JP2004088238A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送できる光伝送装置を提供する。
【解決手段】ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２は、伝送すべき第１の情報信号Ｄ１をＮＲＺ−Ｉ信号に変換する。光源１１から出力された連続光は、位相変調部１３でＮＲＺ−Ｉ信号に基づき位相変調され、強度変調部１４で第２の情報信号Ｄ２に基づき強度変調される。光伝送部２０は、強度変調部１４から出力された光信号を伝送する。光分岐部３１は、伝送された光信号を２分岐させる。位相／強度変換部３２は、分岐した光信号の一方に基づき、当該光信号の位相変化に応じた強度を有する光信号を出力する。第１の光電気変換部３３は、位相／強度変換部３２から出力された光信号を、第１の情報信号Ｄ１に変換する。第２の光電気変換部３４は、分岐した光信号の他方を、第２の情報信号Ｄ２に変換する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送装置、より特定的には、２つの情報信号を同時に伝送する光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の光伝送装置の構成を示すブロック図である。図８に示す光伝送装置は、波長が異なる２つの光源を用いて、２つの情報信号を同時に伝送する。以下、図８を参照して、従来の光伝送装置について説明する。
【０００３】
図８に示すように、従来の光伝送装置は、光送信部７０と、光伝送部８０と、光受信部９０とを備えている。光送信部７０は、波長制御部７１と、第１の光源７２と、第１の強度変調部７３と、第２の光源７４と、第２の強度変調部７５と、光合波部７６とを含んでいる。光受信部９０は、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　）カプラ９１と、第１の光電気変換部９２と、第２の光電気変換部９３とを含んでいる。
【０００４】
このように構成された光伝送装置は、以下のように、第１の情報信号Ｄ１と第２の情報信号Ｄ２とを同時に伝送する。波長制御部７１は、第１の光源７２および第２の光源７４から出力される光の波長を制御する。第１の光源７２は、波長λ１の連続光を出力し、第２の光源７４は、波長λ２の連続光を出力する。第１の強度変調部７３は、第１の光源７２から出力された連続光を、第１の情報信号Ｄ１に基づき強度変調する。第２の強度変調部７５は、第２の光源７４から出力された連続光を、第２の情報信号Ｄ２に基づき強度変調する。光合波部７６は、第１の強度変調部７３から出力された光信号と、第２の強度変調部７５から出力された光信号とを合波する。
【０００５】
光伝送部８０は、光合波部７６で合波された光信号を伝送する。ＷＤＭカプラ９１は、光伝送部８０によって伝送された光信号を、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とに分離して出力する。第１の光電気変換部９２は、ＷＤＭカプラ９１から出力された波長λ１の光信号を、第１の情報信号Ｄ１に変換する。第２の光電気変換部９３は、ＷＤＭカプラ９１から出力された波長λ２の光信号を、第２の情報信号Ｄ２に変換する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光伝送装置では、２つの情報信号を伝送するために、波長が異なる２つの光源を用いる。このため、伝送される光信号の波長制御や、光源の波長選別等の制御が必要となり、装置の構成が複雑になる。また、光送信部には複数の光源が、光受信部には波長により光信号を分離するＷＤＭフィルタが必要となるため、装置のコストが高くなるという課題もある。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送できる光伝送装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、２つの情報信号を同時に伝送する光伝送装置であって、
光送信部と、光伝送部と、光受信部とを備え、
光送信部は、
伝送すべき第１の情報信号をＮＲＺ−Ｉ信号に変換するＮＲＺ−Ｉエンコード部と、
位相変調部と強度変調部とを有し、入力された光に対して、ＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調と、伝送すべき第２の情報信号に基づく強度変調とを直列的に行う光変調部とを含み、
光伝送部は、光変調部で変調された光信号を伝送し、
光受信部は、
光伝送部によって伝送された光信号を２分岐させる光分岐部と、
光分岐部で分岐した光信号の一方に基づき、当該光信号の位相変化に応じた強度を有する光信号を出力する位相／強度変換部と、
位相／強度変換部から出力された光信号を、第１の情報信号に変換する第１の光電気変換部と、
光分岐部で分岐した光信号の他方を、第２の情報信号に変換する第２の光電気変換部とを含む。
上記のような第１の発明によれば、光送信部からは、第１の情報信号に基づき位相変調され、第２の情報信号に基づき強度変調された光信号が出力される。光受信部は、受信した光信号を２分岐させ、その一方を位相／強度変換および光電気変換により第１の情報信号に変換し、他方を光電気変換により第２の情報信号に変換する。これにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、位相変調部は、入力された光に対して、ＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調を行い、
強度変調部は、位相変調部で位相変調された光信号に対して、第２の情報信号に基づく強度変調を行うことを特徴とする。
上記のような第２の発明によれば、光送信部は、位相変調後に強度変調を行うことにより、第１の情報信号に基づき位相変調され、第２の情報信号に基づき強度変調された光信号を出力する。これにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、強度変調部は、入力された光に対して、第２の情報信号に基づく強度変調を行い、
位相変調部は、強度変調部で強度変調された光信号に対して、ＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調を行うことを特徴とする。
上記のような第３の発明によれば、光送信部は、強度変調後に位相変調を行うことにより、第１の情報信号に基づき位相変調され、第２の情報信号に基づき強度変調された光信号を出力する。これにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、第１の情報信号の信号形式と、第２の情報信号の信号形式とが異なることを特徴とする。
上記のような第４の発明によれば、２つの情報信号の信号形式が異なる場合でも、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、強度変調部は、第１および第２の情報信号の信号形式により定まる目標伝送品質に応じた消光比を有する光信号を出力することを特徴とする。
上記のような第５の発明によれば、強度変調部から出力される光信号の消光比を好適に決定することにより、２つの情報信号の信号形式により定まる目標伝送品質を満たしながら、単一の光源を用いた簡単な構成で、信号形式が異なる２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、第１および第２の情報信号の一方がデータ信号で、他方が映像信号であることを特徴とする。
上記のような第６の発明によれば、２つの情報信号の一方がデータ信号で、他方が映像信号である場合でも、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１４】
第７の発明は、第５の発明において、第１および第２の情報信号の一方がデジタル信号で、他方がアナログ信号であることを特徴とする。
上記のような第７の発明によれば、２つの情報信号の一方がデジタル信号で、他方がアナログ信号である場合でも、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１５】
第８の発明は、第５の発明において、第１および第２の情報信号の一方が連続信号で、他方がバースト信号であることを特徴とする。
上記のような第８の発明によれば、２つの情報信号の一方が連続信号で、他方がバースト信号である場合でも、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１６】
第９の発明は、第５の発明において、第１の情報信号の変調速度と、第２の情報信号の変調速度とが異なることを特徴とする。
上記のような第９の発明によれば、２つの情報信号の変調速度が異なる場合でも、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１７】
第１０の発明は、第１の発明において、第１の情報信号の伝送特性と、第２の情報信号の伝送特性とが異なることを特徴とする。
上記のような第１０の発明によれば、２つの情報信号の伝送特性が異なる場合でも、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１８】
第１１の発明は、第１０の発明において、強度変調部は、第１および第２の情報信号の伝送特性により定まる目標伝送品質に応じた消光比を有する光信号を出力することを特徴とする。
上記のような第１１の発明によれば、強度変調部から出力される光信号の消光比を好適に決定することにより、２つの情報信号の伝送特性により定まる目標伝送品質を満たしながら、単一の光源を用いた簡単な構成で、伝送特性が異なる２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００１９】
第１２の発明は、第５または第１１の発明において、強度変調部は、第１の情報信号の伝送品質と第２の情報信号の伝送品質とが等しくなるように、所定値に略一致した消光比を有する光信号を出力することを特徴とする。
上記のような第１２の発明によれば、強度変調部から出力される光信号の消光比を所定値に略一致させることにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を、両者の伝送品質を略等しく保ちながら、同時に伝送することができる。
【００２０】
第１３の発明は、第５または第１１の発明において、強度変調部は、第１の情報信号の伝送品質に比べて第２の情報信号の伝送品質が高くなるように、所定値より大きい消光比を有する光信号を出力することを特徴とする。
上記のような第１３の発明によれば、強度変調部から出力される光信号の消光比を所定値より大きくすることにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を、第１の情報信号に比べて第２の情報信号の伝送品質を高く保ちながら、同時に伝送することができる。
【００２１】
第１４の発明は、第５または第１１の発明において、強度変調部は、第２の情報信号の伝送品質に比べて第１の情報信号の伝送品質が高くなるように、所定値より小さい消光比を有する光信号を出力することを特徴とする。
上記のような第１４の発明によれば、強度変調部から出力される光信号の消光比を所定値より小さくすることにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を、第２の情報信号に比べて第１の情報信号の伝送品質を高く保ちながら、同時に伝送することができる。
【００２２】
第１５の発明は、第１２ないし第１４の発明において、強度変調部における消光比の所定値は、２．２ｄＢ（５／３）であることを特徴とする。
上記のような第１５の発明によれば、強度変調部から出力される光信号の消光比の所定値として２．２ｄＢ（５／３）を用いることにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を、両者の伝送品質に所望の大小関係を保ちながら、同時に伝送することができる。
【００２３】
第１６の発明は、第１の発明において、位相／強度変換部は、マッハツェンダー干渉計により構成されることを特徴とする。
上記のような第１６の発明によれば、位相／強度変換部をマッハツェンダー干渉計で構成することにより、位相／強度変換部を容易に構成することができる。
【００２４】
第１７の発明は、第１６の発明において、位相／強度変換部は、変調成分の極性が互いに異なる２つの光信号を出力することを特徴とする。
上記のような第１７の発明によれば、位相／強度変換部から第１の光電気変換部に対して、変調成分の極性が互いに異なる２つの光信号を出力されるので、第１の光電気変換部において、２つの光信号に基づき、第１の情報信号を高い精度で求めることができる。
【００２５】
第１８の発明は、第１７の発明において、第１の光電気変換部は、バランス型受光器を有し、バランス型受光器を用いて、位相／強度変換部から出力された２つの光信号を差動受信することを特徴とする。
上記のような第１８の発明によれば、位相／強度変換部から出力された２つの光信号は、バランス型受光器を用いて差動受信されるので、第１の光電気変換部において第１の情報信号を高い精度で求めることができる。
【００２６】
第１９の発明は、第１７の発明において、第１の光電気変換部は、２つのフォトダイオードを有し、２つのフォトダイオードを用いて、位相／強度変換部から出力された２つの光信号を差動受信することを特徴とする。
上記のような第１９の発明によれば、位相／強度変換部から出力された２つの光信号は、２つのフォトダイオードを用いて差動受信されるので、第１の光電気変換部において第１の情報信号を高い精度で求めることができる。
【００２７】
第２０の発明は、第１７の発明において、第１の光強度変換部は、前記位相／強度変換部から出力された２つの光信号の一方を、第１の情報信号に変換し、
光受信部は、位相／強度変換部から出力された２つの光信号の他方を、第１の情報信号に変換する第３の光電気変換部をさらに含むことを特徴とする。
上記のような第２０の発明によれば、位相／強度変換部から出力された２つの光信号を２つの光電気変換部に入力することにより、簡単な構成で、第１の情報信号を２とおりの方法で求めることができる。
【００２８】
第２１の発明は、第１の発明において、光伝送部と光受信部との間に、光伝送部によって伝送された光信号を複数の光信号に分岐させる多出力光分岐部をさらに備え、
多出力光分岐部で分岐した各光信号に対応して、光受信部を複数備えることを特徴とする。
上記のような第２１の発明によれば、伝送された光信号は多出力光分岐部で複数に分岐し、分岐した各光信号は複数の光受信部で受信されるので、２つの情報信号の同時伝送を、複数の宛先に対して一斉に行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る光伝送装置は、図１に示すように、光送信部１０と、光伝送部２０と、光受信部３０とを備えている。光送信部１０は、光源１１と、ＮＲＺ−Ｉ（Ｎｏｎ　Ｒｅｔｕｒｎ　ｔｏ　Ｚｅｒｏ−Ｉｎｖｅｒｔｉｖｅ）エンコード部１２と、位相変調部１３と、強度変調部１４とを含んでいる。光受信部３０は、光分岐部３１と、位相／強度変換部３２と、第１の光電気変換部３３と、第２の光電気変換部３４とを含んでいる。この光伝送装置は、光送信部１０から光受信部３０へ、第１の情報信号Ｄ１と第２の情報信号Ｄ２とを同時に伝送する。
【００３０】
図１に示す光伝送装置は、以下のように動作する。光源１１は、所定の波長を有する連続光を出力する。ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２は、伝送すべき第１の情報信号Ｄ１をＮＲＺ−Ｉ信号に変換する。より詳細には、ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２は、入力された第１の情報信号Ｄ１の値が１であるときには、出力信号を０から１へ、または、１から０へ変化させ、入力された第１の情報信号Ｄ１の値が０であるときには、出力信号の値を変化させない。
【００３１】
位相変調部１３は、光源１１から出力された連続光に対して、ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２から出力されたＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調を行う。位相変調部１３は、例えば、ＮＲＺ−Ｉ信号の値が１であれば値πだけ、ＮＲＺ−Ｉ信号の値が０であれば値０だけ、光源１１から出力された連続光の位相を変化させる。これにより、位相変調部１３からは、第１の情報信号Ｄ１に応じて位相が２とおりに変化する光信号が出力される（図４（ａ）を参照）。
【００３２】
強度変調部１４は、位相変調部１３で位相変調された光信号に対して、伝送すべき第２の情報信号Ｄ２に基づく強度変調を行う。強度変調部１４は、例えば、第２の情報信号Ｄ２の値が１であれば、ある強度（以下、４ａとする）を有する光信号を出力し、第２の情報信号Ｄ２の値が０であれば、より小さい強度（以下、４ｂとする）を有する光信号を出力する。これにより、強度変調部１４からは、第１の情報信号Ｄ１および第２の情報信号Ｄ２に応じて、位相および強度がそれぞれ２とおりに変化する光信号が出力される（図４（ｂ）を参照）。
【００３３】
光伝送部２０は、強度変調部１４から出力された光信号を光受信部３０に伝送する。光分岐部３１は、光伝送部２０によって伝送された光信号を２分岐させる。これにより、光分岐部３１からは、強度変調部１４から出力された光信号と同じように位相が変化し、当該光信号より強度が小さい光信号が出力される（図４（ｃ）を参照）。特に、光分岐部３１における分岐比が１：１である場合には、光分岐部３１からは、強度変調部１４から出力された光信号の１／２の強度を有する光信号が出力される。光分岐部３１から出力された２つの光信号は、それぞれ、位相／強度変換部３２および第２の光電気変換部３４に入力される。
【００３４】
位相／強度変換部３２は、光分岐部３１で分岐した光信号の一方に基づき、当該光信号の位相変化に応じた強度を有する光信号を出力する。すなわち、位相／強度変換部３２は、分岐した光信号の一方の位相が変化したときと、当該位相が変化しないときとで異なる強度を有する光信号を出力する（図４（ｆ）を参照）。位相／強度変換部３２の詳細は、後述する。
【００３５】
第１の光電気変換部３３は、位相／強度変換部３２から出力された光信号を電気信号に変換する。より詳細には、第１の光電気変換部３３は、光信号の強度に関するしきい値Ｔを有し、位相／強度変換部３２から出力された光信号の強度としきい値Ｔとを比較した結果に応じて、値０または値１を出力する。これにより、第１の光電気変換部３３からは、第１の情報信号Ｄ１が出力される。
【００３６】
第２の光電気変換部３４は、自乗検波特性を有し、光分岐部３１で２分岐した光信号の他方の強度変調成分を電気信号に変換する。これにより、第２の光電気変換部３４からは、第２の情報信号Ｄ２が出力される。
【００３７】
次に、位相／強度変換部３２の詳細について説明する。図２は、光受信部３０の一部を詳細に示したブロック図である。図２に示すように、位相／強度変換部３２は、例えば、マッハツェンダー干渉計３５によって構成される。マッハツェンダー干渉計３５は、１ビット遅延部３６を有し、光信号を２分岐させる機能と、分岐した光信号の一方を遅延させる機能と、光信号を合波する機能とを有している。また、第１の光電気変換部３３は、フォトダイオード３７を有している。
【００３８】
上述したように、光分岐部３１で分岐した光信号の一方は、位相／強度変換部３２に入力される。位相／強度変換部３２に入力した光信号は、マッハツェンダー干渉計３５の内部でさらに２分岐する。これにより、マッハツェンダー干渉計３５の内部で分岐した光信号は、いずれも、分岐前の光信号と同じように位相が変化し、分岐前の光信号の１／２の強度を有する光信号となる（図４（ｄ）を参照）。分岐した光信号の一方は、１ビット遅延部３６において、第１の情報信号Ｄ１の１ビットに対応する時間Ｔ１だけ遅延させられる（図４（ｅ）を参照）。その後、分岐した２つの光信号は、マッハツェンダー干渉計３５の内部で合波される。
【００３９】
一般に、光信号を合波すると、合波後の光信号の強度は、合波前の各光信号の強度の和となる。しかし、本実施形態に係る光伝送装置では、合波される２つの光信号に対して、強度変調と位相変調とが行われている。このため、合波される２つの各光信号がどのように位相変調されているかによって、２つの光信号は、合波時に次のように干渉する。すなわち、光信号の一方が値０で位相変調され、他方が位相πで位相変調されている場合には、合波時に光波が互いに相殺し合い、合波後の光信号の強度は低くなる。一方、２つの光信号がいずれも値０または値πで位相変調されている場合には、合波時に光波が互いに強め合い、光信号の強度は高くなる。
【００４０】
図３は、マッハツェンダー干渉計３５で合波された光信号の強度を示すテーブルである。図３には、合波される２つの光信号の位相および強度の各組み合わせごとに、合波後の光信号の強度が示されている。ただし、光分岐部３１における分岐比は、１：１であると仮定している。例えば、１ビット遅延部３６を通過しない側の光信号が、値０で位相変調され、強度ａを有し、１ビット遅延部３６を通過する側の光信号が、値０で位相変調され、強度ｂを有する場合には、テーブルの第１行第２列を参照することにより、合波後の光信号の強度は（ａ＋ｂ）であることが分かる。同様にして、１ビット遅延部３６を通過しない側の光信号が、値０で位相変調され、強度ａを有し、１ビット遅延部３６を通過する側の光信号が、値πで位相変調され、強度ｂを有する場合には、テーブルの第１行第４列を参照することにより、合波後の光信号の強度は（ａ−ｂ）であることが分かる。
【００４１】
このようにして、位相／強度変換部３２は、光分岐部３１で分岐した光信号の一方に基づき、当該光信号の位相変化に応じた強度を有する光信号を出力する。第１の光電気変換部３３は、フォトダイオード３７を用いて、位相／強度変換部３２から出力された光信号を受信し、受信した光信号の強度が所定のしきい値より大きい場合には１を、それ以外の場合には０を出力する。強度変調部１４から出力される光信号の消光比や、光分岐部３１における分岐比などを考慮して好適に定めたしきい値を用いることにより、第１の光電気変換部３３において、光送信部１０から送信された第１の情報信号Ｄ１を正しく求めることができる。
【００４２】
図４は、図１に示した光伝送装置において、光信号の位相および強度が変化する様子の一例を示す図である。図４を参照して、図１に示した光伝送装置の動作の具体例を説明する。図４において、横軸は時間、縦軸は光信号の強度を表し、時間Ｔ１は第１の情報信号Ｄ１の１ビットに対応する時間を、時間Ｔ２は第２の情報信号Ｄ２の１ビットに対応する時間を表している。なお、縦軸方向の縮尺は、各光信号の最大値が同じ高さになるように調整されている。また、信号波形に施されたハッチングは、光信号の位相が値πだけ変化していること（すなわち、ハッチングされていない部分と比べて、光信号が逆相となっていること）を表している。
【００４３】
図４に示す信号波形は、次に示す７つの条件に従って求めたものである。７つの条件とは、１）光伝送部２０は無損失である、２）光分岐部３１における分岐比は１：１である、３）第１の情報信号Ｄ１は第２の情報信号Ｄ２と同じタイミングで変化する、４）第２の情報信号Ｄ２のビットレートは第１の情報信号Ｄ１のビットレートの４倍である、５）ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２は直前に１を出力している、６）第１の情報信号Ｄ１は「１０１００１０…」である、７）第２の情報信号Ｄ２はパターン「１１０００１１０」の繰り返しである、の各条件である。
【００４４】
ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２が直前に１を出力しており（第５の条件）、かつ、第１の情報信号Ｄ１が「１０１００１０…」のように変化する（第６の条件）ので、ＮＲＺ−Ｉエンコード部１２から出力されるＮＲＺ−Ｉ信号は、「００１１１００…」のように変化する。位相変調部１３はＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調を行うので、位相変調部１３からは、図４（ａ）に示すように、順に値「００πππ００…」だけ位相が変化した光信号が出力される。
【００４５】
強度変調部１４は、図４（ａ）に示す光信号に対して、第２の情報信号Ｄ２に基づく強度変調を行う。第２の情報信号Ｄ２は「１１０００１１０…」のように変化する（第７の条件）ので、強度変調部１４からは、図４（ｂ）に示すように位相および強度がそれぞれ２とおりに変化する光信号が出力される。この光信号の強度を、４ａおよび４ｂとする。
【００４６】
光伝送部２０は無損失であり（第１の条件）、かつ、光分岐部３１における分岐比が１：１である（第２の条件）であるので、光分岐部３１からは、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示す光信号の１／２の強度および振幅を有する光信号が出力される。光分岐部３１で分岐した後の光信号の強度は、２ａおよび２ｂとなる。また、マッハツェンダー干渉計３５の内部で光信号は２分岐するので、分岐した後の光信号は、図４（ｄ）に示すように、図４（ｃ）に示す光信号の１／２の強度および振幅を有する光信号、すなわち、図４（ｂ）に示す光信号の１／４の強度および振幅を有する光信号となる。この光信号の強度は、ａおよびｂとなる。
【００４７】
１ビット遅延部３６は、２分岐した光信号の一方を、第１の情報信号Ｄ１の１ビットに対応する時間Ｔ１だけ遅延させる。これにより、１ビット遅延部３６からは、図４（ｅ）に示すように、図４（ｄ）に示す光信号を時間Ｔ１だけ遅延させた光信号が出力される。
【００４８】
マッハツェンダー干渉計３５では、図４（ｄ）に示す光信号（遅延させていない光信号）と、図４（ｅ）に示す光信号（遅延させた光信号）とが合波される。図３に示すテーブルを参照して、マッハツェンダー干渉計３５で合波された光信号の強度を求めると、図４（ｆ）に示すようになる。すなわち、位相／強度変換部３２からは、強度が２ａ、（ａ＋ｂ）、２ｂ、（ａ−ｂ）、および、０の５とおりに変化する光信号が出力される。
【００４９】
第１の光電気変換部３３は、光信号の強度に関するしきい値Ｔとして、（ａ−ｂ）より大きく、かつ、２ｂより小さい値を有している。第１の光電気変換部３３は、位相／強度変換部３２から出力された光信号の強度がしきい値Ｔより大きい場合には値０を、それ以外の場合には値１を出力する。これにより、第１の光電気変換部３３において、光送信部１０から送信された第１の情報信号Ｄ１を「１０１００１０…」のように正しく求めることができる。
【００５０】
以下、強度変調部１４から出力される光信号の消光比と、２つの情報信号の伝送品質との関係について説明する。本実施形態に係る光伝送装置では、強度変調部１４から出力される光信号の消光比を好適に設定することにより、第１の情報信号Ｄ１と第２の情報信号Ｄ２の伝送品質を調整することができる。なお、本実施形態に係る光伝送装置では、強度変調部１４から出力される光信号の消光比は、４ａ／４ｂ＝ａ／ｂとなる。以下では、図４に示した例と同様に、１）光伝送部２０は無損失である、２）光分岐部３１における分岐比は１：１である、という２つの条件が成立すると仮定する。
【００５１】
光分岐部３１で２分岐した光信号の一方は、位相／強度変換部３２と第１の光電気変換部３３とによって、第１の情報信号Ｄ１に変換される。上記２つの条件が成立する場合、第１の光電気変換部３３に入力される光信号の強度は、２ａ、（ａ＋ｂ）、２ｂ、（ａ−ｂ）および０の５とおりの値を取る（図３および図４（ｆ）を参照）。第１の光電気変換部３３は、第１の情報信号Ｄ１を正しく求めるために、光信号の強度が２ａ、（ａ＋ｂ）または２ｂであるときは値１を、光信号の強度が（ａ−ｂ）または０であるときは値０を出力する必要する必要がある。よって、第１の光電気変換部３３は、値１を出力するための光信号の強度の最小値２ｂと、値０を出力するための光信号の強度の最大値（ａ−ｂ）とを区別して、各強度に応じた電気信号を出力する必要がある。したがって、光受信部３０において第１の情報信号Ｄ１を正しく求めるためには、第１の光電気変換部３３が２つの強度の差Ｓ１＝２ｂ−（ａ−ｂ）＝３ｂ−ａを区別できるだけの分解能を有する必要がある。なお、強度の差Ｓ１は、第１の光電気変換部３３に入力される光信号に含まれている、第１の情報信号Ｄ１の振幅の最小値でもある。
【００５２】
一方、光分岐部３１で２分岐した光信号の他方は、第２の光電気変換部３４によって第２の情報信号Ｄ２に変換される。上記２つの条件が成立する場合、光分岐部３１で分岐した光信号の強度は、２ａおよび２ｂの２とおりの値を取る（図４（ｃ）を参照）。第２の光電気変換部３４は、第２の情報信号Ｄ２を正しく求めるために、強度２ａを有する光信号と強度２ｂを有する光信号とを区別して、各強度に応じた電気信号を出力する必要がある。したがって、光受信部３０において第２の情報信号Ｄ２を正しく求めるためには、第２の光電気変換部３４が２つの強度の差Ｓ２＝２ａ−２ｂを区別できるだけの分解能を有する必要がある。なお、強度の差Ｓ２は、第２の光電気変換部３４に入力される光信号に含まれている、第２の情報信号Ｄ２の振幅でもある。
【００５３】
これらのことから、２つの強度の差Ｓ１とＳ２とが一致するときには、第１の情報信号Ｄ１の振幅の最小値と第２の情報信号Ｄ２の振幅とが一致することになる。したがって、２つの強度の差Ｓ１とＳ２とを一致させることにより、第１の光電気変換部３３で求めた第１の情報信号Ｄ１の伝送品質と、第２の光電気変換部３４で求めた第２の情報信号Ｄ２の伝送品質を一致させることができる。２つの強度の差Ｓ１とＳ２とが一致するのは、３ｂ−ａ＝２ａ−２ｂより、消光比ａ／ｂ＝５／３、すなわち、強度変調部１４から出力される光信号の消光比が２．２ｄＢであるときである。よって、強度変調部１４から出力される光信号の消光比ａ／ｂを２．２ｄＢ（５／３）とすることにより、第１の情報信号Ｄ１の最小振幅と第２の情報信号Ｄ２の振幅を一致させ、第１の情報信号Ｄ１の伝送品質と第２の情報信号Ｄ２の伝送品質を略一致させることができる。
【００５４】
また、第１の情報信号Ｄ１と比べて第２の情報信号Ｄ２の伝送品質を高くするためには、強度変調部１４における消光比ａ／ｂを２．２ｄＢ（５／３）より大きくすればよい。逆に、第２の情報信号Ｄ２と比べて第１の情報信号Ｄ１の伝送品質を高くするためには、強度変調部１４における消光比ａ／ｂを２．２ｄＢ（５／３）より小さくすればよい。例えば、第１の情報信号Ｄ１に比べて第２の情報信号Ｄ２の伝送品質を３ｄＢ（２倍）高くするためには、強度の差Ｓ２が強度の差Ｓ１の２倍となるようにすればよい。具体的には、２×（３ｂ−ａ）＝２ａ−２ｂより、消光比ａ／ｂ＝２、すなわち、強度変調部１４から出力される光信号の消光比を３ｄＢ（２）とすればよい。
【００５５】
以上に示すように、本実施形態に係る光伝送装置によれば、光送信部は、光源から出力された連続光に対して第１の情報信号に基づく位相変調を行い、位相変調された光信号に対して第２の情報信号に基づく強度変調を行う。光受信部は、受信した光信号を２分岐させ、その一方を位相／強度変換および光電気変換により第１の情報信号に変換し、他方を光電気変換により第２の情報信号に変換する。これにより、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。また、強度変調部から出力される光信号の消光比を所定値に設定することにより、第１および第２の情報信号の伝送品質を調整することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、光送信部では、光源から出力された連続光に対して第１の情報信号に基づく位相変調を行い、その後に、位相変調された光信号に対して第２の情報信号に基づく強度変調を行うこととした。これに代えて、図５に示すように、光送信部４０は、光源から出力された連続光に対して第２の情報信号に基づく強度変調を行い、その後に、強度変調された光信号に対して第１の情報信号に基づく位相変調を行うこととしてもよい。このような本実施形態の変形例に係る光伝送装置によっても、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができる。
【００５７】
また、第１の情報信号Ｄ１の信号形式と、第２の情報信号Ｄ２の信号形式とは同じであっても、異なっていてもよい。２つの情報信号の信号形式が異なる場合として、１）情報信号の一方がデータ信号で、他方が映像信号である場合、２）情報信号の一方がデジタル信号で、他方がアナログ信号である場合、３）情報信号の一方が連続信号で、他方がバースト信号である場合、４）第１および第２の情報信号の変調速度（ビットレート）が異なる場合などがある。このように２つの情報信号の信号形式が異なる場合でも、本実施形態に係る光伝送装置によれば、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができ、強度変調部から出力される光信号の消光比を好適に決定することにより、２つの情報信号の信号形式により定まる目標伝送品質を満たすことができる。例えば、第１の情報信号Ｄ１が映像信号で、第２の情報信号Ｄ２がデータ信号であり、前者の伝送品質よりも後者の伝送品質をより３ｄＢ（２倍）高くする必要がある場合には、強度変調部から出力される光信号の消光比を３ｄＢ（２）とすればよい。
【００５８】
また、第１の情報信号Ｄ１の伝送特性と、第２の伝送特性とは同じであっても、異なっていてよい。例えば、光伝送部の特性によっては、第１の情報信号Ｄ１の伝送損失と、第２の情報信号Ｄ２の伝送損失とが異なる場合がある。このように２つの情報信号の伝送特性が異なる場合でも、本実施形態に係る光伝送装置によれば、単一の光源を用いた簡単な構成で、２つの情報信号を同時に伝送することができ、強度変調部から出力される光信号の消光比を好適に決定することにより、２つの情報信号の伝送特性により定まる目標伝送品質を満たすことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、位相／強度変換部は１つの光信号を出力し、第１の光電気変換部は、１つのフォトダイオードを用いて、位相／強度変換部から出力された光信号を受信することとした。これに代えて、位相／強度変換部は、変調成分の極性が互いに異なる２つの光信号を出力することとしてもよい。この場合、第１の光電気変換部は、バランス型受光器、または、２つのフォトダイオードを有し、これらのいずれかを用いて、位相／強度変換部から出力された２つの光信号を差動受信する。これにより、第１の光電気変換部において、２つの光信号に基づき、第１の情報信号を高い精度で求めることができる。
【００６０】
あるいは、図６に示すように、第１の光電気変換部３３は、位相／強度変換部３２から出力された２つの光信号の一方（同相信号）を、第１の情報信号Ｄ１に変換し、光受信部が、位相／強度変換部３２から出力された２つの光信号の他方（逆相信号）を、第１の情報信号Ｄ１に変換する第３の光電気変換部３８をさらに含むこととしてもよい。これにより、簡単な構成で、第１の情報信号Ｄ１を２とおりの方法で求めることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施形態に係る光伝送装置は、光送信部１０と、光伝送部２０と、多出力光分岐部２１と、複数の光受信部３０とを備えている。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００６２】
多出力光分岐部２１は、光伝送部２０と光受信部３０との間に設けられる。すなわち、多出力光分岐部２１は、光伝送部２０から光受信部３０に至る経路上に設けられる。多出力光分岐部２１は、光伝送部２０によって伝送された光信号を複数の光信号に分岐させる。
【００６３】
光受信部３０は、多出力光分岐部２１で分岐した各光信号に対応して、複数設けられる。図７には３つの光受信部３０ａ〜ｃが示されているが、光受信部３０の個数は任意でよい。また、図７には光受信部３０ａの詳細な構成が示されているが、光受信部３０ｂ、３０ｃを始め、各光受信部３０は、光受信部３０ａと同じ構成を有している。各光受信部３０は、多出力光分岐部２１で複数に分岐した光信号の１つを受信し、受信した光信号に基づき、第１の情報信号Ｄ１および第２の情報信号Ｄ２を求めて出力する。この際、各光受信部３０は、他の光受信部とは独立して動作する。
【００６４】
以上に示すように、本実施形態に係る光伝送装置は、多出力光分岐部と複数の光受信部とを備えることを特徴とする。これにより、伝送された光信号は多出力光分岐部で複数に分岐し、分岐した各光信号は複数の光受信部で受信されるので、第１の実施形態の効果に加えて、２つの情報信号の同時伝送を、複数の宛先に対して一斉に行うことができるという効果を奏する。なお、本実施形態に係る光伝送装置は、第１の実施形態に係る光伝送装置に新たな構成要素を追加したものである。したがって、本実施形態についても、第１の実施形態と同様に、各種の変形例を構成できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光伝送装置の光受信部の一部を詳細に示したブロック図である。
【図３】図２に示すマッハツェンダー干渉計で合波された光信号の強度を示すテーブルである。
【図４】図１に示す光伝送装置において、光信号の位相および強度が変化する様子の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の他の変形例に係る光伝送装置の光受信部の一部を詳細に示したブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、４０…光送信部
１１…光源
１２…ＮＲＺ−Ｉエンコード部
１３…位相変調部
１４…強度変調部
２０…光伝送部
２１…多出力光分岐部
３０…光受信部
３１…光分岐部
３２…位相／強度変換部
３３…第１の光電気変換部
３４…第２の光電気変換部
３５…マッハツェンダー干渉計
３６…１ビット遅延部
３７…フォトダイオード
３８…第３の光電気変換部

Claims (21)

1. ２つの情報信号を同時に伝送する光伝送装置であって、
   光送信部と、光伝送部と、光受信部とを備え、
   前記光送信部は、
   伝送すべき第１の情報信号をＮＲＺ−Ｉ信号に変換するＮＲＺ−Ｉエンコード部と、
   位相変調部と強度変調部とを有し、入力された光に対して、前記ＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調と、伝送すべき第２の情報信号に基づく強度変調とを直列的に行う光変調部とを含み、
   前記光伝送部は、前記光変調部で変調された光信号を伝送し、
   前記光受信部は、
   前記光伝送部によって伝送された光信号を２分岐させる光分岐部と、
   前記光分岐部で分岐した光信号の一方に基づき、当該光信号の位相変化に応じた強度を有する光信号を出力する位相／強度変換部と、
   前記位相／強度変換部から出力された光信号を、前記第１の情報信号に変換する第１の光電気変換部と、
   前記光分岐部で分岐した光信号の他方を、前記第２の情報信号に変換する第２の光電気変換部とを含む、光伝送装置。
2. 前記位相変調部は、入力された光に対して、前記ＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調を行い、
   前記強度変調部は、前記位相変調部で位相変調された光信号に対して、前記第２の情報信号に基づく強度変調を行うことを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記強度変調部は、入力された光に対して、前記第２の情報信号に基づく強度変調を行い、
   前記位相変調部は、前記強度変調部で強度変調された光信号に対して、前記ＮＲＺ−Ｉ信号に基づく位相変調を行うことを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
4. 前記第１の情報信号の信号形式と、前記第２の情報信号の信号形式とが異なることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
5. 前記強度変調部は、前記第１および第２の情報信号の信号形式により定まる目標伝送品質に応じた消光比を有する光信号を出力することを特徴とする、請求項４に記載の光伝送装置。
6. 前記第１および第２の情報信号の一方がデータ信号で、他方が映像信号であることを特徴とする、請求項５に記載の光伝送装置。
7. 前記第１および第２の情報信号の一方がデジタル信号で、他方がアナログ信号であることを特徴とする、請求項５に記載の光伝送装置。
8. 前記第１および第２の情報信号の一方が連続信号で、他方がバースト信号であることを特徴とする、請求項５に記載の光伝送装置。
9. 前記第１の情報信号の変調速度と、前記第２の情報信号の変調速度とが異なることを特徴とする、請求項５に記載の光伝送装置。
10. 前記第１の情報信号の伝送特性と、前記第２の情報信号の伝送特性とが異なることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
11. 前記強度変調部は、前記第１および第２の情報信号の伝送特性により定まる目標伝送品質に応じた消光比を有する光信号を出力することを特徴とする、請求項１０に記載の光伝送装置。
12. 前記強度変調部は、前記第１の情報信号の伝送品質と前記第２の情報信号の伝送品質とが等しくなるように、所定値に略一致した消光比を有する光信号を出力することを特徴とする、請求項５または１１に記載の光伝送装置。
13. 前記強度変調部は、前記第１の情報信号の伝送品質に比べて前記第２の情報信号の伝送品質が高くなるように、所定値より大きい消光比を有する光信号を出力することを特徴とする、請求項５または１１に記載の光伝送装置。
14. 前記強度変調部は、前記第２の情報信号の伝送品質に比べて前記第１の情報信号の伝送品質が高くなるように、所定値より小さい消光比を有する光信号を出力することを特徴とする、請求項５または１１に記載の光伝送装置。
15. 前記強度変調部における消光比の所定値は、２．２ｄＢ（５／３）であることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれかに記載の光伝送装置。
16. 前記位相／強度変換部は、マッハツェンダー干渉計により構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。
17. 前記位相／強度変換部は、変調成分の極性が互いに異なる２つの光信号を出力することを特徴とする、請求項１６に記載の光伝送装置。
18. 前記第１の光電気変換部は、バランス型受光器を有し、前記バランス型受光器を用いて、前記位相／強度変換部から出力された２つの光信号を差動受信することを特徴とする、請求項１７に記載の光伝送装置。
19. 前記第１の光電気変換部は、２つのフォトダイオードを有し、前記２つのフォトダイオードを用いて、前記位相／強度変換部から出力された２つの光信号を差動受信することを特徴とする、請求項１７に記載の光伝送装置。
20. 前記第１の光強度変換部は、前記位相／強度変換部から出力された２つの光信号の一方を、前記第１の情報信号に変換し、
    前記光受信部は、前記位相／強度変換部から出力された２つの光信号の他方を、前記第１の情報信号に変換する第３の光電気変換部をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載の光伝送装置。
21. 前記光伝送部と前記光受信部との間に、前記光伝送部によって伝送された光信号を複数の光信号に分岐させる多出力光分岐部をさらに備え、
    前記多出力光分岐部で分岐した各光信号に対応して、前記光受信部を複数備えることを特徴とする、請求項１に記載の光伝送装置。

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