JP4889661B2 - 光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信システムの光源として用いられる光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置に関する。

これまで光ファイバ伝送は時分割多重による高速化が図られてきたが、光ファイバの波長分散等により伝送距離が制限されるという問題が顕在化してきている。この問題を解決する１つの手段として分散補償ファイバなどの分散補償デバイスを用いることが考えられるが、装置サイズまたは装置コストまたは付加的な損失の観点からできれば使用を回避することが望ましい。

その１つの解決策として高速信号を並列展開して複数の光キャリアで伝送する方式が検討されている。複数の光キャリアを用いる伝送方式では独立した複数の光源を用いる方式が最も一般的であるが、装置サイズや装置コストの観点から１つの光源からの連続光を光変調器で多波長化するマルチキャリア光源が魅力的である。

単一波長光源から４つの光キャリアを発生させるマルチキャリア光源の構成例を図１７に示す（非特許文献１参照）。連続光発振光源５０としてのレーザダイオード（ＬＤ）から発生した連続（ＣＷ）光は縦続接続された２つのマッハ・ツェンダ（ＭＺ）型光変調器５１および５２に入力される。前段のマッハ・ツェンダ型光変調器５１は周波数ｆ₀のＲＦ(Radio Frequency)信号で駆動され、後段のマッハ・ツェンダ型光変調器５２は周波数２ｆ₀のＲＦ信号で駆動される。これらのＲＦ信号は、移相器５３および５４により、位相差を有する二つの入力光としてマッハ・ツェンダ型光変調器５１および５２にそれぞれ入力される。

図１７に示すように、マッハ・ツェンダ型光変調器５１および５２をプッシュ・プルで駆動することにより、前段のマッハ・ツェンダ型光変調器５１の出力ではＣＷ光のキャリア成分が抑圧され駆動信号周波数ｆ₀の２倍の周波数２ｆ₀だけ離れた２つの光キャリアを発生させることができる。

前段のマッハ・ツェンダ型光変調器５１の出力光のスペクトルを図１８（ａ）に示す。この信号はさらに後段のマッハ・ツェンダ型光変調器５２に入力される。後段のマッハ・ツェンダ型光変調器５２では、この２つの光キャリアを駆動信号周波数２ｆ₀の２倍の周波数４ｆ₀だけ離れた２つのキャリアをそれぞれ発生させる。

すなわち、周波数ω_c−ｆ₀の光は周波数ω_c−３ｆ₀の光と周波数ω_c＋ｆ₀の光に変換され、周波数ω_c＋ｆ₀の光は周波数ω_c−ｆ₀の光と周波数ω_c＋３ｆ₀の光に変換される。結果として、図１８（ｂ）に示すように４つの光キャリアが生成される。

Ａ．Ｃｈｏｗｄｈｕｒｙ，Ｚ．Ｊｉａ，Ｇ．Ｋ．Ｃｈａｎｇ，ａｎｄ Ｒ．Ｙｏｕｎｃｅ，"Ｎｏｖｅｌ １００Ｇｂｐｓ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｎｅｘｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｒｏ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ Ｗｉｄｅ−ａｒｅａ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｒｒｉｅｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，"Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＬＥＯＳ Ｓｕｍｍｅｒ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ２００７，Ｐａｐｅｒ ＴｕＥ１．２，２００７．

しかしながら、マッハ・ツェンダ型光変調器を縦続接続する構成では光損失の増大が避けられず高い光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を確保することが困難であった。さらに、光損失だけでなく装置サイズおよび装置コストの観点からも８波または１６波と光キャリア数を増やしていくことが困難であった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置を提供することを目的とする。

本発明を光マルチキャリア発生装置としての観点から観ると、本発明の光マルチキャリア発生装置は、連続光を発生させる連続光発生手段と、マッハ・ツェンダ型光強度変調器と、基本波と第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波（ｎは２以上の自然数）までのｎ−１個の奇数次の高調波とからなるｎ個の正弦波の和のＲＦ信号を発生させるＲＦ信号発生手段と、前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を、透過率が最小となる点を中心にゼロチャープで前記ＲＦ信号により駆動するゼロチャープ駆動手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、１つの単一波長光源としての連続光発生手段と１つの光変調器としてのマッハ・ツェンダ型光強度変調器とで複数の波長の光キャリアを発生させることができ、それによって、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置を実現することができる。

さらに、前記ｎ個の正弦波の振幅の比を設定する振幅比設定手段を備えることができる。一般にＲＦ部品は周波数が高いほど損失が大きく、光変調器は周波数が高いほど変調効率が低下するため、基本波と第３次高調波とを同じパワーで加算すると最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性が低下する。従って、予め第３次高調波の振幅を基本波に比べて大きくしておけば、最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することが可能になる。

また、前記ｎ個の正弦波を互いに位相同期させる位相同期手段を備えることもできる。このためには、例えば、前記ｎ個の正弦波の位相を設定する位相設定手段を備える。これにより、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度を高くすることができる。

また、前記ＲＦ信号発生手段の例としては、前記基本波を発生するＲＦ発振器と、このＲＦ発振器が発生した前記基本波を入力とし、第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波までのｎ−１個の奇数次の高調波を並行して発生する複数の高調波発生器と、これら複数の高調波発生器により発生した第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波までのｎ−１個の奇数次の高調波と前記基本波とを加算してｎ個の正弦波の和のＲＦ信号を生成する加算器とを備える。

また、前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器の出力に、前記基本波の周波数の２倍のフリースペクトルレンジを有する光インタリーブフィルタを備えることもできる。これにより、不要な周波数成分を低減させることができる。

また、本発明を光マルチキャリア送信装置としての観点から観ると、本発明の光マルチキャリア送信装置は、前述した本発明の光マルチキャリア発生装置と、この光マルチキャリア発生装置から出力される複数の波長の光キャリアにデータ変調を施す光マルチキャリア変調器とを備えたことを特徴とする。

これにより、１つの単一波長光源としての連続光発生手段と１つの光変調器としてのマッハ・ツェンダ型光強度変調器とで複数の波長の光キャリアを発生させることができ、それによって、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア送信装置を実現することができる。

また、前記光マルチキャリア変調器に入力されるデータ信号と前記光マルチキャリア発生装置を構成する前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を駆動する前記ＲＦ信号とを同期させる同期手段を備えることができる。これにより、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度を高くすることができる。

また、前記光マルチキャリア変調器は、各光キャリアの光位相を制御する光位相制御手段を備えることができる。または、前記光マルチキャリア変調器は、各光キャリアを変調するデータ信号のビット位相を制御するビット位相制御手段を備えることができる。これにより、マルチキャリア間の干渉を制御する自由度を高くすることができる。

本発明によれば、１つの単一波長光源と１つの光変調器とで複数の波長の光キャリアを発生させることができ、それによって、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置を実現することが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図１に本発明の光マルチキャリア発生装置の第一の実施形態に係る構成例を示す。本構成は、１つの連続光発振光源５と１つのゼロチャープマッハ・ツェンダ型光変調器６とを用いて４つの光キャリアを発生させる構成である。なお、以下では、マッハ・ツェンダをＭＺと表記する。ゼロチャープＭＺ型光変調器６を駆動するためのＲＦ信号は、単一周波数ＲＦ信号を発生させるＲＦ発振器１と第３次高調波発生器２と加算器３とにより構成される。

ＲＦ発振器１により発生された周波数ｆ₀のＲＦ信号は２つに分岐され、分岐された一方のＲＦ信号は第３次高調波発生器２で周波数３ｆ₀の高調波信号に変換され、分岐されたもう一方のＲＦ信号（周波数ｆ₀）と加算器３により加算される。加算された信号は変調器ドライバ４で変調器を駆動できる振幅まで増幅されてゼロチャープＭＺ型光変調器６に入力される。

第３次高調波発生器２の構成例を図２に示す。本構成では、基本波ｆ₀と第２次高調波発生器２０により発生した第２次高調波とをミキサ２２に入力し、ミキサ２２から出力される和周波数成分３ｆ₀と差周波数成分ｆ₀とのうち和周波数成分３ｆ₀を帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２１で選択することにより発生させることができる。第２次高調波発生器２０は、周波数ダブラとして市販されており広く一般に入手可能である。

なお、図１に示した第３次高調波発生器２として、基本波から第３次高調波を直接発生させる周波数逓倍回路（トリプラ）を用いても構わない。

ゼロチャープＭＺ型光変調器６の動作を図３から図５を用いて詳しく説明する。図３は基本波（周波数：ｆ₀）駆動の動作を示している。対比のため第３次高調波（周波数：３ｆ₀）駆動の動作を破線で示しているがここでは説明はしない。

図３に示すようにゼロチャープＭＺ型光変調器６の駆動電圧と透過率とは正弦波の関係を示す。ゼロチャープＭＺ型光変調器６は透過率最小の点を中心に周波数ｆ₀の駆動信号で駆動される。ゼロチャープＭＺ型変調器６をゼロチャープで駆動すると、透過率最小の点で出力光の光位相が反転するため、出力光信号は図３に示すようにパルス繰り返し周波数が駆動信号周波数の２倍で交互に光位相が反転する光パルスとなる。図中の“０”および“π”は出力光信号の光位相を示している。結果として、周波数ｆ₀の駆動信号で周波数間隔２ｆ₀の２つの光キャリアを発生させることができる。

図４は、第３次高調波（周波数：３ｆ₀）駆動の動作を示している。図３と同様に、対比のため基本波（周波数：ｆ₀）駆動の動作を破線で示している。図３の場合と全く同じ動作原理に基づいて、ゼロチャープＭＺ型光変調器６を周波数３ｆ₀の駆動信号で駆動すると、図４に示すように周波数間隔６ｆ₀の２つの光キャリアを発生させることができる。

ゼロチャープＭＺ型光変調器６の動作が線形とみなせる領域においては、駆動信号を線形加算すると出力光信号も線形加算したものになるので、基本波（周波数：ｆ₀）と第３次高調波（周波数：３ｆ₀）を線形加算した信号でゼロチャープＭＺ型光変調器６を駆動すると、出力光信号は周波数間隔２ｆ₀の２つの光キャリアと周波数間隔６ｆ₀の２つの光キャリアとの線形加算した信号が得られる。その様子を図５に示す。結果として、周波数間隔２ｆ₀の４つの光キャリアを発生させることができる。

実際にゼロチャープＭＺ型光変調器６を周波数１２．５ＧＨｚの基本波と周波数３７．５ＧＨｚの第３次高調波との合成信号で駆動して生成した光マルチキャリアを図６に示す。図６は、横軸に波長をとり、縦軸に信号強度をとる。スペクトルが平坦な４つの光キャリアが発生していることがわかる。

元々の連続光発振光源５の周波数(original carrier)とそこから２５ＧＨｚの整数倍だけ離れた周波数に微弱なスペクトル成分が見られるが、これはゼロチャープＭＺ型光変調器６の不完全性と駆動信号に含まれる周波数２ｆ₀の成分とによるものである。これら不要な周波数成分は、ゼロチャープＭＺ型光変調器６の出力に光インタリーブフィルタを挿入することにより効果的に低減することができる。

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図７に本発明の光マルチキャリア発生装置の第二の実施形態に係る構成例を示す。本構成例は、図１に示した第一の実施形態に係る構成例に加え、光出力段に光インタリーブフィルタ７が挿入されている。光インタリーブフィルタ７のフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）は、光マルチキャリアの周波数間隔２ｆ₀と等しく設定される。

光インタリーブフィルタ７の透過率特性と光マルチキャリア周波数との関係を図８に模式的に示す。図８は、横軸に光周波数をとり、縦軸に透過率をとる。光インタリーブフィルタ７によって所望の光周波数成分だけを選択的に取り出せることがわかる。光インタリーブフィルタ７には、単純なマッハ・ツェンダ干渉計（ＭＺＩ）を用いてもよいし、カットオフ特性を急峻にした、いわゆるインタリーバを用いてもよい。消光比をさらに向上させるためにインタリーブフィルタを多段に接続してもよい。

（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図９に本発明の光マルチキャリア発生装置の第三の実施形態に係る構成例を示す。図１に示した第一の実施形態に係る構成例では４つの光キャリアを発生させる場合の例を示したが、本構成例では光キャリアの数を一般化した構成例を示している。ここでは、ｎ個の正弦波の和で構成されたゼロチャープＭＺ型光変調器６の駆動信号を用いて２ｎ個の光キャリアを発生させる構成を示す。

ＲＦ発振器１で発生させた基本波（周波数：ｆ₀）をｎ個に分岐し、１つはそのままで残り（ｎ−１）個を、第３次高調波発生器１２−３〜第（２ｎ−１）次高調波発生器１２−（２ｎ−１）を用いて第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波（ｎは２以上の自然数）に変換し、基本波から第（２ｎ−１）次高調波までのｎ個の正弦波を加算器１３で加算する。加算された信号は変調器ドライバ４でゼロチャープＭＺ型光変調器６を駆動できる振幅まで増幅される。

ゼロチャープＭＺ型光変調器６は、図３から図５で説明した動作と同様に動作し、結果として周波数間隔２ｆ₀の２ｎ個の光マルチキャリアを発生させることができる。もちろん、図７に示した第二の実施形態に係る構成例のように出力段に光インタリーブフィルタ７を挿入してもよい。

第（２ｎ−１）次高調波発生器１２−（２ｎ−１）の構成例を図１０に示す。本構成では、基本波から第（２ｎ−３）次高調波発生器１２１および第２次高調波発生器１２０により生成された第（２ｎ−３）次高調波と第２次高調波とをミキサ１２２に入力し、ミキサ１２２から出力される和周波数成分（２ｎ−１）ｆ₀と差周波数成分（２ｎ−５）ｆ₀とのうち和周波数成分（２ｎ−１）ｆ₀を帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１２３で選択することにより発生させることができる。例えば、ｎ＝２の場合は、図２に示した第３次高調波発生器と同じ構成となる。第（２ｎ−３）次高調波発生器１２１はより低い次数の高調波発生器と第２次高調波発生器との組み合わせで実現できるため、最終的には、第２次高調波発生器、つまり周波数ダブラだけを用いて全ての高調波を発生させることができる。

（第四の実施形態）
本発明の第四の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図１１に本発明の光マルチキャリア発生装置の第四の実施形態に係る構成例を示す。本構成例では、図１に示した第一の実施形態に係る構成例に振幅調整手段８と遅延調整手段９とを加えている。振幅調整手段８の役割は、基本波と第３次高調波との振幅の比を調整することにより、最終的に発生する光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することである。

一般にＲＦ部品は周波数が高いほど損失が大きく、光変調器は周波数が高いほど変調効率が低下するため、基本波と第３次高調波とを同じパワーで加算すると最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性が低下する。従って、予め第３次高調波の振幅を基本波に比べて大きくしておけば、最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することが可能になる。

図１１では振幅調整手段８を基本波のパスに挿入しているが、もちろん第３次高調波のパスに挿入してもよいし、基本波と第３次高調波との両方のパスに挿入してもよい。これは、図９に示すような第（２ｎ−１）次高調波まで利用した２ｎ個の光マルチキャリア発生装置の場合も同様であり、基本波と各高調波との振幅を任意に調整することにより、最終的に得られる光マルチキャリアのスペクトル平坦性を確保することが可能となる。

一方、遅延調整手段９の役割は、最終的に得られた光マルチキャリアの各キャリア間の光位相を調整することである。光位相を調整することにより、データ変調をかけたときの光マルチキャリア間のコヒーレント干渉を制御することが可能となると同時に光マルチキャリア信号全体としての光信号波形を制御することが可能となる。

これにより、光マルチキャリア信号の伝送特性の最適化に関する自由度を上げることができ、結果としてより最適に近い光マルチキャリア信号を生成することが可能になる。図１１では遅延調整手段９を基本波のパスに挿入しているが、もちろん第３次高調波のパスに挿入してもよいし、基本波と第３次高調波との両方のパスに挿入してもよい。

これは、図９に示すような第（２ｎ−１）次高調波まで利用した２ｎ個の光マルチキャリア発生装置の場合も同様であり、基本波と各高調波との遅延を任意に調整することにより、最終的に得られる光マルチキャリア間の光位相を制御することが可能となる。

（第五の実施形態）
本発明の第五の実施形態は、光マルチキャリア発生装置に係る実施形態である。図１２に本発明の光マルチキャリア発生装置の第五の実施形態に係る構成例を示す。本構成例では、ゼロチャープを実現できるＭＺ型光変調器の具体的な構成例を示している。２電極駆動ＭＺ型光変調器１６を、反転回路Ｒを用いて互いに位相が反転した振幅の等しい信号で駆動することにより、原理的にゼロチャープ動作を実現できる。

本構成例に限らず、本発明を実現するためには原理的にゼロチャープのＭＺ型光変調器を用いればよく、例えば、ｘカットのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃：ＬＮ）基板を用いたＭＺ型光変調器や分極反転したｚカットのＬＮ基板によるＭＺ型光変調器などでも実現できる。

（第六の実施形態）
本発明の第六の実施形態は、光マルチキャリア送信装置に係る実施形態である。図１３に本発明の光マルチキャリア送信装置の第六の実施形態に係る構成例を示す。本構成例では、図１に示した本発明の光マルチキャリア発生装置１０の第一の実施形態に係る構成例に、さらに光マルチキャリア変調器３０を備えた構成となっている。本構成例における光マルチキャリア変調器３０は、光分波フィルタ（ＤＥＭＵＸ）３１と４つのデータ変調器３２−１〜３２−４と光合波フィルタ（ＭＵＸ）または光カプラ３３で構成される。

光マルチキャリア発生装置１０で発生された４つの光キャリアは、光分波フィルタ３１で４つに分波され、それぞれ個別のデータ変調器３２−１〜３２−４でデータ変調される。その後、光合波フィルタまたは光カプラ３３で再び合波された光マルチキャリア変調信号として出力される。

平面光波回路（ＰＬＣ）基板上に生成したアレイ導波路格子（ＡＷＧ）などで実現される光合波フィルタは、光変調信号の帯域は制限されるが隣接キャリア信号からのクロストークは低く抑えることができる。

一方、光カプラは、光信号帯域は殆ど制限を受けないが、隣接キャリア信号からのクロストークを多く受けてしまう。どちらを採用するかは、マルチキャリアの周波数間隔、光変調フォーマット、光変調信号のシンボルレート、許容クロストーク量などさまざまな要因を考慮して決定される。

マルチキャリアの周波数間隔、光変調信号のシンボルレートは任意に決めてよいが、シンボルレートがマルチキャリア周波数間隔より高くなると、隣接キャリア信号からの干渉を原理的に抑圧できなくなるため、通常はシンボルレートはマルチキャリア周波数間隔以下に設定される。

光変調フォーマットは、ＮＲＺ強度変調（ＯＯＫ）、光差動位相変調（ＤＰＳＫ）、光差動直交位相変調（ＤＱＰＳＫ）光直交振幅変調（ＱＡＭ）、光デュオバイナリ変調（ＯＤＢ）などいかなる変調フォーマットでもよい。光マルチキャリア変調器３０を駆動するデータ♯１、♯２、♯３、♯４は、互いにビット位相が同期していてもよいし、同期していなくてもよい。同期している場合には、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度が高くなる。

また、光マルチキャリア変調器３０を駆動するデータ♯１、♯２、♯３、♯４が、光マルチキャリア発生装置１０を構成するＲＦ発振器１から出力される正弦波と同期していてもよいし、同期していなくてもよい。同期している場合は、上述の互いにビット位相が同期している場合と同様に、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度が高くなる。

また、光マルチキャリア変調器３０内で４つに分波されたそれぞれの光キャリアの光位相は同期していてもよいし、同期していなくてもよい。同期している場合には、マルチキャリア信号間の干渉を制御する自由度が高くなる。図１４に、実際にＯＤＢ変調をかけたときの光マルチキャリア信号スペクトルを示す。図１４は、横軸に波長をとり、縦軸に信号強度をとる。

マルチキャリアの周波数間隔は図６に示したものと同じ２５ＧＨｚ、ＯＤＢ信号のシンボルレートは２５Ｇｓｙｍｂｏｌ／ｓ（ビットレート：２５Ｇｂｉｔ／ｓ）である。

本構成例では、４キャリアの場合を示したが、図９に示すような２ｎ個のキャリアを発生させられる光マルチキャリア発生装置１０を用いて、２ｎキャリアの光マルチキャリア送信装置を構成することもできる。

（第七の実施形態）
本発明の第七の実施形態は、光マルチキャリア送信装置に係る実施形態である。図１５に本発明の光マルチキャリア送信装置の第七の実施形態に係る構成例を示す。本構成が図１３に示した第六の実施形態に係る構成例と異なるのは、１：４のデシリアライザ４０を備え、デシリアライザ４０からの４つの出力信号で光マルチキャリア変調器３０の４つのデータ変調器３２−１〜３２−４を駆動しているところである。光マルチキャリア送信装置に送信すべきデータ信号（入力データ）がシリアルで入力された場合には、ここで示したような構成をとる必要がある。

ここでは、デシリアライザ４０は、光マルチキャリア発生装置１０−１を構成するＲＦ発振器１−１から出力される正弦波を同期クロックとして使用しているため、４つのデータ信号♯１〜♯４は全てこのＲＦ発振器１−１から出力される正弦波に同期している。同期していることの利点は前述の通りであるが、もちろん同期していなくてもよい。

本構成例では、４キャリアの場合を示したが、図９に示すような２ｎ個のキャリアを発生させられる光マルチキャリア発生装置１０−１を用いて、２ｎキャリアの光マルチキャリア送信装置を構成することもできる。

（第八の実施形態）
本発明の第八の実施形態は、光マルチキャリア送信装置に係る実施形態である。図１６に本発明の光マルチキャリア送信装置の第八の実施形態に係る構成例を示す。本構成例が図１５に示した第七の実施形態に係る構成例と異なるのは、光マルチキャリア変調器３０−１を構成する４つのデータ変調器３２−１〜３２−４を駆動する４つのデータ信号のビット位相を制御するための４つの移相器４１−１〜４１−４が挿入されていることと、光マルチキャリア間の光位相を制御するための４つの光移相器３４−１〜３４−４が挿入されていることである。

ここでは、データ変調器３２−１〜３２−４を駆動する４つのデータ信号♯１〜♯４は同期しており、ビット位相を制御できるようにすることによってマルチキャリア間の干渉を制御する自由度を高めることができる。また、光マルチキャリア変調器３０−１内で分波された４つの光キャリアの光位相は同期しており、光位相を制御できるようにすることによってマルチキャリア間の干渉を制御する自由度を高めることができる。

本構成例では、４キャリアの場合を示したが、図９に示すような２ｎ個のキャリアを発生させられる光マルチキャリア発生装置１０−１を用いて、２ｎキャリアの光マルチキャリア送信装置を構成することもできる。

本発明は、低損失、小型、低コストの光マルチキャリア発生装置およびそれを用いた光マルチキャリア送信装置の実現に利用することができる。

本発明の光マルチキャリア発生装置の第一の実施形態に係る構成例を示す図である。 第３次高調波発生器の構成例を示す図である。 ゼロチャープＭＺ型光変調器の動作を詳しく説明するための図であり、基本波（周波数：ｆ₀）駆動の動作を示す図である。 ゼロチャープＭＺ型光変調器の動作を詳しく説明するための図であり、第３次高調波（周波数：３ｆ₀）駆動の動作を示す図である。 ゼロチャープＭＺ型光変調器の動作を詳しく説明するための図であり、周波数間隔２ｆ₀の２つの光キャリアと周波数間隔６ｆ₀の２つの光キャリアとの線形加算した信号が得られる様子を示す図である。 実際にゼロチャープＭＺ型光変調器を周波数１２．５ＧＨｚの基本波と周波数３７．５ＧＨｚの第３次高調波との合成信号で駆動して生成した光マルチキャリアを示す図である。 本発明の光マルチキャリア発生装置の第二の実施形態に係る構成例を示す図である。 光インタリーブフィルタの透過率特性と光マルチキャリア周波数との関係を模式的に示す図である。 本発明の光マルチキャリア発生装置の第三の実施形態に係る構成例を示す図である。 第（２ｎ−１）次高調波発生器の構成例を示す図である。 本発明の光マルチキャリア発生装置の第四の実施形態に係る構成例を示す図である。 本発明の光マルチキャリア発生装置の第五の実施形態に係る構成例を示す図である。 本発明の光マルチキャリア送信装置の第六の実施形態に係る構成例を示す図である。 実際にＯＤＢ変調をかけたときの光マルチキャリア信号スペクトルを示す図である。 本発明の光マルチキャリア送信装置の第七の実施形態に係る構成例を示す図である。 本発明の光マルチキャリア送信装置の第八の実施形態に係る構成例を示す図である。 従来技術における単一波長光源から４つの光キャリアを発生させるマルチキャリア光源の構成例を示す図である。 図１７における前段のマッハ・ツェンダ型光変調器の出力光のスペクトルおよび後段のマッハ・ツェンダ型光変調器の出力光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１、１−１ ＲＦ発振器
２、１２−３ 第３次高調波発生器（ＲＦ信号発生手段）
３、１３ 加算器（ＲＦ信号発生手段）
４、４−１、４−２ 変調器ドライバ（ゼロチャープ駆動手段）
５、５０ 連続光発振光源（連続光発生手段）
６ ゼロチャープＭＺ型変調器
７ 光インタリーブフィルタ
８ 振幅調整手段（振幅比設定手段）
９ 遅延調整手段（位相同期手段、位相設定手段）
１０、１０−１ 光マルチキャリア発生装置
１２−５ 第５次高調波発生器（ＲＦ信号発生手段）
１２−（２ｎ−１） 第（２ｎ−１）次高調波発生器（ＲＦ信号発生手段）
１６ ２電極駆動ＭＺ型変調器
２０ 第２次高調波発生器（ＲＦ信号発生手段）
２１ 帯域通過フィルタ
２２、１２２ ミキサ（ＲＦ信号発生手段）
３０、３０−１ 光マルチキャリア変調器
３１ 光分波フィルタ
３２−１〜３２−４ データ変調器
３３ 光合波フィルタまたは光カプラ
３４−１〜３４−４ 光移相器（位相同期手段、位相設定手段、光位相制御手段）
４０ デシリアライザ（同期手段）
４１−１〜４１−４、５３、５４ 移相器（位相同期手段、位相設定手段、ビット位相制御手段）
５１、５２ マッハ・ツェンダ型光変調器
１２０ 第２次高調波発生器
１２１ 第（２ｎ−３）次高調波発生器
１２３ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
Ｒ 反転回路

Claims (10)

1. 連続光を発生させる連続光発生手段と、
   マッハ・ツェンダ型光強度変調器と、
   基本波と第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波（ｎは２以上の自然数）までのｎ−１個の奇数次の高調波とからなるｎ個の正弦波の和のＲＦ(Radio Frequency)信号を発生させるＲＦ信号発生手段と、
   前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を、透過率が最小となる点を中心にゼロチャープで前記ＲＦ信号により駆動するゼロチャープ駆動手段と
   を備えたことを特徴とする光マルチキャリア発生装置。
2. 前記ｎ個の正弦波の振幅の比を設定する振幅比設定手段を備えた請求項１記載の光マルチキャリア発生装置。
3. 前記ｎ個の正弦波を互いに位相同期させる位相同期手段を備えた請求項１または２記載の光マルチキャリア発生装置。
4. 前記ｎ個の正弦波の位相を設定する位相設定手段を備えた請求項３記載の光マルチキャリア発生装置。
5. 前記ＲＦ信号発生手段は、
   前記基本波を発生するＲＦ発振器と、
   このＲＦ発振器が発生した前記基本波を入力とし、第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波までのｎ−１個の奇数次の高調波を並行して発生する複数の高調波発生器と、
   これら複数の高調波発生器により発生した第３次高調波から第（２ｎ−１）次高調波までのｎ−１個の奇数次の高調波と前記基本波とを加算してｎ個の正弦波の和のＲＦ信号を生成する加算器と
   を備えた請求項１から４のいずれか１項記載の光マルチキャリア発生装置。
6. 前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器の出力に、前記基本波の周波数の２倍のフリースペクトルレンジを有する光インタリーブフィルタを備えた請求項１から５のいずれか１項記載の光マルチキャリア発生装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の光マルチキャリア発生装置と、
   この光マルチキャリア発生装置から出力される複数の波長の光キャリアにデータ変調を施す光マルチキャリア変調器と
   を備えたことを特徴とする光マルチキャリア送信装置。
8. 前記光マルチキャリア変調器に入力されるデータ信号と前記光マルチキャリア発生装置を構成する前記マッハ・ツェンダ型光強度変調器を駆動する前記ＲＦ信号とを同期させる同期手段を備えた請求項７記載の光マルチキャリア送信装置。
9. 前記光マルチキャリア変調器は、各光キャリアの光位相を制御する光位相制御手段を備えた請求項７または８記載の光マルチキャリア送信装置。
10. 前記光マルチキャリア変調器は、各光キャリアを変調するデータ信号のビット位相を制御するビット位相制御手段を備えた請求項７または８記載の光マルチキャリア送信装置。

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