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JP3099352B2 - 光送信装置 - Google Patents
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JP3099352B2 - 光送信装置 - Google Patents

光送信装置

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JP3099352B2
JP3099352B2 JP02234994A JP23499490A JP3099352B2 JP 3099352 B2 JP3099352 B2 JP 3099352B2 JP 02234994 A JP02234994 A JP 02234994A JP 23499490 A JP23499490 A JP 23499490A JP 3099352 B2 JP3099352 B2 JP 3099352B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信等に用いられる光送信装置に関す
る。
(従来の技術) 光通信においては、半導体レーザへの注入電流を変化
させることによって光の強度変調信号を得、該強度変調
信号を伝送路である光ファイバを介して伝送し、PINダ
イオード等の光電変換素子を用いた光受信器で受信する
強度変調−直接検波通信装置が主に用いられている。こ
の通信装置では、光ファイバの損失が最小となる波長帯
である1.5μm帯伝送においてギガビット以上の伝送速
度で通信を行うと、光ファイバの分散の影響を受け、伝
送後に大きな品質劣化を生じることが知られている(M.
Shikada et al.,“Long−distance Gigabit−Range Opt
ical Fiber Transmission Experiments Employing DFB
−LD's and InGaAs−APD's"IEEE,Journal of Lightwave
Technology,Vol.LT−5,No.10,pp.1488−1497)。
また、光の周波数、位相、振幅に情報をのせ、受信側
で局発光とのビートを受信して情報を得る光ヘテロダイ
ン通信装置では、半導体レーザを直接変調した際に生じ
るチャーピングによるスペクトル拡がりの影響がないか
ら、強度変調−直接検波通信装置に比較して光ファイバ
の分散の影響は小さい。しかし、超高速・長距離伝送に
おいては劣化が起こることも報告されている(N.Takach
io et al.,“Chromatic Dispersion Equalization in a
n 8Gb/s 202km CPFSK Transmission Experiment"17th C
onference on Integrated Optics and Optical Fiber C
ommunication,Post−deadline Papers 20 PDA−13)。
一方、近年光増幅器の研究が行われ、光増幅器による
直接増幅中継系の検討も盛んになってきている(S.Yama
moto et al.,“516km 2.4Gb/s Optical Fiber Transmis
son Experiment using 10 Semiconductor Laser Amplif
iers and Measurement of Jitter Accumulatiom"17th C
onference on Integrated Optics and Optical Fiber C
ommunication,Post−deadline Papers 20 PDA−9)。
このような直接増幅中継系では、損失を補償して伝送可
能距離を延長することができるから、超長距離の伝送の
可能性が期待されている。
このように、信号光は、光ファイバにおいて、パワー
損失を受けるとともに分散の影響で波形歪を生じる。こ
のパワー損失と分散の影響の2つで光通信の伝送可能距
離は制限される。数ギカビット以上の高速伝送では、信
号光に変調による大きなスペクトル拡がりが存在し、分
散の影響が大きくなり、光ファイバの損失制限を受ける
前に分散の制限を先に受ける。また、光増幅器を増幅中
継器として用いるような超長距離伝送では、光増幅器に
よって損失の制限が補償されるから、分散の影響によっ
て伝送距離が制限される。
光ファイバの分散は、光ファイバに入力された光の周
波数に応じて伝搬に必要な時間が異なることに起因す
る。よって、信号光に変調によるスペクトル拡がりが存
在すると、このスペクトル拡がりにより伝送後に波形が
歪む。例えば、1.3μm帯零分散ファイバで1.5μm帯の
光を伝送する場合、信号光内の短波長側成分(周波数の
高い信号成分)の伝搬速度は速く、長波長成分(周波数
の低い信号成分)の伝搬速度は遅い。よって、伝送後に
は周波数の高い信号がパルスの前方に集中し、周波数の
低い信号がパルスの後方に集中する。その結果、伝送後
のパルスには波形歪が生じて、マーク、スペースの符号
判別が不可能となる。
このような分散による波形歪を補償する方法として、
半導体レーザの出力光に適切な周波数変調を施し、外部
変調器でその周波数変調光を強度変調することによって
送信信号の1パルスの前方が低周波となり後方が高周波
となるように設定するものがあり、該方法による波形歪
の低減および伝送可能距離の延長が既に報告されている
(N.Henmi et al.,“A Novel Dispersion Compensation
Technique for Multigigabit Transmission with Norm
al Optical Fiber at 1.5μm Wavelength"Optical Fibe
r Communication Conference‘90,Post−deadline Pape
rs PD−8)。この分散補償法はプリチャーブ法と呼ば
れているが、この方法により、10Gb/sの伝送システムに
おいて、伝送可能距離を20kmから50kmに拡大することが
できる。
(発明が解決しようとする課題) 上述のプリチャーブ法においては、1つのパルスのパ
ルス幅を1タイムスロット以上に拡げ、そのパルス内で
適切に光周波数を変化させると、理論的には伝送距離を
一層拡大することができる。しかしながら、1パルスの
パルス幅を1タイムスロット以上にすると、隣のパルス
と重なる部分の光周波数の変化を適切に設定することは
できない。
よって、上述のプリチャーブ法を用いた伝送可能距離
は、理論的に制限され、通常の外部変調方式を用いた伝
送可能距離の2.5倍程度である。
本発明の目的は、補償できる分散劣化量をさらに拡大
することができる光送信装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の光送信装置は、n個(nは正の整数)の半導
体レーザ光源と、互いに所定の位相関係にあるクロック
信号をそれぞれ生成し、それぞれのクロック信号で対応
する前記n個の半導体レーザ光源の注入電流を変調する
n個のクロック信号源と、前記クロック信号に同期した
送信信号をそれぞれ生成するn個の送信信号源と、前記
n個の半導体レーザ光源の出力光を対応する送信信号で
それぞれ強度変調して強度変調光を生成するn個の外部
変調器と、該n個の外部変調器からそれぞれ出力される
n個の強度変調光を合波し伝送路に送出する光合波器と
を含み、前記n個のクロック信号源でそれぞれ生成され
るn個のクロック信号の位相は互いに異なることを特徴
とする。
(作用) 本発明では、送信信号を複数の系列に分け、各系列の
1タイムスロットを元の送信信号の1タイムスロットよ
り長くした状態で最適な光周波変化状態に設定し、その
後に各系列を加え合わせる。例えば、1つの送信信号を
2系列に分けると、各系列の1タイムスロットは2倍の
長さまでになるから、その2倍のタイムスロットの中で
パルス幅を拡げ、光周波数変化を加えた後再び加え合わ
せれば良い。
(実施例) 第1図は本発明の光送信装置の一実施例を示す構成図
である。本実施例では、信号源が2個であり、送信信号
光が2多重の場合を示す。
第1図においてまず光送信装置31の構成を説明する。
2つの半導体レーザ光源1,2は、1.5μm帯で単一縦モー
ド発振する。半導体レーザ光源1には、周波数変調信号
202と直流バイアス源4から供給される直流バイアス電
流とが加算器6で足し合わされて印加される。半導体レ
ーザ光源2には、半導体レーザ光源1と同様に周波数変
調信号203と直流バイアス源5からの直流バイアス電流
とが加算器7で足し合わされて印加される。周波数変調
信号202は5GHzのクロック周波数で正弦派を発生するク
ロック発生器8からのクロック信号201を可変減衰器9
および可変遅延器10で処理することによって得られる。
周波数変調信号203は、クロック信号201を可変減衰器11
および可変遅延器12で処理することによって得られる。
半導体レーザ光源1は周波数変調信号202で周波数変調
された光101を出力し、半導体レーザ光源2は周波数変
調信号203で周波数変調された光102を出力する。
2つの信号原13,14はクロック発生器8に同期し、5Gb
/sのRZ信号204,205をそれぞれ発生する。RZ信号204はパ
ルス幅可変回路15を経て強度変調信号206としてLiNbO3
の外部変調器17に与えられる。RZ信号205は、RZ信号204
と同様に、パルス幅可変回路16を経て強度変調信号207
としてLiNbO3外部変調器18に与えられる。
外部変調器17は強度変調信号206を用いて半導体レー
ザ光源1からの出力光101を強度変調し、該出力光101を
送信信号光103として出力する。外部変調器18は強度変
調信号207を用いて半導体レーザ光源2からの出力光102
を強度変調し、該出力光102を送信信号光104として出力
する。
送信信号光103と送信信号光104とは光カプラ19で時間
多重され、合波送信信号光105が得られる。合波送信信
号光105は、それが1.3μm帯に零分散波長を有する光フ
ァイバ3を介して伝送された後、受信信号光106とな
る。受信信号光106は光受信器32で検出される。光受信
器32では光電変換素子としてアバランシェフォトダイオ
ード20を用い、受信信号光106から変換された電気信号
を電気増幅器21で増幅して信号を得ている。
次に、この光送信装置31の主要な部分の動作について
更に詳しく説明する。第2図にクロック信号と信号光と
の位相関係をタンミングチャートで示す。
強度変調信号204と強度変調信号205との位相差は1/2
タイムスロットとし、パルスのパルス幅はパルス幅可変
回路15,16を用いて元のパルス幅の2倍に設定されてい
る。可変遅延器10,12を用いて、周波数変調信号202と強
度変調信号206との位相差、周波数変調信号203と強度変
調信号207との位相差をそれぞれ調整することによっ
て、各送信信号光103,104はマーク信号の立ち上がり部
で光周波数が低くなりかつ立ち下がり部で光周波数が高
くなるように設定される。
その結果、従来のブリチャーブ方を用いた場合、10Gb
/sのとき伝送可能距離は約50kmであったのに対し、本装
置で伝送した場合、100km伝送後にも波形歪の小さい受
信波形が得られ、符号誤りの生じない良好な伝送を実現
することができた。
本発明にはこの他にも様々な変形例がある。光源とし
ては1.5μm帯の光源に限ることなく1.3μm帯でもその
他の波長でも良い。時間多重の数も2個に限ることなく
3個でもまたこれ以上でも良い。外部変調器としてはLi
NbO3の変調器の代わりに半導体の外部変調器を用いても
よい。またビットレートは5Gb/sに限ることなく2Gb/sで
も10Gb/sとすることもできる。半導体レーザを周波数変
調する波形としては、正弦波に限ることなく鋸波でも三
角波でもよい。伝送路は途中に光増幅器を増幅中継器と
して含む伝送路でも良い。伝送路の光ファイバの零分散
波長も1.3μm帯に限ることはない。また受信器の構成
も直接検波に限ることなく、ヘテロダイン検波を用いる
こともできる。
(発明の効果) 本発明によれば、伝送路の分散の影響が大きい高速・
長距離伝送においても、分散の影響を低減あるいは補償
した伝送を可能とする光送信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光送信装置の一実施例を示す構成図、
第2図は動作時における各信号と各信号光との位相関係
を示すタイミングチャートである。 1,2……半導体レーザ光源、3……光ファイバ、4,5……
直流バイアス源、6,7……加算器、8……クロック発生
器、9,11……可変減衰器、10,12……可変遅延器、13,14
……信号源、15,16……パルス幅可変回路、17,18……外
部変調器、19……光カプラ、20……アバランシェ・フォ
ト・ダイオード、21……電気増幅器、31……光送信装
置、32……光受信器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/142 H04J 14/08 (56)参考文献 特開 平2−107034(JP,A) 特開 平2−167524(JP,A) 特開 昭63−248234(JP,A) 特開 昭64−51834(JP,A) 特開 平1−195428(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 G02F 1/01 H01S 5/06 H04J 14/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n個(nは正の整数)の半導体レーザ光源
    と、互いに所定の位相関係にあるクロック信号をそれぞ
    れ生成し、それぞれのクロック信号で対応する前記n個
    の半導体レーザ光源の注入電流を変調するn個のクロッ
    ク信号源と、前記クロック信号に同期した送信信号をそ
    れぞれ生成するn個の送信信号源と、前記n個の半導体
    レーザ光源の出力光を対応する送信信号でそれぞれ強度
    変調して強度変調光を生成するn個の外部変調器と、該
    n個の外部変調器からそれぞれ出力されるn個の強度変
    調光を合波し伝送路に送出する光合波器とを含み、前記
    n個のクロック信号源でそれぞれ生成されるn個のクロ
    ック信号の位相は互いに異なることを特徴とする光送信
    装置。
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