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JP3721132B2 - Optical communication device - Google Patents
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JP3721132B2 - Optical communication device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重光伝送システムに係わり、特に高密度多重に適した光通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光伝送は、送信側では情報をデジタル化して光変調し、伝送路である光ファイバにて伝送すると共に、受信側では当該光ファイバにて伝送されてきた光信号を電気信号に変換し、デジタル信号に戻して情報を復元するといったものであり、広い帯域を確保できると共に、高速伝送が可能で、大容量の情報を高品位に伝送できる通信システムである。
【0003】
そして、光ファイバ増幅器の進歩に伴い、光伝送システムは研究開発が益々盛んに行われており、将来のマルチメデイア情報化時代を実現する大容量伝送方式として注目されている。
【0004】
ところで、光伝送には、NRZ(Non-Return-to-Zero)パルスを用いることが多いが、従来のNRZパルスを用いた強度変調(IM-DD:Intensity-Modulation Direct-Detection)方式による光伝送システムにおいて、大容量伝送を実現するには、1チャンネル当りの伝送容量を上げることなく、光領域で複数のチャンネルの光信号を多重する波長多重光伝送システムが有力である。光領域である光ファイバの帯域は数千GHzにも及び、将来の大容量化の要求に対しても、相当数のチャンネルを多重することで対応できる。
【0005】
さて、波長多重光伝送システムでは、クロストークによる干渉を抑圧するために、伝送する光信号の帯域の数倍以上の帯域を、隣接チャンネルとの間に開ける必要がある。光ファイバの帯域は前述した通り、非常に広帯域ではあるが、光ファイバ増幅器を中継器として用いて長距離光伝送を行う場合、光ファイバ増幅器の利得帯域が中継を繰り返すことにより狭くなるため、伝送可能な光ファイバの帯域が狭くなる。
【0006】
このような場合、光ファイバの持つ広い帯域に反して多重することができるチャンネル数が大きく制限されるため、より高密度で波長多重することが望まれる。そのため、図14(b)に示される通常の両側波帯による光信号の周波数スペクトル分布及び図14(a)に示される側波帯の一部を遮断する残留側波帯変調を用いた光信号の周波数スペクトル分布からわかるように、1チャンネル当たりの光信号帯域の広がりを抑えられる残留側波帯変調方式が高密度波長多重に適している。
【0007】
無線通信分野をみてみると、無線通信での残留側波帯変調のためのフィルタは、文献「“Communication Systems(second edition)”,Simon Haykin著,John Wiley & Sons出版」によれば、伝達関数H(f)は、
H(f+fsig )+H(f−fsig )=2H(fsig )=一定 …(1)
を満足するもので、搬送波周波数fsig を中心に相補対称性を有するものが使われる。つまり(1)式の条件は、相補対称性を持つ半値全幅がBfil のフィルタを用いた場合は、フィルタの透過中心周波数ffil
|fsig −ffil |=0.5Bfil …(2)
の関係が成り立つように設定することになる。
【0008】
一方、光通信分野において、残留側波帯変調を行なうための光フィルタを考えてみると、波長多重の際の隣接チャンネルからのクロストークを抑えるために、この光フィルタとしては、消光比を大きくとれるタイプを用いる必要がある。そして、消光比を大きくとれるタイプとしては誘電体多層膜、回折格子、及びファイブリーペロー・エタロンなどの光フィルタがあげられる。
【0009】
しかしながら、これらはいずれも、残留側波帯変調に適した相補対称性の条件を満足することが困難であり、相補対称性の良い光フィルタが得られないために、波形歪みが生じる問題を抱える。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
光通信において、残留側波帯変調を行なうための光フィルタを考えてみると、波長多重の際の隣接チャンネルからのクロストークを抑えるために、この光フィルタとしては、消光比を大きくとれるタイプを用いる必要がある。
【0011】
しかし、上述したように、残留側波帯変調で求められる相補対称性を持つ光フィルタは実現が難しい。また、より高密度の波長多重を実現するために、より狭帯域の光フィルタを挿入する場合においては、(2)式を満足する条件では波形歪みが大きくなる。そして、波形歪みは波形劣化を意味するから、通信の信頼性を確保する上で大きな障壁となり、長距離大容量の光通信を安定に実現する上で大きな問題である。そこで、これらの問題を解決する技術の開発が嘱望されている。
【0012】
本発明の目的は、狭帯域の光フィルタを用いて、残留側波帯変調を行うにあたり、波形劣化を著しく低減する光通信装置を提供するものであり、長距離大容量の光通信を安定に実現することができるようにした光通信装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成する。すなわち、本発明は、強度変調を用いた光通信装置において、光送信器側は、光信号を残留側波帯変調するための光フィルタを備え、前記光信号が時間と共に周波数が増加し、パルス後端部に高周波成分が集まる場合は、該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig よりも高い周波数帯に設定し、主に上側波帯を透過させる構成とし、また前記光信号が時間と共に周波数が減少し、パルス後端部に低周波成分が集まる場合は該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig をよりも低い周波数帯に設定し、主に下側波帯を透過させる構成とすることを特徴とする。
【0014】
上記構成の光通信装置は、光フィルタの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig に対して、光信号において時間と共に周波数が増加し、パルス後端部に高周波成分が集まる場合には上側波帯側に、また時間と共に周波数が減少し、パルス後端部に低周波成分が集まる場合には下側波帯側に設定する。そのため、周波数チャープを持ち周波数スぺクトルに偏りがある光信号に対しても、残留側波帯変調が可能となり、光信号帯域の広がりを抑圧した光NRZパルスを発生することが可能となって、狭帯域の光フィルタを用いて、残留側波帯変調を行うにあたり、波形劣化を著しく低減する光通信装置を提供すると共に、長距離大容量の光通信を安定に実現することができる。
【0015】
従って、狭帯域の光フィルタを用いて、残留側波帯変調を行うにあたり、波形劣化の少ない従って高品位の通信を可能にする光通信装置を提供できると共に、長距離大容量の光通信を安定に実現することができ、しかも、高密度に波長多重することが可能で多くのチャンネルを確保できるようになる光通信装置を提供できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体例を図面を基づいて説明する。本発明で示す特性は数値シミュレーションにより求めたものである。
【0017】
(第1の具体例)
第1の具体例は、強度変調を用いた光通信装置において、光送信器側に、半値全幅Bfil である光フィルタを備え、該光フィルタの透過中心周波数ffil と該光信号の搬送波周波数fsig を0.5Bfil <|fsig −ffil |の関係が成り立つ範囲で設定することにより、該光信号の一方の側波帯を遮断し、除去する該側波帯の一部を残す残留側波帯変調方式であることを特徴とするものであり、以下詳細を説明する。
【0018】
図1は本第1の発明の第1の具体例を示す構成図である。図において、1は光送信器、2は半導体レーザ光源、3は外部光変調器、5は光ファイバ増幅器、6aは光フィルタ、7は光ファイバである。
【0019】
これらのうち、半導体レーザ光源2は、CW(Continuous-Wave)光101を出力するものであり、外部光変調器3はこのCW光101を送信信号4により強度変調してNRZパルス波形の光信号102を出力するものである。光ファイバ増幅器5はこの光信号102を増幅して出力するものであり、光フィルタ6aはこの光ファイバ増幅器5によって増幅された光信号について光信号帯域の広がりを抑圧して出力するものであり、光ファイバ7は光通信システムの伝送路であって、光フィルタ6aからの出力を伝送するものである。
【0020】
光送信器1は、これら半導体レーザ光源2、外部光変調器3、光ファイバ増幅器5、光フィルタ6aにて構成される。このような構成の光送信器1の作用を説明する。半導体レーザ光源2からはCW光101が出力され、このCW光101は外部光変調器3で送信信号4により強度変調されて、NRZパルス波形の光信号102となる。送信信号4の伝送速度をBsig で表す。
【0021】
NRZパルス波形の光信号102は光ファイバ増幅器5で増幅され、光フィルタ6aにより光信号帯域の広がりを抑圧されて、光ファイバ7へ入力され伝送される。
【0022】
ここで、本発明は光フィルタ6aに特徴を有する。そして、本発明の具体例の説明において、光フィルタ6aの透過特性の形状は、ガウス型、3次バターワース型及びエタロン型を対象として考えた。
【0023】
従って、光フィルタ6aについて次にその詳細に触れておく。まず、光信号102は周波数チャープのないNRZパルス波形であり、伝送速度を10Gb/s(ギガビット/秒)とすると、光信号102は図2の(a)に示される如きのアイパターンを持ち、図2の(b)に示される如きの周波数スペクトルを持つ。
【0024】
本発明で示すアイパターンは、光検出器であるフォトデテクタによる理想的な2乗検波の後、Bsig ×0.75の遮断周波数を持つ低域フィルタを通したときのアイパターンである。
【0025】
図からわかるように図2(b)に示される周波数スペクトルは、両側波帯に信号成分を持っている。従来の光信号はこのような両側波帯のまま送信していたが、その場合、伝送に必要な帯域は2Bsig 程度必要となる。
【0026】
本発明においては、伝送に必要な帯域を小さくするために、一方の側波帯を狭帯域な光フィルタ6aにより緩やかに遮断することで残留側波帯変調を行うようにする。例えば、光フィルタ6aの透過帯域幅を9.375GHz(0.075nm)、透過特性の形状をガウス型とする。
【0027】
光フィルタ6aに入射する光信号102の搬送波周波数fsig と光フィルタ6aの透過中心周波数ffil のデチューニング量Δf=ffil −fsig に対する出射光信号103のアイパターン及び周波数スペクトルを、図3および図4に示す。
【0028】
図3(a)はデチューニング量Δfが0.0GHzの例であり、挿入する光フィルタ6aの半値全幅Bfil が光信号の伝送速度Bsig に対して十分広帯域でない場合の例であって、図3(a)における[a−I]はアイパターン、図3(a)における[a−II]は周波数スペクトルを示している。図3(a)に示されるように、挿入する光フィルタ6aの半値全幅Bfil が光信号の伝送速度Bsig に対して十分広帯域でない場合、特にBfil ≦3Bsig の場合は、fsig =ffilと設定すると、両側波帯の高周波信号成分が大きく減衰するため、パターン効果が現れ、波形歪みを起こす。
【0029】
図3(b)はデチューニング量Δfが3.125GHzの例であり、図3(b)における[b−I]はアイパターン、図3(b)における[b−II]は周波数スペクトルを示している。
【0030】
また、図4(a)はデチューニング量Δfが4.0GHzの例であり、図4(a)における[a−I]はアイパターン、図4(a)における[a−II]は周波数スペクトルを示している。
【0031】
図4(b)はデチューニング量Δfが5.0GHzの例であり、図4(b)における[b−I]はアイパターン、図4(b)における[b−II]は周波数スペクトルを示している。
【0032】
図3(b)に示される前述の(2)式の条件が成り立つデチューニング量Δf=3.125GHz(0.025nm)の場合と、図4(c)に示されるデチューニング量Δf=4.0GHz(0.032nm)の場合のアイパターンと周波数チャープを比較する。
【0033】
図3(b)においては、挿入した光フィルタの半値全幅Bfil が光信号帯域Bsig に比べて十分大きくないため、高周波信号成分が減衰し、パターン効果が残り波形歪みが大きく起きている。また、図4(c)においては、パターン効果があるものの、高周波信号成分と低周波信号成分の釣り合いが保たれているため、アイパターンが図3(a),(b)、図4(b)に比べて開いているのがわかる。
【0034】
しかし、図4(b)に示されるように、あまり大きくffil をデチューニングすると、逆に低周波信号成分が減衰し、大きな波形劣化を引き起こす。そのため、最適なΔfを選ぶ必要がある。この最適なΔfには、光信号の伝送速度Bsigと光フィルタ6aの半値全幅Bfil が大きく関与する。
【0035】
図5に、光フィルタ6aの透過特性の形状がガウス型 (gauss)、3次バターワース型(3rd butterworth) 及びエタロン型(fabry-perot) の場合での、光信号の伝送速度で正規化した透過帯域幅Bfil /Bsig に対するデチューニング量Δf/Bsig とアイペナルティ(損失分)の関係を示す。本発明におけるアイペナルティは、1ビットのタイムスロットの20%幅の識別時間帯に亙って得られるアイ開口幅と、この識別時間帯における平均“1”,“0”レベル差の比をデシベル[dB]で表した値である。なお、受信器端等での雑音は一切考慮していないため、このアイペナルティは受光パワー・ぺナルティを表している。
【0036】
図5より、各光フィルタにおいて透過帯域幅Bfil /Bsig に対する最適なデチュ−ニング量Δf/Bsig の大きさはほぼ等しいが、アイペナルティの大きさ及び変化率に違いがみられる。ガウス型及びエタロンのような遮断特性が周波数に対して緩やかに変化するタイプは、消光比が十分大きくなるまでに比較的広い帯域が含まれるため、光信号の周波数スペクトルが大きく遮断されることがなく、アイペナルティは緩やかに変化していく。
【0037】
それに対し、3次バターワース型のような急峻な遮断特性をもつタイプは、それほど広くない帯域内において消光比が十分大きくなるため、最適なΔfから小さくずれただけでも急激にアイペナルティが劣化する。また、ガウス型とバターワース型において、正規化した半値全幅Bfil /Bsig を変化させたときの最適なデチューニング量Δf/Bsig を図6に示す。
【0038】
図6から、Bfil /Bsig ≦2.0においては、ガウス型とバターワース型の最適なデチューニング量Δf/Bsig はほぼ等しいが、Bfil /Bsig ≧2.0においては、最適なΔf/Bsig に違いが現れることがわかる。これは光フィルタの透過特性における遮断周波数近辺の消光比の傾きの違いからくると考えられる。
【0039】
前述の条件式(2)より、無線通信における残留側波帯変調での最適なデチューニング量Δfは、Δf=0.5Bsig であった。しかし、狭帯域の光フィルタを用いる場合、デチューニング量Δfは図5及び図6よりΔf>0.5Bsig に設定するのが有効であると考えられる。
【0040】
また本具体例におけるガウス型及び3次バターワース型光フィルタにおいては、図6から正規化した光フィルタの半値全幅Bfil /Bsig と最適なデチューニング量Δf/Bsig の関係は、近似して求めると、
Δf/Bsig =0.575Bfil /Bsig −0.025 …(3)
となり、この関係が保たれているときに最適な結果を得ることがわかっている。また光信号に周波数チャープが含まれる場合は最適なΔfは、上記の近似関係から周波数チャープの大きさに応じてばらつく。
【0041】
以上、この具体例は、光通信装置は、強度変調を用いた光通信装置において、光送信器側に、半値全幅Bfil である光フィルタを備え、該光フィルタの透過中心周波数ffil と該光信号の搬送波周波数fsig
0.5Bfil <|fsig −ffil
の関係が成り立つ範囲で設定することにより、該光信号の一方の側波帯を遮断し、除去する該側波帯の一部を残す残留側波帯変調方式を用いることを特徴とするものであって、光送信器側において、光信号の搬送波周波数fsig と光フィルタの透過中心周波数ffil を所定の範囲でずらして設定することにより、光信号の一方の側波帯を遮断し、一部の側波帯を透過させる残留側波帯変調をすることで、光信号波形を歪ませずに光信号帯域の広がりを抑圧した光NRZパルスを発生することを可能にするものである。
【0042】
ただし、本発明による残留側波帯変調は、狭帯域の光フィルタにより光信号帯域の広がりを抑圧するため、半値全幅Bfil は、狭すぎると信号帯域を大きく遮断して大きなアイペナルティを生じてしまうし、広すぎると片側の側波帯は2次高周波信号成分まで透過するため、光信号帯域の広がりの抑圧にならない。そのため、光フィルタ6aの半値全幅Bfil は0.3〜3.0Bsig の範囲がより効果的である。
【0043】
以上は、光信号の一方の側波帯を遮断し、一部の側波帯を透過させる残留側波帯変調をすることで、光信号波形を歪ませずに光信号帯域の広がりを抑圧した光NRZパルスを発生することを可能にした例を説明した。
【0044】
周波数チャープを持ち周波数スペクトルに偏りがある光信号に対しても、残留側波帯変調を可能とし、光信号帯域の広がりを抑圧した光NRZパルスを発生することを可能とする例を次に、第2の具体例として説明する。
【0045】
(第2の具体例)
この第2の具体例における光送信器1の構成は基本的には図1と同じであり、光送信器1、半導体レーザ光源2、外部光変調器3、光ファイバ増幅器5、光フィルタ6aからなるものであるが、外部光変調器3において、変調されたNRZパルスに周波数チャープが付加されるようにした点が唯一、第1の具体例と異なっている。
【0046】
ここで、周波数チャープをパラメータCで表す。パラメータCは文献、“Residual Chirp in Integrated-Optic Modulators”by Anders at IEEE Photo. Tech. Lett., vol.4,no.1,1992、に記述されているチャープパラメータを引用した。
【0047】
周波数チャープCが正の場合は、時間と共に周波数が減少し、パルス後端部に低周波成分が集まる場合を指し、周波数チャープCが負の場合は、時間と共に周波数が増加し、パルス後端部に高周波成分が集まる場合を指す。
【0048】
図7は周波数チャープが存在するときの周波数スペクトルの違いを説明するための図であって、図7(a)は周波数チャープCがないときのスペクトルの例を、また、図7の(c)は周波数チャープCが正の場合のスペクトルの例を、図7(b)は周波数チャープCが負の場合のスペクトルの例を示している。このとき、残留側波帯変調をするための光フィルタ6aの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig に対して、周波数の高い帯域もしくは低い帯域に設定するかによって、アイペナルティの違いを生じる。
【0049】
図8には、伝送速度Bsig =10Gb/s、光フィルタの半値全幅を9.375GHz(0.075nm)の3次バターワース型として、周波数チャープが正のときと負のときのデチュ−ニング量Δf/Bsig とアイペナルティの関係を示す。
【0050】
図8より、光信号に付加される周波数チャープが正の場合は、光フィルタの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig よりも低い周波数帯に設定する方がアイペナルティが小さいことがわかる。逆に光信号に付加される周波数チャープが負の場合は、光フィルタの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig よりも高い周波数帯に設定する方がアイペナルティが小さいことがわかる。
【0051】
実際の光伝送システムであるレーザの直接変調方式及び外部光変調器を用いる方式において周波数チャープは光信号に付加されるため、光フィルタ6aの透過中心周波数ffil のデチューニングの方向性は大きく伝送特性に影響を与えると考えられる。
【0052】
以上、この具体例に係わる光通信装置は、光送信器側において、光フィルタを備え、この光フィルタにて光信号を残留側波帯変調するようにした場合に、該光信号が時間と共に周波数が増加しパルス後端部に高周波成分が集まる場合は、該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig よりも高い周波数帯に設定し、主に上側波帯を透過させるようにし、また、該光信号が時間と共に周波数が減少し、パルス後端部に低周波成分が集まる場合は該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig をよりも低い周波数帯に設定し、主に下側波帯を透過させるようにしたことを特徴とするものである。
【0053】
すなわち、この光通信装置では、光フィルタの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig に対して、光信号において時間と共に周波数が増加し、パルス後端部に高周波成分が集まる場合には光フィルタの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig よりも低い周波数帯に設定する方がアイペナルティが小さいことから上側波帯側に、また時間と共に周波数が減少し、パルス後端部に低周波成分が集まる場合には光フィルタの透過中心周波数ffil を光信号の搬送波周波数fsig よりも高い周波数帯に設定する方がアイペナルティが小さいことから下側波帯側に設定するようにした。そのため、周波数チャープを持ち周波数スぺクトルに偏りがある光信号に対しても、アイペナルティを抑えて、効率良く残留側波帯変調を適用でき、光信号帯域の広がりを抑圧した光NRZパルスを発生することを可能となるものである。
【0054】
以上は、光送信器の例を説明した。次に残留側波帯変調された光信号を不必要な帯域を透過させることなく受信することを可能にする光受信器の例を説明する。
【0055】
(第3の具体例)
第3の具体例は、光受信器入力端に挿入された光フィルタの透過中心周波数ffil と光信号の搬送波周波数fsig を所定の範囲内にずらして設定することにより、残留側波帯変調された光信号を不必要な帯域を透過させることなく受信することを可能とする例であり、以下、詳細を説明する。
【0056】
図9は本第3の発明の第3の具体例を示す構成図である。図において、7は伝送路である光ファイバ、8は光受信器、5bは光ファイバ増幅器、6bは光フィルタ、9はフォトデテクター、10は低域フィルタである。光受信器8は、光ファイバ増幅器5、光フィルタ6、フォトデテクター9、低域フィルタ10から構成される。
【0057】
これらのうち、光ファイバ増幅器5bは、光ファイバ7にて伝送されてきた受信光信号104を増幅して出力するためのものであり、光フィルタ6bは、この増幅されて出力された受信光信号の帯域を制限するためのものである。また、フォトデテクター9は光フィルタ6bを透過した光信号を検波して電気信号に変換するものであり、低域フィルタ10はこの電気信号の低域成分を通過させて出力信号とするフィルタである。
【0058】
このような構成の光受信器8において、送信側より光ファイバ7を介して伝送されてきた残留側波帯変調による受信光信号104は、光ファイバ増幅器5bにより増幅された後、光フィルタ6bで帯域を制限されてからフォトデテクター9で検波され、電気信号に変換される。この変換された電気信号は低域フィルタ10を通されることにより得られた低域成分が受信信号105となる。
【0059】
一般的に、光受信器においては光フィルタを備えているが、この光フィルタ6bの透過中心周波数ffil は、受信光信号104の搬送波周波数fsig に合わせるのが普通である。しかし、本発明による光送信器8側の光信号103の周波数スペクトルは、残留側波帯変調されているため、光信号の搬送波周波数fsig に対し左右非対称である。よって光受信器側での受信光信号104の周波数スペクトルも搬送波周波数fsig に対し左右非対称である。
【0060】
そのため、光フィルタ6bが十分広帯域ではない場合、光信号104の搬送波周波数fsig と光フィルタ6bの透過中心周波数ffil を従来のように合わせてしまうと、不必要な帯域を透過させるだけでなく、必要な帯域を遮断することが考えられる。そのため、本発明においては、光受信器側に挿入する光フィルタ6bの透過中心周波数ffil を、光信号の搬送波周波数fsig からデチュ−ニングする必要がある。
【0061】
伝送速度10Gb/sにおいて、光送信器側で帯域幅12.5GHz(0.1nm)のガウス型光フィルタをΔf=+7.25GHzにデチュ−ニングさせて残留側波帯変調した光信号を、光受信器側において帯域幅12.5GHzのガウス型光フィルタを通過させた後に受信するとして、図10の(a),(b)および図11の(a),(b)に、上記の条件におけるデチュ−ニング量Δfに対するアイパターンと周波数スペクトルの関係を示す。いずれも[a−I]および[b−I]がアイパターンを、そして、[a−II]および[b−II]が周波数スペクトルを示している。
【0062】
図10の(a)は、デチューニング量Δfが“3.125GHz”の例であり、図10の(b)は、デチューニング量Δfが“0.0GHz”の例であり、図11の(a)はデチューニング量Δfが“3.125GHz”の例であり、図11の(b)はデチューニング量Δfが“6.125GHz”の例である。
【0063】
図10の(a),(b),図11の(b)においてパターン効果が大きく現れ、アイパターンが歪んでいるのに対し(図10の(a)の[a−I]、図10の(b),図11の(b)の[b−I]参照)、図11(a)のΔf=+3.125GHzにおいてはアイパターン(図11(a)の[a−I]参照)がきれいに開いているのがわかる。
【0064】
このように、光受信器側の光フィルタ6には、デチュ−ニングの方向性があり、また、帯域幅Bfil とΔfとの関係も考慮して最適なデチュ−ニング量を選ぶ必要がある。
【0065】
光送信側において用いた光フィルタ6aをガウス型、バターワース型、ファブリーペロー型とした場合に、受信側では、光フィルタ6bの透過特性の形状がガウス型、3次バターワース型及びエタロン型とした場合における、正規化した光フィルタの半値全幅Bfil /Bsig に対するデチュ−ニング量Δf/Bsig と、アイペナルティの関係を図12に示す。
【0066】
図10、図11及び図12から、光受信器側の光フィルタ6bの透過中心周波数ffil を、受信対象の光信号104に対して、搬送波周波数fsig から主に透過されている側波帯側の周波数帯に合わせるようにした方がアイペナルティの劣化が小さいことがわかる。
【0067】
光フィルタ6bとは別に、光受信器側に狭帯域の光フィルタをさらに持つ場合、光送信器側の当該狭帯域の光フィルタを含めた光伝送系全体の透過特性は、より狭帯域な光フィルタの透過特性に等しくなる。そこで、光受信側の光フィルタ6bの透過中心周波数ffil を、受信対象となる光信号の搬送波周波数fsig から主に遮断されている側波帯側の周波数帯に合わせるようにすると、光送信器側の光フィルタ6aも含めて透過特性を考えた場合、透過帯域幅のより狭い光フィルタがffil sig で設定されていることになり、パターン効果が大きく現れてしまう。また、光受信器側の光フィルタ6bを光送信器側の光フィルタ6aと同じ大きさでデチューニングさせると、より狭帯域の光フィルタを、同じデチューニング量で設定していることと等価になるため、図5の特性からもわかるようにアイペナルティの劣化は大きくなる。
【0068】
そこで、光受信器側の光フィルタのデチューニング量は光送信器側の光フィルタのデチューニング量よりも小さく設定する。これは、より狭帯域の光フィルタをデチューニング量を小さくして挿入している場合と条件が等しいことになるため、アイペナルティが最小になるポイントが存在する。
【0069】
本発明における具体例では、光受信器側において、光フィルタの帯域が0.3〜3.0Bsig の場合においては、Δf/Bsig の値はそれほどばらつかず、0.15〜0.40Bsig のデチューニング量をfsig に対して主に透過している側波帯の周波数側に設定するようにすると、良いアイペナルティ特性が得られることがわかっている。
【0070】
以上、第3の具体例に係わる光通信装置は、光送信器側において光信号の搬送波周波数と光フィルタの透過中心周波数をΔfずらして残留側波帯変調された光信号を受信する光受信器側において、該光受信器入力端に光フィルタを備え、該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig に対して、該光信号が主に上側波帯信号である場合には
0.0<ffil −fsig <|Δf|
の範囲に、該光信号が主に下側波帯信号である場合には
−|Δf|<ffil −fsig <0.0
の範囲に設定するようにしたものであり、このように光受信器側において、光受信器入力端に挿入された光フィルタの透過中心周波数ffil と光信号の搬送波周波数fsig を所定の範囲内にずらして設定することにより、残留側波帯変調された光信号を、不必要な帯域を透過させることなく受信することが可能となって、波形劣化を著しく低減することができると共に、長距離大容量の光通信を安定に実現することができる。
【0071】
以上はシングルチャンネルに対する例であったが、複数チャンネル分の光信号を多重化して伝送する場合には次のようにすれば良い。その例を第4の具体例として説明する。
【0072】
(第4の具体例)
第4の具体例は、複数チャンネル分の光信号を多重化して伝送する場合の例であり、光送信器側は、各チャンネル別の入力ポートを有して当該入力ポートに入力される光信号を合波する光合波器を備え、送信する光信号はその搬送波周波数をチャンネル別に異なる波長とすると共に、これらの波長の異なる複数の光信号を該光合波器にて合成するにあたり、該光合波器の任意の1つ以上のポートにおいて、該ポートを透過する光信号の搬送波周波数fsig と該ポートの透過中心周波数ffil をずらして設定することにより、該ポートを透過する光信号を残留側波帯変調する構成とする共に、該ポート以外のポートを透過する光信号と合波して波長多重光信号を発生し、伝送に供する光信号とするようにし、また、光受信器側は、各チャンネル別の出力ポートを有すると共に、伝送されてきた残留側波帯変調された光信号をチャンネル別に分波し、対応するチャンネルの出力ポートに出力する光分波器を備え、且つ、該光分波器の任意の1つ以上のポートは、該ポートを透過する光信号の搬送波周波数fsig と該ポートの透過中心周波数ffil をずらして設定し、波長多重光信号を波長の異なる複数の光信号に分波することにより、同じシステムならばより多数の通信チャンネルを確保できるようにした例であり、以下、詳細を説明する。
【0073】
図13は第4の具体例を示す構成図である。図中、11は波長多重光送信端局であり、Nチャンネル分の光送信器12−1〜12−N、光合波器13および光ファイバ増幅器5aからなる。Nチャンネル分の光送信器12−1〜12−Nそれぞれは、半導体レーザ光源と外部光変調器と光ファイバ増幅器からなる。各光送信器12−1〜12−Nは、それぞれの持つ半導体レーザ光源からCW光を出力し、このCW光を外部光変調器で送信信号により強度変調して、NRZパルス波形の光信号とし、これを光ファイバ増幅器で光増幅して出力するものである。
【0074】
この波長多重光送信端局11においては、Nチャンネル分の光送信器12−1〜12−Nからの光信号を光合波する光合波器13で合波して波長多重光信号とし、この波長多重光信号を光ファイバ増幅器5aを介して増幅した後、伝送路である光ファイバ7に送って受信側に伝送させる。
【0075】
また、波長多重光受信端局14は、光ファイバ増幅器5b、光分波器15、1〜Nの各チャンネル別の光受信器16−1〜16−Nからなる。上記の1〜Nの各チャンネルは、それぞれチャンネル別に搬送波周波数を異ならせており、ここでは第1チャンネルは、搬送波周波数fsig1、第2チャンネルは、搬送波周波数fsig2、〜第Nチャンネルは、搬送波周波数fsigNといった具合に割り当てて運用している。従って、光合波器13には第1チャンネル用、第2チャンネル用、〜第Nチャンネル用の入力ポートがあり、各チャンネル別の送信器12−1〜12−Nは自チャンネル対応の入力ポートに入力させるべく接続する。また、光分波器15には第1チャンネル用、第2チャンネル用、〜第Nチャンネル用の出力ポートがあり、各チャンネル別に分波した各チャンネル対応の光信号を、対応する出力ポートに出力することから、各チャンネル別の光受信器16−1〜16−Nは自チャンネル対応の出力ポートに接続する構成とする。
【0076】
従って、波長多重光受信端局14においては、光ファイバ7にて伝送されてきた波長多重光信号を、受信して光ファイバ増幅器5bで増幅した後、光分波する光分波器15でそれぞれのチャンネルに分波して、それぞれチャンネル対応の各光受信器16−1〜16−Nで受信することができる構成となる。各光受信器16−1〜16−Nでは受信した光信号を増幅し、光フィルタを通した後、検波して電気信号に変換し、低域フィルタを通して必要な信号成分を抽出してそのチャンネルでの受信とするといった機能を有する。
【0077】
次に図13に示される光通信装置の動作について説明する。波長多重送信端局11の光合分波器13および、波長多重受信端局14の光合分波器15としては、主に回折格子を利用したリトロー型やAWG(Arrayed Wavelength Grating)型を用いるが、これらリトロー型やAWG型のものは、カプラー等の特性と違って、波長に対して帯域制限特性を持つ。
【0078】
そこで、本システムでは、チャンネル別の各光送信器12−1〜12−Nから送信される光信号はその搬送波周波数fsig1〜fsigNを、光合波器13の各チャンネル用のポートの透過中心周波数fsig1〜fsigNに対して、それぞれデチューニングして光合波器13に入力するように予めセットする。そして、光合波器13はこれらのチャンネル別の光信号を光合波することで波長多重光にし、出力するが、各チャンネルの光信号は、自己の対応する搬送波周波数fsig1〜fsigNに対して、それぞれデチューニングして光合波器13に入力するようにしていることから、光合波器13の出力光信号は、各チャンネルの光信号が一括して残留側波帯変調された波長多重光信号となる。
【0079】
残留側波帯光信号の帯域は、通常の両側波帯光信号の帯域よりも狭いことから、波長多重にあたり、より高密度で多重することが可能となる。ゆえに、より多くの通信チャンネルを確保できる通信システムとなる。
【0080】
図14(a)に残留側波帯変調された光信号の波長多重時の周波数スペクトル分布を示す。比較のために従来例である通常の両側波帯変調による波長多重光信号の周波数スぺクトル分布を図14(b)に示す。
【0081】
従来例の光信号は、搬送波周波数fsig を中心に左右対称に信号成分を持つ周波数スぺクトルが分布しているが、本発明の光信号は、片側の周波数スペクトルをゆるやかに遮断し、一部を残すことで、信号成分をおとさずにほぼ片側に集中した周波数スぺクトルを持つ。故に本発明による光信号は、従来の周波数スペクトル分布と比べて全体の周波数スペクトル分布の広がりが狭くなり、本発明の光信号を適用した波長多重光伝送システムにおいては、チャンネルをより高密度で多重して送信することができ、より高密度に多重できることから、同じ周波数対域内により多数のチャンネルを、多重することが可能になる。
【0082】
もちろん、波長多重光受信端局14においても、伝送されてきた波長多重光信号の各チャンネルの搬送波周波数fsig1〜fsigNと光分波器16の透過中心周波数fsig1〜fsigNをデチューニングすることで、一括して波長多重された残留側波帯光信号を必要な帯域だけを透過させて分波することが可能となる。
【0083】
しかも、光送信端局11における光合分波器13と、光受信端局14における光合分波器15のデチューニング量は光合分波器13,15の透過特性もガウス型、または3次バターワース型と近似できるため、第4の具体例における波長多重光伝送システムにおいても、本発明の第1、2及び3の具体例と同様の設定で良いことになる。
【0084】
この本発明の第4の具体例である波長多重光伝送システムは、各チャンネル毎に光フィルタを挿入する必要がなく、波長多重のために必要な光合分波器を用いるだけで一括して残留側波帯変調、合波、分波を行うことができて、より高密度な波長多重を可能にする。
【0085】
このように、第4の具体例は、前記第1〜3の具体例における光通信装置を光信号多重化を図ったものであり、光送信器側に挿入する光フィルタを光合波器とし、また、光受信器側に挿入する光フィルタを光分波器としたものである。また、光送信器側において、光合波器を備え、波長の異なる複数の光信号を該光合波器に挿入し、該光合波器の任意の1つ以上のポートにおいて、該ポートを透過する光信号の搬送波周波数fsig と該ポートの透過中心周波数ffil をずらして設定し、該ポートを透過する光信号を残留側波帯変調し、該ポート以外のポートを透過する光信号と合波して波長多重光信号を発生し、伝送するようにしたことを特徴とするものである。
【0086】
また、光受信器側において、光分波器を備え、残留側波帯変調された光信号を含む波長多重光信号を該光分波器に挿入し、該光分波器の任意の1つ以上のポートにおいて、該ポートを透過する光信号の搬送波周波数fsig と該ポートの透過中心周波数ffil をずらして設定し、波長多重光信号を波長の異なる複数の光信号に分波することを特徴とするものである。
【0087】
この光通信装置では、光送信器側において、光合波器の帯域制限特性を利用して、複数のチャンネルの光信号を一括して、残留側波帯変調し合波して波長多重光信号を発生することを可能とし、また光受信器側においては、光分波器の帯域制限特性を利用して、波長多重された残留側波帯変調による複数の光信号を必要な帯域だけを透過させて、一括して分岐することを可能とする。
【0088】
この光通信装置では、各チャンネルの光信号は残留側波帯変調より光信号帯域の広がりは抑圧されるため隣接チャンネルとの間隔を狭くすることができる。故に、本方式によれば、従来の波長多重光伝送システムと同じ装置規模で更に一層高密度に波長多重することが可能となり、より多くのチャンネルを確保できるようになる。
【0089】
以上、種々の具体例を説明したが、本発明はこの具体例に限定されるものでなく、種々変形して実施可能である。
【0090】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、狭帯域の光フィルタを用いた場合においても、光送信器側で光信号帯域の広がりを抑圧する残留側波帯変調された光信号を発生でき、また、光受信器側で残留側波帯変調された光信号を不必要な帯域を遮断して受信できる光通信装置を提供することが可能となり、長距離大容量伝送として期待される高密度波長多重光伝送を実現できる。
【0091】
さらにまた、本発明によれば、狭帯域の光フィルタを用いた場合においても、光送信器側で光信号帯域の広がりを抑圧する残留側波帯変調された光信号を発生でき、また、光受信器側で残留側波帯変調された光信号を必要な帯域のみを透過して受信できる光通信装置を提供することが可能となる。さらに、波長多重伝送システムに本発明を適用した際、新たにコンポーネントと追加することなく、光合波器および光分波器において、複数チャンネルを一括して残留側波帯変調する、また残留側波帯変調された光信号を一括して必要な帯域のみを透過させて分波させることを可能とし、長距離大容量伝送として期待される高密度波長多重光伝送を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための図であって、本発明の第1の具体例の概略的な構成をを示したブロック図。
【図2】光信号のアイパターンと周波数スペクトルを示した図。
【図3】本発明を説明するための図であって、本発明の第1の具体例によるデチューニング量に対する送信光信号のアイパターンと周波数スペクトルの関係を示した図。
【図4】本発明を説明するための図であって、本発明の第1の具体例によるデチューニング量に対する送信光信号のアイパターンと周波数スペクトルの関係を示した図。
【図5】本発明を説明するための図であって、本発明の第1の具体例におけるデチューニング量とアイペナルティの関係を光フィルタの各透過特性に対して示した図。
【図6】本発明を説明するための図であって、本発明の第1の具体例における光フィルタと帯域幅とデチューニング量の設定範囲の関係を示した図。
【図7】本発明を説明するための図であって、周波数チャープが存在するときの周波数スペクトルを示した図。
【図8】本発明を説明するための図であって、周波数チャープが存在する場合のデチューニング量とアイペナルティの関係を光フィルタの各透過特性に対して示した図。
【図9】本発明を説明するための図であって、本発明の第3の具体例の概略的な構成をを示したブロック図。
【図10】本発明を説明するための図であって、本発明の第3の具体例におけるデチューニング量に対する受信光信号のアイパターンと周波数スペクトルを示した図。
【図11】本発明を説明するための図であって、本発明の第3の具体例におけるデチューニング量に対する受信光信号のアイパターンと周波数スペクトルを示した図。
【図12】本発明を説明するための図であって、本発明の第3の具体例におけるデチューニング量とアイペナルティの関係を光フィルタの各透過特性に対して示した図。
【図13】本発明を説明するための図であって、本発明の第4の具体例の概略的な構成を示したブロック図。
【図14】本発明を説明するための図であって、本発明の第4の具体例における波長多重光信号の周波数スペクトル分布並びに、比較のための従来例における波長多重光信号の周波数スペクトル分布とを示した図。
【符号の説明】
1…光送信器
2…半導体レーザ光源
3…外部光変調器
4…送信信号
5a,5b…光ファイバ増幅器
6a,6b…光フィルタ
7…光ファイバ
8…光受信器
9…フォトデテクター
10…低域フィルタ
11…波長多重光送信端局
12−1〜N…WDM用光送信器
13…光合波器
14…波長多重光受信端局
15…光分波器
16−1〜N…WDM用光受信器
101…CW光
102…NRZパルス光信号
103…送信光信号
104…受信光信号
105…受信信号
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength division multiplexing optical transmission system, and more particularly to an optical communication apparatus suitable for high density multiplexing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in optical transmission, information is digitized and optically modulated on the transmitting side and transmitted through an optical fiber as a transmission path, and an optical signal transmitted through the optical fiber is converted into an electrical signal on the receiving side. This is a communication system that restores information by returning it to a digital signal, can secure a wide band, enables high-speed transmission, and can transmit a large amount of information with high quality.
[0003]
With the advancement of optical fiber amplifiers, research and development of optical transmission systems have been carried out more and more, and have attracted attention as a large-capacity transmission system for realizing the future multimedia information age.
[0004]
By the way, NRZ (Non-Return-to-Zero) pulses are often used for optical transmission, but optical transmission based on intensity modulation (IM-DD: Intensity-Modulation Direct-Detection) using conventional NRZ pulses. In order to realize large-capacity transmission in a system, a wavelength division multiplexing optical transmission system that multiplexes optical signals of a plurality of channels in the optical region without increasing the transmission capacity per channel is promising. The bandwidth of the optical fiber, which is the optical region, extends to several thousand GHz, and it is possible to cope with future demands for large capacity by multiplexing a considerable number of channels.
[0005]
In a wavelength division multiplexing optical transmission system, in order to suppress interference due to crosstalk, it is necessary to open a band several times or more as large as the band of an optical signal to be transmitted between adjacent channels. As described above, the optical fiber band is very wide. However, when long-distance optical transmission is performed using an optical fiber amplifier as a repeater, the gain band of the optical fiber amplifier becomes narrower due to repeated repeating. The possible optical fiber bandwidth is narrowed.
[0006]
In such a case, the number of channels that can be multiplexed is greatly limited against the wide bandwidth of the optical fiber, so it is desirable to perform wavelength multiplexing at a higher density. Therefore, the optical signal using the frequency spectrum distribution of the optical signal in the normal double sideband shown in FIG. 14B and the residual sideband modulation that blocks a part of the sideband shown in FIG. As can be seen from the frequency spectrum distribution, a residual sideband modulation method that can suppress the spread of the optical signal band per channel is suitable for high-density wavelength multiplexing.
[0007]
Looking at the field of wireless communication, the filter for vestigial sideband modulation in wireless communication is according to the document “Communication Systems (second edition)” by Simon Haykin, published by John Wiley & Sons. H (f) is
H (f + fsig ) + H (f−fsig ) = 2H (fsig ) = Constant ... (1)
And the carrier frequency fsig Those having complementary symmetry with respect to are used. In other words, the condition of equation (1) is that the full width at half maximum with complementary symmetry is Bfil Is used, the transmission center frequency f of the filter is used.fil The
| fsig -Ffil | = 0.5Bfil ... (2)
Will be set so that
[0008]
On the other hand, in the optical communication field, when considering an optical filter for performing residual sideband modulation, this optical filter has a large extinction ratio in order to suppress crosstalk from adjacent channels during wavelength multiplexing. It is necessary to use a type that can be taken. Examples of types that can increase the extinction ratio include dielectric multilayer films, diffraction gratings, and optical filters such as five-perot etalon.
[0009]
However, it is difficult to satisfy the conditions of complementary symmetry suitable for vestigial sideband modulation, and all of these have the problem that waveform distortion occurs because an optical filter with good complementary symmetry cannot be obtained. .
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Considering an optical filter for performing vestigial sideband modulation in optical communication, this optical filter is of a type that can have a large extinction ratio in order to suppress crosstalk from adjacent channels during wavelength multiplexing. It is necessary to use it.
[0011]
However, as described above, it is difficult to realize an optical filter having complementary symmetry required by residual sideband modulation. Further, when a narrower band optical filter is inserted in order to realize higher-density wavelength multiplexing, the waveform distortion becomes larger under the condition that satisfies the expression (2). And since waveform distortion means waveform deterioration, it becomes a big barrier in ensuring the reliability of communication, and is a big problem in realizing long-distance and large-capacity optical communication stably. Therefore, development of a technology that solves these problems is eagerly desired.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical communication device that remarkably reduces waveform deterioration when performing residual sideband modulation using a narrow-band optical filter, and stably realizes long-distance and large-capacity optical communication. An object of the present invention is to provide an optical communication apparatus that can be realized.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, according to the present invention, in an optical communication apparatus using intensity modulation, an optical transmitter side includes an optical filter for modulating a residual sideband of an optical signal, and the frequency of the optical signal increases with time. When high frequency components gather at the rear end, the transmission center frequency f of the optical filterfil The carrier frequency f of the optical signalsig If the frequency of the optical signal decreases with time and low frequency components are collected at the rear end of the pulse, the transmission center of the optical filter is set to a higher frequency band. Frequency ffil The carrier frequency f of the optical signalsig Is set to a lower frequency band, and the lower sideband is mainly transmitted.
[0014]
The optical communication device having the above-described configuration has the transmission center frequency f of the optical filter.fil The carrier frequency f of the optical signalsig On the other hand, in the optical signal, when the frequency increases with time and high frequency components are collected at the rear end of the pulse, the frequency decreases with time on the upper side band side, and low frequency components are collected at the rear end of the pulse. In this case, the lower sideband is set. Therefore, it is possible to perform residual sideband modulation even for an optical signal having a frequency chirp and having a biased frequency spectrum, and it is possible to generate an optical NRZ pulse in which the spread of the optical signal band is suppressed. In addition, it is possible to provide an optical communication apparatus that remarkably reduces waveform deterioration when performing residual sideband modulation using a narrow band optical filter, and to stably realize long-distance and large-capacity optical communication.
[0015]
Therefore, when performing residual sideband modulation using a narrowband optical filter, it is possible to provide an optical communication device that enables high-quality communication with little waveform deterioration and stable long-distance and large-capacity optical communication. In addition, it is possible to provide an optical communication apparatus that can be implemented in a high-density manner and that can multiplex wavelengths with high density and can secure a large number of channels.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. The characteristics shown in the present invention are obtained by numerical simulation.
[0017]
(First specific example)
In the first specific example, in an optical communication apparatus using intensity modulation, the full width at half maximum B is placed on the optical transmitter side.fil And a transmission center frequency f of the optical filter.fil And the carrier frequency f of the optical signalsig 0.5Bfil <| Fsig -Ffil It is a residual sideband modulation system that blocks one sideband of the optical signal and leaves a part of the sideband to be removed by setting within a range in which | The details will be described below.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a first specific example of the first invention. In the figure, 1 is an optical transmitter, 2 is a semiconductor laser light source, 3 is an external optical modulator, 5 is an optical fiber amplifier, 6a is an optical filter, and 7 is an optical fiber.
[0019]
Among these, the semiconductor laser light source 2 outputs CW (Continuous-Wave) light 101, and the external optical modulator 3 modulates the intensity of the CW light 101 with the transmission signal 4 to generate an optical signal having an NRZ pulse waveform. 102 is output. The optical fiber amplifier 5 amplifies and outputs the optical signal 102, and the optical filter 6a outputs the optical signal amplified by the optical fiber amplifier 5 while suppressing the spread of the optical signal band. The optical fiber 7 is a transmission line of the optical communication system, and transmits the output from the optical filter 6a.
[0020]
The optical transmitter 1 includes the semiconductor laser light source 2, the external optical modulator 3, the optical fiber amplifier 5, and the optical filter 6a. The operation of the optical transmitter 1 having such a configuration will be described. CW light 101 is output from the semiconductor laser light source 2, and the CW light 101 is intensity-modulated by the transmission signal 4 by the external optical modulator 3 to become an optical signal 102 having an NRZ pulse waveform. The transmission speed of the transmission signal 4 is Bsig Represented by
[0021]
The optical signal 102 having the NRZ pulse waveform is amplified by the optical fiber amplifier 5, and the optical filter 6a suppresses the spread of the optical signal band, and is input to the optical fiber 7 and transmitted.
[0022]
Here, the present invention is characterized by the optical filter 6a. In the description of the specific example of the present invention, the shape of the transmission characteristic of the optical filter 6a was considered for the Gaussian type, the third order Butterworth type, and the etalon type.
[0023]
Therefore, the details of the optical filter 6a will be described next. First, the optical signal 102 is an NRZ pulse waveform having no frequency chirp. When the transmission rate is 10 Gb / s (gigabit / second), the optical signal 102 has an eye pattern as shown in FIG. It has a frequency spectrum as shown in FIG.
[0024]
The eye pattern shown in the present invention is obtained after an ideal square wave detection by a photo detector as a photo detector.sig It is an eye pattern when it passes through a low-pass filter having a cutoff frequency of × 0.75.
[0025]
As can be seen from the figure, the frequency spectrum shown in FIG. 2B has signal components in both sidebands. Conventional optical signals are transmitted in such a double sideband, but in this case, the bandwidth required for transmission is 2B.sig A degree is required.
[0026]
In the present invention, in order to reduce the band required for transmission, one sideband is gently cut off by the narrow-band optical filter 6a to perform residual sideband modulation. For example, the transmission bandwidth of the optical filter 6a is 9.375 GHz (0.075 nm), and the shape of the transmission characteristic is a Gaussian type.
[0027]
Carrier frequency f of optical signal 102 incident on optical filter 6asig And the transmission center frequency f of the optical filter 6afil Detuning amount Δf = ffil -Fsig FIG. 3 and FIG. 4 show the eye pattern and frequency spectrum of the emitted light signal 103 with respect to.
[0028]
FIG. 3A shows an example in which the detuning amount Δf is 0.0 GHz, and the full width at half maximum B of the optical filter 6a to be inserted is shown.fil Is the optical signal transmission speed Bsig In FIG. 3A, [a-I] indicates an eye pattern, and [a-II] in FIG. 3A indicates a frequency spectrum. As shown in FIG. 3A, the full width at half maximum B of the optical filter 6a to be inserted is shown.fil Is the optical signal transmission speed Bsig Especially if B is not wide enoughfil ≦ 3Bsig In the case of fsig = FfilIs set, the high-frequency signal components in both sidebands are greatly attenuated, so that a pattern effect appears and waveform distortion occurs.
[0029]
FIG. 3B shows an example in which the detuning amount Δf is 3.125 GHz, [b-I] in FIG. 3B shows an eye pattern, and [b-II] in FIG. 3B shows a frequency spectrum. ing.
[0030]
4A shows an example in which the detuning amount Δf is 4.0 GHz, [a-I] in FIG. 4A is an eye pattern, and [a-II] in FIG. 4A is a frequency spectrum. Is shown.
[0031]
FIG. 4B shows an example in which the detuning amount Δf is 5.0 GHz, [b-I] in FIG. 4B shows an eye pattern, and [b-II] in FIG. 4B shows a frequency spectrum. ing.
[0032]
In the case of the detuning amount Δf = 3.125 GHz (0.025 nm) where the condition of the above-described equation (2) shown in FIG. 3B is satisfied, and the detuning amount Δf = 4.4 shown in FIG. The eye pattern and frequency chirp at 0 GHz (0.032 nm) are compared.
[0033]
In FIG. 3B, the full width at half maximum B of the inserted optical filter.fil Is optical signal band Bsig Therefore, the high-frequency signal component is attenuated, the pattern effect remains, and the waveform distortion is large. In FIG. 4C, although there is a pattern effect, the balance between the high-frequency signal component and the low-frequency signal component is maintained, so that the eye pattern is shown in FIGS. 3A, 3B, and 4B. You can see that it is open compared to).
[0034]
However, as shown in FIG.fil On the other hand, when the signal is detuned, the low-frequency signal component attenuates and causes a large waveform deterioration. Therefore, it is necessary to select an optimal Δf. The optimum Δf includes an optical signal transmission speed BsigAnd full width at half maximum B of optical filter 6afil Is greatly involved.
[0035]
FIG. 5 shows the transmission characteristics normalized by the transmission speed of the optical signal when the shape of the transmission characteristic of the optical filter 6a is a Gaussian type, a 3rd butterworth type, and an etalon type (fabry-perot). Bandwidth Bfil / Bsig Detuning amount with respect to Δf / Bsig And eye penalty (loss). The eye penalty in the present invention is expressed in decibels by the ratio of the eye opening width obtained over the identification time zone of 20% width of the 1-bit time slot and the average “1” and “0” level difference in this identification time zone. It is a value expressed in [dB]. Since no noise at the receiver end or the like is taken into consideration, this eye penalty represents a received light power penalty.
[0036]
From FIG. 5, the transmission bandwidth B in each optical filter.fil / Bsig Detuning amount Δf / Bsig Are almost equal, but there are differences in the size and rate of change of the eye penalty. The Gaussian type and etalon type whose cutoff characteristics change slowly with respect to frequency include a relatively wide band before the extinction ratio becomes sufficiently large, so that the frequency spectrum of the optical signal may be largely cut off. No, the eye penalty changes slowly.
[0037]
On the other hand, a type having a steep cutoff characteristic such as a third-order Butterworth type has a sufficiently large extinction ratio in a not-so-wide band, and thus the eye penalty is rapidly deteriorated even if it is slightly deviated from the optimum Δf. Also, in the Gaussian and Butterworth types, the normalized full width at half maximum Bfil / Bsig Optimum detuning amount Δf / B when changingsig Is shown in FIG.
[0038]
From FIG.fil / Bsig ≦ 2.0, optimal detuning amount Δf / B of Gaussian type and Butterworth typesig Are approximately equal, but Bfil / Bsig When ≧ 2.0, the optimum Δf / Bsig It can be seen that there is a difference. This is considered to be due to the difference in the extinction ratio slope around the cutoff frequency in the transmission characteristics of the optical filter.
[0039]
From the above conditional expression (2), the optimum detuning amount Δf in the residual sideband modulation in wireless communication is Δf = 0.5Bsig Met. However, when a narrow-band optical filter is used, the detuning amount Δf is Δf> 0.5B from FIG. 5 and FIG.sig It is considered effective to set to.
[0040]
Further, in the Gaussian type and third order Butterworth type optical filters in this specific example, the full width at half maximum B of the optical filter normalized from FIG.fil / Bsig And optimal detuning amount Δf / Bsig The relationship of
Δf / Bsig = 0.575Bfil / Bsig -0.025 (3)
And it is known that optimal results are obtained when this relationship is maintained. When the optical signal contains frequency chirp, the optimum Δf varies depending on the size of the frequency chirp from the above approximate relationship.
[0041]
As described above, in this specific example, the optical communication device is an optical communication device using intensity modulation.fil And a transmission center frequency f of the optical filter.fil And the carrier frequency f of the optical signalsig The
0.5Bfil <| Fsig -Ffil |
By using the residual sideband modulation method that blocks one sideband of the optical signal and leaves a part of the sideband to be removed The carrier frequency f of the optical signal at the optical transmitter side.sig And the transmission center frequency f of the optical filterfil By shifting and setting within a specified range, one sideband of the optical signal is cut off, and residual sideband modulation that transmits some of the sidebands is performed, so that the optical signal waveform is not distorted. In addition, it is possible to generate an optical NRZ pulse in which the spread of the optical signal band is suppressed.
[0042]
However, the residual sideband modulation according to the present invention suppresses the spread of the optical signal band by a narrow-band optical filter, so that the full width at half maximum Bfil If it is too narrow, the signal band is largely cut off, resulting in a large eye penalty. If it is too wide, the sideband on one side transmits up to the secondary high-frequency signal component, so that the spread of the optical signal band cannot be suppressed. Therefore, the full width at half maximum B of the optical filter 6afil Is 0.3-3.0Bsig The range of is more effective.
[0043]
The above has suppressed the spread of the optical signal band without distorting the optical signal waveform by blocking one sideband of the optical signal and performing residual sideband modulation that transmits some of the sidebands. An example has been described in which an optical NRZ pulse can be generated.
[0044]
An example of enabling generation of an optical NRZ pulse that enables residual sideband modulation and suppresses the spread of the optical signal band even for an optical signal having a frequency chirp and having a biased frequency spectrum. This will be described as a second specific example.
[0045]
(Second specific example)
The configuration of the optical transmitter 1 in the second specific example is basically the same as that of FIG. 1, and includes the optical transmitter 1, the semiconductor laser light source 2, the external optical modulator 3, the optical fiber amplifier 5, and the optical filter 6a. However, the external optical modulator 3 is different from the first specific example only in that a frequency chirp is added to the modulated NRZ pulse.
[0046]
Here, the frequency chirp is represented by a parameter C. For the parameter C, a chirp parameter described in the literature, “Residual Chirp in Integrated-Optic Modulators” by Anders at IEEE Photo. Tech. Lett., Vol.4, no.
[0047]
When the frequency chirp C is positive, the frequency decreases with time and low frequency components gather at the rear end of the pulse. When the frequency chirp C is negative, the frequency increases with time and the pulse rear end. This refers to the case where high frequency components are collected.
[0048]
FIG. 7 is a diagram for explaining the difference in frequency spectrum when the frequency chirp exists. FIG. 7A shows an example of the spectrum when there is no frequency chirp C, and FIG. Shows an example of a spectrum when the frequency chirp C is positive, and FIG. 7B shows an example of a spectrum when the frequency chirp C is negative. At this time, the transmission center frequency f of the optical filter 6a for performing the residual sideband modulationfil The carrier frequency f of the optical signalsig On the other hand, there is a difference in eye penalty depending on whether the frequency band is set to a high band or a low band.
[0049]
FIG. 8 shows the transmission rate Bsig = 10 Gb / s, the full width at half maximum of the optical filter is 9.375 GHz (0.075 nm) as a third-order Butterworth type, and the detuning amount Δf / B when the frequency chirp is positive and negativesig And the relationship between eye penalties.
[0050]
From FIG. 8, when the frequency chirp added to the optical signal is positive, the transmission center frequency f of the optical filter is obtained.fil The carrier frequency f of the optical signalsig It can be seen that the eye penalty is smaller when set to a lower frequency band. Conversely, when the frequency chirp added to the optical signal is negative, the transmission center frequency f of the optical filterfil The carrier frequency f of the optical signalsig It can be seen that the eye penalty is smaller when set to a higher frequency band.
[0051]
Since the frequency chirp is added to the optical signal in the laser direct modulation system and the system using an external optical modulator, which are actual optical transmission systems, the transmission center frequency f of the optical filter 6a.fil The direction of the detuning is greatly affected by the transmission characteristics.
[0052]
As described above, the optical communication apparatus according to this specific example includes an optical filter on the optical transmitter side, and when the optical signal is subjected to residual sideband modulation with the optical filter, the optical signal has a frequency over time. Increases and high-frequency components gather at the rear end of the pulse, the transmission center frequency f of the optical filterfil The carrier frequency f of the optical signalsig If the frequency of the optical signal decreases with time and low frequency components are collected at the trailing edge of the pulse, the optical filter transmits the optical filter. Center frequency ffil The carrier frequency f of the optical signalsig Is set to a lower frequency band, and mainly transmits the lower sideband.
[0053]
That is, in this optical communication apparatus, the transmission center frequency f of the optical filterfil The carrier frequency f of the optical signalsig On the other hand, when the frequency of the optical signal increases with time and high frequency components are collected at the rear end of the pulse, the transmission center frequency f of the optical filter is obtained.fil The carrier frequency f of the optical signalsig If the frequency band is set to a lower frequency band, the eye penalty is smaller, so that the frequency decreases on the upper side band side and with time, and when low frequency components are collected at the rear end of the pulse, the transmission center frequency f of the optical filterfil The carrier frequency f of the optical signalsig Since the eye penalty is smaller when set to a higher frequency band, the lower sideband is set. Therefore, even for optical signals with frequency chirp and biased frequency spectrum, it is possible to efficiently apply residual sideband modulation with reduced eye penalty, and to reduce optical signal NRZ pulses with reduced optical signal bandwidth. It is possible to generate.
[0054]
The example of the optical transmitter has been described above. Next, an example of an optical receiver that makes it possible to receive a vestigial sideband modulated optical signal without transmitting unnecessary bands will be described.
[0055]
(Third example)
The third specific example is the transmission center frequency f of the optical filter inserted at the input end of the optical receiver.fil And optical signal carrier frequency fsig Is set to be shifted within a predetermined range, whereby an optical signal subjected to residual sideband modulation can be received without passing through an unnecessary band, which will be described in detail below.
[0056]
FIG. 9 is a block diagram showing a third specific example of the third invention. In the figure, 7 is an optical fiber as a transmission line, 8 is an optical receiver, 5b is an optical fiber amplifier, 6b is an optical filter, 9 is a photodetector, and 10 is a low-pass filter. The optical receiver 8 includes an optical fiber amplifier 5, an optical filter 6, a photodetector 9, and a low-pass filter 10.
[0057]
Among these, the optical fiber amplifier 5b is for amplifying and outputting the received optical signal 104 transmitted through the optical fiber 7, and the optical filter 6b is the amplified received optical signal. This is for limiting the bandwidth of the network. The photodetector 9 detects an optical signal transmitted through the optical filter 6b and converts it into an electrical signal. The low-pass filter 10 is a filter that passes a low-frequency component of the electrical signal and outputs it as an output signal. .
[0058]
In the optical receiver 8 having such a configuration, the received optical signal 104 by the residual sideband modulation transmitted from the transmitting side via the optical fiber 7 is amplified by the optical fiber amplifier 5b, and then amplified by the optical filter 6b. After the band is limited, it is detected by the photo detector 9 and converted into an electric signal. The low-frequency component obtained by passing the converted electric signal through the low-pass filter 10 becomes the reception signal 105.
[0059]
In general, an optical receiver is provided with an optical filter, but the transmission center frequency f of the optical filter 6b.fil Is the carrier frequency f of the received optical signal 104sig It is normal to match. However, since the frequency spectrum of the optical signal 103 on the optical transmitter 8 side according to the present invention is vestigial sideband modulated, the carrier frequency f of the optical signal issig Is asymmetrical. Therefore, the frequency spectrum of the received optical signal 104 on the optical receiver side is also the carrier frequency f.sig Is asymmetrical.
[0060]
Therefore, when the optical filter 6b is not sufficiently wide-band, the carrier frequency f of the optical signal 104sig And the transmission center frequency f of the optical filter 6bfil If they are matched as in the prior art, it is possible not only to transmit unnecessary bands, but also to block necessary bands. Therefore, in the present invention, the transmission center frequency f of the optical filter 6b inserted on the optical receiver side.fil Is the carrier frequency f of the optical signal.sig Need to be detuned.
[0061]
At a transmission speed of 10 Gb / s, an optical signal obtained by detuning a Gaussian optical filter having a bandwidth of 12.5 GHz (0.1 nm) to Δf = + 7.25 GHz on the optical transmitter side and modulating the residual sideband is obtained. As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b) and FIGS. 11 (a) and 11 (b), assuming that the signal is received after passing through a Gaussian optical filter having a bandwidth of 12.5 GHz on the receiver side. The relationship between the eye pattern and the frequency spectrum with respect to the detuning amount Δf is shown. In both cases, [a-I] and [b-I] indicate an eye pattern, and [a-II] and [b-II] indicate a frequency spectrum.
[0062]
10A is an example in which the detuning amount Δf is “3.125 GHz”, and FIG. 10B is an example in which the detuning amount Δf is “0.0 GHz”. a) is an example in which the detuning amount Δf is “3.125 GHz”, and (b) in FIG. 11 is an example in which the detuning amount Δf is “6.125 GHz”.
[0063]
10 (a), (b), and FIG. 11 (b), the pattern effect appears greatly, and the eye pattern is distorted ([a-I] in FIG. 10 (a), FIG. 10). (B), see [b-I] in FIG. 11B), and the eye pattern (see [a-I] in FIG. 11A) is fine at Δf = + 3.125 GHz in FIG. You can see it is open.
[0064]
Thus, the optical filter 6 on the optical receiver side has a detuning direction and the bandwidth Bfil It is necessary to select an optimum detuning amount in consideration of the relationship between Δf and Δf.
[0065]
When the optical filter 6a used on the optical transmission side is a Gauss type, a Butterworth type, and a Fabry-Perot type, and on the reception side, the shape of the transmission characteristic of the optical filter 6b is a Gauss type, a third order Butterworth type, and an etalon type At half-width B of normalized optical filterfil / Bsig Detuning amount for Δf / Bsig FIG. 12 shows the relationship between eye penalties.
[0066]
From FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12, the transmission center frequency f of the optical filter 6b on the optical receiver side.fil For the optical signal 104 to be received.sig Thus, it can be seen that the deterioration of the eye penalty is smaller when the frequency band on the sideband side that is mainly transmitted is matched.
[0067]
In addition to the optical filter 6b, when the optical receiver side further includes a narrow-band optical filter, the transmission characteristics of the entire optical transmission system including the narrow-band optical filter on the optical transmitter side are less narrow-band light. It becomes equal to the transmission characteristic of the filter. Therefore, the transmission center frequency f of the optical filter 6b on the optical receiving side.fil Is the carrier frequency f of the optical signal to be received.sig If the transmission characteristics including the optical filter 6a on the optical transmitter side are considered, the optical filter having a narrower transmission bandwidth is f.fil ~fsig As a result, the pattern effect appears greatly. Further, when the optical filter 6b on the optical receiver side is detuned to the same size as the optical filter 6a on the optical transmitter side, it is equivalent to setting a narrower band optical filter with the same detuning amount. Therefore, as can be seen from the characteristics of FIG. 5, the deterioration of the eye penalty increases.
[0068]
Therefore, the detuning amount of the optical filter on the optical receiver side is set smaller than the detuning amount of the optical filter on the optical transmitter side. This is the same condition as when a narrower band optical filter is inserted with a smaller detuning amount, and there is a point where the eye penalty is minimized.
[0069]
In a specific example of the present invention, on the optical receiver side, the bandwidth of the optical filter is 0.3 to 3.0 B.sig In the case of Δf / Bsig The value does not vary so much, 0.15-0.40Bsig Detuning amount of fsig On the other hand, it is known that a good eye penalty characteristic can be obtained by setting the frequency side of the sideband that is mainly transmitted.
[0070]
As described above, the optical communication apparatus according to the third specific example is an optical receiver that receives a residual sideband modulated optical signal by shifting the carrier frequency of the optical signal and the transmission center frequency of the optical filter by Δf on the optical transmitter side. The optical receiver is provided with an optical filter at the input end, and the transmission center frequency f of the optical filterfil The carrier frequency f of the optical signalsig On the other hand, when the optical signal is mainly an upper sideband signal,
0.0 <ffil -Fsig <| Δf |
When the optical signal is mainly a lower sideband signal
− | Δf | <ffil -Fsig <0.0
In this way, on the optical receiver side, the transmission center frequency f of the optical filter inserted at the input end of the optical receiver is set.fil And optical signal carrier frequency fsig By shifting the value within a predetermined range, it becomes possible to receive a residual sideband-modulated optical signal without transmitting unnecessary bands, thereby significantly reducing waveform deterioration. In addition, long-distance and large-capacity optical communication can be realized stably.
[0071]
The above is an example for a single channel. However, when optical signals for a plurality of channels are multiplexed and transmitted, the following may be performed. This example will be described as a fourth specific example.
[0072]
(Fourth specific example)
The fourth specific example is an example in which optical signals for a plurality of channels are multiplexed and transmitted, and the optical transmitter side has an input port for each channel and is input to the input port. The optical signal to be transmitted has a different carrier frequency for each channel, and the optical combiner combines the plurality of optical signals having different wavelengths with the optical multiplexer. The carrier frequency f of the optical signal transmitted through the port at any one or more portssig And the transmission center frequency f of the portfil By setting the offset, the optical signal transmitted through the port is configured to perform residual sideband modulation, and the optical signal transmitted through a port other than the port is combined to generate a wavelength multiplexed optical signal. The optical signal is provided for transmission, and the optical receiver side has an output port for each channel, and the transmitted residual-sideband modulated optical signal is demultiplexed for each channel to correspond. An optical demultiplexer that outputs to the output port of the channel, and any one or more ports of the optical demultiplexer includes a carrier frequency f of the optical signal transmitted through the portsig And the transmission center frequency f of the portfil This is an example in which a larger number of communication channels can be secured in the same system by demultiplexing the wavelength-multiplexed optical signal into a plurality of optical signals having different wavelengths, and the details will be described below. .
[0073]
FIG. 13 is a block diagram showing a fourth specific example. In the figure, reference numeral 11 denotes a wavelength division multiplexing optical transmission terminal station, which includes optical transmitters 12-1 to 12-N for N channels, an optical multiplexer 13, and an optical fiber amplifier 5a. Each of the N-channel optical transmitters 12-1 to 12-N includes a semiconductor laser light source, an external optical modulator, and an optical fiber amplifier. Each of the optical transmitters 12-1 to 12-N outputs CW light from the respective semiconductor laser light source, and intensity-modulates the CW light with a transmission signal by an external optical modulator to obtain an optical signal having an NRZ pulse waveform. These are optically amplified by an optical fiber amplifier and output.
[0074]
In this wavelength division multiplexing optical transmission terminal station 11, the optical signals from the optical transmitters 12-1 to 12-N for N channels are multiplexed by an optical multiplexer 13 for optical multiplexing, and this wavelength multiplexed optical signal is obtained. After the multiplexed optical signal is amplified via the optical fiber amplifier 5a, the multiplexed optical signal is sent to the optical fiber 7 serving as a transmission path to be transmitted to the receiving side.
[0075]
The wavelength division multiplexing optical receiving terminal station 14 includes optical fiber amplifiers 5b and optical demultiplexers 15 and optical receivers 16-1 to 16-N for each channel of 1 to N. Each of the channels 1 to N has a different carrier frequency for each channel. Here, the first channel has a carrier frequency f.sig1, The second channel has a carrier frequency fsig2, To N-th channel are carrier frequency fsigNIt is assigned and operated. Therefore, the optical multiplexer 13 has input ports for the first channel, the second channel, and the Nth channel, and the transmitters 12-1 to 12-N for each channel are input ports corresponding to the own channel. Connect to allow input. Further, the optical demultiplexer 15 has output ports for the first channel, the second channel, and the Nth channel, and outputs optical signals corresponding to each channel, which are demultiplexed for each channel, to the corresponding output ports. Therefore, the optical receivers 16-1 to 16-N for each channel are connected to the output port corresponding to the own channel.
[0076]
Accordingly, the wavelength division multiplexing optical receiving terminal station 14 receives the wavelength division multiplexed optical signal transmitted through the optical fiber 7 and amplifies it by the optical fiber amplifier 5b. In this configuration, each of the optical receivers 16-1 to 16-N corresponding to each channel can be demultiplexed. Each of the optical receivers 16-1 to 16-N amplifies the received optical signal, passes through an optical filter, detects and converts it into an electrical signal, extracts a necessary signal component through a low-pass filter, and outputs the channel. It has a function of receiving on the Internet.
[0077]
Next, the operation of the optical communication apparatus shown in FIG. 13 will be described. As the optical multiplexer / demultiplexer 13 of the wavelength division multiplexing terminal station 11 and the optical multiplexer / demultiplexer 15 of the wavelength division multiplexing reception terminal station 14, a Littrow type using an diffraction grating or an AWG (Arrayed Wavelength Grating) type is mainly used. These Littrow and AWG types have band-limiting characteristics with respect to wavelengths, unlike the characteristics of couplers and the like.
[0078]
Therefore, in this system, the optical signal transmitted from each of the optical transmitters 12-1 to 12-N for each channel is the carrier frequency f.sig1~ FsigNIs the transmission center frequency f of the port for each channel of the optical multiplexer 13.sig1~ FsigNAre set in advance so as to be detuned and input to the optical multiplexer 13, respectively. Then, the optical multiplexer 13 optically multiplexes these optical signals for each channel into wavelength multiplexed light and outputs it. The optical signal of each channel is transmitted by its corresponding carrier frequency f.sig1~ FsigNOn the other hand, since each of them is detuned and input to the optical multiplexer 13, the output optical signal of the optical multiplexer 13 is a wavelength in which the optical signals of the respective channels are collectively subjected to residual sideband modulation. It becomes a multiplexed optical signal.
[0079]
Since the band of the vestigial sideband optical signal is narrower than the band of the normal double sideband optical signal, it is possible to multiplex at a higher density in wavelength multiplexing. Therefore, the communication system can secure more communication channels.
[0080]
FIG. 14 (a) shows the frequency spectrum distribution during wavelength multiplexing of a vestigial sideband modulated optical signal. For comparison, FIG. 14B shows a frequency spectrum distribution of a wavelength-division multiplexed optical signal by a conventional double sideband modulation which is a conventional example.
[0081]
The conventional optical signal has a carrier frequency fsig The frequency spectrum with the signal component symmetrically distributed around the center is distributed, but the optical signal of the present invention gently cuts off the frequency spectrum on one side and leaves a part, so that the signal component is not lost Has a frequency spectrum concentrated almost on one side. Therefore, the spread of the entire frequency spectrum distribution of the optical signal according to the present invention is narrower than that of the conventional frequency spectrum distribution. In the wavelength division multiplexing optical transmission system to which the optical signal of the present invention is applied, the channels are multiplexed at a higher density. Therefore, a larger number of channels can be multiplexed within the same frequency band.
[0082]
Of course, also in the wavelength division multiplexing optical receiving terminal station 14, the carrier frequency f of each channel of the wavelength division multiplexed optical signal that has been transmitted.sig1~ FsigNAnd the transmission center frequency f of the optical demultiplexer 16sig1~ FsigNBy detuning, it is possible to split a residual sideband optical signal wavelength-multiplexed in a lump by transmitting only a necessary band.
[0083]
In addition, the detuning amount of the optical multiplexer / demultiplexer 13 in the optical transmitting terminal station 11 and the optical multiplexer / demultiplexer 15 in the optical receiving terminal station 14 is the same as that of the transmission characteristics of the optical multiplexer / demultiplexers 13 and 15, Gauss type or third order Butterworth type. Therefore, in the wavelength division multiplexing optical transmission system in the fourth specific example, the same setting as in the first, second and third specific examples of the present invention may be used.
[0084]
In the wavelength division multiplexing optical transmission system according to the fourth embodiment of the present invention, it is not necessary to insert an optical filter for each channel, and only the optical multiplexer / demultiplexer necessary for wavelength multiplexing is used to perform residual operation. Sideband modulation, multiplexing, and demultiplexing can be performed, enabling higher-density wavelength multiplexing.
[0085]
As described above, the fourth specific example is an optical signal multiplexing of the optical communication device in the first to third specific examples, and the optical filter inserted on the optical transmitter side is an optical multiplexer, In addition, the optical filter inserted on the optical receiver side is an optical demultiplexer. Further, on the optical transmitter side, an optical multiplexer is provided, a plurality of optical signals having different wavelengths are inserted into the optical multiplexer, and light transmitted through the port at any one or more ports of the optical multiplexer Signal carrier frequency fsig And the transmission center frequency f of the portfil The optical signal transmitted through the port is modulated by vestigial sideband modulation and combined with the optical signal transmitted through the port other than the port to generate and transmit a wavelength multiplexed optical signal. It is characterized by.
[0086]
Further, an optical demultiplexer is provided on the optical receiver side, and a wavelength division multiplexed optical signal including an optical signal subjected to residual sideband modulation is inserted into the optical demultiplexer, and any one of the optical demultiplexers is inserted. In the above ports, the carrier frequency f of the optical signal transmitted through the portsig And the transmission center frequency f of the portfil The wavelength-multiplexed optical signal is demultiplexed into a plurality of optical signals having different wavelengths.
[0087]
In this optical communication device, on the optical transmitter side, by utilizing the band limiting characteristics of the optical multiplexer, the optical signals of a plurality of channels are batched, and the residual sideband modulation is performed to multiplex the optical signals. On the optical receiver side, a plurality of optical signals by wavelength side multiplexed residual sideband modulation are transmitted only in the necessary band on the optical receiver side. Branching at once.
[0088]
In this optical communication device, the optical signal of each channel is suppressed from spreading of the optical signal band by vestigial sideband modulation, so that the interval between adjacent channels can be narrowed. Therefore, according to the present system, it is possible to perform wavelength multiplexing at a higher density with the same device scale as the conventional wavelength division multiplexing optical transmission system, and it is possible to secure more channels.
[0089]
While various specific examples have been described above, the present invention is not limited to this specific example and can be implemented with various modifications.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a narrow-band optical filter is used, a residual sideband modulated optical signal that suppresses the spread of the optical signal band on the optical transmitter side can be generated. It is possible to provide an optical communication device that can receive an optical signal modulated by vestigial sideband modulation on the optical receiver side while blocking unnecessary bands, and is expected to be used for long-distance and large-capacity transmission. Optical transmission can be realized.
[0091]
Furthermore, according to the present invention, even when a narrow-band optical filter is used, a residual sideband modulated optical signal that suppresses the spread of the optical signal band on the optical transmitter side can be generated. It is possible to provide an optical communication apparatus that can receive an optical signal subjected to residual sideband modulation on the receiver side through only a necessary band. Furthermore, when the present invention is applied to a wavelength division multiplexing transmission system, residual sideband modulation is performed on a plurality of channels at once in an optical multiplexer and an optical demultiplexer without adding a new component. The band-modulated optical signals can be separated and transmitted through only a necessary band at a time, and high-density wavelength multiplexing optical transmission expected as long-distance large-capacity transmission can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram for explaining the present invention and showing a schematic configuration of a first specific example of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing an eye pattern and a frequency spectrum of an optical signal.
FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention and showing a relationship between an eye pattern of a transmission optical signal and a frequency spectrum with respect to a detuning amount according to a first specific example of the present invention;
FIG. 4 is a diagram for explaining the present invention, and showing a relationship between an eye pattern of a transmission optical signal and a frequency spectrum with respect to a detuning amount according to a first specific example of the present invention;
FIG. 5 is a diagram for explaining the present invention, and showing the relationship between the detuning amount and the eye penalty for each transmission characteristic of the optical filter in the first specific example of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the present invention and showing a relationship among an optical filter, a bandwidth, and a detuning amount setting range in the first specific example of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the present invention and showing a frequency spectrum when a frequency chirp exists.
FIG. 8 is a diagram for explaining the present invention, and shows a relationship between a detuning amount and an eye penalty in the presence of a frequency chirp with respect to each transmission characteristic of an optical filter.
FIG. 9 is a block diagram for explaining the present invention and showing a schematic configuration of a third specific example of the present invention;
FIG. 10 is a diagram for explaining the present invention and showing an eye pattern and a frequency spectrum of a received optical signal with respect to a detuning amount in a third specific example of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the present invention and showing an eye pattern and a frequency spectrum of a received optical signal with respect to a detuning amount in a third specific example of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining the present invention, and showing the relationship between the detuning amount and the eye penalty for each transmission characteristic of the optical filter in the third specific example of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram for explaining the present invention and showing a schematic configuration of a fourth specific example of the present invention;
FIG. 14 is a diagram for explaining the present invention, wherein the frequency spectrum distribution of the wavelength multiplexed optical signal in the fourth specific example of the present invention and the frequency spectrum distribution of the wavelength multiplexed optical signal in the conventional example for comparison; The figure which showed.
[Explanation of symbols]
1 ... Optical transmitter
2 ... Semiconductor laser light source
3 ... External light modulator
4 ... Transmission signal
5a, 5b ... Optical fiber amplifier
6a, 6b ... Optical filter
7. Optical fiber
8 ... Optical receiver
9 ... Photo detector
10 ... Low-pass filter
11 ... wavelength division multiplexing optical transmission terminal
12-1 to N: WDM optical transmitter
13 ... Optical multiplexer
14: Wavelength multiplexed optical receiving terminal
15 ... Optical demultiplexer
16-1 to N: Optical receiver for WDM
101 ... CW light
102 ... NRZ pulse optical signal
103: Transmitted optical signal
104: Received optical signal
105 ... Received signal

Claims (1)

強度変調を用いた光通信装置において、光送信器側は、レーザ光源、該レーザ光源から出力される光を伝送速度 B sig の送信信号により強度変調して光信号を出力する外部光変調器、及び前記光信号を残留側波帯変調するための半値全幅 B fil が0.3〜3.0 B sig の範囲である光フィルタを備えると共に、前記光信号が時間とともにその周波数が増加し、パルス後端部に高周波成分が集まる場合には、前記半値全幅 B fil と、前記光フィルタの透過中心周波数f fil と、前記光信号の搬送波周波数f sig との間で、0.5 B fil sig fil |の関係が成り立つ範囲内で、該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig よりも高い周波数帯に設定して主に上側波帯を透過させる構成とし、また前記光信号が時間と共にその周波数が減少し、パルス後端部に低周波成分が集まる場合には、前記関係が成り立つ範囲内で、該光フィルタの透過中心周波数ffil を該光信号の搬送波周波数fsig をよりも低い周波数帯に設定して主に下側波帯を透過させる構成とすることを特徴とする光通信装置。In the optical communication device using intensity modulation, the optical transmitter side is a laser light source, an external optical modulator that outputs an optical signal by intensity-modulating light output from the laser light source with a transmission signal of transmission speed B sig , and with FWHM B fil for vestigial sideband modulation of the optical signal comprises an optical filter in the range of 0.3 to 3.0 B sig, the optical signal is increased its frequency with time, pulse When high-frequency components are collected at the rear end , 0.5 B fil between the full width at half maximum B fil , the transmission center frequency f fil of the optical filter, and the carrier frequency f sig of the optical signal < f sig f fil Within the range in which the relationship | is satisfied, the transmission center frequency f fil of the optical filter is set to a frequency band higher than the carrier frequency f sig of the optical signal to mainly transmit the upper side band, and the light When the frequency of the signal decreases with time and low frequency components gather at the rear end of the pulse , the transmission center frequency f fil of the optical filter is changed to the carrier frequency f sig of the optical signal within the range where the above relationship holds. An optical communication device characterized in that a lower frequency band is set mainly to transmit the lower sideband.
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