(57)【要約】【課題】ネットワーク内の符号間干渉に強く、波長多重システムにおける周波数利用効率を高めつつ、波長分散に対するトレランスを向上させる。【解決手段】マッハツェンダ変調器７は、単一縦モード信号を、周波数ｆ０を中心とするビート周波数Ｂの２モードビートパルス信号に変換する。マッハツェンダ変調器８は、プリコード回路１０によってＮＲＺデータ信号ＤＡＴＡから変換されたプリコードＮＲＺ符号を用いて、２モードビートパルス信号をビット毎にπだけ位相が変化するプリコードＣＳ−ＲＺ光信号に変換する。光受信器１５において、復調光フィルタ１７は、復調されたＲＺ光デュオバイナリ強度変調信号から不要なＲＺパルススペクトル成分と高調波成分とを除去し、光デュオバイナリ強度変調信号を取得する。【選択図】  図１
2004235988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光伝送路に送信する光送信器において、
入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、
伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、
前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段と
を具備することを特徴とする光送信器。
【請求項２】
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光伝送路に送信する光送信器において、
入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、
伝送速度をＢビット毎秒としたときに、当該伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２ヘルツ（ｎは自然数）で位相が反転し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、
前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段と
を具備することを特徴とする光送信器。
【請求項３】
光伝送路を介して伝送される光データ信号を受信する光受信器において、
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが２値デジタル信号である入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和により生成されるプリコードデータ信号により強度変調された光ＲＺデータ信号が入力され、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調する機能を有す復調光フィルタ手段と、
復調された前記光強度変調信号を直接検波する受光再生手段と
を具備することを特徴とする光受信器。
【請求項４】
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を送信する光送信器と、前記光ＲＺデータ信号を伝送する光伝送路と、この光ＲＺデータ信号を受信する光受信器から構成される光伝送システムにおいて、
前記光送信器は、
入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、
伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、
前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段と
を具備し、
前記光受信器は、
前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号が入力され、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調する機能を有す復調光フィルタ手段と、
復調された前記光強度変調信号を直接検波する受光再生手段と
を具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を送信する光送信器と、前記光ＲＺデータ信号を伝送する光伝送路と、この光ＲＺデータ信号を受信する光受信器から構成される光伝送システムにおいて、
前記光送信器は、
入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、
伝送速度をＢビット毎秒としたときに、当該伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２ヘルツ（ｎは自然数）で位相が反転し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、
前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段と
を具備し、
前記光受信器は、
前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号が入力され、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調する機能を有す復調光フィルタ手段と、
復調された前記光強度変調信号を直接検波する受光再生手段と
を具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
前記復調光フィルタ手段は、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺ信号データに含まれるＲＺパルス列輝線スペクトル成分を抑圧する機能を有することを特徴とする請求項４または５に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記復調光フィルタ手段は、マッハツェンダ干渉型フィルタを用いた光フィルタであることを特徴とする請求項６記載の光伝送システム。
【請求項８】
前記光送信器および前記光受信器は、複数の光搬送波を用いる波長多重システムであり、
前記復調光フィルタは、波長多重伝送される各波長多重信号の光キャリア周波数を中心とする信号帯域で同一のロールオフ特性を有し、前記光伝送路を介して受信された波長多重信号を、一括して前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調した後、波長分離を行なって直接検波することを特徴とする請求項４または５に記載の光伝送システム。
【請求項９】
前記復調光フィルタ手段は、ロールオフ特性が３次以上のスーパガウシアン型のバンドパスフィルタであり、中心周波数が当該光ＲＺ信号の搬送波周波数に一致し、その半値全幅が伝送速度Ｂビット毎秒の０．７±０．１倍以内に設定されることを特徴とする請求項５記載の光伝送システム。
【請求項１０】
前記復調光フィルタ手段は、前記光伝送路に送出する前に、予め、光キャリア周波数を中心周波数とする光バンドパスフィルタで、前記光送信器から出力される光ＲＺ信号から、高調波成分または側帯波成分を除去することを特徴とする請求項４または５記載の光伝送システム。
【請求項１１】
前記光送信器および前記光受信器は、複数の光搬送波を用いる波長多重システムであり、
波長多重伝送される各波長多重信号の光キヤリア周波数を中心とする信号帯域で同一のロールオフ特性を有し、前記光送信器から出力される波長多重された光ＲＺデータ信号から、一括して高調波成分または側帯波成分を除去して波長多重光データ信号に変換し、前記光伝送路に送出する光フィルタを具備することを特徴とする請求項４または５記載の光伝送システム。
【請求項１２】
前記光伝送路は、少なくとも、光増幅中継器、光アドドロップマルチプレクサ装置、光クロスコネクト装置のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項４または５記載の光伝送システム。
【請求項１３】
前記復調光フィルタは、前記光送信器の出力ポートに配置され、
前記光送信器は、入力データ信号と同じ論理または反転論理のどちらか一方をもつ強度変調信号を送信し、
前記光受信器は、前記光伝送路を介して受信される光ＲＺデータ信号を直接検波する受光再生手段を具備することを特徴とする請求項４または５記載の光伝送システム。
【請求項１４】
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光送信器から光伝送路へ送信し、前記光伝送路を介して前記光ＲＺデータ信号を光受信器により受信する光伝送方法において、
前記光送信器では、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力し、前記光ＲＺパルス列を前記プリコードＮＲＺ信号で強度変調して前記光伝送路に送信し、
前記光受信器では、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号を受信し、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調し、復調された前記光強度変調信号を直接検波することを特徴とする光伝送方法。
【請求項１５】
光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光送信器から光伝送路へ送信し、前記光伝送路を介して前記光ＲＺデータ信号を光受信器により受信する光伝送方法において、
前記光送信器では、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理し、伝送速度をＢビット毎秒としたときに、当該伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２ヘルツ（ｎは自然数）で位相が反転し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力し、前記光ＲＺパルス列を前記プリコードＮＲＺ信号で強度変調して前記光伝送路に送信し、
前記光受信器では、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号を受信し、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調し、復調された前記光強度変調信号を直接検波することを特徴とする光伝送方法。
【請求項１６】
前記光ＲＺパルス発生手段は、
入力光を伝送速度Ｂに同期した周波数ｎＢ／２（ｎは自然数）で偏波変調する偏波変調器と、
前記偏波変調器の出力に配置された偏光子と、
前記偏光子の出力段に配置され、高周波成分を除去する光フィルタと
から構成されていることを特徴とする請求項２または５に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ等の伝送媒体が有する波長分散、あるいはこれと非線形光学効果との相互作用によって生じる伝送品質の劣化を最小限に抑える光送信器、光受信器、光伝送システムおよび光伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＺ符号は、一般に光非線形効果による劣化に強い伝送符号としてよく知られている。なかでも、光の位相が周波数ｎＢ／２ヘルツで反転する光パルス列が強度変調されたＲＺ符号としてｎ＝１の場合、光ファイバ伝送システムにおける高密度波長多重伝送においても光非線形効果による劣化に強い伝送符号としてキャリア抑圧ＲＺ符号（ＣＳ−ＲＺ）方式が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
上記従来のＣＳ−ＲＺ方式では、図１４に示すように、マッハツェンダ（ＭＺ）変調器２に光源（ＬＤ）１からの周波数ｆ０の単一縦モード信号を入力し、伝送速度Ｂビット毎秒のＢの半分の周波数Ｂ／２ヘルツで駆動する。このときのマッハツェンダ変調器２のバイアス点は、無変調時に透過率が零になる点にバイアスしておく。マッハツェンダ変調器２の周波数逓倍特性と光位相変調特性とにより、図１５（ａ）の単一縦モード信号は、図１５（ｂ）に示すような周波数ｆ０を中心とするビート周波数Ｂの２モードビートパルス信号に変換され、ビット毎に位相が反転するＲＺパルスが生成される。
【０００４】
２モードビートパルス信号は、その２つの縦モードが互いにモード同期しているため、伝送速度Ｂに周波数同期したパルス列となる。当該２モードビートパルス列信号は、図１４に示す２段目のマッハツェンダ変調器３において、本送信器に入力された伝送速度ＢのＮＲＺ符号で強度変調され、ＣＳ−ＲＺ強度変調信号に変換され、帯域幅約３Ｂの変調スペクトルとなる。この変調スペクトルは、通常のＲＺ符号の信号帯域４Ｂに比較して、帯域圧縮が可能であるため、波長多重伝送を行なう場合、高密度化することが可能である。従来のＣＳ−ＲＺ符号は、光伝送路５に送出された後、受信器６に入力され、通常の直接検波により受信され、２値強度変調デジタル信号としで復調される。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｙ．  Ｍｉｙａｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．  Ｔｅｃｈ．  Ｄｉｇ．  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａ１  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＯＡＡ）９９，ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  ｐａｐｅｒ  ＰＤＰ４，１９９９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＲＺ符号、ＣＳ−ＲＺ符号の波長分散トレランスは、例えば、４０Ｇｂｉｔ／ｓにおいてＮＲＺ符号の波長分散トレランス（約１００ｐｓ／ｎｍ）より狭く、６０ｐｓ／ｎｍ以下になり、波長分散トレランスが小さくなるという問題があった。また、周波数利用効率を０．４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚよりも高い周波数利用効率で波長多重を行なう波長多重システムの場合、チャンネル間のクロストークを低減するために配置された光送受信器内における光フィルタや、光ＡＤＭ（光アドドロップマルチプレクサ）や光クロスコネクタなどに配置される光フィルタのロールオフ特性により、ＣＳ−ＲＺ符号を用いても、激しい符号間干渉を生じ、伝送特性が劣化するという問題があった。
【０００７】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、ネットワーク内の符号間干渉に強く、かつ光非線形効果と波長分散等による符号干渉にも強いＲＺ光信号を安定に伝送することができ、また、波長多重システムにおける周波数利用効率を高めつつ、波長分散に対するトレランスを向上させることができる光送信器、光受信器、光伝送システムおよび光伝送方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光伝送路に送信する光送信器において、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
また、上述した問題点を解決するために、請求項２記載の発明では、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光伝送路に送信する光送信器において、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、伝送速度をＢビット毎秒としたときに、当該伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２ヘルツ（ｎは自然数）で位相が反転し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、上述した問題点を解決するために、請求項３記載の発明では、光伝送路を介して伝送される光データ信号を受信する光受信器において、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが２値デジタル信号である入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和により生成されるプリコードデータ信号により強度変調された光ＲＺデータ信号が入力され、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調する機能を有す復調光フィルタ手段と、復調された前記光強度変調信号を直接検波する受光再生手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、上述した問題点を解決するために、請求項４記載の発明では、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を送信する光送信器と、前記光ＲＺデータ信号を伝送する光伝送路と、この光ＲＺデータ信号を受信する光受信器から構成される光伝送システムにおいて、前記光送信器は、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段と具備し、前記光受信器は、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号が入力され、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調する機能を有す復調光フィルタ手段と、復調された前記光強度変調信号を直接検波する受光再生手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、上述した問題点を解決するために、請求項５記載の発明では、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を送信する光送信器と、前記光ＲＺデータ信号を伝送する光伝送路と、この光ＲＺデータ信号を受信する光受信器から構成される光伝送システムにおいて、前記光送信器は、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理するプリコード手段と、伝送速度をＢビット毎秒としたときに、当該伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２ヘルツ（ｎは自然数）で位相が反転し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段と、前記光ＲＺパルス列を前記プリコード手段から出力されたプリコードＮＲＺ信号で強度変調する光変調手段とを具備し、前記光受信器は、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号が入力され、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調する機能を有す復調光フィルタ手段と、復調された前記光強度変調信号を直接検波する受光再生手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６記載の発明では、請求項４または５に記載の光伝送システムにおいて、前記復調光フィルタ手段は、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺ信号データに含まれるＲＺパルス列輝線スペクトル成分を抑圧する機能を有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７記載の発明では、請求項６記載の光伝送システムにおいて、前記復調光フィルタ手段は、マッハツェンダ干渉型フィルタを用いた光フィルタであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８記載の発明では、請求項４または５に記載の光伝送システムにおいて、前記光送信器および前記光受信器は、複数の光搬送波を用いる波長多重システムであり、前記復調光フィルタは、波長多重伝送される各波長多重信号の光キャリア周波数を中心とする信号帯域で同一のロールオフ特性を有し、前記光伝送路を介して受信された波長多重信号を、一括して前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調した後、波長分離を行なって直接検波することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９記載の発明では、請求項５記載の光伝送システムにおいて、前記復調光フィルタ手段は、ロールオフ特性が３次以上のスーパガウシアン型のバンドパスフィルタであり、中心周波数が当該光ＲＺ信号の搬送波周波数に一致し、その半値全幅が伝送速度Ｂビット毎秒の０．７±０．１倍以内に設定されることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明では、請求項４または５記載の光伝送システムにおいて、前記復調光フィルタ手段は、前記光伝送路に送出する前に、予め、光キャリア周波数を中心周波数とする光バンドパスフィルタで、前記光送信器から出力される光ＲＺ信号から、高調波成分または側帯波成分を除去することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１記載の発明では、請求項４または５記載の光伝送システムにおいて、前記光送信器および前記光受信器は、複数の光搬送波を用いる波長多重システムであり、波長多重伝送される各波長多重信号の光キヤリア周波数を中心とする信号帯域で同一のロールオフ特性を有し、前記光送信器から出力される波長多重された光ＲＺデータ信号から、一括して高調波成分または側帯波成分を除去して波長多重光データ信号に変換し、前記光伝送路に送出する光フィルタを具備することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２記載の発明では、請求項４または５記載の光伝送システムにおいて、前記光伝送路は、少なくとも、光増幅中継器、光アドドロップマルチプレクサ装置、光クロスコネクト装置のいずれか１つを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３記載の発明では、請求項４または５記載の光伝送システムにおいて、前記復調光フィルタは、前記光送信器の出力ポートに配置され、前記光送信器は、入力データ信号と同じ論理または反転論理のどちらか一方をもつ強度変調信号を送信し、前記光受信器は、前記光伝送路を介して受信される光ＲＺデータ信号を直接検波する受光再生手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
また、上述した問題点を解決するために、請求項１４記載の発明では、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光送信器から光伝送路へ送信し、前記光伝送路を介して前記光ＲＺデータ信号を光受信器により受信する光伝送方法において、前記光送信器では、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力し、前記光ＲＺパルス列を前記プリコードＮＲＺ信号で強度変調して前記光伝送路に送信し、前記光受信器では、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号を受信し、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調し、復調された前記光強度変調信号を直接検波することを特徴とする。
【００２２】
また、上述した問題点を解決するために、請求項１５記載の発明では、光Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）パルスが変調された光ＲＺデータ信号を光送信器から光伝送路へ送信し、前記光伝送路を介して前記光ＲＺデータ信号を光受信器により受信する光伝送方法において、前記光送信器では、入力信号として２値デジタル信号を入力とし、前記入力信号とその１ビット遅延信号との排他的論理和をとりプリコード処理し、伝送速度をＢビット毎秒としたときに、当該伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２ヘルツ（ｎは自然数）で位相が反転し、伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力し、前記光ＲＺパルス列を前記プリコードＮＲＺ信号で強度変調して前記光伝送路に送信し、前記光受信器では、前記光伝送路を伝送されてきた光ＲＺデータ信号を受信し、光キャリア周波数領域で前記ＮＲＺ信号と同じ論理の光強度変調信号に復調し、復調された前記光強度変調信号を直接検波することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１６記載の発明では、請求項２または５に記載の光送信器において、前記光ＲＺパルス発生手段は、入力光を伝送速度Ｂに同期した周波数ｎＢ／２（ｎは自然数）で偏波変調する偏波変調器と、前記偏波変調器の出力に配置された偏光子と、前記偏光子の出力段に配置され、高周波成分を除去する光フィルタとから構成されていることを特徴とする。
【００２４】
この発明では、予め光送信器においてプリコード手段を用いて送信ＮＲＺデータをプリコードしたプリコードＮＲＺデータ信号を発生させる。プリコードＮＲＺ信号を用いて、通常のＲＺ光パルス列信号もしくは、位相反転ＲＺ光パルス列信号を強度変調することにより光送受信器における光フィルタによるロールオフ特性による符号間干渉に強い伝送特性を実現する。また、本発明の波長多重技術を用いたクロストークを低減するために光送信器内で予め光フィルタを配置して、不要な高調波成分などを除去して送信してもよい。光受信器においては、元の送信ＮＲＺデータを復調するために、光ＲＺデータ信号のスペクトル処理を行なう復調光フィルタを用いる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．第１実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。なお、図１０に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１において、マッハツェンダ変調器７は、その周波数逓倍特性と光位相変調特性とにより、当該単一縦モード信号を、周波数ｆ０を中心とするビート周波数Ｂの２モードビートパルス信号に変換する。マッハツェンダ変調器７としては、例えば、Ｚカット基板のＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）変調器を用いてもよいし、Ｘカット基板の変調器を用いてもよい。図１には、Ｚカット基板のＬＮ−ＭＺ変調器を用いて構成した例を示している。
【００２６】
プリコード回路１０は、１ビット遅延素子（１Ｔ）１１と排他的論理和素子（ＥＸＯＲ）１２から構成され、光送信器に入力されたＮＲＺデータ信号ＤＡＴＡを、プリコードＮＲＺ符号に変換する。すなわち、プリコード回路１０は、１ビット遅延素子（１Ｔ）１１による入力データを１ビット遅延させたデータと、排他的論理和素子（ＥＸＯＲ）１２により新しく入力された入力データ信号との排他的論理和を出力する。
【００２７】
マッハツェンダ変調器８は、上記プリコードＮＲＺ符号を用いて２モードビートパルス信号を変調することにより、２モードビートパルス信号を、ビット毎にπだけ位相が変化する、光信号スペクトルを持つプリコードＣＳ−ＲＺ光信号に変換し、非線形効果に強いＲＺ強度変調された伝送符号として、光伝送路５に送出する。
【００２８】
光受信器１５は、復調光フィルタ１７およびＰＩＮ−ＰＤなどの受光素子１８からなる。復調光フィルタ１７の一例として、ここでは、１ビット遅延のマッハツェンダ干渉（ＭＺＩ）フィルタと矩形バンドパスフィルタとを直列に接続した光フィルタを用いている。復調光フィルタ１７には、予め適当なロールオフ特性が設定されており、復調されたＲＺ光デュオバイナリ強度変調信号から不要なＲＺパルススペクトル成分と高調波成分とを除去し、光デュオバイナリ強度変調信号を取得する。すなわち、プリコードＣＳ−ＲＺ符号は、光デュオバイナリＲＺ符号に変換され、さらに光デュオバイナリ符号に変換される。
【００２９】
Ａ−２．第１実施形態の動作
次に、図１ないし図６を参照して本第１実施形態の動作について詳細に説明する。図１に示すように、チャープが零のマッハツェンダ変調器７に光源１から周波数ｆ０の単一縦モード信号を入力し、伝送速度Ｂビット毎秒のＢの半分の周波数Ｂ／２ヘルツで駆動する。このときのマッハツェンダ変調器７のバイアス点は、無変調時に透過率が零になる点にバイアスしておく。
【００３０】
マッハツェンダ変調器７の周波数逓倍特性と光位相変調特性とにより、当該単一縦モード信号は、図３（ａ）に示すような周波数ｆ０を中心とするビート周波数Ｂの２モードビートパルス信号に変換される。２モードビートパルス信号は、その２つの縦モードが互いにモード同期しているため、伝送速度Ｂに周波数同期したパルス列となる。当該２モードビートパルス信号は、さらにデータ変調を行なうためのマッハツェンダ変調器８に入力される。一方、光送信器に入力されたＮＲＺデータ信号ＤＡＴＡは、図１に示すプリコード回路１０によりプリコードＮＲＺ符号に変換される。
【００３１】
図１のＡ点において、図２（ａ）に示すＮＲＺデータ信号ＤＡＴＡが入力される場合について考える。当該ＮＲＺデータ信号ＤＡＴＡは、図１のＢ点において、図２（ｂ）に示したように、マークビットが入力される毎に論理が変化するプリコードＮＲＺ符号となる。マッハツェンダ変調器８で、このプリコードＮＲＺ符号を用いて２モードビートパルス信号を変調することにより、当該２モードビートパルス信号は、図１のＣ点において、図２（ｃ）に示すようなビット毎にπだけ位相が変化する、図３（ｂ）に示すような光信号スペクトルを持つプリコードＣＳ−ＲＺ光信号に変換され、非線形効果に強い伝送符号としてＲＺ強度変調され、光伝送路５に送出される。
【００３２】
光伝送路５を伝送後、プリコードＣＳ−ＲＺ光信号は、光受信器１５に入力される。光受信器１５では、当該プリコードＣＳ−ＲＺ光信号が、光キャリア周波数を中心周波数とする復調光フィルタ１７に入力される。復調光フィルタ１７では、図３（ｃ）に示したように、マッハツェンダ干渉フィルタの透過損零点をプリコードＣＳ−ＲＺ符号の２つ縦モードに一致するような周波数特性配置に設定し、当該プリコードＣＳ−ＲＺ信号の２つの縦モードスヘクトルを抑圧する。
【００３３】
上記マッハツェンダ干渉フィルタにより、図２（ｅ）の細線に示すように１ビット遅延された自分自身とアナログ的に加算され、ＲＺパルス変調された光デュオバイナリＲＺ強度変調信号に変換される。当該光デュオバイナリＲＺ信号の強度は、図２（ａ）の入力データ信号、すなわちＮＲＺデータ信号ＤＡＴＡと一致し、復調されていることが分かる。図３（ｄ）には、復調されたＲＺ光デュオバイナリ強度変調信号の光スペクトルを示している。
【００３４】
図３（ｅ）に示すように、復調されたＲＺ光デュオバイナリ強度変調信号から、点線で示した透過率をもつ矩形フィルタにより中心の光デュオバイナリ信号成分を抜き出すように、復調光フィルタ１７に適当なロールオフ特性を設定するにより、図２（ｆ）のように不要なＲＺパルススペクトル成分と高調波成分とが除去され、図２（ｅ）の太線で示すような光デュオバイナリ強度変調信号が得られる。すなわち、プリコードＣＳ−ＲＺ符号は、光デュオバイナリＲＺ符号に変換され、さらに光デュオバイナリ符号に変換される。当該光デュオバイナリ符号は、ＰＩＮ−ＰＤなどの受光素子１８により図２（ｆ）に示したような強度変調波形に復調されて再生される。
【００３５】
上述した第１実施形態では、復調光フィルタ１７として、当該マッハツェンダ干渉フィルタと矩形フィルタとの直列接続したフィルタを用いたが、同様の周波数応答特性をもつ１つのフィルタを用いてもよい。一例として２次以上のスーパガウシアンフィルタを用いて、プリコードＣＳ−ＲＺ符号を光デュオバイナリ符号に直接変換してもよい。
【００３６】
図４ないし図６は、伝送速度４３Ｇｂｉｔ／ｓにおける本第１実施形態の効果を説明する図である。図４（ａ）には、本第１実施形態による光伝送システムの光送信器における出力の光応答波形、図４（ｂ）には、光スペクトル、図４（ｃ）には、アイ開口ペナルティで評価した波長分散トレランスを示している。プリコードＣＳ−ＲＺ符号の波長分散トレランスは、１ｄＢ劣化で、約７３ｐｓ／ｎｍである。
【００３７】
これに対して、図１の光送信器の出力と光伝送路５の間に、例えばパスバンド特性が半値全幅４３ＧＨｚの３次のスーパガウシアンフィルタを配置し、２モードビートが抑圧されない様に予め送信スペクトルを狭窄化してから光伝送路５に送信する場合を考える。この場合、図５（ａ）に示すように、光応答波形は劣化せず、符号間干渉も増えておらず、本方式の光帯域制限に強い特性があることが分かる。また、図５（ｂ）に示すように光スペクトル幅も狭いため波長多重システムを考えた場合、その周波数利用効率を、従来のＣＳ−ＲＺ符号に比較して向上することが可能である。さらに、波長分散トレランスを図５（ｃ）に示す。１ｄＢ劣化波長分散トレランスは、８７ｐｓ／ｎｍまで拡大可能であることが分かる。
【００３８】
さらに、本発明の光受信器の復調光フィルタ１７として半値全幅２１．５ＧＨｚの３次のスーパガウシアンフィルタを用いて、そのパスバンド中心をプリコードＣＳ−ＲＺ信号の搬送波周波数に一致させた場合を考える。このとき、図６（ｂ）に示したように、２つの縦モードビート輝線スペクトルを抑圧する。これにより、図６（ａ）の波形応答に示したように、復調が行なわれる。図６（ｃ）に波長分散トレランスを示す。１ｄＢ劣化の波長分散トレランスはさらに向上し、１５６ｐｓ／ｎｍまで改善していることが分かる。
【００３９】
ＣＳ−ＲＺ符号は、ＲＺ符号に比較して帯域圧縮が可能で、光非線形効果に対するトレランスを向上することが可能である。一方、光デュオバイナリ符号は、一般にＲＺ符号、従来のＣＳ−ＲＺ符号、ＮＲＺ符号に比較して波長分散トレランスが拡大できるという特徴を有する。このため、本発明のプリコードＣＳ−ＲＺ符号を用いた光伝送システムを用いれば、ＣＳ−ＲＺ符号の光非線形トレランスと光デュオバイナリ符号の波長分散トレランスとを同時に実現可能にし、光ネットワークにおけるシステムマージンを拡大する効果を奏する。さらには、高密度波長多重を行った場合においても、符号間干渉の増加を押さえることが可能となり、より高密度化が可能である。
【００４０】
Ｂ．第２実施形態
本発明の第２実施形態は、光伝送システムにおいて波長多重技術を用いた場合の例である。本第２実施形態では、例として、ｎチャネルの等周波数間隔の波長多重伝送システムを考える。不等間隔配置の波長多重システムでも本発明が実現可能である。一例として、周波数間隔として２Ｂ（伝送速度Ｂ）の場合を考える。
【００４１】
Ｂ−１．第２実施形態の構成
図７は、本発明の第２実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。図７において、各チャネルの光送信器の構成は、前述した図１の光送信器の構成と等しい。各光送信器で発生したプリコードＣＳ−ＲＺ信号は、波長多重光合波フィルタ２０でｎチャネルの波長多重信号に波長多重される。図８は、図７の各点における光信号スペクトルの様子を記述したものである。波長多重光合波フィルタ２０のロールオフ特性としては、２モードビート輝線スペクトル成分を残してＣＳ−ＲＺ符号の２つの縦モードに重畳された外側帯波を除去するように選んでもよい。また、光伝送路中には、図示していないが、光増幅中継器、光アドドロップマルチプレクサ（ＡＤＭ）装置、光クロスコネクト装置が介挿されていてもよい。
【００４２】
Ｂ−２．第２実施形態の動作
図８（ａ）は、各チャネルにおける伝送速度Ｂビット毎秒の場合の光送信機器における２モードビートパルス信号の光スペクトルを示している。該２モードビートは、各波長多重チャンネルで、プリコードＮＲＺ信号で変調され、図８（ｂ）に示すようなプリコードＣＳ−ＲＺ符号となって図７の波長多重光合波フィルタ２０に入力される。該波長多重光合波フィルタ２０は、各波長多重チャネルにおいて図８（ｃ）のように等しいロールオフ特性を有する。２モードビート輝線スペクトル成分とそれに挟まれた部分の信号成分を残して、２モードビート輝線スペクトル成分の外側の側帯波成分を除去するようなロールオフ特性を有する。この処理により、送信器側におけるクロストークを低減することが可能となる。図８（ｄ）は、波長多重光合波フィルタ２０の出力における波長多重されたプリコードＣＲ−ＲＺ信号の光スペクトルである。なお、側帯波成分を除去されたそのようなロールオフ特性機能を、波長多重光合波フィルタ２０に持たせず、各光送信器に独立に、帯域制限光フィルタを設けて実現するようにしてもよい。この場合、帯域制限光フィルタの部品数がチャンネル数分必要となる。
【００４３】
波長多重されたプリコードＣＳ−ＲＺ符号は、光伝送媒体２１を伝送された後、光受信器に入力される。光受信器において光増幅された後、復調光フィルタ２２に入力される。ここで復調光フィルタ２２として、１ビット遅延の偏波無依存のマッハツェンダ干渉フィルタを考える。マッハツェンダ干渉フィルタの周期性を利用し、図８（ｅ）に示すように、各チャネルにおけるプリコードＣＳ−ＲＺ符号の２つの縦モード成分を抑圧するように設定する。これにより、波長多重プリコードＣＳ−ＲＺ信号は、１つのマッハツェンダ干渉フィルタにより、一括して復調され、波長多重光デュオバイナリＲＺ信号に変換される。
【００４４】
波長多重光デュオバイナリＲＺ信号は、波長多重光分波フィルタ２３により波長分離される。次いで、帯域制限処理を行なう。このとき、波長多重光分波フィルタ２３のパスバンドのロールオフ特性を、矩形に近い高次のスーパガウシアンに近い形を選ぶと、分離された出力信号は、図８（ｆ）に示すような光デュオバイナリ符号に変換される。復調され光デュオバイナリ信号に変換された光信号は、受光素子で直接検波され、元の送信データとして再生される。
【００４５】
本第２実施形態では、１つの復調光フィルタ２２を用いて波長多重プリコードＣＳ−ＲＺ信号を復調しているが、まず、波長分離を行った後に、各チャネルの受信器内に復調光フィルタを配置してチャネル毎に復調を行なってもよい。この場合、チャネル数分の復調光フィルタが必要となる。
【００４６】
Ｃ．第３実施形態
本発明の第３実施形態では、図９に示すように、前述した第１実施形態の復調光フィルタ１７を送信側に復調光フィルタ３０として配置して、送信器内で光デュオバイナリ符号、あるいは光デュオバイナリＲＺ符号に変換した後に光伝送路５に送信する構成としている。光伝送路５における光非線形効果が無視できる場合、図１と図７において復調光フィルタ１７，２２の効果は線形であるため、復調光フィルタ３０の配置する位置に依存しない。したがって、本第３実施形態の動作は図１に示す第１実施形態と同様であるので、詳細は省略する。前述した第１実施形態では、伝送符号がプリコードＣＳ−ＲＺ符号であり、復調処理が受信器内に配置された復調光フィルタ１７で行なわれていたが、本第３実施形態では、送信器内に配置された復調光フィルタ３０を用いて図３（ｄ）に示す光デュオバイナリＲＺ信号、または、図３（ｅ）に示す光デュオバイナリ符号に変換した後に光伝送路に送出される点が異なる。
【００４７】
Ｄ．第４実施形態
本発明の第４実施形態では、本発明の光伝送システムの光送信器内に配置され、当該光送信器中に配置される光ＲＺパルス列の位相が上記光送信器の伝送速度に同期した周波数ｎＢ／２（ｎは自然数）で反転する伝送速度に同期した光ＲＺパルス列を出力する光ＲＺパルス発生手段の実施例を説明する。前述した第１ないし第３実施形態では、上記光ＲＺパルス発生手段を実現するのに、プッシュ・プルタイプのマッハツェンダ変調器を用いていた。
【００４８】
本第４実施形態では、図１０に示すように、この部分を偏波変調器４０と偏光子４１とで構成する。まず、ＣＷ動作の光源１からの直線偏光が偏波変調器４０に入力される。偏波変調器４０のバイアス条件は、偏波変調器４０が無変調時には出力の偏波状態が、直線偏向となり、かつ出力に配置された偏光子４１の透過方向と直交するようにバイアスされる。この配置により、無変調時には、原理的に出力がでない。現実には、偏光子４１の消光比に応じた光が出力されるが、通常、３０ｄＢ以上の高い消光比をとることは容易である。
【００４９】
この状態で、伝送速度に同期して、駆動振幅が半波長電圧の２倍以下の振幅を持ち、駆動周波数ｎＢ／２（伝送速度Ｂ）の正弦波で偏波変調器４０を駆動する。例えば、ｎ＝１の場合を考える。このとき、偏波変調器４０の出力の偏波状態の変化を図１１（ａ）に示す。偏波変調器４０の出力の偏波状態は、無バイアス時の動作点ｅを境に互いに回転方向が逆の楕円偏光を経て直線偏光となる。このとき、偏波変調器４０の出力の偏光子４１の透過方向に平行な偏光成分に着目すると、偏波状態ａ，ｂ，ｃ，ｄと偏波状態ｆ，ｇ，ｈ，ｉでは、電界ベクトルの符号が反転するため、偏波状態ｅを境に位相がπだけ変化する。したがって、偏光子４１では、偏光子４１の透過方向に平行な偏向成分を取り出すことにより、強度の繰り返し周波数Ｂの、ビット毎に位相が反転するＲＺパルスを発生させることができる。図１２には、本第４実施形態の図１１に示す偏波変調器４０の各偏波状態ａ〜ｉにおける偏波変調器４０の駆動入力波形と、偏光子４１の出力における出力パワー、光変化を示している。
【００５０】
偏光子４１の偏向消光比が十分でない場合などには、図１０に示す偏光子４１の出力スペクトルに図１３（ａ）に示すようなチャープを伴う高周波成分が生じる。これをそのまま図１０に示すマッハツェンダ変調器８でＮＲＺ強度変調を行なうと、各４つの縦モードがＮＲＺ変調され、図１３（ｂ）に示すようなチャープを伴う高周波成分が生じる。この場合、偏光子４１の出力、あるいは、データ変調器の出力にバンドパスフィルタ４２を配置し、当該チャープを伴う高周波成分を除去し、図１３（ｃ）に示す状態まで狭窄化した後、光伝送路５に送信することにより、チャープのないプリコードＣＳ−ＲＺ符号を出力することができる。さらに、本第４実施形態を波長多重システムに応用する場合、多重化するために波長合波器のパスバンドを、高周波成分が除去されるように設計してもよい。この結果、チャープが抑圧され、占有帯域がＢに近いプリコードＣＳ−ＲＺ符号を発生することができ、０．４ビット／ｓ／Ｈｚ以上の高周波利用効率で波長多重を行なうことが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予め光送信器においてプリコード手段を用いて送信ＮＲＺデータをプリコードしたプリコードＮＲＺデータ信号を発生させ、プリコードＮＲＺ信号を用いて、通常のＲＺ光パルス列信号もしくは、位相反転ＲＺ光パルス列信号を強度変調することにより、ネットワーク内の様々な光フィルタのロールオフ特性による符号間干渉に強く、かつ光非線形効果と波長分散等による符号干渉にも強いＲＺ光信号安定に伝送することができるという利点が得られる。また、本発明の波長多重技術を用いたクロストークを低減するために光送信器内で予め光フィルタを配置して、不要な高調波成分などを除去して送信してもよい。光受信器においては、元の送信ＮＲＺデータを復調するために、光ＲＺデータ信号のスペクトル処理を行なう復調光フィルタを用いる。また、複数の光搬送波を用いる波長多重システムに適用することにより、波長多重システムにおける周波数利用効率を高めつつ、波長分散に対するトレランスを向上させることができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本第１実施形態の光伝送システムの動作を説明するための波形図である。
【図３】本第１実施形態の光伝送システムの動作を光信号スペクトルから説明するためのスペクトル図である。
【図４】本第１実施形態の光伝送システムの効果を計算機シミュレーションにより説明するための波形図である。
【図５】本第１実施形態の光伝送システムの効果を計算機シミュレーションにより説明するための波形図である。
【図６】本第１実施形態の光伝送システムの効果を計算機シミュレーションにより説明するための波形図である。
【図７】本発明の第２実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本第２実施形態の光伝送システムの動作を光信号スペクトルから説明するためのスペクトル図である。
【図９】本発明の第３実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本第４実施形態による偏波変調器の出力、偏光子の出力における偏波状態を示す概念図である。
【図１２】偏波変調器の各偏波状態における駆動入力波形、偏光子出力における出力パワー、光変化を示す概念図である。
【図１３】バンドパスフィルタの作用を説明するための概念図である。
【図１４】従来技術による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】従来技術の光伝送システムの動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１  光源
５  光伝送路
７  マッハツェンダ変調器（光ＲＺパルス発生手段）
８  マッハツェンダ変調器（光変調手段）
１０  プリコード回路（プリコード手段）
１１  １ビット遅延素子
１２  排他的論理和素子
１７，２２，３０  復調光フィルタ（復調光フィルタ手段）
【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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