JP2001119350A - 光受信器および光ファイバ伝送装置ならびに光ｆｍ特性測定装置および光ｆｍ特性測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高ＣＮＲかつ低歪でＦＭ復調を可能にする。 【解決手段】入力端子３４から導波路３５に導波された
信号光の１／２をモード結合部３９、４０部分で導波路
３６に導波し、ヒータ４３で導波路３５中央部を加熱し
導波路３５、３６を導波される信号光に位相差を与え、
モード結合部４１、４２部分で導波路３５、３６を導波
される２つの信号光の１／２ずつを導波路３５、３６に
導波し、位相の異なる２つの信号光の１／２ずつを互い
に合成して出力端子３７、３８からそれぞれ出力するマ
ッハツェンダ干渉計３１と、出力端子３７、３８から出
力される信号光を電気信号に変換する受光素子３２、３
３と、受光素子３２、３３から出力される電気信号の一
方を反転させて互いに重畳する１８０度ハイブリッド素
子４４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
て、多チャンネルのアナログ映像信号、デジタル映像信
号等を伝送するための光受信器、および、その光受信器
を利用した光ファイバ伝送装置、ならびに、その光受信
器と同じ構成を有する受光器を使用した光ＦＭ特性測定
装置および光ＦＭ特性測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多チャンネルの映像信号を加入者
宅などに配設された受信器に伝送および分配する方式と
しては、ＡＭ多チャンネルの映像信号を半導体レーザ素
子に注入電流として入力することにより半導体レーザ素
子から出力される信号光を直接的にＦＭ変調し、ＦＭ変
調された信号光を光ファイバを介して加入者宅などに配
設された光受信器に伝送し、光受信器でＦＭ変調された
信号光を復調するというＡＭ映像信号伝送方式が知られ
ている。このようなＡＭ映像信号伝送方式は、既存のＣ
ＡＴＶとの親和性がよいという理由から高いニーズがあ
る。しかし、ＡＭ映像信号伝送方式はＣＮＲ（Ｃａｒｒ
ｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を高くし、歪
みを少なくするために、伝送距離を短くし、信号光の分
岐の数を少なくする必要がある。また、ＡＭ映像信号伝
送方式は、信号光が光受信器に入力されるときの光の損
失が大きいという課題も有している。

【０００３】このような課題を克服するものとして、文
献 K. Kikushima, et al.: Super-wide-band opt
ical FM modulation scheme and its applicatio
n to multichannel AM video transmission syst
ems, IEEE Photonics Technology Letters, pp.
839-841,1996. には、光ヘテロダイン検波方式を用い
たＡＭ／ＦＭ一括変換器による多チャンネルの映像信号
伝送方式が提案されている。従来のＡＭ/ＦＭ一括変換
型の映像信号伝送方式に用いる光ファイバ伝送装置の構
成を図８（ａ）に示す。

【０００４】この光ファイバ伝送装置では、ＡＭ多チャ
ンネル映像信号が入力される光送信器１と、信号光を増
幅する光ファイバ増幅器４と、信号光を複数の信号光に
分岐させる光分岐器５とが光ファイバ６により順次接続
されており、さらに、光分岐器５で複数に分けられた１
つの信号光を受光する光受信器７が光ファイバ６により
接続されている。

【０００５】光送信器１は、ＡＭ／ＦＭ変換器２と伝送
用半導体レーザ素子３とを備えている。光送信器１に入
力されたＡＭ多チャンネル信号は、ＡＭ／ＦＭ変換器２
でＡＭ多チャンネル信号によりＦＭ変調されたサブキャ
リア（マイクロ波）信号に変換され、この光信号が伝送
用半導体レーザ素子３によって強調変調されて光受信器
１から出力される。

【０００６】光受信器１から出力されたＦＭ光信号は、
光ファイバ６により伝送される。光ファイバ６により伝
送される過程で、信号光は光ファイバ増幅器４による増
幅および光分岐器５による分岐を経て、分岐先の各家庭
などに設置された光受光器４にそれぞれ入力される。

【０００７】光受信器７は、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈ
ｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）８と、ＦＭ復調器９とを
備えている。光受信器７に入力された信号光はＡＰＤ８
によって受光されて光電変換により電気信号に変換され
る。この電気信号は、ＡＭ多チャンネル信号によってＦ
Ｍ変調されたサブキャリア信号であり、ＡＰＤ８からＦ
Ｍ復調器９に出力される。ＦＭ復調器９に入力されたＦ
Ｍ変調されたサブキャリア信号は、復調されてＡＭ多チ
ャンネル映像信号になる。

【０００８】ＡＭ／ＦＭ変換器２は、図８（ｂ）に示す
ように構成されている。ＡＭ／ＦＭ変換器２は、注入電
流と駆動電流とに基づいてレーザ光を発振する半導体レ
ーザ素子１０と、半導体レーザ素子１０が発振するレー
ザ光と干渉させてビートを起こすレーザ光を発振する局
発レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１０が発振する
レーザ光と局発レーザ素子１１が発振するレーザ光とを
合成する光カプラ１２とを有している。光カプラ１２か
らの出力は、第１受光器１３に出力されて、第１受光器
１３からＡＦＣ制御ループ１５に出力されるとともに、
第２受光器１４にて電気信号に変換されてＡＭ／ＦＭ変
換器２の出力として直接出力される。また、ＡＦＣ制御
ループ１５は、第１の受光器１３からの出力をＦＭ信号
からＡＭ信号に復調するＦＭ復調器１６と、ＦＭ復調器
１６からの入力に基づいて出力電流を制御する電流制御
回路１７とを有している。

【０００９】ＡＭ／ＦＭ変換器２では、ＡＭ多チャンネ
ル映像信号が半導体レーザ素子１０の注入電流となって
おり、この注入電流と電流制御回路１７からフィードバ
ックされる駆動電流によって半導体レーザ素子１０は、
ＡＭ多チャンネル映像信号をＦＭ変調したＦＭ変調信号
光を発振して、光カプラ１２に出力する。また、局発レ
ーザ素子１１は、半導体レーザ素子１０が発振するＦＭ
変調信号光と周波数干渉してビートを起こすレーザ光を
発振して光カプラ１２に出力する。光カプラ１２は、半
導体レーザ素子１０からのＦＭ変調信号光と局発レーザ
素子１１からの信号光とを合成して、第１受光器１３お
よび第２受光器１４にそれぞれ出力する。第１受光器１
３および第２受光器１４は光カプラ１２より入力された
半導体レーザ素子１０からのＦＭ変調信号光と局発レー
ザ素子１１からの信号光との合成信号をヘテロダイン検
波して、半導体レーザ素子１０からのＦＭ変調信号光と
局発レーザ素子１１からの信号光との周波数の差を有す
るビート信号をそれぞれ出力する。そして、第１受光器
１３から出力されるビート信号は伝送用半導体レーザ素
子３に、第２受光器１４から出力されるビート信号はＦ
Ｍ復調器１６にそれぞれ出力される。このとき、第１受
光器１３および第２受光器１４から出力されるビート信
号は、ＡＭ多チャンネル映像信号によってＡＭ多チャン
ネル映像信号自体がＦＭ変調されたマイクロ波信号であ
り、そのキャリア周波数は半導体レーザ素子１０から出
力されるＦＭ変調信号光と局発レーザ素子１１から出力
される信号光とのビート周波数になっている。

【００１０】第１受光器１３から出力されるＦＭ変調さ
れたマイクロ波信号は、ＦＭ復調器１６でＡＭ信号に復
調されて電流制御回路１７に出力される。電流制御回路
１７は、ＦＭ復調器１６から入力される復調されたＡＭ
信号に基づいて半導体レーザ素子１０の駆動電流を発生
して半導体レーザ素子１０に出力する。このようにして
半導体レーザ素子１０の駆動電流を制御することにより
キャリア周波数が安定化される。

【００１１】第２受光器１４から出力されるＦＭ変調さ
れたマイクロ波信号は、伝送用半導体レーザ素子３によ
って信号光に変換されて光送信器１から出力され、光受
信器７に与えられる。

【００１２】また、光受信器７に設けられたＡＰＤ８の
出力が与えられるＦＭ復調器９は、図８（ｃ）に、示す
ように構成されており、ＡＰＤ８の出力が第１ＡＮＤゲ
ート素子１８に与えられている。ＦＭ復調器９は、第１
ＡＮＤゲート素子１８の出力が第２ＡＮＤゲート素子１
９の一方の端子に入力されるとともに、第１ＡＮＤゲー
ト素子１８の出力が反転されて遅延素子２０を介してＡ
ＮＤゲート素子１９の他方の端子に入力され、さらに、
第２ＡＮＤゲート素子１９の出力がアンプ２１に入力さ
れるように構成されている。このような構成により、Ａ
ＰＤ８から出力されるＦＭ変調されたマイクロ波信号の
同相成分と直交成分とが遅延素子２０にてタイミングを
同調して第２ＡＮＤゲート素子１９に入力され、この第
２ＡＮＤゲート素子１９で同相成分と直交成分との和が
得られることによりマイクロ波信号がＡＭ信号に復調さ
れる。さらに、ＡＭ信号に復調されたマイクロ波信号が
アンプ２１によって増幅される。

【００１３】以上に説明した、ＡＭ映像信号伝送方式に
よると、従来の伝送方式に比べて最小受光レベルを約１
０ｄＢに改善することができ、光信号が光受信器に入力
されるときの光の損失も大幅に改善することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のＡＭ映像信号伝
送方式には、半導体レーザ素子１０のＦＭ応答に関する
非線形性、残留ＡＭ成分による干渉、ＦＭ復調器９の非
線形性等の歪特性などの劣化要因がある。また、半導体
レーザ素子１０への注入電流を変化させてレーザ光の周
波数を変調する場合には、ＦＭ変調だけでなく同時にＡ
Ｍ変調も行われるために、ＡＭ成分がＦＭ復調器９によ
ってＦＭ/ＡＭ変換された信号として干渉して歪を発生
するという問題がある。さらに、ＦＭ復調器９では、第
１ＡＮＤゲート素子１８、第２ＡＮＤゲート素子１９の
振幅偏差、群遅延偏差およびしきい値電圧の変動等によ
って歪特性が大きく劣化してしまうおそれがあり、この
ような歪特性の劣化を予防して高品質の映像伝送を行う
ためにはＦＭ復調器９の歪に対する歪補償回路を別途設
ける必要がある。

【００１５】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、低い歪特性を示す映像信号伝送に好適に使用さ
れる光受信器およびこの光受信器を用いた光ファイバ伝
送装置、ならびに、この光受信器の構成を用いて実現さ
れる光ＦＭ特性測定装置および光ＦＭ特性測定方法を提
供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の光受信器は、周
波数変調もしくは位相変調されて入力される信号光を復
調する光受信器であって、入力される１つの前記信号光
の１／２が一対の導波路内に導波され、前記導波路内を
それぞれ導波される１／２の信号光の間に位相差が設け
られた後に、前記１／２の信号光のさらに１／２ずつが
互いに合成された光量の等しい２つの信号光が前記一対
の導波路からそれぞれ出力される干渉計と、前記干渉計
の一対の導波路から出力される光をそれぞれ受光し、受
光した光に対応した電気信号をそれぞれ出力する一対の
受光素子と、一方の前記受光素子から出力される電気信
号に他方の前記受光素子から出力される電気信号の位相
を反転して重畳して出力する重畳素子とを備えている。
このことにより、上述の課題が解決される。

【００１７】本発明の光ファイバ伝送装置は、送信側に
おいて周波数変調した変調信号を光ファイバを介して伝
送し、伝送した変調信号を受信側において復調する光フ
ァイバ伝送装置であって、伝送用半導体レーザ素子を有
し、該伝送用半導体レーザ素子に注入電流として多チャ
ンネル信号を入力することにより前記多チャンネル信号
で周波数変調した信号光を発振する光送信器と、前記光
送信器から出力される前記信号光を伝送する光ファイバ
と、前記光ファイバで伝送される前記信号光を受光する
請求項１に記載の光受信器とを備えている。このことに
より、上述の課題が解決される。

【００１８】本発明の光ファイバ伝送装置は、送信側に
おいて周波数変調した多チャンネルの変調信号を光ファ
イバを介して一括して伝送し、伝送した変調信号を受信
側において復調する光ファイバ伝送装置であって、多チ
ャンネル信号の各信号を該多チャンネル信号の各信号自
体でそれぞれ周波数変調したサブキャリア信号に変換す
る信号変換器と、前記サブキャリア信号を強調変調した
信号光に変換して発振する伝送用半導体レーザ素子とを
有する光送信器と、前記光送信器から出力される前記信
号光を伝送する光ファイバと、前記光ファイバで伝送さ
れる前記信号光を受光する請求項１に記載の光受信器と
を備えている。このことにより、上述の課題が解決され
る。

【００１９】前記光送信器から出力される前記信号光を
前記光ファイバを介して複数の前記光受信器に伝送する
ことにより前記多チャンネル信号の多分配を行うように
してもよい。

【００２０】本発明の光ＦＭ特性測定装置は、周波数変
調された信号光の特性を測定する光ＦＭ特性測定装置で
あって、任意のＲＦ信号を出力するＲＦ信号発生器と、
注入電流として入力される前記ＲＦ信号によって周波数
変調された信号光を発振する半導体レーザ素子と、入力
される１つの前記信号光の１／２が一対の導波路内に導
波され、前記導波路内をそれぞれ導波される１／２の信
号光の間に位相差が設けられた後に、前記１／２の信号
光のさらに１／２ずつが互いに合成された光量の等しい
２つの信号光が前記一対の導波路からそれぞれ出力され
る干渉計と、前記干渉計の一対の導波路から出力される
光をそれぞれ受光し、受光した光に対応した電気信号を
それぞれ出力する一対の受光素子と、一方の前記受光素
子から出力される電気信号に他方の前記受光素子から出
力される電気信号の位相を反転して重畳して出力する重
畳素子と、前記重畳素子から出力される電気信号を解析
するスペクトラムアナライザとを備えている。このこと
により、上述の課題が解決される。

【００２１】本発明の光ＦＭ特性測定方法は、周波数変
調された信号光の特性を測定する光ＦＭ特性測定方法で
あって、注入電流としてＲＦ信号を入力することによっ
て半導体レーザ素子から周波数変調された信号光を発振
する信号光発振工程と、入力される１つの前記信号光の
１／２が一対の導波路内に導波され、前記導波路内をそ
れぞれ導波される１／２の信号光の間に位相差が設けら
れた後に、前記１／２の信号光のさらに１／２ずつが互
いに合成された光量の等しい２つの信号光が前記一対の
導波路からそれぞれ出力される干渉計に前記信号光を入
力して光学的処理を施す光学処理工程と、前記干渉計の
一対の導波路から出力される光を、該光に対応した電気
信号に変換してそれぞれ出力する光電変換工程と、一方
の前記受光素子から出力される電気信号に他方の前記受
光素子から出力される電気信号の位相を反転して重畳す
ることにより周波数変調された電気信号を復調する復調
工程と、前記復調した電気信号のスペクトルを測定する
測定工程とを含んでいる。このことにより、上述の課題
が解決される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施の形態を説明する。

【００２３】図１は本発明の光受信器の構成を示す図で
ある。この光受信器は、ＡＭ多チャンネル映像信号によ
ってＦＭ変調された信号光、あるいはＡＭ多チャンネル
映像信号によってＡＭ多チャンネル映像信号自体がＦＭ
変調されたマイクロ波信号であるサブキャリア信号を搬
送する信号光を受け取り、その信号光に対してＦＭ/Ａ
Ｍ変換に必要な光学的な変換処理をマッハツェンダ干渉
計を用いて施し、このような処理が施された信号光をフ
ォトダイオードなどの受光素子で光電変換することによ
り、ＦＭ変調された信号光を光学的にＡＭ多チャンネル
映像信号に復調する。マッハツェンダ干渉計としては、
光の分岐および結合機能を備えるガラス導波路型のマッ
ハツェンダ干渉計が適用できる。

【００２４】図１に示すように、この光受信器は、受信
した信号光を２つに分岐し、２つの光の間に光路差を設
けることにより位相差を与え、２つの光のそれぞれをさ
らに２つに分岐し、位相の異なる光の１／２ずつを互い
に結合して２つの光を出力するマッハツェンダ干渉計３
１と、光電変換を行う受光素子３２、３３と、入力され
る２つの信号の一方を反転させて互いを重畳して出力す
る重畳素子としての１８０度ハイブリッド素子４４とを
備えている。

【００２５】マッハツェンダ干渉計３１は、一端に信号
光の入力端子３４を備えた導波路３５と、導波路３５に
ほぼ平行して設けられて、導波路３５内の信号光の一部
が入射して導波する導波路３６とを備えている。導波路
３５、３６には、入力端子３４の近傍部において相互に
平行になっており、各平行部分に連続して相互に近接し
たモード結合部３９、４０がそれぞれ設けられている。
モード結合部３９、４０にそれぞれ連続した各導波路３
５、３６の中央部は相互に平行になっており、導波路３
５の中央部には導波路３５を加熱することにより光路長
を変化させるヒータ４３が設けられ、各平行部分に連続
して相互に近接したモード結合部４１、４２がそれぞれ
設けられている。モード結合部４１、４２に連続した出
力端子３７、３８近傍部分はそれぞれ平行になってい
る。

【００２６】マッハツェンダ干渉計３１の出力端子３
７、３８には受光素子３２、３３の受光部３２ａ、３３
ａがそれぞれ取り付けられている。さらに、各受光素子
３２、３３のそれぞれの出力端子３２ｂ，３３ｂが、１
８０度ハイブリッド素子４４が有する入力端子４４ａ、
４４ｂにそれぞれ接続されている。

【００２７】マッハツェンダ干渉計３１の一対のモード
結合部３９、４０では、導波路３５の内部を導波される
信号光の１／２が、モード結合現象により導波路３６に
導波されるようになっている。また、一対のモード結合
部４１、４２では、導波路３５、３６の内部を導波され
る信号光の１／２が、モード結合現象により導波路３
５、３６にそれぞれ導波されるようになっている。マッ
ハツェンダ干渉計３１の信号光の分岐比および結合比
は、ともに１：１である。このことにより、入力端子３
４から導波路３５に入力された信号光は、モード結合部
３９を導波される間にモード結合現象によりその１／２
が導波路３６に導波される。また、導波路３５および導
波路３６の内部を導波されるそれぞれの信号光は、モー
ド結合部４１、４２でさらにその１／２ずつが導波路３
６および導波路３５の内部に導波される。よって、導波
路３５および導波路３６の内部を導波されてきた信号光
の１／２ずつが合成されたあらたな２つの信号光が導波
路３５および導波路３６を導波され、出力端子３７、３
８からそれぞれ出力される。

【００２８】このように構成されたマッハツェンダ干渉
計３１は、ＦＭ変調された信号光の周波数の変化を光強
度の変化に変換して出力することができる。図２（ａ）
は、入力端子３４に入射する光の周波数を変化させた場
合に出力端子３７、３８から出力される光の強度の変化
を表す透過特性グラフである。このように、入力端子３
４に入射する光の周波数変化に対する、出力端子３７か
ら出力される光の強度変化と出力端子３８から出力され
る光の強度変化とは逆転している。

【００２９】マッハツェンダ干渉計３１では、導波路３
５上に設けたヒータ４３を用いて導波路３５の光路長を
変化させることにより、図２（ｂ）に示すように、マッ
ハツェンダ干渉計３１の入力端子３４に実際に入射する
信号光の平均周波数において、出力端子３７から出力さ
れる信号光の強度と、出力端子３８から出力される信号
光の強度とが等しくなるように調節される。これによ
り、入力端子３４に入射する信号光の平均周波数付近に
おいては、周波数の増加に伴って出力端子３７から出力
される信号光の強度が減少するのに対し、出力端子３８
から出力される信号光の強度は増加する。

【００３０】この時の、入力端子３４に入射する信号光
の強度および周波数、出力端子３７および出力端子３８
から出力される信号光の振幅成分および周波数成分は、
図３（ａ）〜（ｆ）のそれぞれに示すような波形とな
る。マッハツェンダ干渉計３１は光の周波数の変化を光
強度として出力しており、上述のように出力端子３７か
ら出力される信号光の強度と出力端子３８から出力され
る信号光の強度は逆転しているので、図３（ｅ）および
（ｆ）に示すように、出力端子３７から出力される信号
光の周波数成分の波形と出力端子３８から出力される信
号光の周波数成分の波形との位相は逆になっている。ま
た、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、出力端子３
７から出力される信号光の振幅成分と、出力端子３８か
ら出力される信号光の振幅成分との波形は同位相になっ
ている。

【００３１】出力端子３７から出力される信号光と出力
端子３８から出力される信号光が受光素子３２、３３に
よってそれぞれ電気信号に変換されて１８０度ハイブリ
ッド素子４４に与えられており、１８０度ハイブリッド
素子４４にて受光素子３２からの電気信号に受光素子３
３からの電気信号が反転した状態で重畳される。従っ
て、受光素子３２、３３からそれぞれ出力される信号光
の振幅成分は、逆位相で重畳されるために互いに打ち消
し合うが、周波数成分は同位相で重畳されて互いに強め
合うので、周波数成分のみが１８０度ハイブリッド素子
４４から出力される。

【００３２】こうして、マッハツェンダ干渉計３１に入
力されたＦＭ変調された信号光は、ＦＭ復調されて１８
０度ハイブリッド素子４４から出力される。

【００３３】このように構成された光受信器によれば、
マッハツェンダ干渉計３１の出力端子３７、３８から出
力される信号光に振幅成分が残留している場合にも１８
０度ハイブリッド素子４４で打ち消されるので、残留振
幅成分が干渉して歪特性を劣化させることがない。ま
た、マッハツェンダ干渉計３１の出力端子３２、３３に
現れるマッハツェンダ干渉計３１自体の出力特性の非線
形性も、１８０度ハイブリッド素子４４にて反転されて
重畳され、互いに打ち消し合うので歪特性を劣化させる
おそれがない。

【００３４】図４は、図１に示す光受信器を有する光フ
ァイバ伝送装置の構成図である。この光ファイバ伝送装
置は、ＡＭ多チャンネル映像信号を注入電流として伝送
用半導体レーザ素子に入力することにより、伝送用半導
体レーザ素子からＡＭ多チャンネル映像信号によってＦ
Ｍ変調された信号光を発振し、光ファイバを介して伝送
した信号光を受信器で受信して光学的な手段を用いてＡ
Ｍ多チャンネル映像信号に復調するものである。

【００３５】この光ファイバ伝送装置は、ＡＭ多チャン
ネル映像信号をＦＭ変調された信号光に変換して出力す
る光送信器４５と、信号光を伝送するため光ファイバ４
６と、ＦＭ変調された信号光受信して復調を行う本発明
の光受信器４７とを備えている。

【００３６】光送信器４５は、ＡＭ多チャンネル映像信
号が注入電流として入力されることによりＦＭ変調され
た信号光を発振する伝送用半導体レーザ素子を備えてい
るが、従来から一般に使用されている光送信器と同じ構
成であるため詳細な説明を省略する。

【００３７】光受信器４７は、図１に示すマッハツェン
ダ干渉計を用いた光受信器と同じ構成である。

【００３８】この光ファイバ伝送装置は、光送信器４５
に入力されたＡＭ多チャンネル映像信号をＦＭ変調した
信号光に変換して光ファイバ４６を介して光受信器４７
まで伝送し、光受信器４７において上述した構成により
受信した信号光をＦＭ復調する。なお、ＡＭ多チャンネ
ル映像信号としては、４０ｃｈのＡＭ信号が適用でき
る。

【００３９】このように構成された光ファイバ伝送装置
によれば、光受信器４７が受信した信号光に振幅成分が
残留している場合にも、光受信器４７に設けられた１８
０度ハイブリッド素子４４で打ち消されるので、残留振
幅成分が干渉して光受信器４７の歪特性を劣化させるこ
とがない。また、光ファイバ４６と光受信器４７との接
続は信号が光の状態で行われるので、光ファイバ４６と
光受信器４７との接続における信号の損失を少なくする
ことができる。

【００４０】図５は、図１に示す光受信器４６を有する
光ファイバ伝送装置の構成図である。この光ファイバ伝
送装置は、ＡＭ多チャンネル映像信号をこのＡＭ多チャ
ンネル映像信号でＦＭ変調したサブキャリア（マイクロ
波）信号に変換し、このサブキャリア信号を伝送用半導
体レーザ素子で強調変調した信号光として発振する。Ｆ
Ｍ変調された信号光を、光ファイバ上に設けられた増幅
器による増幅および分岐器による分岐を繰り返しなが
ら、分岐器による１つの分岐先に設けられた光受信器に
伝送する。さらに、ＦＭ変調された信号光を光受信器に
おいて光学的手段を用いて復調する。

【００４１】この光ファイバ伝送装置は、ＡＭ多チャン
ネル映像信号をこのＡＭ多チャンネル映像信号自体でＦ
Ｍ変調してサブキャリア信号とし、さらにこのサブキャ
リア信号を信号光に変換して出力する光受信器４８と、
信号光を伝送するための光ファイバ４９と、光ファイバ
４９上に設けられ信号光の増幅および信号光の分岐を行
う複数の光ファイバ増幅器５０・・・５０および複数の
光分岐器５１・・・５１と、光分岐器５１により分けら
れた１つの光を光ファイバ４９を介して受信してＦＭ変
調された信号光の変調を行う光受信器４７とを備えてい
る。

【００４２】光送信器４８は、図８に示す光送信器１と
同じ構成であり、ＡＭ多チャンネル映像信号をこのＡＭ
多チャンネル映像信号自体でＦＭ変調することにより得
られるサブキャリア信号を伝送用半導体レーザ素子で強
調変調して光送信器４８から信号光として発振する。光
送信器から発振された信号光は光ファイバ４９によって
伝送される。光ファイバ４９によって伝送される信号光
は、光ファイバ４９上に設けられた光ファイバ増幅器５
０により増幅された後に、光分岐器５１によって複数に
分けられ、光分岐器５１によって分けられた１つの信号
光を光受信器４７で受信する。光受信器４７は、図１に
示すマッハツェンダ干渉計を用いた光受信器と同じ構成
である。

【００４３】光受信器４７では、受信したＦＭ変調され
た信号光がマッハツェンダ干渉計３１の導波路３５に入
射され、モード結合部３９、４０において信号光の１／
２が導波路３６に導波され、導波路３５に設けられたヒ
ータ４３が導波路３５を加熱することにより、導波路３
５、３６をそれぞれ導波される１／２の信号光に位相差
が与えられる。さらに、モード結合部４１、４２におい
て、導波路３５、３６を導波される１／２の信号光の１
／２ずつが導波路３５、３６に導波され、位相の異なる
信号光の１／２ずつが合成されて出力端子３７、３８か
らそれぞれ出力される。出力端子３７、３８から出力さ
れた信号光は、受光素子３２、３３によってそれぞれ電
気信号に変換され、１８０度ハイブリッド素子４４に与
えられ、１８０度ハイブリッド素子４４にて、受光素子
３２からの電気信号に受光素子３３からの電気信号が反
転した状態で重畳される。こうして、光受信器４７で受
信したＦＭ変調された信号光が復調される。なお、ＡＭ
多チャンネル映像信号としては、４０ｃｈのＡＭ信号が
適用できる。

【００４４】このように構成された光ファイバ伝送装置
によれば、光受信器４７が受信した信号光に振幅成分が
残留している場合にも１８０度ハイブリッド素子４４で
打ち消されるので、残留振幅成分が干渉して光受信器４
７の歪特性を劣化させることがない。また、光ファイバ
４９と光受信器４７との接続は信号が光の状態で行われ
るので、光ファイバ４９と光受信器４７との接続におけ
る信号の損失を少なくすることができる。さらに、信号
光のレベルが小さくても光受信器で復調が可能で、伝送
する信号光の波長の分散および反射による伝送品質への
影響が小さく、高ＣＮＲ特性および低歪特性を備えた多
チャンネル映像の多分配ができる。

【００４５】図６は、図１に示す光受信器と同じ構成を
有する受光器を使用した光ＦＭ特性測定装置の構成図で
ある。この光ＦＭ特性測定装置は、ＦＭ変調された信号
光を光学的に検波することによりＦＭ変調波の基本波成
分または高次歪成分の測定を行う。

【００４６】この光ＦＭ特性測定装置は、任意のＲＦ信
号を発生させるＲＦ信号発生器５５と、ＲＦ信号を注入
電流として入力することにより測定対象となるＦＭ変調
された信号光を発振する半導体レーザ素子５６と、半導
体レーザ素子５６から発振されるＦＭ変調された信号光
を受光して復調する受光器５７と、受光器５７が復調し
た電気信号を解析するスペクトラムアナライザ５８とを
備えている。

【００４７】受光器５７は、図１に示すマッハツェンダ
干渉計３１を用いた光受信器と同じ構成であり、入力さ
れたＦＭ変調された信号光を光学的に復調し、電気信号
として出力する。

【００４８】この光ＦＭ特性測定装置では、先ず、ＲＦ
信号発生器５５が出力するＲＦ信号を半導体レーザ素子
５６に注入電流として入力する。これにより、半導体レ
ーザ素子５６はＲＦ信号がＦＭ変調された信号光を発振
して受光器５７に与える。受光器５７では、上述したよ
うにマッハツェンダ干渉計３１の入力端子３４から導波
路３５に入射された信号光の１／２が一対のモード結合
部３９、４０で導波路３６に導波する。導波路３５上に
設けられたヒータ４３が導波路３５を加熱することによ
り光路長が変化して、各導波路３５、３６のそれぞれを
導波される信号光の間に位相差が生じる。さらに、一対
のモード結合部４１、４２では、各導波路３５、３６を
導波されるそれぞれの信号光の１／２づつが各導波路３
５、３６に導波されて合成されて、マッハツェンダ干渉
計３１の出力端子３７、３８からそれぞれ出力される。
マッハツェンダ干渉計３１の出力端子３７、３８から出
力された信号光は、受光素子３２、３３でそれぞれ受光
され、電気信号に変換されて、１８０度ハイブリッド素
子４４にそれぞれ出力される。１８０度ハイブリッド素
子４４では、受光素子３２から出力された電気信号に受
光素子３３から出力された電気信号を反転させて重畳す
る。

【００４９】ここで、半導体レーザ素子５６への注入電
流、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の周波数
および強度、受光素子３２および受光素子３３で受光さ
れる信号光の振幅成分、受光素子３２および受光素子３
３で受光される信号光の周波数成分は、図７（ａ）〜
（ｇ）のそれぞれに示すようになっている。

【００５０】図７（ｄ）および（ｅ）に示すように、受
光素子３２および受光素子３３でそれぞれ受光される信
号光の振幅成分は同位相である。一方、図７（ｆ）およ
び（ｇ）に示すように、受光素子３２および受光素子３
３でそれぞれ受光される信号光の振幅成分は逆位相とな
っている。

【００５１】このため、受光素子３２および受光素子３
３が受光し、光電変換してからそれぞれ出力する電気信
号に含まれる振幅成分は１８０度ハイブリッド素子４４
によって、逆位相の状態で重畳されるので互いに打ち消
し合うが、電気信号に含まれる周波数成分は同位相の状
態で重畳されるので、互いに強め合って１８０度ハイブ
リッド素子４４から出力される。このようにして、受光
器５７に入力されたＦＭ変調された信号光がＦＭ復調さ
れて受光器５７から出力される。受光器５７から出力さ
れたＦＭ復調信号をスペクトラムアナライザ５８で解析
することによって、光ＦＭ変調波の基本波成分または高
次歪成分を測定する。

【００５２】このように構成された光ＦＭ光特性測定装
置によれば、ＦＭ変調信号に含まれる残留ＡＭ成分の干
渉によるＦＭ復調信号の歪およびマッハツェンダ干渉計
３１の出力特性の非線形性に起因してＦＭ復調信号に発
生する信号の歪を取り去ることができるので、半導体レ
ーザ素子５６のＦＭ応答特性だけを分離して測定するこ
とが可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
の状態でＦＭ/ＡＭの信号変換を行うことによって高Ｃ
ＮＲ特性および低歪特性を有する光受信器を実現するこ
とができる。また、この光受信器を用いた本発明の光フ
ァイバ伝送装置によれば、伝送する信号光の波長の分散
および反射による伝送品質への影響が小さく、高ＣＮＲ
特性および低歪特性を備える多チャンネル映像の多分配
を実現することができる。さらに、本発明の光ＦＭ特性
測定装置および光ＦＭ特性測定方法によれば、ＦＭ応答
特性のみを好適に分離して光ＦＭ変調波の基本波成分ま
たは高次歪成分の測定を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の光受信器の一例を示す構
成図。

【図２】マッハツェンダ干渉計に入力される光の周波数
とマッハツェンダ干渉計から出力される２つの光の強度
の関係を示すグラフで、（ａ）は光路差を設けない場合
のグラフ、（ｂ）は光路差を設けて入力される信号光の
平均周波数において２つの出力信号光の強度が等しくな
るように調整した場合のグラフ。

【図３】光受信器の各箇所における信号光に関する波形
を示すグラフで、（ａ）は入力信号光の強度を示すグラ
フ、（ｂ）は入力信号光の周波数を示すグラフ、（ｃ）
は出力端子３７の振幅成分を示すグラフ、（ｄ）は出力
端子３８の振幅成分を示すグラフ、（ｅ）は出力端子３
７の周波数成分を示すグラフ、（ｆ）は出力端子３８の
周波数成分を示すグラフ。

【図４】本発明の実施の形態の光ファイバ伝送装置の一
例を示す構成図。

【図５】本発明の実施の形態の光ファイバ伝送装置の一
例を示す構成図。

【図６】本発明の実施の形態の光ＦＭ特性測定装置の一
例を示す構成図。

【図７】光ＦＭ特性測定装置の各箇所における信号の波
形を示すグラフで、（ａ）は半導体レーザ素子への注入
電流を示すグラフ、（ｂ）は半導体レーザ素子のレーザ
光強度を示すグラフ、（ｃ）は半導体レーザ素子のレー
ザ光の周波数を示すグラフ、（ｄ）は受光素子３２に入
射する振幅成分を示すグラフ、（ｅ）は受光素子３３に
入射する振幅成分を示すグラフ、（ｆ）は受光素子３２
に入射する周波数成分を示すグラフ、（ｇ）は受光素子
３３に入射する周波数成分を示すグラフ。

【図８】従来の光ファイバ伝送装置を示す構成図で、
（ａ）は光ファイバ伝送装置の概要を示す構成図、
（ｂ）光ファイバ伝送装置に含まれるＡＭ／ＦＭ変換器
を示す構成図、（ｃ）はＦＭ復調器を示す構成図。

【符号の説明】

３１ マッハツェンダ干渉計 ３２、３３ 受光素子 ３２ａ、３３ａ 受光部 ３２ｂ、３３ｂ 出力端子 ３４ 入力端子 ３５、３６ 導波路 ３７、３８ 出力端子 ３９、４０、４１、４２ モード結合部 ４３ ヒータ ４４ １８０度ハイブリッド素子 ４４ａ、４４ｂ 入力端子 ４５、４８ 光送信器 ４６、４９ 光ファイバ ４７ 光受信器 ５０ 光ファイバ増幅器 ５１ 光分岐器 ５５ ＲＦ信号発生器 ５６ 半導体レーザ素子 ５７ 受光器 ５８ スペクトラムアナライザ

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 31/12 Ｈ０４Ｌ 27/10 Ａ ５Ｋ００２ Ｈ０４Ｂ 10/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｌ ５Ｋ００４ 10/02 Ｃ 10/18 Ｍ Ｈ０４Ｎ 7/20 ６３０ 17/00 // Ｇ０１Ｊ 3/45 Ｈ０４Ｌ 27/10 Ｆターム(参考） 2G020 AA04 BA20 CB05 CB23 CB43 CB55 CC22 CD16 CD24 CD33 2G065 AB04 AB09 BA09 BB02 BB04 BC09 BC31 DA05 DA13 5C061 BB03 CC03 CC05 5C064 DA01 DA09 5F089 BC17 5K002 AA01 AA02 AA03 AA04 BA04 BA13 CA01 CA02 CA13 CA15 CA16 CA17 DA05 DA08 DA21 EA05 FA01 GA01 5K004 AA04 ED04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数変調もしくは位相変調されて入力
   される信号光を復調する光受信器であって、 入力される１つの前記信号光の１／２が一対の導波路内
   に導波され、前記導波路内をそれぞれ導波される１／２
   の信号光の間に位相差が設けられた後に、前記１／２の
   信号光のさらに１／２ずつが互いに合成された光量の等
   しい２つの信号光が前記一対の導波路からそれぞれ出力
   される干渉計と、 前記干渉計の一対の導波路から出力される光をそれぞれ
   受光し、受光した光に対応した電気信号をそれぞれ出力
   する一対の受光素子と、 一方の前記受光素子から出力される電気信号に他方の前
   記受光素子から出力される電気信号の位相を反転して重
   畳して出力する重畳素子と、 を備えることを特徴とする光受信器。
2. 【請求項２】 送信側において周波数変調した変調信号
   を光ファイバを介して伝送し、伝送した変調信号を受信
   側において復調する光ファイバ伝送装置であって、 伝送用半導体レーザ素子を有し、該伝送用半導体レーザ
   素子に注入電流として多チャンネル信号を入力すること
   により前記多チャンネル信号で周波数変調した信号光を
   発振する光送信器と、 前記光送信器から出力される前記信号光を伝送する光フ
   ァイバと、 前記光ファイバで伝送される前記信号光を受光する請求
   項１に記載の光受信器と、 を備えることを特徴とする光ファイバ伝送装置。
3. 【請求項３】 送信側において周波数変調した多チャン
   ネルの変調信号を光ファイバを介して一括して伝送し、
   伝送した変調信号を受信側において復調する光ファイバ
   伝送装置であって、 多チャンネル信号の各信号を該多チャンネル信号の各信
   号自体でそれぞれ周波数変調したサブキャリア信号に変
   換する信号変換器と、前記サブキャリア信号を強調変調
   した信号光に変換して発振する伝送用半導体レーザ素子
   とを有する光送信器と、 前記光送信器から出力される前記信号光を伝送する光フ
   ァイバと、前記光ファイバで伝送される前記信号光を受
   光する請求項１に記載の光受信器と、 を備えることを特徴とする光ファイバ伝送装置。
4. 【請求項４】 前記光送信器から出力される前記信号光
   を前記光ファイバを介して複数の前記光受信器に伝送す
   ることにより前記多チャンネル信号の多分配を行うこと
   を特徴とする請求項３に記載の光ファイバ伝送装置。
5. 【請求項５】 周波数変調された信号光の特性を測定す
   る光ＦＭ特性測定装置であって、 任意のＲＦ信号を出力するＲＦ信号発生器と、 注入電流として入力される前記ＲＦ信号によって周波数
   変調された信号光を発振する半導体レーザ素子と、 入力される１つの前記信号光の１／２が一対の導波路内
   に導波され、前記導波路内をそれぞれ導波される１／２
   の信号光の間に位相差が設けられた後に、前記１／２の
   信号光のさらに１／２ずつが互いに合成された光量の等
   しい２つの信号光が前記一対の導波路からそれぞれ出力
   される干渉計と、 前記干渉計の一対の導波路から出力される光をそれぞれ
   受光し、受光した光に対応した電気信号をそれぞれ出力
   する一対の受光素子と、 一方の前記受光素子から出力される電気信号に他方の前
   記受光素子から出力される電気信号の位相を反転して重
   畳して出力する重畳素子と、 前記重畳素子から出力される電気信号を解析するスペク
   トラムアナライザと、 を備える光ＦＭ特性測定装置。
6. 【請求項６】 周波数変調された信号光の特性を測定す
   る光ＦＭ特性測定方法であって、 注入電流としてＲＦ信号を入力することによって半導体
   レーザ素子から周波数変調された信号光を発振する信号
   光発振工程と、 入力される１つの前記信号光の１／２が一対の導波路内
   に導波され、前記導波路内をそれぞれ導波される１／２
   の信号光の間に位相差が設けられた後に、前記１／２の
   信号光のさらに１／２ずつが互いに合成された光量の等
   しい２つの信号光が前記一対の導波路からそれぞれ出力
   される干渉計に前記信号光を入力して光学的処理を施す
   光学処理工程と、 前記干渉計の一対の導波路から出力される光を、該光に
   対応した電気信号に変換してそれぞれ出力する光電変換
   工程と、 一方の前記受光素子から出力される電気信号に他方の前
   記受光素子から出力される電気信号の位相を反転して重
   畳することにより周波数変調された電気信号を復調する
   復調工程と、 前記復調した電気信号のスペクトルを測定する測定工程
   と、 を含むことを特徴とする光ＦＭ特性測定方法。