JP3517072B2 - 広帯域ｆｍ変調装置 - Google Patents

広帯域ｆｍ変調装置

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JP3517072B2
JP3517072B2 JP02821497A JP2821497A JP3517072B2 JP 3517072 B2 JP3517072 B2 JP 3517072B2 JP 02821497 A JP02821497 A JP 02821497A JP 2821497 A JP2821497 A JP 2821497A JP 3517072 B2 JP3517072 B2 JP 3517072B2
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島 勢 一 郎 川
井 尚 也 桜
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Panasonic Mobile Communications Co Ltd
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Matsushita Communication Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多チャンネルの映
像信号を光信号により伝送する光伝送装置に適用される
広帯域ＦＭ変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の広帯域ＦＭ変調装置は特
開平８―２７４７１４号公報に記載されたものが知られ
ている。図３は従来の広帯域ＦＭ変調装置の構成を示し
ており、１は周波数変調効果を有するＦＭ変調用半導体
レーザであって、入力される信号に応じて周波数変調さ
れた光信号を出力するものである。２は周波数安定レー
ザ（以下、局部発振用レーザという）であって、安定化
された発振周波数の光信号を出力するものである。３は
光カプラであって、ＦＭ変調用半導体レーザ１の出力光
と局部発振用レーザ２の光出力を合波するものであり、
ＦＭ変調用半導体レーザ１および局発用レーザ２に対し
て光ファイバ等により光学的に結合されている。４は光
電変換素子（以下、受光素子という）であって、光カプ
ラ３からの光出力に比例する光電力の電気信号に変換す
るものである。５は増幅回路であり、受光素子４の出力
を規定のレベルまで増幅して出力する。
【０００３】次に、上記従来の広帯域ＦＭ変調装置の動
作について図３および図４を用いて説明する。以下の説
明では、入力される信号が周波数分割多重された多チャ
ンネルの映像信号の場合について説明する。ＡＭ変調さ
れて周波数分割多重（ＦＤＭ）されたＡＭ信号がＦＭ変
調用半導体レーザ１に入力されると、半導体レーザ１の
周波数変調効果により一括してＦＭ変調された光信号が
出力される。このとき出力される光信号（図３中のＡ’
点）は、一般的には発振周波数が数百ＴＨｚであり、こ
の周波数を中心周波数としてＦＭ変調がかけられたもの
である。ＦＭ変調用半導体レーザは、一般に周波数ゆら
ぎ（Δν１）を持ち、図３中のＡ’点のスペクトルは、
図４（ａ）のＡ’点のスペクトルに示すように、周波数
変調によるスペクトルの拡がり（ΔＦ）と周波数ゆらぎ
による雑音成分（Δν１）を持った形状となる。また、
局部発振用レーザ２の光出力の周波数は、ＦＭ変調用半
導体レーザ１の極近傍の周波数になるように設定され出
力される（図３中のＢ’点）。局部発振用レーザもま
た、一般に雑音成分である周波数ゆらぎ（Δν２）を有
し、その出力スペクトルは、図４（ｂ）のＢ’点のスペ
クトルのような形状となる。
【０００４】ＦＭ変調用半導体レーザ１と局部発振用レ
ーザ２の出力光は、光カプラ３によって合波され、図３
中のＣ’点のスペクトルは、図４（ｃ）のＣ’点のスペ
クトルで示した形状となる。光カプラ３の出力光は、受
光素子４により光電力に比例した電流を出力する。ここ
で受光素子４の出力電流は、入力された光信号の電力に
比例するため、入力されたＦＭ変調用半導体レーザ１の
出力光と局部発振用レーザ２の出力光の周波数の差ビー
トが得られ、数百ＴＨｚのＦＭ変調用半導体レーザ１の
出力光の周波数と局部発振用レーザ２の出力光の周波数
の差に相当する周波数にダウンコンバートされる。さら
に。受光素子４の出力は、増幅回路５により所定のレベ
ルまで増幅されて出力される（図３中のＤ’点）。この
時、Ｄ’点のスペックトルは、図４（ｄ）のＤ’点のス
ペクトルに示すように、ＦＭ変調用半導体レーザ１と局
部発振用レーザ２の発振周波数の差に相当する周波数を
中心とし、ＦＭ変調用半導体レーザ１の周波数ゆらぎΔ
ν１と局部発振用レーザ２の周波数ゆらぎΔν２の和で
決まる周波数ゆらぎを持ったＦＭ変調に変換されたスペ
クトル幅ΔＦの変調信号が得られる。このように、上記
従来の広帯域ＦＭ変調装置でも、広帯域のＦＭ変調信号
を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の広帯域ＦＭ変調装置においては、雑音成分がＦＭ変
調用半導体レーザと局部発振用レーザの周波数ゆらぎの
和でほぼ決定されてしまい、それ以上の雑音の低減が困
難であるという問題を有していた。
【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、雑音特性が優れた広帯域ＦＭ変調装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、必要とされる周波数偏移より大きな周波数
偏移で周波数変調をかける周波数変調部と、この周波数
変調部の出力を必要とされる中間周波数より高い周波数
に変換するための局部発振部と、周波数変調部と局部発
振部の出力を掛け算して中間周波数に変換するミキサ部
と、ミキサ部の出力を分周する分周部を備えたものであ
る。これにより、雑音特性が優れた広帯域ＦＭ変調装置
を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、必要とされる周波数偏移より大きな周波数偏移で周
波数変調をかける周波数変調部と、前記周波数変調部の
出力を必要とされる中間周波数より高い周波数に変換す
るための局部発振部と、前記周波数変調部と局部発振部
の出力を掛け算して中間周波数に変換するミキサ部と、
前記ミキサ部の出力を分周する分周部を備えた広帯域Ｆ
Ｍ変調装置であり、周波数変調部および局部発振部の周
波数ゆらぎによる雑音を削減するという作用を有する。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、周波数変
調部を周波数変調効果を有する半導体レーザにより構成
し、局部発振部を前記半導体レーザと発振周波数が近接
しかつ発振周波数が安定化されたレーザにより構成し、
ミキサ部を前記周波数変調部の出力と局部発振部の出力
光を合波する光カプラと、前記光カプラの出力を光電変
換する受光素子とにより構成し、分周回路を前記ミキサ
部の出力を分周するプリスケーラにより構成した請求項
１記載の広帯域ＦＭ変調装置であり、周波数変調部に利
用する半導体レーザと局部発振部に利用するレーザの周
波数ゆらぎによる雑音を削減するという作用を有する。
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、周波数変
調部が、必要とされる周波数偏移のＮ（整数）倍の周波
数偏移で周波数変調をかけ、局部発振部が、前記周波数
変調部の出力光の周波数と必要とされる中間周波数のＮ
倍の周波数だけ離れた周波数で発振し、その周波数を分
周部がＮ分の１に分周する請求項１または２記載の広帯
域ＦＭ変調装置であり、周波数変調部に利用する半導体
レーザと局部発振部に利用するレーザの周波数ゆらぎに
よる雑音をＮ分の１に削減するという作用を有する。
【００１１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図２を用いて説明する。 （実施の形態）図１は本発明の実施の形態における広帯
域ＦＭ変調装置の構成を示している。図１において、１
１は周波数変調効果を有するＦＭ変調用半導体レーザで
あって、必要とされる周波数偏移より大きな周波数偏移
で周波数変調をかける周波数変調部であり、入力される
信号の応じて周波数変調された光信号を出力する。１２
は周波数安定レーザ（以下、局部発振用レーザという）
であって、ＦＭ変調用半導体レーザ１１の出力を必要と
される中間周波数より高い周波数に変換するための局部
発振部であり、安定化された発振周波数の光信号を出力
する。１３は光カプラであって、ＦＭ変調用半導体レー
ザ１１の出力光と局部発振用レーザ１２の光出力を掛け
算して中間周波数に変換するものであり、ＦＭ変調用半
導体レーザ１１および局部発振用レーザ１２に対して光
ファイバ等により光学的に結合されている。１４は光電
変換素子（以下、受光素子という）であって、光カプラ
１３からの光出力に比例する光電力の電気信号に変換す
る。これら光カプラ１３と受光素子１４によりミキサ部
が構成される。１５は増幅回路であり、受光素子１４の
出力を規定のレベルまで増幅して出力する。１６はプリ
スケーラとも呼ばれる分周回路であり、増幅回路１５か
ら出力された電気信号の周波数を分周する。
【００１２】次に、上記広帯域ＦＭ変調装置の動作につ
いて図１および図２を用いて説明する。以下の説明で
は、入力される信号が周波数分割多重された多チャンネ
ルの映像信号であり、分周比が２分の１の場合について
説明するが、分周比がＮ分の１（Ｎは整数）の場合も適
用可能であり、Ｎの増加とともにその効果も増加する。
ＡＭ変調されて周波数分割多重（ＦＤＭ）されたＡＭ信
号がＦＭ変調用半導体レーザ１１に入力されると、半導
体レーザ１１の周波数変調効果により一括してＦＭ変調
された光信号が出力される。このとき出力される光信号
（図１中のＡ点）は、一般的には発振周波数が数百ＴＨ
ｚであり、この周波数を中心周波数としてＦＭ変調がか
けられたものである。この時、入力する周波数分割多重
されたＡＭ信号の強度を、必要とされるＦＭ変調周波数
偏移（ΔＦ）の２倍になるように設定する。ＦＭ変調用
半導体レーザは、一般に周波数ゆらぎ（Δν１）を持
ち、図１中のＡ点のスペクトルは、図２（ａ）のＡ点の
スペクトルで示しているように、周波数変調によるスペ
クトルの拡がり（２ΔＦ）と周波数ゆらぎによる雑音成
分（Δν１）を持った形状となる。また、局部発振用レ
ーザ１２の光出力の周波数は、ＦＭ変調半導体用レーザ
１１の極近傍の周波数になるように設定され出力される
（図１中のＢ点）。局部発振用レーザもまた、一般に雑
音成分である周波数ゆらぎ（Δν２）を有し、その出力
スペクトルは図２（ｂ）のＢ点のスペクトルに示すよう
な形状となる。
【００１３】ＦＭ変調用半導体レーザ１１と局部発振用
レーザ１２の出力光は、光カプラ３によって合波され、
図１中のＣ点のスペクトルは、図２（ｃ）のＣ点のスペ
クトルで示した形状となる。光カプラ１３の出力光は、
受光素子４により光電力に比例した電流を出力する。こ
こで受光素子１４の出力電流は、入力された光信号の電
力に比例するため、入力されたＦＭ変調用半導体レーザ
１１の出力光と局部発振用レーザ１２の出力光の周波数
の差ビートが得られ、数百ＴＨｚのＦＭ変調用半導体レ
ーザ１の出力光の周波数と局部発振用レーザ１２の出力
光の周波数の差に相当する周波数にダウンコンバートさ
れる。さらに、受光素子１４の出力は、増幅回路１５に
より所定のレベルまで増幅されて出力される（図１中の
Ｄ点）。この時、Ｄ点のスペックトルは、図２（ｄ）の
Ｄ点のスペクトルに示すように、ＦＭ変調用半導体レー
ザ１１と局部発振用レーザ１２の発振周波数の差に相当
する周波数を中心とし、ＦＭ変調用半導体レーザ１１の
周波数ゆらぎΔν１と局振周波用レーザ１２の周波数ゆ
らぎΔν２の和で決まる周波数ゆらぎを持ったＦＭ変調
に変換されたスペクトル幅２ΔＦの変調信号が得られ
る。さらに、増幅回路１５の出力は、分周回路１６によ
り２分周されるため、図２（ｅ）のＥ点のスペクトルに
示すように、ＦＭ変調周波数偏移がΔＦに変換され、そ
れと同時にＦＭ変調用半導体レーザ１１と局部発振用レ
ーザ１２の周波数ゆらぎも２分の１に削減される。
【００１４】このように、本実施の形態によれば、必要
とされるＦＭ周波数偏移の２倍のＦＭ変調を行い、それ
を２分の１に分周して出力するため、必要とされるＦＭ
周波数偏移を出力しつつ、レーザの周波数ゆらぎに起因
する雑音を２分の１に削減することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明は、必要とされる
周波数偏移より大きな周波数偏移で周波数変調をかける
周波数変調部と、この周波数変調部の出力を必要とされ
る中間周波数より高い周波数に変換するための局部発振
部と、周波数変調部と局部発振部の出力を掛け算して中
間周波数に変換するミキサ部と、ミキサ部の出力を分周
する分周部を備えることにより、周波数変調部と局部発
振部の周波数ゆらぎに起因する雑音を削減することがで
き、雑音特性に優れた広帯域ＦＭ変調装置を実現するこ
とができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における広帯域ＦＭ変調装
置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態における広帯域ＦＭ変調装
置の動作説明のための周波数スペクトル図
【図３】従来の広帯域ＦＭ変調装置のブロック図
【図４】従来の広帯域ＦＭ変調装置の動作説明のための
周波数スペクトル図
【符号の説明】 １１ ＦＭ変調用半導体レーザ １２ 局部発振用レーザ １３ 光カプラ １４ 受光素子 １５ 増幅回路 １６ 分周回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/152 10/18 (72)発明者 桜 井 尚 也 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−274714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−149525（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H03C 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 必要とされる周波数偏移より大きな周波
    数偏移で周波数変調をかける周波数変調部と、前記周波
    数変調部の出力を必要とされる中間周波数より高い周波
    数に変換するための局部発振部と、前記周波数変調部と
    局部発振部の出力を掛け算して中間周波数に変換するミ
    キサ部と、前記ミキサ部の出力を分周する分周部を備え
    た広帯域ＦＭ変調装置。
  2. 【請求項２】 周波数変調部を周波数変調効果を有する
    半導体レーザにより構成し、局部発振部を前記半導体レ
    ーザと発振周波数が近接しかつ発振周波数が安定化され
    たレーザにより構成し、ミキサ部を前記周波数変調部の
    出力と局部発振部の出力光を合波する光カプラと、前記
    光カプラの出力を光電変換する受光素子とにより構成
    し、分周回路を前記ミキサ部の出力を分周するプリスケ
    ーラにより構成した請求項１記載の広帯域ＦＭ変調装
    置。
  3. 【請求項３】 周波数変調部が、必要とされる周波数偏
    移のＮ（整数）倍の周波数偏移で周波数変調をかけ、局
    部発振部が、前記周波数変調部の出力光の周波数と必要
    とされる中間周波数のＮ倍の周波数だけ離れた周波数で
    発振し、その周波数を分周部がＮ分の１に分周する請求
    項１または２記載の広帯域ＦＭ変調装置。
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