JP4906103B2 - 光変調回路および光伝送システム - Google Patents

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Description

本発明は、バイナリデータを複数のサブキャリアによって伝送するマルチキャリア変調技術に関する。
光ファイバ伝送技術の大容量化技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）技術が用いられており、１波あたりのシンボルレートを上昇させ、波長間隔を狭くして多重数を増やすことで伝送容量の拡大を図ってきた。
しかし、シンボルレートを上昇させると、伝送ファイバ中の分散と偏波モード分散(Polarization
Mode Dispersion:PMD)の影響が顕著になって、高度な補償技術が求められる。また、必要な受信感度を得るにはより多くのパワーが必要になり、ファイバ中で発生する四光波混合(Four
Wave Mixing:FWM)や相互位相変調(cross Phase Modulation:XPM)等の非線形現象の抑圧が課題となってくる。さらに、ファイバ中の１波あたりの占有帯域を広がるので多重数の増加が困難になる。
ここでいうシンボルレートとは、ボーレート(baud rate)と同義で伝送するビットレートを、変調符号のビット数で割ったものである。例えば、ビットレートをＢ（ｂ／ｓ）でＭ値の変調符号を用いると仮定すると、シンボルレートはＢ／ｌｏｇ２（Ｍ）（ｓｙｍｂｏｌ／ｓｅｃ）で与えられる。
この問題を解決するため、シングルキャリア伝送していたものを、高度な補償技術を必要としないシンボルレートのサブキャリアに分割して伝送することで、分散やＰＭＤ、非線形現象の効果を抑圧できる。
無線でよく用いられている直交周波数多重(Orthogohnal
Frequency Division Multiplexing:OFDM)変調をデータに対して行い、ＣＷ光源より発せられた連続光をＯＦＤＭ信号で駆動したＳＳＢ変調器や強度変調器で変調すれば、光サブキャリア伝送が実現できる（例えば、特許文献１または非特許文献１参照）。
特開２００５−３１１７２２号公報 Ａｒｔｈｕｒ Ｊａｍｅｓ Ｌｏｗｅｒｙ ｅｔ ａｌ、"Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｆｏｒ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｏｎｇ Ｈａｕｌ ＷＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ"、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２００６，ＰＤＰ３９
しかしながら、ＳＳＢ変調器や強度変調器を用いた方式には以下のような課題がある。データ信号からＯＦＤＭ信号を生成するためには高速なフーリエ変換器が必要であり、また、生成したいサブキャリア数と同じ数の変調器や、変調器駆動信号生成回路にデータ信号のシンボルレートと等しい周波数のクロックを供給する発振器が必要になり、高速な動作や制御が難しい。
従来の変調方式における光電力スペクトルを図１１に示す。図１１は横軸に光周波数をとり、縦軸に光電力強度をとる。ＯＦＤＭ信号で強度変調器を駆動させた場合は、光スペクトルは図１１（ａ）のようになり、光のキャリア周波数の両側にサブキャリアが発生してしまい、占有帯域がシングルキャリア伝送時より広くなってしまう問題がある。
また、ＯＦＤＭ信号でＳＳＢ変調器や強度変調器を駆動した場合には、図１１（ａ）または図１１（ｂ）のような光スペクトルになるので、光サブキャリア信号を多重する場合には、光フィルタでＣＷ光源より発せられた周波数ｆcの光をフィルタリングし光サブキャリア信号を切り出すか、もしくはＳＳＢ変調や強度変調を光に与えるときにキャリア抑圧変調を行う必要があるが、これらの方法では周波数ｆcの光が残存し、信号を劣化させる非線形現象の原因となる。
ＣＷ光源より発せられた連続光をＯＦＤＭ信号で駆動したＳＳＢ変調器や強度変調器で変調して作られた光サブキャリア信号を多重する場合には、前記の光キャリアが残存する問題があるので、ガードバンドを設ける必要があり光の周波数帯域を有効に活用できない。
本発明は、このような背景の下になされたもので、光伝送において、光サブキャリア生成時に必要な発振器の数や駆動周波数を従来の半分以下にし、占有帯域を狭窄化（例えば、図１１（ｃ）参照）し、分散やＰＭＤ、非線形現象の効果を抑圧することができる光変調回路および光伝送システムを提供することを目的とする。
本発明は、光変調回路であって、本発明の特徴とするところは、パワー一定で位相がそろったｎ（ｎ≧２）本の異なる周波数の連続光を発生する多波長光源と、周波数毎に前記連続光を分波する光分波部と、送信データを、前記光分波部により分波されたそれぞれの連続光に対してそれぞれの周波数を中心に光サブキャリアが発生するような変調器駆動信号に変換する変調器駆動信号生成手段と、前記光分波部による分波された前記連続光を前記変調器駆動信号を用いて光サブキャリア信号に変調する光変調手段と、この光変調手段により変調されたｎ本の光サブキャリア信号を合波する光合波部とを備えたところにある。
このように、多波長光源を用いて光サブキャリアを生成することで、多波長光源を用いずに同じ光サブキャリア数および同じ伝送速度の光サブキャリア信号を生成する場合に比べて光直交変調器ひとつあたりで生成する信号のビットレートおよび帯域が小さくなり、変調器駆動信号生成部の電気回路速度や光直交変調器の動作帯域といった要求条件を緩和することができる。
例えば、光サブキャリア信号のシンボルレートと光サブキャリア間隔とを等しくすることにより、光サブキャリア間隔と光サブキャリア信号のシンボルレートとが等しい直交状態をとるため線形干渉を受けずに光サブキャリア信号を検波できると共に、シングルキャリア伝送に比べて必要な光の帯域を圧縮することができる。
例えば、前記多波長光源は、パワー一定の連続光を発するＣＷ光源とこのＣＷ光源に正弦波によるキャリア抑圧両側波帯変調を与える光変調部とを備える。
例えば、前記光変調手段は、ｎ個の光直交変調器を備える。
例えば、前記変調器駆動信号生成手段は、送信データをＡ（ｔ）およびＢ（ｔ）の２つの並列データに変換し、Ａ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調したＩ成分信号と、Ａ（ｔ）−Ｂ（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調したＱ成分信号とを生成し、前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの電極に印加する。
例えば、前記変調器駆動信号生成手段は、送信データをＡ1（ｔ）、Ａ2（ｔ）、…、Ａn（ｔ）およびＢ1（ｔ）、Ｂ2（ｔ）、…、Ｂn（ｔ）の２ｎ個の並列データに変換し、周波数ω1、ω2、…、ωnのｎ個のクロック信号で変調し、かつ、変調された信号をｋ＝１〜ｎで足し合わせたＩ成分信号と、ｋ＝１、２、…、ｎにおいて、Ａk（ｔ）−Ｂk（ｔ）に周波数ωkのクロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調し、かつ、変調された信号をｋ＝１〜ｎで足し合わせたＱ成分信号とを生成し、前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記直交変調器のそれぞれの電極に印加する。
例えば、前記変調器駆動信号生成手段は、送信データをＩ1（ｔ）、Ｉ2（ｔ）、Ｑ1（ｔ）およびＱ2（ｔ）の４つの並列データに変換し、Ｑ2（ｔ）−Ｑ1（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調した信号とＩ1（ｔ）−Ｉ2（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調した信号とを足し合わせたＩ成分信号と、Ｉ1（ｔ）＋Ｉ2（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調した信号とＱ2（ｔ）＋Ｑ1（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調した信号とを足し合わせたＱ成分信号とを生成し、前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記直交変調器のそれぞれの電極に印加する。
例えば、前記光変調手段は光直交変調器であり、前記変調器駆動信号生成手段は、前記変調器駆動信号生成回路を並列に配置した変調器駆動信号を生成することにより任意の本数の光サブキャリア信号を生成する。
また、本発明の光変調回路を備えた光送信機と、この光送信機から送出された光サブキャリア信号の伝送する光伝送路と、この光伝送路を伝送した光サブキャリア信号を、電気信号に変換する光電変換手段を備えた光受信機とを備えた光伝送システムを本発明のもう一つの観点とすることができる。
このときに、前記光受信機が、多段に接続されたマッハツェンダ干渉計型フィルタと光分岐部と光電変換器とを備えることができる。あるいは、前記光受信機が、多段に接続されたマッハツェンダ干渉計型フィルタと光分岐部と光ゲート回路と光電変換器とを備えることができる。
また、本発明を光変調方法としての観点から観ると、本発明は、光変調回路が、パワー一定で位相がそろったｎ（ｎ≧２）本の異なる周波数の連続光を発生し、周波数毎に前記連続光を分波し、送信データを、前記分波されたそれぞれの連続光に対してそれぞれの周波数を中心に光サブキャリアが発生するような変調器駆動信号に変換し、前記分波された前記連続光を前記変調器駆動信号を用いて光サブキャリア信号に変調し、この変調されたｎ本の光サブキャリア信号を合波する光変調方法である。
本発明によれば、光サブキャリア生成時に必要な発振器の数や駆動周波数を従来の半分以下にし、占有帯域を狭窄化し、分散やＰＭＤ、非線形現象の効果を抑圧する、マルチキャリア伝送を実現することができる。
（第一実施例）
本発明の第一実施例の光変調回路を図１〜図４を参照して説明する。
本実施例では、多波長光源から発せられる光キャリアが２波、生成されるサブキャリア数が２、すなわち合わせて４サブキャリアが生成される場合を例にとって説明する。本実施例では、多波長光源はＣＷ光源１と光サブキャリア生成部２とから構成される。
図１は、本実施例の光変調回路の構成を示す図である。図１に示すように、本実施例の光変調回路は、パワー一定の２波長のＣＷ光を出力するＣＷ光源１と、ＣＷ光源１からの２波長の光キャリアから２つの光サブキャリアをそれぞれ生成する光サブキャリア生成部２と、光サブキャリアを波長毎に分ける光分波部３と、分波したそれぞれの光サブキャリア信号に対し、位相偏移変調を重畳したサブキャリアを生成する光直交変調器４−１および４−２と、分波した光信号を合波する光合波器５と、データから変調器駆動信号を生成する変調器駆動信号生成回路６−１および６−２とを備える。
ここで本発明の特徴とするところは、多波長光源を用いて光サブキャリアを生成することで、多波長光源を用いずに同じ光サブキャリア数、同じ伝送速度の光サブキャリア信号を生成する場合に比べて光直交変調器ひとつあたりで生成する信号のビットレートおよび帯域が小さくなり、変調器駆動信号生成回路６−１および６−２の電気回路速度や光直交変調器４−１および４−２の動作帯域といった要求条件を緩和できるところにある。
次に、第六実施例の動作について説明する。送信されるデータ♯１、データ♯２のビットレートをそれぞれＢ（ｂ／ｓ）とし、ωcはＣＷ光源１から発せられる光キャリア角周波数を示し、Δωsは図２に示すようなマッハツェンダ型光変調器で生成される光サブキャリアと光キャリアとの角周波数の差を表す。
ＣＷ光源１から発せられた光を、マッハツェンダ型光変調器を用いてバイアス点ミニマムで角周波数Δωsの正弦波であるクロック信号によりプッシュプル駆動し変調することで角周波数ωcの光キャリアが抑圧され、式１のように２本のキャリア抑圧両側波帯変調を与えた光サブキャリアが生成される。この光信号をｓ（ｔ）とおく。
ｓ（ｔ）＝ｃｏｓ（ωc）ｔ・ｃｏｓ（Δωs）ｔ
＝ｃｏｓ（ωc＋Δωs）ｔ＋ｃｏｓ（ωc−Δωs）ｔ …式１
この光信号ｓ（ｔ）は光分波部３によって、
ｓ1（ｔ）＝ｃｏｓ（ωc＋Δωs）ｔ
と
ｓ2（ｔ）＝ｃｏｓ（ωc−Δωs）ｔ
とに分けられ、ｓ1は光直交変調器４−１に入力され、ｓ2は光直交変調器４−２に入力される。
次に、光直交変調器４−１での動作を説明する。変調器駆動信号生成回路６−１は、図３に示されるような構成である。入力されるデータをＤ1（ｔ）とすると、Ｄ1（ｔ）は直列並列変換器１０によって、４つの並列データＩ1u（ｔ）、Ｉ1d（ｔ）、Ｑ1u（ｔ）、Ｑ1d（ｔ）に分けられる。
分けられた信号は演算回路１１によって、４つの出力Ｉ1u（ｔ）＋Ｉ1d（ｔ）、Ｑ1u（ｔ）＋Ｑ1d（ｔ）、Ｑ1d（ｔ）−Ｑ1u（ｔ）、Ｉ1u（ｔ）−Ｉ1d（ｔ）になり、発振器１２により発せられたΔωの角周波数を持つ正弦波と位相がπ／２遅れた正弦波でそれぞれ変調され、足し合わされＩD1（ｔ）とＱD1（ｔ）となって出力され、式２および式３のように表される。
ＩD1（ｔ）＝ｃｏｓΔωｔ（Ｑ1d（ｔ）−Ｑ1u（ｔ））＋ｓｉｎΔωｔ（Ｉ1u（ｔ）−Ｉ1d（ｔ））…式２
ＱD1（ｔ）＝ｃｏｓΔωｔ（Ｉ1u（ｔ）＋Ｉ1d（ｔ））＋ｓｉｎΔωｔ（Ｑ1u（ｔ）＋Ｑ1d（ｔ））…式３
これらの信号で光直交変調器４−１を駆動すると、光直交変調器４−１から出力される光信号は、ｓ1（ｔ）の光キャリアの角周波数ωc＋Δωsを中心に±Δωの角周波数に位相偏移変調が重畳された光サブキャリアが出力信号Ｓ1（ｔ）として発生し、これは式４のように表される。
Ｓ1（ｔ）＝Ｉ1u（ｔ）ｃｏｓ（ωc＋Δωs＋Δω）ｔ−Ｑ1u（ｔ）ｓｉｎ（ωc＋Δωs＋Δω）＋Ｉ1d（ｔ）ｃｏｓ（ωc＋Δωs−Δω）ｔ＋Ｑ1d（ｔ）ｓｉｎ（ωc＋Δωs−Δω）…式４
同様に光直交変調器４−２の出力信号Ｓ2（ｔ）は、式５のようになる。
Ｓ2（ｔ）＝Ｉ2u（ｔ）ｃｏｓ（ωc−Δωs＋Δω）ｔ−Ｑ2u（ｔ）ｓｉｎ（ωc−Δωs＋Δω）＋Ｉ2d（ｔ）ｃｏｓ（ωc−Δωs−Δω）ｔ＋Ｑ2d（ｔ）ｓｉｎ（ωc−Δωs−Δω）…式５
となる。
光直交変調器４−１および４−２から出力されたＳ1、Ｓ2は光合波部５によって合波され光変調回路から出力され、図４のような信号配置になる。図４に示されるように、本発明によりシングルキャリア伝送時により信号帯域が圧縮され、また、サブキャリアあたりのシンボルレートも低下しているので、分散やＰＭＤ耐力が向上する。また、入力データにプリコードを施すことにより、差動位相変調符号が重畳できる。
また、光サブキャリア生成部２をマッハツェンダ型の変調器ではなく、位相変調器を周波数Δωs正弦波で駆動する構成にすれば、ωc、ω＋Δωs、ω−Δωsの３つのキャリアができる。
（第二実施例）
本発明の第二実施例を図５〜図８を参照して説明する。本実施例では、光サブキャリア間隔と光サブキャリア信号のシンボルレートとが等しい場合について説明する。
図５は、本実施例の光伝送システムの構成を示す図である。本実施例の光送信機２０における光直交変調器４−１および４−２と光サブキャリア生成部２と変調器駆動信号生成回路６−１および６−２は第一実施例と同様の構成であり、図１および図３に示されている。この構成では、位相偏移変調が各光サブキャリアに重畳でき、本実施例では４値の差動位相変調（ＤＱＰＳＫ）を重畳する。
また、変調器駆動信号生成回路６−１および６−２に入力されるデータ♯１、データ♯２のビットレートはＢ（ｂ／ｓ）とし、合計２Ｂ（ｂ／ｓ）のデータが伝送されるものとする。光送信機２０から出力された光サブキャリア信号は光伝送路３０を伝搬し、光受信機４０に入力される。
第一実施例と同様にデータ♯１が直列並列変換器１０によって並列化された信号をＩ1u（ｔ）、Ｉ1d（ｔ）、Ｑ1u（ｔ）、Ｑ1d（ｔ）、データ♯２が直列並列変換器１０によって並列化された信号をＩ2u（ｔ）、Ｉ2d（ｔ）、Ｑ2u（ｔ）、Ｑ2d（ｔ）とする。本実施例の場合にはΔωs＝Ｂ／４（Ｈｚ）である。
光受信機４０は、図６に示されるようにＦｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ（ＦＳＲ）がＢ／２（Ｈｚ）、Ｂ（Ｈｚ）、Ｂ／４（Ｈｚ）のマッハツェンダ干渉計型フィルタ（ＭＺＩ）４１−１〜４１−１１と光分岐部４２−１〜４２−４とバランスドＯ／Ｅコンバータ４３−１〜４３−８で構成され、光受信機４０に入力された光信号は、はじめにＦＳＲがＢ／２のＭＺＩ４１−１によって図７（ａ）および（ｂ）に示すように２本ずつのサブキャリアに分けられ、次にＦＳＲがＢ（Ｈｚ）のＭＺＩ４１−２および４１−３に入力される。図７（ａ）は、図６におけるＡ地点でのスペクトルであり、図７（ｂ）は、図６におけるＢ地点でのスペクトルである。
そこで隣接のサブキャリア同士が分離される。さらに、光分岐部４２−１〜４２−４によって各光サブキャリアが２つのパワー半分の光信号に分けられ、ＦＳＲがＢ／４（Ｈｚ）のＭＺＩ４１−４〜４１−１１にそれぞれ入力されることにより１ｂｉｔ遅延がそれぞれの光サブキャリア信号に与えられ、バランスドＯ／Ｅコンバータ４３−１〜４３−８によって、バイナリデータＩ1u（ｔ）、Ｉ1d（ｔ）、Ｑ1u（ｔ）、Ｑ1d（ｔ）、Ｉ2u（ｔ）、Ｉ2d（ｔ）、Ｑ2u（ｔ）、Ｑ2d（ｔ）に変換される。
それぞれのバイナリデータは並列直列変換器４４−１および４４−２によって、送信されたデータ♯１、データ♯２が復調される。
ここで本発明の特徴とするところは、光サブキャリア間隔と光サブキャリア信号のシンボルレートとが等しい直交状態をとるため線形干渉を受けずに光サブキャリア信号を検波できるところと、シングルキャリア伝送に比べて必要な光の帯域が圧縮されるところにある。
また、さらに光分岐部４２−１〜４２−４の直前に１サブキャリアあたりのシンボルレートと同じ周波数の正弦波で駆動した光ゲート回路４５−１〜４５−４を挿入すれば干渉を抑圧することができ、伝送品質が向上する。
さらに、ＤＱＰＳＫではなくＱＰＳＫが各サブキャリアに重畳されている場合は、遅延検波を行うことができないため、１ビット遅延のＭＺＩ４１−４〜４１−１１を用いて遅延検波を行う代わりに、光サブキャリアの周波数とほぼ等しい局部発振光（ローカル光）と混合して受信することで復調できる。
具体的な構成は、図８に示すように、１ビット遅延のＭＺＩ４１−４〜４１−１１の代わりに光カプラ４６−１〜４６−８を設け、局部発振光源４７および９０°位相シフタ４８により、分岐された２つの光サブキャリアに対し、互いに位相が９０°異なる局部発振光をそれぞれ混合する。これにより、局部発振光を用いてヘテロダインもしくはホモダイン検波を各チャネル毎に行うことができる。
（第三実施例）
本発明の第三実施例の光変調回路を図９および図１０を参照して説明する。第二実施例では、ｍ本の差動位相変調（ＤＱＰＳＫ）が重畳されたサブキャリアを発生させる場合について説明したが、第三実施例では、ｍ本の光サブキャリア信号にＭ値の位相偏移変調を重畳する場合について説明する。
第三実施例の光変調回路の構成は図９に示されるように、パワー一定のＣＷ光を出力するＣＷ光源１と位相偏移変調を重畳したサブキャリアを生成する光直交変調器４とデータから変調器駆動信号を生成する変調器駆動信号生成回路６とから構成される。変調器駆動信号生成回路６の構成を図１０に示す。
ＣＷ光源１から発せられた角周波数ωcの光キャリアは光直交変調器４に入射され、２つの経路♯１および♯２に分けられ、変調器駆動信号生成回路６で生成された式６で表される駆動信号Ｉ（ｔ）によって経路♯１の信号が変調され、式７で表される駆動信号Ｑ（ｔ）によって経路♯２の信号が変調される。
ここで、光キャリアに対し、上側波帯に重畳されるデータは添え字ｕ、下側波帯に重畳されるデータは添え字ｄで表す。例えば、Ｉ2u（ｔ）は、ωc＋２Δωのサブキャリアに重畳されている同相成分のデータを表す。
Ｉ（ｔ）＝Σk=1 to m（Ｑkd（ｔ）−Ｑku（ｔ））ｃｏｓΔωkｔ＋Σk=1 to m（Ｉku（ｔ）−Ｉkd（ｔ））ｓｉｎΔωkｔ…式６
Ｑ（ｔ）＝Σk=1 to m（Ｉkd（ｔ）＋Ｉku（ｔ））ｃｏｓΔωkｔ＋Σk=1 to m（Ｉku（ｔ）＋Ｉkd（ｔ））ｓｉｎΔωkｔ…式７
さらに、図１０に示すように、経路♯２の信号は光キャリアに対してπ／２の位相遅れを与え、２つの経路の光信号を合波すると、その出力信号Ｓout（ｔ）は式８で表される信号になる。
Ｓout（ｔ）＝Σk=1
to mＩku（ｔ）ｃｏｓ（ωc＋Δωk）ｔ−Σk=1 to mＱku（ｔ）ｓｉｎ（ωc＋Δωk）ｔ＋Σk=1 to mＩkd（ｔ）ｃｏｓ（ωc−Δωk）ｔ＋Σk=1 to mＱkd（ｔ）ｓｉｎ（ωc−Δωk）ｔ …式８
以上のように、ＣＷ光源１から発せられた光キャリアの周波数を中心に、位相偏移変調が重畳されたｍ本の光サブキャリアが生成される。本発明によりシングルキャリア伝送時より信号帯域が圧縮され、また、サブキャリアあたりのシンボルレートが低下しているので、分散やＰＭＤ耐力が向上する。
（第四実施例）
第一実施例で説明した図１に示す光変調回路と同じ構成において、変調器駆動信号生成回路６−１および６−２に相応する回路構成を、第三実施例で説明した図１０に示すｍ本の光サブキャリアを生成する回路構成とし、光サブキャリア生成部２と光直交変調器４−１および４−２とで生成されるキャリア数を調整することにより、ＣＷ光源１の光キャリア周波数を中心に任意の本数の光サブキャリアを生成することができる。
（第五実施例）
第四実施例で述べた光変調回路に対し、図６に示すような多段に接続したマッハツェンダ干渉計型フィルタと光分岐部と光電気変換器とによって構成される光受信機を用いることにより、任意の本数の光サブキャリアに強度変調または位相偏移変調を重畳した光伝送システムを構成できる。
また、光分岐部の直前に１サブキャリアあたりのシンボルレートと同じ周波数の正弦波で駆動した光ゲート回路を挿入してもよい。
本発明によれば、光サブキャリア生成時に必要な発振器の数や駆動周波数を従来の半分以下にし、占有帯域を狭窄化し、分散やＰＭＤ、非線形現象の効果を抑圧する、マルチキャリア伝送を実現することができるので、光伝送システムを構築する際のハードウェア量の削減を図ることができると共に、通信品質を向上させることができる。
第一実施例の光変調回路構成を示す図。 第一実施例の光サブキャリア生成部の構成例を示す図。 第一実施例の変調器駆動信号生成回路の構成図。 第一実施例の光変調回路の出力スペクトルを示す図。 第二実施例の光伝送システムの構成図。 第二実施例の光受信機構成を示す図。 第二実施例のＭＺＩ通過後のスペクトルを示す図。 第二実施例のＱＰＳＫに適用する光受信機構成を示す図。 第三実施例の光変調回路の構成図。 第三実施例の光変調回路駆動信号生成部の構成図。 従来の変調方式および本発明の光変調回路における光電力スペクトルを示す図。
符号の説明
１ ＣＷ光源
２ 光サブキャリア生成部
３ 光分波部
４、４−１、４−２ 光直交変調器
５ 光合波部
６、６−１、６−２ 変調器駆動信号生成回路
１０ 直列並列変換器
１１、１１−１〜１１−ｎ 演算回路
１２、１２−１〜１２−ｎ 発振器
２０ 光送信機
３０ 光伝送路
４０ 光受信機
４１−１〜４１−１１ マッハツェンダ干渉計型フィルタ
４２−１〜４２−４ 光分岐部
４３−１〜４３−８ バランスドＯ／Ｅコンバータ
４４−１、４４−２ 並列直列変換器
４５−１〜４５−４ 光ゲート回路
４６−１〜４６−８ 光カプラ
４７ 局部発振光源
４８ ９０°位相シフタ

Claims (12)

  1. パワー一定で位相がそろった２以上の整数であるｎ本の異なる周波数の連続光を発生する多波長光源と、
    周波数毎に前記連続光を分波する光分波部と、
    前記光分波部で分波された連続光がそれぞれ入力され、それぞれ２つの経路に分岐しそれぞれの経路の光に変調を施し、一方の経路の光にπ／２の遅延を与えて合波して位相偏移変調が施された光サブキャリア信号を生成するｎ個の光直交変調器と、
    前記ｎ個の光直交変調器の光サブキャリア信号を合波する光合波部と、
    送信データを前記光直交変調器の駆動信号に変換して前記ｎ個の光直交変調器に出力する光直交変調器駆動信号生成手段と
    を備え、
    前記光直交変調器駆動信号生成手段は、
    送信データをＡ（ｔ）およびＢ（ｔ）の２つの並列データに変換し、
    Ａ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調したＩ成分信号と、
    Ａ（ｔ）−Ｂ（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調したＱ成分信号と
    を生成し、
    前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの経路の電極に印加し光サブキャリアの周波数を中心にして差分の周波数をΔωとする光サブキャリア信号を生成する
    ことを特徴とする光変調回路。
  2. パワー一定で位相がそろった２以上の整数であるｎ本の異なる周波数の連続光を発生する多波長光源と、
    周波数毎に前記連続光を分波する光分波部と、
    前記光分波部で分波された連続光がそれぞれ入力され、それぞれ２つの経路に分岐しそれぞれの経路の光に変調を施し、一方の経路の光にπ／２の遅延を与えて合波して位相偏移変調が施された光サブキャリア信号を生成するｎ個の光直交変調器と、
    前記ｎ個の光直交変調器の光サブキャリア信号を合波する光合波部と、
    送信データを前記光直交変調器の駆動信号に変換して前記ｎ個の光直交変調器に出力する光直交変調器駆動信号生成手段と
    を備え、
    前記光直交変調器駆動信号生成手段は、
    送信データをＡ1（ｔ）、Ａ2（ｔ）、…、Ａn（ｔ）およびＢ1（ｔ）、Ｂ2（ｔ）、…、Ｂn（ｔ）の２ｎ個の並列データに変換し、周波数ω1、ω2、…、ωnのｎ個のクロック信号で変調し、かつ、変調された信号をｋ＝１〜ｎで足し合わせたＩ成分信号と、
    ｋ＝１、２、…、ｎにおいて、Ａk（ｔ）−Ｂk（ｔ）に周波数ωkのクロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調し、かつ、変調された信号をｋ＝１〜ｎで足し合わせたＱ成分信号と
    を生成し、
    前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの経路の電極に印加し光サブキャリアの周波数を中心にして差分の周波数をΔωとする光サブキャリア信号を生成する
    ことを特徴とする光変調回路。
  3. パワー一定で位相がそろった２以上の整数であるｎ本の異なる周波数の連続光を発生する多波長光源と、
    周波数毎に前記連続光を分波する光分波部と、
    前記光分波部で分波された連続光がそれぞれ入力され、それぞれ２つの経路に分岐しそれぞれの経路の光に変調を施し、一方の経路の光にπ／２の遅延を与えて合波して位相偏移変調が施された光サブキャリア信号を生成するｎ個の光直交変調器と、
    前記ｎ個の光直交変調器の光サブキャリア信号を合波する光合波部と、
    送信データを前記光直交変調器の駆動信号に変換して前記ｎ個の光直交変調器に出力する光直交変調器駆動信号生成手段と
    を備え、
    前記光直交変調器駆動信号生成手段は、
    送信データをＩ1（ｔ）、Ｉ2（ｔ）、Ｑ1（ｔ）およびＱ2（ｔ）の４つの並列データに変換し、
    Ｑ2（ｔ）−Ｑ1（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調した信号とＩ1（ｔ）−Ｉ2（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調した信号とを足し合わせたＩ成分信号と、
    Ｉ1（ｔ）＋Ｉ2（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調した信号とＱ2（ｔ）＋Ｑ1（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調した信号とを足し合わせたＱ成分信号と
    を生成し、
    前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの経路の電極に印加し光サブキャリアの周波数を中心にして差分の周波数をΔωとする光サブキャリア信号を生成する
    ことを特徴とする光変調回路。
  4. 光サブキャリア信号のシンボルレートと光サブキャリア間隔とが等しい請求項１ないし３のいずれかに記載の光変調回路。
  5. 前記多波長光源は、パワー一定の連続光を発するＣＷ光源とこのＣＷ光源に正弦波によるキャリア抑圧両側波帯変調を与える光変調部とを備えた請求項１ないし３のいずれかに記載の光変調回路。
  6. 前記光直交変調器駆動信号生成手段は、前記光直交変調器駆動信号を並列に配置した駆動信号を生成し、前記ｎ個の光直交変調器に入力することにより任意の本数の光サブキャリア信号を生成する請求項２または３記載の光変調回路。
  7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の光変調回路を備えた光送信機と、
    この光送信機から送出された光サブキャリア信号の伝送する光伝送路と、
    この光伝送路を伝送した光サブキャリア信号を、電気信号に変換する光電変換手段を備えた光受信機と
    を備えた光伝送システム。
  8. 前記光受信機が、多段に接続されたマッハツェンダ干渉計型フィルタと光分岐部と光電変換器とを備えた請求項７記載の光伝送システム。
  9. 前記光受信機が、多段に接続されたマッハツェンダ干渉計型フィルタと光分岐部と光ゲート回路と光電変換器とを備えた請求項７記載の光伝送システム。
  10. 多波長光源が、パワー一定で位相のそろった２以上の整数ｎ本の異なる周波数の連続光を発生するステップと、
    光分波部が、周波数毎に前記連続光を分波するステップと、
    ｎ個の光直交変調器が、前記光分波部で分波された連続光がそれぞれ入力され、それぞれ２つの経路に分岐しそれぞれの経路の光に変調を施し、一方の経路の光にπ／２の遅延を与えて合波して位相偏移変調が施された光サブキャリア信号を生成するステップと、
    光合波部が、前記ｎ個の光直交変調器の光サブキャリア信号を合波するステップと、
    光直交変調器駆動信号生成手段が、送信データを前記光直交変調器の駆動信号に変換して前記ｎ個の光直交変調器に出力するステップと
    を備え、
    前記光直交変調器の駆動信号に変換して出力するステップは、
    送信データをＡ（ｔ）およびＢ（ｔ）の２つの並列データに変換し、
    Ａ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調したＩ成分信号と、
    Ａ（ｔ）−Ｂ（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調したＱ成分信号と
    を生成し、
    前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの経路の電極に印加し光サブキャリアの周波数を中心にして差分の周波数をΔωとする光サブキャリア信号を生成するステップを含む
    ことを特徴とする光変調方法。
  11. 多波長光源が、パワー一定で位相がそろった２以上の整数であるｎ本の異なる周波数の連続光を発生するステップと、
    光分波部が、周波数毎に前記連続光を分波するステップと、
    ｎ個の光直交変調器が、前記光分波部で分波された連続光がそれぞれ入力され、それぞれ２つの経路に分岐しそれぞれの経路の光に変調を施し、一方の経路の光にπ／２の遅延を与えて合波して位相偏移変調が施された光サブキャリア信号を生成するステップと、
    光合波部が、前記ｎ個の光直交変調器の光サブキャリア信号を合波するステップと、
    光直交変調器駆動信号生成手段が、送信データを前記光直交変調器の駆動信号に変換して前記ｎ個の光直交変調器に出力するステップと
    を備え、
    前記光直交変調器の駆動信号に変換して出力するステップは、
    送信データをＡ1（ｔ）、Ａ2（ｔ）、…、Ａn（ｔ）およびＢ1（ｔ）、Ｂ2（ｔ）、…、Ｂn（ｔ）の２ｎ個の並列データに変換し、周波数ω1、ω2、…、ωnのｎ個のクロック信号で変調し、かつ、変調された信号をｋ＝１〜ｎで足し合わせたＩ成分信号と、
    ｋ＝１、２、…、ｎにおいて、Ａk（ｔ）−Ｂk（ｔ）に周波数ωkのクロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調し、かつ、変調された信号をｋ＝１〜ｎで足し合わせたＱ成分信号と
    を生成し、
    前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの経路の電極に印加し光サブキャリアの周波数を中心にして差分の周波数をΔωとする光サブキャリア信号を生成するステップを含む
    ことを特徴とする光変調方法。
  12. 多波長光源が、パワー一定で位相がそろった２以上の整数であるｎ本の異なる周波数の連続光を発生するステップと、
    光分波部が、周波数毎に前記連続光を分波するステップと、
    ｎ個の光直交変調器が、前記光分波部で分波された連続光がそれぞれ入力され、それぞれ２つの経路に分岐しそれぞれの経路の光に変調を施し、一方の経路の光にπ／２の遅延を与えて合波して位相偏移変調が施された光サブキャリア信号を生成するステップと、
    光合波部が、前記ｎ個の光直交変調器の光サブキャリア信号を合波するステップと、
    光直交変調器駆動信号生成手段が、送信データを前記光直交変調器の駆動信号に変換して前記ｎ個の光直交変調器に出力するステップと
    を備え、
    前記光直交変調器の駆動信号に変換して出力するステップは、
    送信データをＩ1（ｔ）、Ｉ2（ｔ）、Ｑ1（ｔ）およびＱ2（ｔ）の４つの並列データに変換し、
    Ｑ2（ｔ）−Ｑ1（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調した信号とＩ1（ｔ）−Ｉ2（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調した信号とを足し合わせたＩ成分信号と、
    Ｉ1（ｔ）＋Ｉ2（ｔ）に周波数ωのクロック信号で変調した信号とＱ2（ｔ）＋Ｑ1（ｔ）に前記クロック信号から位相をπ／２ずらした信号で変調した信号とを足し合わせたＱ成分信号と
    を生成し、
    前記Ｉ成分信号と前記Ｑ成分信号とを前記光直交変調器のそれぞれの経路の電極に印加し光サブキャリアの周波数を中心にして差分の周波数をΔωとする光サブキャリア信号を生成するステップを含む
    ことを特徴とする光変調方法。
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