(57)【要約】【課題】レーザ源、差動位相偏移変調信号を生成する変調器、ならびに、少なくとも１つの入力および少なくとも１つの出力を有する遅延干渉計を含む光送信器が開示される。【解決手段】遅延干渉計は、約１ビット期間の時間遅延を提供するようになされている。交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号を伝送する方法がまた開示される。方法は、差動位相偏移変調信号を提供する工程と、差動位相偏移変調信号を、少なくとも２つのアーム上で少なくとも２つの信号に分割し、少なくとも１つのアーム上の信号を、約１ビット期間だけ遅延されるようになされた遅延デバイスに、前記差動位相偏移変調信号を入力する工程と、  前記少なくとも２つのアーム上の信号をコヒーレントに結合する工程であって、それによって、交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号を生成する、コヒーレントに結合する工程とを含む。【選択図】図１
2004364288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ源と、
差動位相偏移変調信号を生成する変調器と、
少なくとも１つの光入力と、少なくとも１つの光出力とを含んでおり、約１ビット期間の時間遅延を提供するようになされている遅延干渉計とを備える光送信器。
【請求項２】
前記遅延干渉計の２つのアームの相対位相は、前記入力差動位相偏移変調信号が交番マーク反転信号に変換されるように調整される請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記遅延干渉計の２つのアームの相対位相は、前記入力差動位相偏移変調信号がデュオバイナリ信号に変換されるように調整される請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
前記遅延干渉計の時間遅延がビット期間の約０．８倍と約１．２倍の間にある請求項１に記載の光送信器。
【請求項５】
約１ビット期間の時間遅延を提供するようになされ、それによって、交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号が前記干渉計の出力で生成される遅延干渉計を含む光送信器を備える光伝送システム。
【請求項６】
差動位相偏移変調信号を生成する差動位相偏移変調器と、
約１ビット期間の遅延を提供するようになされた遅延デバイスとを備え、
前記遅延デバイスは前記差動位相偏移変調信号を交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号に変換する光送信器。
【請求項７】
差動符号化器をさらに備える請求項６に記載の送信器。
【請求項８】
前記変調器は、前記変調器のゼロ点でバイアスをかけられて、前記変調器から生成される光信号の位相を０とπの間で切り換えるようにする請求項６に記載の送信器。
【請求項９】
前記遅延デバイスは、前記差動位相偏移変調信号を少なくとも２つのアーム上で分割するスプリッタを含み、少なくとも１つのアームの信号は約１ビット期間だけ遅延される請求項６に記載の送信器。
【請求項１０】
交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号を伝送する方法であって、
差動位相偏移変調信号を提供する工程と、
前記差動位相偏移変調信号を、少なくとも２つのアーム上で少なくとも２つの信号に分割するように、また、少なくとも１つのアーム上の信号を約１ビット期間だけ遅延するようになされた遅延デバイスに、前記差動位相偏移変調信号を入力する工程と、
交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号を生成するために、前記少なくとも２つのアーム上の信号をコヒーレントに結合する工程とを含む交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号を伝送する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に関し、より具体的には、光通信システムのために、交番マーク反転およびデュオバイナリ信号を生成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交番マーク反転（ＡＭＩ）は、無線およびケーブル通信において用いられているよく知られている変調形式である。ＡＭＩはバイポーラ・シグナリングとも呼ばれる。現代の商用光伝送システムにおいて、最も一般に用いられる変調形式は、ノー・リターン・ツー・ゼロ（ＮＲＺ）、リターン・ツー・ゼロ（ＲＺ）、および搬送波抑圧リターン・ツー・ゼロ（ＣＳＲＺ）である。最近、ＡＭＩは、高速で（たとえば、４０Ｇｂ／ｓ）長距離の（ｌｏｎｇ  ｈａｕｌ）光伝送システムの到達距離を拡大するというその可能性のために注目を集めてきた。ＡＭＩシグナリングは、分散管理式の（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｍａｎａｇｅｄ）システムにおいて、望ましくないパルス間（ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−ｐｕｌｓｅ）相互作用を減らすのに有効であることがわかった。特に、チャネル内（ｉｎｔｒａ−ｃｈａｎｎｅｌ）４光波混合から生ずる「ゴーストパルス」を大幅に抑圧できることをＡＭＩが示した。こうしたＡＭＩシグナリングは、Ｘ．Ｌｉｕ等著「Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｒａｃｈａｎｎｅｌ  ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ−ｍｉｘｉｎｇ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｇｈｏｓｔ  ｐｕｌｓｅｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｂｙ  ｐｈａｓｅ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ａｄｊａｃｅｎｔ  ｍａｒｋｅｒ  ｂｌｏｃｋｓ」Ｏｐｔｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２７，ｐ．１１７７−１１７９（２００２）（参照によって本明細書に組み込まれる）において論じられている。
【０００３】
デュオバイナリは、信号帯域幅が狭く、波長分散許容度が改善されている、などの優れた特性を有することが知られている変調形式である。
【０００４】
従来技術のデバイスは、ＤＰＳＫ伝送システムの受信器側で遅延干渉計を用いて、光検出器の前でＤＰＳＫ信号をデュオバイナリまたはＡＭＩ信号に変換することを提案した。しかし、こうしたデバイスは、偏波に感度のない干渉計か、受信器側で信号偏波を制御する偏波制御器のいずれかを必要とする。その理由は、送信信号は通常、伝送ファイバからの偏波モード分散を受け、偏波は受信器側でランダムに見えるからである。受信器側で干渉計を用いることはまた、遅延干渉計を微調整して、送信器レーザ周波数を遠隔で追跡するようにするためのより複雑なフィードバック回路を必要とする。
【０００５】
他の従来技術のデバイスは、光伝送システムの送信器側で多波長デュオバイナリ搬送波抑圧ＲＺ信号を生成する方法を提案する。しかし、こうしたデバイスは、１ビット期間のほんの何分の一かの時間遅延（たとえば、４２．７Ｇｂ／ｓのデータレートについて１０ｐｓ）を有する遅延干渉計の使用を提案する。わずかのビット遅延を有する、こうしたデバイスは、デュオバイナリ信号を生成できず、短い遅延のために大きな挿入損失を受ける。
【非特許文献１】Ｘ．Ｌｉｕ等著「Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｒａｃｈａｎｎｅｌ  ｆｏｕｒ−ｗａｖｅ−ｍｉｘｉｎｇ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｇｈｏｓｔ  ｐｕｌｓｅｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｂｙ  ｐｈａｓｅ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ａｄｊａｃｅｎｔ  ｍａｒｋｅｒ  ｂｌｏｃｋｓ」Ｏｐｔｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２７，ｐ．１１７７−１１７９（２００２）
【非特許文献２】Ｘ．Ｗｅｉ等著「４０  Ｇｂ／ｓ  ｄｕｏｂｉｎａｒｙ  ａｎｄ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｄｕｏｂｉｎａｒｙ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｌａｙ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｓｅｐｔ．８−１２，２００２，ＥＣＯＣ’０２，ｐａｐｅｒ  ９．６．３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、光遅延干渉計または他の同様な遅延デバイスを用いて、光伝送システムの送信器側で光ＡＭＩおよびデュオバイナリ信号を生成するシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、光送信器が設けられ、光送信器は、レーザ源、差動位相偏移変調信号を生成する変調器、および、少なくとも１つの光入力および少なくとも１つの光出力を有する遅延干渉計を含む。遅延干渉計は、約１ビット期間の時間遅延を提供して、差動位相偏移変調信号をＡＭＩまたはデュオバイナリ信号に変換するようになされている。
【０００８】
交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号を伝送するための、本発明の方法の実施形態において、差動位相偏移変調信号が提供され、差動位相偏移変調信号を２つのアーム上で２つの信号に分割し、一方のアーム上で信号を約１ビット期間だけ遅延させるようになされた遅延デバイスに入力される。２つのアーム上の信号は、次に、コヒーレントに結合されて、交番マーク反転かつ／またはデュオバイナリ信号が生成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の送信器１００の一実施形態のＡＭＩおよびデュオバイナリ送信器が図１に示される。図１に示すように、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）信号は、差動符号化器１０およびマッハ・ツェンダ変調器２０を用いて生成される。マッハ・ツェンダ変調器２０は、種々の電気光学材料、たとえば、ＬｉＮｂＯ３で作ることができる。変調器２０は、図２に示すように、ゼロ点でバイアスをかけられて、光信号の位相を０とπの間で切り換えるようにするのが好ましい。別法として、単一導波路位相変調器を位相変調器に用いることもできる。マッハ・ツェンダ変調器は、周波数チャープのないＤＰＳＫ信号を生ずるためよく用いられる。変調器の電子制御信号は、２つの隣接する光パルスが入力データに対応するように差動的に符号化されるのが好ましい。たとえば、同位相は、デジタルの「１」に対応し、逆相はデジタルの「０」に対応する（または、その逆である）。
【００１０】
図３にも示される、光遅延干渉計３０を用いて、光信号を２つのアーム３５、３６に分割し、一方のアーム３６を約１ビット期間だけ遅延させるのが好ましい。遅延干渉計３０が提供する遅延は、正確な１ビットの期間から変動するが、依然として本発明によるＡＭＩまたはデュオバイナリ信号を生成するのに十分な遅延を提供する可能性があることを当業者なら理解することができる。遅延干渉計が提供する遅延は、ビット期間の約０．８倍と約１．２倍の間であるのが好ましい。たとえば、ビットレートが４０Ｇｂ／ｓである場合、遅延は約Ｔ＝２５ｐｓになるであろう。したがって、２つのアーム３５、３６の光信号は、カプラ３９によってコヒーレントに結合されるのが好ましい。
【００１１】
こうした遅延干渉計３０は、シリコン・オプティカル・ベンチ（ＳｉＯＢ）技術などの種々の技法によって作製することができる。用いることができる他の技法は、シリカファイバ、ＩｎＰ導波路、プラスチック導波路などのような他の材料を使用する。遅延干渉計３０の修正は、アーム３５、３６の一方または両方の上の１つまたは複数の位相シフタ３７、アーム３５、３６上でパワーレベルを適応させるための、アーム３５、３６の一方または両方の吸収要素または能動利得要素（図示せず）、あるいは、監視する目的でアーム３５、３６の一方または両方の上の付加的なカプラ（図示せず）を含むことができる。たとえば、監視する目的で、光は、アーム３５、３６の１つまたは両方から分離する（ｓｐｌｉｔ  ｏｆｆ）ことができる。別法として、光は、用いられていないアーム３５、３６の１つまたは両方から分離され、フォトダイオード（図示せず）に誘導することができる。単にフォトダイオードにおいて平均パワーを測定することによって、生成した信号の品質についての情報を得ることが可能である。この情報は次に、フィードバック機構内で用いられて、所望の性能を出すように送信器を調整することができる。さらに、フィルタリングする、かつ／または、遅延干渉計３０の１つまたは両方の出力において高速光検出器が用いられる場合、信号の品質はまた、より高度なレベル（ｄｅｇｒｅｅ）に制御され、送信器へのフィードバックは高い精度で最適化することができる。
【００１２】
本発明の一態様において、干渉計３０の２つのアーム３５、３６における光学フィールドは、遅延されたアーム３６について、
2004364288.tif 000003
、遅延されていないアーム３５について、
2004364288.tif 000004
として記述することができる。ここで、Ａ（ｔ）は遅延線干渉計３０の入力でのＤＰＳＫ光信号の振幅である。
【００１３】
位相シフタ３７を微調整することによって、干渉計３０のカプラ３９は、２つのフィールドに対して加算かつ／または減算操作を行い、結果を１つまたは複数の出力ポート（たとえば、構成的出力ポート、出力１、および、破壊的出力ポート、出力２）に出力することができる。「構成的ポート」の出力は、
2004364288.tif 000005
として表すことができ、
「破壊的ポート」の出力は、
2004364288.tif 000006
として表すことができる。出力Ａ＋（ｔ）はデュオバイナリ信号であるが、Ａ＿（ｔ）はＡＭＩ信号である。
【００１４】
図４は、０１０１００１０１１の入力データ・シーケンスを有する、本発明の例示的な実施形態の入出力信号のグラフ例である。Ａ（ｔ）はＤＰＳＫ信号の振幅を表し、Ａ（ｔ−Ｔ）は１ビット時間遅延を有する同じ信号を表す。Ａ＋（ｔ）およびＡ−（ｔ）は、遅延線干渉計３０の２つの出力の振幅である。この例において、Ａ＋（ｔ）はデュオバイナリ信号であり、｜Ａ＋（ｔ）｜２は元の入力データに対応するが、Ａ−（ｔ）はＡＭＩ信号であり、｜Ａ−（ｔ）｜２は反転入力データに対応する。
【００１５】
従来技術のシステムは、ＤＰＳＫ伝送システムの受信器側で１ビット遅延干渉計を用いて、光検出器の前でＤＰＳＫ信号をデュオバイナリ（またはＡＭＩ）信号に変換することを提案してきたが、伝送のためデュオバイナリおよびＡＭＩ信号を生成するのに、送信器側では１ビット遅延干渉計は使われてこなかった。本発明の実施形態に従って送信器側で遅延干渉計を用いることは、干渉計を受信器側に有するＤＰＳＫ伝送方式に比べて多くの利点を有する。１つのこうした利点は、送信器側の偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）または偏波制御器によって、信号の偏波を十分に維持することができるために、偏波に感度のない干渉計を用いることができることである。このことは受信器側には当てはまらず、受信器側では、信号の偏波は、伝送ファイバから偏波モード分散（ＰＭＤ）を受け、徐々に変化する。送信器側で遅延干渉計を用いる別の利点は、干渉計の２つの出力から１つの出力信号を伝送することによって、伝送ファイバの平均光パワーが低減されることである。光パワーが低くなると、光増幅器の関する費用節約につながる可能性がある。光パワーが低くなると、相互位相変調（ＸＰＭ）および４光波混合（ＦＷＭ）からの望ましくない非線形ペナリティを抑圧するという恩恵をもたらす可能性がある。
【００１６】
本発明の方法の実施形態は実験的に４０Ｇｂ／ｓで実証された。こうした実験によって生成されたＡＭＩおよびデュオバイナリ信号の連続（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）アイ・ダイアグラムが図５および図６に示される。これらの信号の光パワースペクトルが図７に示される。連続波（ＣＷ）レーザ入力源を用いて実験が行われた。同期光パルス源が用いられる場合、デューティサイクルが小さいリターン・ツー・ゼロ（ＲＺ）デュオバイナリおよびＡＭＩ信号が生ずる。実験結果は、Ｘ．Ｗｅｉ等著「４０  Ｇｂ／ｓ  ｄｕｏｂｉｎａｒｙ  ａｎｄ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｄｕｏｂｉｎａｒｙ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｌａｙ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｓｅｐｔ．８−１２，２００２，ＥＣＯＣ’０２，ｐａｐｅｒ  ９．６．３（参照によって本明細書に組み込まれる）において公表されている。（注記：Ｘ．Ｗｅｉ等によるこの出版物において論じられているＡＭＩ信号は「修正デュオバイナリ信号」と呼ばれた。）
【００１７】
本発明の種々の付加的な変更を当業者は思いつくであろう。それを通して当技術が発展してきた原理およびその均等物に基本的によっている、本明細書の特定の教示からの全ての逸脱は、述べられ、特許請求された本発明の範囲内にあると当然考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるデュオバイナリ送信器の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に従って用いることができる、マッハ・ツェンダ変調器の伝達関数を示すプロットである。
【図３】本発明を用いることができる、遅延干渉計の一実施形態を示す図である。
【図４】ＤＰＳＫ信号のデュオバイナリまたはＡＭＩ信号への変換を示す図である。
【図５】本発明の方法の実施形態に従って生成された４０Ｇｂ／ｓＡＭＩ信号のアイ・ダイアグラムである。
【図６】本発明の方法の実施形態に従って生成された４０Ｇｂ／ｓデュオバイナリ信号のアイ・ダイアグラムである。
【図７】本発明の方法の実施形態に従って生成された、ＡＭＩ（実線）およびデュオバイナリ（破線）信号の光パワースペクトルを示す図である。
【図１】
2004364288.tif 000007
【図２】
2004364288.tif 000008
【図３】
2004364288.tif 000009
【図４】
2004364288.tif 000010
【図５】
2004364288.tif 000011
【図６】
2004364288.tif 000012
【図７】
2004364288.tif 000013