存性損失（ＰＤＬ）及び偏波ホールバーニング（ＰＨＢ）による伝送特性劣化（光信号対雑音比の劣化）が軽減されると共に、ビット同期偏波スクランブルに付随して発生する位相変調（プリチャープ）が、パルス波形の整形効果を生み、波形劣化に伴う伝送特性劣化を軽減する。
【０００５】
ビット同期偏波スクランブラは、例えば、位相変調器の入力側に偏光子を４５度傾けて配置した構成からなり、入力するＮＲＺ光パルスに同期した同一周波数の正弦波で位相変調器を駆動する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＲＺ変調された光パルスでは、パルス中の光強度が一定であるので、ビット同期偏波スクランブルを行なった時に全ての偏波状態で光強度は一定となり、均一な偏波スクランブルが達成される。
【０００７】
しかし、ＲＺ変調された光パルスでは、光パルスの中央部で光強度が高く、端部で低くなるので、ビット同期の偏波スクランブルでは、ある特定の偏波状態で光強度が強くなってしまい、偏波スクランブルが不均一となる。この結果、偏波依存性による伝送特性劣化を軽減する効果が不完全となる。また、プリチャープによるパルス整形効果は、ＮＲＺパルスの端部で発生するので、ＲＺパルスに対しては効果が小さい。
【０００８】
この問題はまた、ソリトン波に対しても同様である。
【０００９】
本発明は、有効に高速偏波スクランブルしたＲＺ変調光パルス又はソリトン波を出力する光送信装置を提示することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光送信装置は、送信すべきデータ信号に従うＲＺ光パルス列を発生する光パルス発生手段と、当該光パルス発生手段により発生されるＲＺ光パルスの各１パルス期間内でその偏波を１回転させる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、当該駆動信号生成手段により生成される駆動信号に従い、当該信号光発生手段の出力光の偏波をスクランブルする偏波スクランブラとを具備する光送信装置であって、当該駆動信号生成手段は、当該送信すべきデータ信号から基本周波数成分を抽出する基本周波数抽出手段と、当該ＲＺ光パルスのデューティ比に応じた倍率だけ、当該基本周波数抽出手段により抽出された基本周波数を逓倍する周波数逓倍手段と、当該基本周波数成分に当該周波数逓倍手段により周波数逓倍された信号を混合する混合手段とを具備することを特徴とする。
本発明に係る光送信装置は、送信すべきデータ信号に従うＲＺ光パルス列を発生する光パルス発生手段と、当該光パルス発生手段により発生されるＲＺ光パルスの各１パルス期間内でその偏波を１回転させる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、当該駆動信号生成手段により生成される駆動信号に従い、当該信号光発生手段の出力光の偏波をスクランブルする偏波スクランブラとを具備する光送信装置であって、当該駆動信号生成手段は、当該送信すべきデータ信号から基本周波数成分を抽出する基本周波数抽出手段と、当該基本周波数抽出手段により抽出された基本周波数から１以上の奇数高調波を生成する高調波生成手段と、当該基本周波数成分及び当該高調波生成手段により生成される１以上の奇数高調波を混合する混合手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
これにより、ＲＺ光パルス列の各光パルスを、各１パルス期間内でその偏波を１回転させることができる。即ち、完全な偏波スクランブルを実現できるので、ＲＺ伝送方式（ソリトン伝送を含む。）で、よりよい伝送特性を実現できる。
【００１２】
駆動信号生成手段は、例えば、当該送信すべきデータ信号から基本周波数成分を抽出する基本周波数抽出手段と、当該ＲＺ光パルスのデューティ比（又は、送信すべきデータ信号のデューティ比）に応じた倍率だけ、当該基本周波数抽出手段により抽出された基本周波数を逓倍する周波数逓倍手段と、当該基本周波数成分に当該周波数逓倍手段により周波数逓倍された信号を混合する混合手段とからなる。これにより、簡単な構成で、当該光パルス発生手段により発生されるＲＺ光パルスの各１パルス期間内でその偏波を１回転させる駆動信号を生成できる。ＲＺ光パルスのデューティ比に応じた倍率は、例えば、ＲＺ光パルスのデューティ比の逆数に最も近い整数に等しい。
【００１３】
駆動信号生成手段は、当該送信すべきデータ信号から基本周波数成分を抽出する基本周波数抽出手段と、当該基本周波数抽出手段により抽出された基本周波数から１以上の奇数高調波を生成する高調波生成手段と、当該基本周波数成分及び当該高調波生成手段により生成される１以上の奇数高調波を混合する混合手段とからなる。これにより、ＲＺ光パルスのデューティ比に応じた周波数逓倍率の設定の手間が無くなると共に、デューティ比の逆数が整数にならないような場合でも適切な駆動信号を生成できる。
【００１４】
駆動信号生成手段が更に、生成した駆動信号を、当該ＲＺ光パルス発生手段により生成されるＲＺ光パルス列の光パルス存在期間にのみ出力するゲート手段を具備することにより、光パルスの不在期間に偏波をスクランブルしてしまうことを防止できる。これも伝送特性の改善につながる。
【００１５】
ＲＺ光パルスはソリトン波であってもよい。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。
【００１８】
１０は所定波長、例えば、１．５５μｍ帯でＣＷレーザ発振するレーザ光源であり、その出力光は、データ変調器１２に印加される。データ変調器１２は、送信すべきデータ信号１４に従い、レーザ光源１０からのＣＷ光をＲＺパルス化する。データ変調器１２は、例えば、周知の電界吸収型光変調器からなる。データ変調器１２の出力光は、高速偏波スクランブラ１６に印加される。
【００１９】
クロック抽出回路１８は、データ信号１４からその基本周波数ｆｃ成分、即ちクロックを抽出し、同じ周波数ｆｃの正弦波を出力する。抽出されたクロックは、周波数逓倍回路２０と位相調整回路２２に印加される。周波数逓倍回路２０はＰＬＬ回路からなり、クロック抽出回路１８から出力される正弦波の周波数ｆｃをｎ倍する。周波数逓倍回路２０の倍率ｎは、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルスのデューティ比の逆数に相当する。即ち、周波数逓倍回路２０の倍率ｎは、デューティ比が５０％の場合、２であり、デューティ比が２５％の場合、４である。
【００２０】
周波数逓倍回路２０の出力は混合器２４に印加される。混合器２４には更に、位相調整回路２２により位相調整された、クロック抽出回路１８の出力も印加される。混合器２４は両入力を乗算する。混合器２４の乗算結果は、位相調整回路２６により位相調整されて、高速偏波スクランブラ１６にその駆動信号として印加される。高速偏波スクランブラ１６は、位相調整回路２６の出力により駆動されて、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルスを位相変調して、高速偏波スクランブルする。
【００２１】
図２は、図１の各部の波形を示す。図２（ａ）は、データ変調回路１２から出力されるＲＺ光パルス波形を示す。同（ｂ）は、クロック抽出回路１８により抽出された周波数ｆｃのクロックの波形（正弦波）を示す。同（ｃ）は、周波数逓倍回路２０の出力波形を示す。同（ｄ）は、位相調整回路２６の出力波形を示す。同（ｅ）は、１光パルス内における高速偏波スクランブラ１６による偏波の変化を示す。
【００２２】
位相調整回路２２は、混合器２４の両入力のピークが一致するように、クロック抽出回路１８の出力の位相を調整し、位相調整回路２６は、高速偏波スクランブラ１６に印加する駆動信号のあるピーク値とその両側のボトム値の範囲が、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルス列の１パルス内に収まるように、混合器２４の出力の位相を調整する。
【００２３】
このようにして、高速偏波スクランブラ１６は、図２（ｅ）に示すように、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルス列の各光パルス内で、光位相を３６０度回転させることができる。
【００２４】
データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルスのデューティ比が２５％の場合、周波数逓倍回路２０の倍率は４になる。その場合の各部の波形図を図３に示す。図２と同様に、図３（ａ）は、データ変調回路１２から出力されるＲＺ光パルス波形を示し、同（ｂ）は、クロック抽出回路１８により抽出された周波数ｆｃのクロックの波形（正弦波）を示し、同（ｃ）は、周波数逓倍回路２０の出力波形を示し、同（ｄ）は、位相調整回路２６の出力波形を示し、同（ｅ）は１光パルス内における高速偏波スクランブラ１６による偏波の変化を示す。
【００２５】
図１に示す実施例では、周波数逓倍回路２０の倍率ｎはデューティ比の逆数になるので、デューティ比が３０％というような中途半端な場合には、ｎが整数にならない。ｎが整数にならないと、位相調整回路２２によっても、基本周波数の正弦波のピークと逓倍周波数の正弦波のピークを常に一致させることができない。このように逆数が整数にならないような中途半端はデューティ比の場合には、デューティ比の逆数に最も近い整数を倍率ｎとすればよい。例えば、デューティ比が３０％のときにはｎ＝３とし、デューティ比が６０％のときにはｎ＝２とする。デューティ比の逆数より小さい整数を採用すると、ポアンカレ球を完全には１周せず、デューティ比の逆数より大きい整数を採用すると、ポアンカレ球を１周以上、回ってしまう。従って、単純にデューティ比の逆数に一番近い整数を採用することで、回り足りない場合と回り過ぎる場合のうち、過不足の最も少ない方を選択することになり、より好ましい結果を得ることができる。
【００２６】
上記実施例では、データ信号１４から基本周波数成分を抽出し、そのｎ倍周波数の正弦波に基本周波数を重畳した信号で高速偏波スクランブラ１６を駆動したが、データ信号１４をフーリエ変換して得られる信号により高速偏波スクランブラ１６を駆動しても良い。図４は、その変更実施例の概略構成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００２７】
図４では、周波数逓倍回路３０が、データ信号１４の基本周波数ｆｃ成分の３倍の周波数の正弦波を生成し、周波数逓倍回路３２が、基本周波数ｆｃ成分の５倍の周波数の正弦波を生成する。周波数逓倍回路３２，３４の出力は位相調整回路３４，３６によりそれぞれ位相調整されて混合器３８に印加される。混合器３８には、位相調整回路２２の出力（基本周波数ｆｃの正弦波）も印加されている。混合器３８は３つの入力を乗算する。混合器３８の出力は、位相調整回路２６により位相調整され、駆動信号として高速偏波スクランブラ１６に印加される。
【００２８】
データ信号１４の基本周波数、３倍周波数及び５倍周波数の混合波を高速偏波スクランブラ１６の駆動信号とすることにより、ＲＺ光パルス列の各光パルス部分に対しその偏波をスクランブルすることができる。
【００２９】
図４では、３倍周波数と５倍周波数を使用したが、７倍以上を使用しても良いことは言うまでもない。
【００３０】
図１に示す実施例では、基本的に周波数逓倍回路２０の倍率ｎはデューティ比の逆数になるので、デューティ比が３０％というような中途半端な場合には、ｎが整数にならず、先に説明したような対策が必要になる。これに対し、図４に示す実施例のようにフーリエ変換を使用すると、図１に示す実施例のような不具合が生じず、高速偏波スクランブラ１６に対する適切な駆動信号を生成できる。
【００３１】
ＲＺ光パルス列で光パルスの存在しない期間に位相変調を施すと、伝送特性を劣化させる。即ち、光パルスが存在しない部分にも、実際には光パルスの信号強度の１／１０程度の微弱な光が存在する。これに位相変調が加えられると、光ファイバ伝送路の波長分散及び非線形効果との相互作用により、光パルスの存在しなかった部分に光強度の盛り上がりが発生する。これが伝送特性を劣化させる。これを防ぐには、データ信号１４のパルス期間（又は、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルス列の光パルス期間）のみ、高速偏波スクランブラ１６を駆動するようにすればよい。図５は、そのようにした変更実施例の概略構成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００３２】
図５に示す実施例では、位相調整回路２６と高速偏波スクランブラ１６との間にゲート回路４０を設け、データ信号１４を遅延回路４２で遅延した信号でゲート回路４０の通過を制御し、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルス列で、光パルスの存在する区間のみ、位相調整回路２６の出力を高速偏波スクランブラ１６に印加するようにした。データ信号１４でなく、データ変調器１２の出力光パルスによりゲート回路４０を開閉するようにしても良い。
【００３３】
図５に示す変更は、図４に示す実施例にも適用できる。
【００３４】
混合器２４で周波数逓倍信号に基本周波数を乗算するのは、ＲＺ光パルス列の１光パルス期間で光位相を３６０度回転させるような駆動信号を生成するためである。従って、ゲート回路４０を設ける場合に、混合器２４を省略してもよい。図６は、図５に示す構成から混合器２４を除去した実施例の概略構成ブロック図を示す。図６では、周波数逓倍回路２０の出力が位相調整回路４４により位相調整されてゲート回路４０に入力する。ゲート回路４０は、図５に示す実施例と同様に、データ信号１４を遅延回路４２で遅延した信号により信号通過を制御されている。ゲート回路４０は、データ変調器１２から出力されるＲＺ光パルス列の光パルス期間のみ、位相調整回路４４の出力を通過し、駆動信号として高速偏波スクランブラ１６に印加する。
【００３５】
ＲＺ光パルスの場合を説明したが、ＲＺ光パルスのデューティ比を大幅に小さくしたものがソリトン伝送であり、その意味で、ソリトン伝送方式がＲＺ伝送方式に包含されるものであり、上記実施例をソリトン伝送方式にも適用できることは明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、ＲＺ光パルス又はソリトン波を効果的に高速偏波スクランブルすることができ、ＲＺ伝送方式又はソリトン伝送方式で、伝送特性の大幅な改善を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】デューティ比５０％に対する波形例である。
【図３】デューティ比２５％に対する波形例である。
【図４】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図５】本発明の第３実施例の概略構成ブロック図である。
【図６】本発明の第４実施例の概略構成ブロック図である。
【図７】ＮＲＺ光パルスに対する高速偏波スクランブルの駆動信号と偏波の変化を示す図である。
【図８】ポアンカレ球の説明図である。
【符号の説明】
１０：レーザ光源
１２：データ変調器
１４：送信すべきデータ信号
１６：高速偏波スクランブラ
１８：クロック抽出回路
２０：周波数逓倍回路
２２：位相調整回路
２４：混合器
２６：位相調整回路
３０：周波数逓倍回路
３２：周波数逓倍回路
３４，３６：位相調整回路
３８：混合器
５０：ゲート回路
４２：遅延回路
４４：位相調整回路
【図１】
0003565027.tif 000002
【図２】
0003565027.tif 000003
【図３】
0003565027.tif 000004
【図４】
0003565027.tif 000005
【図５】
0003565027.tif 000006
【図６】
0003565027.tif 000007
【図７】
0003565027.tif 000008
【図８】
0003565027.tif 000009