(57)【要約】【課題】  電気回路の高速化や波長数の増大等に伴うコスト増加、動作マージンの低下、伝送性能劣化を緩和しつつ周波数利用効率を改善し、伝送容量の拡大を実現する。【解決手段】  光強度とマークビットの光位相あるいは光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光位相あるいは光周波数に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光位相に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する光通信方法。
【請求項２】
前記光強度成分のビットレートをＮｂｉｔ／ｓとし、当該光強度成分のマーク率がαであるとき、前記光位相成分の平均ビットレートがＮαｂｉｔ／ｓである請求項１記載の光通信方法。
【請求項３】
光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、ゼロ論理の連続を制限するようプリコードする請求項１記載の光通信方法。
【請求項４】
光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収する請求項１ないし３のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項５】
光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収する請求項１ないし３のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項６】
光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器および光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収する請求項１ないし３のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項７】
光送信器として、光強度変調部と光位相変調部とがカスケードされた構造を持つマッハツェンダ型光変調器を用いる請求項１ないし６のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項８】
光受信器で、分岐手段により光信号を複数に分岐し、この分岐された光信号について光強度成分は直接光電変換し、光位相成分は複数の光干渉器により強度変換後光電変換し、光位相成分より強度に変換された複数の電気信号は選択回路に入力され、前記直接光電変換された光強度成分がマークビットとなるタイミングとその直前のマークビットとの間隔を出力する判別手段からの出力に基づき、前記選択回路が、前記マークビットの間隔に対応する自己遅延量を持つ光干渉計から出力された電気信号のみを選択して出力する請求項１ないし７のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項９】
光受信器で、分岐手段により光信号を複数に分岐し、この分岐された光信号について光強度成分は直接光電変換し、光位相成分は光干渉計に入力し、局発光源により当該分岐された光信号に位相が同期した光を生成し、この同期した光を前記干渉計に入力し、光干渉効果により光強度成分に変換した後、光電変換し受信する請求項１ないし７のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１０】
光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光周波数に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する光通信方法。
【請求項１１】
前記光強度成分のビットレートをＮｂｉｔ／ｓとし、当該光強度成分のマーク率がαであるとき、前記光周波数成分の平均ビットレートがＮαｂｉｔ／ｓである請求項１０記載の光通信方法。
【請求項１２】
光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、ゼロ論理の連続を制限するようプリコードする請求項１０記載の光通信方法。
【請求項１３】
光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１４】
光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１５】
光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器および光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１６】
光受信器で、分岐手段により光信号を複数に分岐し、この分岐された光信号について光強度成分は直接光電変換し、光周波数成分は帯域選択手段に入力し、光強度成分に変換した後、光電変換し受信する請求項１０ないし１５のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１７】
光送信器に、前記光位相または光周波数成分として、前記光強度成分より誤り訂正符号化手段により算出された誤り訂正信号を用い、光受信器に、前記光位相または光周波数成分として得られた誤り訂正信号を誤り訂正復号化手段に供給する請求項１ないし１６のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１８】
光強度とマークビットの光位相または光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光位相または光周波数に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する光通信方法であって、
光受信器で、光強度信号から抽出されたクロックを用いて、光位相または光周波数信号を受信する電気回路を駆動することを特徴とする光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光リンクシステムに利用する。特に、周波数利用効率の改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送容量を拡大するための従来技術を図１５に示した。これは特許文献１にて開示されている技術である。この方式によれば、光源からの光はまずクロック生成手段によりパルス列に変換される。その後、これを分岐し、第１および第２のデータ信号により符号化し、その一方を１タイムスロット分だけ遅延させて、パルスが重ならないようにし、これらを光マルチプレクサにより多重化する。これにより多重化する前のデータ信号の２倍のビットレートのＯＴＤＭ(Optical Time Division Multiplexed)信号が生成される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７９７０５号公報
【非特許文献１】Ｋ．Ｓ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．５，ｐ．２０６９，１９９３
【非特許文献２】Ｃ．Ｗｒｅｅ ｅｔ ａｌ．，ＯＦＣ２００３  ＴｈＥ５，２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この方法により多重化すると、１波長あたりのビットレートが上昇し各種伝送制限が厳しくなる。一つには光ファイバの波長分散による波形劣化はビットレートの２乗に比例して増大する。また、送信光スペクトル幅の増大にも強く依存する。例えば、４０Ｇｂｉｔ／ｓＮＲＺ光信号の分散耐力は、約８０〜１００ｐｓである。
【０００５】
これを２多重してＯＴＤＭ信号を生成するには、まずＲＺ信号に変換する必要があり、さらにそのパルス幅は８０Ｇｂｉｔ／ｓのタイムスロットに十分収まる必要がある。したがって、８０Ｇｂｉｔ／ｓＲＺ  ＯＴＤＭ信号の分散耐力は、４０Ｇｂｉｔ／ｓＮＲＺ信号の分散耐力の１／１０以下になってしまう。
【０００６】
このため、光伝送路の波長分散の等化に要求される精度は上昇し、波長分散の補償デバイスやその制御にかかるコストが増大してしまう。また、伝送システム自体の動作マージンが少なくなるため、システムの安定性を損ない、信頼性低下を招く場合もあり得る。
【０００７】
また、光伝送路の波長分散は、環境温度変動に伴い変動することが報告されており（非特許文献１参照）、このような小さな分散耐力では、環境温度変動による波長分散変動がこれを超えてしまう。さらに、偏波モード分散による影響も顕在化し、伝送特性を劣化させてしまう。また、受信に際しても、高速のタイミング抽出回路や、高速の光電変換器、電気増幅器、論理回路が必要となり、これらは莫大なコストの増大を招いてしまう。
【０００８】
以上述べた従来技術以外にもＤＱＰＳＫ等、二値を超える多値符号により伝送容量を拡大する方法もある。しかし、まずＤＰＳＫからＤＱＰＳＫに多重数を上げる際、同じ最小符号間距離を達成するためには、光パワを３ｄＢ上げる必要がある。これに加えて、ＭＺ干渉器を用いた自己相関型の受信方式を用いた場合には過剰ノイズによるペナルティがある。
【０００９】
このペナルティはバイナリのＤＰＳＫでは無視できるが、４値となるＤＱＰＳＫでは無視できず、約２ｄＢが理論的に見積もられている。このペナルティは実験的にも検証されておりＤＱＰＳＫの伝送性能を制限してしまう（非特許文献２参照）。
【００１０】
本発明は、このような背景の下になされたもので、電気回路の高速化や波長数の増大等に伴うコスト増加、動作マージンの低下、伝送性能劣化を緩和しつつ周波数利用効率を改善し、伝送容量の拡大を実現する光通信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】
【００１１】
本発明は、駆動電気回路の所要帯域を上昇させたり、波長数を増加させたりすることなく伝送容量を拡大するため、光源、バッファ回路、判別手段、振幅制御手段、光変調手段を構成し、光強度マークビット光位相同時変調信号を生成し、さらに、光強度変調成分、光位相変調成分を分離して受信するため、分岐手段、光電変換器、判別手段、マッハツェンダ干渉器、選択回路、バッファ回路を構成し、上記光強度マークビット光位相同時変調を受信することで伝送容量を拡大した。
【００１２】
従来、伝送容量の増大を実現するには、チャネルあたりのビットレートを上昇させるか、波長多重システムであればその波長数を増やすのが主な方法であった。しかし、ビットレートを上昇させるには、送受信器に関わる各種電気回路、光回路の高速化が必要であり、これは一般的に非常にコストがかかる。
【００１３】
さらに、従来例で述べたように、各種伝送制限要因の影響が加速度的に厳しくなり、良好な伝送特性を安定して実現するのが困難となる。
【００１４】
一方、波長数を増加すると、そのシステム数増加の分だけコストが嵩み、また、各種非線形光学効果による伝送制限や、波長多重および分離回路による過剰雑音の影響も現れる。さらに、ＤＱＰＳＫ等の多値符号により伝送容量の拡大を図ろうとすると、自己相関受信に見られる過剰ノイズの影響を受け、伝送性能が過剰な劣化を被る。
【００１５】
本発明によれば、チャネルあたりのビットレートを増大させることなく、１波長あたりの伝送容量を拡大できるため、電気回路の高速化に伴う装置コストの増大や、チャネルあたりの伝送速度上昇による伝送性能マージンの低下、伝送特性自体の劣化等のデメリットを避けることができる。
【００１６】
また、ＤＱＰＳＫ符号の自己相関受信に見られる過剰ペナルティ等の影響も受けない。さらに、１波長チャネルあたりの伝送容量を、占有光周波数帯域を増加させることなく増大できるため、波長多重システムとして考えた際、合分波器や光増幅器等の高価なコンポーネントを取り替える必要も無く、総伝送容量を飛躍的に増大することができ、周波数利用効率の面からも、コスト削減に効果的である。
【００１７】
すなわち、本発明は、光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光位相に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する光通信方法である（請求項１）。
【００１８】
前記光強度成分のビットレートをＮｂｉｔ／ｓとし、当該光強度成分のマーク率がαであるとき、前記光位相成分の平均ビットレートがＮαｂｉｔ／ｓであることが望ましい（請求項２）。
【００１９】
また、光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、ゼロ論理の連続を制限するようプリコードすることが望ましい（請求項３）。
【００２０】
また、光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することが望ましい（請求項４）。
【００２１】
あるいは、光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することが望ましい（請求項５）。
【００２２】
あるいは、光強度とマークビットの光位相とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器および光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することもできる（請求項６）。
【００２３】
光送信器として、光強度変調部と光位相変調部とがカスケードされた構造を持つマッハツェンダ型光変調器を用いることができる（請求項７）。
【００２４】
光受信器で、分岐手段により光信号を複数に分岐し、この分岐された光信号について光強度成分は直接光電変換し、光位相成分は複数の光干渉器により強度変換後光電変換し、光位相成分より強度に変換された複数の電気信号は選択回路に入力され、前記直接光電変換された光強度成分がマークビットとなるタイミングとその直前のマークビットとの間隔を出力する判別手段からの出力に基づき、前記選択回路が、前記マークビットの間隔に対応する自己遅延量を持つ光干渉計から出力された電気信号のみを選択して出力することができる（請求項８）。
【００２５】
あるいは、光受信器で、分岐手段により光信号を複数に分岐し、この分岐された光信号について光強度成分は直接光電変換し、光位相成分は光干渉計に入力し、局発光源により当該分岐された光信号に位相が同期した光を生成し、この同期した光を前記干渉計に入力し、光干渉効果により光強度成分に変換した後、光電変換し受信することができる（請求項９）。
【００２６】
あるいは、本発明は、光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光周波数に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する光通信方法である（請求項１０）。
【００２７】
前記光強度成分のビットレートをＮｂｉｔ／ｓとし、当該光強度成分のマーク率がαであるとき、前記光周波数成分の平均ビットレートがＮαｂｉｔ／ｓであることが望ましい（請求項１１）。
【００２８】
また、光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、ゼロ論理の連続を制限するようプリコードすることが望ましい（請求項１２）。
【００２９】
また、光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することが望ましい（請求項１３）。
【００３０】
あるいは、光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することが望ましい（請求項１４）。
【００３１】
あるいは、光強度とマークビットの光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送する際に、光送信器および光受信器内のバッファ回路を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することができる（請求項１５）。
【００３２】
また、光受信器で、分岐手段により光信号を複数に分岐し、この分岐された光信号について光強度成分は直接光電変換し、光周波数成分は帯域選択手段に入力し、光強度成分に変換した後、光電変換し受信することができる（請求項１６）。
【００３３】
また、光送信器に、前記光位相または光周波数成分として、前記光強度成分より誤り訂正符号化手段により算出された誤り訂正信号を用い、光受信器に、前記光位相または光周波数成分として得られた誤り訂正信号を誤り訂正復号化手段に供給することができる（請求項１７）。
【００３４】
これによれば、光強度成分である主信号に対して誤り訂正を適用することにより発生した冗長信号（誤り訂正信号）を、光位相または光周波数成分に割当てることで、強度信号のビットレート上昇を招くことなく、誤り訂正を実施することができる。強度信号のビットレートの上昇は、電子回路、光回路の高速化を必要とし、コスト上昇を招くことになるが、本発明によれば、これを回避し、低コストで高速リンクシステムを構成することができる。
【００３５】
あるいは、本発明は、光強度とマークビットの光位相または光周波数とにそれぞれ独立のディジタル信号をほぼ同時に重畳して伝送し、受信側ではこれら光強度およびマークビットの光位相または光周波数に重畳された前記独立のディジタル信号を分離して受信する光通信方法であって、光受信器で、光強度信号から抽出されたクロックを用いて、光位相または光周波数信号を受信する電気回路を駆動することを特徴とする（請求項１８）。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、占有光周波数帯域や電気回路の動作速度を上昇させることなく、伝送容量を増大させることができ、本発明を用いない構成に比べて周波数利用効率も飛躍的に増大させることができる。これにより光リンクシステムの高効率化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第一実施例）
第一実施例の構成を図１および図６に基づき説明する。まず、光送信器について図１を参照して説明する。本実施例の光送信器は、トリビュタリの多重化回路等より生成した４０Ｇｂｉｔ／ｓおよび２０Ｇｂｉｔ／ｓの２つのビットレートの電気信号を入力とし、４０Ｇｂｉｔ／ｓで強度変調され、かつ２０Ｇｂｉｔ／ｓで位相変調された、合計６０Ｇｂｉｔ／ｓに相当する光信号を生成するものである。
【００３８】
本構成は、ディジタル信号を一時的に蓄えるバッファ回路１、４０Ｇｂｉｔ／ｓディジタル信号の論理状態について、マークあるいはスペースのどちらであるかを識別する判別手段２、４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号の振幅を２０Ｇｂｉｔ／ｓ信号の論理に応じて制御する振幅制御手段３、連続した光を生成する光源４、この光源４より生成した光を、振幅制御手段３により変換された電気信号により変調する光変調手段５より構成される。光変調手段５は、マッハツェンダ型光変調器等である。
【００３９】
次に、光受信器について図６を参照して説明する。本実施例の光受信器は、光信号を２つ以上に分岐する分岐手段２０、光信号を電気信号に変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ）２１、２６−１〜２６−７、光位相変調成分を強度信号に変換する複数のマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−７、受信した電気信号の論理状態を判別する判別手段２２、この判別手段２２からの出力信号に基づき、複数のマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−７により強度変換され、かつ光電変換器２６−１〜２６−７により出力された複数の電気信号から１つのみを選択し出力する選択回路２３、選択されたディジタル電気信号を一時的に蓄えるバッファ回路２４により構成される。
【００４０】
複数のマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−７は、その内部構造において、それぞれ異なる自己遅延量を持つ。最も小さいものが１タイムスロットに相当するだけの遅延量を持ち、順に１タイムスロットずつ増えていき、本実施例においては７タイムスロット分の遅延量のものまで具備する。ここで、光送信器において用いた４０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号の特徴として、ゼロ論理、つまり光が消光している状態の連続が最大７ビットまでであるように送信符号をあらかじめ生成しておくものとする。
【００４１】
そうすることにより、光受信器に備えたそれぞれのマッハツェンダ型干渉計２５−１〜２５−７のうち、どれか一つの出力において、マークビット同士が干渉し、光位相成分が光強度に変換される。また、判別手段２２では、マークビットが到着したタイミングと、その直前にマークビットが到着したタイミングとの時間差の２つの情報を記憶し、選択回路２３に出力するものである。また、光送信器より生成される光信号のゼロ論理の連続がＮビットであれば、光受信器では少なくともＮ個のマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−Ｎを具備する必要がある。
【００４２】
第一実施例の動作を図２および図３を参照して説明する。図２で与えられる振幅制御手段３の入力前の４０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号をＣＨ１とする。また、これとは独立の２０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号をＣＨ２とする。この２０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号はバッファ回路１にて複数ビット分蓄積されている。
【００４３】
このとき、４０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号のビット列を判別手段２において判別し、マークビットを検出した場合にのみバッファ回路１よりビットを読み出すものとする。
【００４４】
振幅制御手段３においては、バッファ回路１より読み出されたビットがマークであった場合とスペースであった場合に出力する振幅を基準電圧に対して逆符号となるようＣＨ１からの入力振幅を制御する。この振幅制御手段３からの出力を光変調手段５に入力する。
【００４５】
光変調手段５にマッハツェンダ型光変調器を用いた場合には、光変調手段５のレスポンスは図３に記載したとおり、変調振幅により出力光強度が変化し、ちょうど光出力が最小となるところで、出力光位相がπだけ反転する。振幅制御手段３から出力された電気信号を、光変調手段５に対し、その基準電圧が、ちょうど光変調手段５の光出力が最小となる電圧に一致させ、かつ変調振幅の半分が光変調手段５の半波長電圧にほぼ等しくなるように入力する。
【００４６】
その場合の出力光信号の特徴を図３に記載した。光強度成分にＣＨ１が、光位相成分にＣＨ２が重畳される（請求項１）。つまり、生成した光信号の光強度成分に４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号が、光位相成分に２０Ｇｂｉｔ／ｓ信号が重畳され、全体として６０Ｇｂｉｔ／ｓと等価な光信号が生成される。
【００４７】
次に、光受信器の動作について図７を参照して説明する。分岐手段２０では、入力された光信号を複数にパワ分岐する。分岐された光信号の一つは、光電変換器（Ｏ／Ｅ）２１により電気信号に変換される。言うまでもなく、この変換された電気信号は４０Ｇｂｉｔ／ｓである。
【００４８】
一方、他の分岐された光信号は、図６に示したとおり、それぞれマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−７に入力される。本実施例の構成の部分で述べたとおり、これら複数のマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−７からの光出力のうちの一つが、その時点での光位相変調成分を強度変換したものになっている。これら複数の光出力をそれぞれ光電変換器２６−１〜２６−７により光電変換し、選択回路２３に入力する（請求項８）。
【００４９】
上記４０Ｇｂｉｔ／ｓディジタル信号においてマークビットが到着したタイミングで、判別手段２２から選択回路２３にトリガを送信すると同時に、その直前のマークビットとの時間差も選択回路２３に伝達する。選択回路２３では、判別手段２２により与えられたタイミングにおいて、上記時間差に相当する自己遅延量を持つマッハツェンダ型光干渉計２５−ｉ（ｉは１〜７のいずれか）からの出力のみを選択し、後段のバッファ回路２４へと転送する。図７にこの様子を例示した。
【００５０】
この例では、４ビットの遅延をおいてマークビットが到着する場合を示しており、選択回路２３では４ビット遅延を持つマッハツェンダ型光干渉計２５−ｉの出力を選択し、バッファ回路２４へと出力している。バッファ回路２４では、上記時間差だけ変動したタイミング分を吸収した後に出力する（請求項５）。これら作用により、光送信器側と同じ４０Ｇｂｉｔ／ｓディジタル信号と２０Ｇｂｉｔ／ｓディジタル信号とを得る（請求項１）。
【００５１】
（第二実施例）
第二実施例の構成を図４を参照して説明する。第二実施例では、光送信器として図４の構成を用いる。本構成は、２０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号を一時的に蓄えるバッファ回路１（請求項４）、４０Ｇｂｉｔ／ｓ電気信号の論理を判別する判別手段２、連続した光を生成する光源４、それに強度変調部（ＩＭ変調部）７と位相変調部（ＰＭ変調部）８とを兼ね備えたカスケード型マッハツェンダ変調器６（請求項７）により構成される。カスケード型マッハツェンダ変調器６は、Ｘ−ｃｕｔ型のＬＮ基盤等により作成されたものなどが使用できる。本構成においては、振幅制御手段が不要であることを特徴とする。本実施例では、光受信器は第一実施例に準ずる（請求項６）。
【００５２】
本実施例の動作を図５を参照して説明する。本実施例の光送信器では、図５に示したとおり、ＩＭ変調部７への電気信号は４０Ｇｂｉｔ／ｓであり、ＰＭ変調部８への電気信号は２０Ｇｂｉｔ／ｓである。ただし、バッファ回路１からの読み出しタイミングにより、瞬間的には揺らぎがあるが全体的にはバッファ回路１により揺らぎ吸収することができる。このＰＭ変調部８への電気信号はバッファ回路１に一時的に蓄えられたビット列から、４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号の論理状態がマークであるタイミングで読み出されたものである。
【００５３】
この機構により、ちょうど４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号においてマークビットとなるタイミングで、順次、次の２０Ｇｂｉｔ／ｓ信号成分が読み出されることとなる。すなわち、この場合のマーク率は５０％である（請求項２）。結果として、図５下に示したとおり、強度成分に４０Ｇｂｉｔ／ｓ、位相成分に２０Ｇｂｉｔ／ｓ、トータルで６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が生成される。このように生成された光信号は、第一実施例に記載の光受信器において各成分がそれぞれ独立に分離されて受信される。
【００５４】
（第三実施例）
第三実施例の構成を図８を参照して説明する。本実施例の光送信器は第一実施例に準ずる。本実施例では図８に示した光受信器構成を採ることを特徴とする。本実施例は、光信号を複数に分岐する分岐手段２０、光信号を光電変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ）２１、光電変換された電気信号の論理を判別する判別手段２２、分岐手段２０により分岐された光信号の位相に同期した局発光を生成する局発光源（ＬＯ：Local Oscillator）２７、分岐された光信号と上記局発光との位相を比較し強度変調成分に変換する干渉器２５、干渉器２５より出力された強度変調成分を光電変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ）２６、光電変換器２６より出力された電気信号を一時的に蓄えるバッファ回路２４より構成される（請求項９）。
【００５５】
本実施例では光送信器は第一実施例に記載されたものを使用するため、光送信器の動作については第一実施例の説明に準ずる。
【００５６】
本実施例の光受信器では、第一および第二実施例において必要であった複数のマッハツェンダ型光干渉計２５−１〜２５−７が不要となり、より構成が簡易となることを特徴とする。
【００５７】
本実施例では、光分岐手段２０により分岐し、光強度変調成分についてはそのまま光電変換して４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号を得る点は、第一および第二実施例と同様である。本実施例では、光位相変調成分を強度変調成分に変換するために、光信号の光位相に同期した局発光源２７を用い、ホモダイン検波を用いることをその特徴とする。局発光源２７により生成した光は分岐された光信号の光位相と同期しており、両者を干渉させることにより、位相成分に乗った２０Ｇｂｉｔ／ｓ成分を強度成分に変換することができる。変換された光強度信号は光電変換された上でバッファ回路２４に蓄積され、４０Ｇｂｉｔ／ｓ成分がマークビットとなるタイミングで読み出される。この機構により、入力した６０Ｇｂｉｔ／ｓ光信号から、４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号と２０Ｇｂｉｔ／ｓ信号とを独立に再生することができる。
【００５８】
（第四実施例）
第四実施例の構成を図９を参照して説明する。本実施例の光送信器は、構成的には第一実施例と似た形を採るが、図９にあるようにＩＭ変調手段（強度変調部）９の後にＦＭ変調手段（周波数変調部）１０を備えることが本質的な相違点である（請求項１０）。
【００５９】
また、本実施例では図１１に示した光受信器構成を採ることを特徴とする。本実施例の光受信器は、光信号を複数に分岐する分岐手段２０、光信号を光電変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ）２１、光電変換された電気信号の論理を判別する判別手段２２、分岐された光信号から、周波数変調成分のうちの片方を選択する帯域選択手段２８、帯域選択手段２８より出力された光信号成分を光電変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ）２９、光電変換器２９より出力された電気信号を一時的に蓄えるバッファ回路２４より構成される（請求項１６）。
【００６０】
本実施例での動作について図１０および図１２を参照して説明する。本実施例の動作は第一実施例に相似であるが、光強度成分の変調後に光周波数変調を行うことをその特徴とする。図１０に示したとおり、ＩＭ変調手段９およびＦＭ変調手段１０への電気信号は第一実施例と同様であるが、ＦＭ変調手段１０を採用し、光周波数変調とすることにより、図１０にあるように、強度変調成分のマークビットには、ＦＭ変調手段１０への電気信号に対応した光周波数変調（ここではｆ１およびｆ２と表示）が施される。
【００６１】
続いて、光受信器の動作について図１２を参照して説明する。受信した光信号のうち、光強度変調成分をそのまま光電変換して受信するのは第一実施例と同様である。本実施例では、分岐された光信号を帯域選択手段２８により周波数変調信号を強度信号に変換して光電変換し受信することを特徴とする。
【００６２】
光電変換された光強度信号はバッファ回路２４に入力される。光周波数変調成分は、マークビットのみに重畳されているため、判別手段２２よりのマークビットである旨の信号を受け、バッファ回路２４に入力されてくる電気信号のうち、マークビットに対応するタイミングにおいてのみ識別処理を行って蓄える。この蓄積されたデータより、光強度変調成分をそのまま受信した際に生成するクロック信号に同期して読み出す。
【００６３】
以上の動作により、送信側で用いた、４０Ｇｂｉｔ／ｓの強度変調成分と、２０Ｇｂｉｔ／ｓの周波数変調成分とを独立に再生することができる。
【００６４】
本実施例では、光周波数変調を施し、これを受信側で帯域選択手段２８を用いて受信する構成をとることで、他の実施例にあるような、多数の光干渉計等を必要とせず、非常に簡易な構成で本発明を実施することが可能となる。
【００６５】
また、ＩＭ変調手段９への電気信号はバッファ回路１に一時的に蓄えられたビット列から、４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号の論理状態がマークであるタイミングで読み出されたものである。
【００６６】
この機構により、ちょうど４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号においてマークビットとなるタイミングで、順次、次の２０Ｇｂｉｔ／ｓ信号成分がＦＭ変調手段１０に読み出されることとなる。すなわち、この場合のマーク率は５０％である（請求項１２）。結果として、図１０下に示したとおり、光強度成分に４０Ｇｂｉｔ／ｓ、光周波数成分に２０Ｇｂｉｔ／ｓ、トータルで６０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号が生成される。
【００６７】
また、第一および第二実施例と同様に、光送信器内あるいは光受信器内あるいは光送信器および光受信器内のバッファ回路１、２４を用いてマーク率変動によるビットレートの揺らぎを吸収することができる（請求項１３、１４、１５）。
【００６８】
（第五実施例）
第五実施例の構成を図１３および図１４を参照して説明する。第五実施例は、図１３に示すように、光送信器に、光位相または光周波数成分として、光強度成分より誤り訂正符号化手段１１により算出された誤り訂正信号を用い、図１４に示すように、光受信器に、光位相または光周波数成分として得られた誤り訂正信号を誤り訂正復号化手段３０に供給する（請求項１７）。
【００６９】
図１３に示すとおり、光送信器においては、光強度成分となる主信号より、誤り訂正符号化手段１１を施すことで、冗長信号（誤り訂正信号）を得る。これを、この例では光周波数成分に重畳することで、光強度成分のビットレート上昇を招くことなく誤り訂正を実現できる。受信器側では図１４に示すように、光周波数成分に重畳されている誤り訂正情報を、帯域選択手段２８により強度信号に変換し、これを光電変換器２９により光電変換することで抽出できる。これを誤り訂正復号化手段３０に与えることで、主信号の誤りを訂正できる。
【００７０】
（実施例まとめ）
以上の実施例において、４０Ｇｂｉｔ／ｓ信号に対してプリコード回路を用いてゼロ論理の連続を制限するようスクランブリングをかけることにより、所要バッファ回路の容量や、必要とされる光干渉計の数を削減することができる（請求項３、１２）。同様に、マーク率を一定値αとなるように管理するようなプリコード回路を用いて、マーク率が大きくドリフトすることによるビットレート変動を抑圧し、より安定した動作を実現できる（請求項２、１１）。また、ＩＭ変調部７またはＩＭ変調手段９とＰＭ変調部８またはＦＭ変調手段１０との順序は前後しても、本発明の実施に問題ない。
【００７１】
さらに、各実施例において受信する際に、光強度変調成分の光電変換信号から抽出されたクロック信号を用いて、光位相変調成分や光周波数変調成分のバッファ回路１、２４を駆動することにより（請求項１８）、光強度変調成分と、光位相変調成分あるいは光周波数変調成分の間の時間的揺らぎを無くすことにより、さらに安定に動作できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、従来システムの光周波数帯域を増大させることなく伝送容量を倍増させ、周波数利用効率を飛躍的に増大させる大容量光リンクシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第一実施例の光送信器の構成図。
【図２】第一実施例の光送信器の動作を説明するための図。
【図３】第一実施例の光送信器の動作を説明するための図。
【図４】第二実施例の光送信器の構成図。
【図５】第二実施例の光送信器の動作を説明するための図。
【図６】第一実施例の光受信器の構成図。
【図７】第一実施例の光受信器の動作を説明するための図。
【図８】第三実施例の光受信器の構成図。
【図９】第四実施例の光送信器の構成図。
【図１０】第四実施例の光送信器の動作を説明するための図。
【図１１】第四実施例の光受信器の構成図。
【図１２】第四実施例の光受信器の動作を説明するための図。
【図１３】第五実施例の光送信器の構成図。
【図１４】第五実施例の光受信器の構成図。
【図１５】従来の光変調装置および光変調方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００７４】
１、２４  バッファ回路
２、２２  判別手段
３  振幅制御手段
４  光源
５  光変調手段
６  カスケード型ＭＺ変調器
７  ＩＭ変調部
８  ＰＭ変調部
９  ＩＭ変調手段
１０  ＦＭ変調手段
１１  誤り訂正符号化手段
２０  分岐手段
２１、２６、２６−１〜２６−７、２９  光電変換器
２３  選択回路
２５  干渉器
２５−１〜２５−７  マッハツェンダ型光干渉計
２７  局発光源
２８  帯域選択手段
３０  誤り訂正復号化手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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