(57)【要約】【課題】ＣＳ−ＲＺ信号の伝送特性を改善する。【解決手段】レーザダイオード（ＬＤ）１２は、波長λｓ（周波数ｆ０）の連続光（ＣＷ光）を出力する。ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４は、ＬＤ１２のＣＷ出力光からビットレートＢのＣＳ−ＲＺ光パルス列を生成する。データ変調器１６は、装置１４の出力光パルス列を、送信すべきデータＤに従って強度変調する。光バンドパスフィルタ１８は、データ変調器１６の出力光の内、キャリア周波数（ｆ０）の成分と、周波数ｆ１（＝ｆ０＋Ｂ／２）の成分をそのまま透過し、（周波数ｆ２（＝ｆ０−Ｂ／２）の成分を僅かに残すように透過する。【選択図】　図１
2004104385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信装置（１０）、光ファイバ伝送路（２０）及び光受信装置（２２）からなる光伝送システムであって、
当該光送信装置（１０）が、
光キャリア周波数（ｆ０）のＣＳ−ＲＺ光パルス列を発生するＣＳ−ＲＺ光パルス列発生装置（１２，１４）と、
データレート（Ｂ）の送信すべきデータ（Ｄ）で当該ＣＳ−ＲＺ光パルス列発生装置の出力光パルスを強度変調し、これにより、キャリア周波数（ｆ０）の第１成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を減算した周波数（ｆ０−Ｂ／２）の第２成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を加算した周波数（ｆ０＋Ｂ／２）の第３成分を含む被変調光を出力するデータ変調器（１６）と、
当該被変調波から当該当該第１成分、第２成分及び第３成分を抽出して光ファイバ伝送路（２０）に出力する帯域制限フィルタであって、被変調波に対する離調量をＡ，フィルタ帯域幅をＷとしたとき、０＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２２５である帯域制限フィルタ（１８）
とを具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
０．０９＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２である請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
Ａ×Ｂ／Ｗ２が実質的に０．１５である請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
光キャリア周波数（ｆ０）のＣＳ−ＲＺ光パルス列を発生し、
データレート（Ｂ）の送信すべきデータ（Ｄ）で当該ＣＳ−ＲＺ光パルス列発生装置の出力光パルスを強度変調することにより、キャリア周波数（ｆ０）の第１成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を減算した周波数（ｆ０−Ｂ／２）の第２成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を加算した周波数（ｆ０＋Ｂ／２）の第３成分を含む被変調光を生成し、
当該被変調波から当該第１成分、当該第２成分及び第３成分をフィルタ帯域幅（Ｗ）及び離調量（Ａ）で抽出し、
抽出された成分が光ファイバ伝送路を伝搬し、
当該光ファイバ伝送路の出力光から当該データを受信する
光伝送方法であって、０＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２２５であることを特徴とする光伝送方法。
【請求項５】
０．０９＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２である請求項４に記載の光伝送方法。
【請求項６】
Ａ×Ｂ／Ｗ２が実質的に０．１５である請求項４に記載の光伝送方法。
【請求項７】
光キャリア周波数（ｆ０）のＣＳ−ＲＺ光パルス列を発生するＣＳ−ＲＺ光パルス列発生装置（１２，１４）と、
データレート（Ｂ）の送信すべきデータ（Ｄ）で当該ＣＳ−ＲＺ光パルス列発生装置の出力光パルスを強度変調し、キャリア周波数（ｆ０）の第１成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を減算した周波数（ｆ０−Ｂ／２）の第２成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を加算した周波数（ｆ０＋Ｂ／２）の第３成分を含む被変調光を出力するデータ変調器（１６）と、
当該被変調波から当該第１成分、当該第２成分及び第３成分を抽出し、光ファイバ伝送路（２０）に出力する帯域制限フィルタであって、当該被変調波に対する離調量をＡ，フィルタ帯域幅をＷとしたとき、０＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２２５である帯域制限フィルタ（１８）
とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項８】
０．０９＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２である請求項７に記載の光送信装置。
【請求項９】
Ａ×Ｂ／Ｗ２が実質的に０．１５である請求項７に記載の光送信装置。
【請求項１０】
光キャリア周波数（ｆ０）のＣＳ−ＲＺ光パルス列を発生し、データレート（Ｂ）の送信すべきデータ（Ｄ）で当該ＣＳ−ＲＺ光パルス列発生装置の出力光パルスを強度変調することにより、キャリア周波数（ｆ０）の第１成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を減算した周波数（ｆ０−Ｂ／２）の第２成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を加算した周波数（ｆ０＋Ｂ／２）の第３成分を含む被変調光を生成し、
当該被変調波から当該第１成分、当該第２成分及び第３成分をフィルタ帯域幅（Ｗ）及び離調量（Ａ）で抽出する
光送信方法であって、０＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２２５であることを特徴とする光送信方法。
【請求項１１】
０．０９＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２である請求項１０に記載の光送信方法。
【請求項１２】
Ａ×Ｂ／Ｗ２が実質的に０．１５である請求項１０に記載の光送信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システム、光送信装置及びこれらの方法に関し、より具体的には、搬送波抑圧・リターンツーゼロ（ＣＳ−ＲＺ）信号を使用する光伝送システム、光送信装置及びこれらの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信の分野では、伝送容量の拡大のために高密度波長多重（ＤＷＤＭ）が使用され、近年では、波長間隔をより狭くする方向で開発が進んでいる。
【０００３】
高密度波長多重を実現する方式として、単一側波帯（ＳＳＢ）伝送又は残留側波帯（ＶＳＢ）伝送が、提案されている。例えば、米国特許第６０８８１４７号公報、米国特許第６１４１１４１号公報（又は特開平１０−２１３８３０号公報）、米国特許第６２６２８３４号公報、及び特開２００１−２６４７１０公報（又は米国公開２００２０７５５４６号公報）がある。
【０００４】
搬送波を抑圧した光強度変調信号を角度変調するシステムが、米国特許第６２１１９９６号公報（又は特開２００１−１３３８２４号公報）に記載されている。
【０００５】
また、ＣＳ−ＲＺ信号は、狭帯域であるという特徴があり、光ＤＷＤＭへの適用が有望視されている。例えば、Ｙ．　Ｍｉｙａｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，”３２０　Ｇｂｉｔ／ｓ　（８　×　４０　Ｇｂｉｔ／ｓ）ＷＤＭ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｖｅｒ　３６７　ｋｍ　ｚｅｒｏ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ　ｌｉｎｅ　ｗｉｔｈ　１２０−ｋｍ　ｒｅｐｅａｔｅｒ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ　ｐｕｌｓｅ　ｆｏｒｍａｔ”，Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ　（ＯＳＡ）　Ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ　（ＴＯＰＳ），ｖｏｌ．３０，　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　（１９９９）を参照されたい。参考のため、この論文の記載内容は本明細書中に取り込まれる。
【０００６】
図８は、ＣＳ−ＲＺ光信号のスペクトル例を示す。隣接するタイムスロットにおける光パルスの位相を反転させることにより、図８に示すように、光キャリア（周波数ｆ０）を抑圧したＲＺパルス信号を生成できる。この観点から、ＣＳ−ＲＺ信号は、図９に示すように、２つのＮＲＺ信号の合成からなると理解されている。図８及び図９において、横軸は周波数（波長）、縦軸は光強度を示す。
【０００７】
従来、ＣＳ−ＲＺ信号を更に狭帯域にするには、図１０に示すように、キャリア周波数ｆ０の両側の周波数ｆ１，ｆ１のスペクトルの両方を一緒に伝送する必要があると考えられてきた（例えば、Ｎ．　Ｙｏｓｈｉｋａｎｅ　ｅｔ　ａｌ．，”５０ＧＨｚ−ｓｐａｃｅｄ　５５　×　４２．７　Ｇｂ／ｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｖｅｒ　２５００　ｋｍ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ＳＰＭ−ｂａｓｅｄ　ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌ　ｒｅｓｈａｐｅｒ”，　Ｏｐｔｉｃａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｔｏｐｉｃａｌ　ｍｅｅｔｉｎｇ　（ＯＡＡ　２００２），ＰＤＰ６）。図１０は、図８に示す光スペクトルのＣＳ−ＲＺ光信号から上側スペクトル成分（周波数ｆ１）及び下側スペクトル成分（周波数ｆ２）の両方を対称に抽出した結果のスペクトル例を示す。図１０で、横軸は周波数（波長）、縦軸は、光強度を示す。
【０００８】
ＲＺ光信号のビットレートをＢ（ｂｐｓ）としたとき、
ｆ１−ｆ０＝Ｂ／２
ｆ０−ｆ２＝Ｂ／２
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、伝送特性の向上、ＷＤＭの密度向上及び／又は伝送距離の増大のために、更に狭帯域化したいとする要望がある。
【００１０】
本発明は、より狭帯域のＣＳ−ＲＺ信号を使用する光伝送システム、光送信装置及びこれらの方法を提示することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＣＳ−ＲＺ光パルス列をデータ変調し、これにより、キャリア周波数（ｆ０）の第１成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を減算した周波数（ｆ０−Ｂ／２）の第２成分と、キャリア周波数（ｆ０）からデータレートの半分（Ｂ／２）を加算した周波数（ｆ０＋Ｂ／２）の第３成分を含む被変調光を生成する。そして、帯域制限フィルタにより、当該被変調波から当該当該第１成分、第２成分及び第３成分を抽出して光ファイバ伝送路（２０）に出力する。但し、当該帯域制限フィルタの被変調波に対する離調量をＡ，フィルタ帯域幅をＷとしたとき、０＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２２５である。より好ましくは、０．０９＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２であり、最も好ましい条件として、Ａ×Ｂ／Ｗ２が実質的に０．１５である。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。光送信装置１０は、レーザダイオード（ＬＤ）１２，ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４，データ変調器１６及び帯域制限フィルタとしての光バンドパスフィルタ（Ｏ−ＢＰＦ）１８を具備する。
【００１４】
レーザダイオード１２は、波長λｓ（周波数ｆ０）の連続光（ＣＷ光）を出力する。ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４は、レーザダイオード１２のＣＷ出力光からビットレートＢのＣＳ−ＲＺ光パルス列を生成する。このような装置は、上述のＹ．　Ｍｉｙａｍｏｔｏ他の論文に記載されている。
【００１５】
データ変調器１６は、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４から出力される光パルス列を、送信すべきデータＤに従って強度変調する。例えば、データ変調器１６は、データＤの２進値”０”に対して、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４から出力される光パルスをブロックし、データＤの２進値”１”に対して、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４から出力される光パルスを透過する。
【００１６】
データ変調器１６の出力光は、例えば、図９に示すような光スペクトルを具備する。帯域制限フィルタとしての光バンドパスフィルタ１８は、データ変調器１６の出力光の内、光キャリア周波数ｆ０の成分と、周波数ｆ１（＝ｆ０＋Ｂ／２）の上側成分をそのまま透過し、周波数ｆ２（＝ｆ０−Ｂ／２）の下側成分を僅かに残すように透過する。図２は、図８に示す光スペクトルに対する光バンドパスフィルタ１８の出力光の光スペクトル例を示す。横軸は波長（周波数）、縦軸は光強度を示す。即ち、従来例では、周波数ｆ１の上側成分と周波数ｆ２の下側成分を均等に透過するように、光バンドパスフィルタの中心周波数を光キャリア周波数ｆ０に一致させたが、本実施例では、光バンドパスフィルタ１８の中心周波数を光キャリア周波数ｆ０からずらして、上側成分（又は下側成分）をそのまま透過しつつ、下側成分（又は上側成分）を僅かに透過するようにした。
【００１７】
光バンドパスフィルタ１８の出力光は、光送信装置１０の出力光として光ファイバ伝送路２０に入力する。光受信装置２２は、光ファイバ伝送路２０を伝搬した信号光を受信し、データＤを復元する。
【００１８】
帯域制限フィルタである光バンドパスフィルタ１８の離調の影響を実際に調べた。図３は、４２．７Ｇｂ／ｓのＣＳ−ＲＺ光信号に本実施例を適用した場合の測定結果を示す。光バンドパスフィルタ１８として、第４次ガウシアンフィルタを使用した。横軸は、光バンドパスフィルタ１８の中心波長と、ＣＳ−ＲＺ光信号の光キャリア波長との差Δλを示す。縦軸は、所定距離伝搬したときのＱ２を示す。Δλ＝０が従来例の場合を示す。図３から分かるように、光バンドパスフィルタ１８のこの帯域では、−０．０５５＜Δλ＜０の場合、Δλ＝０の場合よりも、Ｑ２が改善される。Δλ＝−０．０４（ｎｍ）のときにＱ２が最大になる。
【００１９】
光バンドパスフィルタ１８の帯域をこれとは別の値にした場合、周波数ｆ２の成分をより削減した場合でも、対称帯域制限の場合に比べて、より大きなＱ２を得ることができた。即ち、本実施例では、光バンドパスフィルタ１８は、少なくとも一方の側波帯成分を通過すればよいことになる。
【００２０】
図４は、Δλ＝０のとき、即ち、対称帯域制限の場合のアイパターンを示す。このとき、Ｑ２＝２３．７４（ｄＢ）であった。図５は、非対称帯域制限（Δλ＝−０．０４（ｎｍ））の場合のアイパターンを示す。このとき、Ｑ２＝２８．１１（ｄＢ）であった。
【００２１】
図６は、４２．７Ｇｂｉｔ／ｓのＣＳ−ＲＺ光信号に対する光バンドパスフィルタ１８の作用を測定した結果を示す。横軸は、光バンドパスフィルタ１８の、被変調波（データ変調器１６の出力）に対する離調量Ａを、送信すべきデータＤのデータレートＢとフィルタ帯域幅Ｗで規格化した値を示す。具体的には、横軸は、（Ａ／Ｗ）×（Ｂ／Ｗ）である。縦軸は、離調量Ａが０の場合のＱ２値からの改善量（ｄＢ）を示す。
【００２２】
光バンドパスフィルタ１８のフィルタ帯域幅として、４５ＧＨｚ、６０ＧＨｚ及び７０ＧＨｚを設定した。実線が４５ＧＨｚの場合、波線が７０ＧＨｚの場合、一点鎖線が６０ＧＨｚの場合の測定結果をそれぞれ示す。（Ａ／Ｗ）×（Ｂ／Ｗ）が０．１５であるときに、フィルタ帯域幅に関わらず、Ｑ２が最も改善されていることがわかる。
【００２３】
０＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２２５の範囲では、従来の対称制限（離調０）の場合よりも改善され得る。０．０９＜Ａ×Ｂ／Ｗ２＜０．２とすると、従来の対称制限（離調０）の場合に比べて、２ｄＢ以上改善する。
【００２４】
ちなみに、フィルタ帯域幅が４５ＧＨｚの場合、離調０ではＱ２は１９．９ｄＢであったが、最適に離調を設定すると、Ｑ２値は２３．５ｄＢとなった。フィルタ帯域幅が６０ＧＨｚの場合、離調０ではＱ２は１７．１ｄＢであったが、最適に離調を設定すると、Ｑ２値は２４．５ｄＢとなった。フィルタ帯域幅が７０ＧＨｚの場合、離調０ではＱ２は１９．５ｄＢであったが、最適に離調を設定すると、Ｑ２値は２４．５ｄＢとなった。
【００２５】
図７は、ＷＤＭ光送信装置の実施例の概略構成ブロック図を示す。この実施例では、２ｎ個の波長を多重する。
【００２６】
レーザダイオード３０１〜３０２ｎ−１は、それぞれ、奇数番目の波長λ１〜λ２ｎ−１の連続光（ＣＷ光）を出力する。ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４と同様の構成からなるＣＳ−ＲＺパルス列形成装置３２１〜３２２ｎ−１は、それぞれ、レーザダイオード３０１〜３０２ｎ−１のＣＷ出力光からビットレートＢのＣＳ−ＲＺ光パルス列を生成する。データ変調器３４１〜３４２ｎ−１はそれぞれ、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置３２１〜３２２ｎ−１から出力される光パルス列を、送信すべきデータＤ１〜Ｄ２ｎ−１に従って強度変調する。ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置３２１〜３２２ｎ−１及びデータ変調器３４１〜３４２ｎ−１の作用は、それぞれ、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４及びデータ変調器１６の作用と同じである。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）３６ａが、データ変調器３４１〜３４２ｎ−１の出力光を合波する。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）３６ａは、奇数番目の波長λ１〜λ２ｎ−１の信号光を波長分割多重する多重装置として機能する。奇数番目の波長λ１〜λ２ｎ−１のみでは、隣接する波長間でスペクトルが重ならないので、この段階では、帯域を制限しなくても良い。
【００２７】
偶数番目の波長λ２〜λ２ｎに対する構成は、奇数番目の波長λ１〜λ２ｎ−１に対する上述の構成と基本的に同じである。即ち、レーザダイオード３０２〜３０２ｎは、それぞれ、偶数番目の波長λ２〜λ２ｎの連続光（ＣＷ光）を出力する。ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４と同様の構成からなるＣＳ−ＲＺパルス列形成装置３２２〜３２２ｎは、それぞれ、レーザダイオード３０２〜３０２ｎのＣＷ出力光からビットレートＢのＣＳ−ＲＺ光パルス列を生成する。データ変調器３４２〜３４２ｎはそれぞれ、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置３２２〜３２２ｎから出力される光パルス列を、送信すべきデータＤ２〜Ｄ２ｎに従って強度変調する。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）３６ｂが、データ変調器３４２〜３４２ｎの出力光を合波する。
【００２８】
ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置３２１〜３２２ｎ及びデータ変調器３４１〜３４２ｎの作用は、それぞれ、ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置１４及びデータ変調器１６の作用と同じである。アレイ導波路格子３６ａは、奇数番目の波長λ１〜λ２ｎ−１の信号光を波長分割多重する多重装置として機能し、アレイ導波路格子３６ｂは、偶数番目の波長λ２〜λ２ｎの信号光を波長分割多重する多重装置として機能する。偶数番目の波長λ２〜λ２ｎのみでは隣接する波長間でスペクトルが重ならないので、この段階では、帯域を制限しなくても良い。
【００２９】
波長インターリーバ３８はアレイ導波路格子３６ａ，３６ｂの出力光を合波する。波長インターリーバ３８は、光バンドパスフィルタ特性を具備するので、波長インターリーバ３８の光バンドパスフィルタの中心波長を調節することで、奇数番目の波長λ１〜λ２ｎ−１の信号光と偶数番目の波長λ２〜λ２ｎの信号光に対して一括して、所望の離調を施すことができる。即ち、波長インターリーバ３８が、光バンドパスフィルタ１８の機能を果たす。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、ＣＳ−ＲＺ信号の伝送特性を大幅に改善できる。１チャネルのスペクトル幅を狭くしつつ、伝送特性を改善できるので、ＷＤＭの多重密度を高めることができると共に、伝送距離を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】光バンドパスフィルタ１８の出力光の光スペクトル例である。
【図３】光バンドパスフィルタの離調とＱ２値との関係の測定例である。
【図４】従来例による対称帯域制限の場合のアイパターン例である。
【図５】本実施例によるΔλ＝−０．０４ｎｍの場合のアイパターン例である。
【図６】光バンドパスフィルタ１８の離調量とＱ２改善量との関係の測定例である。
【図７】ＷＤＭ送信装置の実施例の概略構成ブロック図である。
【図８】ＣＳ−ＲＺ信号の光スペクトル例である。
【図９】ＣＳ−ＲＺ信号を構成する２つのＮＲＺ（ノンリターンツーゼロ）信号の光スペクトル例である。
【図１０】従来の対称帯域制限の場合の光スペクトル例である。
【符号の説明】
１０：光送信装置
１２：レーザダイオード（ＬＤ）
１４：ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置
１６：データ変調器
１８：光バンドパスフィルタ
２０：光ファイバ伝送路
２２：光受信装置
３０１〜３０２ｎ：レーザダイオード
３２１〜３２２ｎ：ＣＳ−ＲＺパルス列形成装置
３４１〜３４２ｎ：データ変調器
３６ａ，３６ｂ：アレイ導波路格子
３８：波長インターリーバ
【図１】
2004104385.tif 000003
【図２】
2004104385.tif 000004
【図３】
2004104385.tif 000005
【図４】
2004104385.tif 000006
【図５】
2004104385.tif 000007
【図６】
2004104385.tif 000008
【図７】
2004104385.tif 000009
【図８】
2004104385.tif 000010
【図９】
2004104385.tif 000011
【図１０】
2004104385.tif 000012