JP7710146B2 - Optical transmitting device and transmitting method - Google Patents
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Description
本発明は、光送信装置及び送信方法に関する。 The present invention relates to an optical transmitting device and a transmitting method.
加入者宅へ映像を配信するネットワークシステムとして、例えばFTTH(Fiber to the Home)型CATV(Cable Television)システムが知られている。図5に、従来のFTTH型CATVシステム1のネットワーク構成の一例を示す。図5に示されるように、FTTH型CATVシステム1は、例えば、ヘッドエンド100(Head-End)と、光送信装置200(Tx)と、増幅器300(V-OLT)と、各々の加入者宅等に設置される光受信装置400(V-ONU)と、を含んで構成される。 As a network system for distributing video to subscribers' homes, for example, an FTTH (Fiber to the Home) CATV (Cable Television) system is known. FIG. 5 shows an example of the network configuration of a conventional FTTH CATV system 1. As shown in FIG. 5, the FTTH CATV system 1 is configured to include, for example, a head end 100 (Head-End), an optical transmitting device 200 (Tx), an amplifier 300 (V-OLT), and an optical receiving device 400 (V-ONU) installed in each subscriber's home, etc.
ヘッドエンド100は、放送局から送信される映像信号を乗せた電波を地上の送信塔や人工衛星等を介して受信し、受信した電波に対して増幅等の調整を行う。そして、ヘッドエンド100は、当該映像信号に基づく電気信号を光送信装置200へ出力する。光送信装置200は、取得した電気信号を光信号に変換し、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。光伝送路は、中継ネットワーク500の区間とアクセスネットワーク600の区間とに分けられる。The headend 100 receives radio waves carrying video signals transmitted from broadcast stations via terrestrial transmission towers or artificial satellites, and performs adjustments such as amplification on the received radio waves. The headend 100 then outputs an electrical signal based on the video signal to the optical transmission device 200. The optical transmission device 200 converts the acquired electrical signal into an optical signal, and sends the optical signal to an optical transmission path constructed of optical fiber. The optical transmission path is divided into a section for the relay network 500 and a section for the access network 600.
中継ネットワーク500は、光送信装置200とアクセスネットワーク600との間をつなぐ通信ネットワークである。中継ネットワーク500では、伝送距離が長距離に及ぶ場合等において、中継用アンプとして機能する増幅器300が多段構成される。各々の増幅器300(V-OLT)は、増幅した光信号を、後段の他の増幅器300へ送出したり、アクセスネットワーク600の区間内の例えば光受信装置400(V-ONU)等の機器へ送出したり、あるいは、光カプラによって光信号を分岐させて後段の他の増幅器300及びアクセスネットワーク600の区間内の機器の双方へ送出したりする。The relay network 500 is a communication network that connects the optical transmission device 200 and the access network 600. In the relay network 500, when the transmission distance is long, the amplifiers 300 that function as relay amplifiers are configured in multiple stages. Each amplifier 300 (V-OLT) sends the amplified optical signal to another amplifier 300 in the subsequent stage, sends it to equipment such as an optical receiving device 400 (V-ONU) in the section of the access network 600, or branches the optical signal by an optical coupler and sends it to both another amplifier 300 in the subsequent stage and equipment in the section of the access network 600.
一方、アクセスネットワーク600は、中継ネットワーク500と光信号を終端する各光受信装置400との間をつなぐ通信ネットワークである。アクセスネットワーク600では、中継ネットワーク500から出力された光信号を複数の加入者宅に設置された光受信装置400へ分配するために、一般的に、PON(Passive Optical Network;受動光ネットワーク)構成が適用される。更に、図5に示されるように、PON構成による光信号の分配に伴う損失及び増幅器300による光信号の分岐に伴う損失等の補償を目的として、アクセスネットワーク600にも不図示の増幅器(アクセス用アンプ)が用いられる場合がある。On the other hand, the access network 600 is a communication network that connects the relay network 500 and each optical receiving device 400 that terminates the optical signal. In the access network 600, a PON (Passive Optical Network) configuration is generally applied to distribute the optical signal output from the relay network 500 to the optical receiving devices 400 installed in multiple subscriber homes. Furthermore, as shown in FIG. 5, an amplifier (access amplifier) not shown may also be used in the access network 600 for the purpose of compensating for losses associated with the distribution of optical signals by the PON configuration and losses associated with the branching of optical signals by the amplifier 300.
上記のようなネットワーク構成を有する従来のFTTH型CATVシステム1では、光伝送方式として、例えばFM(Frequency Modulation;周波数変調)一括変換方式が用いられる(例えば、非特許文献1参照)。このFM一括変換方式では、光送信装置200は、ヘッドエンド100から出力された、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を受信し、当該電気信号を一括して1チャンネルの広帯域な周波数変調(FM)信号に変換する。更に、光送信装置200は、変換されたFM信号を、強度変調によって光信号に変換し、光伝送路へ送出する。一方、光受信装置400は、光伝送路から光信号を受光すると、当該光信号を電気的なFM信号へ変換し、更に復調する。これにより、光受信装置400は、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を取り出すことができる。In the conventional FTTH CATV system 1 having the above-mentioned network configuration, for example, an FM (Frequency Modulation) batch conversion method is used as the optical transmission method (see, for example, Non-Patent Document 1). In this FM batch conversion method, the optical transmitter 200 receives the frequency-multiplexed multi-channel video electrical signal output from the headend 100 and converts the electrical signal into a single-channel wideband frequency modulation (FM) signal in a batch. Furthermore, the optical transmitter 200 converts the converted FM signal into an optical signal by intensity modulation and sends it to the optical transmission path. On the other hand, when the optical receiver 400 receives an optical signal from the optical transmission path, it converts the optical signal into an electrical FM signal and further demodulates it. As a result, the optical receiver 400 can extract the frequency-multiplexed multi-channel video electrical signal.
ここで、従来の光送信装置200bの構成の一例について説明する。図6は、非特許文献2によって開示されている光送信装置200b(Tx)の構成である。周波数多重された多チャンネルの電気信号は、帯域毎に別々に光送信装置200bに入力される。ここでは、電気信号Aが電気信号入力端子11に入力され、電気信号Bが電気信号入力端子12に入力される。電気信号Aは、レーザダイオード21(LD)の後段に接続された光位相変調器31に入力され、光信号を位相変調する。一方、電気信号Bは、分配器8によって2分岐されたあと、レーザダイオード21及びレーザダイオード22にて光信号を直接変調する。光信号が入力信号によって直接変調されることによって、周波数チャーピングが生じる(すなわち、周波数変調が行われる)。このとき、図6に示されるように、分配器8によって分岐された電気信号Bの一方に移相器9を用いることで、互いに逆位相となる電気信号をレーザダイオード21及びレーザダイオード22へそれぞれ入力させるようにすることができる。これにより、残留する強度変調成分が抑圧される。Here, an example of the configuration of a conventional optical transmission device 200b will be described. FIG. 6 shows the configuration of the optical transmission device 200b (Tx) disclosed in Non-Patent Document 2. Frequency-multiplexed multi-channel electrical signals are input to the optical transmission device 200b separately for each band. Here, electrical signal A is input to the electrical signal input terminal 11, and electrical signal B is input to the electrical signal input terminal 12. Electrical signal A is input to an optical phase modulator 31 connected to the rear stage of a laser diode 21 (LD), and phase-modulates the optical signal. On the other hand, electrical signal B is split into two by a splitter 8, and then directly modulates the optical signal by the laser diode 21 and the laser diode 22. The optical signal is directly modulated by the input signal, resulting in frequency chirping (i.e., frequency modulation). At this time, as shown in FIG. 6, by using a phase shifter 9 on one of the electrical signal B split by the splitter 8, electrical signals with opposite phases to each other can be input to the laser diode 21 and the laser diode 22, respectively. This suppresses the remaining intensity modulation components.
レーザダイオード21及びレーザダイオード22から出力された光信号は光合波器4によって合波され、フォトダイオード51(PD)に入力される。フォトダイオード51では光ヘテロダイン検波が行われ、レーザダイオード21及びレーザダイオード22の発振周波数差に等しい周波数を中心とするFM信号がフォトダイオード5から出力される。FM信号は、光強度変調器6に入力され、伝送用のレーザダイオード23からの出力光を強度変調する。強度変調によって生成された信号光は、伝送ファイバによって光受信装置400へ伝送される。The optical signals output from the laser diode 21 and the laser diode 22 are multiplexed by the optical multiplexer 4 and input to the photodiode 51 (PD). The photodiode 51 performs optical heterodyne detection, and an FM signal centered on a frequency equal to the difference in the oscillation frequencies of the laser diode 21 and the laser diode 22 is output from the photodiode 5. The FM signal is input to the optical intensity modulator 6, which intensity-modulates the output light from the transmission laser diode 23. The signal light generated by the intensity modulation is transmitted to the optical receiving device 400 via the transmission fiber.
ここで、電気信号Aを変調する際のレーザダイオード21、レーザダイオード22の役割について説明する。図13は、従来の光送信装置200の構成の一例を示すブロック図である。但し、電気信号Aの変調に直接関係しない構成要素については記載を省略している。Here, we will explain the roles of the laser diode 21 and the laser diode 22 when modulating the electrical signal A. Figure 13 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional optical transmission device 200. However, components that are not directly related to the modulation of the electrical signal A are omitted.
フォトダイオード51の入力端における、光位相変調器31からの出力光の電界E1(t)、及びレーザダイオード22からの出力光の電界E2(t)は、それぞれ以下の(1)式及び(2)式によって表すことができる。 At the input end of the photodiode 51, the electric field E 1 (t) of the output light from the optical phase modulator 31 and the electric field E 2 (t) of the output light from the laser diode 22 can be expressed by the following equations (1) and (2), respectively.
ここで、tは、時刻である。E1(t)及びE2(t)は、時刻tにおける電界の瞬間値である。E1及びE2は、電界の最大値である。ω1及びω2は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ1(t)は、電気信号入力端子11から入力される電気信号である(但し、この電気信号は、電気信号入力端子11と光位相変調器31との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器31に入力される電気信号と同じものである)。mは、光位相変調器31の変調効率を表す定数である。 Here, t is time. E1 (t) and E2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t. E1 and E2 are the maximum values of the electric field. ω1 and ω2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated. Electric signal φ1 (t) is an electric signal input from electric signal input terminal 11 (however, this electric signal is the same as the electric signal input to optical phase modulator 31 because there is no loss or phase shift between electric signal input terminal 11 and optical phase modulator 31). m is a constant representing the modulation efficiency of optical phase modulator 31.
これらの光入力に基づいて、フォトダイオード51においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力される電気信号(ヘテロダイン検波信号)の電流I(t)は、以下の(3)式によって表される。Based on these optical inputs, heterodyne detection is performed in the photodiode 51. As a result, the current I(t) of the output electrical signal (heterodyne detection signal) is expressed by the following equation (3):
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード51の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω2以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。 Here, "<...>" is an operator that performs averaging processing according to the band of the photodiode 51. That is, this operator gives an average value to components that vary at angular frequencies equal to or greater than ω1 or ω2 .
ここで、上記の(1)式から明らかなように、レーザダイオード21の役割は、電気信号φ1(t)重畳用のキャリア光の出力である。また、上記の(2)式から明らかなように、レーザダイオード22の役割は、その電気信号φ1(t)をコヒーレント受信するための局発光の出力である。 As is clear from the above formula (1), the role of the laser diode 21 is to output carrier light for superimposing the electrical signal φ 1 (t), and as is clear from the above formula (2), the role of the laser diode 22 is to output local light for coherently receiving the electrical signal φ 1 (t).
上記の(3)式に示されるように、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流I(t)においては、光位相変調器31に入力される電気信号φ1(t)に比例する値で位相変調を行う形となっている。 As shown in the above equation (3), the current I(t) output as a result of heterodyne detection is phase-modulated with a value proportional to the electrical signal φ 1 (t) input to the optical phase modulator 31.
電気信号Bを直接変調するための2個のレーザダイオード21及びレーザダイオード22には、信号のひずみ特性を向上させるという観点から、バイアス電流と発振周波数との間に非常に高い線形性が要求される。このため、各レーザダイオードの選別コストが非常に高くなるという課題がある。この課題を解決するために、レーザダイオード21及びレーザダイオード22における直接変調を行わず、位相変調のみで全ての電気信号を処理する方法が考えられる。 The two laser diodes 21 and 22 used to directly modulate the electrical signal B require very high linearity between the bias current and the oscillation frequency in order to improve the distortion characteristics of the signal. This poses the problem that the selection cost for each laser diode becomes very high. In order to solve this problem, a method is considered in which all electrical signals are processed only by phase modulation without performing direct modulation in the laser diodes 21 and 22.
図7は、位相変調のみで全ての電気信号を処理するように構成された光送信装置200cの構成例を示す図である。光送信装置200cの構成は、前述の図6に示される従来の光送信装置200bの構成のうち、電気信号入力端子12、分配器8、及び移相器9が省かれた構成である。 Figure 7 shows an example of the configuration of an optical transmitter 200c that is configured to process all electrical signals using only phase modulation. The configuration of the optical transmitter 200c is the same as that of the conventional optical transmitter 200b shown in Figure 6 above, except that the electrical signal input terminal 12, the distributor 8, and the phase shifter 9 are omitted.
ここで、電気信号入力端子11において電気信号Aの入力電力が小さい場合には、フォトダイオード51及びフォトダイオード52から発生する雑音に対して信号電力が小さくなる。これにより、信号対雑音比が低下し、信号品質が劣化する(雑音特性劣化)。一方、電気信号入力端子11において電気信号Aの入力電力が大きい場合には、電気信号入力端子11と光位相変調器31との間に配置された増幅器(不図示)によってひずみが発生し、信号品質が劣化する(ひずみ特性劣化)。このような背景から、FM一括変換を行う光送信装置において、雑音特性及びひずみ特性を同時に向上させることが課題となっている。Here, when the input power of the electrical signal A at the electrical signal input terminal 11 is small, the signal power is small relative to the noise generated by the photodiodes 51 and 52. This reduces the signal-to-noise ratio and deteriorates the signal quality (deterioration of noise characteristics). On the other hand, when the input power of the electrical signal A at the electrical signal input terminal 11 is large, distortion occurs due to the amplifier (not shown) arranged between the electrical signal input terminal 11 and the optical phase modulator 31, and the signal quality deteriorates (deterioration of distortion characteristics). Against this background, the challenge is to simultaneously improve the noise characteristics and distortion characteristics in an optical transmission device that performs FM batch conversion.
本発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであり、雑音特性及びひずみ特性を同時に向上させることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned technical background, and aims to provide technology that can simultaneously improve noise characteristics and distortion characteristics.
本発明の一態様は、電気信号入力部に入力された第1の電気信号を、第2の電気信号と第3の電気信号とに分配する分配器と、前記第3の電気信号を180度移相する移相器と、前記分配器から出力された前記第2の電気信号に基づいて、第1のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第1の光位相変調器と、前記移相器から出力された前記第3の電気信号に基づいて、第2のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第2の光位相変調器と、前記第1の光位相変調器からの出力光と前記第2の光位相変調器からの出力光とを合波し、合波された出力光を第1の出力光と第2の出力光とに分波する光合波器と、前記光合波器からの前記第1の出力光を第1のヘテロダイン検波信号に変換する第1のフォトダイオードと、前記光合波器からの前記第2の出力光を第2のヘテロダイン検波信号に変換する第2のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードとの接続点から出力される前記第1のヘテロダイン検波信号と前記第2のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、第3のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、を備える光送信装置である。One aspect of the present invention includes a splitter that splits a first electrical signal input to an electrical signal input section into a second electrical signal and a third electrical signal, a phase shifter that shifts the phase of the third electrical signal by 180 degrees, a first optical phase modulator that phase-modulates output light from a first laser diode based on the second electrical signal output from the splitter, a second optical phase modulator that phase-modulates output light from a second laser diode based on the third electrical signal output from the phase shifter, and a phase modulator that combines the output light from the first optical phase modulator and the output light from the second optical phase modulator and converts the combined output light into the first output light and the second output light. an optical multiplexer that splits the first output light from the optical multiplexer into a first heterodyne detection signal, a first photodiode that converts the first output light from the optical multiplexer into a first heterodyne detection signal, a second photodiode that converts the second output light from the optical multiplexer into a second heterodyne detection signal, and an optical intensity modulator that intensity-modulates the output light from a third laser diode based on a composite component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal output from a connection point between an anode of one of the first photodiode and a cathode of the other of the first photodiode and the second photodiode.
本発明の一態様は、電気信号入力部に入力された第1の電気信号を、第2の電気信号と第3の電気信号とに分配する分配ステップと、前記第3の電気信号を180度移相する移相ステップと、前記第2の電気信号に基づいて、第1のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第1の光位相変調ステップと、180度移相された前記第3の電気信号に基づいて、第2のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第2の光位相変調ステップと、前記第1の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と前記第2の光位相変調ステップによって位相変調された出力光とを合波し、合波された出力光を第1の出力光と第2の出力光とに分波する光合波ステップと、前記光合波ステップによって合波された前記第1の出力光を、第1のフォトダイオードにより第1のヘテロダイン検波信号に変換する第1の変換ステップと、前記光合波ステップによって合波された前記第2の出力光を、第2のフォトダイオードにより第2のヘテロダイン検波信号に変換する第2の変換ステップと、前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードの接続点から出力される前記第1のヘテロダイン検波信号と前記第2のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、第3のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、を有する送信方法である。One aspect of the present invention includes a distribution step of distributing a first electrical signal input to an electrical signal input section into a second electrical signal and a third electrical signal, a phase shift step of shifting the phase of the third electrical signal by 180 degrees, a first optical phase modulation step of phase modulating an output light from a first laser diode based on the second electrical signal, a second optical phase modulation step of phase modulating an output light from a second laser diode based on the third electrical signal shifted by 180 degrees, and an optical multiplexing step of multiplexing the output light phase-modulated by the first optical phase modulation step and the output light phase-modulated by the second optical phase modulation step, and splitting the multiplexed output light into a first output light and a second output light. a first conversion step of converting the first output light combined in the optical combining step into a first heterodyne detection signal by a first photodiode; a second conversion step of converting the second output light combined in the optical combining step into a second heterodyne detection signal by a second photodiode; and an optical intensity modulation step of intensity-modulating output light from a third laser diode based on a composite component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal output from a connection point between an anode of one of the first photodiode and a cathode of the other of the first photodiode and the second photodiode.
本発明により、FM一括変換を行う光送信装置において、雑音特性及びひずみ特性を同時に向上させることが可能となる。 The present invention makes it possible to simultaneously improve noise and distortion characteristics in an optical transmitting device that performs batch FM conversion.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態おけるネットワークシステムのシステム構成は、前述の図5に示される従来のFTTH型CATVシステム1のネットワーク構成と同様であるため、説明を省略する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. Note that the system configuration of the network system in each embodiment described below is similar to the network configuration of the conventional FTTH CATV system 1 shown in FIG. 5 described above, so the description will be omitted.
<実施形態>
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
<Embodiment>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[光送信装置の構成]
以下、本発明の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る光送信装置200aの構成を示すブロック図である。
[Configuration of optical transmitter]
1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmission device 200a according to an embodiment of the present invention.
図1に示されるように、光送信装置200aは、電気信号入力端子11と、分配器8と、移相器9と、3つのレーザダイオード(レーザダイオード21~23)(LD)と、2つの光位相変調器(光位相変調器31~32)と、2入力2出力の光合波器41と、2つのフォトダイオード(フォトダイオード51~52)(PD)と、光強度変調器6と、光信号出力端子7と、を含んで構成される。As shown in FIG. 1, the optical transmitting device 200a includes an electrical signal input terminal 11, a distributor 8, a phase shifter 9, three laser diodes (laser diodes 21-23) (LD), two optical phase modulators (optical phase modulators 31-32), a two-input, two-output optical multiplexer 41, two photodiodes (photodiodes 51-52) (PD), an optical intensity modulator 6, and an optical signal output terminal 7.
電気信号Aが、電気信号入力端子11から光送信装置200aの内部に取り込まれ、分配器8の入力端子に入力される。分配器8は、入力された電気信号Aを2分割する。分配器8によって2分割された電気信号Aの一方は、光位相変調器31の入力端子に入力される。また、2分割された電気信号Aのもう一方は、移相器9の入力端子に入力される。移相器9に入力された電気信号Aは、180度移相された後に、光位相変調器32の入力端子に入力される。Electrical signal A is taken into the optical transmitting device 200a from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the distributor 8. The distributor 8 splits the input electrical signal A into two. One of the two electrical signals A split by the distributor 8 is input to the input terminal of the optical phase modulator 31. The other of the two electrical signals A is input to the input terminal of the phase shifter 9. The electrical signal A input to the phase shifter 9 is phase-shifted by 180 degrees and then input to the input terminal of the optical phase modulator 32.
レーザダイオード21から出力された光は、光位相変調器31において、電気信号Aによって位相変調される。また、レーザダイオード22から出力された光は、光位相変調器32において、移相された電気信号Aによって位相変調される。これらの位相変調された光は、2入力2出力の光合波器41によって合波された後に分波され、フォトダイオード51及びフォトダイオード52にそれぞれ入力される。The light output from the laser diode 21 is phase-modulated by the electrical signal A in the optical phase modulator 31. The light output from the laser diode 22 is phase-modulated by the phase-shifted electrical signal A in the optical phase modulator 32. These phase-modulated lights are multiplexed by the two-input, two-output optical multiplexer 41, then split and input to the photodiode 51 and the photodiode 52, respectively.
フォトダイオード51及びフォトダイオード52では、ヘテロダイン検波がそれぞれ行われる。フォトダイオード51及びフォトダイオード52からそれぞれ出力される電気信号(ヘテロダイン検波信号)は、光強度変調器6の入力端子に入力される。Heterodyne detection is performed in the photodiode 51 and the photodiode 52. The electrical signals (heterodyne detection signals) output from the photodiode 51 and the photodiode 52 are input to the input terminals of the optical intensity modulator 6.
一方、レーザダイオード23から出力された光は、光強度変調器6において、フォトダイオード51及びフォトダイオード52からそれぞれから出力される電気信号(ヘテロダイン検波信号)の合成成分に基づいて強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子7から光送信装置200aの外部へ出力される。On the other hand, the light output from the laser diode 23 is intensity-modulated in the optical intensity modulator 6 based on the composite component of the electrical signals (heterodyne detection signals) output from the photodiodes 51 and 52. The intensity-modulated signal light is output from the optical signal output terminal 7 to the outside of the optical transmitting device 200a.
図2は、本発明の実施形態に係るバランスド受信器の構成を示す図である。上記の2つのフォトダイオード51及びフォトダイオード52は、バランスド受信器を構成している。バランスド受信器を構成する方法として、例えば図2の(a)に示されるように、フォトダイオード51のアノードとフォトダイオード52のカソードとを接続し、その接続点から電流を出力する方法がある(なお、フォトダイオード51のカソードとフォトダイオード52のアノードに接続される、定電圧源、あるいは、グランド等は、図15(a)では不図示としている)。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of a balanced receiver according to an embodiment of the present invention. The two photodiodes 51 and 52 constitute a balanced receiver. As a method for constructing a balanced receiver, for example, as shown in Figure 2(a), there is a method in which the anode of photodiode 51 and the cathode of photodiode 52 are connected and a current is output from the connection point (note that a constant voltage source or ground, etc. connected to the cathode of photodiode 51 and the anode of photodiode 52 are not shown in Figure 15(a)).
また、バランスド受信器を構成する他の方法として、例えば図15の(b)に示されるように、フォトダイオード51のカソードとフォトダイオード52のアノードとを接続し、その接続点から電流を出力する方法がある(なお、フォトダイオード51のアノードとフォトダイオード52のカソードに接続される、定電圧源、あるいは、グランド等は、図15(b)では不図示としている)。Another method of constructing a balanced receiver is to connect the cathode of photodiode 51 and the anode of photodiode 52 and output a current from the connection point, as shown in Figure 15 (b) (note that a constant voltage source or ground, etc. connected to the anode of photodiode 51 and the cathode of photodiode 52 are not shown in Figure 15 (b)).
フォトダイオード51及びフォトダイオード52ではヘテロダイン検波がそれぞれ行われる。フォトダイオード51及びフォトダイオード52からそれぞれ出力される電気信号(ヘテロダイン検波信号)は、結合された後に、光強度変調器6の入力端子に入力される。一方、レーザダイオード23から出力された光は、光強度変調器6において、フォトダイオード51及びフォトダイオード52からそれぞれ出力される電気信号(ヘテロダイン検波信号)の合成成分に基づいて強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子7から光送信装置200aの外部へ出力される。Heterodyne detection is performed in the photodiode 51 and the photodiode 52. The electrical signals (heterodyne detection signals) output from the photodiode 51 and the photodiode 52 are combined and then input to the input terminal of the optical intensity modulator 6. Meanwhile, the light output from the laser diode 23 is intensity modulated in the optical intensity modulator 6 based on the composite component of the electrical signals (heterodyne detection signals) output from the photodiode 51 and the photodiode 52. The intensity-modulated signal light is output from the optical signal output terminal 7 to the outside of the optical transmission device 200a.
なお、光送信装置200hは、光位相変調器31及び光位相変調器32、あるいは、光強度変調器6が駆動する際に、各電気信号入力端子からそれぞれ入力される電気信号の振幅、あるいは、バイアスを調整し、変調量を制御することがある。そのため、光送信装置200hに、増幅器、減衰器、及びバイアスティーが用いられる場合がある。In addition, when the optical phase modulator 31 and the optical phase modulator 32, or the optical intensity modulator 6 are driven, the optical transmission device 200h may adjust the amplitude or bias of the electrical signals input from each electrical signal input terminal to control the amount of modulation. For this reason, an amplifier, an attenuator, and a bias tee may be used in the optical transmission device 200h.
光合波器41の入力端における、光位相変調器31の出力光の電界E'1(t)、及び光位相変調器32の出力光の電界E'2(t)は、それぞれ以下の(4)式及び(5)式によって表すことができる(詳細は後述される補遺にて説明)。 The electric field E'1 (t) of the output light from the optical phase modulator 31 and the electric field E'2 (t) of the output light from the optical phase modulator 32 at the input end of the optical multiplexer 41 can be expressed by the following equations (4) and (5), respectively (details will be explained in the appendix below).
ここで、tは、時刻である。E'1(t)及びE'2(t)は、時刻tにおける電界の瞬間値である。(√2・E1+√2・e1(t))及び(√2・E2+√2・e2(t))は、電界の振幅である。このうち、√2・E1及び√2・E2はレーザダイオード21及び22の出力電界振幅を表す定数である。 Here, t is time. E'1 (t) and E'2 (t) are instantaneous values of the electric field at time t. (√2· E1 +√2· e1 (t)) and (√2· E2 +√2· e2 (t)) are the amplitudes of the electric field. Of these, √2· E1 and √2· E2 are constants that represent the output electric field amplitudes of the laser diodes 21 and 22.
一方、√2・e1(t)及び√2・e2(t)は時刻tにおけるレーザダイオード21及びレーザダイオード22の出力電界振幅の揺らぎを表す変数である。 On the other hand, √2·e 1 (t) and √2·e 2 (t) are variables representing the fluctuations of the output electric field amplitudes of the laser diode 21 and the laser diode 22 at time t.
ω1及びω2は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ1(t)は、電気信号入力端子11から入力される電気信号である(ここで、(4)式あるいは(5)式においてφ1(t)を含む項がそれぞれ加算あるいは減算されていることは移相器9の有無に依存している)。mは、光位相変調器31及び光位相変調器32の変調効率を表す定数である。 ω1 and ω2 are angular frequencies of the electric field when unmodulated. Electric signal φ1 (t) is an electric signal input from electric signal input terminal 11 (here, whether a term including φ1 (t) is added or subtracted in equation (4) or equation (5) depends on the presence or absence of phase shifter 9). m is a constant representing the modulation efficiency of optical phase modulator 31 and optical phase modulator 32.
光合波器41では、一般に、端子a(あるいは端子b)から入力された光が分波されて端子A及び端子Bから出力される場合、出力光どうしの位相は相対的に90度差を持つことになる。In the optical multiplexer 41, generally, when light input from terminal a (or terminal b) is split and output from terminals A and B, the phases of the output lights have a relative difference of 90 degrees.
このため、光合波器41を透過し端子Aから出力される光のフォトダイオード51の入力端における電界は、光位相変調器31由来成分EA1(t)及び光位相変調器32由来成分EA2(t)ごとに、それぞれ以下の(6)式及び(7)式によって表すことができる(詳細は後述される補遺にて説明)。 Therefore, the electric field at the input end of the photodiode 51 of the light that passes through the optical multiplexer 41 and is output from terminal A can be expressed by the following equations (6) and (7), respectively, for the component E A1 (t) derived from the optical phase modulator 31 and the component E A2 (t) derived from the optical phase modulator 32 (details are explained in the appendix below).
出力光どうしの位相は相対的に90度差を持った結果、端子aから端子Aに透過する光の電界の位相は変化せず((4)式におけるcos⇒(6)式におけるcos)、端子bから端子Aに透過する光の電界の位相は90度変化している((5)式における-sin⇒(7)式におけるcos)。 As a result of the relative phase difference of 90 degrees between the output lights, the phase of the electric field of the light transmitting from terminal a to terminal A does not change (cos in equation (4) ⇒ cos in equation (6)), but the phase of the electric field of the light transmitting from terminal b to terminal A changes by 90 degrees (-sin in equation (5) ⇒ cos in equation (7)).
同様に、光合波器41を透過し端子Bから出力される光のフォトダイオード52入力端における電界は、光位相変調器31由来成分EB1(t)、及び光位相変調器32由来成分EB2(t)ごとに、それぞれ以下の(8)式及び(9)式によって表すことができる。 Similarly, the electric field at the input end of the photodiode 52 of the light that passes through the optical multiplexer 41 and is output from terminal B can be expressed by the following equations (8) and (9), respectively, for the component E B1 (t) derived from the optical phase modulator 31 and the component E B2 (t) derived from the optical phase modulator 32.
出力光どうしの位相は相対的に90度差を持った結果、端子aから端子Bに透過する光の電界の位相は90度変化し((4)式におけるcos⇒(8)式におけるsin)、端子bから端子Bに透過する光の電界の位相は変化していない((5)式における-sin⇒(9)式における-sin)。 As a result of the relative phase difference of 90 degrees between the output lights, the phase of the electric field of the light transmitting from terminal a to terminal B changes by 90 degrees (cos in equation (4) ⇒ sin in equation (8)), while the phase of the electric field of the light transmitting from terminal b to terminal B does not change (-sin in equation (5) ⇒ -sin in equation (9)).
ここで、フォトダイオード51では、(6)式及び(7)式で表される光の入力に基づいて、ヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流IA(t)は、(6)式及び(7)式を用い、以下の(10)式によって表される。 Here, in the photodiode 51, heterodyne detection is performed based on the optical input expressed by equations (6) and (7). As a result, the current I A (t) of the output heterodyne detection signal is expressed by the following equation (10) using equations (6) and (7).
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード51の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω2以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。なお、e1(t)及びe2(t)は微小であることから、e1(t)2、e2(t)2、及び、e1(t)e2(t)の値は0とした。 Here, "<...>" is an operator that performs averaging processing according to the band of the photodiode 51. In other words, this operator gives an average value to components that vary at angular frequencies equal to or greater than ω1 or ω2 . Note that, since e1 (t) and e2 (t) are minute, the values of e1 (t) 2 , e2 (t) 2 , and e1 (t) e2 (t) are set to 0.
同様に、フォトダイオード52では、(8)式及び(9)式で表される光の入力に基づいて、ヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流IB(t)は、(8)式及び(9)式を用い、以下の(11)式によって表される。 Similarly, in the photodiode 52, heterodyne detection is performed based on the optical input expressed by equations (8) and (9). As a result, the current I B (t) of the output heterodyne detection signal is expressed by the following equation (11) using equations (8) and (9).
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード52の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω2以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。なお、e1(t)及びe2(t)は微小であることから、e1(t)2、e2(t)2、及び、e1(t)e2(t)の値は0とした。 Here, "<...>" is an operator that performs averaging processing according to the band of the photodiode 52. In other words, this operator gives an average value to components that vary at angular frequencies equal to or greater than ω1 or ω2 . Note that, since e1 (t) and e2 (t) are minute, the values of e1 (t) 2 , e2 (t) 2 , and e1 (t) e2 (t) are set to 0.
フォトダイオード51及びフォトダイオード52それぞれから出力された電流IA(t)及びIB(t)は、上述の通り結合され電流I(t)の電気信号になった後、光強度変調器6に入力される。この電流I(t)(ヘテロダイン検波信号)は、以下の(12)式によって表される。 The currents I A (t) and I B (t) output from the photodiode 51 and the photodiode 52, respectively, are combined as described above to become an electrical signal of current I(t), which is then input to the optical intensity modulator 6. This current I(t) (heterodyne detection signal) is expressed by the following equation (12).
なお、ここで、IA(t)とIB(t)とが互いに逆符号で合成されるのは、フォトダイオード51及びフォトダイオード52がバランスド受信器構成をとっているためである。 Here, the reason why I A (t) and I B (t) are combined with mutually opposite signs is because the photodiode 51 and the photodiode 52 have a balanced receiver configuration.
上記の(10)式、(11)式及び(12)式の比較から明らかなように、フォトダイオードが1つだけの構成に対し、フォトダイオードが2つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分E1 2、E2 2や揺らぎに起因する成分E1e1(t)、E2e2(t)が消失する。特に、揺らぎに起因する成分E1e1(t)、E2e2(t)は雑音として信号劣化要因となる。そのため、実施形態に係る光送信装置200aによれば、成分E1e1(t)及びE2e2(t)が消失することによって雑音特性及びひずみ特性が向上するという効果がある。 As is clear from the comparison of the above formulas (10), (11) and (12), the configuration with two photodiodes and a balanced receiver, as opposed to the configuration with only one photodiode, causes the DC components E 1 2 and E 2 2 and the components E 1 e 1 (t) and E 2 e 2 (t) caused by fluctuations to disappear from the output electrical signal. In particular, the components E 1 e 1 (t) and E 2 e 2 (t) caused by fluctuations become noise and cause signal degradation. Therefore, according to the optical transmission device 200a according to the embodiment, there is an effect that the noise characteristics and distortion characteristics are improved by eliminating the components E 1 e 1 (t) and E 2 e 2 (t).
また、上記の(3)式及び(12)式の比較から明らかなように、フォトダイオードが1つだけの構成に対し、フォトダイオードが2つでバランスド受信器とする構成によって、実効的な変調効率が、mから2mに増加する。すなわち、従来と同じ変調を行うために必要な電気信号Aの電力は半分になる。そのため、実施形態に係る光送信装置200aによれば、電気信号入力端子11と光位相変調器31との間に配置された増幅器(不図示)により発生するひずみは小さくなり、ひずみ特性が向上するという効果がある。 Also, as is clear from a comparison of the above equations (3) and (12), the effective modulation efficiency increases from m to 2m by using a balanced receiver with two photodiodes compared to a configuration with only one photodiode. In other words, the power of the electrical signal A required to perform the same modulation as in the conventional method is halved. Therefore, according to the optical transmission device 200a of the embodiment, the distortion generated by the amplifier (not shown) arranged between the electrical signal input terminal 11 and the optical phase modulator 31 is reduced, and the distortion characteristics are improved.
なお、バランスド受信器を用いた先行技術として、光合分波器で1つの信号光と1つの局部発振光(無変調光)を合分波し、局部発振光から発生する雑音(相対強度雑音)を除去しながら検波する構成が知られている(参考文献:岩下克,「コヒーレント光通信技術の進展」,日本光学会会誌38巻5号,p.239,2009年5月)。しかしながら、この参考文献には、実施形態における光送信装置200aのように、2つの信号光を合分波し、2つの信号光双方から発生する雑音(E1e1(t)、及び、E2e2(t))を除去しながら検波する構成は開示されておらず、当該構成や効果についての示唆もない。 As a prior art using a balanced receiver, a configuration is known in which an optical multiplexer/demultiplexer multiplexes/demultiplexes one signal light and one local oscillator light (unmodulated light), and detects the signal light while removing noise (relative intensity noise) generated from the local oscillator light (reference: Iwashita Masaru, "Advances in Coherent Optical Communication Technology," Journal of the Optical Society of Japan, Vol. 38, No. 5, p. 239, May 2009). However, this reference does not disclose a configuration in which two signal lights are multiplexed/demultiplexed, and noise (E 1 e 1 (t) and E 2 e 2 (t)) generated from both of the two signal lights is removed while the signal lights are detected, as in the optical transmission device 200a in the embodiment, and there is no suggestion of the configuration or the effect of the configuration.
[光送信装置の動作]
以下、本発明の実施形態に係る光送信装置の動作の一例について説明する。図3は、本発明の実施形態に係る光送信装置200aの動作を示すフローチャートである。
[Operation of the optical transmitter]
An example of the operation of the optical transmission device according to the embodiment of the present invention will be described below. Fig. 3 is a flowchart showing the operation of the optical transmission device 200a according to the embodiment of the present invention.
本フローチャートが示す光送信装置200aの動作は、電気信号Aが電気信号入力端子11に入力された際に開始する。電気信号入力端子11は、電気信号Aを分配器8に入力する。分配器8は、電気信号Aを電気信号A1とA2とに分配した後、電気信号A1を光位相変調器31に、電気信号A2を移相器9に入力する。(ステップS01)。The operation of the optical transmitting device 200a shown in this flowchart begins when electrical signal A is input to electrical signal input terminal 11. Electrical signal input terminal 11 inputs electrical signal A to distributor 8. Distributor 8 distributes electrical signal A into electrical signals A1 and A2, and then inputs electrical signal A1 to optical phase modulator 31 and electrical signal A2 to phase shifter 9. (Step S01).
移相器9は、電気信号A2を180度移相した後に、当該電気信号A2を光位相変調器32に入力する。(ステップS02)。The phase shifter 9 shifts the phase of the electrical signal A2 by 180 degrees and then inputs the electrical signal A2 to the optical phase modulator 32 (step S02).
光位相変調器31は、レーザダイオード21が出力した光を電気信号A1によって位相変調する(ステップS03)。光位相変調器32は、レーザダイオード22が出力した光を電気信号A2によって位相変調する(ステップS04)。The optical phase modulator 31 phase-modulates the light output by the laser diode 21 with the electrical signal A1 (step S03). The optical phase modulator 32 phase-modulates the light output by the laser diode 22 with the electrical signal A2 (step S04).
光合波器4は、光位相変調器31からの出力光と、光位相変調器32からの出力光とを合波する。その後、光合波器4は、合波された出力光を、第1の出力光と第2の出力光とに分波する。光合波器4は、第1の出力光をフォトダイオード51に、第2の出力光をフォトダイオード52に出力する(ステップS05)。The optical multiplexer 4 multiplexes the output light from the optical phase modulator 31 and the output light from the optical phase modulator 32. The optical multiplexer 4 then splits the combined output light into a first output light and a second output light. The optical multiplexer 4 outputs the first output light to the photodiode 51 and the second output light to the photodiode 52 (step S05).
フォトダイオード51は、光合波器41から出力された第1の出力光に対し、ヘテロダイン検波を行う(ステップS06)。また、フォトダイオード52は、光合波器41から出力された第2の出力光に対し、ヘテロダイン検波を行う(ステップS07)。The photodiode 51 performs heterodyne detection on the first output light output from the optical multiplexer 41 (step S06). The photodiode 52 performs heterodyne detection on the second output light output from the optical multiplexer 41 (step S07).
光強度変調器6は、レーザダイオード23が出力した光を、フォトダイオード51とフォトダイオード52との接続点から出力された電気信号(ヘテロダイン検波信号)の合成成分に基づいて強度変調する(ステップS08)。光信号出力端子7は、強度変調された信号光を中継ネットワーク500へ出力する(ステップS09)。以上で、図3のフローチャートが示す光送信装置200の動作が終了する。The optical intensity modulator 6 intensity-modulates the light output by the laser diode 23 based on the composite component of the electrical signal (heterodyne detection signal) output from the connection point between the photodiode 51 and the photodiode 52 (step S08). The optical signal output terminal 7 outputs the intensity-modulated signal light to the relay network 500 (step S09). This completes the operation of the optical transmitter 200 shown in the flowchart of FIG. 3.
<補遺>
以下、2入力2出力の光合波器41における、2つの出力光の間の位相関係について、図4を参照しながら説明する。図4は、2入力2出力の光合波器41における2つの出力光の間の位相関係を説明するための図である。
<Addendum>
Hereinafter, the phase relationship between the two output lights in the two-input two-output optical multiplexer 41 will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a diagram for explaining the phase relationship between the two output lights in the two-input two-output optical multiplexer 41.
光合波器41の2つの入力光と2つの出力光の電界及び位相の関係を表す伝達関数をTとする。ここで、対称性から、「端子aから端子Aへ」透過する際の電界及び位相の変化と、「端子bから端子Bへ」透過する際の電界及び位相の変化とは、同じとなる。同様に、「端子aから端子Bへ」透過する際の電界及び位相の変化と、「端子bから端子Aへ」透過する際の電界及び位相の変化とは、同じとなる。したがって、伝達関数Tは、以下の(13)式によって表されるような対称性を持つ。Let T be the transfer function that represents the relationship between the electric field and phase of the two input lights and the two output lights of the optical multiplexer 41. Due to symmetry, the change in the electric field and phase when passing "from terminal a to terminal A" is the same as the change in the electric field and phase when passing "from terminal b to terminal B". Similarly, the change in the electric field and phase when passing "from terminal a to terminal B" is the same as the change in the electric field and phase when passing "from terminal b to terminal A". Therefore, the transfer function T has symmetry as expressed by the following equation (13).
次に、図4の左から右に向かい、光を送信することを考える。ここで、地点1において光合波器41-1の端子a及び端子bの各々への入力光電界を1及び0とすれば、地点1における電界は、以下の(14)式によって表される。Next, consider transmitting light from left to right in Figure 4. If the input optical fields to terminals a and b of optical multiplexer 41-1 at point 1 are 1 and 0, respectively, the electric field at point 1 is expressed by the following equation (14).
さらに、光合波器41-1の端子A及び端子Bの各々からの出力光電界(地点2)、及び、光合波器41-2の端子A及び端子Bの各々からの出力光電界(地点3)は、上記の(13)式及び(14)式に基づいて、以下の(15)式及び(16)式のように表される。 Furthermore, the output optical electric field (point 2) from each of terminals A and B of optical multiplexer 41-1, and the output optical electric field (point 3) from each of terminals A and B of optical multiplexer 41-2 are expressed as the following equations (15) and (16) based on the above equations (13) and (14).
ここで、光合波器41-1及び光合波器41-2において損失が無いとすれば、(14)~(16)式の各々によって計算される電力は同じとなるため、以下の(17)式及び(18)式が成り立つ。Here, if there is no loss in optical multiplexer 41-1 and optical multiplexer 41-2, the power calculated by each of equations (14) to (16) will be the same, and the following equations (17) and (18) hold.
上記(17)式の両辺を二乗したものを、(18)式から減算することにより、以下の(20)式を得る。 By squaring both sides of equation (17) above and subtracting it from equation (18), we obtain the following equation (20).
ここで、α=|α|exp(iθα)、β=|β|exp(iθβ)と置くことにより、上記の(20)式は以下の(21)式のように変形される。 Here, by setting α=|α|exp( iθα ) and β=|β|exp( iθβ ), the above equation (20) is transformed into the following equation (21).
この結果、端子A及び端子Bからの出力光電界の位相関係が、以下の(22)式のように導出される。As a result, the phase relationship of the output optical electric fields from terminals A and B is derived as shown in the following equation (22).
以上、実施形態における光送信装置200aにおいて、光の位相が光合波器41-1の入出力端に依存する理由について説明した。 The above explains why the phase of light in the optical transmitting device 200a in the embodiment depends on the input/output terminals of the optical multiplexer 41-1.
以上説明したように、上述した実施形態に係る光送信装置200aは、位相変調された2つの光信号を光合波器41によって合波された後に分波し、バランスド受信器の構成によって電気信号に変換する。このような構成を備えることで、光送信装置200aは、レーザダイオードの出力電解振幅の揺らぎに起因する雑音を除去することができ、雑音特性及びひずみ特性を同時に向上させることができる。As described above, the optical transmission device 200a according to the above embodiment multiplexes two phase-modulated optical signals using the optical multiplexer 41, then splits the signals and converts them into electrical signals using a balanced receiver configuration. With this configuration, the optical transmission device 200a can eliminate noise caused by fluctuations in the output electric field amplitude of the laser diode, and can simultaneously improve noise and distortion characteristics.
また、以上説明したように、上述した実施形態に係る光送信装置200aでは、レーザダイオード21の後段に光位相変調器31が、レーザダイオード22の後段に光位相変調器32がそれぞれ接続される。そして、光送信装置200aは、一方の光位相変調器(本実施形態では光移相変調器32)には移相器8によって位相を反転させた入力信号を入力する。光送信装置200aは、光位相変調器31及び光位相変調器31からそれぞれ出力された光を、光合波器41によって合波した後に分波し、フォトダイオード51及びフォトダイオード52によって二乗検波を行う。このような構成を備えることで、光送信装置200aは、光位相変調器31及び光位相変調器32への入力信号電圧を低くすることができる。これにより、光送信装置200aは、例えば入力信号のch(チャンネル)追加あるいは帯域増加等によって光位相変調器31及び光位相変調器32への入力信号の振幅が増大するような場合であっても、信号品質の劣化を生じ難くすることができる。 As described above, in the optical transmission device 200a according to the embodiment described above, the optical phase modulator 31 is connected to the rear stage of the laser diode 21, and the optical phase modulator 32 is connected to the rear stage of the laser diode 22. Then, the optical transmission device 200a inputs an input signal whose phase has been inverted by the phase shifter 8 to one of the optical phase modulators (the optical phase modulator 32 in this embodiment). The optical transmission device 200a multiplexes the light output from the optical phase modulator 31 and the optical phase modulator 31 using the optical multiplexer 41, then splits the light, and performs square detection using the photodiode 51 and the photodiode 52. With this configuration, the optical transmission device 200a can lower the input signal voltage to the optical phase modulator 31 and the optical phase modulator 32. As a result, the optical transmission device 200a can make it difficult for degradation of signal quality to occur even when the amplitude of the input signal to the optical phase modulator 31 and the optical phase modulator 32 increases due to, for example, the addition of a ch (channel) of the input signal or an increase in the band.
上述した実施形態によれば、光送信装置は、分配器と、移相器と、第1の光位相変調器と、第2の光位相変調器と、光合波器と、第1のフォトダイオードと、第2のフォトダイオードと、光強度変調器とを備える。例えば、光送信装置は、実施形態における光送信装置200aであり、分配器は、実施形態における分配器8であり、移相器は、実施形態における移相器9であり、第1の光位相変調器は、実施形態における光位相変調器31であり、第2の光位相変調器は、実施形態における光位相変調器32であり、光合波器は、実施形態における光合波器41であり、第1のフォトダイオードは、実施形態におけるフォトダイオード51であり、第2のフォトダイオードは、実施形態におけるフォトダイオード52であり、光強度変調器は、実施形態における光強度変調器6である。According to the above-mentioned embodiment, the optical transmission device includes a distributor, a phase shifter, a first optical phase modulator, a second optical phase modulator, an optical multiplexer, a first photodiode, a second photodiode, and an optical intensity modulator. For example, the optical transmission device is the optical transmission device 200a in the embodiment, the distributor is the distributor 8 in the embodiment, the phase shifter is the phase shifter 9 in the embodiment, the first optical phase modulator is the optical phase modulator 31 in the embodiment, the second optical phase modulator is the optical phase modulator 32 in the embodiment, the optical multiplexer is the optical multiplexer 41 in the embodiment, the first photodiode is the photodiode 51 in the embodiment, the second photodiode is the photodiode 52 in the embodiment, and the optical intensity modulator is the optical intensity modulator 6 in the embodiment.
上記の分配器は、電気信号入力部に入力された第1の電気信号を、第2の電気信号と第3の電気信号とに分配する。例えば、電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子11であり、第1の電気信号は、実施形態における電気信号Aであり、第2の電気信号は、実施形態における電気信号A1であり、第3の電気信号は、実施形態における電気信号A2である。上記の移相器は、第3の電気信号を180度移相する。The distributor distributes a first electrical signal input to the electrical signal input section into a second electrical signal and a third electrical signal. For example, the electrical signal input section is electrical signal input terminal 11 in the embodiment, the first electrical signal is electrical signal A in the embodiment, the second electrical signal is electrical signal A1 in the embodiment, and the third electrical signal is electrical signal A2 in the embodiment. The phase shifter shifts the phase of the third electrical signal by 180 degrees.
上記の第1の光位相変調器は、分配器から出力された第2の電気信号に基づいて、第1のレーザダイオードからの出力光を位相変調する。例えば、第1のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード21である。第2の光位相変調器は、移相器から出力された第3の電気信号に基づいて、第2のレーザダイオードからの出力光を位相変調する。例えば、第2のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード22である。The first optical phase modulator phase-modulates the output light from the first laser diode based on the second electrical signal output from the distributor. For example, the first laser diode is laser diode 21 in the embodiment. The second optical phase modulator phase-modulates the output light from the second laser diode based on the third electrical signal output from the phase shifter. For example, the second laser diode is laser diode 22 in the embodiment.
上記の光合波器は、第1の光位相変調器からの出力光と第2の光位相変調器からの出力光とを合波し、合波された出力光を第1の出力光と第2の出力光とに分波する。例えば、第1の出力光は、実施形態における光合波器41の端子Aからの出力光であり、第2の出力光は、実施形態における光合波器41の端子Bからの出力光である。The optical multiplexer multiplexes the output light from the first optical phase modulator and the output light from the second optical phase modulator, and splits the combined output light into the first output light and the second output light. For example, the first output light is the output light from terminal A of the optical multiplexer 41 in the embodiment, and the second output light is the output light from terminal B of the optical multiplexer 41 in the embodiment.
上記の第1のフォトダイオードは、光合波器からの第1の出力光を第1のヘテロダイン検波信号に変換する。上記の第2のフォトダイオードは、光合波器からの第2の出力光を第2のヘテロダイン検波信号に変換する。上記の光強度変調器は、第1のフォトダイオード及び第2のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードとの接続点から出力される第1のヘテロダイン検波信号と第2のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、第3のレーザダイオードからの出力光を強度変調する。例えば、第3のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード23である。The first photodiode converts the first output light from the optical multiplexer into a first heterodyne detection signal. The second photodiode converts the second output light from the optical multiplexer into a second heterodyne detection signal. The optical intensity modulator intensity-modulates the output light from the third laser diode based on a composite component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal output from a connection point between the anode of one of the first photodiode and the cathode of the other of the second photodiode. For example, the third laser diode is laser diode 23 in the embodiment.
なお、上記の光送信装置は、第1の光位相変調器が駆動する際に、第1の電気信号又は第2の電気信号を増幅する増幅器をさらに備えていてもよい。 In addition, the above-mentioned optical transmitting device may further include an amplifier that amplifies the first electrical signal or the second electrical signal when the first optical phase modulator is driven.
なお、上記の光送信装置は、第2の光位相変調器が駆動する際に、第1の電気信号又は第3の電気信号を増幅する増幅器をさらに備えていてもよい。 In addition, the above-mentioned optical transmitting device may further include an amplifier that amplifies the first electrical signal or the third electrical signal when the second optical phase modulator is driven.
なお、上記の光送信装置は、第1の光位相変調器が駆動する際に、第1の電気信号又は第2の電気信号を減衰させる減衰器をさらに備えていてもよい。 In addition, the above-mentioned optical transmitting device may further include an attenuator that attenuates the first electrical signal or the second electrical signal when the first optical phase modulator is driven.
なお、上記の光送信装置は、第2の光位相変調器が駆動する際に、第1の電気信号又は第3の電気信号を減衰させる減衰器をさらに備えていてもよい。 In addition, the above-mentioned optical transmitting device may further include an attenuator that attenuates the first electrical signal or the third electrical signal when the second optical phase modulator is driven.
なお、上記の光送信装置は、第1の光位相変調器が駆動する際に、第1の電気信号又は第2の電気信号のバイアスを調整するバイアスティーをさらに備えていてもよい。 In addition, the above-mentioned optical transmitting device may further include a bias tee that adjusts the bias of the first electrical signal or the second electrical signal when the first optical phase modulator is driven.
なお、上記の光送信装置は、第2の光位相変調器が駆動する際に、第1の電気信号又は第3の電気信号のバイアスを調整するバイアスティーをさらに備えていてもよい。 In addition, the above-mentioned optical transmitting device may further include a bias tee that adjusts the bias of the first electrical signal or the third electrical signal when the second optical phase modulator is driven.
上述した実施形態における光送信装置200aの一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 The optical transmission device 200a in the above-mentioned embodiment may be partly or entirely realized by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed to realize the function. The term "computer system" here includes hardware such as an OS and peripheral devices. The term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into a computer system. The term "computer-readable recording medium" may also include a medium that dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and a medium that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in that case. The above-mentioned program may be a program for realizing part of the above-mentioned function, or may be a program that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system, or may be a program that is realized using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and also includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.
1…FTTH型CATVシステム、41…光合波器、51,52…フォトダイオード、6…光強度変調器、7…光信号出力端子、8…分配器、9…移相器、11,12…電気信号入力端子、21,22,23…レーザダイオード、31,32…光位相変調器、100…ヘッドエンド、200a~c…光送信装置、300…増幅器、400…光受信装置、500…中継ネットワーク、600…アクセスネットワーク1...FTTH type CATV system, 41...optical multiplexer, 51, 52...photodiode, 6...optical intensity modulator, 7...optical signal output terminal, 8...distributor, 9...phase shifter, 11, 12...electrical signal input terminal, 21, 22, 23...laser diode, 31, 32...optical phase modulator, 100...head end, 200a-c...optical transmitting device, 300...amplifier, 400...optical receiving device, 500...relay network, 600...access network
Claims (8)
前記第3の電気信号を180度移相する移相器と、
前記分配器から出力された前記第2の電気信号に基づいて、第1のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第1の光位相変調器と、
前記移相器から出力された前記第3の電気信号に基づいて、第2のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第2の光位相変調器と、
前記第1の光位相変調器からの出力光と前記第2の光位相変調器からの出力光とを合波し、合波された出力光を第1の出力光と第2の出力光とに分波する光合波器と、
前記光合波器からの前記第1の出力光を第1のヘテロダイン検波信号に変換する第1のフォトダイオードと、
前記光合波器からの前記第2の出力光を第2のヘテロダイン検波信号に変換する第2のフォトダイオードと、
前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードとの接続点から出力される前記第1のヘテロダイン検波信号と前記第2のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、第3のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、
を備える光送信装置。 a distributor that distributes a first electrical signal input to the electrical signal input unit into a second electrical signal and a third electrical signal;
a phase shifter that shifts the phase of the third electrical signal by 180 degrees;
a first optical phase modulator that phase-modulates an output light from a first laser diode based on the second electric signal output from the distributor;
a second optical phase modulator that phase-modulates an output light from a second laser diode based on the third electric signal output from the phase shifter;
an optical multiplexer that multiplexes an output light from the first optical phase modulator and an output light from the second optical phase modulator and demultiplexes the multiplexed output light into a first output light and a second output light;
a first photodiode for converting the first output light from the optical multiplexer into a first heterodyne detection signal;
a second photodiode for converting the second output light from the optical multiplexer into a second heterodyne detection signal;
an optical intensity modulator that intensity-modulates an output light from a third laser diode based on a composite component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal output from a connection point between an anode of one of the first photodiode and the cathode of the other of the first photodiode and the second photodiode;
An optical transmitting device comprising:
をさらに備える請求項1に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1 , further comprising an amplifier that amplifies the first electrical signal or the second electrical signal when the first optical phase modulator is driven.
をさらに備える請求項1又は2に記載の光送信装置。 3. The optical transmission device according to claim 1, further comprising an amplifier that amplifies the first electrical signal or the third electrical signal when the second optical phase modulator is driven.
をさらに備える請求項1から3のうちいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1 , further comprising: an attenuator that attenuates the first electrical signal or the second electrical signal when the first optical phase modulator is driven.
をさらに備える請求項1から4のうちいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1 , further comprising: an attenuator that attenuates the first electrical signal or the third electrical signal when the second optical phase modulator is driven.
をさらに備える請求項1から5のうちいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1 , further comprising a bias tee that adjusts a bias of the first electrical signal or the second electrical signal when the first optical phase modulator is driven.
をさらに備える請求項1から6のうちいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1 , further comprising a bias tee that adjusts a bias of the first electrical signal or the third electrical signal when the second optical phase modulator is driven.
前記第3の電気信号を180度移相する移相ステップと、
前記第2の電気信号に基づいて、第1のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第1の光位相変調ステップと、
180度移相された前記第3の電気信号に基づいて、第2のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第2の光位相変調ステップと、
前記第1の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と前記第2の光位相変調ステップによって位相変調された出力光とを合波し、合波された出力光を第1の出力光と第2の出力光とに分波する光合波ステップと、
前記光合波ステップによって合波された前記第1の出力光を、第1のフォトダイオードにより第1のヘテロダイン検波信号に変換する第1の変換ステップと、
前記光合波ステップによって合波された前記第2の出力光を、第2のフォトダイオードにより第2のヘテロダイン検波信号に変換する第2の変換ステップと、
前記第1のフォトダイオード及び前記第2のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードの接続点から出力される前記第1のヘテロダイン検波信号と前記第2のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、第3のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、
を有する送信方法。 a distribution step of distributing a first electrical signal input to the electrical signal input unit into a second electrical signal and a third electrical signal;
a phase shifting step of shifting the third electrical signal by 180 degrees;
a first optical phase modulation step of phase-modulating an output light from a first laser diode based on the second electrical signal;
a second optical phase modulation step of phase-modulating an output light from a second laser diode based on the third electrical signal that has been phase-shifted by 180 degrees;
an optical combining step of combining the output light phase-modulated in the first optical phase modulation step and the output light phase-modulated in the second optical phase modulation step, and splitting the combined output light into a first output light and a second output light;
a first conversion step of converting the first output light multiplexed in the optical multiplexing step into a first heterodyne detection signal by a first photodiode;
a second conversion step of converting the second output light multiplexed in the optical multiplexing step into a second heterodyne detection signal by a second photodiode;
a light intensity modulation step of intensity-modulating an output light from a third laser diode based on a composite component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal output from a connection point between an anode of one of the first photodiode and a cathode of the other of the first photodiode and the second photodiode;
A transmission method comprising:
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