(57)【要約】  速度の異なる複数の信号を多重し、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で情報を多重し、既存のシステムに必要部位を追加することで実装できる光伝送システム及び光伝送方法を提供する。送信装置は、第１の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行って位相変調された光信号を出力し、前記第１の信号よりも低速な第２の信号に基づいて、前記位相変調された光信号の位相変調または周波数変調を行った光信号を受信装置に送信する。受信装置は、前記送信装置から前記光信号を取得して分岐し、分岐した一方の光信号の遅延干渉を行って干渉光を出力し、干渉光を電気信号に変換して全波整流し、全波整流した電気信号に基づいて前記第２の信号を取得し、分岐した他方の光信号に基づいて前記第１の信号を取得する。
2010026757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度が異なる２つの信号を１つの光信号に多重して送信する送信装置であって、
第１の信号を出力する高速信号出力部と、
前記第１の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行う高速信号位相変調部と、
前記第１の信号よりも低速な第２の信号を出力する低速信号出力部と、
前記第２の信号に基づいて、前記高速信号位相変調部が出力した光信号の位相変調または周波数変調を行う低速信号変調部と、
前記低速信号変調部が出力した光信号を受信装置に送信する送信部と
を備えた送信装置。
【請求項２】
速度が異なる２つの信号を多重した１つの光信号を受信する受信装置であって、
第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第１の信号よりも低速な第２の信号に基づいて位相変調または周波数変調を行った光信号を送信装置から取得して分岐する光分岐部と、
前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する遅延干渉部と、
前記干渉光を電気信号に変換する光検出部と、
前記電気信号を全波整流する整流部と、
前記全波整流した電気信号に基づいて前記第２の信号を取得する低速信号取得部と、
前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第１の信号を取得する高速信号取得部と
を備える受信装置。
【請求項３】
前記低速信号変調部は、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記第２の信号に応じて位相変調する低速信号位相変調部を備える請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記光分岐部は、前記第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第２の信号に応じて位相変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流した前記電気信号をデコードして前記第２の信号を取得する低速信号デコード部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第２の信号に応じて位相変調する位相変調部と、前記位相変調部で位相変調した光信号を受信して前記第１の信号を取得する高速光受信部とを備える請求項２に記載の受信装置。
【請求項５】
前記低速信号変調部は、前記第２の信号が入力され、前記第２の信号が所定のレベルであるときに出力信号のパルスレベルを変化させるプリコード部と、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記プリコード部の前記出力信号に応じて位相変調する低速信号位相変調部とを備える請求項１に記載の送信装置。
【請求項６】
前記光分岐部は、前記第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行った光信号を、前記第２の信号が所定のレベルであるときにパルスレベルを変化させた信号に応じて位相変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流された前記電気信号を検波して前記第２の信号を取得する低速信号検波部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第２の信号に応じて位相変調する位相変調部と、前記位相変調部で位相変調した光信号を受信して前記第１の信号を取得する高速光受信部とを備える請求項２に記載の受信装置。
【請求項７】
前記低速信号変調部は、周波数が前記第１の信号のシンボルレートの半分であるクロック信号を出力するクロック出力部と、前記第２の信号と前記クロック信号の論理積を出力する論理積演算部と、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記論理積演算部が出力した信号に応じて位相変調する低速信号位相変調部とを備える請求項１に記載の送信装置。
【請求項８】
前記光分岐部は、前記第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行った光信号を、周波数が前記第１の信号のシンボルレートの半分であるクロック信号と前記第２の信号との論理積に応じて位相変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流された前記電気信号を検波して前記第２の信号を取得する低速信号検波部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第２の信号に応じて位相変調する位相変調部と、前記位相変調部で位相変調した光信号を受信して前記第１の信号を取得する高速光受信部とを備える請求項２に記載の受信装置。
【請求項９】
前記低速信号変調部は、前記高速信号位相変調部が出力した前記光信号を前記第２の信号に応じて周波数変調する周波数変調部を備える請求項１に記載の送信装置。
【請求項１０】
前記光分岐部は、前記第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第２の信号に応じて周波数変調した光信号を前記送信装置から取得し、
前記低速信号取得部は、前記全波整流した前記電気信号を検波して前記第２の信号を取得する低速信号検波部を備え、
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を受信して前記第１の信号を取得する高速光受信部を備える請求項２に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記高速信号取得部は、前記分岐した前記他方の光信号を前記取得した第２の信号に応じて周波数変調する周波数変調部をさらに備え、
前記高速光受信部は、前記周波数変調部で周波数変調した光信号を受信して前記第１の信号を取得する請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記遅延干渉部は、前記第１の信号の１シンボル時間または前記第２の信号の１シンボル時間を遅延量として遅延干渉を行う請求項４、請求項６、請求項１０、請求項１１の何れかに記載の受信装置。
【請求項１３】
前記低速信号位相変調部は、位相シフト量をπ／２として位相変調する請求項３、請求項５、請求項７の何れかに記載の送信装置。
【請求項１４】
前記位相変調部は、位相シフト量をπ／２として位相変調する請求項４、請求項６、請求項８の何れかに記載の受信装置。
【請求項１５】
前記周波数変調部は、前記送信部から送信される前記光信号を前記受信装置で遅延干渉させる際の遅延量の逆数の１／４に相当する周波数を周波数シフト量として周波数変調を行う請求項９に記載の送信装置。
【請求項１６】
前記周波数変調部は、前記遅延干渉部の遅延量の逆数の１／４に相当する周波数を周波数シフト量として周波数変調を行う請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の送信装置および請求項２に記載の受信装置、または、
請求項３に記載の送信装置および請求項４に記載の受信装置、または、
請求項５に記載の送信装置および請求項６に記載の受信装置、または、
請求項７に記載の送信装置および請求項８に記載の受信装置、または、
請求項９または請求項１５に記載の送信装置および請求項１０、請求項１１または請求項１６のいずれかに記載の受信装置を備える光伝送システム。
【請求項１８】
速度が異なる２つの信号を１つの光信号に多重して送信する光伝送方法であって、
第１の信号を出力し、
前記第１の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行って位相変調された光信号を出力し、
前記第１の信号よりも低速な第２の信号を出力し、
前記第２の信号に基づいて、前記位相変調された光信号の位相変調または周波数変調を行って受信装置に送信する光伝送方法。
【請求項１９】
速度が異なる２つの信号を多重した１つの光信号を受信する光伝送方法であって、
第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第１の信号よりも低速な第２の信号に基づいて位相変調または周波数変調した光信号を送信装置から取得して分岐し、
前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力し、
前記干渉光を電気信号に変換し、
前記電気信号を全波整流し、
前記全波整流した電気信号に基づいて前記第２の信号を取得し、
前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第１の信号を取得する光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の信号を１波長の光に多重する方法に関し、特に高速位相変調信号に低速信号を重畳して伝送する送信装置、受信装置、光伝送システム及び光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムは、長距離大容量の通信を実現する重要な技術となっている。大容量の通信は、送受信に用いられる変復調用のデバイス、および伝送路となる光ファイバの広帯域な特性を用いて実現されている。この特性を生かして、近年では、１００Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）のインターフェース容量を有する光伝送システムの実現が可能な技術が多数実現している。
光ファイバ通信システムを用いて、低速の信号を集約して、１システムにて大容量化伝送を実現する手段としては、これまで、時分割多重方式、および波長分割多重方式が用いられてきた。【０００３】
時分割多重方式を用いた光伝送システムにおいて、送信装置は、周波数同期した低速信号群を電気的に多重して高速電気信号を生成して、この高速電気信号を用いて光を変調して伝送する方式を採用している。また受信装置は、変調した光を検波、識別再生し、時分割方向に分離することにより、多重信号を分離して元の低速信号群を再生する。この方式は、電気的な多重を利用して高速信号を生成できること、またシステムのコストの多くを占める光デバイスが送受信１組でよいことなどから、多重を利用してシステムコストの上昇を抑えることが可能であるというメリットを有する。【０００４】
一方、波長分割多重方式を用いた光伝送システムにおいて、送信装置は、互いに異なる信号波長で発振する光源を有する複数の光送信部を用い、これらの光送信部が出力する光を複数の電気信号で変調する。次に、送信装置は、複数の変調された光を、波長多重回路を用いて多重して、１ファイバ上を伝送させる。また受信装置では、光分離回路を用いて複数の波長を個別に分離した後、複数の受信部を用いて信号を検波、識別再生する。この方式では、低速の信号が異なる方式、フォーマットであっても、多重が可能である。また、この方式では、非常に広い光ファイバの伝送帯域を利用して、非常に多数の波長チャネルを多重することができ、大容量化を容易に実現することが可能である。こうしたことから、この方式は、前述の時分割多重方式と組み合わせて、広く実用化が進んでいる。【０００５】
ところで、高速な光通信の長距離伝送を実現する上で、大きく２つの課題がある。１つめは、光雑音蓄積に対する対策である。強度変調方式において、伝送速度を高速化すると、使用する信号帯域が増加するため、システムが受ける雑音の量も増大する。この結果、受信装置における信号対雑音比の値が小さくなるため、符号誤りが増加するという品質劣化が生じる。２つめは、伝送距離を長距離化すると、損失補償のための光増幅中継器を増やす必要があり、この光増幅中継器が発生する光雑音の蓄積に起因して、受信装置における信号対雑音比の劣化が生じる。したがって、高速化、長距離化を実現するためには、光雑音蓄積の低減、もしくは光雑音蓄積に強い伝送方式の開発が必要となる。【０００６】
近年、このような光雑音蓄積の課題に対して、位相変調方式、特に差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying)方式が注目されている（例えば特許文献１）。差動位相偏移変調方式は、デジタル信号の１、０を伝送するために、隣り合うビットスロットの光の位相をπだけ変化させるという方式である。特に、位相変調方式に１ビット遅延検波受信方式を組み合わせたシステムは、性能の高さと構成の簡易さという利点で注目されている。このシステムでは、送信装置は、送信データが１の場合は、ビットスロットの位相をπだけ変化させ、送信データが０の時には光位相をそのままとする。受信装置は、一方に１ビット遅延素子を配置した２つの分岐に受信信号を分配した後、２つの信号を干渉させる。この結果、現ビットスロットの信号と１ビットスロット前の信号との位相差が２πまたは０になると干渉信号の強度が最大になり、位相差がπとなると消光する。この原理を利用して、受信装置は、位相変化に印加された情報を強度情報に変換して受信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６０５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今後、さらに大容量なサービスの伝送を実現する上では、いくつかの要求条件がある。例えば、次に述べる要求条件が挙げられる。第１に、複数の非常に高速な電気信号を柔軟に多重できること、たとえば非同期な信号であっても多重できることである。第２に、サービスの管理を容易にするため、可能な限り単一の波長スロット内に複数の信号を収容することである。第３に、サービスの需要が発生したときに柔軟に対応する必要があり、高速化が必要となったときに必要部位を追加して実装できる設計となっていることである。【０００９】
このような要求条件を鑑みて大容量化を進める上で、これまでの技術ではいくつかの課題がある。具体的には、時分割多重方式を用いる場合、電気信号の多重を行い、当該電気信号で光の変調を行わなければならないが、非常に高速な電気信号の処理を行うことが困難であるという問題がある。また、多重電気回路を変更しなければならないため、既存の光伝送システムに必要部位を追加する設計を実現することは非常に困難である。【００１０】
一方、波長分割多重方式を用いる場合は、単一の波長スロットに複数の信号を収容することが、一般的には困難であることが課題である。特に、波長スロットの帯域幅だけならば、複数のピークを高密度に多重することで、１つの波長スロット内に波長多重を行うことも可能であるが、このようなピークが複数ある信号の監視は困難であることから、できるだけ単峰的なスペクトルとなっていることが好ましい。
さらに、位相変調方式を用いる場合は、これまでの方法では複数の電気信号を多重することができなかった。【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、速度の異なる複数の信号を多重し、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で情報を多重し、既存のシステムに必要部位を追加することで実装できる送信装置、受信装置、光伝送システム及び光伝送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の送信装置は、速度が異なる２つの信号を１つの光信号に多重して送信する送信装置であって、第１の信号を出力する高速信号出力部と、前記第１の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行う高速信号位相変調部と、前記第１の信号よりも低速な第２の信号を出力する低速信号出力部と、前記第２の信号に基づいて、前記高速信号位相変調部が出力した光信号の位相変調または周波数変調を行う低速信号変調部と、前記低速信号変調部が出力した光信号を受信装置に送信する送信部とを備えている。【００１３】
また、本発明の受信装置は、速度が異なる２つの信号を多重した１つの光信号を受信する受信装置であって、第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第１の信号よりも低速な第２の信号に基づいて位相変調または周波数変調した光信号を送信装置から取得して分岐する光分岐部と、前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する遅延干渉部と、前記干渉光を電気信号に変換する光検出部と、前記電気信号を全波整流する整流部と、前記全波整流した電気信号に基づいて前記第２の信号を取得する低速信号取得部と、前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第１の信号を取得する高速信号取得部とを備えている。
また、本発明の光伝送システムは、本発明の送信装置および本発明の受信装置を備えている。【００１４】
また、本発明の光伝送方法は、速度が異なる２つの信号を１つの光信号に多重して送信する光伝送方法であって、第１の信号を出力し、前記第１の信号に応じて、位相シフト量をπとした位相変調を行って位相変調された光信号を出力し、前記第１の信号よりも低速な第２の信号を出力し、前記第２の信号に基づいて、前記位相変調された光信号の位相変調または周波数変調を行って受信装置に送信する。【００１５】
また、本発明の光伝送方法は、速度が異なる２つの信号を多重した１つの光信号を受信する光伝送方法であって、第１の信号に応じて位相シフト量をπとした位相変調を行ってから前記第１の信号よりも低速な第２の信号に基づいて位相変調または周波数変調した光信号を送信装置から取得して分岐し、前記分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力し、前記干渉光を電気信号に変換し、前記電気信号を全波整流し、前記全波整流した電気信号に基づいて前記第２の信号を取得し、前記分岐した他方の光信号に基づいて前記第１の信号を取得する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、送信装置は、第１の信号に応じて位相変調した光信号に第１の信号よりも低速な第２の信号を位相変調または周波数変調を用いて重畳する。受信装置は、送信装置からの光信号に対して遅延干渉を行い、干渉光を電気信号に変換して全波整流した電気信号に基づいて第２の信号を取得する。また、受信装置は、送信装置からの光信号に基づいて（例えば、送信装置からの光信号を受信することで、あるいは、取得した第２の信号に応じて送信装置からの光信号を位相変調または周波数変調してから受信することで）第１の信号を再現する。これにより、第１の信号、第２の信号を多重することができる。
また本発明によれば、送信装置は、同一の波長の光信号を用いて第１の信号と第２の信号とを重畳する。これにより、多重信号が単峰性のスペクトルとなり、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。
また本発明によれば、送信装置は、第１の信号に応じた位相変調を高速信号位相変調部で行い、第２の信号に基づいた位相変調または周波数変調を低速信号変調部で行う。これにより、必要なときに低速信号変調部を追加するなど、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。
また本発明によれば、送信装置は、第２の信号の重畳を位相変調もしくは周波数変調で行うため、第１の信号に応じた位相変調信号の強度を失わない。また、受信装置で第２の信号を再現して重畳された信号から第２の信号を除去するため、光強度の情報を失わない。これにより、第１の信号に応じた位相変調信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく第２の信号を多重することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】高速信号位相変調部の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
【図３】低速信号位相変調部の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
【図４】（ａ）は第１の実施形態における高速信号位相変調部が出力する光信号の位相の遷移を示す図、（ｂ）は第１の実施形態における低速信号位相変調部が出力する光信号の位相の遷移を示す図、（ｃ）は第１の実施形態における光検出部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図、（ｄ）は第１の実施形態における整流部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図６】（ａ）は第２の実施形態における低速信号出力部が出力する信号のビットの遷移を示す図、（ｂ）は第２の実施形態におけるプリコード部が出力する信号のビットの遷移を示す図、（ｃ）は第２の実施形態における低速信号位相変調部が出力する光信号の位相の遷移を示す図、（ｄ）は第２の実施形態における光検出部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図、（ｅ）は第２の実施形態における整流部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図８】（ａ）は第３の実施形態における高速信号位相変調部が出力する光信号の位相の遷移を示す図、（ｂ）は第３の実施形態における低速信号位相変調部が出力する光信号の位相の遷移を示す図、（ｃ）は第３の実施形態における光検出部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図、（ｄ）は第３の実施形態における整流部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】（ａ）は第４の実施形態における低速信号出力部が出力する信号のビットの遷移を示す図、（ｂ）は第４の実施形態における周波数変調部が出力する光信号の位相の遷移を示す図、（ｃ）は第４の実施形態における光検出部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図、（ｄ）は第４の実施形態における整流部が出力する電気信号の電圧の遷移を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に従った整流部の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について詳しく説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
光伝送システムは、送信装置１００と受信装置２００とを備える。
送信装置１００は、光源部１０１と、高速信号出力部１０２と、低速信号出力部１０３と、高速信号位相変調部１０４と、低速信号位相変調部１０５と、送信部１０６とを備える。なお、低速信号位相変調部１０５は本発明の低速信号変調部に相当する。
光源部１０１は、ＣＷ（Continuous Wave：無変調連続波）光を発出する。光源部１０１には、例えばＤＦＢ（Distributed Feedback：分布帰還）レーザ等を用いる。
高速信号出力部１０２は、所定の周波数のデジタル信号（第１の信号：以下、高速信号とする）を出力する。高速信号出力部１０２は、例えば４０Ｇｂｐｓの信号を出力する。
低速信号出力部１０３は、高速信号より低い周波数のデジタル信号（第２の信号：以下、低速信号とする）を出力する。低速信号出力部１０３は、例えば１０Ｇｂｐｓの信号を出力する。
高速信号位相変調部１０４は、高速信号に応じてＣＷ光の位相変調を行う。
低速信号位相変調部１０５は、低速信号に応じて、高速信号位相変調部１０４が位相変調した光信号の位相変調を行う。
送信部１０６は、高速信号位相変調部１０４および低速信号位相変調部１０５でそれぞれ位相変調を行った光信号を受信装置２００に送信する。
【００１９】
受信装置２００は、光分岐部２０１と、遅延干渉部２０２と、光検出部２０３と、整流部２０４と、低速信号デコード部２０５と、位相変調部２０６と、高速光受信部２０７とを備える。なお、低速信号デコード部２０５は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部２０６および高速光受信部２０７は本発明の高速信号取得部に相当する。
光分岐部２０１は、送信装置１００から光信号を取得し、取得した光信号を分岐して遅延干渉部２０２と位相変調部２０６とに分配する。光分岐部２０１は、例えば光カプラ等を用いて光信号の分配を行う。
遅延干渉部２０２は、分配された光信号と、当該光信号を遅延させた光信号とを重ね合わせた干渉光を出力する。遅延干渉部２０２には、例えばマッハツェンダ型遅延干渉計等を用いる。
光検出部２０３は、遅延干渉部２０２が出力する光信号を電気信号に変換する。
整流部２０４は、光検出部２０３が変換した電気信号を全波整流する。
低速信号デコード部２０５は、全波整流した電気信号をデコードして低速信号を取得する。低速信号デコード部２０５は入力される電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させることでデコードを行う。低速信号デコード部２０５には、例えばトグル型フリップフロップ等を用いる。
位相変調部２０６は、光分岐部２０１から分配された光信号を、低速信号デコード部２０５が取得した低速信号に応じて位相変調する。このとき、位相変調部２０６は送信装置１００の低速信号位相変調部１０５と逆の論理で位相変調を行う。ここで、低速信号位相変調部１０５と逆の論理での位相変調とは、次に述べることを示している。例えば低速信号位相変調部１０５と位相変調部２０６とに同じ信号が入力された場合に、位相変調部２０６は、低速信号位相変調部１０５が出力する光信号と位相変調部２０６自身が出力する光信号との間の位相のずれの差がπとなるように位相変調を行う。
高速光受信部２０７は、位相変調部２０６が位相変調した光信号を受信し、高速信号を取得する。高速光受信部２０７には、例えば光検出回路と位相変調デコード回路とを組み合わせた回路等を用いる。
【００２０】
上述した構成の光伝送システムにおいて、送信装置１００の高速信号位相変調部１０４は、高速信号出力部１０２が出力する高速信号に応じて光源部１０１が出力するＣＷ光を位相変調した光信号を出力する。低速信号位相変調部１０５は、高速信号位相変調部１０４が出力した光信号を低速信号出力部１０３が出力する低速信号に応じて位相変調する。送信部１０６は低速信号位相変調部１０５が出力する光信号を受信装置２００に送信する。
受信装置２００の遅延干渉部２０２は、光分岐部２０１が分岐した一方の光信号の遅延干渉を行い、干渉光を出力する。低速信号デコード部２０５は、光検出部２０３で干渉光から変換され、整流部２０４で全波整流された電気信号から低速信号を取得する。
位相変調部２０６は、光分岐部２０１が分岐した他方の光信号を、低速信号デコード部２０５が取得した低速信号に応じて位相変調する。高速光受信部２０７は、位相変調部２０６で位相変調した光信号を受信して高速信号を取得する。
これにより光伝送システムは、単一波長スロットに単峰的なスペクトル形状で速度の異なる複数の信号を多重する。
【００２１】
次に、光伝送システムの動作を説明する。
まず、送信装置１００の高速信号位相変調部１０４は、光源部１０１が出力するＣＷ光を、高速信号出力部１０２が出力する高速信号で位相変調する。このとき、位相シフト量はπとする。
図２は、高速信号位相変調部１０４の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
図２の横軸は光信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は光信号の直交成分の大きさを示している。高速信号位相変調部１０４が位相シフト量をπとして位相変調した光信号は、図２に示すように、その位相が０とπとの２点を遷移する信号となる。すなわち、位相が同相成分軸上を遷移する。
【００２２】
次に、低速信号位相変調部１０５は、高速信号位相変調部１０４が出力する光信号を、低速信号出力部１０３が出力する低速信号で位相変調する。このとき、位相シフト量はπ／２とする。
図３は、低速信号位相変調部１０５の位相変調に伴う光信号の位相の遷移を示す位相図である。
図３の横軸は光信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は光信号の直交成分の大きさを示している。低速信号位相変調部１０５が位相シフト量をπ／２として高速信号位相変調部１０４が出力する光信号をさらに位相変調すると、変調後の信号は、図３に示すように、その位相が０とπ／２とπと３π／２との４点を遷移する信号となる。このとき、低速信号の切り替わりに対応して、高速信号の位相遷移は、同相成分軸上の位相遷移と直交成分軸上の位相遷移とがスイッチングする形となる。
低速信号位相変調部１０５が光信号を出力すると、送信部１０６は、この光信号を受信装置２００に送信する。
【００２３】
受信装置２００の光分岐部２０１は、送信装置１００から光信号を取得すると、取得した光信号を２つに分岐し、遅延干渉部２０２と位相変調部２０６とに出力する。遅延干渉部２０２は、分岐した一方の光信号の遅延干渉を行う。このとき、遅延量は高速信号の１シンボル時間とする。これにより、遅延干渉部２０２が出力する光信号は、位相差が０である場合の光強度と、位相差がπ／２または３π／２である場合の光強度と、位相差がπである場合の光強度の３種類の光強度を有する光信号となる。低速信号の値が切り替わった時のみ位相差はπ／２または３π／２となる。
遅延干渉部２０２が光信号を出力すると、光検出部２０３は、この光信号を電気信号に変換する。光検出部２０３は、光信号の強度が、位相差が０であるときの強度の場合に電気信号の電圧をＶとし、位相差がπ／２または３π／２であるときの強度の場合に電気信号の電圧を０とし、位相差がπであるときの強度の場合に電気信号の電圧を−Ｖとする。
整流部２０４は、光検出部２０３が出力した電気信号を全波整流する。すなわち、光検出部２０３が出力した電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。これにより、低速信号のシンボル論理の切り替わりがあるところで電圧が０となり、それ以外では電圧がＶとなる。
整流部２０４が全波整流した電気信号を出力すると、低速信号デコード部２０５は、（後述するように、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動を除去した上で）全波整流した電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させることでデコードを行う。これにより得られる出力信号は低速信号と同じ信号となる。
【００２４】
低速信号デコード部２０５が低速信号を再現すると、位相変調部２０６は低速信号位相変調部１０５と逆の論理で、光分岐部２０１が分岐した他方の光信号を、低速信号デコード部２０５で再現した低速信号に応じて位相変調する。このとき、位相シフト量は、送信装置１００の低速信号位相変調部１０５と同じくπ／２とする。これにより、高速信号位相変調部１０４が高速信号に基づいて位相変調を行った信号と同じ信号を得ることができる。
位相変調部２０６が位相変調を行うと、高速光受信部２０７は、位相変調した信号に対して、高速信号位相変調部１０４が行う変調に対応する復調を行って電気信号に変換することで高速信号を取得する。
これにより、受信装置２００は高速信号と低速信号を分離し、それぞれの信号を取得することができる。
以上が光伝送システムの動作である。
【００２５】
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部１０２が４０Ｇｂｐｓの高速信号を出力し、低速信号出力部１０３が１０Ｇｂｐｓの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図４は、第１の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、図４において、垂直方向に延びる点線で区分された各期間が低速信号の１シンボルビットに対応している。また、ここでは低速信号のビットが１，０，０，０，１，１，０，１，１，１と順次変化する場合についての例を示してある。
図４（ａ）は、高速信号位相変調部１０４が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図４（ａ）の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。高速信号位相変調部１０４が出力する光信号の位相は０とπとを遷移する。
図４（ｂ）は、低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図４（ｂ）の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の位相は０、π／２、π、３π／２を遷移する。また、低速信号のビットが１となる期間で位相がπ／２と３π／２とを遷移し、低速信号のビットが０となる期間で位相が０とπとを遷移する。
【００２６】
図４（ｃ）は、光検出部２０３が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図４（ｃ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部２０３が出力する電気信号はＶ、０、−Ｖを遷移する。光検出部２０３が出力する電気信号は、遅延干渉部２０２が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部２０２は、光分岐部２０１が分岐した光信号すなわち低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が０の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は０になる。隣接するシンボル間の位相差がπ／２または３π／２の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍のとき、出力信号の電圧をＶとする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を０とする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が０のとき、出力信号の電圧を−Ｖとする。したがって、光検出部２０３の出力信号は、低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がＶ、または、−Ｖとなり、低速信号のシンボルビットの切り替わり点においてのみ電圧が０となる。
図４（ｄ）は、整流部２０４が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図４（ｄ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部２０４が出力する電気信号はＶと０とを遷移する。整流部２０４は、光検出部２０３が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のシンボルビットの切り替わり点においてのみ電圧が０となり、それ以外の期間においては電圧がＶとなる。
【００２７】
そのため、低速信号デコード部２０５は整流部２０４が出力する電気信号のパルスの立ち下がりのエッジにおいて出力信号のパルスレベルを変化させる、すなわち電圧が０となる点で出力信号のパルスレベルを変化させることで、光分岐部２０１が分岐した光信号から低速信号を取り出すことができる。なお、整流部２０４が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号デコード部２０５がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部２０４が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、送信装置１００は、高速信号に応じて位相変調した光信号に対して位相変調を用いて低速信号を重畳する。受信装置２００は、遅延干渉を行い、干渉光を電気信号に変換して低速信号を取得する。受信装置２００は、送信装置１００から取得した光信号をこの光信号から取得した低速信号に応じて位相変調し、デコードすることで高速信号を再現する。これにより、高速信号、および、低速信号を多重することができる。
また本実施形態によれば、送信装置１００は、同一の波長の光信号を用いて高速信号と低速信号とを重畳する。これにより、多重信号が単峰性のスペクトルとなるため、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。
また本実施形態によれば、送信装置１００は、高速信号の位相変調を高速信号位相変調部１０４で行い、低速信号の位相変調を低速信号位相変調部１０５で行う。これにより、必要なときに低速信号位相変調部１０５を追加するなど、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。
また本実施形態によれば、送信装置１００は、低速信号の重畳を位相変調で行うため、高速信号位相変調部１０４が出力する光信号の強度を失わない。また、受信装置２００で低速信号を再現して重畳された信号から低速信号部分を除去するため、光強度の情報を失わない。これにより、高速信号に応じて変調した光信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく低速信号を多重することができる。
【００２９】
以上、図面を参照してこの発明の第１の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が４０Ｇｂｐｓ、低速信号が１０Ｇｂｐｓである場合を説明した。しかし、これら２つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
【００３０】
なお、本実施形態では、遅延干渉部２０２の遅延量が高速信号の１シンボル時間に相当する場合を説明したが、これに限られない。例えば遅延量を低速信号の１シンボル時間とすることで、低速信号デコード部２０５に入力される電気信号の電圧が０となる時間を長くし、低速信号デコード部２０５の識別の余裕を広げ、識別誤りの可能性を低下させても良い。
【００３１】
また、本実施形態では、高速信号位相変調部１０４が位相変調を行う場合を説明したが、これに限られず、高速信号位相変調部１０４は差動位相偏移変調を行っても良い。この場合、高速信号位相変調部１０４に、例えばＬｉＮｂＯ3マッハツェンダ変調器等を用い、高速光受信部２０７に、例えばマッハツェンダ型遅延干渉計と光検出回路と位相変調デコード回路とを組み合わせた回路や、コヒーレント光受信方式に基づく受信回路等を用いることで、送信装置１００および受信装置２００を実装することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、送信装置１００で低速信号のプリコードを行うことで、受信装置２００で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する光伝送システムの例である。
第１の実施形態で説明した受信装置２００の低速信号デコード部２０５は、入力信号のパルスの立ち下がりに応答して出力信号のレベルを変化させる。したがって、ビット誤りが存在すると、誤ったビット以降のビットが反転した信号が出力されてしまう。そのため、受信した光信号に雑音が入ってしまう受信装置２００において低速信号のデコードを行うと、バースト的に誤りが生じる。これにより、低速信号の誤り率が高くなるだけでなく、位相変調部２０６の出力結果も誤ってしまうため、高速信号の誤り率も高くなってしまう。そこで、受信装置２００においてデコード処理を行わずに低速信号を取得することができれば、低速信号、高速信号ともに誤り率を低減させることができる。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第１の実施形態に加えて送信装置１００にさらにプリコード部１１１を備え、受信装置２００の低速信号デコード部２０５の代わりに低速信号検波部２１１を備える構成である。なお、その他の処理部は第１の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。プリコード部１１１および低速信号位相変調部１０５は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部２１１は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部２０６および高速光受信部２０７は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置１００のプリコード部１１１は低速信号のプリコードを行う。プリコード部１１１は入力される電気信号のビットが１である場合（所定のレベルであるとき）に出力信号のパルスレベルを変化させることでプリコードを行う。低速信号位相変調部１０５はプリコードを行った低速信号に応じて高速信号位相変調部１０４が位相変調した光信号の位相変調を行う。また、受信装置２００の低速信号検波部２１１はデコード処理を行わずに、整流部２０４が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
【００３４】
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部１０２が４０Ｇｂｐｓの高速信号を出力し、低速信号出力部１０３が１０Ｇｂｐｓの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図６は、第２の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが０，１，０，０，１，０，１，１，０，０と順次変化する場合についての例を示してある。
図６（ａ）は、低速信号出力部１０３が出力する信号のビットの遷移を示す。
図６（ａ）の縦軸はビット値を示し、横軸は時間を示す。低速信号は１と０とを遷移する。
図６（ｂ）は、プリコード部１１１が出力する信号のビットの遷移を示す。
図６（ｂ）の縦軸はビット値を示し、横軸は時間を示す。プリコード部１１１の出力信号は１と０とを遷移する。プリコード部１１１は、低速信号のビットが１となる点で出力信号のビット値を反転させる。
図６（ｃ）は、低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図６（ｃ）の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の位相は０、π／２、π、３π／２を遷移する。また、プリコード部１１１の出力信号のビットが１となる期間で位相がπ／２と３π／２とを遷移し、プリコード部１１１の出力信号のビットが０となる期間で位相が０とπとを遷移する。
【００３５】
図６（ｄ）は、光検出部２０３が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図６（ｄ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部２０３が出力する電気信号はＶ、０、−Ｖを遷移する。光検出部２０３が出力する電気信号は、遅延干渉部２０２が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部２０２は、光分岐部２０１が分岐した一方の光信号すなわち低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が０の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は０になる。隣接するシンボル間の位相差がπ／２または３π／２の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍のとき、出力信号の電圧をＶとする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を０とする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が０のとき、出力信号の電圧を−Ｖとする。したがって、光検出部２０３の出力信号は、低速信号のビットが１となった時点において電圧が０となり、その他では電圧はＶまたは−Ｖとなる。
図６（ｅ）は、整流部２０４が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図６（ｅ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部２０４が出力する電気信号はＶと０とを遷移する。整流部２０４は、光検出部２０３が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、整流部２０４が出力する電気信号は、低速信号のビットが１となった時点でその電圧が０となり、低速信号のビットが０の場合に電圧がＶとなる。
【００３６】
そのため、低速信号検波部２１１は整流部２０４が出力する電気信号の電圧が０となった時点で１を出力し、電圧がＶの場合に０を出力することで、低速信号を取得することができる。なお、整流部２０４が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号検波部２１１がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部２０４が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、送信装置１００で低速信号をプリコードし、プリコードした低速信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う。これにより、受信装置２００は低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得することができるため、デコードに起因した誤りの伝搬を抑制することができる。
【００３８】
以上、図面を参照してこの発明の第２の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が４０Ｇｂｐｓ、低速信号が１０Ｇｂｐｓである場合を説明した。しかし、これら２つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
【００３９】
なお、本実施形態では、遅延干渉部２０２の遅延量が高速信号の１シンボル時間に相当する場合を説明したが、これに限られない。例えば遅延量を低速信号の１シンボル時間とすることで、低速信号検波部２１１に入力される電気信号の電圧が０となる時間を長くし、低速信号検波部２１１の識別の余裕を広げ、識別誤りの可能性を低下させても良い。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、送信装置１００で高速信号の周波数を２分周したクロック信号と低速信号との論理積となる信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う光伝送システムの例である。これにより、受信装置２００で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する。
【００４１】
図７は、本発明の第３の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第１の実施形態に加えて送信装置１００にさらにクロック出力部１２１と論理積演算部１２２とを備え、受信装置２００の低速信号デコード部２０５の代わりに低速信号検波部２１１を備える構成である。なお、その他の処理部は第１の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。クロック出力部１２１、論理積演算部１２２および低速信号位相変調部１０５は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部２１１は本発明の低速信号取得部に相当する。また、位相変調部２０６および高速光受信部２０７は本発明の高速信号取得部に相当する。
本実施形態において、送信装置１００のクロック出力部１２１は高速信号の周波数を２分周した周波数のクロック信号（すなわち、その周波数が高速信号のシンボルレートの半分であるクロック信号）を出力する。論理積演算部１２２は、低速信号出力部１０３が出力する低速信号とクロック出力部１２１が出力するクロック信号の論理積を出力する。すなわち、低速信号のビットが０の場合は出力が０となり、低速信号のビットが１の場合は高速信号の１シンボル時間を周期に光位相振幅がπ／２で切り替わる信号となる。論理積演算部１２２には、例えばＡＮＤ回路を用いる。低速信号位相変調部１０５は論理積演算部１２２が出力する信号に応じて高速信号位相変調部１０４が位相変調した光信号の位相変調を行う。また、受信装置２００の低速信号検波部２１１はデコード処理を行わずに、整流部２０４が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
【００４２】
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部１０２が４０Ｇｂｐｓの高速信号を出力し、低速信号出力部１０３が１０Ｇｂｐｓの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。
図８は、第３の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが１，０，０，０，１，１，０，１，１，１と順次変化する場合についての例を示してある。
図８（ａ）は、高速信号位相変調部１０４が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図８（ａ）の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。高速信号位相変調部１０４が出力する光信号の位相は０とπとを遷移する。
図８（ｂ）は、低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図８（ｂ）の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の位相は０、π／２、π、３π／２を遷移する。このとき、低速信号のビットが０となる期間では位相が０またはπとなる。また、低速信号のビットが１となる期間では、位相がπ／２または３π／２となる信号と、位相が０またはπとなる信号とが２５ｐ（＝１／４０Ｇ）ｓ（pico second：ピコ秒）毎に切り替わる。
【００４３】
図８（ｃ）は、光検出部２０３が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図８（ｃ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部２０３が出力する電気信号はＶ、０、−Ｖを遷移する。光検出部２０３が出力する電気信号は、遅延干渉部２０２が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部２０２は、光分岐部２０１が分岐した一方の光信号すなわち低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が０の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は０になる。隣接するシンボル間の位相差がπ／２または３π／２の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍のとき、出力信号の電圧をＶとする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を０とする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が０のとき、出力信号の電圧を−Ｖとする。したがって、光検出部２０３の出力信号は、低速信号位相変調部１０５が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がＶ、または、−Ｖとなる。また、低速信号のビットが１の場合に電圧は０となる。その理由は、低速信号のビットが１となる期間では、低速信号位相変調部１０５から出力される光信号は、位相がπ／２または３π／２となる信号と、位相が０またはπとなる信号とが２５ｐｓ毎に切り替わるため、低速信号のビットが１となる期間ではシンボル間の位相差は常にπ／２または３π／２となることによるものである。
図８（ｄ）は、整流部２０４が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図８（ｄ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部２０４が出力する電気信号はＶと０とを遷移する。整流部２０４は、光検出部２０３が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のビットが１の場合に電圧が０となり、低速信号のビットが０の場合に電圧がＶとなる。
【００４４】
そのため、低速信号検波部２１１は整流部２０４が出力する電気信号の電圧が０の場合に１を出力し、電圧がＶの場合に０を出力することで、低速信号を取得することができる。なお、整流部２０４が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号検波部２１１がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部２０４が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、送信装置１００で高速信号の周波数を２分周したクロック信号と低速信号との論理積となる信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の位相変調を行う。これにより、受信装置２００は低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得することができるため、デコードに起因した誤りの伝搬を抑制することができる。
【００４６】
以上、図面を参照してこの発明の第３の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が４０Ｇｂｐｓ、低速信号が１０Ｇｂｐｓである場合を説明した。しかし、これら２つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
【００４７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、送信装置１００で低速信号に応じ、高速信号に応じて位相変調した光信号の周波数変調を行い、受信装置２００で低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得する光伝送システムの例である。
【００４８】
図９は、本発明の第４の実施形態に従った光伝送システムの構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態に従った光伝送システムの構成は、第１の実施形態の送信装置１００の低速信号位相変調部１０５の代わりに周波数変調部１３１を備え、受信装置２００の低速信号デコード部２０５の代わりに低速信号検波部２１１を備え、受信装置２００の位相変調部２０６の代わりに周波数変調部２３１を備える構成である。なお、その他の処理部は第１の実施形態の光伝送システムの構成と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。周波数変調部１３１は本発明の低速信号変調部に相当する。また、低速信号検波部２１１は本発明の低速信号取得部に相当する。また、周波数変調部２３１および高速光受信部２０７は本発明の高速信号取得部に相当する。
【００４９】
本実施形態において、送信装置１００の周波数変調部１３１は、低速信号出力部１０３が出力する低速信号に応じて、高速信号位相変調部１０４が位相変調した光信号の周波数変調を行う。また、周波数変調部１３１は、遅延干渉部２０２の遅延量の逆数の１／４に相当する周波数を周波数シフト量とする。例えば、遅延干渉部２０２の遅延量が２５ｐｓ（pico second：ピコ秒）である場合、１／（２５×１０-12）×１／４＝１０10となるため、周波数シフト量は、１０Ｇｂｐｓとする。
受信装置２００の低速信号検波部２１１はデコード処理を行わずに、整流部２０４が全波整流した電気信号を検波して低速信号を取得する。
受信装置２００の周波数変調部２３１は、低速信号検波部２１１が出力した信号に応じて、光分岐部２０１が分岐した他方の光信号の周波数変調を行う。周波数変調部２３１も周波数変調部１３１と同様に、遅延干渉部２０２の遅延量の逆数の１／４に相当する周波数を周波数シフト量とする。
【００５０】
以下に、具体的な信号の例を用いて光伝送システムの説明を行う。
ここで、高速信号出力部１０２が４０Ｇｂｐｓの高速信号を出力し、低速信号出力部１０３が１０Ｇｂｐｓの低速信号を出力した場合の例を用いて説明する。したがって、遅延干渉部２０２の遅延量は２５ｐｓとなり、周波数変調部１３１、２３１の周波数シフト量は１０Ｇｂｐｓとなる。
図１０は、第４の実施形態における各処理部が出力する信号の波形を示す図である。なお、ここでは低速信号のビットが１，０，０，０，１，１，０，１，１，１と順次変化する場合についての例を示してある。
図１０（ａ）は、低速信号出力部１０３が出力する信号のビットの遷移を示す。
図１０（ａ）の縦軸はビットを示し、横軸は時間を示す。低速信号出力部１０３が出力する信号は０と１とを遷移する。
図１０（ｂ）は、周波数変調部１３１が出力する光信号の位相の遷移を示す。
図１０（ｂ）の縦軸は位相を示し、横軸は時間を示す。周波数変調部１３１が出力する光信号は、低速信号のビットが０となる期間で位相が０またはπとなり、低速信号のビットが１となる期間で２５ｐｓあたりに位相がπ／２だけ遷移し続ける。これは、周波数シフト量１０Ｇｂｐｓで周波数変調を行っているために、２５ｐｓで位相がπ／２回転するためである。
【００５１】
図１０（ｃ）は、光検出部２０３が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図１０（ｃ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。光検出部２０３が出力する電気信号はＶ、０、−Ｖを遷移する。このとき、低速信号のビットが１の場合に電圧が０となり、低速信号のビットが０の場合に電圧がＶまたは−Ｖとなる。また、低速信号のビットの切り替わり点の直後の２５ｐｓは、電圧が０からＶもしくは−Ｖに、またはＶもしくは−Ｖから０に滑らかに遷移する。
光検出部２０３が出力する電気信号は、遅延干渉部２０２が出力する光信号を電気信号に変換したものである。遅延干渉部２０２は、光分岐部２０１が分岐した光信号すなわち周波数変調部１３１が出力する光信号の遅延干渉を行う。このとき、隣接するシンボル間の位相差が０の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍になる。また、隣接するシンボル間の位相差がπの場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は０になる。隣接するシンボル間の位相差がπ／２または３π／２の場合、遅延干渉部２０２が出力する光信号の強度は光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と同じになる。光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度の２倍のとき、出力信号の電圧をＶとする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が、光分岐部２０１が分岐した光信号の強度と等しいとき、出力信号の電圧を０とする。また、光検出部２０３は、入力された光信号の強度が０のとき、出力信号の電圧を−Ｖとする。したがって、遅延干渉部２０２から出力される電圧は、周波数変調部１３１が出力する光信号の隣接するシンボル間の位相差に応じて電圧がＶ、または、−Ｖとなり、低速信号のビットが１の場合に電圧は０となる。その理由は、低速信号のビットが１となる期間では、周波数変調部１３１が出力する光信号はその位相が２５ｐｓあたりにπ／２だけ遷移し続けるため、低速信号のビットが１となる期間では隣接するシンボル間の位相差は常にπ／２または３π／２となるためである。
図１０（ｄ）は、整流部２０４が出力する電気信号の電圧の遷移を示す。
図１０（ｄ）の縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。整流部２０４が出力する電気信号はＶと０とを遷移する。整流部２０４は、光検出部２０３が出力する電気信号の絶対値となる電気信号を出力する。したがって、低速信号のビットが１の場合に電圧が０となり、低速信号のビットが０の場合に電圧がＶとなる。
【００５２】
そのため、低速信号検波部２１１は整流部２０４が出力する電気信号の電圧が０の場合に１を出力し、電圧がＶの場合に０を出力することで、低速信号を取得することができる。ただし、整流部２０４が出力する電気信号は、電圧の立ち上がりと立ち下がりが滑らかになっているため、低速信号検波部２１１は電圧の立ち上がりまたは立ち下がりが安定したタイミングで検波を行う必要がある。なお、整流部２０４が出力する電気信号には、高速信号のビット変化に伴う高速の波形変動の影響がノイズとなって現れる。これにより低速信号検波部２１１がノイズを誤って認識してしまう可能性がある。そのため、整流部２０４が出力する電気信号の帯域を例えばローパスフィルタで低速信号レベルの帯域に制限することでノイズを除去するとよい。
【００５３】
このように、本実施形態によれば、送信装置１００で低速信号に応じて、高速信号に応じて位相変調した光信号の周波数変調を行う。これにより、受信装置２００は低速信号のデコードを行わずに低速信号を取得することができるため、デコードに起因した誤りの伝搬を抑制することができる。
【００５４】
以上、図面を参照してこの発明の第４の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では高速信号が４０Ｇｂｐｓ、低速信号が１０Ｇｂｐｓである場合を説明した。しかし、これら２つの信号は必ずしも周波数逓倍の関係で同期している必要はなく、低速信号の切り替わりが検出でき、信号が再生できれば良いため、周波数逓倍でなくても良く、また非同期であっても良い。
【００５５】
なお、本実施形態では、遅延干渉部２０２の遅延量が高速信号の１シンボル時間に相当する場合を説明したが、これに限られない。例えば遅延量を低速信号の１シンボル時間とし、周波数変調部１３１の周波数シフト量を２．５ＧＨｚとすることで、送信部１０６から送信される光信号のスペクトル広がりを小さくしてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、受信装置２００に周波数変調部２３１を備え、低速信号成分を除去して高速信号を取り出す場合を説明したが、これに限られない。例えば、周波数変調部１３１で与える周波数シフト量が小さく、高速信号の復調において周波数変調部２３１を用いて低速信号成分を除去せずに高速信号をデコードすることができる場合、周波数変調部２３１を備えず、光分岐部２０１が分岐した光信号を直接高速光受信部２０７でデコードすることで、受信装置２００の構造を簡易化してもよい。
【００５７】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第１の実施形態から第４の実施形態において、整流部２０４として高速の全波整流回路を用いる場合、オペアンプなどの集積回路で生じる時間遅れに起因して、信号の周波数が高い場合に波形歪みが生じてしまうという問題を解決するものである。
【００５８】
図１１は、第５の実施形態に従った整流部の構成を示す概略ブロック図である。
整流部２０４は、光源部２４１と、マッハツェンダ変調部２４２と、光検出部２４３とを備える。
光源部２４１は、ＣＷ光を出力する。
マッハツェンダ変調部２４２は、光検出部２０３が出力する電気信号に基づいてＣＷ光の強度を変調する。マッハツェンダ変調部２４２は、予め光検出部２０３が出力する電気信号の電圧が０のときに出力する光信号の強度が０となるようバイアス電圧を調整する。これにより、光検出部２０３が出力する電気信号の電圧が０のときに、マッハツェンダ変調部２４２の出力する光信号の強度が０となり、光検出部２０３が出力する電気信号の電圧がＶまたは−Ｖのときに、マッハツェンダ変調部２４２の出力する光信号の強度が最大となる。
光検出部２４３は、マッハツェンダ変調部２４２が出力する光信号を電気信号に変換する。光検出部２４３は、光信号の強度が０のときに出力する電気信号の電圧を０とし、光信号の強度が最大のときに出力する電気信号の電圧をＶとする。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、整流部２０４は、全波整流回路と同等の電気信号を出力することができる。本実施形態に従った整流部２０４は、オペアンプなどの集積回路を用いず、またマッハツェンダ変調部２４２は、高速な動作をさせることが容易であることから、歪みの少ない全波整流波形を得ることができる。
【００６０】
以上、図面を参照してこの発明の第５の実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００６１】
また、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更を加えることができる。
【００６２】
この出願は、２００８年９月５日に出願された日本出願特願２００８−２２８０６１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、第１の信号とこの第１の信号よりも低速な第２の信号との多重信号を単峰性のスペクトルとすることができ、複数の信号を単一の波長スロット内に収めることができる。また、本発明によれば、既存の光伝送システムに必要部位を追加することで簡単に実装することができる。さらに、本発明によれば、第１の信号に応じた位相変調信号の長距離伝送特性を大きく失うことなく第２の信号を多重することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００…送信装置  １０１…光源部  １０２…高速信号出力部  １０３…低速信号出力部  １０４…高速信号位相変調部  １０５…低速信号位相変調部  １０６…送信部  ２００…受信装置  ２０１…光分岐部  ２０２…遅延干渉部  ２０３…光検出部  ２０４…整流部  ２０５…低速信号デコード部  ２０６…位相変調部  ２０７…高速光受信部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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