JP2508978B2 - 光送信回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに用い
られる光送信回路に係わり、たとえば、光ファイバ増幅
器を光ブースタアンプとして使用する光送信回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを利用した光通信システム
は、光ファイバが低損失なために他の伝送方式に比べ中
継区間を長くすることができること、広帯域なために大
容量伝送が可能なこと、などの特徴を有しているため、
従来の銅ケーブルを用いた伝送方式に替って用いられる
ようになってきている。このような光通信システムは、
たとえば、伝送を行う情報信号に応じた光信号を出力す
る光送信回路と、その光信号の伝送路である光ファイバ
と、光信号から情報信号を復号する光受信回路で構成さ
れる。

【０００３】このうち、光送信回路には、伝送を行う情
報信号を忠実に光信号に変換することが必要とされる。
しかし、この変換に用いられる半導体レーザ等の発光源
は、周囲の温度変化や素子自体の劣化などにより、出力
変動が生ずる。このため、光送信回路では、出力される
光信号のレベルをモニタして、そのレベルの時間平均値
に応じて発光源の駆動電流を調整することや、光増幅器
の利得を調整することが行われる。この光信号の出力レ
ベルの時間平均値は、デジタル主信号のマーク率により
異なるため、この制御のときに、マーク率に応じた出力
制御、すなわち、マーク率補償も合わせて行われる。

【０００４】たとえば、特開昭５９−５４２８１号公報
には、半導体レーザの駆動電流を制御することにより、
光出力変動の補償およびマーク率補償を行う装置が開示
されている。また、近年、研究開発が進められている、
光送信回路では、発光源の後段に光ファイバ増幅器を設
け、その増幅率を制御することにより、これらの補償を
おこなっている。

【０００５】図３を用いて、従来の光ファイバ増幅器を
用いた光送信回路の概要を説明する。この光送信回路
は、光送信器４１と光ブースタアンプ４２と光ファイバ
４３と電気信号線４４とで構成される。光送信器４１
は、半導体レーザ等の発光素子４５とそれを駆動する駆
動回路４６を備え、駆動回路４６は、デジタル主信号に
応じた電流で発光素子４５を駆動するとともに、そのデ
ジタル主信号のマーク率に応じた電圧を電気信号線４４
を用いて光ブースタアンプ４２に供給する。

【０００６】光ブースタアンプ４２は、光ファイバ増幅
器４７と光分岐回路４８と受光回路４９と利得制御回路
５０で構成される。光ファイバ増幅器４７は、光ファイ
バ４３を通して光送信器４１からの光信号を受け、これ
を増幅して出力する。増幅された光信号の一部は、光分
岐回路４８により分岐されて、受光回路４９に入力され
る。受光回路４９は、受光した光信号のレベルの平均値
を検出して利得制御回路５０に出力する。利得制御回路
５０は、この平均値と電気信号線４４を通して入力され
るマーク率情報を基に、光ファイバ増幅器４７の増幅率
の制御を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光送信回路で
は、上述のように、マーク率情報を電気信号で光ブース
タアンプに伝えていたため、光送信器と光ブースタアン
プの間には、光信号を伝送するための光ファイバとマー
ク率信号を伝送するための電気信号線が必要であり、光
ブースタアンプと光送信器が、同一ユニット上もしくは
近接して実装されなくてはならないといった問題があっ
た。

【０００８】そこで本発明の目的は、光送信器から光ブ
ースタアンプへの接続が光ファイバだけですむ光送信回
路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
伝送を行うデジタル主信号に、そのマーク率に対応した
周波数の低周波アナログ信号が重畳された信号を光信号
に変換する光送信器と、光送信器の出力する光信号から
低周波アナログ信号の周波数を検出してその周波数を基
に算出されるマーク率に応じてその光信号を増幅する光
ブースタアンプとを具備する。

【００１０】すなわち請求項１記載の発明では、伝送を
行うデジタル主信号のマーク率に応じた低周波アナログ
信号をそのデジタル主信号に重畳させることにより、光
送信器が出力する光信号中にマーク率情報を含ませる。
光ブースタアンプは、この光信号中の低周波アナログ信
号の周波数を検出することによりデジタル主信号のマー
ク率を認識し、そのマーク率に応じて光信号の増幅を行
う。これにより、光送信器と光ブースタアンプ間にマー
ク率を伝達するための電気信号線を設ける必要がなくな
り、両者間の接続を光ファイバだけで行えるようにな
る。なお、ここで、デジタル主信号とは、伝送を行なう
情報が符号化された信号を意味する。

【００１１】請求項２記載の発明は、伝送を行うデジタ
ル主信号に、そのマーク率に対応した周波数の低周波ア
ナログ信号が重畳された信号を光信号に変換する光送信
器と、この光送信器が出力する光信号を分岐する第１の
光分岐回路と、分岐された一方の光信号を増幅する光フ
ァイバ増幅器と、他方の光信号を電気信号に変換する第
１の受光素子と、この第１の受光素子の出力する電気信
号から低周波アナログ信号成分を抽出する低域通過フィ
ルタと、抽出された低周波アナログ信号をその周波数に
応じた電圧に変換する周波数・電圧変換回路と、光ファ
イバ増幅器の出力する光信号を分岐する第２の光分岐回
路と、この第２の光分岐回路が分岐した一方の光信号を
電気信号に変換する第２の受光素子と、この第２の受光
素子が出力する電気信号の平均値を検出する平均値検出
回路と、この平均値検出回路の出力と周波数・電圧変換
回路の出力とを受け、それらの差に応じた制御信号を出
力する負帰還回路と、制御信号を基に光ファイバ増幅器
の利得の制御を行なう利得制御回路とを具備する。

【００１２】すなわち請求項２記載の発明では、伝送を
行うデジタル主信号のマーク率に応じた低周波アナログ
信号をそのデジタル主信号に重畳させることにより、光
送信器が出力する光信号中にマーク率情報を含ませる。
光送信器が出力する光信号は、第１の光分岐回路によ
り、光ファイバ増幅器と第１の受光素子に分岐され、第
１の受光素子は光信号を電気信号に変換する。低域通過
フィルタ２１は、その電気信号から低周波アナログ信号
成分を抽出し、周波数・電圧変換回路は、低周波アナロ
グ信号の周波数に応じた電圧を負帰還回路に出力する。
また、光ファイバ増幅器で増幅された光信号の一部は、
第２の光分岐回路で第２の受光素子に導かれ、その受光
素子の出力は、平均値検出回路により平均化され、負帰
還回路に入力される。負帰還回路は、周波数・電圧変換
回路と平均値検出回路からの出力を受け、それらの差に
応じた制御信号を出力する。利得制御回路は、この制御
信号に基づいて光ファイバ増幅器の出力する光信号のマ
ーク時の出力レベルが一定となるように光ファイバ増幅
器の利得の制御を行う。これにより、光送信器と光ブー
スタアンプ間にマーク率を伝達するための電気信号線を
設ける必要がなくなり、両者間の接続を光ファイバだけ
で行えるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例につき本発明を詳細に説明す
る。

【００１４】図１に、本発明の一実施例における光送信
回路の構成を示す。実施例の光送信回路は、光送信器１
１と光ブースタアンプ１２とそれらの間を接続する光フ
ァイバ１３で構成される。光送信器１１は、情報伝送を
行うデジタル主信号のマーク率に応じた低周波アナログ
信号を作成する電圧・周波数変換回路１５と、その低周
波アナログ信号にデジタル主信号を重畳させた信号で発
光素子１６を駆動する駆動回路１７で構成される。

【００１５】図２を用いて、光送信器１１の動作をさら
に詳しく説明する。パルス列３０が伝送を行う情報とし
て与えられたとき、電圧・周波数変換回路１５は、パル
ス列３０のマーク率に応じた周波数の低周波アナログ信
号３１を発生する。デジタル主信号であるパルス列の変
調周波数は数ＧＨｚ（ギガヘルツ）であるが、ここで
は、これに重畳させるためのアナログ信号として、数１
０ｋＨｚ（キロヘルツ）程度の低周波アナログ信号を用
いている。また、マーク率と低周波アナログ信号の周波
数には比例関係が成立するように電圧・周波数変換回路
１５を構成してある。すなわち、マーク率が１／２のと
きの周波数をｆ₀ とすると、マーク率がこの基準値であ
る１／２のｍ倍となったときには、周波数をｍ倍とし、
周波数ｍ・ｆ₀ の低周波アナログ信号を発生させるよう
にしてある。なお、ここでは、電圧・周波数変換回路１
５として電圧制御発振器を用いている。

【００１６】駆動回路１７は、その低周波アナログ信号
３１とパルス列３０を重畳させた信号３２で発光素子１
６の駆動を行い、低周波アナログ信号が重畳された光信
号は、図１に示すように、光ファイバ１３を通して光ブ
ースタアンプ１２に出力される。

【００１７】光ブースタアンプ１２に入力された光信号
は、光分岐回路１８により、光ファイバ増幅器１９と受
光素子２０に分岐される。低域通過フィルタ２１は、受
光素子２０の出力から低周波アナログ信号成分を抽出す
る。抽出された低周波アナログ信号は、復同調形周波数
弁別回路で構成された周波数・電圧変換回路２２により
マーク率に応じた電圧に変換され、その電圧は、負帰還
回路２６に出力される。また、光ファイバ増幅器１９で
増幅された光信号の一部は、光分岐回路２３により受光
素子２４に導入され、電気信号に変換される。平均値検
出回路２５は、この電気信号の平均値を検出し、それを
負帰還回路２６に出力する。

【００１８】負帰還回路２６は、周波数・電圧変換回路
２２と平均値検出回路２５からの信号を受け、周波数・
電圧変換回路２２が出力する信号を基準信号として、こ
の基準信号と平均値検出回路２５の出力する信号の差に
応じた制御信号を発生する。利得制御回路２７は、その
制御信号を受けて、光ファイバアンプの出力する光信号
のマーク時の出力レベルが一定となるように制御信号の
大きさに応じて光ファイバ増幅器の利得の制御を行な
う。このような動作により、実施例の光送信回路では、
マーク時の光出力が一定に制御される。

【００１９】なお、実施例の光送信回路では、光ファイ
バ増幅器を使用したが、光増幅器はこれに限られるもの
ではなく、たとえば、半導体レーザ増幅器などの他の光
増幅器を用いることもできる。しかし、ひずみ特性が良
好なことから、光ファイバ増幅器を用いた方が適用範囲
の広い光送信回路を得ることができる。さらに、実施例
では、マーク率と低周波アナログ信号の周波数が比例す
るように装置を構成したが、これらの間の関係は、１対
１関係が成立するものであれば、どのようなものでも用
いることができる。

【００２０】また、実施例では、半導体レーザを直接変
調する光送信器を用いているが、外部変調器を用いて光
送信器を構成してもよいことは当然である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光信号出力のレベルをマーク率に応じて制御できること
に加え、光ブースタアンプへ光信号でマーク率情報を供
給するため、光送信器と光ブースタアンプ間の接続が光
ファイバのみとなり、実装自由度が広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光送信回路の概要を
示すブロック図である。

【図２】実施例による光送信回路で用いる光送信器の動
作を説明するための信号波形図である。

【図３】従来例の光送信回路の概要を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１１、４１ 光送信器 １２、４２ 光ブースタアンプ １３、４３ 光ファイバ １５ 電圧・周波数変換回路 １６、４５ 発光素子 １７、４６ 駆動回路 １８、２３、４８ 光分岐回路 １９、４７ 光ファイバ増幅器 ２０、２４ 受光素子 ２１ 低域通過フィルタ ２２ 周波数・電圧変換回路 ２５ 平均値検出回路 ２６ 負帰還回路 ２７、５０ 利得制御回路 ３０ パルス列 ３１ 低周波アナログ信号 ３２ 重畳信号 ４４ 電気信号線 ４９ 受光回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送を行うデジタル主信号に、そのマー
   ク率に対応した周波数の低周波アナログ信号が重畳され
   た信号を光信号に変換する光送信器と、 前記光送信器の出力する光信号から前記低周波アナログ
   信号の周波数を検出してその周波数を基に算出されるマ
   ーク率に応じてその光信号を増幅する光ブースタアンプ
   とを具備することを特徴とする光送信回路。
2. 【請求項２】 伝送を行うデジタル主信号に、そのマー
   ク率に対応した周波数の低周波アナログ信号が重畳され
   た信号を光信号に変換する光送信器と、 この光送信器が出力する光信号を分岐する第１の光分岐
   回路と、 分岐された一方の光信号を増幅する光ファイバ増幅器
   と、 他方の光信号を電気信号に変換する第１の受光素子と、 この第１の受光素子の出力する電気信号から前記低周波
   アナログ信号成分を抽出する低域通過フィルタと、 抽出された低周波アナログ信号をその周波数に応じた電
   圧に変換する周波数・電圧変換回路と、 前記光ファイバ増幅器の出力する光信号を分岐する第２
   の光分岐回路と、 この第２の光分岐回路が分岐した一方の光信号を電気信
   号に変換する第２の受光素子と、 この第２の受光素子が出力する電気信号の平均値を検出
   する平均値検出回路と、 この平均値検出回路の出力と前記周波数・電圧変換回路
   の出力とを受け、それらの差に応じた制御信号を出力す
   る負帰還回路と、 前記制御信号を基に前記光ファイバ増幅器の利得の制御
   を行なう利得制御回路とを具備することを特徴とする光
   送信回路。