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JP7776121B2 - Transmitter and multi-level transmission method - Google Patents
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JP7776121B2 - Transmitter and multi-level transmission method - Google Patents

Transmitter and multi-level transmission method

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JP7776121B2 JP2021181475A JP2021181475A JP7776121B2 JP 7776121 B2 JP7776121 B2 JP 7776121B2 JP 2021181475 A JP2021181475 A JP 2021181475A JP 2021181475 A JP2021181475 A JP 2021181475A JP 7776121 B2 JP7776121 B2 JP 7776121B2
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Description

本発明は、送信器および該送信器を用いた多値伝送方法に関する。 The present invention relates to a transmitter and a multi-level transmission method using the transmitter.

従来、光ソリトンを利用した光信号の伝送方法が知られている。理想的な光伝送路においては、光ソリトンは波形を変化させることなく長距離伝送する。そのため、光ソリトンを利用することにより光信号の長距離伝送が可能となる。なお、実際の光伝送路においては、長距離伝送に伴う光損失により光ソリトンの性質が失われることがある。非特許文献1および非特許文献2には、このような光ソリトンの長距離伝送において、光ソリトンの性質を失う前にエルビウム光ファイバ増幅器(Erbium-Doped Fiber Amplifier:EDFA)により光ソリトンの出力を増幅させる技術が開示されている。 Conventionally, optical signal transmission methods using optical solitons are known. In an ideal optical transmission line, optical solitons are transmitted over long distances without changing their waveform. Therefore, long-distance transmission of optical signals is possible by utilizing optical solitons. However, in actual optical transmission lines, the properties of optical solitons can be lost due to optical loss associated with long-distance transmission. Non-Patent Documents 1 and 2 disclose technology for such long-distance optical soliton transmission, in which the output of optical solitons is amplified using an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) before the soliton properties are lost.

従来、光パルスの振幅あるいは位相などを多値変調し、1つの光パルスにつき多値の(1ビットより多い)デジタル情報を伝送する多値伝送方法についても知られている。このような多値伝送方法では、1つの光パルスを送信することで1ビットより多いデジタル情報を伝送することができるため、光通信の効率を向上させることができる。特に、光パルスの振幅を多値変調させる場合、受信器側を簡易な構成とすることができる。 Conventionally, multilevel transmission methods have been known in which the amplitude or phase of an optical pulse is multilevel-modulated to transmit multilevel (more than one bit) digital information per optical pulse. This type of multilevel transmission method can transmit more than one bit of digital information by transmitting a single optical pulse, thereby improving the efficiency of optical communications. In particular, when the amplitude of an optical pulse is multilevel-modulated, the receiver can be configured simply.

中沢正隆 “光ソリトン通信”, レーザー研究, 19巻 Supplement号, pp.237-240,1991.Masataka Nakazawa, "Optical Soliton Communication", Laser Research, Vol. 19, Supplement, pp. 237-240, 1991. 鈴木和宣 他, “エルビウム光ファイバー増幅器を用いたソリトン通信”, レーザー研究,20巻 8号, pp.662-672, 1992.Kazunori Suzuki et al., "Soliton Communication Using Erbium-Fed Optical Fiber Amplifiers," Laser Research, Vol. 20, No. 8, pp. 662-672, 1992.

しかしながら、振幅多値変調による光通信において光ソリトンの振幅を変調させる場合、光ソリトンに対して変調により振幅が変化した光パルスは光ソリトンの条件を満たさなくなる。そのため、該光パルスを含む光信号を長距離伝送させると、該光パルスの波形は大きく歪んでしまう。すなわち、光ソリトンを利用した振幅多値変調による光通信を行う場合、単に光ソリトンの振幅を変調させるだけでは、安定した長距離伝送が実現しないという問題がある。 However, when modulating the amplitude of an optical soliton in optical communications using amplitude modulation, the optical pulse whose amplitude is changed by modulation no longer satisfies the conditions for an optical soliton. Therefore, when an optical signal containing such an optical pulse is transmitted over a long distance, the waveform of the optical pulse becomes significantly distorted. In other words, when optical communications using amplitude modulation using optical solitons are performed, there is a problem in that stable long-distance transmission cannot be achieved simply by modulating the amplitude of the optical soliton.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る送信器は、レーザ光を生成するレーザ光生成部と、前記レーザ光を変調することにより光信号を生成する光信号生成部と、を備え、前記光信号は、データ信号のデータ値に対応する所定の振幅を有し、該所定の振幅に応じて1つのデータ値に対応するパルス幅が異なる、複数の光パルスを含む。 In order to solve the above problem, a transmitter according to one aspect of the present invention comprises a laser light generation unit that generates laser light, and an optical signal generation unit that generates an optical signal by modulating the laser light, wherein the optical signal has a predetermined amplitude corresponding to the data value of a data signal and includes a plurality of optical pulses whose pulse widths corresponding to one data value vary depending on the predetermined amplitude.

また、前記光信号生成部によって生成された前記光信号の強度を増幅することで、前記光信号に含まれる前記複数の光パルスを複数の光ソリトンに成形する増幅器をさらに備えてもよい。 The system may also include an amplifier that amplifies the intensity of the optical signal generated by the optical signal generation unit to shape the multiple optical pulses contained in the optical signal into multiple optical solitons.

また、前記複数の光ソリトンは、第1光ソリトンおよび第2光ソリトンを含み、前記第2光ソリトンの振幅は第1光ソリトンの振幅より小さく、前記第2光ソリトンのパルス幅は前記第1光ソリトンのパルス幅より大きくてもよい。 Furthermore, the plurality of optical solitons may include a first optical soliton and a second optical soliton, the amplitude of the second optical soliton being smaller than the amplitude of the first optical soliton, and the pulse width of the second optical soliton being larger than the pulse width of the first optical soliton.

また、前記複数の光ソリトンのパルス幅は、前記所定の振幅に略反比例してもよい。 Furthermore, the pulse widths of the multiple optical solitons may be approximately inversely proportional to the predetermined amplitude.

また、前記光信号生成部は、前記データ信号に従って、前記複数の光パルスの波形に対応する複数の電圧パルスを含む電気信号を発生させる任意波形発生器と、前記電気信号に従って、前記レーザ光生成部からの光を強度変調する強度変調器と、を備えてもよい。 The optical signal generating unit may also include an arbitrary waveform generator that generates an electrical signal including multiple voltage pulses corresponding to the waveforms of the multiple optical pulses in accordance with the data signal, and an intensity modulator that intensity-modulates the light from the laser light generating unit in accordance with the electrical signal.

また、前記光信号生成部は、前記複数の光パルスの波形に対応する複数の電圧パルスをそれぞれ発生させる複数の波形発生器と、前記複数の電圧パルスから前記データ信号に対応する電圧パルスを選択して電気信号を生成する信号選択器と、前記電気信号に従って、前記レーザ光生成部からの光を強度変調する強度変調器と、を備えてもよい。 The optical signal generating unit may also include a plurality of waveform generators that generate a plurality of voltage pulses corresponding to the waveforms of the plurality of optical pulses, a signal selector that selects a voltage pulse corresponding to the data signal from the plurality of voltage pulses to generate an electrical signal, and an intensity modulator that intensity-modulates the light from the laser light generating unit in accordance with the electrical signal.

また、前記光信号生成部は、前記複数の光パルスを生成する光パルス生成部と、前記複数の光パルスから前記データ信号に対応する光パルスを選択する光選択部と、を備えてもよい。 The optical signal generating unit may also include an optical pulse generating unit that generates the plurality of optical pulses, and an optical selecting unit that selects an optical pulse corresponding to the data signal from the plurality of optical pulses.

また、前記光パルス生成部は、前記レーザ光生成部からの光を強度変調して第1光ソリトンに対応するパルス幅を有する第1光パルスを生成する強度変調器と、前記第1光パルスを少なくとも第1光経路および第2光経路を含む複数の光経路に分割する分波器と、少なくとも前記第2光経路に設けられ、前記第1光パルスを前記第1光ソリトンと振幅およびパルス幅が異なる第2光ソリトンに対応するパルス幅を有する第2光パルスに変更する帯域制限部と、を備えてもよい。 The optical pulse generation unit may also include an intensity modulator that intensity-modulates the light from the laser light generation unit to generate a first optical pulse having a pulse width corresponding to a first optical soliton; a demultiplexer that splits the first optical pulse into multiple optical paths including at least a first optical path and a second optical path; and a band-limiting unit that is provided in at least the second optical path and converts the first optical pulse into a second optical pulse having a pulse width corresponding to a second optical soliton that differs in amplitude and pulse width from the first optical soliton.

また、前記光パルス生成部は、少なくとも前記第2光経路に設けられ、前記光選択部に入射する前記第1光パルスの振幅に対する前記光選択部に入射する前記第2光パルスの振幅の比率が、前記第1光ソリトンの振幅に対する前記第2光ソリトンの振幅の比率と略一致するように、前記第2光パルスの振幅を減衰する減衰器を備えてもよい。 The optical pulse generating unit may also include an attenuator provided at least on the second optical path that attenuates the amplitude of the second optical pulse so that the ratio of the amplitude of the second optical pulse incident on the optical selecting unit to the amplitude of the first optical pulse incident on the optical selecting unit substantially matches the ratio of the amplitude of the second optical soliton to the amplitude of the first optical soliton.

また、前記光選択部は、前記複数の光経路にそれぞれ設けられる複数の光スイッチを備え、前記複数の光スイッチのうち、前記データ信号に対応する光パルスを伝送する光経路に設けられた光スイッチが、該光パルスを通過させることで、前記データ信号に対応する光パルスを選択してもよい。 Furthermore, the optical selection unit may include a plurality of optical switches provided on each of the plurality of optical paths, and an optical switch provided on an optical path transmitting an optical pulse corresponding to the data signal may select the optical pulse corresponding to the data signal by passing the optical pulse.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る多値伝送方法は、データ信号の第1データ値に対応する第1振幅を有する第1光ソリトンを生成する第1光ソリトン生成ステップと、前記データ信号の第2データ値に対応する、前記第1振幅とは異なる第2振幅を有する第2光ソリトンであって、前記第1光ソリトンとパルス幅が異なる前記第2光ソリトンを生成する第2光ソリトン生成ステップと、前記第1光ソリトンおよび前記第2光ソリトンを含む光信号を送信する光信号送信ステップと、を含む。 In order to solve the above problem, a multilevel transmission method according to one aspect of the present invention includes a first optical soliton generation step of generating a first optical soliton having a first amplitude corresponding to a first data value of a data signal; a second optical soliton generation step of generating a second optical soliton having a second amplitude different from the first amplitude and corresponding to a second data value of the data signal, the second optical soliton having a different pulse width from the first optical soliton; and an optical signal transmission step of transmitting an optical signal including the first optical soliton and the second optical soliton.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る多値伝送方法は、データ信号の第1データ値に対応する第1振幅を有する第1光ソリトンと、前記データ信号の第2データ値に対応する、前記第1振幅とは異なる第2振幅を有する第2光ソリトンであって、前記第1光ソリトンとパルス幅が異なる前記第2光ソリトンと、を含む光信号を用いて通信を行う。 In order to solve the above problems, a multilevel transmission method according to one aspect of the present invention performs communication using an optical signal including a first optical soliton having a first amplitude corresponding to a first data value of a data signal, and a second optical soliton having a second amplitude different from the first amplitude and corresponding to a second data value of the data signal, the second optical soliton having a pulse width different from that of the first optical soliton.

本発明の一態様によれば、振幅多値変調による光通信を行う場合においても安定した長距離伝送を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, stable long-distance transmission can be achieved even when optical communications are performed using amplitude multi-level modulation.

本発明の実施形態1に係る光通信システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical communication system according to a first embodiment of the present invention. 比較例に係る振幅変調された4種類の光パルスを示す図である。10A and 10B are diagrams showing four types of amplitude-modulated optical pulses according to a comparative example. 上記光通信システムの増幅器2が成形した光信号の波形の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a waveform of an optical signal shaped by an amplifier 2 of the optical communication system. FIG. 上記光信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the optical signal generating unit. 本発明の実施形態2に係る光信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal generating unit according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態3に係る光信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal generating unit according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施形態4に係る光信号生成部の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical signal generating unit according to a fourth embodiment of the present invention. 上記光信号生成部によって生成される光信号において、振幅および位相に応じた信号点の配置例を示す図である。10A and 10B are diagrams illustrating an example of arrangement of signal points according to amplitude and phase in an optical signal generated by the optical signal generating unit. 比較例および実施例に係る、パルス強度に対する伝送制限距離を示すグラフである。10 is a graph showing the transmission limit distance versus pulse intensity according to a comparative example and an example.

〔実施形態1〕
(光通信システム100の概略構成)
図1は、本発明の実施形態1に係る光通信システム100の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、光通信システム100は、送信器1、光ファイバ3(光伝送路)、および受信器4を備える。送信器1は、レーザ光生成部5、光信号生成部10、および増幅器2を備える。光通信システム100において、光ファイバ3は、送信器1と受信器4とを接続する光伝送路として機能する。
[Embodiment 1]
(Schematic configuration of optical communication system 100)
Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical communication system 100 according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the optical communication system 100 includes a transmitter 1, an optical fiber 3 (optical transmission path), and a receiver 4. The transmitter 1 includes a laser light generator 5, an optical signal generator 10, and an amplifier 2. In the optical communication system 100, the optical fiber 3 functions as an optical transmission path connecting the transmitter 1 and the receiver 4.

送信器1は、データ信号に基づき変調された光信号を光ファイバ3に出射する装置である。受信器4は、送信器1からの光信号を受信し、公知の検波方法により光信号をデータ信号に復調する装置である。すなわち、送信器1から出射される光信号は、光ファイバ3を介して受信器4に送信される。 Transmitter 1 is a device that emits an optical signal modulated based on a data signal into optical fiber 3. Receiver 4 is a device that receives the optical signal from transmitter 1 and demodulates the optical signal into a data signal using a known detection method. In other words, the optical signal emitted from transmitter 1 is transmitted to receiver 4 via optical fiber 3.

レーザ光生成部5は、レーザ光を生成する光源である。レーザ光生成部5は、例えばレーザダイオード(Laser Diode:LD)等の公知の発光素子である。光信号生成部10は、レーザ光生成部5から出射されたレーザ光を変調することにより光信号を生成する。ここで、光信号生成部10が生成する光信号は、データ信号のデータ値に対応する所定の振幅を有し、該所定の振幅に応じてパルス幅が異なる複数の光パルスを含む。なお、該パルス幅は、1つのデータ値に対応するパルス幅のことである。光信号生成部10の詳細な構成については、図4を参照し後述する。増幅器2は、光信号生成部10によって生成された光信号の強度を増幅する。これにより、光信号に含まれる複数の光パルスを複数の光ソリトンに成形する。増幅器2は、例えばエルビウム光ファイバ増幅器等の公知の光増幅器である。 The laser light generation unit 5 is a light source that generates laser light. The laser light generation unit 5 is, for example, a known light-emitting element such as a laser diode (LD). The optical signal generation unit 10 generates an optical signal by modulating the laser light emitted from the laser light generation unit 5. Here, the optical signal generated by the optical signal generation unit 10 has a predetermined amplitude corresponding to the data value of the data signal and includes multiple optical pulses whose pulse widths vary depending on the predetermined amplitude. Note that the pulse width corresponds to one data value. The detailed configuration of the optical signal generation unit 10 will be described later with reference to Figure 4. The amplifier 2 amplifies the intensity of the optical signal generated by the optical signal generation unit 10. This forms the multiple optical pulses included in the optical signal into multiple optical solitons. The amplifier 2 is, for example, a known optical amplifier such as an erbium optical fiber amplifier.

なお、光ソリトンとは、光伝送路(光ファイバ3)の色分散によるパルス広がりと、自己位相変調によるパルス圧縮とが打ち消し合うように、波形が適切に成形された光パルスのことである。 An optical soliton is an optical pulse whose waveform is appropriately shaped so that the pulse broadening due to chromatic dispersion in the optical transmission path (optical fiber 3) and the pulse compression due to self-phase modulation cancel each other out.

図2は、比較例に係る振幅変調された4種類の光パルスの波形を示す図である。図2に示すように、光パルスP1は、第1データ値「10」(2進法表記)に対応する第1振幅A1を有する光パルスである。光パルスP2は、第2データ値「11」(2進法表記)に対応し、第1振幅A1より小さい第2振幅A2を有する光パルスである。光パルスP3は、第3データ値「01」(2進法表記)に対応し、第2振幅A2より小さい第3振幅A3を有する光パルスである。光パルスP4は、振幅が0の光パルスであり、第4データ値「00」(2進法表記)に対応する光パルスである。このような4種類の光パルスを含む光信号を伝送することにより、1つの光パルスにつき4値(2ビット)のデジタル情報を伝送することができる。本明細書中において、光パルスのパルス幅とは、光パルスの半値全幅のことを示す。 Figure 2 shows waveforms of four types of amplitude-modulated optical pulses according to a comparative example. As shown in Figure 2, optical pulse P1 is an optical pulse having a first amplitude A1 corresponding to a first data value of "10" (binary notation). Optical pulse P2 is an optical pulse having a second amplitude A2 corresponding to a second data value of "11" (binary notation) and smaller than the first amplitude A1. Optical pulse P3 is an optical pulse having a third amplitude A3 corresponding to a third data value of "01" (binary notation) and smaller than the second amplitude A2. Optical pulse P4 is an optical pulse with an amplitude of 0, corresponding to a fourth data value of "00" (binary notation). By transmitting an optical signal containing these four types of optical pulses, four levels (two bits) of digital information can be transmitted per optical pulse. In this specification, the pulse width of an optical pulse refers to the full width at half maximum of the optical pulse.

図2に示す比較例において、光パルスP1は、光ソリトンとしての条件を満たすような、第1振幅A1に対応するパルス幅を有する。ここで、光パルスP2およびP3は、光パルスP1の振幅を変調させることで生成される。すなわち、光パルスP2およびP3のパルス幅は、光パルスP1のパルス幅と等しい。そのため、光パルスP2およびP3はそれぞれ、光ソリトンとしての条件を満たすような、第2振幅A2およびA3に対応するパルス幅を有していない。すなわち、光パルスP1の振幅を変調することで生成される光パルスP2および光パルスP3は、光ソリトンの条件を満たさない。したがって、比較例に係る4種類の光パルスを含む光信号を長距離伝送させると、光パルスP2および光パルスP3の波形は大きく歪んでしまう。 In the comparative example shown in Figure 2, optical pulse P1 has a pulse width corresponding to the first amplitude A1, which satisfies the conditions for an optical soliton. Here, optical pulses P2 and P3 are generated by modulating the amplitude of optical pulse P1. That is, the pulse widths of optical pulses P2 and P3 are equal to the pulse width of optical pulse P1. Therefore, optical pulses P2 and P3 do not have pulse widths corresponding to the second amplitudes A2 and A3, respectively, which satisfies the conditions for an optical soliton. In other words, optical pulses P2 and P3 generated by modulating the amplitude of optical pulse P1 do not satisfy the conditions for an optical soliton. Therefore, when an optical signal containing four types of optical pulses according to the comparative example is transmitted over a long distance, the waveforms of optical pulses P2 and P3 are significantly distorted.

図3は、増幅器2が成形した光信号の波形の一例を示す図である。図3に示すように、光信号は第1光ソリトンS1と第2光ソリトンS2とを含む。第1光ソリトンS1は、第1データ値に対応する第1振幅A1を有する。また、第1光ソリトンS1は、光ソリトンとしての条件を満たすような、第1振幅A1に対応するパルス幅Δt1を有する。第1光ソリトンS1は、図2における光パルスP1と同様の波形を有する。 Figure 3 shows an example of the waveform of an optical signal shaped by amplifier 2. As shown in Figure 3, the optical signal includes a first optical soliton S1 and a second optical soliton S2. The first optical soliton S1 has a first amplitude A1 corresponding to a first data value. The first optical soliton S1 also has a pulse width Δt1 corresponding to the first amplitude A1, which satisfies the conditions for an optical soliton. The first optical soliton S1 has a waveform similar to that of the optical pulse P1 in Figure 2.

第2光ソリトンS2は、第2データ値に対応する第2振幅A2を有する。また、第2光ソリトンS2は、光ソリトンとしての条件を満たすような、第2振幅A2に対応するパルス幅Δt2を有する。パルス幅Δt2は、パルス幅Δt1とは異なる値である。すなわち、第1光ソリトンS1の振幅を変調し、さらにパルス幅を調整することで生成される第2光ソリトンS2は、第1光ソリトンS1と同様に光ソリトンの条件を満たす。 The second optical soliton S2 has a second amplitude A2 corresponding to the second data value. The second optical soliton S2 also has a pulse width Δt2 corresponding to the second amplitude A2, which satisfies the conditions for an optical soliton. The pulse width Δt2 is a different value from the pulse width Δt1. In other words, the second optical soliton S2, which is generated by modulating the amplitude of the first optical soliton S1 and then adjusting the pulse width, satisfies the conditions for an optical soliton, just like the first optical soliton S1.

すなわち、光信号生成部10(図1参照)は、データ信号の第1データ値「10」に対応する第1振幅A1を有する第1光ソリトンS1を生成する(第1光ソリトン生成ステップ)。また、光信号生成部10は、データ信号の第2データ値「11」に対応する、第1振幅A1とは異なる第2振幅A2を有する第2光ソリトンであって、第1光ソリトンS1とパルス幅が異なる第2光ソリトンS2を生成する(第2光ソリトン生成ステップ)。さらに、送信器1は、図3に示すような、第1光ソリトンS1および第2光ソリトンS2を含む光信号を光ファイバ3に送信する(光信号送信ステップ)。このような多値伝送方法により、送信器1は、データ信号が重畳された光信号を受信器4に送信する。 That is, the optical signal generation unit 10 (see FIG. 1) generates a first optical soliton S1 having a first amplitude A1 corresponding to the first data value "10" of the data signal (first optical soliton generation step). The optical signal generation unit 10 also generates a second optical soliton S2 having a second amplitude A2 different from the first amplitude A1 and corresponding to the second data value "11" of the data signal, and having a pulse width different from that of the first optical soliton S1 (second optical soliton generation step). Furthermore, the transmitter 1 transmits an optical signal including the first optical soliton S1 and the second optical soliton S2, as shown in FIG. 3, to the optical fiber 3 (optical signal transmission step). Using this multilevel transmission method, the transmitter 1 transmits an optical signal on which a data signal is superimposed to the receiver 4.

また、光通信システム100(図1参照)は、上述の第1光ソリトンS1と、第2光ソリトンS2と、を含む光信号を用いて通信を行う。このような多値伝送方法により、安定した長距離伝送を実現することができる。 Furthermore, the optical communication system 100 (see Figure 1) communicates using an optical signal including the first optical soliton S1 and the second optical soliton S2 described above. This multilevel transmission method enables stable long-distance transmission.

なお、以下では、振幅変調された4種類の光ソリトンを用いた伝送方式のことを4PAM(Pulse Amplitude Modulation)ソリトン方式と称する。4PAMソリトン方式による光通信を行う場合、光信号は、第3データ値に対応する第3振幅A3、および光ソリトンとしての条件を満たすような、第3振幅A3に対応するパルス幅Δt3を有する第3光ソリトンS3についても含む。同様に、光信号は、第4データ値に対応する振幅が0の波形についても含む。 Note that, below, a transmission method using four types of amplitude-modulated optical solitons is referred to as the 4PAM (Pulse Amplitude Modulation) soliton method. When optical communication is performed using the 4PAM soliton method, the optical signal also includes a third optical soliton S3 having a third amplitude A3 corresponding to a third data value and a pulse width Δt3 corresponding to the third amplitude A3 that satisfies the conditions for an optical soliton. Similarly, the optical signal also includes a waveform with an amplitude of 0 corresponding to a fourth data value.

すなわち、光信号生成部10によって生成された光信号は、データ信号のデータ値に対応する所定の振幅を有し、該所定の振幅に応じてパルス幅が異なる複数の光パルスを含む。なお、該パルス幅は、1つのデータ値に対応するパルス幅のことである。これにより、振幅多値変調による光通信において、振幅の変調に加えてパルス幅も変更することで、振幅変調された複数の光ソリトンを成形することができる。したがって、複数の光ソリトンを含む光信号を用いることで、振幅多値変調による光通信においても安定した長距離伝送を実現することができる。なお、パルス幅が調整された光ソリトンの具体的な生成方法については、図4~8を参照し後述する。 In other words, the optical signal generated by the optical signal generation unit 10 has a predetermined amplitude corresponding to the data value of the data signal, and includes multiple optical pulses whose pulse widths vary according to the predetermined amplitude. Note that this pulse width corresponds to one data value. This allows multiple amplitude-modulated optical solitons to be formed by varying the pulse width in addition to modulating the amplitude in optical communications using amplitude modulation. Therefore, by using an optical signal containing multiple optical solitons, stable long-distance transmission can be achieved even in optical communications using amplitude modulation. A specific method for generating optical solitons with adjusted pulse widths will be described later with reference to Figures 4 to 8.

また、増幅器2が光信号生成部10によって生成された光信号の強度を増幅することで、光信号に含まれる複数の光パルスを複数の光ソリトンに成形してもよい。すなわち、光信号生成部10によって生成される光信号は、増幅器2によって増幅されることで複数の光ソリトンとなるような、振幅とパルス幅とが調整された複数の光パルス(以下、調整光パルスと称する)を含む。 Furthermore, the amplifier 2 may amplify the intensity of the optical signal generated by the optical signal generation unit 10, thereby shaping the multiple optical pulses contained in the optical signal into multiple optical solitons. In other words, the optical signal generated by the optical signal generation unit 10 includes multiple optical pulses (hereinafter referred to as adjusted optical pulses) whose amplitudes and pulse widths have been adjusted so that they become multiple optical solitons when amplified by the amplifier 2.

また、第2光ソリトンS2のパルス幅Δt2は、第1光ソリトンS1のパルス幅Δt1より大きい。これにより、光伝送路(光ファイバ3)の色分散によるパルス広がりと、自己位相変調によるパルス圧縮とが打ち消し合うような、第2光ソリトンS2の波形を生成することができる。 Furthermore, the pulse width Δt2 of the second optical soliton S2 is greater than the pulse width Δt1 of the first optical soliton S1. This makes it possible to generate a waveform for the second optical soliton S2 in which the pulse broadening due to chromatic dispersion in the optical transmission path (optical fiber 3) and the pulse compression due to self-phase modulation cancel each other out.

また、光信号に含まれる複数の光ソリトンのパルス幅は、所定の振幅に略反比例させればよい。例えば、第2光ソリトンS2の第2振幅A2は、第1光ソリトンS1の第1振幅A1の0.98倍程度である。このとき、第2光ソリトンS2のパルス幅Δt2は、第1光ソリトンS1のパルス幅Δt2の1/0.98倍程度となる。なお、第2光ソリトンS2の第2振幅A2は、第2光ソリトンS2が隣の光パルスに干渉しないパルス幅Δt2を有する程度に設定される。 Furthermore, the pulse widths of the multiple optical solitons included in the optical signal may be approximately inversely proportional to a predetermined amplitude. For example, the second amplitude A2 of the second optical soliton S2 is approximately 0.98 times the first amplitude A1 of the first optical soliton S1. In this case, the pulse width Δt2 of the second optical soliton S2 is approximately 1/0.98 times the pulse width Δt2 of the first optical soliton S1. Note that the second amplitude A2 of the second optical soliton S2 is set to a value that allows the second optical soliton S2 to have a pulse width Δt2 that does not interfere with adjacent optical pulses.

(光信号生成部10の概略構成)
図4は、光信号生成部10の構成を示すブロック図である。図4に示すように、送信器1は、レーザ光生成部5と、光信号生成部10と、増幅器2とを備える。光信号生成部10は、制御部11と、任意波形発生器12と、強度変調器13と、を備える。
(Schematic configuration of optical signal generating unit 10)
Fig. 4 is a block diagram showing the configuration of the optical signal generating unit 10. As shown in Fig. 4, the transmitter 1 includes a laser light generating unit 5, an optical signal generating unit 10, and an amplifier 2. The optical signal generating unit 10 includes a control unit 11, an arbitrary waveform generator 12, and an intensity modulator 13.

制御部11は、外部装置から入力されたデータ信号を任意波形発生器12に出力する。データ信号は光信号に変換されることで送信器1から受信器4(図1参照)に伝送される。制御部11は、例えば電気回路により構成される。 The control unit 11 outputs a data signal input from an external device to the arbitrary waveform generator 12. The data signal is converted into an optical signal and transmitted from the transmitter 1 to the receiver 4 (see Figure 1). The control unit 11 is composed of, for example, an electrical circuit.

任意波形発生器12は、制御部11から出力されるデータ信号に従って、複数の調整光パルスの波形に対応する複数の電圧パルスを含む電気信号を発生させる。例えば、データ信号がデータ値「10」を含んでいた場合、任意波形発生器12は、第1振幅A1およびパルス幅Δt1を有する第1光ソリトンS1の波形に対応する電圧パルスを含む電気信号を発生させる。任意波形発生器12は、このような電気信号を強度変調器13に出力する。 The arbitrary waveform generator 12 generates an electrical signal including multiple voltage pulses corresponding to the waveforms of multiple adjusted optical pulses in accordance with the data signal output from the control unit 11. For example, if the data signal includes a data value of "10," the arbitrary waveform generator 12 generates an electrical signal including voltage pulses corresponding to the waveform of a first optical soliton S1 having a first amplitude A1 and a pulse width Δt1. The arbitrary waveform generator 12 outputs such an electrical signal to the intensity modulator 13.

強度変調器13は、任意波形発生器12から出力される電気信号に従って、レーザ光生成部5からの光を強度変調する光変調器である。強度変調器13は、複数の調整光パルスを含む光信号を生成する。 The intensity modulator 13 is an optical modulator that intensity-modulates the light from the laser light generating unit 5 in accordance with the electrical signal output from the arbitrary waveform generator 12. The intensity modulator 13 generates an optical signal including multiple modulated optical pulses.

このような構成によれば、任意波形発生器12が出力する任意波形信号としての電気信号に従って、強度変調器13がレーザ光生成部5からの光を変調するといった簡易な構成で、振幅多値変調された光ソリトンを生成することができる。また、任意波形発生器12を使用することで任意の種類(レベル数)の光ソリトンを生成することができる。 With this configuration, amplitude multilevel modulated optical solitons can be generated with a simple configuration in which the intensity modulator 13 modulates the light from the laser light generating unit 5 in accordance with an electrical signal serving as an arbitrary waveform signal output by the arbitrary waveform generator 12. Furthermore, by using the arbitrary waveform generator 12, optical solitons of any type (number of levels) can be generated.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Other embodiments of the present invention will be described below. For ease of explanation, the same reference numerals will be used to designate components having the same functions as those described in the above embodiment, and the description thereof will not be repeated.

(光信号生成部20の概略構成)
図5は、本発明の実施形態2に係る光信号生成部20の構成を示すブロック図である。図5に示すように、光信号生成部20は、複数の波形発生器21と、制御部22と、信号選択器23と、強度変調器24と、を備える。図1に示す光通信システム100において、実施形態1に係る光信号生成部10の代わりに、本実施形態に係る光信号生成部20が適用されてもよい。
(Schematic configuration of optical signal generating unit 20)
Fig. 5 is a block diagram showing the configuration of an optical signal generating unit 20 according to a second embodiment of the present invention. As shown in Fig. 5, the optical signal generating unit 20 includes a plurality of waveform generators 21, a control unit 22, a signal selector 23, and an intensity modulator 24. In the optical communication system 100 shown in Fig. 1, the optical signal generating unit 20 according to this embodiment may be applied instead of the optical signal generating unit 10 according to the first embodiment.

複数の波形発生器21は、複数の調整光パルスの波形に対応する複数の電圧パルスをそれぞれ発生させる。複数の波形発生器21は、該複数の電圧パルスをそれぞれ信号選択器23に出力する。例えば、複数の波形発生器21は、波形発生器21aと波形発生器21bとを含む。波形発生器21a、21bは、第1光ソリトンS1、第2光ソリトンS2に対応する電圧パルスをそれぞれ発生させる。 The multiple waveform generators 21 each generate multiple voltage pulses corresponding to the waveforms of the multiple adjusted optical pulses. The multiple waveform generators 21 output the multiple voltage pulses to the signal selector 23. For example, the multiple waveform generators 21 include waveform generator 21a and waveform generator 21b. Waveform generators 21a and 21b generate voltage pulses corresponding to the first optical soliton S1 and the second optical soliton S2, respectively.

なお、N種類の光パルスを用いた光通信を行う場合、複数の波形発生器21は、N-1種類の光ソリトンの波形に対応するN-1種類の電圧パルスをそれぞれ発生させるN-1個の波形発生器を含めばよい。図5では、簡単のために、2つの波形発生器21a、21bのみを図示している。 When optical communications are performed using N types of optical pulses, the multiple waveform generators 21 need only include N-1 waveform generators that generate N-1 types of voltage pulses corresponding to the waveforms of the N-1 types of optical solitons. For simplicity, only two waveform generators, 21a and 21b, are shown in Figure 5.

制御部22は、光信号に重畳されることで送信器1から受信器4(図1参照)に伝送されるデータ信号を受け付ける。制御部22は、該データ信号を信号選択器23に出力する。 The control unit 22 receives a data signal that is superimposed on an optical signal and transmitted from the transmitter 1 to the receiver 4 (see Figure 1). The control unit 22 outputs the data signal to the signal selector 23.

信号選択器23は、複数の電圧パルスから、制御部22から出力されるデータ信号に対応する電圧パルスを選択して電気信号を生成する。信号選択器23は、該電気信号を強度変調器24に出力する。例えば、信号選択器23は、第1データ値「10」を含むデータ信号を受信したとき、複数の電圧パルスから第1光ソリトンS1に対応する電圧パルスを選択して該電圧パルスを強度変調器24に出力する。また、信号選択器23は、第4データ値「00」を含むデータ信号を受信したとき、複数の電圧パルスから電圧パルスを選択せず、振幅が0の電圧パルスを強度変調器24に出力する。 The signal selector 23 selects a voltage pulse corresponding to the data signal output from the control unit 22 from the multiple voltage pulses and generates an electrical signal. The signal selector 23 outputs the electrical signal to the intensity modulator 24. For example, when the signal selector 23 receives a data signal containing a first data value "10", it selects a voltage pulse corresponding to the first optical soliton S1 from the multiple voltage pulses and outputs the voltage pulse to the intensity modulator 24. Furthermore, when the signal selector 23 receives a data signal containing a fourth data value "00", it does not select a voltage pulse from the multiple voltage pulses and outputs a voltage pulse with an amplitude of 0 to the intensity modulator 24.

強度変調器24は、信号選択器23から出力される電気信号に従って、レーザ光生成部5からの光を強度変調する。これにより、強度変調器24は、複数の調整光パルスを含む光信号を生成する。 The intensity modulator 24 intensity-modulates the light from the laser light generator 5 in accordance with the electrical signal output from the signal selector 23. As a result, the intensity modulator 24 generates an optical signal including multiple modulated optical pulses.

このような構成によれば、あらかじめ生成した複数の電圧パルスからデータ信号に対応する電圧パルスを選択するため、高速な多値光ソリトン信号列の生成が可能である。 With this configuration, a voltage pulse corresponding to a data signal is selected from multiple pre-generated voltage pulses, making it possible to generate a high-speed multilevel optical soliton signal train.

〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 3]
Other embodiments of the present invention will be described below. For ease of explanation, the same reference numerals will be used to designate components having the same functions as those described in the above embodiment, and the description thereof will not be repeated.

(光信号生成部30の概略構成)
図6は、本発明の実施形態3に係る光信号生成部30の構成を示すブロック図である。図6に示すように、光信号生成部30は、光パルス生成部36と、制御部34と、光選択部35と、を備える。図1に示す光通信システム100において、実施形態1に係る光信号生成部10の代わりに、本実施形態に係る光信号生成部30が適用されてもよい。
(Schematic configuration of optical signal generating unit 30)
Fig. 6 is a block diagram showing the configuration of an optical signal generating unit 30 according to a third embodiment of the present invention. As shown in Fig. 6, the optical signal generating unit 30 includes an optical pulse generating unit 36, a control unit 34, and an optical selecting unit 35. In the optical communication system 100 shown in Fig. 1, the optical signal generating unit 30 according to this embodiment may be applied instead of the optical signal generating unit 10 according to the first embodiment.

光パルス生成部36は、強度変調器31と、分波器32と、帯域制限部33と、減衰器371,372と、を備える。光パルス生成部36は、複数の調整光パルスを生成し、該複数の調整光パルスを光選択部35に出力する。 The optical pulse generation unit 36 includes an intensity modulator 31, a branching filter 32, a band limiting unit 33, and attenuators 371 and 372. The optical pulse generation unit 36 generates a plurality of adjusted optical pulses and outputs the adjusted optical pulses to the optical selection unit 35.

強度変調器31は、レーザ光生成部5からの光を強度変調し、第1光ソリトンS1に対応するパルス幅を有する第1光パルスを生成する。 The intensity modulator 31 intensity-modulates the light from the laser light generation unit 5 to generate a first optical pulse having a pulse width corresponding to the first optical soliton S1.

分波器32は、強度変調器31から出力される第1光パルスを第1光経路T1および第2光経路T2を含む複数の光経路に分割する。光信号生成部30における光信号の伝送を空間光学系によって構成する場合、分波器32は例えばビームスプリッタであればよい。また、光信号生成部30における光信号の伝送を光ファイバ部品または光導波路等によって構成する場合、分波器32は例えば3dBカプラであればよい。 The splitter 32 splits the first optical pulse output from the intensity modulator 31 into multiple optical paths including a first optical path T1 and a second optical path T2. When optical signal transmission in the optical signal generation unit 30 is configured using a spatial optical system, the splitter 32 may be, for example, a beam splitter. Also, when optical signal transmission in the optical signal generation unit 30 is configured using optical fiber components or optical waveguides, the splitter 32 may be, for example, a 3 dB coupler.

帯域制限部33は、少なくとも第2光経路T2に設けられる。帯域制限部33は、第1光パルスのスペクトル幅を狭く(パルス幅を広く)する。すなわち、帯域制限部33は、第1光パルスを第1光ソリトンS1と振幅およびパルス幅が異なる第2光ソリトンS2に対応するパルス幅を有する第2光パルスに変更する。帯域制限部33は、例えばローパスフィルタ(LPF)、バンドパスフィルタ(BPF)等の帯域制限フィルタを含む。 The band-limiting unit 33 is provided at least on the second optical path T2. The band-limiting unit 33 narrows the spectral width (widens the pulse width) of the first optical pulse. That is, the band-limiting unit 33 changes the first optical pulse into a second optical pulse having a pulse width corresponding to a second optical soliton S2, which has a different amplitude and pulse width from the first optical soliton S1. The band-limiting unit 33 includes a band-limiting filter, such as a low-pass filter (LPF) or a band-pass filter (BPF).

減衰器371,372は、第1光経路T1および第2光経路T2にそれぞれ設けられる。減衰器371,372は、光選択部35に入射する第1光パルスの振幅に対する光選択部35に入射する第2光パルスの振幅の比率が、第1光ソリトンS1の振幅に対する第2光ソリトンS2の振幅の比率と略一致するように、第1光パルスおよび第2光パルスの振幅をそれぞれ減衰する。これにより、減衰器371,372から複数の調整光パルスが出射される。なお、減衰器は、第1光経路T1および第2光経路T2のうち少なくとも一つの光経路に設けられてもよい。光経路が3つ以上ある場合、各光経路に減衰器が設けられてもよいし、複数の光経路のうち1つの光経路以外に減衰器が設けられてもよい。 Attenuators 371 and 372 are provided on the first optical path T1 and the second optical path T2, respectively. Attenuators 371 and 372 attenuate the amplitudes of the first optical pulse and the second optical pulse, respectively, so that the ratio of the amplitude of the second optical pulse incident on the optical selection unit 35 to the amplitude of the first optical pulse incident on the optical selection unit 35 approximately matches the ratio of the amplitude of the second optical soliton S2 to the amplitude of the first optical soliton S1. This causes multiple adjusted optical pulses to be emitted from attenuators 371 and 372. Note that an attenuator may be provided on at least one of the first optical path T1 and the second optical path T2. When there are three or more optical paths, an attenuator may be provided on each optical path, or an attenuator may be provided on all but one of the multiple optical paths.

なお、N種類の光パルスを用いた光通信を行う場合、分波器32は、第1光パルスをN-1個の光経路に分割すればよい。また、帯域制限部33は、少なくともN-2個の光経路に設けられてもよい。少なくともN-2個の光経路における帯域制限部33はそれぞれ異なる種類の帯域制限フィルタ、および/あるいは、異なる数の帯域制限フィルタを備える。これにより、光パルス生成部36は、N-1種類の調整光パルスを生成することができる。図6では、簡単のために、2つの光経路のみを図示している。 When optical communication is performed using N types of optical pulses, the demultiplexer 32 simply divides the first optical pulse into N-1 optical paths. Furthermore, the band-limiting units 33 may be provided in at least N-2 optical paths. The band-limiting units 33 in the at least N-2 optical paths each include a different type of band-limiting filter and/or a different number of band-limiting filters. This allows the optical pulse generating unit 36 to generate N-1 types of adjusted optical pulses. For simplicity, only two optical paths are shown in Figure 6.

制御部34は、光信号に重畳されることで送信器1から受信器4(図1参照)に伝送されるデータ信号を生成する。制御部34は、該データ信号に基づき、後述する光スイッチ351,352を制御する。 The control unit 34 generates a data signal that is superimposed on the optical signal and transmitted from the transmitter 1 to the receiver 4 (see Figure 1). Based on the data signal, the control unit 34 controls the optical switches 351 and 352 (described below).

光選択部35は、光スイッチ351,352と、合波器353と、を備える。光選択部35は、光パルス生成部36から出力される複数の調整光パルスから、データ信号に対応する調整光パルスを選択する。 The optical selection unit 35 includes optical switches 351 and 352 and a multiplexer 353. The optical selection unit 35 selects an adjusted optical pulse corresponding to the data signal from the multiple adjusted optical pulses output from the optical pulse generation unit 36.

光スイッチ351,352は、第1光経路T1および第2光経路T2にそれぞれ設けられる。制御部34は、データ信号に対応する調整光パルスを伝送する光経路に設けられる光スイッチに対して、調整光パルスを通過させる旨の指示を出力する。光スイッチ351,352は、例えばカーシャッタまたは光強度変調器などの電気光学効果を使用した光シャッタである。 Optical switches 351 and 352 are provided on the first optical path T1 and the second optical path T2, respectively. The control unit 34 outputs an instruction to pass the adjusted optical pulse to the optical switch provided on the optical path that transmits the adjusted optical pulse corresponding to the data signal. Optical switches 351 and 352 are optical shutters that use the electro-optic effect, such as a Kerr shutter or an optical intensity modulator.

例えば、制御部34は、第1データ値「10」を含むデータ信号を受け付けたとき、第1光ソリトンS1に対応する調整光パルスを伝送する第1光経路T1に設けられる光スイッチ351に対して、調整光パルスを通過させる旨の指示を出力する。これにより、光選択部35は、第1データ値「10」に対応する調整光パルスを選択する。また、制御部34は、第4データ値「00」を含むデータ信号を受け付けたとき、全ての光スイッチに対して調整光パルスを通過させない旨の指示を出力する。これにより、光選択部35は、第4データ値「00」に対応する振幅が0の波形を生成する。 For example, when the control unit 34 receives a data signal containing the first data value "10," it outputs an instruction to the optical switch 351 provided on the first optical path T1 that transmits the adjusted optical pulse corresponding to the first optical soliton S1 to pass the adjusted optical pulse. This causes the optical selection unit 35 to select the adjusted optical pulse corresponding to the first data value "10." Furthermore, when the control unit 34 receives a data signal containing the fourth data value "00," it outputs an instruction to all optical switches not to pass the adjusted optical pulse. This causes the optical selection unit 35 to generate a waveform with an amplitude of 0 that corresponds to the fourth data value "00."

合波器353は、光スイッチ351,352からそれぞれ出射され、第1光経路T1および第2光経路T2をそれぞれ伝送する調整光パルスを合波する。光信号生成部30における光信号の伝送を空間光学系によって構成する場合、合波器353は例えばハーフミラーおよびミラーを組み合わせたものであればよい。また、光信号生成部30における光信号の伝送を光ファイバ部品または光導波路等によって構成する場合、合波器353は例えば3dBカプラであればよい。 The multiplexer 353 multiplexes the adjusted optical pulses emitted from the optical switches 351 and 352 and transmitted through the first optical path T1 and the second optical path T2. When optical signal transmission in the optical signal generation unit 30 is configured using a spatial optical system, the multiplexer 353 may be, for example, a combination of a half mirror and a mirror. Furthermore, when optical signal transmission in the optical signal generation unit 30 is configured using optical fiber components or optical waveguides, the multiplexer 353 may be, for example, a 3 dB coupler.

このような構成によれば、光信号処理により本実施形態に係る多値光ソリトン信号列を生成することができる。 With this configuration, it is possible to generate the multilevel optical soliton signal train according to this embodiment through optical signal processing.

〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 4]
Other embodiments of the present invention will be described below. For ease of explanation, the same reference numerals will be used to designate components having the same functions as those described in the above embodiment, and the description thereof will not be repeated.

(光信号生成部40の概略構成)
図7は、本発明の実施形態4に係る光信号生成部40の構成を示すブロック図である。図8は、光信号生成部40によって生成される光信号において、振幅および位相に応じた信号点の配置例を示す図である。本実施形態に係る光信号生成部40は、制御部34に代えて制御部41を備える点、および位相変調器42をさらに備える点で実施形態3に係る光信号生成部30と相違する。図7および図8に示すように、光信号生成部40は、振幅変調された光信号に対してさらに位相変調を行うことで、振幅位相変調された光信号を生成する。
(Schematic configuration of optical signal generating unit 40)
Fig. 7 is a block diagram showing the configuration of an optical signal generating unit 40 according to a fourth embodiment of the present invention. Fig. 8 is a diagram showing an example of the arrangement of signal points according to the amplitude and phase in an optical signal generated by the optical signal generating unit 40. The optical signal generating unit 40 according to this embodiment differs from the optical signal generating unit 30 according to the third embodiment in that it includes a control unit 41 instead of the control unit 34 and in that it further includes a phase modulator 42. As shown in Figs. 7 and 8, the optical signal generating unit 40 generates an amplitude-phase-modulated optical signal by further performing phase modulation on the amplitude-modulated optical signal.

制御部41は、データ信号に基づき、光スイッチ351,352のいずれかを作動させる。これにより、光信号生成部40は、第1光ソリトンS1または第2光ソリトンS2に対応する調整光パルスを生成する。また、制御部41は、データ信号を位相変調器42に出力する。位相変調器42は、該データ信号に基づき、光選択部35から出力される、振幅変調された光信号に対して位相変調を行う光変調器である。光信号生成部40は、位相差がたとえばπ/4ずつずれた光信号を生成する。以上により、光信号生成部40は、たとえば図8に示したような、1つの光パルスにつき16値(4ビット)のデジタル情報を伝送することができる、振幅位相変調された光信号を生成する。 The control unit 41 operates either the optical switches 351 or 352 based on the data signal. This causes the optical signal generation unit 40 to generate an adjusted optical pulse corresponding to the first optical soliton S1 or the second optical soliton S2. The control unit 41 also outputs the data signal to the phase modulator 42. The phase modulator 42 is an optical modulator that performs phase modulation on the amplitude-modulated optical signal output from the optical selection unit 35 based on the data signal. The optical signal generation unit 40 generates optical signals with phase differences of, for example, π/4. As a result, the optical signal generation unit 40 generates an amplitude-phase-modulated optical signal that can transmit 16 values (4 bits) of digital information per optical pulse, as shown in Figure 8, for example.

このような構成によれば、実施形態1~3と比較し、1つの光パルスにつきより多くのビット数のデジタル情報を伝送することができる。 With this configuration, it is possible to transmit a larger number of bits of digital information per optical pulse compared to embodiments 1 to 3.

なお、図1に示す光通信システム100において、実施形態1に係る光信号生成部10の代わりに、本実施形態に係る光信号生成部40が適用されてもよい。この場合、図1に示した受信器4は、位相変調された光信号を復調するための公知の検波回路を備える。 In the optical communication system 100 shown in FIG. 1, the optical signal generation unit 10 according to the first embodiment may be replaced with the optical signal generation unit 40 according to this embodiment. In this case, the receiver 4 shown in FIG. 1 includes a known detection circuit for demodulating the phase-modulated optical signal.

〔実施形態5〕
図9は、比較例および実施例に係る、パルス強度Iに対する伝送制限距離Z[km]を示すグラフである。ここで、パルス強度Iはあるデータに対応する光パルスの最大振幅に対する別のデータに対応する光パルスの振幅の比を示す。また、伝送制限距離Zは、光信号を適切に伝送できる距離を示す。図9の比較例と示されたグラフは、図2に示すような振幅の変調のみを行った複数の光パルスを含む光信号を送信した場合の伝送制限距離Zを示す。また、図9の実施例と示されたグラフは、図3に示すような振幅の変調に加えてパルス幅も変更した複数の光ソリトンを含む光信号を送信した場合の伝送制限距離Zを示す。図9に示すように、振幅の変調に加えてパルス幅も変更した複数の光ソリトンを用いることで、振幅の変調のみを行った場合と比較し、伝送制限距離Zを大きくすることができる。
[Embodiment 5]
FIG. 9 is a graph showing the transmission distance limit Z [km] versus pulse intensity I for the comparative example and the example. Here, pulse intensity I represents the ratio of the amplitude of an optical pulse corresponding to one data item to the maximum amplitude of another data item. Furthermore, transmission distance limit Z represents the distance over which an optical signal can be properly transmitted. The graph labeled "Comparative Example" in FIG. 9 shows the transmission distance limit Z when an optical signal including multiple optical pulses with only amplitude modulation, as shown in FIG. 2, is transmitted. The graph labeled "Example" in FIG. 9 shows the transmission distance limit Z when an optical signal including multiple optical solitons with pulse widths that are modulated in addition to amplitude modulation, as shown in FIG. 3, is transmitted. As shown in FIG. 9, by using multiple optical solitons with pulse widths that are modulated in addition to amplitude modulation, the transmission distance limit Z can be increased compared to when only amplitude modulation is performed.

このような構成によれば、5G通信の次を担う超長距離通信に貢献することができる。すなわち、上記の光通信システムは、通信インフラの整備を促進することができる。これにより、持続可能な開発目標(SDGs)の達成に貢献できる。 This configuration can contribute to ultra-long-distance communications, the next step after 5G communications. In other words, the above-mentioned optical communications system can promote the development of communications infrastructure, thereby contributing to the achievement of the Sustainable Development Goals (SDGs).

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

1 送信器
2 増幅器
3 光ファイバ(光伝送路)
4 受信器
5 レーザ光生成部
10、20、30、40 光信号生成部
11、22、34、41 制御部
12 任意波形発生器
13、24、31 強度変調器
21、21a、21b 波形発生器
23 信号選択器
32 分波器
33 帯域制限部
35 光選択部
36 光パルス生成部
351,352 光スイッチ
371,372 減衰器
A1 第1振幅
A2 第2振幅
S1 第1光ソリトン
S2 第2光ソリトン
T1 第1光経路
T2 第2光経路

1 Transmitter 2 Amplifier 3 Optical fiber (optical transmission path)
4 Receiver 5 Laser light generation unit 10, 20, 30, 40 Optical signal generation unit 11, 22, 34, 41 Control unit 12 Arbitrary waveform generator 13, 24, 31 Intensity modulator 21, 21a, 21b Waveform generator 23 Signal selector 32 Demultiplexer 33 Bandwidth limiter 35 Light selection unit 36 Optical pulse generation unit 351, 352 Optical switches 371, 372 Attenuator A1 First amplitude A2 Second amplitude S1 First optical soliton S2 Second optical soliton T1 First optical path T2 Second optical path

Claims (11)

レーザ光を生成するレーザ光生成部と、
前記レーザ光を変調することにより光信号を生成する光信号生成部であって、前記光信号は、データ信号のデータ値に対応してそれぞれ異なる所定の振幅を有し、該所定の振幅に応じて1つのデータ値に対応するパルス幅が異なる、複数の光パルスを含む、光信号生成部と、
前記光信号生成部によって生成された前記光信号の強度を増幅することで、前記光信号に含まれる前記複数の光パルスを複数の光ソリトンに成形する増幅器と、を備える、送信器。
a laser light generating unit that generates a laser light;
an optical signal generating unit that generates an optical signal by modulating the laser light , the optical signal including a plurality of optical pulses each having a different predetermined amplitude corresponding to a data value of a data signal, and each pulse width corresponding to one data value varying according to the predetermined amplitude;
an amplifier that amplifies the intensity of the optical signal generated by the optical signal generation unit to shape the plurality of optical pulses included in the optical signal into a plurality of optical solitons .
前記複数の光ソリトンは、第1光ソリトンおよび第2光ソリトンを含み、
前記第2光ソリトンの振幅は第1光ソリトンの振幅より小さく、前記第2光ソリトンのパルス幅は前記第1光ソリトンのパルス幅より大きい、請求項に記載の送信器。
the plurality of optical solitons include a first optical soliton and a second optical soliton;
2. The transmitter according to claim 1 , wherein the amplitude of said second optical soliton is smaller than the amplitude of said first optical soliton, and the pulse width of said second optical soliton is larger than the pulse width of said first optical soliton.
前記複数の光ソリトンのパルス幅は、前記所定の振幅に略反比例する、請求項に記載の送信器。 3. The transmitter of claim 2 , wherein pulse widths of the plurality of optical solitons are approximately inversely proportional to the predetermined amplitude. 前記光信号生成部は、
前記データ信号に従って、前記複数の光パルスの波形に対応する複数の電圧パルスを含む電気信号を発生させる任意波形発生器と、
前記電気信号に従って、前記レーザ光生成部からの光を強度変調する強度変調器と、を備える、請求項1からのいずれか1項に記載の送信器。
The optical signal generation unit
an arbitrary waveform generator that generates an electrical signal including a plurality of voltage pulses corresponding to the waveforms of the plurality of optical pulses in accordance with the data signal;
The transmitter according to claim 1 , further comprising: an intensity modulator that intensity-modulates the light from the laser light generating unit in accordance with the electrical signal.
前記光信号生成部は、
前記複数の光パルスの波形に対応する複数の電圧パルスをそれぞれ発生させる複数の波形発生器と、
前記複数の電圧パルスから前記データ信号に対応する電圧パルスを選択して電気信号を生成する信号選択器と、
前記電気信号に従って、前記レーザ光生成部からの光を強度変調する強度変調器と、を備える、請求項1からのいずれか1項に記載の送信器。
The optical signal generation unit
a plurality of waveform generators each generating a plurality of voltage pulses corresponding to the waveforms of the plurality of optical pulses;
a signal selector that selects a voltage pulse corresponding to the data signal from the plurality of voltage pulses and generates an electrical signal;
The transmitter according to claim 1 , further comprising: an intensity modulator that intensity-modulates the light from the laser light generating unit in accordance with the electrical signal.
前記光信号生成部は、
前記複数の光パルスを生成する光パルス生成部と、
前記複数の光パルスから前記データ信号に対応する光パルスを選択する光選択部と、を備える、請求項1からのいずれか1項に記載の送信器。
The optical signal generation unit
an optical pulse generating unit that generates the plurality of optical pulses;
The transmitter according to claim 1 , further comprising: an optical selection unit that selects an optical pulse corresponding to the data signal from the plurality of optical pulses.
レーザ光を生成するレーザ光生成部と、
前記レーザ光を変調することにより光信号を生成する光信号生成部と、を備え、
前記光信号は、データ信号のデータ値に対応する所定の振幅を有し、該所定の振幅に応じて1つのデータ値に対応するパルス幅が異なる、複数の光パルスを含み、
前記光信号生成部は、
前記複数の光パルスを生成する光パルス生成部と、
前記複数の光パルスから前記データ信号に対応する光パルスを選択する光選択部と、を備え、
前記光パルス生成部は、
前記レーザ光生成部からの光を強度変調して第1光ソリトンに対応するパルス幅を有する第1光パルスを生成する強度変調器と、
前記第1光パルスを少なくとも第1光経路および第2光経路を含む複数の光経路に分割する分波器と、
少なくとも前記第2光経路に設けられ、前記第1光パルスを前記第1光ソリトンと振幅およびパルス幅が異なる第2光ソリトンに対応するパルス幅を有する第2光パルスに変更する帯域制限部と、を備える、送信器。
a laser light generating unit that generates a laser light;
an optical signal generating unit that generates an optical signal by modulating the laser light,
the optical signal includes a plurality of optical pulses having a predetermined amplitude corresponding to a data value of a data signal, the pulse width corresponding to one data value being different depending on the predetermined amplitude;
The optical signal generation unit
an optical pulse generating unit that generates the plurality of optical pulses;
a light selection unit that selects an optical pulse corresponding to the data signal from the plurality of optical pulses,
The optical pulse generating unit
an intensity modulator that intensity-modulates the light from the laser light generating unit to generate a first optical pulse having a pulse width corresponding to a first optical soliton;
a splitter that splits the first optical pulse into a plurality of optical paths including at least a first optical path and a second optical path;
a band limiting unit provided at least in the second optical path, which changes the first optical pulse into a second optical pulse having a pulse width corresponding to a second optical soliton having an amplitude and pulse width different from those of the first optical soliton.
前記光パルス生成部は、少なくとも前記第2光経路に設けられ、前記光選択部に入射する前記第1光パルスの振幅に対する前記光選択部に入射する前記第2光パルスの振幅の比率が、前記第1光ソリトンの振幅に対する前記第2光ソリトンの振幅の比率と略一致するように、前記第2光パルスの振幅を減衰する減衰器を備える、請求項に記載の送信器。 8. The transmitter according to claim 7, wherein the optical pulse generating unit comprises an attenuator provided at least on the second optical path, which attenuates the amplitude of the second optical pulse so that a ratio of an amplitude of the second optical pulse incident on the optical selecting unit to an amplitude of the first optical pulse incident on the optical selecting unit substantially matches a ratio of an amplitude of the second optical soliton to an amplitude of the first optical soliton. 前記光選択部は、前記複数の光経路にそれぞれ設けられる複数の光スイッチを備え、前記複数の光スイッチのうち、前記データ信号に対応する光パルスを伝送する光経路に設けられた光スイッチが、該光パルスを通過させることで、前記データ信号に対応する光パルスを選択する、請求項またはに記載の送信器。 9. The transmitter according to claim 7, wherein the optical selection unit includes a plurality of optical switches respectively provided on the plurality of optical paths, and an optical switch among the plurality of optical switches provided on an optical path transmitting an optical pulse corresponding to the data signal selects the optical pulse corresponding to the data signal by passing the optical pulse . データ信号の第1データ値に対応する第1振幅を有する第1光ソリトンを生成する第1光ソリトン生成ステップと、
前記データ信号の第2データ値に対応する、前記第1振幅とは異なる第2振幅を有する第2光ソリトンであって、前記第1光ソリトンとパルス幅が異なる前記第2光ソリトンを生成する第2光ソリトン生成ステップと、
前記第1光ソリトンおよび前記第2光ソリトンを含む光信号を送信する光信号送信ステップと、を含む、多値伝送方法。
a first optical soliton generating step of generating a first optical soliton having a first amplitude corresponding to a first data value of the data signal;
a second optical soliton generating step of generating a second optical soliton having a second amplitude different from the first amplitude, the second optical soliton corresponding to a second data value of the data signal, and having a pulse width different from that of the first optical soliton;
an optical signal transmitting step of transmitting an optical signal including the first optical soliton and the second optical soliton.
データ信号の第1データ値に対応する第1振幅を有する第1光ソリトンと、
前記データ信号の第2データ値に対応する、前記第1振幅とは異なる第2振幅を有する第2光ソリトンであって、前記第1光ソリトンとパルス幅が異なる前記第2光ソリトンと、を含む光信号を用いて通信を行う多値伝送方法。
a first optical soliton having a first amplitude corresponding to a first data value of the data signal;
A multi-value transmission method for communicating using an optical signal including a second optical soliton having a second amplitude different from the first amplitude and corresponding to a second data value of the data signal, the second optical soliton having a pulse width different from that of the first optical soliton.
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