(57)【要約】【課題】狭い帯域幅を有する構成素子を使用することにより、価格競争力を向上させたデュオバイナリ方式の光送信装置を提供する。【解決手段】本発明は、デュオバイナリ方式の光送信装置において、入力された２レベルのバイナリ信号を干渉過程を通じて３レベル信号に変換するための低域通過フィルタ２３０と、３レベル信号を増幅するための増幅器２４０と、予め設定された波長の光を出力するためのレーザ光源２５０と、増幅器から出力された３レベル信号により光を強さ変調するための光強さ変調器２６０とを含んでおり、低域通過フィルタ、増幅器、及び光強さ変調器の全体帯域幅は実質的に２レベルバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当することを特徴とする。【選択図】　図２
2004135345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　デュオバイナリ方式の光送信装置において、
　入力された２レベルのバイナリ信号を干渉過程を通じて３レベル信号に変換するための低域通過フィルタと、
　前記３レベル信号を増幅するための増幅器と、
　予め設定された波長の光を出力するためのレーザ光源と、
　前記増幅器から出力された３レベル信号により前記レーザ光源の光を強さ変調するための光強さ変調器とを含んでおり、
　前記低域通過フィルタ、前記増幅器、及び前記光強さ変調器の全体帯域幅が実質的に前記２レベルバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当することを特徴とするデュオバイナリ方式の光送信装置。
【請求項２】
　入力された２レベルのバイナリ信号をプリコーディングするため低域通過フィルタの前段に差動プリコーダを更に含む請求項１記載のデュオバイナリ方式の光送信装置。
【請求項３】
　光強さ変調器の帯域幅は、実質的に２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の２／５または４／５に該当する請求項１記載のデュオバイナリ方式の光送信装置。
【請求項４】
　光強さ変調器は、マッハツェンダ干渉計タイプの変調器を含む請求項１記載のデュオバイナリ方式の光送信装置。
【請求項５】
　光強さ変調器の帯域幅は、実質的に２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の２／５または４／５に該当する請求項４記載のデュオバイナリ方式の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は光伝送システム(optical communication system)に関し、特に光信号を生成するための光送信装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
　高密度波長分割多重方式(Dense Wavelength Division Multiplexing：ＤＷＤＭ)の光伝送システムは、一つの光ファイバ内に相互に異なる波長を有する多数のチャンネルの光信号を伝送することによる伝送効率の向上、及び多様な伝送速度を有する光信号の伝送ができるので、超高速インターネット網に有用に使用されているシステムである。現在、ＤＷＤＭを使用して１００以上のチャンネルを一つの光ファイバを利用して伝送するシステムが商用化され、一つの光ファイバに２００以上の４０Gb/sチャンネルを同時に伝送して１０Tbps以上の伝送速度を有するシステムに対する研究も活発に進行されている。このような急激なデータトラヒック(data traffic)の増加に備えるための波長分割多重方式の技術の発達により、エルビウム添加光ファイバ増幅器(Erbium Doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ)の帯域幅と従来から使用されてきた変調(intensity modulation)方式が限界に至っており、将来的に予想されるデータトラヒックの増加に備えるための新たな技術が要求されている。高密度波長分割多重方式システムの伝送容量の増大のための解決方案として、限定された光ファイバ帯域を効率的に使用してビット当たり周波数効率性(bit spectral efficiency)を向上させるデュオバイナリ(duobinary)伝送技術が挙げられる。
【０００３】
　図１は、通常のデュオオバイナリ方式の光送信装置の構成を示すものである。この光送信装置は、第１及び第２低域通過フィルタ(low-pass filter)１２０，１５０と、第１及び第２変調駆動増幅器(modulating drive amplifier)１３０，１６０と、レーザ光源(laser source)１７０と、マッハツェンダタイプの光強さ変調器(Mach-Zehnder interferometer type optical intensity modulator)１８０とから構成される。 
【０００４】
　２レベルのバイナリ信号(2-level binary data signal)は第１低域通過フィルタ１２０に入力され、この第１低域通過フィルタ１２０は、２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の約１／４に該当する帯域幅を有する。この帯域幅の過度な制限によりコード間の干渉が発生し、このようなコード間の干渉により、２レベルのバイナリ信号は３レベル信号（3-level data signal)に変換される。この３レベル信号は第１変調駆動増幅器１３０に入力され、当該第１変調駆動増幅器１３０は、３レベル信号を増幅してマッハツェンダタイプの光強さ変調器１８０に出力する。変調駆動増幅器１３０及び光強さ変調器１８０は、２レベルのバイナリ信号のクロック周波数に該当する帯域幅を有する。このような過程と同様に、反転２レベルバイナリ信号(binary inverted data signal)が第２低域通過フィルタ１５０により反転３レベル信号(3-level inverted data signal)に変換され、この反転３レベル信号が第２変調駆動増幅器１６０により増幅されて光強さ変調器１８０に入力される。レーザ光源１７０は予め設定された波長の光を出力し、光強さ変調器１８０が３レベル信号でその光を変調して出力する。第１低域通過フィルタ１２０及び第１変調駆動増幅器１３０は、光強さ変調器１８０を中心として第１アーム１１０をなし、第２低域通過フィルタ１５０及び第２変調駆動増幅器１６０は光強さ変調器１８０を中心として第２アーム１４０をなす。第１アーム１１０は光強さ変調器１８０の第１変調端子ＲＦ＋と連結され、第２アーム１４０は光強さ変調器１８０の第２変調端子ＲＦ−と連結される。
【０００５】
　図１に示したようなデュオバイナリ方式の光送信装置は低域通過フィルタのみが２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当する帯域幅を持ち、残りの変調駆動増幅器と光強さ変調器は前記クロック周波数に該当する帯域幅を持つ。広い帯域幅を有する素子を使用することで光送信装置の制作コストが高くなり、それにより光送信装置のコスト競争力が弱化するという問題点がある。 
【０００６】
　したがって、簡単な構成及び信頼性を提供しつつ低廉な価格で具現可能な光送信装置が求められる。 
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　本発明は従来の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、狭い帯域幅を有する構成素子を使用することにより、価格競争力を向上させたデュオバイナリ方式の光送信装置を提供することにある。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　本発明は、デュオバイナリ方式の光送信装置において、入力された２レベルのバイナリ信号を干渉過程を通じて３レベル信号に変換するための低域通過フィルタと、その３レベル信号を増幅するための増幅器と、予め設定された波長の光を出力するためのレーザ光源と、増幅器から出力された３レベル信号によりレーザ光源からの光を強さ変調するための光強さ変調器とを含み、これら低域通過フィルタ、増幅器、及び光強さ変調器の全体帯域幅が実質的に２レベルバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
　本発明によるデュオバイナリ方式の光送信装置は、構成素子の全体的な帯域幅が２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当するように設定することにより、低い帯域幅を有する構成素子を使用することによる価格競争力を向上することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
　以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。本発明の説明おいて、本発明の要旨説明に特に必要なく、説明せずとも把握される公知機能や構成に対する説明は省略する。 
【００１１】
　図２は、本発明の望ましい実施形態によるデュオバイナリ方式の光送信装置の構成を示すものである。光送信装置は差動プリコーダ(differential precoder)２１０と、低域通過フィルタ２３０と、変調駆動増幅器２４０と、レーザ光源２５０と、マッハツェンダタイプの光強さ変調器２６０とから構成される。低域通過フィルタ２３０及び変調駆動増幅器２４０はアーム２２０をなし、このアーム２２０は光強さ変調器２６０の変調端子ＲＦと連結される。
【００１２】
　差動プリコーダ２１０は遅延器(one-bit delay line)２１２と、ＥＸＯＲ回路(EXclusive-OR circuit)２１４とを含み、入力された２レベルのバイナリ信号を差動符号化して出力する。ここで、受信側では、低域通過フィルタ２３０の逆機能を遂行するために差動プリコーダが使用され得るので、受信機の変更無くしてデュオバイナリ送受信モードを実施可能になる。差動プリコーダ２１０の一例を説明したが、差動プリコーダはプリコーディング機能を遂行するように公知された多様な方式により構成されることができる。他の例を挙げると、バイナリカウンタ(counter)と遅延器を利用して差動プリコーダを構成することもできる。このバイナリカウンタは、入力された２レベルのバイナリ信号が予め設定された値(“０”または“１”)を有するとき、入力されたクロック信号をカウントした後、その結果を出力するようになる。 
【００１３】
　低域通過フィルタ２３０は、帯域幅の制限により引き起こされたパルスパターン(pulse patterns)間のインタ−シンボル干渉(inter-symbol interference)を通じてプリコーディングされた２レベルのバイナリ信号を３レベル信号に変換する。 
【００１４】
　変調駆動増幅器２４０は３レベル信号を増幅して変調端子ＲＦに出力する。
【００１５】
　レーザ光源２５０は予め設定された波長の光を出力する。
【００１６】
　光強さ変調器２６０は、変調端子ＲＦを通じて入力された３レベル信号により、レーザ光源２５０による光を強さ変調して出力する。
【００１７】
　低域通過フィルタ２３０、変調駆動増幅器２４０、及び光強さ変調器２６０の総合的な帯域幅は実質的に２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当し、望ましくは光強さ変調器２６０の帯域幅が実質的に２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の２／５または４／５に該当する。 
【００１８】
　本発明は周波数平面でのスペクトル形態がデュオバイナリ信号の品質を決めるという点から始まり、このような周波数特性について以下の通り説明する。 
【００１９】
　図３は、バイナリＮＲＺ(Non-Return-to-Zero)信号とデュオバイナリＮＲＺ信号の周波数特性を示すものである。同図には、バイナリＮＲＺ信号の周波数(FREQUENCY)−強さ(INTENSITY)曲線３１０と、デュオバイナリＮＲＺ信号の周波数−強さ曲線３２０が示されている。 
【００２０】
　バイナリＮＲＺ信号の伝送率は１０Gbps、２０Gbps、４０Gbps、８０Gbps、１６０Gbpsなど所定値を有するが、以下、説明の便宜上バイナリＮＲＺ信号の伝送率を１０Gbpsと仮定する。このような場合、従来ではバイナリＮＲＺ信号の伝送率に該当する帯域幅、すなわち１０GHzの帯域幅を有する変調駆動増幅器と光強さ変調器を使用し、それにより全体光送信装置の価格競争力が弱化するという問題点をもたらすことは前述したとおりである。 
【００２１】
　一方、デュオバイナリ信号の発生過程において低域通過フィルタ２３０、変調駆動増幅器２４０、及び光強さ変調器２６０の総合的な帯域幅がデュオバイナリ信号の品質に決定的な影響を及ぼす。言い換えれば、アーム２２０を構成するデバイス２３０，２４０と光強さ変調器２６０の総合的なスペクトルが図３の斜線部分Ａ１を満たすと、光通信に要求される特性を満たすことができるので、すべての構成素子が広い帯域幅を有する必要は無いと言える。したがって、低域通過フィルタ２３０、変調駆動増幅器２４０、及び光強さ変調器２６０の総合的な帯域幅が実質的に２レベルのバイナリ信号のクロック周波数の１／４、すなわち２.５GHzに該当すれば、２レベルのバイナリ信号の周波数情報は歪まないので、光通信に要求される特性を満たすことができる。
【００２２】
　現存する変調駆動増幅器２４０の場合は、利得だけでなく群速度遅延(group speed delay)も重要な変数なので、１０GHzの帯域幅を有する素子を本発明では使用するのがよい。 
【００２３】
　図４は、多様な帯域幅を有する光強さ変調器（LN modulator=MZ modulator (260)）の周波数特性を示すものである。同図には、３GHz、６GHz、及び１０GHzの帯域幅を有する光強さ変調器の周波数−強さ曲線４２０，４３０，４４０と、デュオバイナリＮＲＺ信号の周波数−強さ曲線４１０が示されている。６GHz帯域幅の光強さ変調器の曲線４３０によれば、その周波数特性がデュオバイナリ信号のものより良好なので、信号の歪み現象なしにデュオバイナリ光変調が可能であることが確認できる。このような場合、低域通過フィルタの帯域幅を増加させてデュオバイナリ信号を発生させうる。また、３GHz帯域幅の光強さ変調器はその周波数特性がデュオバイナリ信号の特性より不良なので、信号の歪み現象がなくてはデュオバイナリ光変調ができないことがわかる。このような結果は、アイ・ダイアグラムを測定することで、より正確に検証することができる。 
【００２４】
　図５は通常のデュオバイナリ光送信装置のアイ・ダイアグラムを示すもので、図６は本発明によるデュオバイナリ光送信装置のアイ・ダイアグラムを示すものである。図５には、１０GHz帯域幅の光強さ変調器と２.６GHz帯域幅の低域通過フィルタを使用して得られたアイ・ダイアグラムが示されており、図６には６GHz帯域幅の光強さ変調器と２.８GHz帯域幅の低域通過フィルタを使用して得られたアイ・ダイアグラムが示されている。これらアイ・ダイアグラムを比べると、その特性差がほぼないことがわかる。したがって、帯域幅が４.５〜６GHzの光強さ変調器と相対的に帯域幅が少し増加した低帯域フィルタを使用すれば、１０GHz光強さ変調器と２.６GHz帯域幅の低域通過フィルタとの代替が可能である。４.５〜６GHzの光強さ変調器は２.５GHz光強さ変調器を変形させることにより制作が可能なので、１０GHz光強さ変調器に比べて３０〜４０％のコスト低減効果が図られる。
【００２５】
　以上、図２に示したように単一アーム構造を有するマッハツェンダタイプの光強さ変調器について説明したが、図１に示したように２−アーム構造を有するマッハツェンダタイプの光強さ変調器にも本発明が適用可能なことはもちろんである。２−アーム構造を有するマッハツェンダタイプの光強さ変調器の場合には、第１アームを構成する低域通過フィルタ及び変調駆動増幅器と光強さ変調器の総合的な帯域幅と、第２アームを構成する低域通過フィルタ及び変調駆動増幅器と光強さ変調器の総合的な帯域幅とが、すべて２レベルバイナリ信号のクロック周波数の１／４に該当すれば、光通信に要求される特性を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のデュオバイナリ方式の光送信装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態によるデュオバイナリ方式の光送信装置の構成を示す図。
【図３】バイナリＮＲＺ信号とデュオバイナリＮＲＺ信号の周波数特性を示す図。
【図４】多様な帯域幅を有する光強さ変調器の周波数特性を示す図。
【図５】従来のデュオバイナリ光送信装置のアイ・ダイアグラムを示す図。
【図６】本発明によるデュオバイナリ光送信装置のアイ・ダイアグラムを示す図。
【符号の説明】
【００２７】
２１０　差動プリデコーダ
２２０　アーム
２３０　低域通過フィルタ
２４０　変調駆動増幅器
２５０　レーザ光源
２６０　光強さ変調器
【図１】
2004135345.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004135345.tif 000007
【図６】
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