JP3330875B2 - 光中継器 - Google Patents
光中継器Info
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Description
テムに適用されるもので、伝送線路内の損失を補償し、
誤り無く信号を伝送するために伝送線路内に配置された
光中継器に関するものである。
(Reshaping)、クロック再生(Retiming)、識別再生
(Regeneration)の3つの機能を有する3R中継器を示
し、図8に光増幅器により等化増幅のみを行う線形中継
器を示した。図6の3R中継器は、伝送線路1a、光増
幅器2a、光/電気変換回路3a、超高速アナログ増幅
器からなる等化増幅回路3b、受信データからクロック
信号を抽出するクロック信号抽出回路4a、ディジタル
識別回路5a、電気/光変換回路6a、伝送線路8aで
構成されており、伝送により光データ信号に波形の歪み
や雑音が生じても、これを一旦電気のディジタル信号に
再生し、再び光信号に変換して送信するため、中継器前
段で生じた信号品質の劣化が解消される。すなわち、図
7(a)に示すように、光増幅器2aの出力すなわち光
データ信号に光増幅によって発生する雑音(以下ASE
雑音という)が重畳されていたとしても、図7(b)、
(c)に示すように、ディジタル識別回路5aの出力、
電気/光変換回路6aの出力すなわち認識再生された光
データ信号には雑音は重畳されない。一方、図8に示し
た線形中継器は、基本的には光増幅器2bのみで構成さ
れるアナログの中継器のため、3R中継器に比べて規模
も小さく、低コストである。
うな従来の光中継器においては、3R中継器は多くの機
能を実現するため装置が複雑になり、高コストになる問
題がある。一方、低コストの線形中継器のみの多中継伝
送により長い距離を伝送しようとして、線形中継器を多
段に接続した場合、図8に示した線形中継器では、図9
(a)に示すように、伝送線路1bを伝送されてきた光
データ信号に雑音が重畳されていなくても、図9(b)
に示す様に、光増幅器2bの出力すなわち光増幅された
光データ信号にASE雑音が重畳されるので、ASE雑
音の蓄積により、符号誤り率が低下するという問題が生
じる。ASE雑音は、伝送路損失により減衰した光信号
を、光増幅器によって増幅する際に発生する雑音であ
り、光増幅器1段での増幅につき、理論上最低3dBの
信号対雑音比(以下SNRという)の低下をもたらす。
信号の識別再生機能が具備されていない線形中継器をN
段に接続した場合、ASE雑音のショット雑音および信
号光−ASE雑音間のビート雑音がN倍、さらにASE
雑音間のビート雑音はN2倍で加算されるため、SNR
の劣化が著しい。このため、実際の超高速の長距離基幹
伝送システムでは、例えば、線形中継器3台によって中
継される80km4区間のファイバ伝送路(合計320
km)毎に、3R中継器を配置して信号の識別再生を行
い、ASE雑音の影響を低減する必要があり、低コスト
化の制限要因の一つとなっている。
れたもので、簡易手段により、光増幅器によって発生す
るASE雑音を低減し、低コスト化を実現した光中継器
を提供することを目的とする。
め、本発明においては、入力される光データ信号を増幅
して出力する光増幅器と、上記光増幅器から出力される
光信号が入力され、該入力された光信号を電気信号に変
換する受光素子と、連続光を発生する入力光源と、光の
透過率が印加電圧に対し変化することで上記入力光源か
ら入射される光を変調して出射する光変調器と、を有す
る光中継器であって、上記光データ信号は、光の発光、
消光により生成された光強度に関するデジタルな光信号
であり、上記受光素子は、ある閾値以下の入射光強度に
対しては出力電圧が上記入射光強度に線形に増大し、か
つ、上記閾値以上の入射光強度に対しては出力電圧が飽
和する特性を有するとともに、上記閾値が入力される光
信号の最大ピーク光強度を下回る様に設定され、上記受
光素子の出力電圧により上記光変調器を駆動して上記光
データ信号を再生する。
の光の透過率が印加電圧に対し非線形に変化する光変調
器を用いるまた、上記入力光源に、波長可変光源を用い
る。
フォトダイオードを用いる。
リシックに集積する。
1の実施の形態を示す構成図である。図に示すように、
光増幅器2、光データ信号を電気信号に変換する受光素
子3、DC電圧印加手段4、入力光源5、入力光源5か
らの光の透過率が印加電圧に対し非線形に変化する光変
調器6、光増幅器7からなる簡易手段により光中継器が
構成されている。伝送線路1に接続された光増幅器2の
後段に、高出力でかつ出力に飽和特性を有する受光素子
3が接続され、光増幅器2の出力は受光素子3で光/電
気変換されて電気信号となり、DC電圧印加手段4を介
して、光変調器6を変調する。入力光源5から入射され
た連続光が光変調器6により変調され、伝送されて来た
光データ信号と同一の光データ信号が再生され、光増幅
器7を経て伝送線路8に送信される。
して、高出力をもつ単一走行キャリアフォトダイオード
(以下、UTC−PDと言う)を用いている。光変調器
6を、例えば10Gbit/s以上の速度で動作させるた
めには、現状で最低でも2V程度の駆動振幅が必要であ
り、この振幅を発生する手段として、UTC−PDを用
いる(特開平9−275224号公報参照)。UTC−
PDは、80GHzの帯域を維持したまま、80mAp
pの光電流を流すことが出来るため、50Ωの終端抵抗
を接続した場合、2V以上の電圧振幅を容易に発生でき
る。さらに、UTC−PDの大きな特徴として、出力に
飽和特性を有する点が挙げられる。このUTC−PDの
飽和特性と、光変調器6の非線形性を用いて、ASE雑
音を抑圧する課程を以下に詳しく述べる。図2(a)
は、図1の受光素子3(UTC−PD)の負荷の状態を
示している。この場合、UTC−PDのアノード電極と
光変調器6が接続されており、カソード電極からは正の
電圧が印加される。図に示す受光素子3(UTC−P
D)の負荷抵抗9は、光変調器6に内蔵された終端抵抗
に対応しており、これによって光電流が電圧に変換さ
れ、光変調器6に印加される。UTC−PDはその高出
力動作故、入射光強度が強まると、発生した出力電圧
が、印加電圧Vbに到達してしまい、それ以上入射光強
度を増加しても、出力電圧レベルがVb付近でクランプ
されたまま増大しない飽和特性を有する。この飽和特性
は図2(b)に示すように、Vbによって飽和電圧レベ
ルが決定されるので、UTC−PDの入力として、AS
E雑音が重畳された光データ信号が入力された場合、信
号のピーク強度に対応して適当なVbを選べば、ASE
雑音をあるレベルにクランプすることが可能である。図
2(b)においては、印加電圧Vb2がこれに当たる。
の出力で光変調器6を駆動する際にも、さらなるASE
雑音抑圧が可能である。図3は、光変調器6におけるA
SE雑音抑制を説明する図である。図3(a)に示すよ
うに、受光素子3(UTC−PD)から出力された電気
信号は、DC電圧印加手段4を経て、光変調器6へ導入
される。光変調器6として一般的に用いられる、マッハ
・ツェンダー型変調器や電界吸収型変調器は、図3
(b)に示されるように、印加電圧Vbに対して出力光
強度(A.U.)が非線形性を持つため、電気信号の振
幅に対応して、適当なDCバイアス電圧をDC電圧印加
手段4により印加すれば、UTC−PDの飽和特性だけ
では抑圧しきれないASE雑音をさらに抑圧できる。
の形態を示す構成図である。高出力受光素子3の出力の
極性と光データ信号の極性とを反転させた場合の実施の
形態例である。第1の実施の形態との相違点は、受光素
子3の電極の極性を反転させている点である。光データ
信号に重畳される雑音強度を、論理が“1(発光)”側
と“0(消光)”側とで比較すると、信号光−ASE雑
音のビート雑音のため、“1”側がより大きい。一方、
図3(b)に示した光変調器6の非線形性は、消光側
(出力強度0側)が強い。このため、図3(b)の受光
素子3の出力の論理を反転し、ASE雑音が大きい論理
“1”側を光変調器6の消光側に振り込むことで、雑音
抑圧の効果がさらに大きくなる。本実施の形態の光中継
器においては、受光素子3の出力の極性と光データ信号
の極性とを反転させているため、最終的に光中継器の出
力極性が、入力の光データ信号のそれと反転する。しか
しながら、例えば、この光中継器を2台シリーズに配置
したものを1ユニットとする、あるいは、最終段での光
中継器で極性を合わせる等の手段により対応が可能であ
る。
の形態を示す構成図である。ここでは、入力光源とし
て、波長可変光源10を用いる。波長可変光源10を用
いることで、波長多重伝送や伝送線路の分散に応じて所
望の波長を選択する機能をもたせることができる。
上にモノリシックに集積して製作することにより、一層
コンパクトな簡易な構成とすることができる。
3により光変調器6を駆動する極めて簡易な構成によ
り、従来問題であったASE雑音の抑制が可能となると
同時に、低コスト化が可能となる。
継器においては、飽和特性を有する受光素子により光変
調器を駆動する極めて簡易な構成により、従来問題であ
ったASE雑音の抑制が可能となり、低コスト化が実現
できる。
に変化する光変調器を用いることにより、ASE雑音の
抑制効果を増大させることができる。
ることにより、波長多重伝送や伝送線路の分散に応じて
所望の波長を選択する機能をもたすことができる。
トダイオードを用いることにより、ASE雑音の抑制が
一層効果的に行える。
に集積させることにより、一層簡易な構成と低コスト化
が可能となる。
す構成図である。
圧の効果を示す図である。
である。
す構成図である。
す構成図である。
である。
説明図である。
である。
説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】入力される光データ信号を増幅して出力す
る光増幅器と、 上記光増幅器から出力される光信号が入力され、該入力
された光信号を電気信号に変換する受光素子と、 連続光を発生する入力光源と、 光の透過率が印加電圧に対し変化することで上記入力光
源から入射される光を変調して出射する 光変調器と、 を有する光中継器であって、 上記光データ信号は、光の発光、消光により生成された
光強度に関するディジタルな光信号であり、 上記受光素子は、ある閾値以下の入射光強度に対しては
出力電圧が上記入射光強度に線形に増大し、かつ、上記
閾値以上の入射光強度に対しては出力電圧が飽和する特
性を有するとともに、上記閾値が入力される光信号の最
大ピーク光強度を下回る様に設定され、 上記受光素子の出力電圧により上記光変調器を駆動して
上記光データ信号を再生することを特徴とする光中継
器。 - 【請求項2】上記光変調器に、上記入力光源からの光の
透過率が印加電圧に対し非線形に変化する光変調器を用
いることを特徴とする請求項1に記載の光中継器。 - 【請求項3】上記入力光源に、波長可変光源を用いるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光中継
器。 - 【請求項4】上記受光素子に、単一走行キャリアフォト
ダイオードを用いることを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の光中継器。 - 【請求項5】上記受光素子が、上記光変調器にモノリシ
ックに集積されていることを特徴とする請求項1乃至請
求項4のいずれかに記載の光中継器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22251398A JP3330875B2 (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 光中継器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22251398A JP3330875B2 (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 光中継器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000059313A JP2000059313A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3330875B2 true JP3330875B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=16783616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22251398A Expired - Fee Related JP3330875B2 (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 光中継器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3330875B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI131616B1 (en) * | 2022-11-30 | 2025-08-07 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Symmetric optical signal repeater |
-
1998
- 1998-08-06 JP JP22251398A patent/JP3330875B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000059313A (ja) | 2000-02-25 |
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