JPH02167524A

JPH02167524A - 光送信装置

Info

Publication number: JPH02167524A
Application number: JP63323158A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishimoto; 央西本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1990-06-27
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JP2823872B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ディジタル光フアイバ通信等に用いられる
光変調装置に関するもので、特に、高速の光変調を行う
のに適した光変調装置に関する。

近年、光フアイバ通信の大容量化が求められ、それに伴
って、光変調の高速化が必要となっている。そこで、電
子デバイスや光デバイスの高速化が図られているが、デ
バイスの高速特性を著しく向上させるのは困難であり、
デバイス自体の高速化によって、光変調を要求レベルま
で高速化することは難しい。

したがって、デバイスの高速特性の著しい向上を必要と
せずに、光変調を高速で行うことができる光変調装置が
求められている。

［従来の技術］従来の一般的な光変調装置としては、駆動回路から半導
体レーザ光源に入力する電流を、所要のデータレートで
オン−オフして直接変調を行うものと、半導体レーザ光
源などから発振された−様な光出力を、所要のデータレ
ートで光変調器によって光パルスに変調する、外部変調
を行うものがあった。

また、デバイスの高速特性を緩和するために、モートロ
ックされた光源からの光パルスをＮ分岐して、各パルス
を所要のＮ分の１のデータレートで変調した後、位相を
ずらして足し合わせて、光領域で時分割多重を行うもの
があった（ＴＲＡＣＹ　Ｓ。

ＫＩＮＳＥＬ、　ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ　ＯＦ　ＩＥ
ＥＥ、　ＶＯＬ、５８．　Ｎｏ、＋０゜１９７０、　ｐ
ｐ、＋８６６−１６８３）。

［発明が解決しようとする課題］しかし、直接及び間接いずれの変調を行うものも、変調
速度が高速になると、電子デフへイスの回路の高周波特
性の限界および光デバイスの高周波特性の限界によって
生じる符号間干渉等により光変調波形が著しく劣化する
欠点がある。

また、光領域での時分割多重を行うものは、モートロッ
クされた光源を用いるため、波形のパルス幅の制御がで
きず、必要以上に狭いパルス幅で伝送されることになる
。しかし、狭いパルスは広いスペクトルを含むので、伝
送用の光フアイバ内で波長分散が生じ、長距離の伝送に
よって著しい波形歪みが発生する欠点があった。

この発明は、そのような従来の欠点を解消し、デバイス
の高速特性の著しい向上を必要とせずに、高速変調で良
好な変調波形を出力することができ、しかも、光ファイ
バによる長距離伝送で波形劣化が小さい光変調装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、本発明の光変調装置は、
第１図に示されるように、単一縦モード発振する光源１
と、その光源１からの出力を、所要のデータレートの２
分の１の周波数のクロック信号によって変調して、極性
のあい反する一対のクロックパルスを出力する第１の光
変調手段２と、その第１の光変調手段２からの一対の光
出力を、互いの位相が１８０度相違し且上記クロック信
号に同期する一対のデータ信号によって変調して、第１
の光変調手段２から入力されるクロックパルスのうち上
記データ信号と一致するパルスだけを出力するｆＲ２及
び第３の光変調手段３，４と、上記第２の光変調手段３
からの光出力と第３の光変調手段４からの光出力を合成
する光結合手段５とを有することを特徴とする。

［作用］光源１から出力された単一縦モード光は、第１の光変調
手段２で、所要データレートの２分の１の周波数のクロ
ック信号によって変調され、極性のあい反する一対のク
ロックパルスが出力される。このようなりロックによる
変調では、パターン効果による波形劣化は生じない。

そして、その一対の出力が、第２及び第３の光変調手段
３．４で変調されて、データ信号と一致するパルスだけ
が、第２及び第３の光変調手段３．４から出力される。

この変調は所要データレートの２分の１のデータレート
で変調すればよい。そして、その２つの光パルス出力が
、光結合手段５によって合成される。

この、出力波形のジッタは、クロック信号のジッタで決
定されるので、ジッタをほとんど含んでいない。そして
、本発明の構成は基本的には外部変調であり、用いる光
変調手段の非線形の応答特性によって、データ駆動波形
に含まれる振幅方向の符号量干渉も大幅に小さくするこ
とができる。

また、スペクトルの広がりは、変調側帯波によるものだ
けとなって狭いので、光ファイバによって伝送する際に
、波長分散による波形劣化が小さい。

［実施例］図面を参照して実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例の構成を示している。

１は、単一縦モード発振する、例えば分布帰還型半導体
レーザ光源であり、定電流電源６によってコイル７を通
して駆動される。

２は第１の光変調手段、３及び４は第２及び第３の光変
調手段である。この実施例においては、第２及び第３の
光変調手段３，４としてマツハツエンダ型の光変調器が
用いられている。また、第１の光変調手段２も基本的に
マツハツエンダ型の光変調器と同じ構造であり、出力部
が方向性結合器になっている点だけが異なる。

マツハツエンダをの光変調器自体は公知なので、その構
成については簡単に説明をする。３つの光変調器２，３
．４は、１つの基板８に設けられている。光導波路９は
、電界によって屈折率が変化する電気光学効果を有する
材質で形成されており、各光変調器２，３．４内で、各
々２つのブランチ９ａ、９ｂに分かれている。そしてそ
の各ブランチ９ａ、９ｂには、特性インピーダンスが一
定に形成されたストリップライン１０とアース電極１１
とによって逆極性の電界がかかり、各々の屈折率が逆に
変化して、各ブランチ９ａ、９ｂ内を通過する光の位相
がずれるようになっている。

その結果、第１の光変調器２においては、印加電圧に応
じて各ブランチ９ａ、９ｂから、位相がずれた光が得ら
れ、出力部の方向性結合器で各ブランチの光が干渉し、
互いの極性があい反する出力が得られる。また、第２及
び第３の光変調器３．４においては、各ブランチ９ａ、
９ｂからの通過光が各々の出力端で合成されて干渉が生
じ、合成光の強度が変化するので、印加電圧によって光
変調を行うことができる。

１２は、電極間に接続された終端抵抗である。

芥光変調器２，３．４のストリップライン１０には、第
１ないし第３の駆動回路１３，１４．１５が各々接続さ
れている。これら駆動回路１３．１４．１５には、例え
ば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が用いられており、
そのドレーンがストリップライン１０に接続され、その
電流が、ゲートに加えられる電界で制御されるものであ
る。

本発明においては、第１の駆動回路１３からは所要のデ
ータレートの２分の１の周波数のクロック信号が出力さ
れる。そして、第２及び第３の駆動回路１４．１５から
は、例えばノンリターンツーゼロ（Ｎ　ＲＺ）の一対の
データ信号が、互いの位相を１８０度ずらして、かつ第
１の駆動回路１３のクロック信号と同期をとって出力さ
れる。

したがって、第２及び第３の光変調器３，４においても
、所要のデータレートの２分の１のデータレートで変調
すればよく、デバイスの高速特性が大幅に緩和されてい
る。

第２の光変調器３の出力端と第３の光変調器の出力端は
光結合器５に接続されている。光結合器５としては種々
のものを用いることができるが、例えば入力光の偏波を
直交させて結合する偏波結合器などを用いると、光量ロ
スが非常に少ない。

そして、光結合器５の出力端は光ファイバ１６に接続さ
れている。

次に、上記実施例の動作を、第３図のタイムチャートを
も参照しつつ説明する。

光源１からの出力光ａは均一の強度であり、第１の光変
調器２に入力する電気信号すは所要のデータレートの２
分の１の周波数のクロック信号である。クロックによる
変調では、パターン効果による波形劣化がなく、またジ
ッタもほとんど含まれない。そして、第１の光変調器２
によって、入力光ａが変調されて、その２つの出力端か
ら、極性のあい反する一対のクロックパルスｃ、ｄが出
力され、第２及び第３の光変調器３，４に入力する。

第２及び第３の光変調器３，４に入力する電気信号ｅ、
ｆは、データ信号であり、それらにはジッタ及び符号量
干渉が含まれている。第３図にはデータ信号ｅ、ｆのア
イパターンｅｌ　　、ｆＪ　が示されている。

第１の光変調器２からの一方のクロックパルスＣの出力
は、第２の光変調器３で変調されて、クロックパルスＣ
のうち、データ信号ｅと一致するパルスｇだけが出力さ
れる。また、第１の光変調器２からの他方のクロックパ
ルスｄの出力は、第３の光変調器４で変調されて、クロ
ックパルスｄのうちデータ信号ｆと一致するパルスｈだ
けが出力される。ｇ’、ｈ’　は、それら出力パルスｇ
。

ｈのアイパターンである。このパルスの波形は、もとも
とクロック信号によって形成されたものなので、そのジ
ッタはクロック信号のジッタで決定され、出力波形には
ジッタがほとんど含まれていない。

そして、第２の光変調器３からの出力ｇ（光パルス）と
第３の光変調器４からの出力ｈ（光パルス）とが光結合
器５で合成されて、伝送用光ファイ／へ１６内に送られ
る。ｉ′は光結合器５からの出力ｉのアイパターンを示
している。マツハツエンダ型の光変調器では過剰の波長
変動を生じないので、この出力波形に含まれるスペクト
ルは、変調側帯波によるものだけとなっている。

またデータ駆動波形に含まれる振幅方向の符号量干渉は
、本実施例で用いたマツハツエンダ型の光変調器３．４
の非線形の応答特性によって、大幅にカントされている
。第４図は、振幅方向の符号量干渉をカットするマツハ
ツエンダ型光変調器の入出力特性を示したものである。

印加電圧をＶ、光出力がゼロになる印加電圧をＶＤとす
ると、出力りはＬｏｃ　Ｃ（＋３’　（ｔ　ＶＹ、）で表わされる。したがって、この非線形の特性によって
、第４図からも明らかなように、入力信号に含まれてい
る振幅方向の符号量干渉２１が、出力側では大幅に減少
している。

尚、光変調器としては、必ずしもマツハツエンダを光変
調器を用いる必要はなく、方向性結合をなど他の５の光
変調器を用いてもよい。

［発明の効果］本発明の光変調装置によれば、所要のデータレートの２
分の１のデータレ−１・で変調すればよいので、電子デ
バイス及び光デバイスの高速特性を大幅に緩和すること
ができる。しかも出力パルスから、ジッタをほとんど無
くし、符号量干渉も大幅に減少させることが可能なので
、良好な出力波形を得ることができる。さらに、スペク
トルの広がりが変調側帯波によるものだけとなるので、
光ファイバの波長分散の影響が小さく、長距離の伝送を
行っても波形劣化が小さくて、優れた伝送特性を有する
等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成国、第３図は実施例の動作を示すタイムチャート図第４図は実施例の光変調器の入出力特性を示す線図であ
る。図中、１・・・光源、２・・・第１の光変調手段、３・・・第２の光変調手段、４・・・第３の光変調手段、５・・・光結合手段。

Claims

【特許請求の範囲】単一縦モード発振する光源（１）と、その光源（１）からの出力を、所要のデータレートの２
分の１の周波数のクロック信号によって変調して、極性
のあい反する一対のクロックパルスを出力する第１の光
変調手段（２）と、その第１の光変調手段（２）からの
一対の光出力を、互いの位相が１８０度相違し且上記ク
ロック信号に同期する一対のデータ信号によって変調し
て、第１の光変調手段（２）から入力されるクロックパ
ルスのうち上記データ信号と一致するパルスだけを出力
する第２及び第３の光変調手段（３）、（４）と、上記第２の光変調手段（３）からの光出力と第３の光変
調手段（４）からの光出力を合成する光結合手段（５）
とを有することを特徴とする光変調装置。