(57)【要約】【課題】信号受信感度をできるだけ低下させることなく、周波数利用効率を高めることが可能な光送信器を提供する。【解決手段】光源信号を搬送波キャリア抑圧パルス変調処理してＣＳ−ＲＺ信号を生成する搬送波キャリア抑圧パルス変調手段と、前記ＣＳ−ＲＺ信号に基づいてデータ信号を位相変調処理し位相変調信号に変換する位相変調手段と、前記位相変調信号に含まれる冗長な周波数成分を抑圧する光フィルタ手段と、から構成される光変調処理部を備える。【選択図】　　図１
2004135139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源信号を搬送波キャリア抑圧パルス変調処理してＣＳ−ＲＺ信号を生成する搬送波キャリア抑圧パルス変調手段と、
前記ＣＳ−ＲＺ信号に基づいてデータ信号を位相変調処理し位相変調信号に変換する位相変調手段と、
前記位相変調信号に含まれる冗長な周波数成分を抑圧する光フィルタ手段と、から構成される光変調処理部を備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
データ信号を位相変調処理し位相変調信号に変換する位相変調手段と、
前記位相変調信号を搬送波キャリア抑圧パルス変調処理し位相変調済みＣＳ−ＲＺ信号に変換する搬送波キャリア抑圧パルス変調手段と、
前記位相変調済みＣＳ−ＲＺ信号に含まれる冗長な周波数成分を抑圧する光フィルタ手段と、から構成される光変調処理部を備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項３】
搬送波キャリア抑圧パルス変調手段は、データ信号の信号周波数に従って決定される所定周波数のクロック信号に基づいて搬送波キャリア抑圧パルス変調処理し、光周波数スペクトルのピークが前記信号周波数だけ離れて生じるＣＳ−ＲＺ信号を生成し、
光フィルタ手段は、前記信号周波数に従って決定される所定周波数帯域外の周波数成分を抑圧する構成とされたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項４】
複数のデータ信号をそれぞれ変調処理し光出力信号を生成する複数の光変調処理部と、
複数の光出力信号を波長多重化処理する光合波手段とを備えたことを特徴とする、請求項１ないし３の何れかに記載の光送信器。
【請求項５】
光変調処理部は、データ信号を差動符号化処理する差動符号化手段を更に備える構成とされたことを特徴とする、請求項１ないし４の何れかに記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信システムに用いる光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光通信システムでは、装置構成が最も単純な強度変調（Ｏｎ−Ｏｆｆ　Ｋｅｙｉｎｇ、以下「ＯＯＫ」と呼ぶ）を適用するのが一般的であり、１波長当たりの伝送速度を増加させるとともに波長多重数を増大させることにより伝送容量の増大させた。その結果、近年では商用システムにおいて、１波長当たりの伝送速度は１０Ｇｂｉｔ／秒まで高速化され、波長多重数は数十波に達している。
【０００３】
ここで、通常のＯＯＫでは隣接する波長光信号相互間で生じるスペクトルオーバーラップを回避するために波長間隔をビットレートの２．５倍程度以上にする必要があった。そのため、波長間隔と信号周波数比で定義される周波数利用効率は０．４が限度となる。
従って、１波長当たりの伝送速度の増加や波長多重数の増大といった従来の手法では伝送容量の増大には限界があり、伝送路及び光増幅器の帯域を飛躍的に拡大させない限り、伝送容量を一層増大させることは困難である。
【０００４】
これを解決する手段として、光伝送路で用いられる光増幅器の帯域拡大及び周波数利用効率向上に関する検討結果が報告されている。特に周波数利用効率の向上は、既設伝送路でも伝送容量を増加させることが可能であり、コストメリットの観点から重要視されている。
【０００５】
図９は、従来の光送信器の構成図である（例えば、非特許文献１参照。）。従来の光送信器では、送信対象である電気ＮＲＺ（Ｎｏｔ　Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）信号をＯＯＫ変調処理することにより得られた複数の光信号を、それぞれ周波数フィルタ２３−ａ、２３−ｂを用いて片側のサイドバンドを抑圧しＶＳＢ（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ　Ｓｉｄｅ　Ｂａｎｄ）化して１光信号当たりの占有帯域を狭窄化した後に、合波器２４で波長多重化して出力する。その結果、例えば図１０−ハで示す通り、４２．７Ｇｂｉｔ／秒の光信号を５０ＧＨｚ間隔で波長多重化しすることで周波数利用効率０．８ｂｉｔ／秒／Ｈｚを達成している。なお、ここでは誤り訂正用冗長ビットを差し引いた信号周波数（４０Ｇｂｉｔ／秒）を信号周波数として周波数利用効率を定義している。
【０００６】
【非特許文献１】
”０．８ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　ｂｙ　Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ　Ｓｉｄｅｂａｎｄ　Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ｏｆ　４２．６６Ｇｂ／ｓ　ＮＲＺ”，　Ｗ．Ｉｄｌｅｒ，ｅｔ　ａｌ．，　ｉｎ　ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　２００２，　８．１．５．
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の光送信器では、変調方式として、占有帯域幅が比較的狭いＮＲＺ−ＯＯＫ方式を適用している。従って、超長距離伝送システムで一般的に採用されているＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）−ＯＯＫ方式と比較すると信号受信感度が低い、といった課題があった。
【０００８】
一方、ＲＺ−ＯＯＫ方式は信号受信感度が高いといった長所があるが、１光信号当たりの占有帯域幅が広いため、ＶＳＢ化後の光信号の占有帯域はＮＲＺ−ＯＯＫ方式の場合と比較すると２倍程度まで拡大してしまう、といった課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信号受信感度をできるだけ低下させることなく、周波数利用効率を高めることが可能な光送信器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明に係る光送信器は、光源信号を搬送波キャリア抑圧パルス変調処理してＣＳ−ＲＺ信号を生成する搬送波キャリア抑圧パルス変調手段と、前記ＣＳ−ＲＺ信号に基づいてデータ信号を位相変調処理し位相変調信号に変換する位相変調手段と、前記位相変調信号に含まれる冗長な周波数成分を抑圧する光フィルタ手段と、から構成される光変調処理部を備える。
【００１１】
また、次の発明に係る光送信器は、データ信号を位相変調処理して位相変調信号に変換する位相変調手段と、前記位相変調信号を搬送波キャリア抑圧パルス変調処理し位相変調済みＣＳ−ＲＺ信号に変換する搬送波キャリア抑圧パルス変調手段と、前記位相変調済みＣＳ−ＲＺ信号に含まれる冗長な周波数成分を抑圧する光フィルタ手段と、から構成される光変調処理部を備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の光送信器の構成図である。本実施の形態１の光送信器は複数の光変調処理部１０を有する。各光変調処理部１０においてレーザ光源１から出力された光周波数ｆｃの光源信号は、搬送波キャリア抑圧パルス変調処理を行うＭａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ干渉計型光変調器２（以下「ＭＺＩ型光変調器」と呼ぶ）に入力され、クロック信号源５から入力されたクロック信号（周波数ｆｂ／２）に基づいて、キャリア抑圧型ＲＺ信号（ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　ＲＺ、以下では「ＣＳ−ＲＺ信号」と呼ぶ）に変換される。
一方、データ信号源６から出力されたデータ信号（信号周波数：ｆｂ）は、光位相変調器３によって、前記ＣＳ−ＲＺ信号に基づき位相変調処理された後、光フィルタ４によって波形生成処理されて光出力信号が生成される。
各光変調処理部１０から出力された複数の光出力信号は、光合波器７によって波長多重化処理されて伝送路に出力される。
【００１３】
上記の通り構成される本実施の形態１の光送信器の動作について説明する。
なお、複数の光変調処理部１０の処理は何れも同一であるため、以下では一つの光変調処理部の動作について説明し、他の光変調処理部の動作の説明を省略する。
【００１４】
まずレーザ光源１は搬送波周波数ｆｃの光源信号を生成する。
【００１５】
ＭＺＩ光変調器２は、例えばニオブ酸リチウムを材料とし、例えば”３２０Ｇｂｉｔ／ｓ　（８ｘ４０Ｇｂｉｔ／ｓ）　ＷＤＭ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｖｅｒ　３６７−ｋｍ　ｚｅｒｏ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ　ｌｉｎｅ　ｗｉｔｈ　１２０−ｋｍ　ｒｅｐｅａｔｅｒ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ　ｐｕｌｓｅ　ｆｏｒｍａｔ”，Ｙｕｔａｋａ　Ｍｉｙａｍａｏｔｏ　，ｅｔ　ａｌ．，　ｉｎ　ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ　ｐａｐｅｒｓ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｔｏｐｉｃａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ，　Ｊｕｎｅ　１１，１９９９に開示された方法と同様の方法により、搬送波キャリア抑圧パルス変調処理を行う。
【００１６】
図２は、ＭＺＩ光変調器２による搬送波キャリア抑圧パルス変調処理の説明図である。ＭＺＩ光変調器２は図２−イに示すような変調特性を有し、クロック信号の印加電圧に応じた強度で光信号を出力する。
【００１７】
クロック信号源５は、図２−ロに示すように、前記変調特性の消光特性の谷の部分（図２−イにおいて印加電圧の極小値）を中心とし、送信対象のデータ信号の信号周波数ｆｂの半分の周波数（＝ｆｂ／２）のクロック信号を生成して出力する。
【００１８】
ＭＺＩ光変調器２は、前記クロック信号を印加電圧として前記光源信号ｆｃを変調処理する。変調処理後の光出力信号は、位相が０、π、０、π・・・と交番して出現するＣＳ−ＲＺ信号となる。
具体的には、図２−ロに示す通りクロック信号（周波数ｆｂ／２）がａ〜ｄの印加電圧のピークを有する場合、変調処理後のＣＳ−ＲＺ信号（図２−ハ参照）は、それぞれ対応するピークａ〜ｄが周波数ｆｂで出現し、信号位相がａ：０、ｂ：π、ｃ：０、ｄ：π・・・と交番する信号となる。
【００１９】
また、前記ＣＳ−ＲＺ信号の光周波数スペクトル（図２−ニ参照）は、交番する０／πの信号位相の影響によってｆｃ−ｆｂ／２及びｆｃ＋ｆｂ／２の二つのキャリア周波数を持つ。ここで、前記光源信号の周波数成分ｆｃは、交番する信号位相成分が違いに相殺しあって抑圧される。
【００２０】
次に光位相変調器３は、データ信号源６から出力された送信対象のデータ信号（信号周波数：ｆｂ）を入力し、前記ＣＳ−ＲＺ信号を光源信号として光位相変調処理する。その結果、データ信号０／１は、それぞれ光位相０／πの光変調信号に変換される。
【００２１】
図３は、光変調信号の光周波数スペクトルを示した模式図である。前記ＣＳ−ＲＺ信号は二つのキャリア周波数成分（ｆｃ−ｆｂ／２、ｆｃ＋ｆｂ／２）を有し、それぞれのキャリア周波数成分が独立して位相変調処理される。従って、光位相変調器３から出力される光変調信号は、図３に示す通り、中心周波数がｆｂだけ離れた二つの位相変調波のスペクトルが重ね合わさったものとなる。
【００２２】
ここで前記二つの位相変調波のスペクトルは、ｆｃ−ｆｂ／２より低周波の周波数帯とｆｃ＋ｆｂ／２より高周波の周波数帯とで同一の情報信号成分を含んでいるため、光変調信号は冗長な周波数成分を含むことが明らかである。
【００２３】
そこで光フィルタ４は光信号信号から前記冗長な周波数成分を除去する。図４は、波形成形処理後の光変調信号の光周波数スペクトルを示した模式図である。光フィルタ４は前記光変調信号のうち、ｆｃ−ｆｂ／２〜ｆｃ＋ｆｂ／２の範囲の周波数成分のみを抽出し、ｆｃ−ｆｂ／２より低周波の周波数成分とｆｃ＋ｆｂ／２より高周波の周波数成分（図４中網掛で示す）を抑圧して、波形成形処理後の光出力信号を生成する。その結果、光出力信号は周波数帯域幅がｆｂに制限される。
【００２４】
各光変調処理部１０から出力された複数の光出力信号は、光合波器７によって波長多重化処理されて伝送路に出力される。
【００２５】
図５−イは、本実施の形態１における波長多重処理化処理された光信号の光周波数スペクトルを示した模式図である。多重化された各光出力信号は周波数帯域幅がｆｂに制限されているため、複数の光出力信号を周波数間隔ｆｂで配置した場合でも、光出力信号のスペクトルが重なり合うことがない。従って、当該多重化光信号を受信した光受信器では、各光出力信号を容易に分離することができる。この場合において、当該光送信器の周波数利用効率は、論理的に１．０ｂｉｔ／秒／Ｈｚ（信号周波数ｆｂ／占有周波数帯域幅ｆｂ）まで高めることが可能である。
【００２６】
また図５−ロは、波長多重処理化処理された光信号のアイパターンを例示した模式図である。冗長周波数成分を抑圧したことによりアイパターンの開口は狭まるものの、光受信器で復調処理を行うために十分なアイパターン開口性能を有する。
【００２７】
これに対し、図６は各光出力信号の冗長周波数成分を除去せずに波長多重化処理を行った場合の光周波数スペクトルを示した模式図である。各光出力信号の周波数帯域幅がｆｂよりも広いため、複数の光出力信号を周波数間隔ｆｂで配置した場合には複数の光出力信号のスペクトルで重なり合いが生じ、光受信器で各光出力信号を分離することはできない。
【００２８】
以上の通り、本実施の形態１の光送信器によれば、ＭＺＩ型光変調器によって生成されたＣＳ−ＲＺ信号に従いデータ信号を変調処理し、光フィルタで周波数帯域幅を制限して、波長多重化処理するような構成としたことにより、信号受信感度をできるだけ低下させることなく多重化光信号の周波数利用効率を高めることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１では、光位相変調器３を用いてデータ信号を位相変調処理したが、このような構成に限定されるものではなく、例えばニオブ酸リチウムを材料とするＭＺＩ型光変調器を適用してデータ信号を位相変調処理するような構成であってもよい。
【００３０】
また、光フィルタ４としてＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）を適用するような構成であってもよい。
【００３１】
更に、上記実施の形態１では、ＭＺＩ型光変調器２から出力されたＣＳ−ＲＺ信号を光位相変調器３に入力し、データ信号を位相変調処理するような構成としたが、これはこのような構成に限定されるものではなく、レーザ光源からの光源信号に従ってデータ信号を位相変調処理した後に、ＭＺＩ型光変調器によって搬送波キャリア抑圧パルス変調処理して、光フィルタで波形生成処理するような構成であってもよい。
【００３２】
実施の形態２．
前記実施の形態１において光位相変調器３は、データ信号をＣＳ−ＲＺ信号に従って位相変調処理したが、本実施の形態２では、光送信器にデータ信号を差動符号化する差動符号化部を備え、光位相変調器３は差動符号化済みのデータ信号をＣＳ−ＲＺ信号に従って位相変調処理する。
なお本実施の形態２は、前記実施の形態１とはデータ信号を差動符号化する点のみが異なるものであるため、以下では光送信器の差動符号化処理及び光受信器の復調処理について説明し、その他の同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態２の光送信器の動作について構成図７に従って説明する。
各光変調処理部１０において、データ信号源６から出力されたデータ信号は、差動符号化部１１によって差動符号化処理される。差動符号化処理後のデータ信号は光位相変調器３に入力され、別途生成されたＣＳ−ＲＺ信号に従って位相変調処理される。光変調信号は、光フィルタによって冗長な周波数成分が抑圧された後、光合波器７によって波長多重化処理されて伝送路に送信される。
【００３４】
一方、本実施の形態２の光受信器は、例えば、「ＰＬＣプラットフォームを用いたビット同期強度変調ＤＰＳＫ−ＤＤ伝送システム用光受信モジュール」（山田　他、電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会予稿集、Ｃ−３−１１１、Ｐ２３７、２０００年）に開示された構成を有し、前記光送信器から受信した光信号を遅延検波処理する。
【００３５】
図８は本実施の形態８の光通信システムの光受信器の構成図である。図８において、光干渉計１３は光受信信号１２と１ビット時間遅延信号との干渉信号を生成し、差動光／電気変換器１４は前記干渉信号を電気信号である復調信号１５に変換する。
【００３６】
本実施の形態２の光受信器の動作について構成図８に従って説明する。
光干渉計１３は光受信信号１２を二つのアームに分配し、一方のアームに該光受信信号１２の１ビット時間分の遅延を付加する。例えば、光受信信号１２の信号周波数が１０Ｇｂｉｔ／秒である場合には、１００ｐ秒（＝１／１０Ｇｂｉｔ）の遅延を付加して出力する。
また他方のアームには遅延は付加されず、光受信信号１２の分配成分が直接出力される。
【００３７】
光干渉計１３は、前記二つのアームからそれぞれ出力された光受信信号１２の分配成分を合波して光干渉させる。その結果、両分配成分の位相が同相（０−０、π−π）である場合には図８のポートＡから復調パルスが出力され、両分配成分の位相が逆相（０−π、π−０）である場合にはポートＢから復調パルスが出力される。
【００３８】
差動光／電気変換器１４は、前記ポートＡ及びポートＢから出力された復調パルスを光ダイオードでそれぞれ電気信号に変換し、両電気信号の差分を算出して復調信号として出力する。
【００３９】
以上の通り、本実施の形態２の光通信システムによれば、前記実施の形態１と同様に、多重化光信号の周波数利用効率を高めることができる。さらに、光送信器において送信データを差動符号化処理し、光受信器において光受信信号を遅延検波処理することにより、光受信機の構成が簡易化することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光送信器よれば、搬送波キャリア抑圧パルス変調処理によって生成されたＣＳ−ＲＺ信号に従いデータ信号を変調処理した後に、光フィルタで周波数帯域幅を制限する構成としたことにより、信号受信感度をできるだけ低下させずに多重化光信号の周波数利用効率を高めることができる、といった効果を奏する。
【００４１】
また、データ信号を位相変調処理し、更に搬送波キャリア抑圧パルス変調処理した後に、光フィルタで周波数帯域幅を制限する構成としたことにより、信号受信感度をできるだけ低下させずに多重化光信号の周波数利用効率を高めることができる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の光送信器の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の搬送波キャリア抑圧パルス変調処理の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１の光変調信号の光周波数スペクトルを示した模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１の波形成形処理後の光変調信号の光周波数スペクトルを示した模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１の波長多重処理化処理された光信号を示した模式図である。
【図６】従来の波長多重処理化処理された光信号を示した模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２の光送信器の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２の光受信器の構成図である。
【図９】従来の光送信器の構成図である。
【図１０】従来の波長多重処理化処理を示した模式図である。
【符号の説明】
１　レーザ光源
２　ＭＺＩ型光変調器
３　光位相変調器
４　光フィルタ
５　クロック信号源
６　データ信号源
７、２４　光合波器
１０　光変調処理部
１１　差動符号化部
１２　光受信信号
１３　光干渉計
１４　差動光／電気変換器
１５　復調信号
２１−ａ、２１−ｂ　波長多重光源
２２−ａ、２２−ｂ　マッハツェンダ光変調器
２３−ａ、２３−ｂ　周期フィルタ
【図１】
2004135139.tif 000003
【図２】
2004135139.tif 000004
【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】
2004135139.tif 000009
【図８】
2004135139.tif 000010
【図９】
2004135139.tif 000011
【図１０】
2004135139.tif 000012