(57)【要約】【課題】  本発明はデュオバイナリ(duobinary)光送信技法を利用したデュオバイナリ光伝送装置を提供する。【解決手段】  本発明に従うデュオバイナリ光伝送装置は、搬送波を出力する光源と、ＮＲＺ電気信号を受信し、ＮＲＺ電気信号に応じて光搬送波を変調したＮＲＺ光信号を出力するＮＲＺ光信号生成部と、ＮＲＺ電気信号をＴ-フリップ・フロップに入力させ、入力データ信号の１のグループごとに分離して各信号が相異なる位相を有するように変調させ、ＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号に変調するデュオバイナリ光信号生成部と、を含んで構成されることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波を出力する光源と、
入力されるＮＲＺ電気信号を増幅して出力する第１変調器駆動増幅器と、
前記第１変調器駆動増幅器から入力された駆動信号に応じて前記光搬送波の強さを変調する光強度変調器と、
前記ＮＲＺ電気信号の奇数番目(または偶数番目)の‘１’のグループを分離させるＴ-フリップ・フロップと、
前記Ｔ-フリップ・フロップの出力信号を増幅して出力する第２変調器駆動増幅器と、
前記第２変調器駆動増幅器から入力された駆動信号に応じて前記ＮＲＺ光信号の位相を変調する光位相変調器と、を含んで構成されることを特徴とするデュオバイナリ光伝送装置。
【請求項２】
前記光強度変調器、または前記光位相変調器は、マッハツェンダタイプの変調器で構成される請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記マッハツェンダタイプの変調器は、Ｚ-カットデュアルアーム(dual arm)構造のマッハツェンダ光変調器である請求項２記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記第１変調器駆動増幅器、または第２変調器駆動増幅器は、前記入力されるＮＲＺ電気信号をそれぞれ増幅する一対の駆動増幅器で構成される請求項３記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記マッハツェンダタイプの変調器は、Ｘ-カット単一電極(single arm)構造のマッハツェンダ光変調器である請求項２記載の光伝送装置。
【請求項６】
前記分離されたデータ信号の‘１’のグループは、互いにπだけの位相差を有する請求項１記載の光伝送装置。
【請求項７】
(a)光搬送波を出力する過程と、
(b)ＮＲＺ光信号生成部を提供することによりＮＲＺ(Non Return to Zero)電気信号を受信し、前記ＮＲＺ電気信号に応じて前記光搬送波をＮＲＺ光信号に変調する過程と、
(c)デュオバイナリ光信号生成部を提供することにより前記ＮＲＺ電気信号を受信し、前記ＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号に変調する過程と、
を含んで構成されることを特徴とするデュオバイナリ光伝送方法。
【請求項８】
前記(a)過程の光源はレーザダイオードを含む請求項７記載のデュオバイナリ光伝送方法。
【請求項９】
前記(b)過程のＮＲＺ光信号生成部は、前記ＮＲＺ電気信号を増幅するための一対の第１変調器駆動増幅器と、前記一対の第１変調器駆動増幅器から入力される駆動信号に応じて前記光搬送波の強度を変調するための第１干渉界形光強度変調器と、を含む請求項７記載のデュオバイナリ光伝送方法。
【請求項１０】
前記第１干渉界形光強度変調器はマッハツェンダ干渉界形光位相変調器を含む請求項９記載のデュオバイナリ光伝送方法。
【請求項１１】
前記(c)過程のデュオバイナリ光信号生成部は、前記ＮＲＺ電気信号の奇数番目(または偶数番目)の‘１’のグループを分離させるＴ−フリップ・フロップと、前記Ｔ−フリップ・フロップの出力信号を増幅して出力する第２変調器駆動増幅器と、第２変調器駆動増幅器から入力された駆動信号に応じて前記ＮＲＺ光信号の位相を変調する第２干渉界形光位相変調器と、を含んで構成される請求項７記載のデュオバイナリ光伝送方法。
【請求項１２】
前記(b)過程のＮＲＺ光信号生成部は、エンコーディング用プリコーダ及び電気的低域通過フィルターを利用するＮＲＺ光信号生成装置を使用しなくパルスパターン生成装置からＮＲＺ電気信号を受信するために適用される請求項７記載のデュオバイナリ光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデュオバイナリ(duobinary)光送信技法を利用したデュオバイナリ光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度波長分割多重方式(Dense Wavelength Division Multiplexing:以下、ＤＷＤＭ)の光伝送システムは、一つの光ファイバを通じて相異なる波長を有する多数のチャネルで構成された光信号を伝送することにより、伝送効率を高めることができ、伝送速度に関係なく光信号を伝送することができるので、最近のように伝送量が増加している超高速インタネットネットワーク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個以上のチャ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常用化されており、一つの光ファイバを通じて２００個以上の４０Gbpsチャ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。
【０００３】
しかし、急激なデータトラヒックの増加と４０Gbps以上の高速データ伝送要求により、既存のＮＲＺ(Non Return to Zero:以下、ＮＲＺ)を利用した光強度変調のとき、５０GHzチャネル間隔以下では、急激なチャネル間干渉と歪曲により伝送容量の拡張に限界があり、既存バイナリ(binary)ＮＲＺ伝送信号のＤＣ(direct current)周波数成分と変調時に拡散された高周波成分は、光ファイバ媒質での伝播時、非線形と分散をもたらすので、１０Gbps以上の高速伝送においては伝送距離に限界を有する。
【０００４】
最近、光デュオバイナリ技術が色分散(chromatic dispersion)による伝送距離制限を克服することができる光伝送技術として注目を浴びている。デュオバイナリ伝送の主な利点は、伝送スペクトルが一般的なバイナリ伝送に比べて減少されるということである。分散制限システムにおいて、伝達距離は伝送スペクトル帯域幅の二乗に半比例する。これは、伝送スペクトルが１/２に減少されると、伝達距離は４倍になることを意味する。さらに、搬送波周波数がデュオバイナリ伝送スペクトル内で抑圧されるので、光ファイバ内で刺激されたブリユアン散乱(Brillouin Scattering)による出力光電力に対する制限を緩和させることができる。
【０００５】
図１は従来のデュオバイナリ光伝送装置の一構成例を示した図であり、図２(a)乃至(c)は図１のＡ、Ｂ、Ｃ各ノードでの出力信号のアイ-ダイアグラム(eye-diagrams)を示し、図３は従来のデュオバイナリプリコーダ(precoder)の構成例を示した図である。これを通じて従来のデュオバイナリ光伝送装置に対して説明すると、次のようである。
【０００６】
図１を参照すると、従来のデュオバイナリ光伝送装置は、２-レベルの電気的なパルス信号を生成するパルス信号発生器(ＰＰＧ:pulse pattern generator)１０と、前記２-レベルＮＲＺ電気信号を符号化するプリコーダ２０と、前記プリコーダ２０から出力される２-レベルのＮＲＺ電気信号を３-レベルの電気信号に変化させ、信号の帯域幅を低減させる低域通過フィルター３０及び３１と、前記３-レベル電気信号を増幅して光変調器駆動信号を出力する変調器駆動増幅器４０及び４１と、搬送波を出力するレーザー光源(laser source)５０と、マッハツェンダタイプの光強度変調器(Mach-Zehnder interferometer type optical intensity modulator)６０で構成される。
【０００７】
前記パルス信号発生器１０で生成された２-レベルのパルス信号は、プリコーダ２０で符号化(encoding)され、Ａノードで図２(a)に示したような出力アイ-ダイアグラムを有する。プリコーダ２０から出力された２-レベルのバイナリ信号は、低域通過フィルター３０、３１にそれぞれ入力され、低域通過フィルター３０、３１は前記２-レベルバイナリ信号のクロック周波数(clock frequency)の約１/４に該当する帯域幅を有する。このような帯域幅の過度した制限によりコード間の干渉が発生し、コード間の干渉により前記２-レベルバイナリ信号は３-レベルのデュオバイナリ信号(３-level Duo-binary signal)に変換され、Ｂノードでの出力アイ-ダイアグラムは図２(b)に示したようである。３-レベルデュオバイナリ信号は変調器駆動増幅器４０、４１により増幅された後、マッハツェンダタイプの光強度変調器６０の駆動信号に利用され、レーザー光源５０から出力された搬送波はマッハツェンダタイプの光強度変調器６０の駆動信号に応じて位相及び光強度変調され、２-レベルの光デュオバイナリ信号に出力される。Ｃノードでの出力アイ-ダイアグラムは図２(c)に示したようである。図１で、数(1)はＱの反転(inverter)信号を示し、デュアルアーム構造のマッハツェンダ光強度変調器６０の正(+)電極及び負(-)電極にそれぞれ入力される。
【０００８】
【数１】
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【０００９】
このようにマッハツェンダ光強度変調器は電極構造に従ってＺ-カット(cut)構造とＸ-カット(cut)構造の２種類に分類することができる。２個の電極(dual arm)を有するＺ-カット(cut)構造のマッハツェンダ光強度変調器の場合、図１に示したように、両側アーム(arm)にそれぞれ電気的低域通過フィルター３０、３１及び変調器駆動増幅器４０、４１を設けて両側電極に３-レベルの電気信号を印加できるようにする。一つの電極(single arm)を有するＸ-カット(cut)構造のマッハツェンダ光強度変調器の場合、図示してはいないが、一側アーム(arm)に電気的低域通過フィルター及び変調器駆動増幅器を設けて一側電極に３-レベル信号を印加できるようにする。
【００１０】
図３は従来のデュオバイナリ光送信装置に使用されたプリコーダの構造を示す図である。図３に示したように、従来のプリコーダは、排他的論理和(ＸＯＲ)ゲート１１と、排他的論理和(ＸＯＲ)ゲート１１の出力信号を１データビットだけ時間遅延させる時間遅延器１２と、を含む構造を有する。
【００１１】
しかし、高速のデータ信号の場合、排他的論理和(ＸＯＲ)ゲート自体で１データビット以上の時間遅延を有するので、プリコーダを製作するのに難しさがある。また、電気的低帯域通過フィルターに３-レベルデータ信号を形成するとき、疑似雑音ビットシーケンス(ＰＲＢＳ:Pseudo-Random bit sequence)の影響を受けるようになり、疑似雑音ビットシーケンス(ＰＲＢＳ)の長さが長くなるにつれて、伝送特性低下が深刻になってシステム具現に難しさがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、疑似雑音ビットシーケンス(ＰＲＢＳ)に対する伝送特性の影響を受けないデュオバイナリ光送信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、既存のフィードバック形態のプリコーダと電気的低帯域通過フィルターを使用しなく、波長分散に強い特性を有するデュオバイナリ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】
【００１３】
前記目的を達成するために本発明に従うデュオバイナリ光伝送装置は、 搬送波を出力する光源と、入力されるＮＲＺ電気信号を増幅して出力する第１変調器駆動増幅器と、前記第１変調器駆動増幅器から入力された駆動信号に応じて前記光搬送波の強さを変調する光強度変調器と、前記ＮＲＺ電気信号の奇数番目(または偶数番目)の‘１’のグループを分離させるＴ-フリップ・フロップと、前記Ｔ-フリップ・フロップの出力信号を増幅して出力する第２変調器駆動増幅器と、前記第２変調器駆動増幅器から入力された駆動信号に応じて前記ＮＲＺ光信号の位相を変調する光位相変調器と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、前記光強度変調器、または前記光位相変調器は、マッハツェンダタイプの変調器で構成されることを特徴とする。
望ましくは、前記マッハツェンダタイプの変調器は、Ｚ-カットデュアルアーム(dual arm)構造のマッハツェンダ光変調器、またはＸ-カット単一電極(single arm)構造のマッハツェンダ光変調器で構成され、Ｚ-カットである場合、前記第１変調器駆動増幅器、または第２変調器駆動増幅器は、前記入力されるＮＲＺ電気信号をそれぞれ増幅する一対の駆動増幅器で構成されることを特徴とする。
より望ましくは、前記分離されたデータ信号の‘１’のグループは、互いにπだけの位相差を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のデュオバイナリ光送信装置は、既存のフィードバック形態のプリコーダ及び電気的低帯域通過フィルターを使用しなく、デュオバイナリ信号が有する交差される位相特性を有するようにすることにより、疑似雑音ビットシーケンス(ＰＲＢＳ)に対する影響をなくすことができる。また、波長分散に強い特性を有する伝送システムを具現することにより、伝送距離の長距離化及び伝送速度の高速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】
【００１６】
以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
図４は本発明の一実施形態に従うデュオバイナリ光伝送装置の構成を示した図である。本実施形態ではデュアル-電極(dual arm)構造のＺ-カットマッハツェンダ光強度変調器を使用した構造に対して説明するが、単一-電極(single arm)構造のＸ-カットマッハツェンダ光強度変調器でも具現できることは勿論である。また、本実施形態の説明ではブロック内での変調器の機能把握が容易であるように、光強度変調器、または光位相変調器に表記したが、干渉界形態の光変調器の一つとして光の強さだけではなく位相も変調できることに留意すべきである。
【００１７】
図４を参照すると、本発明のデュオバイナリ光伝送装置は、搬送波を出力する光源５０と、ＮＲＺ(None Return to Zero)電気信号を受信し、前記ＮＲＺ電気信号に応じて前記光搬送波を変調したＮＲＺ光信号を出力するＮＲＺ光信号生成部１００と、及び前記ＮＲＺ電気信号を受信し、前記ＮＲＺ電気信号に応じて前記ＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号に変調するデュオバイナリ光信号生成部２００と、を含んで構成される。
【００１８】
前記光源５０は搬送波を生成/出力し、レーザダイオード(ＬＤ)により具現されることができる。
前記ＮＲＺ光信号生成部１００は、２-レベルの電気的なパルス信号を生成するパルス信号発生器(ＰＰＧ:pulse pattern generator)などにより生成されたＮＲＺ(Non Return to Zero)電気信号を増幅して出力する一対の第１変調器駆動増幅器１１０及び１１１と、前記第１変調器駆動増幅器１１０及び１１１から入力された駆動信号に応じて前記搬送波の光強度を変調するマッハツェンダタイプの光強度変調器１２０と、を含んで構成される。
【００１９】
前記デュオバイナリ光信号生成部２００は、前記入力されたＮＲＺ電気信号の奇数番目(または偶数番目)の“１”のグループを分離させる機能のＴ-フリップ・フロップ２１０と、前記Ｔ-フリップ・フロップの出力信号を増幅して出力する一対の第２変調器駆動増幅器２２０及び２２１と、前記第２変調器駆動増幅器から入力された駆動信号に応じて前記ＮＲＺ光信号の位相を変調するマッハツェンダタイプの光位相変調器２３０と、を含んで構成される。
【００２０】
このような構成を有する本発明のデュオバイナリ光伝送装置の動作は、次のようである。
図４を再び参照すると、パルス信号発生器(ＰＰＧ)で生成されたＮＲＺ方式の電気信号は、一対の第１変調器駆動増幅器１１０及び１１１により増幅され、変調器１２０の駆動信号として出力される。前記光強度変調器１２０は変調端子(ＲＦ)に入力された前記変調器駆動信号に応じて、前記レーザー光源５０から出力された搬送波の光強度を変調してＯノードに出力する。図６(a)は前記図４のＯノード、即ち、光強度変調器１２０の出力信号のアイダイアグラムであり、光強度変調器１２０から一般的なＮＲＺ方式の光信号が生成、出力されることが分かる。このように生成されたＮＲＺ光信号は後述されるデュオバイナリ光信号生成部に位置したマッハツェンダタイプの光位相変調器に入力される。
【００２１】
前記パルス信号発生器(ＰＰＧ)で生成されたＮＲＺ方式の電気信号(図５のＮＲＺデータ)は、前記デュオバイナリ光信号生成部のＴ-フリップ・フロップ２１０によりデータ信号の奇数番目(または偶数番目)の“１”のグループを分離させるようになる。Ｔ-フリップ・フロップ２１０出力は図５の信号Ｔとして示されている。前記Ｔ-フリップ・フロップ２１０の出力信号は、一対の第２変調器駆動増幅器２２０及び２２１により増幅され、マッハツェンダタイプの光位相変調器２３０の変調端子(ＲＦ)に入力される。光位相変調器２３０は変調器駆動信号である前記一対の第２変調器駆動増幅器２２０、２２１の出力信号に応じて、前記ＮＲＺ光信号生成部１００に位置した光強度変調器１２０から入力されるＮＲＺ光信号の位相を変調してＰノードに出力する。出力波形は図５の信号Ｐのようである。
【００２２】
即ち、前記光位相変調器２３０は、データ信号の奇数番目の“１”のグループと偶数番目“１”のグループが相異なる位相を有するようにする。図６(b)は前記図４のＰノード、即ち、光位相変調器１２０の出力信号のアイダイアグラムであり、デュオバイナリ光信号が生成されることを確認することができる。
【００２３】
前記過程を通じてプリコーダと電気的な低域通過フィルターを使用せずに、デュオバイナリ光信号を生成することができる。これによって、高速のデータ信号の場合、排他的論理和(ＸＯＲ)ゲート自体で１データビット以上の時間遅延を有することにより発生するプリコーダ製作を困難にするばかりでなく、２-レベルの電気的な信号を３-レベルに変換する過程で発生する信号の歪曲を最小化することができる。また、本発明により生成されたデュオバイナリ光信号は、ＮＲＺ光信号生成部１００に位置した光強度変調器１２０で生成されたＮＲＺ信号の消光比とチャープ(chirp)により光ファイバの分散に対する耐性が決定されるので、光強度変調器の特性を考慮して最適の消光比とチャープを決定する。
【００２４】
図７は本発明に従うデュオバイナリ光伝送方法を示した概略図である。
図７を参照すると、本発明のデュオバイナリ光伝送方法は、(ａ)搬送波を出力する過程(７１０)と、（ｂ）ＮＲＺ(Non Return to Zero)光信号生成部を提供することによりＮＲＺ電気信号を受信し、前記ＮＲＺ電気信号に応じて前記搬送波をＮＲＺ光信号に変調するようにする過程(７２０)と、(ｃ)デュオバイナリ光信号生成部を提供することにより前記ＮＲＺ電気信号を受信し、前記ＮＲＺ光信号をデュオバイナリ光信号に変調するようにする過程(７３０)と、を含む。
【００２５】
図４で、前記ＮＲＺ光信号生成部（（ｂ）段階）は、エンコーディング用プリコーダ及びＮＲＺ電気信号を受信するために低域通過フィルターを使用したＮＲＺ光信号生成器を使用せず、パルスパターン生成装置からＮＲＺ電気信号を受信するために適用されることが分かる。上述したように、従来技術で電気的低帯域通過フィルターを除去することにより、２-レベルデータで３-レベルデータ信号に変換されるとき、信号の歪曲を減少させることができ、これによって、擬似雑音ビットシーケンス(ＰＲＢＳ：Pseudo Random Bit Sequence)の影響を受けないデュオバイナリ光信号の伝送が可能である。
【００２６】
上述した本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を外れない限り多様な変形が可能なことはもちろんである。したがって、本発明の範囲は説明した実施形態に局限して定められてはいけないし、特許請求の範囲だけでなくこの許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のデュオバイナリ光伝送装置の一構成例を示した図。
【図２】図１のＡ、Ｂ、Ｃ各ノードでの出力信号のアイ-ダイアグラム(eye-diagrams)を示した図。
【図３】従来のデュオバイナリプリコーダの一構成例を示した図。
【図４】本発明の一実施形態に従うデュオバイナリ光伝送装置の構成を示した図。
【図５】図４のＯ、Ｐ、Ｔ各ノードでの信号形態を示した図。
【図６】図４のＯ、Ｐ各ノードでの出力信号のアイ-ダイアグラム(eye-diagrams)を示した図。
【図７】本発明に従うデュオバイナリ光伝送方法を示した概略図。
【符号の説明】
【００２８】
５０      光源
１００    ＮＲＺ光信号生成部
１１０、１１１    第１変調器駆動増幅器
１２０    光強度変調器
２００    デュオバイナリ光信号生成部
２１０    Ｔ-フリップ・フロップ
２２０、２２１    第２変調器駆動増幅器
２３０    光位相変調器
【図１】
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【図２】
2004336763.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004336763.tif 000009
【図７】
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