(57)【要約】【課題】ＥＭＬを使用して光信号を伝送する時のチャープの特性と消光比を向上させ、伝送前及び伝送後で既存構造に比べて良好な伝送特性を有するようにするＥＭＬ送信器を提供する。【解決手段】ＥＭＬ送信装置において、伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬ５１と、ＥＭＬ５１から出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させる第１レンズ５２と、伝送媒体の光線路のコア部分に光信号を集中させるための第２レンズ５５と、伝送しようとする光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタ５６と、を備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬと、
前記ＥＭＬから出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させる第１レンズと、
伝送媒体の光線路のコア部分に光信号を集中させるための第２レンズと、
伝送しようとする光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタと、を備えたことを特徴とする帯域消去フィルタを適用したＥＭＬ送信装置。
【請求項２】
帯域消去フィルタでの反射によりＥＭＬに逆流入する反射光を遮断するための光アイソレーターをさらに備える請求項１記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項３】
帯域消去フィルタとしてＦＢＧを設ける請求項１または請求項２記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項４】
帯域消去フィルタとしてチルトＦＢＧを設ける請求項１または請求項２記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項５】
帯域消去フィルタとして、集積されたフィルタリング素子を設ける請求項１または請求項２記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項６】
帯域消去フィルタは当該ＥＭＬ送信装置の外部に設けられる請求項１または請求項２記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項７】
帯域消去フィルタがＤＣ成分を除去することでＥＭＬの出力光信号の“１”レベル及び“０”レベルの減少を通じて消光比が増加する請求項１または請求項２記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項８】
伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬと、
前記ＥＭＬから出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させる第１レンズと、
前記第１レンズから出力される光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタと、
前記帯域消去フィルタを通過した光信号を、伝送媒体の光線路のコア部分に集中させるための第２レンズと、を備えたことを特徴とする帯域消去フィルタを適用したＥＭＬ送信装置。
【請求項９】
帯域消去フィルタでの反射によりＥＭＬに逆流入する反射光信号を遮断するための光アイソレーターをさらに備える請求項８記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項１０】
帯域消去フィルタとしてＦＢＧを設ける請求項８または請求項９記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項１１】
帯域消去フィルタとしてチルトＦＢＧを設ける請求項８または請求項９記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項１２】
帯域消去フィルタとして、集積されたフィルタリング素子を設ける請求項８または請求項９記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項１３】
帯域消去フィルタは当該ＥＭＬ送信装置の外部に設けられる請求項８または請求項９記載のＥＭＬ送信装置。
【請求項１４】
帯域消去フィルタがＤＣ成分を除去することでＥＭＬの出力光信号の“１”レベル及び“０”レベルの減少を通じて消光比が増加する請求項８または請求項９記載のＥＭＬ送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送信装置に関し、特にＥＭＬ(Electro-absorption Modulator Laser)光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの伝送速度が高くなるにつれて、光信号はチャープ(chirp)の影響を受けるようになる。その結果、光信号をのせる半導体レーザーを直接変調方式で駆動する場合、伝送特性が低下する。従って、一般的な光変調は外部変調器を使用して構成することになる。しかし、この場合、光送信器のコストアップをもたらす。
【０００３】
ＥＭＬは半導体レーザーと変調器を一つの基板(substrate)に集積化したモジュールであり、光送信器の費用を節減することができ、その利用が増大している。
【０００４】
一般的に光伝送において、伝送光信号が負のチャープ(chirp)を有しながら大きな消光比を有すると、良好な伝送特性が得られる。しかし、ＥＭＬの場合はバイアスと印加電圧の幅に応じて消光比(extinction ratio)とチャープ(chirp)特性が大きく変わり、消光比を大きくすると正のチャープ(chirp)が増加して、伝送距離によって伝送特性が急激に悪化する。ここで、消光比は、光変調器において透過光の強度を変化させた場合の最小透過光(Ｉｍｉｎ)と最大透過光(Ｉｍａｘ)の強度比(Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ)を意味し、光変調器の性能の尺度になる。
【０００５】
従って、ＥＭＬを使用して伝送する場合、消光比の減少にも拘わらず、正のチャープ(chirp)を減少させ伝送することが一般的である。
【０００６】
図１は従来のＥＭＬ光送信器を利用する伝送リンクの代表例を示した構成図である。図示したように、従来のＥＭＬ光送信器を利用した伝送リンクは、送信しようとする電気信号を生成する電気信号発生器１１、伝送光を生成し、電気信号発生器１１で発生した電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬ１２、ＥＭＬ１２から発生された光信号を伝達するための光ファイバ１３、及び光ファイバ１３を通じて伝達された光信号を受信するための光受信器１４を備えている。
【０００７】
図２は一般的なＥＭＬの印加電圧に応じた、光出力とチャープ(chirp)の特性曲線を表示した図である。図２を説明すると、Ｘ軸は印加電圧(Applied Voltage)であり、右側のＹ軸はチャープ信号の強さを表示し、左側のＹ軸は相関伝送度(Relative Transmission)を表示する。ここで、相関伝送度(Relative Transmission)は印加された電気信号の強さに対する変調された光信号の強さを表示するものである。
【０００８】
図２を参照すると、ＥＭＬは、印加電圧が０.７Ｖ以上であると負のチャープを有し、それを下回ると正のチャープを有する。従って、消光比を大きくするためには印加電圧の幅を大きくすべきであるが、この場合、正のチャープが多量に含まれる０Ｖ〜０.７Ｖ部分までにそのスイング幅が大きくなるにつれて必然的に正のチャープが多くなり、これが伝送特性によくない影響を与える。
【０００９】
通常、正のチャープが多い場合、伝送前(back-to-back)の場合には問題ないが、伝送距離が増加するにつれて、その伝送特性が急激に悪化する。従って、伝送特性を向上させるためには正のチャープを低減すべきであるが、このためには印加電圧のスイング幅を小さくすべきであり、これは消光比の減少をもたらす。
【００１０】
このように、正のチャープを低減し且つ消光比を増加させ、伝送特性を高める送信装置に対する研究が要請されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記問題点を解決するための本発明の目的は、ＥＭＬを使用して光信号を伝送する時、チャープの特性と消光比を向上させ、伝送前及び伝送後で既存構造に比べて良好な伝送特性を有するようにする帯域消去フィルタを適用したＥＭＬ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に、本発明のＥＭＬ(Electro-absorption Modulator Laser)送信装置は、伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬと、このＥＭＬから出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させる第１レンズと、伝送媒体の光線路のコア部分に光信号を集中させるための第２レンズと、伝送しようとする光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタと、を備えることを特徴とする。この装置では、帯域消去フィルタでの反射によりＥＭＬに逆流入する反射光信号を遮断するための逆流入防止部としてアイソレータを備えてもよい。
【００１３】
あるいは、本発明のＥＭＬ送信装置は、伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬと、このＥＭＬから出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させる第１レンズと、この第１レンズから出力される光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタと、この帯域消去フィルタを通過した光信号を、伝送媒体の光線路のコア部分に集中させるための第２レンズと、を備えることを特徴とする。この場合も、帯域消去フィルタでの反射によりＥＭＬに逆流入する反射光信号を遮断するための光アイソレーターをさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、適切な帯域消去フィルタを使用したＥＭＬ送信器を提供することにより、消光比の向上とチャープ特性を改善し、これを通じて伝送前だけではなく伝送後の受信感度を向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の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。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。
【００１６】
図３は一般的なＥＭＬ送信器の光スペクトルを示す図である。
【００１７】
図３に図示したように、一般的なＥＭＬ送信器の周波数対パワーの光スペクトルは、キャリア周波数(carrier frequency)にそのパワーの最高値(peak)が示され、ここに信号の直流(ＤＣ:Direct Current)成分が多量含にまれている(図３の矢印部分)。
【００１８】
従って、狭い帯域を有した帯域消去(Band-Stop)フィルタを使用してＤＣ成分を除去することにより、信号の“１”レベルだけではなく“０”レベルの減少を通じて消光比を増加させることができる。
【００１９】
図４は本発明が適用されたＥＭＬ光送信器を利用する伝送リンクの実施形態の構成図である。図示したように、本例の伝送リンクは、送信しようとする電気信号を生成する電気信号発生器４１、伝送光を生成し、電気信号発生器４１で発生した電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬ４２、ＥＭＬ４２からの出力におけるＤＣ成分を除去して消光比を高めるための帯域消去フィルタ４３、帯域消去フィルタ４３を通じた光信号を伝達するための光ファイバ４４、及び光ファイバ４４を通じて伝達された光信号を受信するための光受信器４５を備えている。
【００２０】
本発明の対象になる部分は、図４のＥＭＬ４２と帯域消去フィルタ４３を結合した送信部である。
【００２１】
図５は本発明に従うＥＭＬ送信器の第１実施例の構成図である。
【００２２】
図示したように、第１実施例のＥＭＬ送信器は、伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬ５１、ＥＭＬ５１から出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させるレンズ５２、光線路５７のコア(Core)部分に光信号を集中させるためのレンズ５５、伝送しようとする光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタとしての役割を遂行するＦＢＧ(Fiber Bragg Grating)５６、及びＦＢＧ(Fiber Bragg Grating)５６からの反射によりＥＭＬ５１に逆流入する光信号を遮断するための光アイソレーター(Isolator)５３を備えている。即ち、ＥＭＬ５１で発生した光信号は、光信号の損失を防止するためのレンズ５２を通じて光アイソレーター５３を経た後、ＥＭＬデバイスのハウジングから光出力するためのウィンドウ(Window)５４を通じてハウジング外に出射する。この出力された光信号は、光線路５７のコア部分に光信号を集中させるためのレンズ５５を通過し、そして、光信号のＤＣ(Direct Current)成分を低減するためのＦＢＧ５６を通じて光線路５７に入力される。また、ＦＢＧ５６で反射する逆流入光信号は光アイソレーター５３が遮断する。なお、レンズ５５とＦＢＧ５６の位置関係は逆でもよい。本例の場合、ＦＢＧ５６はＥＭＬデバイスの外部に設けられている。しかし、デバイス内部に設ける例も可能である。
【００２３】
図６は本発明に従うＥＭＬ送信器の第２実施例の構成図である。
【００２４】
図示したように、第２実施例のＥＭＬ送信器は、伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬ６１、ＥＭＬ６１から出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させるレンズ６２、光線路６７のコア部分に光信号を集中させるためのレンズ６５、伝送しようとする光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタとしての役割を遂行するチルトＦＢＧ(Tilted Fiber Bragg Grating)６６、及びチルトＦＢＧ６６からの反射によりＥＭＬ６１に逆流入する光信号を遮断するための光アイソレーター(Isolator)６３を備えている。即ち、ＥＭＬ６１で発生した光信号は、光信号の損失を防止するためのレンズ６２を通じて光アイソレーター６３を経た後、ＥＭＬデバイスのハウジングから光出力するためのウィンドウ６４を通じてハウジング外に出射する。この出力された光信号は、光線路６７のコア部分に光信号を集中させるためのレンズ６５を通過し、そして、光信号のＤＣ成分を低減するためのチルトＦＢＧ６６を通じて光線路６７に入力される。チルトＦＢＧ６６を使用する理由は、一般的なＦＢＧを使用した場合より逆流入光信号を減少させるのに効果的であるからで、光アイソレーター６３の併用により逆流入光信号の遮断効果が高い。なお、レンズ６５とチルトＦＢＧ６６の位置関係は逆でもよい。本例の場合、チルトＦＢＧ６６はＥＭＬデバイスの外部に設けられている。しかし、デバイス内部に設ける例も可能である。
【００２５】
図７は本発明に従うＥＭＬ送信器の第３実施例の構成図である。
【００２６】
図示したように、第３実施例のＥＭＬ送信器は、伝送光を生成し、伝送しようとする電気信号を光変調により伝送光にのせて伝送するためのＥＭＬ７１、ＥＭＬ７１から出力される光信号の損失を防止するために光信号を集中させるレンズ７２、光線路７７のコア部分に光信号を集中させるためのレンズ７６、伝送しようとする光信号からＤＣ成分を除去するための帯域消去フィルタとしての役割を遂行する集積型のチップフィルタ(Chip Filter)７４、及びチップフィルタ７４からの反射によりＥＭＬ７１に逆流入する光信号を遮断するための光アイソレーター(Isolator)７３を備えている。即ち、ＥＭＬ７１で発生した光信号は、光信号の損失を防止するためのレンズ７２を通じて光アイソレーター７３を経た後、光信号のＤＣ成分を低減するためのチップフィルタ７４を通じて、ＥＭＬ素子のハウジングから光出力するためのウィンドウ７５を通じてハウジング外に出射する。この出力された光信号は、光線路７７のコア部分に光信号を集中させるためのレンズ７６を通過して光線路７７に入力される。チップフィルタ７４は、ＥＭＬデバイスに集積されている。
【００２７】
図８は、従来技術によるＥＭＬ送信器と本発明に従うＥＭＬ送信器の伝送特性を比較した例示図である。
【００２８】
図８を説明すると、１０Gb/s ＮＲＺ信号を標準単一モード光ファイバを通じて伝送した時、帯域消去フィルタの帯域幅(ＢＷ)と深さ(depth)に従って１０−１２ＢＥＲ(Bits Error Rate)で受信感度(Receiver Sensitivity)をシミュレイションした結果である。ここで、Ｘ軸は光線路の長さ(Fiber Length)であり、左側のＹ軸は受信感度(Receiver Sensitivity)を表示する。この時の帯域消去フィルタの帯域幅(ＢＷ)と深さ(depth)に対する定義は図９に示した。
【００２９】
図示したように、従来技術によるＥＭＬ送信器（黒四角のドットで示す）は消光比が７.６ｄＢであり、チャープ(ＰＰ:Peak to Peak)が０.１６Åであるが、帯域消去フィルタの帯域幅を０.１５ｎｍ、深さを１ｄＢとする場合は消光比が７.７ｄＢ、チャープが０.１８Åになり、帯域消去フィルタの帯域幅を０.１５ｎｍ、深さを２ｄＢとする場合は、消光比が７.７ｄＢ、チャープが０.２０Åになり、帯域消去フィルタの帯域幅を０.１５ｎｍ、深さを３ｄＢとする場合は、消光比が７.７ｄＢ、チャープが０.２１Åになる。
【００３０】
また、帯域消去フィルタの帯域幅を０.１０ｎｍ、深さを１ｄＢとする場合は、消光比が７.８５ｄＢ、チャープが０.１９Åになり、帯域消去フィルタの帯域幅を０.０５ｎｍ、深さを１ｄＢとする場合は、消光比が８.４１ｄＢ、チャープが０.１９Åになるなど、帯域消去フィルタを使用すると、その伝送特性がよくなることが分かる。
【００３１】
図８のシミュレイションによると、帯域消去フィルタの帯域が狭いほど、帯域消去フィルタの深さが深いほど、消光比の増加と負のチャープ成分が増加する結果を得られ、より良好な伝送特性をもたせられる。フィルタを使用しない場合と伝送特性を比較してみると、伝送前の場合で０.５ｄＢ以上、８０ｋｍの伝送後は約２ｄＢまで伝送特性が向上する。
【００３２】
図９は本発明に使用される帯域消去フィルタの帯域幅(ＢＷ)と深さ(depth)に対する説明例示図である
【００３３】
図９は、帯域消去フィルタの３ｄＢ帯域幅を０.１５ｎｍにし、透過率(Transmittance)の深さ(depth)を１ｄＢ、２ｄＢ、３ｄＢにする場合に、その帯域消去フィルタの帯域幅(ＢＷ)と深さ(depth)を例示する。
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】従来のＥＭＬ光送信器を利用する伝送リンクの一例の構成図。
【図２】一般的なＥＭＬの印加電圧に応じた、光出力とチャープの特性を表示した例示図。
【図３】一般的なＥＭＬ送信器の光スペクトルに対する例示図。
【図４】本発明が適用されるＥＭＬ光送信器を利用する伝送リンクの実施形態の構成図。
【図５】本発明に従うＥＭＬ送信器の第１実施例の構成図。
【図６】本発明に従うＥＭＬ送信器の第２実施例の構成図。
【図７】本発明に従うＥＭＬ送信器の第３実施例の構成図。
【図８】従来技術によるＥＭＬ送信器と本発明に従うＥＭＬ送信器の伝送特性を比較した例示図。
【図９】本発明に使用される帯域消去フィルタの帯域幅(ＢＷ)と深さ(depth)に対する例示図。
【符号の説明】
【００３６】
４１  電気信号発生器
４２，５１，６１，７１  ＥＭＬ
４３，５６，６６，７４  帯域消去フィルタ
５２，５５，６２，６５，７２，７６  レンズ
５３，６３，７３  光アイソレータ
【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】
2004213012.tif 000009
【図８】
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【図９】
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