光發送器以及光傳送系統的制作方法

專利名稱：光發送器以及光傳送系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可以將光纖等光傳送媒體中存在的波長色散，或在該波長色散與非線形光學效果的相互作用下產生的傳送質量的劣化控制在最小限度的光發送器以及光傳送系統。
本申請是以日本No.2001-199467專利申請為基礎的，在此可參考相關的內容。
現有技術以將光纖等傳送媒體中存在的波長色散，或，在該波長色散和非線形光學效果的相互作用下產生的傳送質量劣化控制在最小限度的為目的，并用相位調制方法的RZ(Return-to-Zero)光強調制碼被提出來。
例如，文獻1(Y.Miyamoto et.al.“Duobinary carrier-suppressed return-to-zero format and its application to100GHz-spaced 8×43-Gbit/s DWDM unrepeatered transmissionover 163km”，Tech.Digest of OF C2001，paper TuU4，2001)中，將2模式拍信號用光雙二進制碼進行調制的Duobinary Carrier-Suppressed Return-to-Zero(DCS-RZ)碼，有關此項技術曾有公開。
圖41，是為說明使用了以上DCS-RZ碼的光發送器的以往結構的引用圖。
圖41中，第1推挽型馬赫-策恩德爾(MZMach-Zehndor)光強調制器91，無調制時為使透過率為零而加了直流偏壓，被1/2分頻器92產生的傳送速度為1/2頻率的正弦波電信號互補驅動。
從載波頻率為f0的光源單一縱模式LD90輸出的CW光，在MZ光強調制器91的頻率遞倍功能和相位調制功能作用下強度以及相位同時被調制，反復、生成頻率B的2模式拍信號。這里B為傳送速度。
在第2MZ光強調制器93，2模式拍信號，被以光雙二進制碼數據調制。輸入NRZ(Non-Return-to-Zero)信號，被由邏輯反相電路94和，“異”電路95和，1比特延遲電路96構成的預編碼器電路97轉換為預編碼NRZ碼，差分輸出。
差分預編碼NRZ碼，在基帶放大器98被放大之后，由3dB頻帶B/4的低通濾波器(LPF99)轉換為互補的3值電雙二進制碼。第2MZ光調制器93，在無調制時為使透過率為零而加了直流偏壓，被互補的3值的電雙二進制碼調制，生成DCS-RZ光調制碼。
圖42，圖43所示的是現有技術的動作例。圖42(a)為，由2值NRZ信號發生部103生成的2值NRZ信號輸入。圖42(b)為，以2值NRZ信號作為輸入時的邏輯反相電路94的輸出NRZ數據信號。圖42(c)以輸出NRZ數據信號作為輸入信號時的預編碼電路97的正相輸出信號，在輸入NRZ信號每次輸入空白位時邏輯進行反相的動作。圖42(d)為，以預編碼信號為輸入的時的LPF99的輸出波形。
作為邏輯信號，圖41，如碼100所示，與由1比特延遲電路101和邏輯和電路102構成的動作相同。由于LPF99的頻帶限制功能，生成了用粗實線表示的互補的3值電雙二進制信號。
圖42(e)，是以來自光源LD90的CW光信號為輸入在第1Z光強調制器91被調制的2模式拍光信號的電場波形，按每比特相位作π反相的反復頻率與傳送速度相等的光脈沖列。該2模式拍光信號，被以圖42(d)的3值電雙二進制信號調制，產生如圖42(f)所示的DCS-RZ碼。具有按每個標記位相位反相的特征，可知其已經成為RZ強度調制數據光信號。
圖43(a)為從第1MZ光強調制器91輸出的2模式拍信號。光載波信號成分f0被抑制，光頻率fb±B(B為傳送速度)中頻率間隔B的2個縱模式產生。2個縱模式在第2MZ光調制器93分別被光雙二進制碼調制。
該結果，如圖43(b)所示，生成的DCS-RZ光信號的光調制光譜，光雙二進制信號調制光譜在光頻率f0±B中并存有2個，載波成分成為完全被抑制的光調制光譜，光調制頻帶也被狹窄化為2B左右。為此，對波長色散的容差與現有的RZ相比，達到2倍。
本碼為抑制對光雙二進制碼的光非線形效果的劣化，在抑制光調制頻帶的擴大的同時實現RZ編碼。為此作為調制碼適用于高密度波長復用傳送系統。
另外，作為光傳送碼，使用了2值RZ強度調制碼。當把這些作為波長復用系統來考慮時，則依不同的信號圖案，從其他的信道接收的相互相調制的光信號相位變化也不同，有時由于波長色散等造成系統性能劣化。以改善為目的，宮野等人，在參考文獻2(“Suppression ofdegradation induced by SPM/XPG+GVM transmission using abit-synchronous intensity modulated DPSK signal，T.Miyano，M.Fukutoku，K.Hattori Digest of OECC2000，Makuhari，paper14D3-3，pp.580-581，2000”)中提出了RZ編碼的相位調制信號。
如上所述，在應用了并用相位調制的RZ光強調制碼的現有的光發送器以及光傳送系統中，一般需要涉及強度調制、相位調制、脈沖調制的各個光調制器，這些光調制器被多級級聯。為此，調制部處會增加插入損失，調制部輸出處光輸出功率降低。為此，存在著光信號夾雜的雜音增加，光發送部輸出處SN比劣化的問題點。
另外在將傳送速度高速化時，有必要對被多級連接的各調制器的調制相位進行精密控制，為了補償熱特性等造成的相位漂移，有必要對該部分進行穩定的相位控制的。所以，控制電路等復雜化的問題也就顯現出來了。
況且，現有的波長復用系統中，特別是，信道數增加的情況時，有必要在各信道搭載2個以上的光調制器，所以部件點數增多，存在著光發送器、或使用了這些的光傳送系統的成本加大的缺點。
此外，使用了現有的DCS-RZ碼的RZ光發送器以及光傳送系統中，通過數據作強度和相位調制的光雙二進制編碼部中，依存于傳送速度、需要產生3值的光電信號轉換信號的基帶模擬處理電路(圖41所示LPF99)。
然而，傳送速度高速化的情況時，該部分的實現逐漸地變得困難。為了抑制3值的雙二進制電信號的波形失真，首先要抑制在LPF99的阻帶造成的反射波形劣化。對此，在高頻率帶作理想的電實裝變得困難，特別是將濾波器的阻止域的反射波作終端比較困難。另外，在實現電濾波器的理想的滾降特性時、隨著傳送速度高速化會發生傳送線路及濾波器的頻率依存損失及頻散，產生波形失真。為此存在著波形的補償也會變得困難這一問題。
另外，現有的RZ化PSK信號，考慮波長復用系統的情況時，為實現抑制相互相位調制，其光調制頻帶擴展到傳送速度的4倍左右，考慮波長復用系統的0.4bit/s/Hz以上的高密度化時，會出現串音造成傳送質量劣化的問題。另外，現有技術中考慮高速化時，須將輸入到調制器的基帶信號作高速化處理。
然而，伴隨著傳送速度的上升，一般會出現電子裝置的耐壓下降的趨向，存在著調制器驅動等大振幅動作實現困難的缺點。況且，對預編碼電路而言其高速動作的實現也變得困難，每在傳送速度上升時、有必要改變設計制造。
本發明是為解決以上課題而實施的，目的是提供通過并用了相位調制的RZ光強調制碼的利用，使光調制器的低損失化，高速化容易實現，另外，通過將以往使用基帶模擬處理電路來實施的功能在光載波頻率區域實行而使模擬信號處理高速化，并且，通過把利用的電信號全部作2值NRZ碼處理，使驅動電路等放大電路容易實現的光發送器以及光傳送系統。
此外，其目的還在于提供通過使光濾波器帶有周期性而使波長復用信號的一并轉換成為可能，或通過利用無源濾波器而可省略有源高速信號處理的同步功能，采用了并用相位調制的RZ光強調制碼的光發送器以及光傳送系統。

發明內容
本發明的概要，并沒有將必要的特征全部列舉出來，因此這些特征群的變形也能成為發明。
本發明的光發送器具備，光源；輸入NRZ信號的預編碼單元；由通過上述預編碼單元生成的預編碼NRZ信號或差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元；輸出端子，從上述輸出端子輸出包含多個雙二進制光信號成分的載波被抑制的RZ光信號。
另外，本發明的光發送器還具備，光源；生成作為NRZ信號每當標記位被輸入時邏輯反相的差分預編碼NRZ信號的預編碼單元；把由上述光源生成的單一縱模式光信號通過由上述預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元；把通過上述光相位調制單元生成的光相位調制信號轉換為RZ光強調制信號的光濾波器單元。
而且，本發明的光發送器還具備，產生與數據信號同步，并且，具有數據傳送速度的整數倍的頻率間隔的相互同步的2個縱模式信號的2模式拍脈沖光源；光發送器的強度調制輸出信號為實現與輸入NRZ信號相同邏輯而進行碼轉換的預編碼單元；把由上述2模式拍脈沖光源生成的光脈沖列信號，通過由上述預編碼單元生成的預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元。
本發明的光傳送系統具備，由光源、輸入NRZ信號的預編碼單元、由從上述預編碼單元生成的預編碼NRZ信號或差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元、輸出端子構成，從上述輸出端子把載波被抑制了的RZ光信號作為光傳送信號來輸出的光發送器；配備在發送器或接收器的某一方的光相位調制信號/光強調制信號轉換單元；將上述RZ光傳送信號作為光強調制信號進行解調·檢波，轉換為電信號的光接收器。
另外，本發明的光傳送系統還具備，由生成作為NRZ信號每當標記位被輸入時邏輯反相的差分預編碼NRZ信號的預編碼單元、將由光源生成的單一縱模式光信號或2模式脈沖光源通過由上述預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元、把由上述光相位調制單元生成的光相位調制信號轉換為RZ光強調制信號的光濾波器單元組成的光發送器；傳送由上述發送器發送輸出的RZ光強調制信號的光傳送媒體；通過上述光傳送媒體，接收由上述發送器發送輸出的RZ光強調制信號，并直接檢波轉換為基帶電信號的光接收器。
而且，本發明的光傳送系統還具備，由作為NRZ信號為使光發送器的輸出光強信號與輸入NRZ信號相同邏輯而進行輸入NRZ信號的碼轉換的預編碼單元、把通過由光源生成的單一縱模式光信號或由2模式拍脈沖光源生成的光脈沖列信號的某一方，通過由上述預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元組成的光發送設備；傳送由上述光發送器發送輸出的伴隨RZ光強調制的相位調制信號的光傳送媒體；接收通過上述光傳送媒體由上述光發送器發送輸出的RZ光強調制信號，在通過轉換為光強調制信號的光濾波器單元后，直接檢波并轉換為基帶電信號的光接收器。
以上結構中，通過預編碼單元將基帶數據輸入信號預先進行預編碼，通過相位調制單元利用預編碼信號進行相位調制，將在此生成的相位調制光信號通過光濾波器單元轉換為伴隨相位調制的RZ強度調制信號。作為相位調制單元，例如利用差分相移鍵控(DPSK(Differential phase Shift Keying))生成被編碼的DPSK相位調制信號，通過配置在DPSK光調制信號單元的后級的光濾波器單元，進行相位調制信號-RZ強度信號轉換。
作為上述的光濾波器單元如果利用光周期濾波器，則可按光濾波器的寬帶性對波長復用信號進行一并處理，不必按每個信道利用光濾波器單元。為此，在信道數多的大容量波長復用系統中，部件點數的大幅削減成為可能，光發送器的成本低廉化成為可能。另外，通過利用無需高速信號的無源濾波器，調制器間的信號相位的精密控制就不需要了。
特別是，作為相位調制單元，通過利用將上述單一縱模式光信號由預編碼NRZ信號進行差分相移鍵控調制的馬赫-策恩德爾光強調制器，作為電信號可只利用2值NRZ信號，容易實現基帶信號處理，削減光調制器的個數。另外，可將以往在基帶進行的模擬處理功能，采用光濾波器用在無源光載波頻率帶的信號轉換來實現，由此可實現理想的模擬處理功能，濾波器處理中反射特性的改善和傳送特性的寬帶化成為可能。
另外，作為本發明的光傳送系統的其他實施方式，是將相位調制/RZ強度調制轉換的光濾波器配置在光通信系統的接收側，作為傳送碼采用利用相位調制把其強度相位調制了的RZ脈沖。由此，抑制波長復用傳送時由于相互相位調制等非線形串音造成的傳送質量劣化，與現有技術相比較可壓縮光調制頻帶，以達到波長復用系統的高密度化。
作為本發明的光傳送系統的其他實施方式，以串行n級連接的相位調制器構成相位調制部。由此，利用基帶信號處理速度B’的調制器驅動或預編碼電路，可發生傳送速度B＝nXB’的n時分復用的伴隨RZ強度調制的相位調制數據光信號或伴隨相位調制的RZ強度數據光信號。
這些被復用化了的信號，均為頻帶壓縮了的RZ信號，與現有技術相比較，可用簡單的結構構成高密度的波長復用系統。
另外，作為本發明中發送器或光傳送系統的預編碼單元的另外的實施方式，通過用n個信號處理速度B’的預編碼電路、使該預編碼電路的n個輸出信號延遲的延遲單元和取n個被延遲的輸出信號的“異”的“異”電路來構成，可生成傳送速度B＝nXB’的n時分復用了的預編碼信號，進而容易地實現高速化。
如上說明依照本發明，為了實現利用了并用相位調制的RZ光強調制碼的光發送器以及光傳送系統的高速化，通過用生成作為NRZ信號每當標記位被輸入時邏輯反相的差分預編碼NRZ信號的預編碼單元、把由光源生成的單一縱模式光信號，通過由預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元和把由光相位調制單元生成的光相位調制信號轉換為RZ光強調制信號的光濾波器單元構成光發送器，光調制器的低損失化、高速化均變得容易。
另外，通過把目前利用基帶模擬處理進行的功能在光載波區域進行，實現模擬信號轉換處理的高速化，而且，將使用的電信號全部作2值NRZ碼處理，由此驅動電路等放大電路的實現變得容易。
另一方面，提供通過使光濾波器具有周期性，波長復用信號的一并轉換成為可能，或通過利用無源濾波器，可省略活動的高速信號處理的同步功能，利用了并用相位調制的RZ光強調制碼的光發送器和光傳送系統。
另外，按本發明，利用光濾波器的排列處理功能可實現從波長復用信號的相位調制信號向強度調制信號轉換的一并轉換。況且，通過對2模式拍脈沖信號進行相位調制，作為傳送碼可利用占空度一定的RZ相位調制碼或強度調制碼，光信號頻帶可實現狹窄化，在提高波長復用系統的頻率利用效率的同時提高針對由于非線形效果造成的傳送質量劣化的容差。
另外，通過在接收側進行光信號頻帶的狹窄化，可提高波長色散容差。并且，就高速復用化而言，預編碼電路、調制器，調制器驅動器即使不高速化也可實現。


圖1表示本發明光發送器的一實施方式模塊圖。
圖2表示圖1所示的光發送器的各模塊內部結構圖。
圖3是為說明圖2所示MZ光調制器動作的引用圖。
圖4是為詳細說明圖1，圖2所示的本發明實施方式動作的引用圖。
圖5是為說明圖2所示點A中光調制光譜的引用圖。
圖6是為說明圖2所示點B中光調制光譜的引用圖。
圖7是為說明將圖2所示的光相位調制部用其他結構實現時動作的引用圖。
圖8表示圖2所示光濾波器部的其他實施方式圖。
圖9是為說明本發明中光傳送系統的一實施方式的引用圖。
圖10是為說明本發明中光傳送系統的實驗系統的引用圖。
圖11是為說明圖10所示實驗系統動作的引用圖。
圖12是為說明本發明中光傳送系統的其他實施方式的引用圖。
圖13是為說明本發明中光傳送系統的另外其他實施方式的引用圖。
圖14表示利用了圖13所示的光發送器的光傳送系統的一的實施方式圖。
圖15是對圖13、圖14所示的光發送器以及光傳送系統的動作利用各部的波形進行說明的圖。
圖16是對圖13、圖14所示的光發送器以及光傳送系統的動作利用各部的光譜進行說明的圖。
圖17表示利用圖13所示的光發送器的光傳送系統的第2實施方式圖。
圖18是對圖17所示的光發送器以及光傳送系統的動作利用各部的波形進行說明的圖。
圖19是對圖17所示的發送器以及光傳送系統的動作利用各部的光譜進行說明的圖。
圖20表示本發明中光發送器的另外其他實施方式的模塊圖。
圖21表示利用了圖20所示光發送器的光傳送系統的一實施方式模塊圖。
圖22是為說明圖21的光傳送系統中光接收器的結構例的引用圖。
圖23是對圖20的光傳送系統中使用的光接收器，根據光信號譜說明波長色散容差的擴大效果的引用圖。
圖24是對圖20的光傳送系統中使用的光接收器，根據光信號譜說明波長色散容差的擴大效果的引用圖。
圖25表示圖23、圖24所示光接收器結構的一例圖。
圖26是為說明圖25所示接收器動作的引用圖。
圖27表示在本發明利用的光濾波器的傳遞函數的偏振波無依存化結構的一例圖。
圖28是為說明基于圖27所示結構的實驗結果的引用圖。
圖29是為說明在本發明利用的預編碼部和相位調制部的內部結構的引用圖。
圖30是為說明圖29所示預編碼部和相位調制部動作的引用圖。
圖31是為說明在本發明利用的預編碼部的其他結構的引用圖。
圖32是為說明本發明光傳送系統的效果的引用圖。
圖33表示為說明本發明光傳送系統的效果而引用的計算結果圖。
圖34是為說明本發明光傳送系統的另外其他實施方式的引用圖。
圖35是為說明圖34所示光發送器的內部結構的引用圖。
圖36是為說明圖34、圖35所示的本發明實施方式動作的引用圖。
圖37是為說明本發明光傳送系統的另外其他實施方式的引用圖。
圖38是為根據光信號譜說明圖37所示的光傳送系統動作的引用圖。
圖39是為說明在圖37的光傳送系統使用的光接收器的其他實施方式的引用圖。
圖40是為根據光信號譜說明圖37所示光傳送系統動作的引用圖。
圖41是為說明現有的光發送器結構的引用圖。
圖42是為說明圖41所示現有的光發送器動作的引用圖。
圖43是為說明圖41所示現有的光發送器的光調制光譜的引用圖。
實施方式以下的實施例不限定涉及權利要求的發明，另外，實施例中說明的特征的組合不限于全部的發明解決單元所必須之物。
圖1所示的是本發明中光發送器的一實施方式模塊圖。圖1中，從NRZ信號發生部1輸出的2值NRZ電信號，輸入到預編碼部2。在預編碼部2進行信號處理以使光發送器輸出與被輸入的NRZ信號一致。在預編碼部2生成的差分預編碼NRZ信號按需要放大，輸入到光相位調制部3。
從光源4(LD；Laser Diode)發出的單一縱模式CW光信號，在光相位調制部3進行了適當的相位調制后，被輸入到將光相位調制信號轉換為RZ強度調制信號的光濾波器部5。光濾波器部5的輸出根據需要進行光放大，以規定的光功率作為本發明光發送器的輸出信號生成輸出。
圖2所示的是圖1中所示的光發送器的各模塊的詳細結構。圖中，與圖1所示模塊標為同一號碼的模塊，與圖1所示的內容相同。
從NRZ信號發生部1輸出的NRZ電信號，被輸入到預編碼部2。預編碼部2，由“異”電路(EXOR21)、1比特延遲電路22和差分輸出電路23構成。預編碼部2與現有的預編碼部97(圖16)的不同點在于無數據輸入信號的邏輯反相電路94。
在圖2所示預編碼部2，進行差分編碼處理，每當標記位被輸入到輸入NRZ信號時邏輯反相的差分預編碼編碼NRZ信號被差分輸出。該差分編碼NRZ信號輸入到光相位調制部3，在光相位調制部3于基帶放大器31處根據需要放大，供給到MZ光強調制器32。
圖3是為說明圖2所示MZ光強調制器32動作的引用圖。如圖3所示，由預編碼部2生成的差分編碼NRZ信號，被等振幅放大，理想狀態是被放大到各自的MZ光強調制器32的半波長電壓的程度。這里，MZ光強調制器32的直流偏壓是在無調制時為滿足透過率零(transmission-null)的條件而被偏壓。
將說明返回到圖2，按以上的動作條件，MZ光強調制器32，生成輸出DPSK(Differential Phase Shift Keying)編碼了的DPSK光信號。DPSK光信號，輸入到構成光濾波器部5的阻帶中心與DPSK光信號的光載波頻率一致的馬赫-策恩德爾干擾型(MZI)光濾波器。MZI光濾波器，由配置在輸入端子51、交叉輸出端子55的3dB方向性結合器(52，53)和延遲量τ(s)的光延遲元件54構成。將輸入到通過式端子55的光信號(輸入光信號電場)作為Ein時，MZI光濾波器的輸出光電場，被以下式給出E(t)＝(Ein/2)·exp{-j(ωτ+φ)/2}·sin((ωτ+φ)/2)(式1)
這里，E0為振幅，ω為光頻率，τ為光延遲元件54的延遲量，φ為馬赫-策恩德爾光濾波器內的2個導波路中的光信號的相對相位。
圖4是為詳細說明本發明實施方式動作的引用圖。在這里，表示使延遲元件的延遲量τ與T0/2(T0＝1/BB為傳送速度)相等的情況。
圖4(a)為，輸入NRZ基帶電信號(2值)，圖4(b)為，以(a)為輸入的情況時的預編碼部2的輸入預編碼NRZ基帶電信號。圖4(c)為由該預編碼NRZ信號，在MZ光強調制器32被調制，生成的DPSK光調制信號。圖4(d)為，由光延遲元件54延遲的MZI光濾波器的C點(圖2)處的DPSK光信號，圖4(e)為，MZI光濾波器的B點處的DPSK光信號(馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器輸出信號)。點線為邏輯意義上的電場包絡，實線為在預編碼NRZ電信號上加了頻帶限制的進行了光相位調制的情況時的DPSK光信號。另外，圖4(f)為直接檢波波形。
此外，圖4(e)所示的是，由上述的(式1)、輸出到MZI光濾波器51的3dB方向性結合器53的通過式端子56RZ光信號。點線為邏輯意義上的電場包絡，實線為在預編碼NRZ電信號加頻帶限制進行光相位調制時的電場包絡。
從圖4(e)(f)可以看出，MZI光濾波器輸出變成了，按每個標記位相位反相的DCS-RZ信號和具有相同相位變化規則的信號。圖2所示光濾波器部5中，阻帶的光調制信號，被3dB方向性結合器53的交叉端子56分離。為此，通過將交叉端子56斜向研磨等，設為終端的辦法，因為光濾波器阻帶中的反射波，不會返回通過式端子55也不會返回輸入端子51，可充分減低反射特性。
圖5，圖6，如圖2所示，表示的是各自的A，B中的光調制光譜。圖5中表示的是延遲量τ＝T0，圖6中表示的是τ＝T0/2的情況時。
圖5(a)，圖6(a)為，在圖2中所示A點處的DPSK光調制光譜。縱軸為光譜強度，橫軸為光頻率標度。圖5(b)，圖6(b)表示的是，圖2中所示的MZI光濾波器51的頻率響應特性。縱軸標有透過率(dB)，橫軸標有光頻率。
圖5中，具有周期B(B為傳送速度)的正弦波頻率響應。圖6中有周期2B的正弦波頻率響應。圖5(c)，圖6(c)所示的是，轉換的RZ信號光調制光譜。縱軸標有光譜強度，橫軸標有光頻率。在這里，載波頻率完全被抑制，成為調制頻帶2B的調制光譜。
如上說明所示，被光濾波器部5輸出的RZ光信號為，圖4所示的波形響應的光相位變化規則和，并且從圖5，圖6所示的光調制光譜可看出，其為DCS-RZ碼。
圖7，是為說明圖2將所示的光相位調制部3用其他的結構實現的情況時動作的引用圖。圖7所示例中，與圖2所示實施方式的差異在于，在光脈沖中伴隨光相位隨時間變化的線性調頻脈沖之處，不伴隨光強變化之處。
圖7中，對基帶預編碼NRZ電信號輸入(a，b，c，d)的各點輸出的光相位，對應于光相位響應(a，b，c，d)的各點輸出，光相位具有隨線形變化的響應特性。這樣的特性，通過把例如由LiNbO3等形成的直線光導波路的折射率進行電光學效果調制的形態的光相位調制器可容易地實現。
圖8，是將圖2所示的光濾波器部5的用作其他的實施方式的示意圖。圖8所示的實施方式中，與圖2所示實施方式的差異在于，構成光濾波器部5的馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器的光分支部處，取代3dB方向性結合器52，53，利用了Y分支導波路58，59這一點。
圖8中，由光輸入端子57輸入的DPSK光信號，功率被Y分支導波路58各分為50％，2個方路分開。另一方面通過延遲量τ的光延遲元件54，再次在Y分支導波路59合波，從輸出端子60輸出。
以下，就利用了上述的光發送器的光傳送系統進行說明。圖9，是為說明本發明中光傳送系統的一實施方式的引用圖。就光發送器61而言由于使用與上述實施方式相同的部分，這里為避免重復而省略其說明。
圖9中，2值NRZ輸入電信號，在光發送器61中被轉換為RZ信號，按需要被光放大器62作了光放大，被設定為規定的信號功率后，供給輸出到光傳送媒體69。光傳送媒體69，可只由光纖傳送路63構成，另外，光纖傳送路63也可是光放大中繼器64中直接放大中繼的光傳送路。
光傳送媒體69的輸出信號，輸入到光接收器65。光接收器65中，在光放大器62被前置放大之后，根據需要輸入到補償波長色散和偏振波色散的色散補償電路66，由于光傳送媒體69的色散(波長色散或偏振波色散)造成的波形失真得到補償。色散補償電路66的輸出，在光信號直接檢波元件67中被直接檢波，轉換為基帶電信號。基帶電信號，根據需要被均衡放大，在時鐘數據恢復(CDR)電路68中進行時刻抽出，識別再生，再生發送的數據。
圖10，是為說明圖9所示的本發明光傳送系統的實驗系統的引用圖。
圖10中，在1.55um帶的光源(DFB-LD)70生成的單一縱模式光信號，輸入到利用了LiNbO3的推挽MZ調制器32。另外，這里所示的實驗系統中使用的試驗信號，作為42.7Gbit/s的M系列的模擬隨機信號(PN7級信號)。這里，預編碼部2，由于其具有將PN信號轉換為相同PN信號的性質所以省略。
圖10中，被NRZ脈沖圖形發生器71生成的4信道的10.66Gbit/s(以下表示為10.7Gbit/s)調制的M系列PN7級的NRZ光信號，各自保持適當的相位關系，被輸入到1∶4比特交織復用化電路(1∶4MUX)72，42.64Gbit/s(以下表示為42.7Gbit/s表)中為使其成為M系列的PN7級信號而被復用化，被差分輸出。
該差分輸出信號，被放大到放大器31中第1MZ光強調制器32的半波長電壓以下的振幅之后，輸入第1MZ光強調制器32。尚且，作為第1MZ光強調制器32，采用了文獻2(K.Noguchi et al.”CLEOPacificRim’99，FS2，1999)中公開過的利用了LiNbO3的進行波型MZ光強調制器。
MZ光強調制器32，由偏壓電路73，被直流偏壓以使在無調制時透過率為零，MZ光強調制器32的輸出，成為42.7Gbit/s PN7級的DPSK光調制碼。
42.7Gbit/s DPSK光調制碼，輸入到在硅導波路上形成的馬赫-策恩德爾干擾型(MZI)光濾波器74。作為MZI濾波器74，延遲時間為10ps，利用了頻率間隔100GHz的周期光濾波器。控制MZI濾波器74的溫度，將MZI濾波器74的阻止頻率配合在DFB-LD的載波頻率上。通過在這樣的動作點使光濾波器通過的方法、MZI光濾波器74的輸出，是作為DCS-RZ碼被輸出。而且，EDFA光后置放大器(光纖放大器)75放大，1.55um零色散光纖傳送路76傳送后，光接收器被輸入。
光接收器，將在EDFA光后置放大器75中被放大的內容再次在EDFA光前置放大器77中放大。其后，被輸入到光信號直接檢波元件67被直接檢波，被轉換為2值NRZ基帶電信號。而且，被供給到CDR電路68，被CDR電路68識別再生的42.7Gbit/3NRZ數據信號，又在1∶4比特交織分離電路78被分離4個10.7Gbit/s，在各自的10.7Gbit/s的錯誤率測定器79進行錯誤率測定。
圖11，是為說明圖10所示實驗系統動作的引用圖。
在MZ光強調制器32中，通過用42.7Gbit/SNRZ信號作推挽驅動的方法DPSK光信號被輸出。圖11(a)中，DPSK光信號的調制光譜，在圖11(B)表示為DPSK光信號的直按檢波波形。另外，圖11(c)中表示了，MZI濾波器74的輸出的直接檢波波形，圖11(d)表示了MZI濾波器74的光輸出信號的光調制光譜。
從圖11(c)中可以看出，42.7Gbit/s中相位光調制信號已經轉換為良好的RZ強度調制信號，另外，圖11(d)的光調制光譜可以看出載波頻率f0(＝193.307THz)已經轉變為被抑制了的DCS-RZ碼的調制光譜。
用PN7級NRZ信號進行錯誤率特性評價的結果，被確認為42.7Gbit/s中沒有錯誤，得到了錯誤率為10-9接收感度為-27dBm的良好感度。從以上的情況來看可確認為本碼是遵循了DCS-RZ光編碼規則的DCS-RZ碼。
另外，MZI濾波器74的通帶中光損失約為2dB，反射減衰量也在-40dB以下，同使用了MZ光調制器的結構相比有著非常低的損失并可構成寬帶的調制系統。
圖12，是為說明本發明中光傳送系統的其他的實施方式的引用圖。
圖12所示實施方式中，光傳送媒體69，光接收器65與圖9所示實施方式相同，只是光發送器61在利用了波長復用傳送方式這一點上不同。
即，光發送器61，只配置了波長復用系統的信道數(CH#0～CH#n)。在利用輸出圖2所示的DCS-RZ信號的光發送器時，各信道的光載波頻率(f01～f0n)，被配置為與光濾波器部5的阻帶中心光頻率相一致。各光發送器61中，各信道的不同載波信號被以各個光發送器中的DCS-RZ調制碼調制。作為配置在各信道的光發送器61內的光濾波器部5利用MZ型的光濾波器即可。在各信道的光發送器61中生成的RZ調制信號，根據需要在光放大器62中光被放大之后，輸入到波長復用光合波濾波器80，被波長復用。
在波長復用光合波濾波器80被一并波長復用的DCS-RZ光信號，根據需要在EDFA光后置放大器62被放大，該被放大的DCS-RZ光調制碼，是為了以規定的發送信道功率向光傳送媒體69傳送而供給。光傳送媒體69也可以是，例如光纖在光放大中繼器被光直接放大中繼的線形中維傳送路。
光傳送媒體69的輸出，在EDFA光后置放大器62光被放大后，被輸入到波長復用光分波濾波器81，波長復用DCS-RZ信號在各個信道波長分離(f01～f0n)，被輸入到光接收器65。光接收器65中的動作，與圖9所示實施方式相同所以略去說明。
還有，在這里雖然只表示了，利用了波長復用傳送方式的發送器51中，在波長復用光合波濾波器80將多數個信道一并轉換為RZ強度調制信號的示例，但是將鄰接的波長信道的偏振波進行正交也可得到相同效果。
圖13所示的是、本發明中光發送器的其他的實施方式的模塊圖。在這里，取代了產生圖1所示光發送器的單一縱模式信號的LD的是、利用了2模式拍脈沖發生部4’。由此，可在脈沖間對齊RZ信號的脈沖的占空度，提高傳送質量。
圖中，標為與圖1所示模塊為同一號碼的模塊，與圖1所示的哪個相同。在這里，通過2模式拍脈沖發生部4’，產生反復頻率與傳送速度相等的2模式拍脈沖信號。關于該部分的詳細情況，由于與圖41所示2的模式拍發生脈沖部91有著同樣的結構，所以詳情后述。
此外，也可利用文獻(K.Sato，A.Hirano，N.Shimizu，T.Ohno andH.Lshii，“Dual mode operation of semiconductor mode-lockedlasers for anti-phasepulse generation，OFC’2000，320/ThW3-1，2000”所示的2模式振蕩的模式同步半導體激光。
2模式拍脈沖，在相位調制部3中被PSK調制。該部分的結構，可選擇圖3，或圖中所示結構的某一個。關于預編碼部2，可以是與圖35所示預編碼部2相同的結構。關于相位調制部3和預編碼部2的連接，在利用圖2所示相位調制部3的情況時，為與圖35相同的結構。
利用2模式拍脈沖發生部4’的利點在于，作為光濾波器部5被使用的相位調制1強度調制變更光濾波器中損失，與利用圖1，圖2的的CW光源的情況時相比可大幅降低。另外，生成的脈沖列的占空度可由2模式拍脈沖決定，所以可抑制由輸入數據模式導致的占空度的波動。為此，特別是，對光纖幅度的光非線效果的容差與利用圖1，圖2所示的光發送器的情況時相比可使之提高。另外，可改善生成的2個雙二進制光調制光譜的對稱性，存在著可提高波長色散容差特性的利點。
圖14，本發明中光傳送系統的其他的實施方式示意圖。另外，圖15，16，20，是為說明其動作的引用圖。
圖14，圖13所所示的光發送器的輸出被輸入到光傳送媒體69。這里，作為預編碼部2，n＝1的延遲時間利用了1比特的預編碼電路。另外、作為光濾波器部5，延遲時間利用了1比特的相位調制強度調制轉換用馬赫-策恩德爾型光濾波器。作為光傳送媒體69的一例，可利用單一模式光纖。另外，光接收部66，利用了直接檢波接收器。
圖15所示的是，圖14的各部波形。圖15(a)中，2值NRZ數據電信號(傳送速度B)被輸入到預編碼部2。在圖14的2模式拍脈沖信號發生部4’，例如，在利用模式同步半導體激光時，與數據信號同步的與傳送速度B相等的反復頻率B的正弦波被被輸入。由2模式拍脈沖信號發生部4’，發生如圖16(a)所示的帶有調制光譜的2模式拍脈沖，其相位，如圖25(b)所示按每個比特反相。
將該2模式拍脈沖在圖13的相位調制部3以圖15(c)的時刻調制，則如圖16(b)所示，載波成分被抑制的光調制頻帶3B的光信號譜被輸出，生成圖15(d)所示的相位調制RZ信號。將該相位調制RZ信號用作傳送碼時，與上述的的參考文獻(宮野等)中記載的技術相比成為可壓縮光調制頻帶。該信號，被輸入到作為光濾波器部5使用的相位調制強度調制轉換光濾波器。
作為相位調制強度調制轉換光濾波器，FSR考慮與傳送速度B相等的馬赫-策恩德爾型光濾波器，其阻帶中心，如圖16(c)所示、被配置為與載波頻率f0相等的具有透過特性的端子(實線表示)的光輸出信號。此時，作為光信號譜，如圖16(d)所示的2個光雙二進制信號光譜得到以頻率差B排列的DCS-RZ信號，得到如圖16(e)所示的強度調制周波形。該輸出光信號，按每個標記位相位反相。
另一方面，其通帶中心，如圖16(c)所示、考慮具有與載波頻率f0相等配置的透過特性的端子(用點線表示)光輸出信號。此時，得到作為光信號譜如圖16(e)的3個光雙二進制信號光譜以頻率差B排列的Duobinary-RZ信號，得到如圖15(f)所示的強度調制波形。該輸出光信號，有著與Duobinary信號相同相位調制規則。
上述每個RZ信號，作為帶幅均分別窄于2B，3B以下，作為基帶信號均利用了NRZ碼，與現有碼相比較可產生頻帶被壓縮了的RZ強度調制信號。
圖17為，利用了圖13所示的光發送器的光傳送系統的一實施方式。與圖14所示的實施方式的差異在于，預編碼部2的延遲量和，作為光濾波器部5利用的MZI光濾波器的延遲量，分別選用了2時隙。
圖17中，圖13所所示的的光發送器的輸出被輸入到光傳送媒體69。這里，作為預編碼部2，n＝2的延遲時間使用了2比特的預編碼電路，另外，作為光濾波器部5，延遲時間利用了2比特的相位調制-強度調制轉換馬赫-策恩德爾型的光濾波器電路。作為光傳送媒體69的一例，利用了單一模式光纖。另外，在光接收部66，利用了直接檢波接收器。
圖18所示的是，圖17所示各模塊的波形。圖18(a)中，2值NRZ數據電信號(傳送速度B)被輸入到預編碼部2。在圖17的2模式拍脈沖發生部4’，例如，利用模式同步半導體激光時，與數據信號同步的傳送速度B相等的反復頻率B的正弦波被生成，被輸入。從2模式拍脈沖發生部4’，發生具有圖19(a)所示的調制光譜的2模式拍脈沖，其相位，如圖18(c)所示按每個比特反相。
將該2模式拍脈沖，在圖17的相位調制部3于圖18(b)的時刻由預編碼信號進行相位調制，則輸出如圖19(b)所示的，載波成分被抑制的光調制頻帶3B的光信號譜，生成圖18(d)所示的相位調制RZ信號。將該相位調制RZ信號用作傳送碼時，與上述的參考文獻(宮野等)的技術相比較成為可壓縮光調制頻帶。該信號被輸入到構成光濾波器部5的相位調制強度調制轉換光濾波器。在這里，作為相位調制強度調制變更光濾波器FSR考慮與傳送速度B相等的馬赫-策恩德爾型光濾波器，其阻帶中心，圖19(c)所示考慮具有與載波頻率f0相等配置的透過特性的端子(實線表示)的光輸出信號。此時，該端子的光信號譜成為圖19(e)的信號光譜，得到圖18(g)所示的RZ強度調制光信號。
另一方面，其通帶中心，如圖19(c)所示考慮具有與載波頻率f0相等配置的透過特性的端子(點線表示)的光輸出信號。此時，作為光信號譜得到圖19(d)，得到如圖18(f)所示的強度調制頻率。
上述之一RZ信號作為頻帶幅，分別窄于2B，3B以下，作為基帶信號利用了NRZ碼，與現有碼比較可產生頻帶壓縮了的RZ強度調制信號。
圖20所示的是，本發明中光發送器的其他的實施方式模塊圖。在圖20所示實施方式中，與圖13所示實施方式的差異在于，在這里，沒有用于將相位調制信號轉換為強度調制RZ信號的光濾波器部5。所以，不能圖示的被傳送的光傳送媒體路信號，就是RZ強度調制信號，只有這一點不同。
圖21所示的是，利用圖2所示的光發送器本發明中光傳送系統的其他的實施方式模塊圖。與圖15所示光傳送系統的差異在于，相位調制強度調制轉換光濾波器60被配置在光傳送媒體69的輸出構成在接收器內這一點。作為相位調制強度調制轉換光濾波器60，利用了1比特延遲馬赫-策恩德爾型光濾波器，考慮與圖16(c)同樣的頻率配置時，馬赫-策恩德爾型光濾波器的2支光輸出，如圖15(e)和圖15(f)所示、得到互補的光強調制輸出信號。
總之，由這樣的延遲檢波用直接檢波接收器進行識別再生的情況時，發送側中由2模式拍脈沖進行的交番相位調制，不對數據的解調的結果構成影響。圖21的光接收部66中，如圖22(a)所示，利用MZI光濾波器用將光接收相位調制RZ信號轉換為如圖22(e)所示的強度調制信號，也可用通常的直接檢波接收器接收。另外，如圖22(b)所示，也可利用MZI光濾波器將光接收相位調制RZ信號轉換為如圖22(f)所所示的的強度調制信號，直接檢波之后識別再生，通過反相邏輯解調。這個，反相動作，也可配置在預先光發送器的預編碼部2的輸入。
另外，如圖22(c)所示，也可將圖16(e)和圖16(f)的2個輸出利用2個受光元件進行差分接收。差分接收的情況時其接收感度，與非差分接收的情況時比較可提高3dB接收感度。
圖23～圖26，是為說明本發明在更新是以其他的實施方式利用的引用圖。從圖16(d)(e)可以看出，被解調的強度調制信號成分分別含有光雙二進制成分。所以，如圖23，圖24所示，將圖23(i)，圖24(g)的帶通濾波器，在接收器內實現，通過直接檢波的方法，如圖23(j)，圖24(h)所示，可取得包含在被解調的信號中的任意光雙二進制信號成分，可擴大波長色散容差。
這樣通過從光接收相位調制RZ信號的信號光譜中濾除光雙二進制信號光譜而取出的方法，將波長色散容差與利用圖22(a)所示接收器結構時相比較可擴大2倍左右。
尚且，圖23雖然為取出上側帶波的光雙二進制成分的結構，也可取出下側帶波的光雙二進制成分。另外圖24中雖然是取出包含載波頻率的光雙二進制成分的結構，但也可是取出其外的兩側的光雙二進制成分的某一個的結構。即，作為傳送碼，通過利用RZ強度被調制的相位調制碼的方法，可提高光傳送媒體上的光非線形效果的容差，在接收側，進行相位調制·強度調制轉換，并且，可通過在光載波頻率區域限制信號頻帶的方法，提高傳送路的波長色散容差。
圖25為，在光濾波器部付加頻帶限制功能，使解調信號的波長色散容差得到提高的具體的結構例。
圖25(a)中，經光傳送媒體上傳送的RZ相位調制信號，在光前置放大器251被放大之后，由MZI光濾波器252轉換為強度調制信號。在這里，通過將圖23或圖24所示的接近矩形的傳遞函數的光帶通濾波器253，配置在MZI光濾波器252和直接檢波接收器254的之間的方法，可取出光雙二進制成分。
此外，圖25(b)中，是將圖25(a)的MZI濾波器252和頻帶限制用光帶通濾波器253的等價的功能，用1個容易實現的高斯濾波器255來實現的例。即，和圖25(a)一樣，由光傳送媒體傳送過來的RZ相位調制信號，在光前置放大器251被放大后，將高斯濾波器255的中心頻率配合為所期望的光雙二進制成分的中心頻率，將相位調制·強度調制轉換的頻帶限制功能一次實現。
圖26，是將圖25(b)的具體的實現例中進行了數值計算的結果通過圖表來表現的圖。
圖26(a)是用點線表示在圖23所示的頻率配置時的計算例，以傳送速度為43Gbit/s的M系列的模擬隨機信號調制的RZ相位調制信號的調制光譜。實線表示由半值全幅為24GHz的1個高斯濾波器抽出的光雙二進制成分。將該抽出的信號進行直接檢波的波形，如圖26(b)(c)所示。由圖26(b)(c)可確認，解調波形原來的PN7級的信號被解調，得到良好的眼形圖得，可解調碼間干擾少的光雙二進制信號。
圖27為，本發明中發送器，或接收器中使用的相位調制強度調制轉換光濾波器的結構的一例示意圖。
利用馬赫-策恩德爾型光濾波器時，其透過特性因其隨輸入偏振波變化而成課題。特別是，在接收器側利用這樣的光濾波器時，例如，作為光傳送媒體利用光纖時，存在著隨著傳送后的偏轉狀態的變化接收特性發生波動的問題。解決相關課題的相位調制強度調制轉換光濾波器的結構如圖27所示。
圖27中，首先，光相位調制信號輸入到循環器271的端子，從端子2輸出。端子2的光相位調制信號，被輸入偏振波光束·耦合分離器272，被分離為2個正交的直線偏振波成分。分別被分離的偏振波成分的光相位調制信號成分的一方偏振波的軸旋轉90度。
具有偏振波依存性的相位調制強度調制轉換光濾波器，為了只感受到TE傳播模式或TM傳播模式的某一個的方向、2個被偏振波分離的信號被輸入，相互逆方向傳播，以光濾波器的相同傳播模式進行相位調制·強度調制轉換。被轉換強度調制的信號，再次，被輸入到偏轉光束耦合·分離器272，被偏振波合成之后，從端子1輸出，被輸入到循環器271的端子2。被偏振波合成強度調制解調信號，可從循環器的端子3取出。
通過采用這樣的結構，被輸入的光相位調制信號，無論以何種偏振波狀態被輸入，總是只感受到一個偏振波方向的濾波器特性。為此，可實現不受相位調制強度調制轉換濾波器的偏振波依存性影響的相位調制強度調制轉換。
圖28是，將1.58μm帶中的相位調制強度調制轉換光濾波器的實驗例用圖表進行的表示。在這里，作為光濾波器，采用了在硅導波路上作成的FSR50GHz的MZI干擾濾波器。不利用圖27所示結構時，若變化輸入偏振波，則會出現最大9GHz左右的傳遞函數的變動。
此外，通過采用圖27所示結構的辦法，如圖28(b)所示、可實現幾乎不依賴輸入偏振波的光濾波器的傳遞函數，確認可穩定地實現相位調制·強度調制信號轉換。
圖29所示的是，本發明中被利用在光發送器中的相位調制單元及預編碼單元的其他的實施方式模塊圖，在這里被示意為n＝2的復用結構。
與圖2所示實施方式的差異在于，光相位調制部3由被串行連接的2個DPSK調制部301，302結構，可將被輸入的2個數據信號，在光載波頻率帶的處理模塊中進行時分復用，適合于實現該部分的高速動作這一點。
圖30，是為說明圖29所示發送器動作的引用圖。圖30(a)(b)為傳送速度相等的2個獨立的被復用化了的數碼電信號D1，D2，為2值NRZ信號。另外，(c)為將D1和D2進行時分復用的2值NRZ復用信號。將該復用信號預編碼了的數據如(d)所示。將D1和D2以時分復用方式進行DPSK調制的信號，對應于(d)被相位調制。圖29所示光發送器，不是由基帶將這個被復用化了的相位調制信號進行的復用、而是在光載波頻率帶的處理模塊進行處理而而生成的。
尚且，圖30中，(e)(f)是將D1，D2在各自的圖35的預編碼部2作了轉換的預編碼NRZ數據P1，P2，因標記位被輸入而碼反相。預編碼NRZ數據P2、與。P1比較相對延遲差、被延遲T/2(T為輸入數據信號D1，D2的1時隙隙)。INPUT根據P1由DPSK調制器301接受(e)所示的相位調制，輸入到DPSK調制器302。DPSK調制器301，302中，以與(f)相同的時刻由P2與D1的相位調制時刻比較、如(g)所示、延遲T/2接受由DPSK的相位調制，從DPSK調制器301，302輸出。由該結果可知，(h)被輸出，將D1，D2時分復用，由預編碼處理了的復用數據(d)、生成用1個DPSK調制器301(302)相位調制了的信號相同的相位調制信號。本信號(h)和1比特延遲了的信號(i)通過馬赫-策恩德爾型調制器合成、進行相位調制一強度調制的轉換后如(j)所示，原來的信號(a)和相同信號被解調。
圖31所示的是，本發明中光發送器被利用的預編碼單元(1比特延遲的的情況時)的其他的實施方式模塊圖。這里所示的實施方式，雖然與圖29所示實施方式基本的相同，被延遲的多個預編碼被復用信號的“異”不是用光相位調制器中載波頻率進行，而是用基帶進行、這一點不同。
在這里，2個傳送速度B的、有著相等的同步的獨立的NRZ信號1，2，分別在圖35的預編碼部2被預編碼。此時，延遲元件在被復用NRZ1，2信號之中，被設定為與信號1的時隙隙T0等。被預編碼處理的NRZ信號，其某一個被延遲元件延遲，各自的相位調制時刻的相對延遲差被設定為與T0/2相等，在“異”電路204取“異”。該“異”電路204的輸出，將NRZ1輸入信號和NRZ2輸入信號進行比特交織復用后、與預編碼處理了的信號相等。
由以上的說明可見，通過采用將高速化困難的預編碼部2以低速動作的預編碼電路進行并列處理，可容易地實現預編碼部2的高速化。
這里，發送器的光載波頻率(f01～f0n)，被設定為與圖34所示的波長復用系統的各信道格柵相一致。圖34為，波長間隔配置設為等間隔配置的實施方式示意圖。各光發送器中，光載波信號從光源4由MZ光強調制器32被以DPSK光調制碼調制。由DPSK光調制碼進行的基帶信號處理，因其與圖2相同故略去說明。
在各信道的光發送器被調制的DPSK光調制信號，在波長復用光合波濾波器80被波長復用。被波長復用的波長復用DPSK光調制碼，根據需要光被放大之后，被輸入光濾波器部83。光濾波器部83的阻帶中心光頻率，被設定為與各信道的光載波頻率一致，另外、其周期，被設定為與波長復用信道的格柵周期相一致。
通過將光濾波器部83的動作點作如上設定，在周期光濾波器83中，波長復用DPSK光調制信號可被一并轉換為波長復用DCS-RZ光調制碼。作為光濾波器部83，除了周期光濾波器83之外也可利用MZ型的光濾波器。
其后，被一并轉換了的DCS-RZ光調制碼，以根據需要被光放大器62作了光放大的規定的發送信道功率被輸入光傳送媒體69。光傳送媒體69也可以是，例如，光纖在光放大中繼器被光直接放大中繼的線形中繼傳送路。光傳送媒體69的輸出，在光被放大之后，被輸入到波長分離濾波器81，DCS-RZ碼在每個信道被波長分離，波長分離之后，被輸入到光接收器65。在光接收器65中的動作與圖12所示實施方式相同故略去說明。
此外，在這里只表示，利用了波長復用傳送方式的發送器61中，在波長復用光合波濾波器80將多數信道一并、轉換為RZ強度調制信號的例，但使鄰接的波長信道的偏振波正交也可得到相同效果。
圖36是為說明圖34，圖35所示實施方式動作的引用圖。
在光頻率區域被等間隔配置的載波信號(圖36(a))，分別被以DPSK碼調制，在波長復用光合波濾波器80的輸出中，變為如圖36(b)的波長復用DPSK光信號譜。通過圖36(c)的中周期光濾波器83的利用，可實現本發明結構中重要組成部分之一的光濾波器部5。圖36(d)所示的是被轉換了的波長復用DCS-RZ碼的光調制光譜。
如上說明，通過1個周期光濾波器83的周期性的利用、可一并將波長復用DPSK光信號轉換為波長復用DCS-RZ光調制碼。
尚且，通過本發明實施方式，對等間隔配置的波長多童的概念作了說明，不等間隔配置是經常在，這種情況下，利用具有各信道的光信號頻帶中相等的傳遞函數的光濾波器。
圖37，是為說明本發明中傳送系統的及其他的實施方式的引用圖。與圖34所示實施方式的差異在于，傳送碼是利用2模式拍脈沖相位調制的RZ碼這一點和，相位調制強度調制轉換周期光濾波器70被配置在接收端這一點。光傳送媒體也可以是，例如，在光纖光放大中繼器62被光放大中繼的線形中繼傳送路。作為光接收器，也可使用圖22及圖25所示的方式。
這里，發送器的光載波頻率(f01～f0n)被設定為與圖37所示的波長復用系統的各信道格柵相一致。圖38所示的是波長間隔作等間隔配置(3B傳送速度B的3倍)的例。可在各光發送器中設為圖20所示的結構。這里，相位調制部3，為圖3，圖7，圖29所示的結構的均可。按DPSK光調制碼的基帶處理，與圖2或圖29相同故略去說明。
在各信道的光發送器被調制的DPSK-CS-RZ碼，被波長復用波光合波濾波器81波長復用。被波長復用的波長復用DPSK-CS-RZ光傳送碼，根據需要光被放大之后，被輸入到光傳送媒體69。從光傳送媒體69的輸出，被輸入到光相位調制強度調制轉換周期光濾波器70。光相位調制強度調制轉換周期光濾波器70的阻帶中心頻率，被設定為與各信道的光載波頻率一致，另外其周期，被設定為與波長復用信道的格柵周期相一致。圖38中，FSR，設定為與傳送速度B相等。(a)為，圖37的各光發送器產生的2模式拍脈沖信號的光譜。(b)，同樣在圖37的各光發送器內進行2模式拍脈沖信號相位調制，在波長復用光合分波濾波器81被波長復用的信號光譜。
(c)為各光發送器的光載波頻率f0n和相位調制強度調制轉換周期濾波器70的關系示意圖。
圖38中，光周期濾波器70，利用了1比特延遲的馬赫-策恩德爾光濾波器。光周期濾波器的通帶配置，如果選用圖38(c)的實線的，則如(d)所示，一并轉換生成差分輸出RZ光強調制信號，從光周期濾波器70輸出。另外，如果將通帶配置選用圖38(c)的點線的，則一并轉換生成(e)所示的和分輸出RZ光強調制信號，從光周期濾波器70輸出。被一并轉換生成的，以上某一個RZ光強調制信號被波長復用光合分波濾波器82波長分離，在各光接收器被解調。
作為FSR的取法，在傳送速度B以上即可。例如，傳送速度考慮43Gbit/s以100GHz為間隔的WDM，則將光相位調制強度調制轉換周期光濾波器70(MZI光濾波器)的FSR即使50GHz也可解調。另外，光相位調制強度調制轉換周期光濾波器70在利用MZI濾波器時，利用引用了圖27進行說明的偏振波無依存化光相位調制強度調制轉換濾波器比較理想。
圖39是將圖37所示的相位調制強度調制轉換周期光濾波器70和波長復用光合分波濾波器82的功能，同時用1個的光濾波器來實現時的實施方式。另外，圖40，是為說明圖39的濾波器的轉換動作的引用圖。
圖39中，與圖37的接收器部分相同，將光濾波器等的光傳送媒體傳送后的波長復用的RZ相位調制信號，被輸入圖39所示的接收器66。光接收器66中，波長復用信號在光放大前置放大器62被一同放大，被輸入波長分波器180。波長分波器180的各信道中的通帶中心，被設定為與各信道的載波頻率相一致。這里，波長復用系統也可不是周期濾波器。
通帶的形狀為高斯濾波器，其FWHM，信道傳送速度的被設定為從0.5到0.6倍之間。例如，圖26所示的例中，設定的傳送速度的0.56倍，通過這樣設定，波長復用RZ相位調制信號，被一并轉換為波長復用雙二進制信號。
該方式的利點在于，制造容易、通帶的損失低，況且，還有一個可以使用通帶不易依存于輸入偏振波的高斯濾波器這一有利點，例如，如果利用文獻(H.Takahasi，K.Oda，H.Toba，and Y.Inoue，“Transmission characteristics of arrayed waveguide NXNwavelength multiplexer，IEEE J.Lightwave Technol”13，No.3.pp447.455，1995)公開的陣列格子濾波器，則可實現利用了不等間隔以及等間隔的高斯濾波器的波長復用分波器。
如果將光相位調制強度調制轉換濾波器的動作點按以上設置，周期濾波器，則波長復用DPSK光調制信號一并轉換為波長復用RZ信號。
尚且，圖32，圖33，是為說明將相位調制碼用作傳送碼的本發明的光傳送系統的效果的引用圖。
圖32所示的是2個計算機模擬的模型。計算條件為傳送速度43Gbit/s，信道數4信道，波復用信道間隔100GHz間隔，信號波長為C帶。光纖傳送路為200km的光放大中繼傳送路，各跨距為100km的色散位移光纖(損失0.21dB，色散值+2ps/nm/km，色散斜度0.07ps/km/nm)。第1跨距的色散，為了使其在信道2和信道3的中心波長實現零色散而在光放大中繼器進行色散補償，輸入到第2跨距。
作為計算模型，圖14所示的是，利用在發送器內進行的相位調制強度調制轉換RZ碼時的情況(圖32(a))和，利用在如圖21所示的接收器內進行相位調制強度調制轉換RZ碼的情況時(圖32(b))的比較。
在這里，相位調制·強度調制轉換濾波器60，利用了FSR為傳送速度B(＝43GHz)的馬赫-策恩德爾型(MZI)光濾波器。各載波信號，在圖13或圖20所示的光發送器61調制之后，由波長復用濾波器以100GHz間隔波長復用，輸入到光纖傳送路63。光纖傳送路63的輸出，被光放大、波長分離之后，由波長色散補償裝置D(64)作了傳送路的波長色散的補償。圖32(a)中，直接檢波接收器66接收的信號被再生。圖32(b)中，被色散補償的光信號被輸入到作為光相位調制強度轉換濾波器60的MZI濾波器，被轉換強度調制信號之后，直接檢波接收器66接收的信號被再生。
圖33(a)所示的是對圖32(a)，使信道功率和全色散(光纖傳送路的色散和色散補償裝置D的色散的合計)變化的情況時的眼圖張開度劣化(eye-opening-penalty)為1dB以內的容許范圍就各信道進行表示。
信道功率為2dBm以下的線形傳送的情況時，各信道的色散容差均為80ps/nm左右，與通常的RZ碼比較可實現約2倍左右的色散容差。從該結果可知，上述的RZ碼傳送方式有著寬的色散容差。全信道的傳送特性的眼圖張開度劣化在1dB以內時的容許信道功率在信道2.3決定，約+5dBm左右。
圖33(b)，對圖32(b)，使信道功率和全色散(光纖傳送路的色散和色散補償裝置D的色散的合計)變化的情況時的眼圖張開度劣化為1dB以內的容許范圍就各信道進行表示。
信道功率為2dBm以下的線形傳送的情況時，各信道的色散容差，均為80ps/nm左右，與通常的RZ碼相比較約2倍左右，可實現圖32(a)的情況和同等的色散容差。該結果可知，上述的RZ碼傳送方式，與現有技術相比有較寬的色散容差。另外，全信道的傳送特性，在眼圖張開度劣化1dB以內的容許信道功率在信道2、3決定，約+8dBm左右。
該結果可見，由圖32(a)的方式也可改善3dB左右容許信道功率，可提高由非線形效果實現的對劣化的容差。況且，最合適的色散值不依賴于信道功率，所以信道功率的動態范圍寬的光放大中繼系統，可用波長復用技術實現。
比較上圖33(a)、(b)，光傳送路在線形的情況時，不依賴于光相位調制·強度調制轉換濾波器60的位置、顯示出相同特性，而在信道功率增加，光傳送路為非線形的情況時，圖32(b)與圖33(c)比較可實現由非線形效果帶來的充足的傳送特性，新的效果由此可見。
權利要求
1.一種光發送器，具備光源；輸入NRZ信號的預編碼單元；由通過上述預編碼單元生成的預編碼NRZ信號或差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元；輸出端子，其從上述輸出端子輸出包含多個雙二進制光信號成分的載波被抑制的RZ光信號。
2.權利要求1記載的光發送器，具備光源；生成作為NRZ信號每當標記位被輸入時邏輯反相的差分預編碼NRZ信號的預編碼單元；把由上述光源生成的單一縱模式光信號，通過由上述預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元；把通過上述光相位調制單元生成的光相位調制信號轉換為RZ光強調制信號的光濾波器單元。
3.權利要求2記載的光發送器，其中，作為上述光調制單元，采用為使在無調制時透過率為零而被直流偏壓，將上述單一縱模式光信號通過預編碼NRZ信號進行差分相移鍵控調制的馬赫-策恩德爾光強調制器。
4.權利要求2或權利要求3記載的光發送器，其中上述光濾波器單元為馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器。
5.權利要求2記載的光發送器，其中，上述光濾波器單元為當把輸入光信號電場設為Ein，光頻率設為ω，延遲元件的延遲量設為τ，馬赫-策恩德爾光濾波器內2個導波路中的光信號的相對相位設為φ的情況下，帶阻帶中心頻率與信道的載波頻率一致，輸出光電場由E(t)＝(Ein/2)·exp{-j(ωτ+φ)/2}·sin((ωτ+φ)/2) (式1)式給出的馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器。
6.權利要求2記載的光發送器，其中，上述馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器的2個分支的相對延遲差為1時隙。
7.權利要求1記載的光發送器，具備產生與數據信號同步，并且，具有數據傳送速度的整數倍的頻率間隔的相互同步的2個縱模式信號的2模式拍脈沖光源；為使光發送器的強度調制輸出信號成為與輸入NRZ信號相同邏輯而進行碼轉換的預編碼單元；把由上述2模式拍脈沖光源生成的光脈沖列信號，通過上述預編碼單元生成的預編碼NRZ信號來進行光相位調制的光相位調制單元。
8.權利要求7記載的光發送器，還具備把通過上述光相位調制單元生成的光相位調制信號，轉換為與上述輸入NRZ信號相同邏輯或反相邏輯中的任一方的RZ光強調制信號的光濾波器單元。
9.權利要求7或8記載的光發送器，其中，上述預編碼單元，通過與n比特延遲(n為自然數)了的信號進行“異”運算而進行差分預編碼。
10.權利要求8記載的光發送器，其中，上述光濾波器單元由馬赫-策恩德爾型光濾波器構成，其2個分支的相對延遲差比n-1比特大，不足n+1比特(n為自然數)。
11.一種光傳送系統，具備由光源；輸入NRZ信號的預編碼單元；由從上述預編碼單元生成的預編碼NRZ信號或差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元；輸出端子構成，從上述輸出端子把載波被抑制了的RZ光信號作為光傳送信號來輸出的光發送器；配備在發送器或接收器的某一方的光相位調制信號/光強調制信號轉換單元；將上述RZ光傳送信號作為光強調制信號進行解調·檢波，轉換為電信號的光接收器。
12.權利要求11記載的光傳送系統，具備由生成作為NRZ信號每當標記位被輸入時邏輯反相的差分預編碼NRZ信號的預編碼單元、將由光源生成的單一縱模式光信號或2模式脈沖光源，通過由上述預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元、把由上述光相位調制單元生成的光相位調制信號轉換為RZ光強調制信號的光濾波器單元組成的光發送器；傳送由上述發送器發送輸出的RZ光強調制信號的光傳送媒體；通過上述光傳送媒體，接收由上述發送器發送輸出的RZ光強調制信號并直接檢波，轉換為基帶電信號的光接收器。
13.權利要求12記載的光傳送系統，其特征在于上述光接收器補償在RZ光強調制信號中的由于上述光傳送媒體的波長色散或偏振波色散而導致的波形失真。
14.權利要求12記載的光傳送系統，其中，把上述各信道中的由光發送器的光相位調制單元生成的光相位調制信號，在波長復用后，由上述光發送器的單一的光濾波器單元按上述信道數一并轉換為RZ強度調制信號，并通過上述光傳送媒體傳送。
15.權利要求11記載的光傳送系統，具備由作為NRZ信號、為使光發送器的輸出光強信號與輸入NRZ信號相同邏輯而進行輸入NRZ信號的碼轉換的預編碼單元；把通過由光源生成的單一縱模式光信號或由2模式拍脈沖光源生成的光脈沖列信號的某一方，通過由上述預編碼單元生成的差分預編碼NRZ信號進行光相位調制的光相位調制單元組成的光發送設備；傳送由上述光發送器發送輸出的伴隨RZ光強調制的相位調制信號的光傳送媒體；接收通過上述光傳送媒體由上述光發送器發送輸出的RZ光強調制信號，在通過轉換為光強調制信號的光濾波器單元后，直接檢波并轉換為基帶電信號的光接收器。
16.權利要求15記載的光傳送系統，其中，將在上述各信道中的通過光發送器的上述光相位調制單元生成的被波長復用了的光相位調制信號，通過上述光接收器的單一的上述光濾波器單元以上述信道數一并轉換為RZ強度調制信號。
17.權利要求12至權利要求16之一記載的光傳送系統，其特征在于作為上述光濾波器單元，采用具有與波長復用載波頻率間隔相等的周期的周期光濾波器。
18.權利要求12至權利要求16之一記載的光傳送系統，其中，作為上述光濾波器單元，采用具有在上述各信道的光信號頻帶中相等的傳遞函數的光濾波器。
19.權利要求12至權利要求16之一記載的光傳送系統，其中，上述波長復用的信道，其鄰接的波長信道具有正交的偏振波。
20.權利要求2、權利要求7或權利要求8記載的由光發送器、光接收器和結合兩者的光傳送媒體構成的光傳送系統中的光發送器，其中，上述光發送器所具有的相位調制單元，由串行連接的n個(n為自然數)DPSK調制器構成，上述DPSK調制器，由以傳送速度B的n個被復用基帶調制信號為輸入，第m個相位調制器的輸入信號延遲m/(nB)時間(m為自然數)的延遲單元和將上述被延遲的調制信號預編碼的預編碼單元構成，上述n個被復用基帶信號被轉換為時分復用的具有n×B的傳送速度的調制信號光。
21.權利要求2、權利要求7或權利要求8記載的由光發送器、光接收器和結合兩者的光傳送媒體構成的光傳送系統中的光發送器，其中，上述光濾波器單元由連接于有3端子的循環器的偏振波光束分離器、保持偏振波光束分離器的2個光輸出的偏轉狀態的偏轉保持媒質和結合其輸入輸出的馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器構成，光輸入連接于上述循環器的第1端子從上述第2端子輸出，連接于上述偏振波光束分離器的合分波端子的第1端子，作為各自的偏振波分離輸出端子的上述偏振波光束分離器的第2，第3端子連接于偏振波保持單元，原樣保持2個分離輸出光的偏振波，使2個分離輸出信號從相互逆方向與馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器的TE、TM的某一方的模式相結合而分別連接于上述馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器的2個端子，從上述循環器的第3端子取得光輸出信號。
22.權利要求2、權利要求7或權利要求8記載的光發送器，其中，上述預編碼單元，由以傳送速度B動作的n個預編碼電路、使來自n個預編碼電路的輸出分別延遲mT0/n(T0＝1/B，m＝1～n的自然數)的延遲電路和輸出n個被延遲的預編碼輸出信號的“異”的“異”電路構成，生成傳送速度nB的時分復用的預編碼信號。
23.權利要求12至權利要求16之一記載的光傳送系統，其中，具有上述光發送器的相位調制單元，由被串行連接的n個(n為自然數)DPSK調制器構成，上述DPSK調制器，由以傳送速度B的n個被復用基帶調制信號為輸入，第m個相位調制器的輸入信號延遲m/(nB)時間(m為自然數)的延遲單元和將上述被延遲的調制信號預編碼的預編碼單元構成，上述n個被復用基帶信號轉換為被時分復用的具有n×B的傳送速度的調制信號光。
24.權利要求12至權利要求16之一記載的光傳送系統，其中，上述光發送器或光接收器的至少一方所用的光濾波器，由被連接到有3端子的循環器的偏振波光束分離器、保持偏振波光束分離器的2個光輸出的偏轉狀態的偏轉保持媒質和結合其輸入輸出的馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器構成，光輸入連接于上述循環器的第1端子從上述第2端子輸出，連接于上述偏振波光束分離器的合波端子的第1端子，作為各自的偏振波分離輸出端子的上述偏振波光束分離器的第2，第3端子連接于偏振波保持單元，原樣保持2個分離輸出光的偏振波，使2個分離輸出信號從相互逆方向與馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器的TE、TM的某一方的模式相結合而分別連接于上述馬赫-策恩德爾干擾型光濾波器的2個端子，從上述循環器的第3端子取得光輸出信號。
25.權利要求15或權利要求16記載的光傳送系統，其中，用于上述光接收器的光濾波器單元的通帶，具有從被輸入的相位調制信號提取出含有光雙二進制信號成分的信號成分，轉換為2值強度調制信號的滾降。
26.權利要求12、權利要求13、權利要求15之一記載的光傳送系統，其中，上述預編碼單元，由以傳送速度B動作的n個預編碼電路、使來自n個預編碼電路的輸出分別延遲mT0/n(T0＝1/B，m＝1～n的自然數)的延遲電路和輸出n個被延遲的預編碼輸出信號的“異”的“異”電路構成，生成傳送速度nB的被時分復用的預編碼信號。
全文摘要
本發明的目的是將光傳送媒體中存在的波長色散，或在該波長色散與非線形光學效果的相互作用下產生的傳送質量的劣化控制在最小限度。即本發明的光發送器，在預編碼部2將基帶數據輸入信號預先進行預編碼處理，在光相位調制部3利用預編碼信號進行相位調制，并將在此生成的相位調制光信號由光濾波器部5轉換為伴隨相位調制的RZ強度調制信號。作為光相位調制部3，利用例如差分相移鍵控(DPSK(Differential phase shift keying))、生成編碼了的DPSK相位調制信號，通過配置在光相位調制部3的后級的光濾波器部5，進行相位調制信號－RZ強度信號轉換。
文檔編號H04B10/02GK1394005SQ0212316
公開日2003年1月29日 申請日期2002年6月27日 優先權日2001年6月29日
發明者宮本裕, 平野章, 桑原昭一郎, 富澤將人 申請人:日本電信電話株式會社