(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべきデータ信号が入力するデータ入力端子（１２）と、
当該データ入力端子（１２）からのデータ信号に応じて、当該データ信号を搬送するＲＺ光パルスであって、当該データ信号のビットレートの半周期の１／２以上の半値全幅を具備するＲＺ光パルスを発生するＲＺ光パルス発生手段（１０，１４）と、
当該ＲＺ光パルス発生手段（１０，１４）から出力される光パルスのピーク部分を抑圧するピーク抑圧手段（１６，１８）
とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
当該ピーク抑圧手段は、当該ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスを、その中央部の窪み底部の光強度が光パルス波形の最大強度部分に対して１／２以上、１以下になるようにピーク部分を抑圧する請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
当該ＲＺ光パルス発生手段は、ＣＷレーザ光源（１０）と、当該ＣＷレーザ光源（１０）の出力光を、当該データ入力端子（１２）からのデータ信号に応じてＲＺ光パルス化するパルス化手段（１４）とからなる請求項１又は２に記載の光送信装置。
【請求項４】
送信すべきデータ信号が入力するデータ入力端子（１２）と、
当該データ入力端子（１２）からのデータ信号に応じたＲＺ光パルスを発生するＲＺ光パルス発生手段（１０，１４）と、
当該ＲＺ光パルス発生手段（１０，１４）から出力される光パルスのピーク部分を抑圧するピーク抑圧手段（１６，１８）
とを具備する光送信装置であって、
当該ピーク抑圧手段は、
当該データ入力端子（１２）からのデータ信号から、その基本周波数と同じ周波数の正弦波信号を生成する正弦波発生手段（１６）と、
当該正弦波発生手段（１６）から出力される当該正弦波信号に従って透過率が変化し、当該ＲＺ光パルス発生手段（１０，１４）から出力される光パルスのピーク部分を抑圧する選択的透過手段（１８）
とを具備する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項５】
当該ピーク抑圧手段は、当該ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスを、その中央部の窪み底部の光強度が光パルス波形の最大強度部分に対して１／２以上、１以下になるようにピーク部分を抑圧する請求項４に記載の光送信装置。
【請求項６】
当該ＲＺ光パルス発生手段は、ＣＷレーザ光源（１０）と、当該ＣＷレーザ光源（１０）の出力光を、当該データ入力端子（１２）からのデータ信号に応じてＲＺ光パルス化するパルス化手段（１４）とからなる請求項４又は５に記載の光送信装置。
【請求項７】
当該パルス化手段（１４）は、当該データ信号のビットレートの半周期の１／２以上の半値全幅を具備するＲＺ光パルスを形成する請求項６に記載の光送信装置。
【請求項８】
当該選択的透過手段が、ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器からなる請求項４乃至７の何れか１項に記載の光送信装置。
【請求項９】
更に、当該ピーク抑圧手段（１６，１８）の出力光を、当該正弦波信号に同期して位相変調する位相変調手段（２０）を具備する請求項４乃至８の何れか１項に記載の光送信装置。
【請求項１０】
当該位相変調手段（２０）の出力光パルスの立上がりでは、光周波数が高い方向にシフトし、当該出力光パルスの立ち下がりでは、光周波数が低い方にシフトしている請求項９に記載の光送信装置。
【請求項１１】
当該位相変調手段（２０）の出力光パルスの中央部の窪みの最下部では、光周波数がシフトしていない請求項１０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、光増幅中継伝送システムに適した光送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器を中継器として使用した光ファイバ伝送路で光強度変調信号を長距離伝送する場合、光ファイバの非線形性等により光信号波形が劣化し、伝送特性が劣化する。このような伝送信号の波形劣化を低減し、伝送特性を改善する方法として、光送信装置において、送信すべきディジタル信号の光強度変調に同期して、位相変調又は偏波変調と光パルスのＲＺ波形化を行う方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例でも伝送特性をある程度改善できるが、より以上の改善が望まれている。
【０００４】
本発明は、光強度変調信号の伝送特性を更に改善する光送信装置を提示することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る光送信装置は、送信すべきデータ信号が入力するデータ入力端子と、当該データ入力端子からのデータ信号に応じて、当該データ信号を搬送するＲＺ光パルスであって、当該データ信号のビットレートの半周期の１／２以上の半値全幅を具備するＲＺ光パルスを発生するＲＺ光パルス発生手段と、当該ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスのピーク部分を抑圧するピーク抑圧手段とを具備することを特徴とする。ＲＺ光パルスの半値全幅を、送信すべきデータ信号のビットレートの半周期の１／２以上とすることで、光パルスの尖頭値が高くなりすぎるのを防止でき、その結果、非線形効果の影響を少なくできる。
また、本発明に係る光送信装置は、送信すべきデータ信号が入力するデータ入力端子と、当該データ入力端子からのデータ信号に応じたＲＺ光パルスを発生するＲＺ光パルス発生手段と、当該ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスのピーク部分を抑圧するピーク抑圧手段とを具備する光送信装置であって、当該ピーク抑圧手段は、当該データ入力端子からのデータ信号から、その基本周波数と同じ周波数の正弦波信号を生成する正弦波発生手段と、当該正弦波発生手段から出力される当該正弦波信号に従って透過率が変化し、当該ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスのピーク部分を抑圧する選択的透過手段とを具備することを特徴とする。これにより、簡単な構成で、所望のピーク抑圧作用を得ることができる。
【０００６】
平均光パワーを同一とする条件下では、従来のＲＺ光パルスと本発明による光パルスとでは、従来のＲＺ光パルスの方がピーク・パワーが高くなる。光ファイバの非線形性は、光信号強度が高いほど急激に増大し、信号波形を劣化させるので、本発明による光パルスは、従来のＲＺ光パルスよりも劣化しにくくなる。本発明では、このようにして、光ファイバ伝送路における非線形性の影響を低減でき、伝送特性を改善できる。
【０００７】
例えば、ピーク抑圧手段は、ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスを、その中央部の窪み底部の光強度が光パルス波形の最大強度部分に対して１／２以上、１以下になるようにピーク部分を抑圧する。伝送路のＱ値を最もよく改善できる。窪みを光パルス波形の最大強度部分に対して１／２より深くすると、２つのＲＺパルスとしての挙動になり、伝送特性の改善効果が低減する。
【０００８】
ＲＺ光パルス発生手段は、ＣＷレーザ光源と、当該ＣＷレーザ光源の出力光を、送信すべきデータ信号に応じてＲＺ光パルス化するパルス化手段とからなる。このようにすることで、所望のパルス幅の光パルスを容易に形成できる。光パルスの半値全幅は、例えば、送信すべきデータ信号のビットレートの半周期の１／２以上が好ましい。この程度にすることで、光パルスの尖頭値が高くなりすぎるのを防止でき、その結果、非線形効果の影響を少なくできる。
【０００９】
ピーク抑圧手段は、送信すべきデータ信号からその基本周波数と同じ周波数の正弦波信号を生成する正弦波発生手段と、当該正弦波発生手段から出力される当該正弦波信号に従って透過率が変化し、当該ＲＺ光パルス発生手段から出力される光パルスのピーク部分を抑圧する選択的透過手段とからなる。これにより、簡単な構成で、所望のピーク抑圧作用を得ることができる。選択的透過手段は例えば、ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器からなる。
【００１０】
更に、ＲＺ光パルス発生手段の出力光を当該正弦波信号に同期して位相変調する位相変調手段を設ける。光パルスを位相変調すると、光ファイバ伝送路の光ファイバの分散及び非線形性との相互作用によって光パルスが圧縮される。しかし、消光比が理想的でない現実の光送信器では、光信号がオフとなっている部分のごくわずかな光強度に位相変調が作用することによって、本来、光信号がない部分に光パルスが徐々に盛り上がってくることになる。その結果、本来、オフと判定されるべき場所がオンと判定される可能性が高くなり、符号誤り率が増大する。本発明では、オフとなっている部分のごくわずかな光をさらに抑圧するように作用するので、オフ部分の増加に基づく符号誤りを低減できる。
【００１１】
換言すると、通常のＲＺパルスを位相変調すると、パルスピークが先鋭化し、非線形性による劣化を強く受けるようになるが、本発明のように、パルスピーク部分を予め抑圧しておくと、位相変調によるパルスピークの先鋭化作用が弱く（窪みが少し浅くなる程度）なり、パルス・ピークの極端な先鋭化が生じない。従って、非線形作用による伝送特性の劣化も少なくなる。
【００１２】
位相変調手段の出力光パルスの立上がりでは、光周波数が高い方向にシフトし、立ち下がりでは、光周波数が低い方にシフトしているように、当該正弦波信号の位相を設定することで、波形劣化を低減できる。好ましくは、位相変調手段の出力光パルスの中央部の窪みの最下部では、光周波数がシフトしていないようにする。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。１０は所定波長（例えば、１５５０ｎｍ帯）のＣＷレーザ光を発生するレーザ光源、１２は、送信すべきディジタル・データ信号が入力するデータ入力端子である。１４は、レーザ光源１０の出力光をデータ入力端子１２から入力するディジタル・データ信号に従って光強度変調して、ＲＺパルス波形にする光強度変調器、１６は、データ入力端子１４から入力するディジタル・データ信号からそのクロック成分（基本周波数成分）を抽出し、その基本周波数の正弦波を発生する正弦波発生回路、１８は、正弦波発生回路１６が発生する正弦波に従い光強度変調器１４の出力光を強度変調して、光強度パルス波形をＭ字形状（即ち、光パルスのピーク部分を凹ませた形）に変形する光強度変調器である。２０は、正弦波発生回路１６が発生する正弦波に従い光強度変調器１８の出力光を位相変調する位相変調器、２２は、正弦波発生回路１６が発生する正弦波に従い位相変調器２０の出力光を偏波変調する偏波変調器である。偏波変調器２２の出力光が光ファイバ伝送路に送出される。
【００１５】
本実施例の動作を説明する。レーザ光源１０は所定波長のＣＷレーザ光を発生し、光強度変調器１４は、データ入力端子１２からのディジタル・データ信号に従いレーザ光源１０の出力光を光強度変調する。光強度変調器１４の出力光は、データ入力端子１２に入力するディジタル・データ信号に対応したＲＺ波形を具備する光パルス信号になる。
【００１６】
正弦波発生回路１６は、データ入力端子１２から入力するディジタル・データ信号からクロック成分を抽出し、抽出したクロック成分の周波数の正弦波信号を生成して、光強度変調器１８、位相変調器２０及び偏波変調器２２に印加する。
【００１７】
光強度変調器１８は、正弦波発生回路１６からの正弦波に従い、光強度変調器１４からのＲＺパルス信号を、そのパルス・ピーク部分が凹んでＭ字状になるように光強度変調する。このような光強度変調器１８としては、例えば、ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器がある。図２は、ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器の特性図を示す。図２で、３０は、ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器の透過特性、３２は印加電圧（正弦波発生回路１６の出力波形）、３４は入力光パルス波形、３６は入力光パルス波形３４に対する出力光パルス波形をそれぞれ示す。
【００１８】
ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器では、図２に符号３０で示すように、駆動電圧に対して正弦波状の繰り返し特性となっており、光の透過量が最大となる電圧Ｖｐを越えた電圧を印加しているときには、透過率が減少する。従って、Ｖｍ＜Ｖｐ＜Ｖｍ＋ΔＶとなるような、直流電圧Ｖｍで、入力光パルス３４に同期した振幅ΔＶの正弦波３２を変調器に印加すると、入力光パルス光３４の光パルスピーク部分で透過率が減少するので、出力光パルス３６は、パルスピーク部分が凹んだＭ字状パルス波形になる。
【００１９】
位相変調器２０は、正弦波発生回路１６の出力する正弦波信号に従って光強度変調器１８の出力光を位相変調し、偏波変調器２２は、正弦波発生回路１６の出力する正弦波信号に従って位相変調器１８の出力光を偏波変調する。位相変調及び偏波変調の作用は、従来例と同様である。但し、本実施例では、パルスピーク部分を予め抑圧したパルスに位相変調を施すことになるので、位相変調によるパルスピークの先鋭化作用が弱く（窪みが少し浅くなる程度）なり、パルス・ピークの極端な先鋭化が生じない。従って、非線形作用による伝送特性の劣化も少なくなる。偏波変調器２２の出力光が、光ファイバ伝送路に送出される。
【００２０】
図３は、本実施例による光パルス波形の一例を示す。従来例による光パルス波形を図４に示す。図３に示す本実施例のＭ字形波形と図４に示す従来例のＲＺ波形とで、伝送特性を調べた。Ｑ値で比較したところ、図４に示す従来例のＲＺ波形では、Ｑ値が１４ｄＢしか達成できなかったのに対し、図３に示す本実施例のＭ字形波形では、１ｄＢ高い１５ｄＢのＱ値を達成できた。
【００２１】
試みに、光強度変調器１８の印加電圧を調整し、図５に示すような台形波形を作成して、伝送特性を調べてみた。この台形波形は、Ｍ字型波形の窪みの部分が頂点の部分に等しくなっている特別な場合と考えることができる。図３及び図４の波形の伝送特性を測定したのと同じ条件で、図５に示す波形でも伝送特性を測定したところ、１４．７ｄＢのＱ値が達成できた。そして、この台形波形から頂辺の中央部を徐々に窪ましていき、Ｍ字型にシフトさせていくと、窪み底部の光強度が頂点の部分の約７５％になるまでは伝送特性が改善され、１５ｄＢまでＱ値が改善した。更に窪みを深くしていくと、窪み底部の光強度が頂点の部分の約５０％では、平らな場合と同程度の１４．７ｄＢのＱ値になった。このことから、最適な伝送特性に±０．３ｄＢの許容度を与えるとき、Ｍ字型の中央部の窪み底部の光強度は頂点の部分のパワーの５０〜１００％とすればよいことがわかった。
【００２２】
窪み底部の強度が光パルス波形の最大強度部分に対して１／２以下になるほど、窪みが深くなると、本来１つであるべきものが、２つのＲＺパルスとして挙動するようになり、伝送特性の改善効果が低減すると考えられる。
【００２３】
通常のＲＺパルスを位相変調すると、パルスピークが先鋭化し、非線形性による劣化を強く受けるようになるが、本実施例のように、パルスピーク部分を予め抑圧したパルスに位相変調を施すと、位相変調によるパルスピークの先鋭化作用が弱く（窪みが少し浅くなる程度）なり、パルス・ピークの極端な先鋭化が生じない。従って、非線形作用による伝送特性の劣化も少なくなる。
【００２４】
強度変調器１２，１８及び位相変調器２０は同じ材料、例えば、ニオブ酸リチウムを使って製造できる。従って、これらを共通のニオブ酸リチウム結晶基板上に形成することも可能である。
【００２５】
光ファイバ伝送路に出力される光パルスの半値全幅は、データ入力端子１２に入力するディジタル信号のビット・レートの半周期の１／２以上であるのが好ましい。光パルスの半値全幅がこれ未満になるほど、光パルス幅が狭くなると、光パルスの尖頭値のパワーが高くなりすぎ、その結果、非線形効果の影響が強くなって、波形が崩れやすくなるからである。
【００２６】
また、位相変調器２０の位相変調及び偏波変調器２２の偏波変調による残留位相変調では、光パルスの立上がりで高周波数方向に、立ち下がりでは低周波数方向に、周波数がシフトするのが好ましい。これにより、光パルス波形の拡がりを抑制できる。従ってまた、残留位相変調で、Ｍ字形光パルス波形の中央部の窪みの最下部で周波数がシフトしていないのが好ましい。
【００２７】
【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、従来例よりも大幅に伝送特性を改善できる。
【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】光強度変調器１８となるニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器の特性図である。
【図３】本実施例により得られるＭ字型パルス波形の一例である。
【図４】従来例のＲＺパルス波形の一例である。
【図５】台形波形の一例である。
【符号の説明】
１０：レーザ光源
１２：データ入力端子
１４：光強度変調器
１６：正弦波発生回路
１８：光強度変調器
２０：位相変調器
２２：偏波変調器
３０：ニオブ酸リチウム結晶を用いたマッハツェンダ型変調器の透過特性
３２：印加電圧
３４：入力光パルス波形
３６：出力光パルス波形
【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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