JP2002111596A - 光信号伝送方法及びシステム - Google Patents

光信号伝送方法及びシステム

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JP2002111596A
JP2002111596A JP2000295238A JP2000295238A JP2002111596A JP 2002111596 A JP2002111596 A JP 2002111596A JP 2000295238 A JP2000295238 A JP 2000295238A JP 2000295238 A JP2000295238 A JP 2000295238A JP 2002111596 A JP2002111596 A JP 2002111596A
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Hidemichi Saruwatari
栄道 猿渡
Hiroyuki Ibe
博之 井辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】確実に副信号を復調することが可能な光信号伝
送方法を提供すること。 【解決手段】主信号に副信号を重畳して伝送する光信号
伝送方法において、前記送信する主信号のクロック信号
を副信号で変調してなる重畳信号を伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主信号に副信号を
重畳してなる光信号を伝送する光信号伝送方法及びシス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムにおいて、ネットワーク
の管理情報、伝送装置、伝送路の監視情報、あるいは制
御信号などをノード間で通信する方法として、主信号以
外の信号を用いる方式がある。この方式は、管理情報、
監視情報のための専用チャネルを用意する必要がないと
いう特長がある。
【0003】図8に、この種の光信号伝送システムにお
ける従来の副信号の伝送方式を示す。送信装置10は、
光送信器11と、発振器12と、変調器13とを有し、
副信号発生器40が付設されている。この送信装置10
では、主信号の伝送速度より十分低いビートレートの副
信号を、図9に示すように主信号に影響を与えない範囲
の低変調度で主信号の包絡線に重畳し、この重畳信号を
光信号に変換して光ファイバ20からなる伝送路に送出
する。
【0004】ここで伝送路中に、エルビウム添加型光フ
ァイバアンプが存在する場合、該アンプの周波数特性に
より数kHz以下の変調信号は通過することができない
ため、光ファイバアンプの低域遮断周波数より高い周波
数の副搬送波を副信号で変調して重畳する必要がある。
【0005】受信装置20は、光受信器31と、バンド
パスフィルタ32と、発振器33と、復調器34とを有
し、主信号の伝送品質等を再生した副信号により評価す
る評価器50が付設されている。
【0006】この受信装置20では、光ファイバを伝播
してきた信号を2分岐し、一方を主信号として識別再生
し、一方を副信号として復調する。
【0007】図10に送信装置10の具体的な構成を示
す。尚、図10は半導体レーザを直接変調する場合の例
を示している。送信装置10における光送信器11は、
トランジスタ11A,11Bと、半導体レーザ11C
と、電源11Dと、主信号変調用電流源11Eと、バイ
アス用電流源11Fとを有する。
【0008】変調回路13において、発振器12から出
力される副搬送波を、主信号よりも十分低いビートレー
トの副信号で変調し、重畳信号を生成する。主信号によ
りオン、オフする電流スイッチとして機能するトランジ
スタ11A,11Bと、重畳信号により半導体レーザ1
1Cヘのバイアス電流を変化させるバイアス電流用電流
源11Fとにより、半導体レーザ11Cを直接変調す
る。このとき、重畳信号によるバイアス用電流源11F
の電流の変化量を、主信号変調用電流源11Eの電流よ
り十分小さくすることにより、主信号に影響を与えない
範囲の低変調度で、主信号の包絡線に副信号を重畳する
ことができる。
【0009】図11に受信装置30の具体的な構成を示
す。受信装置30の光受信器31は、受光素子31A
と、初段増幅器31Bと、等価増幅器31Cと、クロッ
ク抽出回路31Dと、識別再生回路31Eとからなり、
クロック抽出回路31D及び識別再生回路31Eは主信
号再生部を構成している。また、復調器34は、乗算回
路34Aとローパスフィルタ34とからなり、この復調
器34と、バンドパスフィルタ32と、発振器33とに
より副信号再生部を構成している。
【0010】光ファイバ20からなる伝送路から受信装
置30に入力された光信号は、受光素子31A、及び初
段増幅器31Aで電気信号に変換される。変換した電気
信号を等化増幅器31Cで増幅後、クロック抽出回路3
1D及び識別再生回路31Eからなる主信号再生部と、
復調器34と、バンドパスフィルタ32と、発振器33
とからなる副信号再生部に2分岐する。クロック抽出回
路31Dでは、等化増幅器31Cの出力から主信号のク
ロックを抽出し、識別再生回路31Eにクロックを供給
する。識別再生回路31Eでは、抽出したクロックのタ
イミングで予め決められた識別レベルと等化増幅器31
Cの出力とを比較することにより、主信号の識別再生を
行う。バンドパスフィルタ32では、重畳信号の変調帯
域外の主信号成分を除去し乗算回路34Aに出力する。
乗算回路34Aでは、バンドパスフィルタ32の出力と
副搬送波と同一周波数の発振器33の出力とを入力する
ことにより、重畳信号と副搬送波との和周波数成分、差
周波数成分を出力する。ローパスフィルタ34Bで和周
波数成分を除去することにより、副信号が復調され、評
価器50に入力される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の副信号伝送方式では、図12の(a)に示すよう
に、主信号と副信号は同時に受信されるため、受信装置
30のバンドパスフィルタ32の出力では図12の
(b)に示すように主信号成分と重なってしまう。しか
も副信号は主信号に影響を与えないように低いレベルで
重畳されているため、副信号を正確に復調することが困
難であるという問題点があった。
【0012】本発明の目的は、光通信システムにおける
副信号を正確に復調することが可能な光信号伝送方法及
びシステムを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る方法は、送信する主信号のクロック信号
を副信号で変調してなる重畳信号を伝送するものであ
り、具体的には、送信する主信号からクロック信号を抽
出し、該抽出したクロック信号を副信号で変調して重畳
信号を生成し、前記主信号に前記重畳信号を重畳した光
信号を出力して伝送し、前記伝送された前記光信号を受
信し電気信号に変換し、該電気信号から主信号のクロッ
ク信号を抽出し、この抽出されたクロック信号を搬送波
として前記電気信号から副信号を復調することを特徴と
する光信号伝送方法、である。
【0014】また、本発明に係るシステムは、主信号に
副信号を重畳して伝送する光通信システムにおいて、送
信する主信号からクロック信号を抽出する第1のクロッ
ク抽出回路と、前記第1のクロック抽出回路で抽出した
クロック信号を副信号で変調して重畳信号を生成する変
調回路と、前記主信号に前記重畳信号を重畳した光信号
を出力する光送信器と、前記光信号を受信し電気信号に
変換する光受信器と、前記電気信号から主信号のクロッ
ク信号を抽出する第2のクロック抽出回路と、前記第2
のクロック抽出回路で抽出されたクロック信号を搬送波
として前記電気信号から副信号を復調する復調回路とを
具備することを特徴とする。
【0015】本発明によれば、副搬送波として主信号の
クロック信号を用いているため、副信号のスペクトルは
主信号の伝送速度と等しい周波数を中心にして分布する
ことになり、従来の例と比較して副信号の帯域内に漏れ
こむ主信号成分を抑圧することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光信号伝送シ
ステムの第1実施形態を図面を参照して説明する。図1
は、本実施形態の光信号伝送システムを示すもので、副
信号発生器40を付設し、クロック抽出回路61、光送
信器62及び変調器63からなる送信装置60と、光フ
ァイバ20からなる伝送路と、評価器50を付設し、光
受信器71及び復調器72からなる受信装置70とから
なる。
【0017】図1において、送信装置60では、クロッ
ク抽出回路61により主信号からクロックを抽出し、抽
出したクロックを副信号の搬送波として用いる。変調器
63によって、抽出したクロックを伝送速度より十分低
いビートレートの副信号で変調し、主信号に影響を与え
ない範囲の低変調度で主信号の包絡線に重畳し、光送信
器62より光信号に変換し、伝送路上に送出する。変調
方式は例えば振幅変調、位相変調などを用いるが、図2
ではBPSKを用いた場合の波形を示している。
【0018】受信装置70では、伝送路である光ファイ
バ20を伝播してきた信号から、光受信器71及び復調
器72によって、主信号の識別再生、副信号の復調を行
う。副信号の復調には発振器ではなく、主信号から抽出
したクロックを用いる。
【0019】図3に本発明の第1実施形態の送信装置の
構成を示す。図3は半導体レーザを直接変調する場合の
例を示している。本実施形態の送信装置60は、従来の
送信装置10における発振器を不要とし、変調器を同種
のものを用い、新規にクロック抽出回路61を設け、変
更された光送信器62を備えている。光送信器62にお
ける回路部62−1は、従来の光送信器と同様であり、
トランジスタ62A,62Bと、半導体レーザ62C
と、電源62Dと、主信号変調用電流源62Eと、バイ
アス用電流源62Fとを有する。この回路部62−1
に、トランジスタ62G,62Hと、電源62Iと、重
畳信号変調用電流源62Jとからなる回路部62−2を
付加した構成である。
【0020】図3において、クロック抽出回路61によ
り、入力された主信号からクロックを抽出する。抽出し
たクロック、及び主信号よりも十分低いビートレートの
副信号を変調器63に入力し、主信号の伝送レートを副
搬送波とする重畳信号を生成する。主信号によりオン、
オフする電流スイッチであるトランジスタ62A,62
Bと、重畳信号によりオン、オフする電流スイッチであ
るトランジスタ62G,62H、及び半導体レーザ62
Cにバイアス電流を供給するバイアス用電流源62Eと
により、半導体レーザ62Cを直接変調する。
【0021】この構成では、副信号の重畳を主信号と同
様に電流スイッチで行うため、主信号の伝送速度と等し
い高速の副搬送波をもつ重畳信号にも対応できる。この
とき、重畳信号変調用電流源62Jの電流を、主信号変
調用電流源62Fの電流より十分小さくすることによ
り、主信号に影響を与えない範囲の低変調度で、主信号
の包絡線に副信号を重畳することができる。
【0022】図4に本発明の第1の実施例の受信装置7
0の構成を示す。本実施形態の受信装置70は、光受信
器71は、受光素子71A、初段増幅器71B及び等価
増幅器71Cからなり、復調器72は、識別再生回路7
2A、クロック抽出回路72B、乗算回路72C、ロー
パスフィルタ72Dからなる。
【0023】図4において、入力された光信号は、受光
素子71A、初段増幅器で電気信号に変換される。変換
した電気信号を等化増幅器71Cで増幅後、クロック抽
出回路に入力し、主信号のクロック信号を抽出する。識
別再生回路において、クロック抽出回路72Bで抽出し
たクロックのタイミングで、等化増幅器71Cの出力を
予め決められた識別レベルと比較することにより、主信
号の識別再生を行う。また、乗算回路72Cでは、クロ
ック抽出回路72Bで抽出したクロックと等化増幅器7
1Cの出力とを入力することにより、クロックと等化増
幅器71Cとの和周波数成分と差周波数成分とを出力す
る。和周波数成分、差周波数成分を副信号のべースバン
ド帯域以外の成分を除去するローパスフィルタ72Dに
入力することにより、副信号の復調を行う。
【0024】本実施例における伝送信号のスペクトルを
図5の(a)に示す。副搬送波として主信号のクロック
信号を用いているため、副信号のスペクトルは主信号の
伝送速度と等しい周波数を中心にして分布している。等
化増幅器の出力は広帯域なスペクトルを持つため、乗算
回路72Cの出力である和周波数成分、差周波数成分も
広帯域なスペクトルとなる。しかし、主信号の符号をN
RZとすると、主信号のスペクトルは伝送速度付近では
輝線スペクトルを除いて極小値となるので、副信号のベ
ースバンド帯域内に漏れ込む主信号の成分もまた、極小
値となる。よって、副信号のベースバンド帯域外を除去
するようなローパスフィルタ通過後のスペクトルは、図
5の(b)に示すように、従来の例と比較して副信号の
帯域内に漏れこむ主信号成分を抑圧することが可能とな
る。
【0025】また、本実施例によると副搬送波の周波数
が高いため、低周波の副搬送波を用いるよりも副信号の
容量を大きくすることが可能である。また、副信号の復
調に主信号から抽出したクロックを用いるため、副搬送
波の周波数を出力する発振器が不要である。
【0026】図6に本発明の第2の実施例の受信装置の
構成を示す。図6においては、図4と同一部分には同一
符号を付している。
【0027】図6においては、乗算回路72Cの入力の
前にハイパスフィルタ72Eを配置した構成である。ハ
イパスフィルタ72Eの遮断周波数は、副信号のベース
バンド帯域より十分高い周波数とする。
【0028】図7にハイパスフィルタ72Eの出力のス
ペクトルを示す。この構成により、乗算回路72Cの不
完全性により乗算回路72Cの出力に漏れこむ主信号の
低周波成分を除去することができるので、主信号抑圧の
効果を高めることができる。
【0029】なお、副信号の変調方式は振幅変調、位相
変調に限定したものではなく、振幅位相変調あるいは多
値変調を用いてもよい。
【0030】また、光送信器は半導体レーザの直接変調
に限定したものではなく、外部変調器を用いて変調器の
バイアスを重畳信号で変調する構成でもよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、主信号の
クロック信号を副搬送波として副信号を重畳することに
より、副信号帯域内ヘの主信号のスぺクトルの漏れこみ
を抑圧することができるため、主信号に影響を与えない
範囲の十分低い変調度で副信号を重畳した場合でも、確
実に副信号を復調することが可能な光信号伝送方法及び
システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光信号伝送システムの第1実施形
態を示すブロック図。
【図2】同実施形態における重畳信号を示す波形図。
【図3】同実施形態における送信装置の回路図。
【図4】同実施形態における受信装置の回路図。
【図5】同実施形態における伝送信号及び復調後の副信
号のスペクトル図。
【図6】本発明に係る光信号伝送システムの第2実施形
態における受信装置を示すブロック図。
【図7】同実施形態における復調回路の入力信号のスペ
クトル図。
【図8】従来の光信号伝送システムの一例を示すブロッ
ク図。
【図9】図8に示す従来の重畳信号を示す波形図。
【図10】図8に示す従来の送信装置の回路図。
【図11】図8に示す従来の受信装置の回路図。
【図12】従来の伝送信号及びバンドパスフィルタ通過
後の信号のスペクトル図。
【符号の説明】
20 光ファイバ 40 副信号発生器 50 評価器 60 送信装置 61 クロック抽出回路 62 光送信器 63 変調器 70 受信装置 71 光受信器 72 復調器
───────────────────────────────────────────────────── 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) G02F 1/035 H04L 7/02 A H04B 10/28 10/26 10/14 H04L 5/02 7/027 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA12 AA13 BA01 BA03 CA05 EA05 5K002 AA02 AA04 BA13 CA14 CA17 FA01 5K022 BB13 5K047 AA11 BB02 EE02 EE03 GG14 MM03 MM12 MM33

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主信号に副信号を重畳して伝送する光信
    号伝送方法において、 前記送信する主信号のクロック信号を副信号で変調して
    なる重畳信号を伝送することを特徴とする光信号伝送方
    法。
  2. 【請求項2】 送信する主信号からクロック信号を抽出
    し、該抽出したクロック信号を副信号で変調して重畳信
    号を生成し、前記主信号に前記重畳信号を重畳した光信
    号を出力して伝送し、 前記伝送された前記光信号を受信し電気信号に変換し、
    該電気信号から主信号のクロック信号を抽出し、この抽
    出されたクロック信号を搬送波として前記電気信号から
    副信号を復調することを特徴とする光信号伝送方法。
  3. 【請求項3】 主信号に副信号を重畳して伝送する光通
    信システムにおいて、 送信する主信号からクロック信号を抽出する第1のクロ
    ック抽出回路と、 前記第1のクロック抽出回路で抽出したクロック信号を
    副信号で変調して重畳信号を生成する変調回路と、 前記主信号に前記重畳信号を重畳した光信号を出力する
    光送信器と、 前記光信号を受信し電気信号に変換する光受信器と、 前記電気信号から主信号のクロック信号を抽出する第2
    のクロック抽出回路と、 前記第2のクロック抽出回路で抽出されたクロック信号
    を搬送波として前記電気信号から副信号を復調する復調
    回路とを具備することを特徴とする光信号伝送システ
    ム。
  4. 【請求項4】 前記復調回路の前段に、遮断周波数が副
    信号のベースバンド帯域より大きい低域遮断フィルタを
    具備したことを特徴とする請求項3記載の光信号伝送シ
    ステム。
  5. 【請求項5】 前記復調回路の前段に、通過帯域の中心
    周波数が主信号の伝送速度付近である帯域通過フィルタ
    を具備したことを特徴とする請求項3記載の光信号伝送
    システム。
  6. 【請求項6】 前記変調回路の変調方式は、振幅変調で
    あることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項記
    載の光信号伝送システム。
  7. 【請求項7】 前記変調回路の変調方式は、位相変調で
    あることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項記
    載の光信号伝送システム。
  8. 【請求項8】 前記変調回路の変調方式は、振幅位相変
    調であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一
    項記載の光信号伝送システム。
  9. 【請求項9】 前記光送信器は、 主信号により半導体レーザの駆動電流を直接制御する電
    流スイッチと、 前記重畳信号により半導体レーザの駆動電流を直接制御
    する電流スイッチと を具備したことを特徴とする請求項3乃至8のいずれか
    一項記載の光信号伝送システム。
  10. 【請求項10】 前記光送信器は、 主信号により半導体レーザの駆動電流を直接制御する電
    流スイッチと、 前記重畳信号により半導体レーザのバイアス電流を変調
    する電流源と を具備したことを特徴とする請求項3乃至8のいずれか
    一項記載の光信号伝送システム。
  11. 【請求項11】 前記光送信器は、 電界吸収型光変調器と、 主信号により前記電界吸収型光変調器を駆動する第1の
    駆動回路と、 前記重畳信号により前記電界吸収型光変調器のバイアス
    電圧を変調する第2の駆動回路と を具備したことを特徴とする請求項3乃至8のいずれか
    一項記載の光信号伝送システム。
  12. 【請求項12】 前記光送信器は、 マハツェンダ型光変調器と、 主信号により前記マハツェンダ型光変調器を駆動する第
    1の駆動回路と、 前記重畳信号により前記マハツェンダ型光変調器のバイ
    アス電圧を変調する第2の駆動回路とを具備したことを
    特徴とする請求項3乃至8のいずれか一項記載の光信号
    伝送システム。
  13. 【請求項13】 前記復調回路により復調された副信号
    を評価することにより、前記光受信器により再生された
    主信号の少なくとも伝送品質を評価する評価手段を更に
    具備することを特徴とする請求項3乃至12のいずれか
    一項記載の光信号伝送システム。
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