(57)【要約】【課題】光信号を伝送する時に発生する分散光電力ペナルティを低減することのできる直接変調分布帰還型レーザーダイオードを利用した光送信器を提供する。【解決手段】入力信号を光信号に変換し、光ファイバに連結された外部デバイスに伝送するための光送信器において、入力信号を電気信号に変換する電気信号発生器１２０と、その電気信号を光信号に変換する分布帰還型レーザーダイオード１４０と、中心波長を利用して光信号の所定の帯域を退化させることによって光信号の残留側波帯変調を遂行し、光信号の帯域幅を低減するように光信号をフィルタリングする光フィルタ１６０と、を備えることを特徴とする。【選択図】    図４
2004200675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号を光信号に変換して光ファイバを通し伝送するための光送信器において、
入力される信号を電気信号に変換する電気信号発生器と、
前記電気信号を光信号に変換する分布帰還型レーザーダイオードと、
中心波長を利用して前記光信号の所定の帯域を退化させることによって前記光信号の残留側波帯変調を遂行し、前記光信号の帯域幅を低減するように前記光信号をフィルタリングする光フィルタと、を含むことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
残留側波帯変調された光信号は、光フィルタから光ファイバを利用して伝送される請求項１記載の光送信器。
【請求項３】
光フィルタは、フィルタリングの中心波長を設定することができるように光チューナブルフィルタから構成される請求項１記載の光送信器。
【請求項４】
中心波長は、光チューナブルフィルタを通過した光信号の電力がサイドバンドで低減するように設定される請求項３記載の光送信器。
【請求項５】
光チューナブルフィルタの中心波長を光信号のピーク部分に設定することにより、当該光チューナブルフィルタを通過した光信号の第１論理レベルを低減させずに第２論理レベルを低減させる請求項４記載の光送信器。
【請求項６】
第１論理レベルは、光信号の論理１レベルである請求項５記載の光送信器。
【請求項７】
第２論理レベルは、光信号の論理的０レベルである請求項６記載の光送信器 
【請求項８】
光チューナブルフィルタに設定される中心波長は、入力される光信号の中心波長より０．１nmだけ大きい請求項５記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器に関し、特に、レーザーダイオードを利用して電気信号を光信号に変換する光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、光ファイバは、出力電力が高く、スペクトルの帯域が良好であり、電力効率が高いという特性を有する。このような特性を広範囲に満足させるためには、通常、分布帰還型レーザー(Distributed feedback-laser)が使用される。入力される信号によって電気信号を発生する電気信号発生器から生成された電気信号を分布帰還型レーザーダイオード(Distributed feedback-laser diode)に提供して光信号を生成する光送信器を、直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器(Transmitter using directly modulated distributed feedback-laser diode)と称する。
【０００３】
図１は、従来の直接変調分布帰還型レーザーダイオードを利用した光送信器、及びこれを適用した伝送リンク(link)の構成を示す。図示されたように、直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１０は、電気信号発生器１２及び分布帰還型レーザーダイオード１４を有する。電気信号発生器１２は、入力される伝送信号を電気信号に変換して分布帰還型レーザーダイオード１４に出力する。分布帰還型レーザーダイオード１４は、前記電気信号を光信号に変換する。
【０００４】
直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１０から生成された光信号は、標準単一モード光ファイバ(standard single mode fiber)２０を通して光受信器３０に伝送される。光受信器３０は、光ファイバ２０を通して直接変調分布帰還型レーザーダイオード送信器１０から伝送された光信号を電気信号に変換する。
【０００５】
しかしながら、従来のように、電気信号を光信号に変換するために光変調器を使用せずに、直接変調分布帰還型レーザーダイオード１４を光送信器に使用する場合、入力される電気信号によって分布帰還型レーザーダイオード１４における伝送密度(carrier density)が変化するようになる。このような伝送密度の変化は、屈折率の変化を発生させ、その結果、周波数変調が発生するので、出力される光信号の帯域幅が大きくなる。帯域幅の大きい光信号は、帯域幅の小さい光信号と比較すると、光ファイバ２０を通して伝送される間に分散によって信号歪みがひどくなる。この信号歪みは、伝送後に分散光電力ペナルティを増加させるので、帯域幅の大きい光信号は、伝送距離が制限される。
【０００６】
図２は、図１の直接変調された分布帰還型レーザーダイオード光送信器１０の光スペクトルを示す。図示されたように、‘１’レベルを示すピーク('1'S)及び‘０’レベルを示すピーク('0'S)が存在する。さらに、サイドバンド(side band)＝側波帯における電力も高いレベルを維持する。
【０００７】
図３は、図１の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１０のアイ−ダイアグラム(eye-diagram)を示す。図示されたように、直接変調分布帰還型レーザーダイオード１４を使用する光送信器１０において、‘０’レベルの平均出力が大きいので、消光比の小さい光信号が出力される。ここで、消光比(extinction ratio)とは、出力される‘０’レベル及び‘１’レベルのそれぞれのログ値を取るパワー比である。この小さい消光比は、伝送以前に光受信器３０の感度を低下させるという問題点がある。従って、システムに光電力に対するペナルティ(penalty)を提供するようになる。
【０００８】
直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１０の消光比を大きくするためには、しきい値電流(threshold current)部分で‘０’レベル電流を印加すべきである。しかしながら、この場合、緩和振動(Relaxation oscillation)によって‘１’レベルで大きいピーク(peak)が発生するだけでなく、この大きいピークによって周波数変調がさらに発生するので、伝送特性が悪化する問題点がある。
【０００９】
従って、従来の光送信器１０は、直接変調分布帰還型レーザーダイオード１４を使用する場合、小さい消光比による光電力ペナルティの増加、及び周波数変調による分散光電力ペナルティの増加によって、伝送前後（伝送している時と伝送していない時）の敏感度(Sensitivity)が低くなり、光伝送のためのリンク構成に適しないという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、光信号を伝送する時に発生する分散光電力ペナルティを低減することのできる直接変調分布帰還型レーザーダイオードを利用した光送信器を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、消光比を向上させて伝送以前の敏感度を向上させることで、光信号の伝送帯域幅を減少させることのできる直接変調分布帰還型レーザーダイオードを利用した光送信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明によると、入力される信号を光信号に変換し、光ファイバに連結された外部デバイスに前記光信号を伝送するための光送信器において、入力される信号を電気信号に変換する電気信号発生器と、その電気信号を光信号に変換する分布帰還型レーザーダイオードと、中心波長を利用して光信号の所定の帯域を退化させることによって光信号の残留側波帯変調を遂行し、光信号の帯域幅を低減するように光信号をフィルタリングする光フィルタと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
残留側波帯変調された光信号は、光フィルタから伝送用の光ファイバを通じて外部デバイスに伝送されるように構成することができる。光フィルタは、チューナブルとし、光信号がその光チューナブルフィルタを通過すると、当該光信号のサイドバンドで電力が低減するものとすることができる。これにより、消光比を向上させられる。特に、光チューナブルフィルタの中心波長を光信号のピーク部分(例えば、論理‘１’レベルに対応する)に設定すると、この光チューナブルフィルタを通過した光信号の第１論理レベル(例えば、‘１’レベル)は低減せず、第２論理レベル(例えば、‘０’レベル)だけが低減する。このためには、光チューナブルフィルタに設定する中心波長を、入力される光信号の中心波長より０．１nmだけ大きくするのが好ましい。これによって、光信号に対する残留側波帯変調が遂行される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、直接変調分布帰還型レーザーダイオードを利用した光送信器に、残留側波帯変調方式の光フィルタを適用することによって、伝送のための光信号の帯域幅を減少させることができる。
【００１５】
さらに、残留側波帯変調方式が適用された光フィルタによって、一側のサイドバンドが退化されて出力光信号の帯域幅が減少するので、消光比を向上させることができる。従って、光信号の伝送以前に敏感度を向上させることができ、光信号の帯域幅減少につれて、光信号の伝送時に発生する分散光電力ペナルティを低減することができる。
【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実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、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。
【００１７】
図４は、本発明による残留側波帯(Vestigial Sideband: ＶＳＢ)変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器、及びこれを適用した伝送リンクの構成例を示す。図示されたように、直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１００は、電気信号発生器１２０、分布帰還型レーザーダイオード(Distributed feedback-laser diode : ＤＦＢ−ＬＤ)１４０、及び光チューナブルフィルタ(Optical Tunable Filter)１６０を有する。電気信号発生器１２０は、入力される伝送信号を電気信号に変換し、前記変換された電気信号を分布帰還型レーザーダイオード１４０に出力する。分布帰還型レーザーダイオード１４０は、電気信号発生器１２０から出力された電気信号を光信号に変換する。
【００１８】
光チューナブルフィルタ１６０は、光信号のろ波のための中心波長を、入力される光信号の中心波長と異なるように設定し、当該設定した中心波長によって、分布帰還型レーザーダイオード１４０によって変換されて入力される光信号の所定の帯域を退化させ、したがって、入力光信号の帯域幅を減少させる。これにより、消光比を向上させることができる。本実施形態において、光チューナブルフィルタ１６０は、入力される光信号に対して光信号の一側のサイドバンド(side band)を退化させるように中心波長を設定し、当該中心波長によって、分布帰還型レーザーダイオード１４０によって変換されて入力される光信号の一側のサイドバンドを退化させる。この結果、光信号の帯域幅が減少され、消光比が向上する。
【００１９】
光チューナブルフィルタ１６０を使用すると、光チューナブルフィルタ１６０を通過した光信号のサイドバンドで電力が著しく低減するので、光信号の帯域幅が減少する。さらに、光チューナブルフィルタ１６０の中心波長が、光信号の‘１’レベルに対応するピーク部分近くに設定されると、‘１’レベルのパワーは低減されずに、‘０’レベルのパワーが低減される。従って、光信号に対する消光比が向上する。
【００２０】
図５は、図４の残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１００の光スペクトルを示す。当該図面は、３dBの帯域幅を有する０．３nmの光チューナブルフィルタ１６０の中心波長を、入力される光信号の中心波長より０．１nmだけ大きく設定したときに、光チューナブルフィルタ１６０によって出力される光スペクトルを示すグラフである。この時、光チューナブルフィルタ１６０の中心波長を光信号の中心波長より０．１nmだけ大きく設定する理由は、この０．１nmだけ大きい設定値が、実験値から苦労して割り出した値であり、波形の変化を最小化させ、ＢＥＲ(Bit Error Rate)値を向上させるための適正値であるからである。図面によると、‘０’レベルを示すピーク('0'S)及び‘１’レベルを示すピーク('1'S)の大きさのうち、‘０’レベルを示すピーク('0'S)が図２より小さくなっている。その結果、出力される光信号の帯域幅が減少する。
【００２１】
図６は、図４の残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１００のアイ−ダイアグラム(eye-diagram)を示す。図示されたように、残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器１００のアイ−ダイアグラムによると、図３に比べて‘０’レベルの平均出力が低減し、消光比が向上している。
【００２２】
図７は、本発明による残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器と、図１に示す従来の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器との性能を比較したグラフである。図示されたように、従来の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器は、伝送以前(Before Transmission)の敏感度が１０-12BERで−１７．８dBmになり、総分散量が１７０ps/nmである場合、敏感度が１０-12BERで−１５．３dBmになる。従って、分散電力ペナルティが２．５dBになる。ここで、総分散量１７０ps/nmは、標準単一モード光ファイバの場合、１５５０nm波長で約１０kmの伝送に該当する分散量を示す。一般的な１０Gb/s伝送リンクにおいて分散電力ペナルティは２dBまで許容されるので、従来の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器は、標準単一モード光ファイバを利用する、総分散が１７０ps/nm以上である光伝送リンクの構成に適しない。
【００２３】
しかしながら、図７に示すように、本発明による残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器を適用する場合、消光比の向上によって、伝送以前の敏感度が１０-12BERで−１９dBmになり、従来の光送信器より１．２dBほど向上する。さらに、標準単一モード光ファイバを通じて１０km伝送した後、敏感度が１０-12BERで−１７．９dBmになるので、分散電力ペナルティも１．１dBに減少する。従って、残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器は、総分散が１７０ps/nm以上である光伝送リンクの構成にも効率的に使用することができる。
【００２４】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の直接変調分布帰還型レーザーダイオードを利用した光送信器及びこれを適用した伝送リンクの構成を示す図。
【図２】図１の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器の光スペクトルを示す図。
【図３】図１の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器のアイ−ダイアグラムを示す図。
【図４】本発明による残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器及びこれを適用した伝送リンクを示す図。
【図５】図４の残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器の光スペクトルを示す図。
【図６】図４の残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器のアイ−ダイアグラムを示す図。
【図７】本発明による残留側波帯変調方式を適用した直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器と、従来の直接変調分布帰還型レーザーダイオード光送信器との性能を比較したグラフ。
【符号の説明】
【００２６】
１００  残留側波帯変調方式直接変調分布帰還型レーザーダイオード送信器
１２０  電気信号発生器
１４０  分布帰還型レーザーダイオード
１６０  光チューナブルフィルタ
【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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