(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される駆動信号およびバイアス電圧に従って、光信号の振幅と位相を操作するデュアルドライブマッハツェンダ変調器と、
入力されるマルチレベル駆動信号に従って、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により操作された光信号を多重位相変調する位相変調器と、
前記駆動信号およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号を生成する駆動手段を備え、
前記駆動手段は、前記駆動信号の振幅およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号のマルチレベルを、様々な変調形式に対応して変えることができ、
それにより、様々な変調形式の光信号を生成できることを特徴とする様々な変調形式で光信号を生成する装置。
【請求項２】
前記駆動信号は、第１の駆動信号と該第１の駆動信号の反転信号から成ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記第１の駆動信号の振幅Ａ１、前記第１の駆動信号の反転信号の振幅Ａ２、およびバイアス電圧ｖｂの組を、様々な変調形式に対応して変えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、Ａ１＝Ａ２＝ｖｂ＝Ｖπ（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）の駆動信号およびバイアス電圧の組を生成でき、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、Ｍが偶数であるＭ位相偏移キーイング形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、Ａ１＝Ａ２＝ｖｂ＝２Ｖπ／３（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）の駆動信号およびバイアス電圧の組を生成でき、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、６直交振幅変調形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、Ａ１＝Ａ２／２＝Ｖπ／２およびｖｂ＝０．５８Ｖπ（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）の駆動信号およびバイアス電圧の組を生成でき、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、８直交振幅変調形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記マルチレベル駆動信号は、振幅Ｇ１の駆動信号と振幅Ｇ２の駆動信号を加算したものであり、Ｇ１およびＧ２が、様々な変調形式に対応してマルチレベルを変えるために変えられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝Ｇ２＝０であり、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、２値変調形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝ＶπおよびＧ２＝０（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）であり、それにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、４値変調形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝Ｇ２＝２Ｖπ／３（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）であり、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、６値変調形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝Ｇ２／２＝Ｖπ（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）であり、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、８値変調形式の光信号を生成できることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
デュアルドライブマッハツェンダ変調器が、入力される駆動信号およびバイアス電圧に従って、光信号の振幅と位相を操作するステップと、
位相変調器が、入力されるマルチレベル駆動信号に従って、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により操作された光信号を多重位相変調するステップと、
駆動手段が、前記駆動信号およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号を生成するステップと、を含み、
前記生成するステップでは、前記駆動信号の振幅およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号のマルチレベルを、様々な変調形式に対応して変えることができ、
それにより、様々な変調形式の光信号を生成できることを特徴する様々な変調形式で光信号を生成する方法。
【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様々な変調形式の光信号を生成する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、最適な配置を有する８直交振幅変調（８ＱＡＭ、8 quadrature amplitude modulation）光信号を生成する方法は２つ存在した。
【０００３】
１つの方法は、π／４バイアス２重パラレルマッハツェンダ変調器ＤＰ−ＭＺＭ（主ＭＺ干渉計が統合された２つの副ＭＺＭを備える）と位相変調器を備える合成送信装置を使用する方法である（非特許文献１）。π／４バイアスＤＰ−ＭＺＭは、４振幅および位相変調信号を生成するために使用され、各ＭＺＭは異なった駆動電圧で２値電気信号によって駆動される。［０、２π］位相変調後、８ＱＡＭ信号が位相変調器を使用することによって生成される。
【０００４】
もう１つの方法は、高速任意波形発生器（ＡＷＧ）またはデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）と共に単一のπ／４バイアスＤＰ−ＭＺＭを利用する方法である（非特許文献２）。ＡＷＧまたはＤＡＣの使用により、８ＱＡＭ信号の同相および直交成分は、それぞれＤＰ−ＭＺＭの２つの独立したＭＺＭで変調される。
【０００５】
動的に再編成可能な波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークで、スペクトル資源を効率よく利用するため、光通信装置は柔軟性（つまり、光信号の変調形式を柔軟に変更できること）を提供することが望まれる。このため、いくつかの技術が提案される。これらの中で、シリカ平面光波回路（ＰＬＣ）およびＬｉＮｂＯ３位相変調器を混成集積した新しい型の送信装置が提案されている（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】J. Yu, et al., "High-Speed PDM-RZ-8QAM DWDM Transmission (160x114 Gb/s) Over 640 km of Standard Single-Mode Fiber"IEEE PTL, vol.21, no. 18, pp. 1299-1301, 2009
【非特許文献２】N. Kikuchi, et al., "Highly Sensitive Optical Multilevel Transmission of Arbitrary Quadrature-Amplitude Modulation (QAM) Signals With Direct Detection" JLT, vol. 28, no. 1, pp. 123-130, 2010
【非特許文献３】H. Takara, et al., "Experimental Demonstration of 400 Gb/s Multi-flow, Multirate, Multi-reach Optical Transmitter for Efficient Elastic Spectral Routing" ECOC2011, paper Tu.5.A.4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１および２の送信装置構成は、ＤＰ−ＭＺＭのバイアス点を制御するためのフィードバック回路および／またはＡＷＧのような非常に高価な機器を必要とする課題があった。
【０００８】
また、非特許文献３の送信装置を使用して、光信号を生成するためには、同調カプラ、位相シフタ、バイアスコントローラ等の多くの制御パラメータが必要となる。結果とし、これらの送信装置が複雑さになり、コストが増加する課題があった。
【０００９】
したがって、本発明は、より単純な構成とすることで、送信装置のコストを低下させた様々な変調形式の光信号を生成する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】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の様々な変調形式で光信号を生成する装置は、入力される駆動信号およびバイアス電圧に従って、光信号の振幅と位相を操作するデュアルドライブマッハツェンダ変調器と、入力されるマルチレベル駆動信号に従って、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により操作された光信号を多重位相変調する位相変調器と、前記駆動信号およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号を生成する駆動手段を備え、前記駆動手段は、前記駆動信号の振幅およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号のマルチレベルを、様々な変調形式に対応して変えることができ、それにより、様々な変調形式の光信号を生成できることを特徴とする。
【００１１】
前記駆動信号は、第１の駆動信号と該第１の駆動信号の反転信号から成ることが好ましい。
【００１２】
また、前記駆動手段は、前記第１の駆動信号の振幅Ａ１、前記第１の駆動信号の反転信号の振幅Ａ２、およびバイアス電圧ｖｂの組を、様々な変調形式に対応して変えることも好ましい。
【００１３】
また、前記駆動手段が、Ａ１＝Ａ２＝ｖｂ＝Ｖπ（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）の駆動信号およびバイアス電圧の組を生成でき、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、Ｍが偶数であるＭ位相偏移キーイング形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００１４】
また、前記駆動手段が、Ａ１＝Ａ２＝ｖｂ＝２Ｖπ／３（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）の駆動信号およびバイアス電圧の組を生成でき、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、６直交振幅変調形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００１５】
また、前記駆動手段が、Ａ１＝Ａ２／２＝Ｖπ／２およびｖｂ＝０．５８Ｖπ（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）の駆動信号およびバイアス電圧の組を生成でき、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、８直交振幅変調形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００１６】
また、前記マルチレベル駆動信号が、振幅Ｇ１の駆動信号と振幅Ｇ２の駆動信号を加算したものであり、Ｇ１およびＧ２が、様々な変調形式に対応してマルチレベルを変えるために変えられることも好ましい。
【００１７】
また、前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝Ｇ２＝０であり、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、２値変調形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００１８】
また、前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝ＶπおよびＧ２＝０（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）であり、それにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、４値変調形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００１９】
また、前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝Ｇ２＝２Ｖπ／３（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）であり、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、６値変調形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００２０】
また、前記マルチレベル駆動信号が、Ｇ１＝Ｇ２／２＝Ｖπ（ここで、Ｖπは、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器のスイッチング電圧である。）であり、これにより、様々な変調形式の光信号の１つとして、８値変調形式の光信号を生成できることも好ましい。
【００２１】
上記課題を解決するため本発明の様々な変調形式で光信号を生成するための方法は、デュアルドライブマッハツェンダ変調器が、入力される駆動信号およびバイアス電圧に従って、光信号の振幅と位相を操作するステップと、位相変調器が、入力されるマルチレベル駆動信号に従って、前記デュアルドライブマッハツェンダ変調器により操作された光信号を多重位相変調するステップと、駆動手段が、前記駆動信号およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号を生成するステップと、を含み、前記生成するステップでは、前記駆動信号の振幅およびバイアス電圧、および前記マルチレベル駆動信号のマルチレベルを、様々な変調形式に対応して変えることができ、それにより、様々な変調形式の光信号を生成できる。
【発明の効果】
【００２２】
上記に記載のように、本発明の装置はデュアルドライブマッハツェンダ変調器と位相変調器のみから構成される。このため、フィードバック制御回路はデュアルドライブマッハツェンダ変調器のバイアス制御のため１つのみ要求される。この結果、装置の構成は単純化され、コストが非常に減少される。さらに、装置の底面積も減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の、様々な変調形式で光信号を生成する装置の構成を示す。
【図２】従来の（Ｄ）ＢＰＳＫ信号変調のためのＤＤ−ＭＺＭの伝達曲線特性を示す。
【図３】本送信装置によって生成された（Ｄ）ｘＰＳＫ光信号の配置図を示す。
【図４】６ＱＡＭ信号変調のためのＤＤ−ＭＺＭの伝達曲線特性を示す。
【図５】ＤＤ−ＭＺＭの出力での光信号の配置図および本送信装置によって生成された６ＱＡＭ光信号の配置図を示す。
【図６】８ＱＡＭ信号変調のためのＤＤ−ＭＺＭの伝達曲線特性を示す。
【図７】ＤＤ−ＭＺＭの出力での光信号の配置図および本送信装置によって生成された８ＱＡＭ光信号の配置図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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、様々な変調形式で光信号を生成する装置の構成を示す。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、デュアルドライブマッハツェンダ変調器２１（ＤＤ−ＭＺＭ）、位相変調器２２（ＰＭ）とエンコーダ２３を備える。
【００２５】
光位相変調部２は、レーザ光源１からの連続光を、入力電気信号のデータｖ１（ｔ）、ｖ２（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。
【００２６】
ＤＤ−ＭＺＭ２１は、２つのマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）を備え、連続光が２つに分岐され、各ＭＺＭで駆動信号により振幅および位相を操作した後、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。ＤＤ−ＭＺＭ２１は、電気信号の組、
【数１】
0005885297.tif 000002
によって駆動される。もし、データとその反転データの振幅が一致（つまり、Ａ１＝Ａ２）する場合、この変調器はプッシュプルモードで動作するため、チャープ無しの光信号を得ることができる。しかしながら、駆動信号の振幅が異なった状態（Ａ１≠Ａ２）で、バイアス電圧ｖｂを変化させることで、光信号のチャープを調整できる。ＤＤ−ＭＺＭ２１の分岐／合成比を同じにすると、ＤＤ−ＭＺＭの伝達関数は、
【数２】
0005885297.tif 000003
で表される。ここで、ＶπはＤＤ−ＭＺＭ２１のスイッチング電圧である。したがって、３つのパラメータ（Ａ１，Ａ２、ｖｂ）を調節することによって、光信号の振幅と位相を操作することができる。
【００２７】
位相変調器２２は、マルチレベルの電気信号ｖ２（ｔ）を送り込むことにより、２値、３値、または４値位相変調を行い、ＱＰＳＫ、６ＰＳＫ／６ＱＡＭ、または８ＰＳＫ／８ＱＡＭ変調形式の光信号に変調することができる。
【００２８】
エンコーダ２３は、データ信号ｖ１（ｔ）とその反転データを駆動信号として、ＤＤ−ＭＺＭ２１を駆動する。さらに、データ信号ｖ２（ｔ）を駆動信号として、位相変調器２２を駆動する。この際、エンコーダ２３は、光信号の位相を変調するため振幅が調整された２つの駆動信号を出力し、これらを加算したデータ信号ｖ２（ｔ）で位相変調器２２を駆動する。
【００２９】
以上のように、本発明の送信装置は、様々な変調形式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、６ＰＳＫ／６ＱＡＭ、および８ＰＳＫ／８ＱＡＭ）で光信号を柔軟に変調するために使用することができる。
【００３０】
以下、本発明の、様々な変調形式で光信号を生成する装置の変調形式の実施例をいくつか示す。
【００３１】
第１の実施例では、（差動）Ｍ位相偏移キーイング形式（（Ｄ）ｘＰＳＫ）を示す。なお、ここで、(差動)は、Ｍ位相偏移キーイング形式が、差動Ｍ位相偏移キーイング形式であってもよいことを表す。また、（（Ｄ）ｘＰＳＫ）は、(差動)Ｍ位相偏移キーイング形式の表記であり、以下では、この表記を用いる。ここでＭ＝２(Ｂで表記される)、４(Ｑで表記される)、６および８である。図２は、従来の（Ｄ）ＢＰＳＫ信号変調のためのＤＤ−ＭＺＭの伝達曲線特性を示す。Ａ１＝Ａ２＝ｖｂ＝Ｖπとすることによって、ＤＤ−ＭＺＭの出力で従来の（Ｄ）ＢＰＳＫ信号を得ることができる。この後、位相変調器に何も入力しない、つまりｖ２（ｔ）＝０（Ｇ１＝Ｇ２＝０）場合、本発明の装置は（Ｄ）ＢＰＳＫ光信号を生成することができる。位相変調器にＧ１＝ＶπおよびＧ２＝０で２値（［０、π／２］位相変調）ｖ２（ｔ）を入力することで、本発明の装置は（Ｄ）ＱＰＳＫ光信号を生成することができる。同様に、位相変調器にＧ１＝Ｇ２＝２Ｖπ／３で３値（［０、π／３、２π／３］）位相変調ｖ２（ｔ）を入力することで（Ｄ）６ＰＳＫ光信号を、位相変調器にＧ１＝Ｇ２／２＝Ｖπで４値（［０、π／４、π／２、３π／４］位相変調）ｖ２（ｔ）を入力することで（Ｄ）８ＰＳＫ光信号を生成することができる。図３は、本装置によって生成された（Ｄ）ｘＰＳＫ光信号の配置図を示す。
【００３２】
第２の実施例では、６直交振幅変調形式（６ＱＡＭ）を示す。本装置は、図５の右図の最適な配置で６ＱＡＭ信号を生成するため、ＤＤ−ＭＺＭはプッシュプルモードで動作するが、駆動信号の振幅とバイアス電圧は第１の実施例の場合と若干異なる。図４は、６ＱＡＭ信号変調のためのＤＤ−ＭＺＭの伝達曲線特性を示す。Ａ１＝Ａ２＝ｖｂ＝２Ｖπ／３とすることによって、２つのシンボルの間の位相差がπ、振幅比が１：２で、光信号が変調される。図５の左図は、ＤＤ−ＭＺＭの出力での光信号の配置図を示す。この後、位相変調器にＧ１＝Ｇ２＝２Ｖπ／３で３値（ｖ２（ｔ）の振幅が０、２Ｖπ／３、４Ｖπ／３である）電気信号を入力することで、本発明の装置は６ＱＡＭ光信号を生成することができる。図５の右図は、本装置によって生成された６ＱＡＭ光信号の配置図を示す。
【００３３】
第３の実施例では、８直交振幅変調形式（８ＱＡＭ）を示す。本装置は、図７の右図に示すような最適な配置で８ＱＡＭ信号を生成するために使用することもできる。８ＱＡＭ変調の場合、ＤＤ−ＭＺＭの駆動信号の振幅は、異なる必要がある。図６は、８ＱＡＭ信号変調のためのＤＤ−ＭＺＭの伝達曲線特性を示す。Ａ１＝Ａ２／２＝Ｖπ／２およびｖｂ≒０．５８Ｖπとすることによって、２つのシンボルの間の位相差が３π／４、振幅比が（１＋√３）：√２で、光信号が変調される。図７の左図は、ＤＤ−ＭＺＭの出力での光信号の配置図を示す。この後、位相変調器にＧ１＝Ｇ２／２＝Ｖπで４値（ｖ２（ｔ）の振幅が０、Ｖπ／２、Ｖπ、および３Ｖπ／２である）電気信号を入力することで、本発明の装置は８ＱＡＭ光信号を生成することができる。図７の右図は、本装置によって生成された８ＱＡＭ光信号の配置図を示す。
【００３４】
なお、ＤＤ−ＭＺＭにおいて、２つのシンボルの間の位相差がπ／４、振幅比が（１＋√３）：√２で、光信号を変調することによっても８ＱＡＭ光信号を生成することも可能である。
【００３５】
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】
【００３６】
１  レーザ光源
２  光位相変調部
２１  デュアルドライブマッハツェンダ変調器
２２  位相変調器
２３  エンコーダ
【図１】
0005885297.tif 000004
【図２】
0005885297.tif 000005
【図３】
0005885297.tif 000006
【図４】
0005885297.tif 000007
【図５】
0005885297.tif 000008
【図６】
0005885297.tif 000009
【図７】
0005885297.tif 000010