(57)【要約】  光ＤＰＳＫ復調器は、干渉計の１経路を１ビット周期だけ遅延させることによって、位相を振幅変化に変換する。この動作は、伝送された信号の差動を含み、これは、ＴＸ側でプリコーダを適用することにより相殺されねばならない。干渉計内の遅延の変化によって差動は変化させられる。遅延が低減すると、より高い周波数が強まる結果になる。これは、狭帯域光フィルタによって生み出される（検出後の）低域通過動作を相殺させるために使用することができる。ペナルティが、２ｄＢ超から約１ｄＢへ低減することが期待される。
2010506522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動位相偏移変調／ＤＰＳＫ／の変調フォーマットを使用して、光伝送システム上で伝送された光高密度波長分割多重／ＤＷＤＭ／信号を復調する方法であって、光遅延ラインフィルタ／ＤＬＦ／を使用して、チャネル内の光ＤＷＤＭ信号の位相を振幅変化に変換するために光ＤＰＳＫ復調器を適用するステップを含む方法において、このＤＬＦが、受信された光信号に、受信された光信号によって伝送されたデータの１ビット周期未満の差分時間遅延を加えることを特徴とする、方法。
【請求項２】
遅延が、０．５ビット周期と０．７５ビット周期の間に設定された、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
約５０ＧＨｚのチャネル間隔で約４０Ｇｂ／秒でのデータの光信号伝送向けに構成された、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
光ＤＬＦの後に電子歪等化器が適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
差動位相偏移変調／ＤＰＳＫ／の変調フォーマットを使用して、光ファイバリンク上で伝送されるべき光高密度波長分割多重／ＤＷＤＭ／信号用の受信機であって、一方、光遅延ラインフィルタ／ＤＬＦ／を使用して光ＤＷＤＭ信号の位相を振幅変化に変換するための光ＤＰＳＫ復調器を備えた受信機において、このＤＬＦが、受信された光信号によって伝送されたデータの１ビット周期未満の差分時間遅延を特徴とする、受信機。
【請求項６】
ＤＬＦの遅延が、０．５ビット周期と０．７５ビット周期の間から選択される、請求項５に記載の受信機。
【請求項７】
ＤＬＦが、約５０ＧＨｚのチャネル間隔で約４０Ｇｂ／秒でのデータの光信号伝送向けに構成された、請求項５に記載の受信機。
【請求項８】
ＤＬＦが、遅延ライン干渉計／ＤＬＩ／である、請求項５に記載の受信機。
【請求項９】
光ＤＬＦの後に、受信された光信号を処理するための電子歪等化器を備えた、請求項５に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動位相偏移変調／ＤＰＳＫ／の変調フォーマットを使用して、光伝送システム上で伝送される光高密度波長分割多重／ＤＷＤＭ／信号を復調する方法に関する。さらに、本発明は、差動位相偏移変調／ＤＰＳＫ／の変調フォーマットを使用して、光ファイバリンク上で伝送されるべき光高密度波長分割多重／ＤＷＤＭ／信号用の受信機に関し、一方、この受信機は、光遅延ラインフィルタ／ＤＬＦ／を使用して光ＤＷＤＭ信号の位相を振幅変化に変換するための光ＤＰＳＫ復調器を備える。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムの入力データストリームは、デジタルビットを表す一連の光パルスと見なすことができる。現在の光伝送システムのビットレートは、一般に、１０ギガビット毎秒（Ｇｂ／秒）から４０Ｇｂ／秒の範囲であり、それぞれ１００から２５ピコ秒（ｐｃｓ）幅の光パルス（すなわち、ビット周期）となる。光伝送システムの諸受信機は、各ビット周期に対して、光パルスが受信された（デジタル１）か受信されていない（デジタル０）かを決定することによって、データストリーム中の各ビット周期をデジタル１または０に変換する。
【０００３】
現在の海底システムは、１０Ｇｂ／秒のチャネルビットレートでの波長分割多重（ＷＤＭ）技術に基づく。２．５Ｇｂ／秒から１０Ｇｂ／秒への移行は、１９９８−２０００年に行われ、今後５年以内に１０Ｇｂ／秒から４０Ｇｂ／秒への移行が製品に実施され、伝送チャネルをさらに２倍にできるようになることが期待されている。
【０００４】
既存の１０Ｇｂ／秒の波長分割多重（ＷＤＭ）のファイバリンクにおいて４０Ｇｂ／秒のシステムを実現することは、５０ＧＨｚよりずっと狭い利用可能な光チャネル帯域幅のために、このチャネル間隔が適用されると多くの場合制限される。位相整形されたバイナリ伝送（ＰＳＢＴ）および差動４相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）のようなスペクトル効率的な変調フォーマットが、利用可能な帯域幅への適合のために必要である。ＰＳＢＴシステムの実現には、非ゼロ復帰（ＮＲＺ）システムの限定的拡張を必要とし、特に送信機（Ｔｘ）は、その狭いスペクトルのために小さな拡張を必要とする。ＰＳＢＴとは対照的に、ＤＱＰＳＫ変調フォーマットは、種々の電気的／光学的変調器および複雑な光デコーダ回路を必要とする。しかし、ＰＳＢＴは、ＤＰＳＫ変調と比較して、かなり悪い光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）感度を示す。ＤＰＳＫは、ＮＲＺオンオフ変調（ＯＯＫ）と比較して、ＯＳＮＲにさらに３ｄＢの余裕をもたらすので、最適な変調フォーマットであり得るが、ＰＳＢＴと比較して高帯域幅を必要とし、ペナルティがより高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００７２９２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記にかんがみて、本発明の目的は、４０Ｇｂ／秒のようなより高いビットレートにグレードアップする場合に、悪いＯＳＮＲのような過度のペナルティを回避しつつ、例えば１０Ｇｂ／秒の装置上で光信号を伝送するために既存ハードウェアをなお使用することを可能にする方法およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、ＤＰＳＫ変調フォーマットを使用して、光伝送システム上で伝送された光ＤＷＤＭ信号を復調するある方法によって達成される。この方法は、光伝送システム上で伝送された後に受信された信号に対して光ＤＰＳＫ復調器を適用して、チャネル内の光ＤＷＤＭ信号の位相を光遅延ラインフィルタ（ＤＬＦ）を用いて振幅変化に変換するステップを含む。ＤＬＦは、受信された光信号から伝送されるデータの１ビット周期未満の差分時間遅延を特徴とする。この遅延は、０．５ビット周期と０．７５ビット周期の間のある値に設定されることが好ましいが、これに限らない。このような実施形態は、特に約５０ＧＨｚのチャネル間隔を備えた約４０Ｇｂ／秒でのデータの光信号伝送向けに構成されている。本発明の一実施形態によれば、受信された光信号がＤＬＦによって復調された後に電子歪等化器をそれに適用できることが有利である。
【０００８】
本発明は、ＤＰＳＫ変調フォーマットを使用して光ファイバリンク上で伝送される光ＤＷＤＭ信号の受信機にさらに関するが、一方、この受信機は、光ＤＬＦを使用して光ＤＷＤＭ信号の位相を振幅変化に変換するための光ＤＰＳＫ復調器を備える。受信機の特徴は、その光ＤＬＦが、受信された光信号によって伝送されたデータの１ビット周期未満の差分時間遅延を加えることである。
【０００９】
光ＤＰＳＫ復調器は、干渉計の１経路を１ビット周期だけ遅延させることによって、位相を振幅変化に変換する。この動作は、伝送された信号の差動を含み、これは、ＴＸ側でプリコーダを適用することにより相殺されねばならない。干渉計内の遅延の変化によって差動は変化させられる。遅延が低減すると、より高い周波数が強まる。これは、狭帯域光フィルタによって生じる（検出後の）低域通過動作を相殺させるために使用することができる。ペナルティが、２ｄＢ超から約１ｄＢへ低減することが期待される。アナログおよび／またはデジタルの電子歪等化器を使用することによってさらなる低減が達成される。
【００１０】
本発明の有利な展開が、従属請求項、以下の説明および図面において説明される。
【００１１】
次に、さらに添付の図面を参照して本発明の例示の一実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による受信機を備えた光伝送システムの概略図である。
【図２】ＤＬＦの固定された遅延による光信号対雑音比のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
光デュオバイナリ（ＯＤＢ）、差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）および差動４相位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）のような変調フォーマットに対しては、変調器または復調器の中に論理的排他的ＯＲ（すなわち、２を法とする加算）が必要である。電気分野でこのような装置を実現することは困難を生じさせるので、光学分野で光遅延ライン干渉計（ＤＬＩ）を使用して、このような機能を実現することが提案されてきた。
【００１４】
光ＤＬＩは、従来技術において以下の方法で使用される簡単な装置である。入ってくる光信号は、２つの経路に分離される。一方の経路の信号が、１ビットに対応する時間だけ遅延され、２つの経路の信号が、コヒーレントに再合成される。一般に、分離および再合成は各々、３ｄＢの光カプラそれぞれの中で実施され、その場合、ＤＬＩは、光信号および遅延された光信号のコヒーレントな和および差のそれぞれに対応する２つの出力を有する。したがって、光信号および遅延された光信号が同相である場合は、和の出力は元の光信号と同程度の大きさであり、一方、差の出力は約０であるのに対して、信号がπラジアンの位相だけずれている場合は、差の出力は元の光信号と同程度の大きさであり、一方、和の出力は約０である。πラジアンの位相変化がデジタル「１」に対応し、０の位相変化がデジタル「０」に対応するようにＤＰＳＫ信号が符号化される場合、ＤＬＩが正しく調整されると、ＤＬＩの和の出力は、データの補数に対応するＯＤＢ信号である。検出された出力は、受信されたデータ信号を得るために、差動増幅器のそれぞれの入力に加えられる。したがって、光ＤＬＩは、原則として、光ＤＰＳＫ信号用のデコーダとして機能することができる、またはＯＤＢ信号を生成させるために使用することができる。
【００１５】
ＵＳ２００６／００７２９２４において、色分散に強いデュオバイナリ送信機が説明されている。この送信機は、入力バイナリデータから第１の２レベル信号を生成し、第１の信号を反転させることで得られる波形を有する第２の信号を生成するためのプリコーダを備える。送信機は、第１の信号および第２の信号に従って、入力光を変調させることでＤＰＳＫ変調光信号を生成するためのマッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）も備える。次いで、ＤＰＳＫ変調光信号を第１の分離信号および第２の分離信号に分離させ、第２の分離信号を遅延させ、カプラを使用して第１の分離信号を第２の遅延分離信号と干渉させることによってデュオバイナリの光信号を生成するために、変調された信号が遅延ライン干渉計（ＤＬＩ）を通って転送される。ここに、第２の分離信号を遅延させるために必要な時間は０．５−０．８ビットに設定される。
【００１６】
この従来技術とは異なり、受信機側で復調器内にある同様のＤＬＩを適用することが本発明で提案される。図１に、本発明による受信機を備えた光伝送システムを概略的に示す。光伝送システムを通して伝送されるべき光信号は、送信機Ｔｘによって生成され、何らかのプリコーダを使用してＤＰＳＫ変調光信号が生成される。異なる波長で生成されたそれらの光信号は、粒度、すなわち５０ＧＨｚの光チャネル間隔を有するＮチャネル用のアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を使用して一斉に合成される。このような合成された光高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）の信号は、光伝送システムを通っていわば平行に伝送され、この光伝送システムは、理想的な伝送システムに、ある偏波モード分散（ＰＭＤ）特性を加えたものと見なして定義することができる。このような光伝送システムは、受信機内で終端し、この受信機は、異なる全てのＮ光チャネルを分離するための５０ＧＨｚの粒度を有するＮチャネル用の何らかのＡＷＧをその入力部に備える。使用される双方のＡＷＧ、すなわち送信機側の一方のＡＷＧおよび受信機側の他方のＡＷＧは、３ｄＢの帯域幅を有する何らかの光帯域通過フィルタを共に備えた、マルチプレクサおよびデマルチプレクサにそれぞれ対応する。受信機側のデマルチプレクサの後に図１に示すのは、２つの出力の間に約９０°のいくらかの位相差を導入するカプラであり、２つの出力は、ＤＬＩに直接接続されている。本発明によれば、１ビット周期より短い差分時間遅延が、ＤＬＩからの２つの経路の一方に加えられる。得られた諸光信号は、各信号がフォトダイオードに伝送される前に別のカプラを使用して減算され、電子受信機Ｒｘによって処理されるべき電気信号を生成する。
【００１７】
ＤＬＩ内の遅延が１ビットの場合、これは粒度が１００ＧＨｚの従来技術を表すが、２．３ｄＢに対して２．７ｄＢのＯＳＮＲペナルティ（１０−４に対して１０−１２のＢＥＲ（ビット誤り率）を可能にする）により、４０Ｇのチャネル容量に対して５０ＧＨｚの粒度を有するＤＷＤＭ方式の適用が妨げられる。解決すべき問題は、５０ＧＨｚの粒度を適用した場合の狭められた帯域幅を有する検出データ信号の低域通過フィルタリングによるものである。ここに提案される解決法は、光ＤＰＳＫデコーダ内の遅延を低減することである：遅延が低減すると、より高い周波数が強まる。これは、狭帯域光フィルタによって生じる（検出後の）低域通過動作を相殺させるために使用することができる。本発明による一実施形態を実施した場合の改良点は、種々の固定された遅延に対する光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）のシミュレーションを示す図２を見ることで明確に理解することができる。２つの孤立した正方形によって示された第１のケースは、１００ＧＨｚの粒度で２つのＡＷＧを有する従来技術の光伝送システムに対応する。５個の点を結んだ曲線で示された第２のケースは、本発明によるシステム、すなわち光デコーダの選択された種々の遅延に応じて、５０ＧＨｚの粒度を有する２つのＡＷＧを使用したシステムの性能に対応する。シミュレーション用として、ガウス形状のＡＷＧの−３ｄＢ帯域幅が、粒度の６０％であると仮定した。ＯＳＮＲペナルティの低減は、遅延の相当な広範囲にわたって達成することができるので、遅延の精密な調整は必要としないようである。光復調器上のＤＬＩで１ビット周期未満の遅延を適用した場合に、実質的な改良が達成されることが、図２から明確に理解できる。実際、１０−４のビット誤り率で、２．３ｄＢのペナルティに代わって１．０ｄＢのペナルティを達成することができる。したがって、本発明による方法または受信機を実施する場合、１．３ｄＢ超を達成することができる。さらに、本発明の実施により、約１ｄＢだけのＯＳＮＲペナルティを有してＤＰＳＫ伝送のスペクトル効率を２倍にすることができる。
【図１】
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【図２】
2010506522.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月9日(2009.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約４０Ｇｂ／秒のデータレートを有し、差動位相偏移変調／ＤＰＳＫ／の変調フォーマットを使用して変調された光信号を復調する方法であって、前記光信号が、高密度波長分割多重／ＤＷＤＭ／信号の波長チャネルとして光伝送システム上で伝送され、このＤＷＤＭ信号の波長チャネルが、５０ＧＨｚのチャネル間隔を使用して多重化され、前記方法が、
５０ＧＨｚのチャネル間隔用に構成された波長デマルチプレクサを使用して前記ＤＷＤＭ信号を多重分離するステップと、
受信された光信号によって伝送されたデータ信号の１ビット周期未満の差分時間遅延を、受信された光信号に加える光遅延ラインフィルタ／ＤＬＦ／を使用して、光信号の位相を振幅変化に変換するために、光ＤＰＳＫ復調器を適用するステップとを含む、方法。
【請求項２】
遅延が、０．５ビット周期と０．７５ビット周期の間に設定された、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光ＤＬＦの後に電子歪等化器が適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
光ファイバリンク上で伝送される光高密度波長分割多重／ＤＷＤＭ／信号用の受信機であって、前記ＤＷＤＭ信号が、差動位相偏移変調／ＤＰＳＫ／の変調フォーマットを使用して、約４０Ｇｂ／秒のデータレートを有するデータ信号で変調された光信号を運ぶ、５０ＧＨｚのチャネル間隔の諸波長チャネルを含み、前記受信機が、
前記ＤＷＤＭ信号を多重分離するための５０ＧＨｚのチャネル間隔用に構成された波長デマルチプレクサと、
諸波長チャネルの１つからの光信号の位相を振幅変化に変換するための光ＤＰＳＫ復調器であって、伝送されたデータの１ビット周期未満の差分時間遅延を、受信された光信号に加えるように設計された光遅延ラインフィルタ／ＤＬＦ／を備えた光ＤＰＳＫ復調器と、
４０Ｇｂ／秒のデータ信号用の電子受信機（Ｒｘ）とを備えた、受信機。
【請求項５】
ＤＬＦの遅延が、０．５ビット周期と０．７５ビット周期の間から選択される、請求項４に記載の受信機。
【請求項６】
ＤＬＦが、遅延ライン干渉計／ＤＬＩ／である、請求項４に記載の受信機。
【請求項７】
光ＤＬＦの後に、受信された光信号を処理するための電子歪等化器を備えた、請求項４に記載の受信機。
【国際調査報告】
2010506522.tif 000005
2010506522.tif 000006
2010506522.tif 000007