JP2000201110A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成で、不要光信号抑圧度を大きくで
きる光伝送装置を提供する。 【解決手段】 同一光源１から生成され光周波数が異な
る二つの光信号を有する波長多重光信号７を光周波数別
に分波し、分波された一方の光信号８を光変調し、この
光変調された光信号１０と分波されたもう一方の光信号
９とを合波して送信する光伝送装置において、複数の入
出力ポートを有するアレイ導波路型光合分波器１４の一
つのポートに前記波長多重光信号７を入力して前記分波
を行い、同じアレイ導波路型光合分波器１４の別の二つ
のポートに前記光変調された一方の光信号１０と前記も
う一方の光信号９とを入力して前記合波を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミリ波等の高周波
信号を光伝送する光伝送装置に係り、特に、簡素な構成
で、不要光信号抑圧度を大きくできる光伝送装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ミリ波帯通信システムでは、伝送
路に導波管を用いていたが、導波管は伝送損失が大きく
長距離伝送できないので、伝送損失の小さな光ファイバ
の利用が検討されている。しかし、数十ＧＨｚのミリ波
帯信号により光信号を直接、強度変調して光ファイバ伝
送すると、強度変調による変調光信号の光スペクトラム
広がりが大きく、光ファイバ波長分散による波形歪みの
影響が大きく、伝送距離が制限される。そこで、図４に
示すような光伝送装置が考えられている。

【０００３】図４の光伝送装置では、光源１から出力さ
れる単一発振光信号が光強度変調器３に入力され、ミリ
波信号源２からの周波数Ｆ／２のミリ波信号により強度
変調される。強度変調された光信号７の光スペクトラム
は、発振光周波数を中心として±Ｆ／２離れた２つの光
周波数に側波帯を有する光スペクトラムとなる。光信号
７は、光周波数間隔（光周波数差）がＦとなる２つの光
信号からなる波長多重光信号である。波長多重光信号７
は、光合分波器１７に入力され、それぞれの側波帯光ス
ペクトラムを持つ光信号８，９に分離される。分離され
た一方の光信号８は、光変調器５に入力され、信号源６
からの送信信号により光変調される。この光変調された
光信号１０は、分離されてから何も施されないもう一方
の光信号９と共に光合分波器１８に入力される。このよ
うにして光信号１０と光信号９とが合波された波長多重
光信号１１が図示しない受信局へ送信される。

【０００４】受信局では、この波長多重光信号１１を光
受信器でヘテロダイン検波することにより、２つの光信
号１０，９の周波数の差の周波数Ｆの近傍にビート信号
として現れるミリ波変調信号１９（図６参照）を受信す
ることになる。

【０００５】図５に光合分波器１８から出力される波長
多重光信号１１の光スペクトラムを示す。図６にヘテロ
ダイン検波されたミリ波変調信号１９の電気スペクトラ
ムを示す。

【０００６】図５に示されるように、周波数Ｆ／２で強
度変調された光信号７の光スペクトラムの両側に現れる
側波帯光スペクトラムの光周波数差がＦとなる。光合分
波器１７により２つの側波帯が一端別々に分離され、一
方の側波帯にあたる光信号８のみが送信信号により光変
調され、もう一方の側波帯にあたる変調されていない光
信号９と合波されて再び波長多重光信号１１になること
により、２つの側波帯の光信号１０，９のみが出力され
ることになる。２つの側波帯の中心に位置するメイン搬
送波は除去される。この波長多重光信号１１を１つの光
受信器でヘテロダイン検波すると、図６に示すような差
周波数Ｆの近傍にビート信号が受信される。光信号９が
無変調であるため、ビート信号には光信号１０の変調成
分のみが現れる。つまり、送信信号により変調された中
心周波数Ｆのミリ波変調信号１９が得られる。

【０００７】この光伝送装置によれば、変調された光信
号１０のみがファイバ分散の影響を受け、無変調の光信
号９はファイバ分散の影響を受けない。送信信号６の周
波数は、ミリ波信号周波数Ｆに比べて十分低い周波数で
あるから、この光伝送装置によれば、従来技術のように
ミリ波帯で直接、強度変調して光ファイバ伝送する場合
に比べてファイバ分散の影響が小さくなる。

【０００８】ヘテロダイン検波した場合、２つの光信号
の位相雑音特性が問題になることが知られているが、こ
のシステムでは１個の光源から生成した同じ位相雑音を
有する２つの側波帯を使用しているため、位相雑音は相
殺される。従って、受信される信号は位相雑音の影響は
受けない。

【０００９】ここでは、強度光変調したときの２つの側
波帯の周波数差からミリ波を発生する方法について説明
したが、短パルスを発生させるモードロックレーザの出
力光を用いる方法もある。モードロックレーザの出力光
は、等周波数間隔に複数の側波帯を有する光スペクトラ
ムを持ち、この光スペクトラムの中から所望のミリ波周
波数に相当する光周波数を変調した後、多重して光伝送
し、ヘテロダイン検波することにより、ミリ波変調信号
を受信することができる。

【００１０】このような光伝送装置に使用する光合分波
器１７は、ミリ波周波数に相当する光周波数差の２つの
光信号を光学的に分波しなければならないが、例えば、
６０ＧＨｚというミリ波周波数は、信号光波長１５５０
ｎｍの場合、光の波長差に換算すると約０．５ｎｍに相
当し、この波長差は光学的分波する波長差としては非常
に狭い値である。従って、分波する所望の光信号以外の
不要光信号を十分抑圧することは難しい。そのため、同
じ透過波長特性を有する光合分波器を２段或いは３段接
続して、抑圧度を大きくする必要がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、光合
分波器で２つの側波帯光信号を分波する際、不要光信号
の抑圧度を大きくするため光合分波器を多段接続する必
要がある。狭い波長間隔の光信号を分波するため、光合
分波器の透過波長特性は急峻であり、僅かでも透過中心
波長がずれると大きな損失となる。しかし、多段接続す
る全ての光合分波器の透過波長を精密に制御し正確に一
致させ、かつ長期安定化させることは難しく、コストも
大きくなるという問題がある。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、簡素な構成で、不要光信号抑圧度を大きくできる光
伝送装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、同一光源から生成され光周波数が異なる二
つの光信号を有する波長多重光信号を光周波数別に分波
し、分波された一方の光信号を光変調し、この光変調さ
れた光信号と分波されたもう一方の光信号とを合波して
送信する光伝送装置において、複数の入出力ポートを有
するアレイ導波路型光合分波器の一つのポートに前記波
長多重光信号を入力して前記分波を行い、同じアレイ導
波路型光合分波器の別の二つのポートに前記光変調され
た一方の光信号と前記もう一方の光信号とを入力して前
記合波を行うものである。

【００１４】前記アレイ導波路型光合分波器は入力スラ
ブ導波路と出力スラブ導波路とが同じ構造を有してもよ
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１６】図１に示されるように、本発明の光伝送装
置は、単一発振光信号を出力する光源１、その単一発振
光信号をミリ波信号源２からの周波数Ｆ／２のミリ波信
号により強度変調することにより、光周波数差Ｆの２つ
の光信号からなる波長多重光信号７を生成する光強度変
調器３、その波長多重光信号７を任意の第一の入力ポー
トへ入力し、光周波数が異なる２つの光信号８，９に分
離して第一の入力ポートに対応する第一、第二の出力ポ
ートに出力すると共に、任意の第三、第四の出力ポート
に２つの光信号９，１０を入力し、波長多重光信号１１
に合成して対応する第二の入力ポートへ出力するアレイ
導波路型光合分波器４、このアレイ導波路型光合分波器
４の第一の出力ポートと第三の出力ポートとの間に設け
られ、光信号８を信号源６からの送信信号により光変調
する光変調器５により構成されている。アレイ導波路型
光合分波器４は、自然数ｍ個の入力ポートと自然数ｎ個
の出力ポートとを有する。

【００１７】光源１から出力される単一発振光信号が光
強度変調器３に入力され、ミリ波信号源２からの周波数
Ｆ／２のミリ波信号により強度変調される。強度変調さ
れた光信号７の光スペクトラムは、発振光周波数を中心
として±Ｆ／２離れた２つの光周波数に側波帯を有する
光スペクトラムとなる。つまり２つの側波帯の光周波数
差はＦとなる。この２つの光信号からなる波長多重光信
号７は、アレイ導波路型光合分波器４の第一の入力ポー
トへ入力されることにより分離される。第一の出力ポー
トに出力される一方の光信号８は、光変調器５に入力さ
れ、信号源６からの送信信号により光変調される。この
光変調された光信号１０は第三の出力ポートに入力され
る。第二の出力ポートに出力されるもう一方の光信号９
は、第四の出力ポートに入力される。光信号１０と光信
号９とがアレイ導波路型光合分波器４により合波され、
第二の入力ポートへ出力される。この波長多重光信号１
１が図示しない受信局へ送信される。

【００１８】受信局では、この波長多重光信号１１を光
受信器でヘテロダイン検波することにより、２つの光信
号１０，９の周波数の差の周波数Ｆの近傍にビート信号
として現れるミリ波変調信号１９（図６参照）を受信す
ることになる。

【００１９】ここで複数の入出力ポートをを有するアレ
イ導波路型光合分波器の合分波特性を説明する。図２に
アレイ導波路型光合分波器の構成を示す。

【００２０】図示されるように、アレイ導波路型光合分
波器は、入力ポートを形成するｍ個の入力導波路１２に
接続された入力スラブ導波路１３と、入力スラブ導波路
１３に接続された複数のアレイ導波路１４と、アレイ導
波路１４に接続された出力スラブ導波路１５と、出力ス
ラブ導波路１５に接続され出力ポートを形成するｎ個の
出力導波路１６により構成される。

【００２１】入力スラブ導波路１３は、入力導波路１２
から入力される光信号をアレイ導波路１４の配置されて
いる水平方向に自由伝搬させて複数のアレイ導波路１４
に等分配する。アレイ導波路１４は、長さが僅かずつ異
なる複数の導波路をアレイ状に配置したものである。こ
のアレイ導波路１４は、入力スラブ導波路１３から受け
た光を出力スラブ導波路１５へ伝送する。アレイ導波路
１４において位相の進む大きさは、導波路が色分散を有
するため波長により異なり、出力スラブ導波路１５の直
前では波長により波面（各導波路を伝搬する光の位相が
等しい位置を結んだ面）の傾きが異なる。従って、出力
スラブ導波路１５における集光位置は波長により異な
る。出力導波路１６は、所望の波長の光が集光する出力
スラブ導波路１５とのインタフェース位置に配置され
る。その結果、各出力導波路１６ごとに異なる波長の光
が取り出せる。

【００２２】入力導波路１２の位置を変えて光信号を入
力した場合、入力スラブ導波路１３からアレイ導波路１
４へ入射されるときの波面の傾きが変化するため、出力
スラブ導波路１５の直前での波面の傾きも変化すること
になる。各出力ポートから出力される光の波長特性は、
この傾きの変化による集光位置のズレに相当する波長だ
け変化することになる。

【００２３】逆に、入出力のスラブ導波路が互いに同じ
構造をしていて、両者の集光特性が同じならば、入力波
面の傾きの変化量と、同じだけ変化する位置関係にある
出力では波長特性は変化しないことになる。

【００２４】このような入力スラブ導波路と出力スラブ
導波路とが同じ構造を有するアレイ導波路型光合分波器
の分波特性を図３に示す。

【００２５】図示されるように、入力ポートＩ１に波長
λ１〜λｎの光信号を入力すると出力ポートＯ１〜Ｏｎ
に各波長別の光信号が出力される。入力ポートＩ２に波
長λ２〜λｎの光信号を入力すると出力ポートＯ１〜Ｏ
ｎ−１に各波長別の光信号が出力される。従って、波長
多重光信号の中から波長λ２の光信号に分離するには、
波長多重光信号を入力ポートＩ１に入力して波長λ２の
光信号を出力ポートＯ２から出力する方法と、波長多重
光信号を入力ポートＩ２に入力して波長λ２の光信号を
出力ポートＯ１から出力する方法との２通りがある。こ
のようにアレイ導波路型光合分波器では、全く同じ合分
波特性を有する入出力ポートの組み合わせを複数得るこ
とが簡単にできる。

【００２６】以上のことから、アレイ導波路型光合分波
器は全く同じ合分波特性を有する入出力ポートの組み合
わせを複数得ることができる。そのため、アレイ導波路
型光合分波器は、合波器及び分波器として作用し、受信
局へ伝送する２つの光信号がそれぞれ２回透過すること
になる。従って、１個のアレイ導波路型光合分波器で不
要光信号の抑圧度を２倍にできる。また、２個の光合分
波器を使用する従来技術に比べて光合分波器の個数が少
なくなると共に、２個の光合分波器の透過中心波長を一
致させるための制御回路が不要になり、光伝送装置の低
コスト化、信頼性の向上を図ることができる。

【００２７】アレイ導波路型光合分波器の入出力ポート
数を増加させることにより、１つのアレイ導波路型光合
分波器から合波器及び分波器をそれぞれ２個以上得るこ
とも可能となり、これらの合波器及び分波器を多段に接
続することにより、さらに不要光信号の抑圧度を大きく
することが容易になる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２９】（１）１つのアレイ導波路型光合分波器を
合波器及び分波器として使用するので、部品点数を少な
くして構成を簡素にできる。また、不要光信号の抑圧度
を２倍にできる。

【００３０】（２）多段に光合分波器を使用する場合に
透過中心波長を一致させるための制御回路が不要にな
り、光伝送装置の低コスト化、信頼性の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す光伝送装置の構成図
である。

【図２】本発明に使用するアレイ導波路型光合分波器の
構成図である。

【図３】本発明に使用するアレイ導波路型光合分波器の
分波特性図である。

【図４】従来の光伝送装置の構成図である。

【図５】送信される波長多重光信号の光スペクトラム図
である。

【図６】ヘテロダイン検波されたミリ波変調信号の電気
スペクトラム図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ ミリ波信号源 ３ 光強度変調器 ４ アレイ導波路型光合分波器 １３ 入力スラブ導波路 １５ 出力スラブ導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/02 10/18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一光源から生成され光周波数が異なる
   二つの光信号を有する波長多重光信号を光周波数別に分
   波し、分波された一方の光信号を光変調し、この光変調
   された光信号と分波されたもう一方の光信号とを合波し
   て送信する光伝送装置において、複数の入出力ポートを
   有するアレイ導波路型光合分波器の一つのポートに前記
   波長多重光信号を入力して前記分波を行い、同じアレイ
   導波路型光合分波器の別の二つのポートに前記光変調さ
   れた一方の光信号と前記もう一方の光信号とを入力して
   前記合波を行うことを特徴とする光伝送装置。
2. 【請求項２】 前記アレイ導波路型光合分波器は入力ス
   ラブ導波路と出力スラブ導波路とが同じ構造を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。