(57)【要約】【課題】デュオバイナリ(duobinary)光伝送技術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】本発明は、搬送波を出力する光源と、ＮＲＺ電気信号を入力し、ＮＲＺ電気信号によっ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電気信号を入力し、ＮＲＺ電気信号によってＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号へ変調するデュオバイナリ光信号生成部と、を含む。【選択図】  図４
2004153835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光搬送波を出力する光源と、 
ＮＲＺ電気信号を入力し、該ＮＲＺ電気信号によって前記光搬送波を変調したＮＲＺ光信号を出力するＮＲＺ光信号生成部と、
前記ＮＲＺ電気信号を入力し、該ＮＲＺ電気信号によって前記ＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号へ変調するデュオバイナリ光信号生成部と、を含むことを特徴とするデュオバイナリ光伝送装置。
【請求項２】
ＮＲＺ光信号生成部は、
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、該第１変調器駆動増幅器から出力された駆動信号によって光搬送波の強度を変調する光強度変調器と、を含む請求項１記載のデュオバイナリ光伝送装置。 
【請求項３】
デュオバイナリ光信号生成部は、
入力されたＮＲＺ電気信号を符号化するプリコーダと、該プリコーダで符号化された信号を入力し、増幅して出力する第２変調器駆動増幅器と、該第２変調器駆動増幅器から出力された駆動信号によって、ＮＲＺ光信号の位相を変調する光位相変調器と、から構成される請求項１記載のデュオバイナリ光伝送装置。
【請求項４】
光強度変調器及び光位相変調器は、マッハ・ツエンダ干渉型変調器で構成される請求項２または請求項３記載のデュオバイナリ光伝送装置。 
【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)光伝送技術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】
一般に、高密度波長分割多重(Dense Wavelength Division Multiplexing：ＤＷＤＭ)光伝送システムは、一本の光ファイバ内で相互に異なる波長を有する複数のチャン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る。このようなＤＷＤＭシステムは、伝送速度に関係なく光信号を伝送できるので、最近、伝送量が増加しつつある超高速インターネット網に非常に有用に使用されているシステムである。
【０００３】
ＤＷＤＭ技術を利用した従来のシステムは、一本の光ファイバを通じて１００個以上のチャンネルを伝送することができ、一本の光ファイバに２００個以上の４０Ｇｂｐｓのチャン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しつつある。
【０００４】
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って既存のＮＲＺ（non-return-to-zero）を利用した光強度変調のとき、５０ＧＨｚチャンネル間隔以下ではひどいチャンネル間の干渉および歪みが生じ、伝送容量の拡張に限界があり、既存のバイナリ(binary)ＮＲＺ伝送信号のＤＣ周波数成分と変調時に拡散された高周波成分は、光ファイバ媒体内での伝播に際し非直線性と散乱を引き起こして１０Ｇｂｐｓ以上の高速データ伝送においては伝送距離に限界がある。
【０００５】
そこで、最近では、光デュオバイナリ技術が色分散(chromatic dispersion)による伝送距離の制限を克服することができる光伝送技術として注目されている。デュオバイナリ伝送の主な長所は、伝送スペクトルを一般的なバイナリ伝送に比べ減少する（光信号の周波数拡がりを半分程度に）ということにある。分散制限システム（dispersion limited system）において、伝達距離は伝送スペクトル帯域幅の自乗に反比例する。これは、伝送スペクトルが１／２に縮小される場合、伝達距離は４倍に増加されることを意味する。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ているので、光ファイバ内で刺激を受けたブリユアン散乱(Brillouin Scattering)によって引き起こされた光電力出力に対する制限を緩和させることができる。
【０００６】
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、図２Ａ乃至図２Ｃは、図１でのノードＡ、Ｂ、及びＣでの出力信号のアイダイアグラム(eye-diagrams)を示す図である。
【０００７】
図１に示すように、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(pulse pattern generator：ＰＰＧ)１０と、２−レベルＮＲＺ電気信号を符号化するプリコーダ（Precoder）２０と、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−レベルの電気信号へ変化させ、信号の帯域幅を減少させる低域通過フィルタ３０、３１と、３−レベル電気信号を増幅して光変調器の駆動信号を出力する変調器駆動増幅器４０、４１と、光搬送波を出力するレーザ光源(laser source)５０と、マッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器(Mach-Zehnder interference type light intensity modulator)６０とから構成される。
【０００８】
上述したように、パルス信号発生器（ＰＰＧ）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)される。図２Ａには、ノードＡでの出力アイダイアグラムを示す。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、それぞれ低域通過フィルタ３０、３１に入力される。低域通過フィルタ３０、３１は、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な制限によってコード間の干渉が発生し、そのコード間の干渉によって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 duobinary signal)に変換される。ノードＢでの出力アイダイアグラムは図２Ｂに示される。３−レベルデュオバイナリ信号は、それぞれ変調器駆動増幅器４０、４１で増幅された後、マッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器６０の駆動信号として利用され、レーザ光源５０から出力された光搬送波は、マッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器６０の駆動信号によって位相及び光強度変調され、変調器６０は、２−レベルの光デュオバイナリ信号を出力する。図２Ｃには、ノードＣでの出力アイダイアグラムを示す。図１において、/ＱはＱの反転(inverter)信号を示し、二重電極構造のマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器６０のそれぞれ正(＋)電極及び負(−)電極に入力される。 
【０００９】
このような、マッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器は、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。二重電極(dual arm)を有するＺ−カット(cut)構造のマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器の場合、図１に示したように、それぞれの電極に電気的な低域通過フィルタ３０、３１を接続し、さらにその後段に変調器駆動増幅器４０、４１を接続して、それぞれの電極に３−レベルの電気信号を印加することができるようにする。単一電極(single arm)を有するＸ−カット(cut)構造のマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器(図示せず)の場合は、単一電極に電気的な低域通過フィルタ及び変調器駆動増幅器を備えており、単一電極に３−レベル信号を印加することができるようになっている。
【００１０】
しかし、上述したように、従来のデュオバイナリ光伝送装置においては、電気的な低域通過フィルタを使用して３−レベルの電気信号を発生させるが、低域通過フィルタの通過特性による伝送品質の依存性と擬似乱数ビットシーケンス(Pseudo Random Bit Sequence：ＰＲＢＳ)の長さによって発生した出力光信号の特性の差異がシステムに致命的な問題を引き起こしかねない。一般的に、信号の０−レベルから１−レベルに変換するときの傾斜と、１−レベルから０−レベルに減少するときの傾きが相互に異なってくる。しかし、電気的な低域通過フィルタを使用するデュオバイナリ光伝送装置では、相互に異なる傾きを有する信号の部分が重複する状態で０−レベルから１−レベルへ、また、１−レベルから０−レベルへの遷移が起こるので、出力波形のジッタ(jitter)が増加してしまうという問題があった。これは、従来構造のＺ−カットタイプまたはＸ−カットタイプのマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器で同一に発生する。
【００１１】
このような信号パターンの依存性は、実際光伝送のときに限界を有する。例えば、図３Ａ乃至図３Ｃには、従来のデュオバイナリ光伝送装置を利用して単一モード光ファイバを通じて伝送した光信号のアイダイアグラムを示す。このアイダイアグラムは、伝送距離が０ｋｍ(図３Ａ参照)と１６０ｋｍ(図３Ｂ参照)との間の値を有する場合、比較的きれいに示されるが、伝送距離が２４０ｋｍ（図３Ｃ参照）を超過する場合、著しく歪が生じてくる。従って、伝送距離が長くなればなるほど光ファイバの分散特性は著しく低下する。また、低域通過フィルタとして主に使用されるベッセルトムソン(Bessel-Thomson)形態の低域通過フィルタの場合は、価格が高く、これにより、全体の光伝送装置の価格競争力が弱化する問題点があった。 
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、このような問題点を解決するための本発明の目的は、擬似乱数ビットシーケンス(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伝送技術を利用したデュオバイナリ光伝送装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、電気的低域通過フィルタを使用せず、高速で且つ中長距離波長分割多重（ＷＤＭ）伝送のとき非直線性及び分散に対する耐性を増加させるデュオバイナリ光伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、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と、ＮＲＺ電気信号を入力し、このＮＲＺ電気信号によっ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電気信号を入力し、ＮＲＺ電気信号によってＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号へ変調するデュオバイナリ光信号生成部と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のデュオバイナリ光伝送装置のＮＲＺ光信号生成部は、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、第１変調器駆動増幅器から出力された駆動信号によって光搬送波の強度を変調する光強度変調器と、を含むとよい。 
【００１６】
そしてまた、本発明のデュオバイナリ光信号生成部は、入力されたＮＲＺ電気信号を符号化するプリコーダと、このプリコーダで符号化された信号を入力し、増幅して出力する第２変調器駆動増幅器と、この第２変調器駆動増幅器から出力された駆動信号によって、ＮＲＺ光信号の位相を変調する光位相変調器と、から構成されるとよい。
【００１７】
また、本発明のデュオバイナリ光伝送装置の光強度変調器及び光位相変調器は、マッハ・ツエンダ干渉型変調器で構成されるとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるデュオバイナリ光伝送装置は、電気的な低域通過フィルタを使用せずにも、デュオバイナリ光信号を生成することができる。従って、信号パターンによる伝送特性の影響を減少させることができる。すなわち、送信器と受信器間の伝送距離が短い場合においても、ある程度伝送距離が長い場合においても、受信器の感度は向上させることができる。また、光ケーブルがある程度長くなり、光ファイバの分散を有しても受信機の感度は維持される。従って、光信号の伝送距離を従来の装置に比べて２倍程度増加させることができ、さらに、価格競争力も向上する長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による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。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。
【００２０】
図４は、本発明の一実施例によるデュオバイナリ光伝送装置の構成を示すブロック図である。図４は、二重電極(dual arm)構造のＺ−カットマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器２３０を示すが、本発明のデュオバイナリ光伝送装置は、単一電極(single arm)構造のＸ−カットマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器でも具現することができる。また、本発明の実施形態の説明では、ブロック内の変調器の機能を容易に把握することができるように、光強度変調器としても光位相変調器としても表記するが、マッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器の１つとして光の強度のみならず位相も変調することができることに留意されたい。 
【００２１】
図４に示すように、デュオバイナリ光伝送装置は、光搬送波を出力する光源５０と、ＮＲＺ電気信号を入力し、この入力したＮＲＺ電気信号に従っ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１００と、ＮＲＺ電気信号を入力し、ＮＲＺ電気信号に従ってＮＲＺ光信号をデュオバイナリ信号へ変調するデュオバイナリ光信号生成部２００とを含む。
【００２２】
ＮＲＺ光信号生成部１００は、ＮＲＺ(Non Return to Zero)電気信号を入力し、増幅して出力する一対の第１変調器駆動増幅器１１０及び第１変調器駆動増幅器１１１と、第１変調器駆動増幅器１１０、１１１から出力された駆動信号によって光搬送波の強度を変調するマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器１２０とを含む。
【００２３】
デュオバイナリ光信号生成部２００は、入力されたＮＲＺ電気信号を符号化し出力するプリコーダ２１０と、この符号化された信号を入力し、増幅して出力する一対の第２変調器駆動増幅器２２０、２２１と、この第２変調器駆動増幅器２２０、２３０から出力された駆動信号によってＮＲＺ光信号の位相を変調するマッハ・ツエンダ干渉型光位相変調器２３０とを含む。
【００２４】
以下に、本発明のデュオバイナリ光伝送装置の動作を説明する。図４に示すように、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、１１１によって増幅され、その増幅されたＮＲＺ方式の電気信号は、光強度変調器１２０の駆動信号として使用される。その駆動信号は、光強度変調器１２０の変調端子(ＲＦ)に入力され、レーザ光源５０から出力された光搬送波の光強度を変調してノードＯへ出力する。 図５Ａには、図４のノードＯの光強度変調器１２０の出力アイダイアグラムで、一般的なＮＲＺ方式の光信号が生成されて出力されていることを示している。このようにして生成されたＮＲＺ光信号は、後述するデュオバイナリ光信号生成部２００内のマッハ・ツエンダ干渉型光位相変調器２３０へ出力される。
【００２５】
パルス信号発生器(ＰＰＧ)によって生成されたＮＲＺ電気信号は、デュオバイナリ光信号生成部２００のプリコーダ２１０によって符号化され、受信器の変更を要しないで二重バイナリの送受信が可能になる。プリコーダ２１０で符号化されたバイナリ信号は、一対の第２変調器駆動増幅器２２０、２２１へ出力される。次に、一対の第２変調器駆動増幅器２２０、２２１から出力され所定の増幅度に増幅されたバイナリ信号は、マッハ・ツエンダ干渉型光位相変調器２３０の変調端子(ＲＦ)へ出力される。光位相変調器２３０は、これら変調器の駆動信号によって、ＮＲＺ光信号生成部１００内の光強度変調器１２０から出力されたＮＲＺ光信号の位相を変調してノードＰへ出力する。すなわち、光位相変調器２３０は、‘０’ビット(bit)で光信号の位相を０からπへ、またはπから０へシフトし、これにより、‘０’ビットの両側に位置した‘１’ビットのそれぞれは、相互に異なる位相を有する。図５Ｂは、図４のノードＰのマッハ・ツエンダ干渉型光位相変調器２３０の出力アイダイアグラムであり、デュオバイナリ光信号がマッハ・ツエンダ干渉型光位相変調器２３０から生成されることを示す。
【００２６】
このように、前述した従来技術では電気的な低域通過フィルタを使用していたが、この電気的な低域通過フィルタを使用せず、デュオバイナリ光信号を生成することができ、２−レベル電気信号を３−レベル電気信号へ変換する過程で発生する信号の歪みを最小に抑えることができる。また、本発明によって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から生成されたＮＲＺ信号の消光比とチャープ(chirp)によって光ファイバの分散に対する耐性を有するので、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ことができる。 
【００２７】
図６Ａ乃至図６Ｃは、本発明の実施例によるデュオバイナリ光伝送装置を使用し、単一モード光ファイバを通じて伝送した光信号のアイダイアグラムである。図３Ａ乃至図３Ｃと比較してみると、０ｋｍ(図６Ａ参照)または１６０ｋｍ(図６Ｂ参照)のみならず２４０ｋｍ(図６Ｃ参照)の伝送後もアイダイアグラムがきれいに描かれており、図１に示した従来のデュオバイナリ光伝送装置に比べて、本発明のデュオバイナリ光伝送装置の方が光ファイバの分散に対する耐性がより大きいことが示されている。
【００２８】
図７は、本発明によるデュオバイナリ光伝送装置と、従来技術によるデュオバイナリ光伝送装置との光ファイバの長さ(すなわち、伝送距離)による受信器感度を比較示した図である。図７において、Ｘは、従来のデュオバイナリ伝送装置の受信器感度を示し、Ｙ及びＺは、本発明の実施例によるデュオバイナリ伝送装置の受信器感度を示す。Ｙは、光消光比が７．５ｄＢ、チャープ変数が＋２．３の場合であり、Ｚは、光消光比が１０ｄＢ、チャープ変数が＋３．０の場合である。上述したように、本発明の実施例によるデュオバイナリ光伝送装置が光ファイバの分散にさらに強い耐性を有しているので、光ファイバの伝送後も受信器感度が低くてよいことが示され、変調器の消光比とチャープ変数によって光ファイバの分散に対する耐性が変化することが示されている。
【００２９】
前述の如く、本発明の詳細な説明では、具体的な一実施例について説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のデュオバイナリ光伝送装置の構成を示すブロック図。
【図２Ａ】図１におけるノードＡでの出力信号アイダイアグラム。
【図２Ｂ】図１におけるノードＢでの出力信号アイダイアグラム。
【図２Ｃ】図１におけるノードＣでの出力信号アイダイアグラム。
【図３Ａ】従来のデュオバイナリ光伝送装置を利用し、単一モード光ファイバを通じて伝送距離を０ｋｍにした場合の光信号のアイダイアグラム。
【図３Ｂ】従来のデュオバイナリ光伝送装置を利用し、単一モード光ファイバを通じて伝送距離を１６０ｋｍにした場合の光信号のアイダイアグラム。
【図３Ｃ】従来のデュオバイナリ光伝送装置を利用し、単一モード光ファイバを通じて伝送距離を２４０ｋｍを超過した場合の光信号のアイダイアグラム。
【図４】本発明の一実施例によるデュオバイナリ光伝送装置の構成を示すブロック図。
【図５Ａ】図４のノードＯを通じた出力信号のアイダイアグラム。
【図５Ｂ】図４のノードＰを通じた出力信号のアイダイアグラム。
【図６Ａ】本発明の一実施例によるデュオバイナリ光伝送装置を利用して単一モード光ファイバを通じて伝送距離を０ｋｍにした場合の光信号のアイダイアグラムを示す図。
【図６Ｂ】本発明の一実施例によるデュオバイナリ光伝送装置を利用して単一モード光ファイバを通じて伝送距離を１６０ｋｍにした場合の光信号のアイダイアグラム。
【図６Ｃ】本発明の一実施例によるデュオバイナリ光伝送装置を利用して単一モード光ファイバを通じて伝送距離を２４０ｋｍにした場合の光信号のアイダイアグラム。
【図７】本発明によるデュオバイナリ光伝送装置と従来技術によるデュオバイナリ光伝送装置との伝送距離による受信器感度を比較して示す図。
【符号の説明】
【００３１】
５０  光源
１００  ＮＲＺ光信号生成部
１１０、１１１  第１変調器駆動増幅器
１２０  光感度変調器
２００  デュオバイナリ光信号生成部
２１０  プリコーダ
２２０、２２１  第２変調器駆動増幅器
２３０  Ｚ−カットマッハ・ツエンダ干渉型光強度変調器（光位相変調器）
【図１】
2004153835.tif 000003
【図２Ａ】
2004153835.tif 000004
【図２Ｂ】
2004153835.tif 000005
【図２Ｃ】
2004153835.tif 000006
【図３Ａ】
2004153835.tif 000007
【図３Ｂ】
2004153835.tif 000008
【図３Ｃ】
2004153835.tif 000009
【図４】
2004153835.tif 000010
【図５Ａ】
2004153835.tif 000011
【図５Ｂ】
2004153835.tif 000012
【図６Ａ】
2004153835.tif 000013
【図６Ｂ】
2004153835.tif 000014
【図６Ｃ】
2004153835.tif 000015
【図７】
2004153835.tif 000016