JP2607656B2 - 光通信システム - Google Patents
光通信システムInfo
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- JP2607656B2 JP2607656B2 JP63325490A JP32549088A JP2607656B2 JP 2607656 B2 JP2607656 B2 JP 2607656B2 JP 63325490 A JP63325490 A JP 63325490A JP 32549088 A JP32549088 A JP 32549088A JP 2607656 B2 JP2607656 B2 JP 2607656B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は通信システム及び通信方法に関し、特に詳細
には、光通信によりアナログ信号を直接強度変調し伝送
するシステムであって、フィードフォワードコントロー
ルにより通信信号中の変調歪を抑制する光通信システム
に関する。
には、光通信によりアナログ信号を直接強度変調し伝送
するシステムであって、フィードフォワードコントロー
ルにより通信信号中の変調歪を抑制する光通信システム
に関する。
光ファイバ通信網の発達にともない同軸ケーブルの代
わりに映像音声情報を光ファイバを介して伝送する光ケ
ーブルテレビ（以下光CATV）が考えられてきている。こ
のように光ファイバを使用することにより伝送情報を飛
躍的に増大でき伝送チャンネル数の増大が可能となり、
更に伝送距離の延長が可能となる。
わりに映像音声情報を光ファイバを介して伝送する光ケ
ーブルテレビ（以下光CATV）が考えられてきている。こ
のように光ファイバを使用することにより伝送情報を飛
躍的に増大でき伝送チャンネル数の増大が可能となり、
更に伝送距離の延長が可能となる。
この光CATVの伝送方式としては、広帯域周波数変調方
式（以下FM方式という）と、残留側波帯振幅変調方式
（以下VSB/AM方式という）とが知られている。FM方式で
は、信号雑音比（SN比）が大きく相互変調歪（INTERMOD
ULATION distosion）が小さいという利点を有してはい
るが、光ファイバ内へ光信号を注入する際、電気的な振
幅変調信号（以下AM信号という）をFM信号に変化するAM
/FMコンバータを必要とし、更に光ファイバ内を伝送さ
れてきた光FM信号を受光後、電気的なAM信号に変換する
FM/AMコンバータを必要とする。そのため、通信システ
ム全体が高価なものとなってしまう。これに対してVSB/
AM方式では上記のようなコンバータを必要とせず、通信
システムが安価で簡単な構成となる。このVSB/AM方式で
は、光通信に使用する発光素子、例えば半導体レーザへ
の注入電流を直接変調させて光信号を発生させている。
しかし、半導体レーザ等の発光素子の入力電流−光出力
特性は非線形性を有しているため、光出力波形は高次歪
が含まれてしまいCN比（SN比と同等なもの）が劣化して
しまうという問題がある。具体的には半導体レーザへの
注入電流に比例して出力光パワーが増加せず、注入電流
の２乗等に比例する変調歪成分が含まれてしまい、周波
数f1の搬送波で情報を伝送する際、この搬送周波数以外
の周波数成分、例えば2f1、3f2、f1＋f2、2f1−f2等の
周波数成分が発生してしまい、これらの周波数の近傍に
他の搬送波が存在する場合、この変調歪成分が雑音成分
として他の搬送波に働きCN比が劣化してしまう。そこで
画像情報等を伝送する際、以下の制限が設けられてい
る。
式（以下FM方式という）と、残留側波帯振幅変調方式
（以下VSB/AM方式という）とが知られている。FM方式で
は、信号雑音比（SN比）が大きく相互変調歪（INTERMOD
ULATION distosion）が小さいという利点を有してはい
るが、光ファイバ内へ光信号を注入する際、電気的な振
幅変調信号（以下AM信号という）をFM信号に変化するAM
/FMコンバータを必要とし、更に光ファイバ内を伝送さ
れてきた光FM信号を受光後、電気的なAM信号に変換する
FM/AMコンバータを必要とする。そのため、通信システ
ム全体が高価なものとなってしまう。これに対してVSB/
AM方式では上記のようなコンバータを必要とせず、通信
システムが安価で簡単な構成となる。このVSB/AM方式で
は、光通信に使用する発光素子、例えば半導体レーザへ
の注入電流を直接変調させて光信号を発生させている。
しかし、半導体レーザ等の発光素子の入力電流−光出力
特性は非線形性を有しているため、光出力波形は高次歪
が含まれてしまいCN比（SN比と同等なもの）が劣化して
しまうという問題がある。具体的には半導体レーザへの
注入電流に比例して出力光パワーが増加せず、注入電流
の２乗等に比例する変調歪成分が含まれてしまい、周波
数f1の搬送波で情報を伝送する際、この搬送周波数以外
の周波数成分、例えば2f1、3f2、f1＋f2、2f1−f2等の
周波数成分が発生してしまい、これらの周波数の近傍に
他の搬送波が存在する場合、この変調歪成分が雑音成分
として他の搬送波に働きCN比が劣化してしまう。そこで
画像情報等を伝送する際、以下の制限が設けられてい
る。
10×log10（搬送波の振幅／変調歪の振幅）≧58（dB）
… このような制限を守るためには、搬送するチャンネル
数を制限しなければならなくなってしまう。
… このような制限を守るためには、搬送するチャンネル
数を制限しなければならなくなってしまう。
このCN比の劣化を防止する方法として、光源となる半
導体レーザを定電流バイアスし、発した光をリニアな変
調特性を示す振幅変調器を用い外部変調を施す方法と、
1984年の電子テレコミニュケーションの第12巻、第９号
にフランカルト、ジェ、ピィ他により発表された「調整
型フィードフォーワードによる非線形補正を伴う光ファ
イバ上でのTVチャンネルのアナログ伝送」と題する論文
（“ANALOG TANSMISSION OF TV−CHANNELS ON OPTICAL
FIBER,WITH NON−LINIEARITIES CORRECTION BY REGULAT
ED FEEDFOWARD"FRANKART.J.P etal.REV.H.F.ELECTRON T
ELECOMMUNICATION VOL.12 No.9 1984）に示されるいわ
ゆる光フィードフォワード（以下光FFという）法とが知
られている。この光フィードフォワード法では伝送すべ
き電気信号を半導体レーザに印加し、この半導体レーザ
を通った主信号光の一部をもとの電気信号と比較し、得
られた補正信号を主信号に加えることによりいわゆるフ
ィードフォワードコントロールを行い半導体レーザで発
生する変調歪を抑制するものである。
導体レーザを定電流バイアスし、発した光をリニアな変
調特性を示す振幅変調器を用い外部変調を施す方法と、
1984年の電子テレコミニュケーションの第12巻、第９号
にフランカルト、ジェ、ピィ他により発表された「調整
型フィードフォーワードによる非線形補正を伴う光ファ
イバ上でのTVチャンネルのアナログ伝送」と題する論文
（“ANALOG TANSMISSION OF TV−CHANNELS ON OPTICAL
FIBER,WITH NON−LINIEARITIES CORRECTION BY REGULAT
ED FEEDFOWARD"FRANKART.J.P etal.REV.H.F.ELECTRON T
ELECOMMUNICATION VOL.12 No.9 1984）に示されるいわ
ゆる光フィードフォワード（以下光FFという）法とが知
られている。この光フィードフォワード法では伝送すべ
き電気信号を半導体レーザに印加し、この半導体レーザ
を通った主信号光の一部をもとの電気信号と比較し、得
られた補正信号を主信号に加えることによりいわゆるフ
ィードフォワードコントロールを行い半導体レーザで発
生する変調歪を抑制するものである。
上記光フィードフォワード方式を設計通り構成する
と、理論上、変調歪を極めて小さく抑制することが可能
である。しかし、光信号、電気信号の伝送に際しては、
各信号の伝送経路、及びそこに挿入された信号処理機構
等により、信号伝搬時間が異なり、このような信号伝搬
の違いを考慮しなければならない。特に、変調歪を取り
除くため、補正信号を主信号に加算している上記文献に
示されるのような光フィードフォワード方式では、この
様な信号伝搬時間の違いにより信号の遅延が生じると、
変調歪成分の十分に抑制できなくなったり、あるいは逆
に変調歪成分が増大させてしまうという問題が発生す
る。
と、理論上、変調歪を極めて小さく抑制することが可能
である。しかし、光信号、電気信号の伝送に際しては、
各信号の伝送経路、及びそこに挿入された信号処理機構
等により、信号伝搬時間が異なり、このような信号伝搬
の違いを考慮しなければならない。特に、変調歪を取り
除くため、補正信号を主信号に加算している上記文献に
示されるのような光フィードフォワード方式では、この
様な信号伝搬時間の違いにより信号の遅延が生じると、
変調歪成分の十分に抑制できなくなったり、あるいは逆
に変調歪成分が増大させてしまうという問題が発生す
る。
そこで、先の光フィードフォワード方式において、信
号の遅延を調整するため、電気的な遅延回路を伝送信号
の信号合流直前に設け、伝搬時間の相対的調整を行うこ
とが考えられてはいる。しかし、この信号遅延について
十分な考案が成されておらず、特に信号の遅延範囲、遅
延精度については全く検討されていなかった。そのた
め、変調歪を十分に抑制することができなかった。
号の遅延を調整するため、電気的な遅延回路を伝送信号
の信号合流直前に設け、伝搬時間の相対的調整を行うこ
とが考えられてはいる。しかし、この信号遅延について
十分な考案が成されておらず、特に信号の遅延範囲、遅
延精度については全く検討されていなかった。そのた
め、変調歪を十分に抑制することができなかった。
また、信号の遅延についての調整を受信側でおこなっ
ていたため、受信局の機構が大きくなり、受信局の小形
化を図ることが難しかった。
ていたため、受信局の機構が大きくなり、受信局の小形
化を図ることが難しかった。
そこで本発明は、上記問題点を解決するため、強度変
調方式を採用した光通信システムにおいて、その光通信
システムに遅延精度の低い遅延機構と遅延精度の高い遅
延機構を設け、変調歪の完全な抑制を可能にした光通信
システムを提供することを目的とする。
調方式を採用した光通信システムにおいて、その光通信
システムに遅延精度の低い遅延機構と遅延精度の高い遅
延機構を設け、変調歪の完全な抑制を可能にした光通信
システムを提供することを目的とする。
上記課題を達成するため、本発明の光通信システムで
は、アナログ信号を直接強度変調して信号を伝送する光
通信システムであって、伝送すべきアナログ信号を第１
及び第２の信号に分岐する第１分岐手段と、前記第１の
信号を強度変調し光信号を発する主発光手段と、前記主
発光手段より発光された光信号を第１及び第２の光信号
に分岐する第２分岐手段と、前記第２分岐手段に接続さ
れ、前記第１の光信号を第１の遅延精度で遅延させるこ
とができる光信号遅延機構と、前記第２光信号に応じて
電気信号を発生する第１の受光手段と、前記第１の受光
手段からの電気信号と前記第２の電気信号とを比較し、
その比較結果を出力する比較手段と、前記比較手段より
得られた比較電気信号に応じて発光する補助発光手段
と、前記光信号遅延機構からの光信号に応じて電気信号
を発生する第２の受光手段と、前記補助発光手段の発し
た光信号に応じて電気信号を生成する第３の受光手段
と、前記第２の受光手段からの電気信号を第１の遅延精
度より高い遅延精度で遅延させる電気信号遅延機構と、
前記第３の受光手段及び前記電気信号遅延機構からの電
気信号を重ね合わせる合流手段とを含み、強度変調の
際、伝送信号に含まれる変調歪を抑制することを特徴と
する。
は、アナログ信号を直接強度変調して信号を伝送する光
通信システムであって、伝送すべきアナログ信号を第１
及び第２の信号に分岐する第１分岐手段と、前記第１の
信号を強度変調し光信号を発する主発光手段と、前記主
発光手段より発光された光信号を第１及び第２の光信号
に分岐する第２分岐手段と、前記第２分岐手段に接続さ
れ、前記第１の光信号を第１の遅延精度で遅延させるこ
とができる光信号遅延機構と、前記第２光信号に応じて
電気信号を発生する第１の受光手段と、前記第１の受光
手段からの電気信号と前記第２の電気信号とを比較し、
その比較結果を出力する比較手段と、前記比較手段より
得られた比較電気信号に応じて発光する補助発光手段
と、前記光信号遅延機構からの光信号に応じて電気信号
を発生する第２の受光手段と、前記補助発光手段の発し
た光信号に応じて電気信号を生成する第３の受光手段
と、前記第２の受光手段からの電気信号を第１の遅延精
度より高い遅延精度で遅延させる電気信号遅延機構と、
前記第３の受光手段及び前記電気信号遅延機構からの電
気信号を重ね合わせる合流手段とを含み、強度変調の
際、伝送信号に含まれる変調歪を抑制することを特徴と
する。
本発明の光通信システムでは、上記のように構成し、
光フィードフォワード方式を採用し、主信号と補正信号
との間の信号遅延を、調整範囲は広いが遅延精度の低い
遅延機構と調整範囲は狭いが遅延精度の高い遅延機構を
設けることにより、高精度な信号遅延を実現し、強度変
調の際、生じる変調歪の抑制を可能にしている。
光フィードフォワード方式を採用し、主信号と補正信号
との間の信号遅延を、調整範囲は広いが遅延精度の低い
遅延機構と調整範囲は狭いが遅延精度の高い遅延機構を
設けることにより、高精度な信号遅延を実現し、強度変
調の際、生じる変調歪の抑制を可能にしている。
以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説
明する。
明する。
同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複す
る説明は省略する。
る説明は省略する。
第１図は本発明に従う光通信システムの一例の概略構
成を示す。
成を示す。
第１図に示す光通信システムは、基本的には入力部１
より入力した伝送すべきアナログ信号を光信号に直接強
度変調するメイン半導体レーザ２と、強度変調された光
信号を所定の時間だけ遅延させる所定の長さを有する光
ファイバ遅延線路16aと、遅延された光信号を伝送する
メイン光ファイバ線路４と、強度変調された光信号を電
気信号に復調するメイン受光素子５、メイン受光素子５
で復調された電気信号を遅延させる電気信号遅延機構16
bとより構成されている。そして光ファイバ遅延線路16a
は最大調整範囲が５〜200nsecで遅延精度±0.5nsecの機
能を有するように構成され、具体的には、複数の所定の
流さの光ファイバ群から所望の遅延長さを有する光ファ
イバを選択し挿入したり又は所定の長さの光ファイバを
切り出して挿入する。電気信号遅延機構16bは最大調整
範囲１〜2nsecで調整精度±0.5psecの遅延調整機能を有
するように電気遅延回路で構成されている。このように
して、２段階に遅延精度の異なる信号遅延機構16a、16b
を設け、調整は広く取りつつ遅延時間の精度を上げてい
る。これは一般的に、広い範囲にわたって高い遅延精度
をもった遅延機構を形成することは非常に難しい。そこ
で本発明では、大まかの範囲においては低い遅延精度を
もった遅延機構で調整し、微少な範囲においては高い遅
延精度をもった遅延機構で信号の遅延を調整することに
より、広い範囲にわたって高い遅延精度をもった遅延機
構を実現している。
より入力した伝送すべきアナログ信号を光信号に直接強
度変調するメイン半導体レーザ２と、強度変調された光
信号を所定の時間だけ遅延させる所定の長さを有する光
ファイバ遅延線路16aと、遅延された光信号を伝送する
メイン光ファイバ線路４と、強度変調された光信号を電
気信号に復調するメイン受光素子５、メイン受光素子５
で復調された電気信号を遅延させる電気信号遅延機構16
bとより構成されている。そして光ファイバ遅延線路16a
は最大調整範囲が５〜200nsecで遅延精度±0.5nsecの機
能を有するように構成され、具体的には、複数の所定の
流さの光ファイバ群から所望の遅延長さを有する光ファ
イバを選択し挿入したり又は所定の長さの光ファイバを
切り出して挿入する。電気信号遅延機構16bは最大調整
範囲１〜2nsecで調整精度±0.5psecの遅延調整機能を有
するように電気遅延回路で構成されている。このように
して、２段階に遅延精度の異なる信号遅延機構16a、16b
を設け、調整は広く取りつつ遅延時間の精度を上げてい
る。これは一般的に、広い範囲にわたって高い遅延精度
をもった遅延機構を形成することは非常に難しい。そこ
で本発明では、大まかの範囲においては低い遅延精度を
もった遅延機構で調整し、微少な範囲においては高い遅
延精度をもった遅延機構で信号の遅延を調整することに
より、広い範囲にわたって高い遅延精度をもった遅延機
構を実現している。
更に、この光通信システムには、伝送すべきアナログ
信号の一部を分岐する分岐ライン30、半導体レーザ２で
強度変調された光信号の一部を分岐する分岐ライン31が
備えられている。分岐ライン31には半導体レーザ２から
の光信号の一部、例えば強度変調された光信号の1/2の
光信号を分岐ライン31側に、他の1/2をメイン光ファイ
バ線路４に分岐する分岐器３、分岐された光信号を電気
信号に復調するための第１サブ受光素子９及び復調され
た信号を所定の増幅率に増幅し、先に説明した分岐ライ
ン30に伝送する増幅器10が設けられている。この分岐ラ
イン30の入力端には入力信号を分岐演算する分岐演算回
路1aが設けられ、この分岐演算回路1aにて入力信号が分
岐演算されて分岐ライン30に流れる。更にこの分岐ライ
ン30の途中には分岐ライン31から伝送されてくる信号に
位相を合わせるための信号遅延部６が設けられている。
更に、分岐ライン30と分岐ライン31との合流点には、減
算器32が設けられ、それぞれの分岐ライン30,31より伝
送されてきた信号同士の差分を取る。
信号の一部を分岐する分岐ライン30、半導体レーザ２で
強度変調された光信号の一部を分岐する分岐ライン31が
備えられている。分岐ライン31には半導体レーザ２から
の光信号の一部、例えば強度変調された光信号の1/2の
光信号を分岐ライン31側に、他の1/2をメイン光ファイ
バ線路４に分岐する分岐器３、分岐された光信号を電気
信号に復調するための第１サブ受光素子９及び復調され
た信号を所定の増幅率に増幅し、先に説明した分岐ライ
ン30に伝送する増幅器10が設けられている。この分岐ラ
イン30の入力端には入力信号を分岐演算する分岐演算回
路1aが設けられ、この分岐演算回路1aにて入力信号が分
岐演算されて分岐ライン30に流れる。更にこの分岐ライ
ン30の途中には分岐ライン31から伝送されてくる信号に
位相を合わせるための信号遅延部６が設けられている。
更に、分岐ライン30と分岐ライン31との合流点には、減
算器32が設けられ、それぞれの分岐ライン30,31より伝
送されてきた信号同士の差分を取る。
そしてこの減算器32の出力端子にはフィードフォワー
ドライン33が接続され、このフィードフォワードライン
33には、伝送されてくる電気信号を増幅する増幅器11、
増幅された電気信号を光信号に強度変調するサブ半導体
レーザ12、このサブ半導体レーザ12で発した光信号を伝
送するサブ光ファイバ線路13、サブ光ファイバ線路13で
伝送された光信号を電気信号に復調する第２サブ受光素
子14が設けれている。更に、この第２サブ受光素子14で
復調された電気信号の振幅を調整する減衰器15が設けら
れている。
ドライン33が接続され、このフィードフォワードライン
33には、伝送されてくる電気信号を増幅する増幅器11、
増幅された電気信号を光信号に強度変調するサブ半導体
レーザ12、このサブ半導体レーザ12で発した光信号を伝
送するサブ光ファイバ線路13、サブ光ファイバ線路13で
伝送された光信号を電気信号に復調する第２サブ受光素
子14が設けれている。更に、この第２サブ受光素子14で
復調された電気信号の振幅を調整する減衰器15が設けら
れている。
そしてこのフィードフォワードライン33の他端には加
算器17の一方の入力端子が接続され、この加算器17の他
方の入力端子には、先に説明した電気遅延回路16の出力
ライン34が接続されている。そして、この加算器17の出
力端子には、この光通信システムの受信部21が接続され
ている。
算器17の一方の入力端子が接続され、この加算器17の他
方の入力端子には、先に説明した電気遅延回路16の出力
ライン34が接続されている。そして、この加算器17の出
力端子には、この光通信システムの受信部21が接続され
ている。
この様に構成したおくことにより、メイン発光素子２
での強度変調の際、強度変調信号に含まれる変調歪が、
サブ光ファイバ線路13にて伝送されてきた補正信号によ
り取り除かれるのである。
での強度変調の際、強度変調信号に含まれる変調歪が、
サブ光ファイバ線路13にて伝送されてきた補正信号によ
り取り除かれるのである。
ここで、この補正信号の位相が信号の遅延等により主
信号の位相と異なってしまうと変調歪を無くすことがで
きない。したがってこの様な信号の遅延を完全に取り除
くように遅延精度が高くかつ遅延範囲が大きく信号遅延
機構を構成し、挿入しなければならないのである。そし
て上記実施例としては二つの遅延機構16a、16bを挿入
し、広範囲に渡って精度の高い遅延を可能にしている。
信号の位相と異なってしまうと変調歪を無くすことがで
きない。したがってこの様な信号の遅延を完全に取り除
くように遅延精度が高くかつ遅延範囲が大きく信号遅延
機構を構成し、挿入しなければならないのである。そし
て上記実施例としては二つの遅延機構16a、16bを挿入
し、広範囲に渡って精度の高い遅延を可能にしている。
上記実施例の光フィードフォワード方法の原理につい
ては先に掲げた文献に詳細に示されているので詳細な説
明は省略する。
ては先に掲げた文献に詳細に示されているので詳細な説
明は省略する。
以下、上記実施例の光通信システムに用いられている
遅延機構６、16a、16bの遅延調整範囲及び遅延精度につ
いて検討するためのモデルシステムを第２図に示し、こ
の図を参照しながら検討する。
遅延機構６、16a、16bの遅延調整範囲及び遅延精度につ
いて検討するためのモデルシステムを第２図に示し、こ
の図を参照しながら検討する。
この第２図に示す各構成要素のうち第１図の構成要素
と同じ参照番号を付してある構成要素は第１図に示すも
のと同等の物である。そして上記実施例の遅延機構16
a、16bを併せて遅延機構16として表してある。
と同じ参照番号を付してある構成要素は第１図に示すも
のと同等の物である。そして上記実施例の遅延機構16
a、16bを併せて遅延機構16として表してある。
まず入力信号の時間関数をＳ（ｔ）とし、入出力信号
間の遅延時間をＴとすると出力信号はＺ（ｔ＋Ｔ）とし
て表すことができる。
間の遅延時間をＴとすると出力信号はＺ（ｔ＋Ｔ）とし
て表すことができる。
ここで、メイン半導体レーザ２及びサブ半導体レーザ
12の入力電流ｘに対する光出力O1（ｘ）、O2（ｘ）の関
係をそれぞれ以下のように仮定する。
12の入力電流ｘに対する光出力O1（ｘ）、O2（ｘ）の関
係をそれぞれ以下のように仮定する。
O1（ｘ）＝P1（ｘ−I th1）−Q1（ｘ−I th1）２ O2（ｘ）＝P2（ｘ−I th2）−Q2（ｘ−I th2）２ （ここで、P1、P2、Q1、Q2、は特性パラメータ、I th1,
I th2は閾値電流値） また、分岐器３の分岐比を1:1, メイン受光素子５、第１サブ受光素子９、第２サブ受
光素子10のそれぞれの光入力ｘに対する出力Ｙを、Y2＝
r2x、Y1＝r1x、Y3＝r3xと、また、メイン光ファイバ線
路４、サブ光ファイバ線路13の減衰率をそれぞれf1、f2
と仮定する。
I th2は閾値電流値） また、分岐器３の分岐比を1:1, メイン受光素子５、第１サブ受光素子９、第２サブ受
光素子10のそれぞれの光入力ｘに対する出力Ｙを、Y2＝
r2x、Y1＝r1x、Y3＝r3xと、また、メイン光ファイバ線
路４、サブ光ファイバ線路13の減衰率をそれぞれf1、f2
と仮定する。
更に、遅延機構５の遅延時間をτ１、遅延機構16の遅
延時間τ２と仮定し、増幅器10の出力Y4を入力ｘに対し
てY4＝b1x、減衰器15の出力Y5を入力ｘに対してY5＝b2x
と仮定して、入力信号Ｓ（ｔ）に対して、分岐点１にお
いてメイン半導体レーザ２側にはI1＋k1（ｔ）、分岐ラ
イン30側には、I2＋k2（ｔ）の電気信号が流れると仮定
し、出力信号Ｚの関数Ｚ（ｔ＋Ｔ）を求め、 各定数b1、b2、k1、k2、P1、P2、f1、f2、r1、r1、
r2、r3との間に、b1＝1/（p1×r1）、b2＝（f1×P1×
r2）／（f2×P2×r1×r3）、k2＝k1/2との関係を持たせ
て出力関数Ｚ（ｔ＋Ｔ）を求めると、 Ｚ（ｔ＋Ｔ）＝（f1×P1×r2÷r1） ×｛I2−I th2＋k2S（ｔ−Δτ１）｝ −｛f1×P1×Q2×r2÷P2÷r1｝ ×｛I2−I th2−（I1−I th1）/2｝２ ＋｛f1×k1×P1×r2÷２｝ ×｛Ｓ（ｔ−Δτ）−Ｓ（ｔ）｝ ＋｛f1×k1×Q1×r2÷２｝ ×［｛Ｓ（ｔ）｝２−｛Ｓ（ｔ−Δτ２）｝２］ … となる。
延時間τ２と仮定し、増幅器10の出力Y4を入力ｘに対し
てY4＝b1x、減衰器15の出力Y5を入力ｘに対してY5＝b2x
と仮定して、入力信号Ｓ（ｔ）に対して、分岐点１にお
いてメイン半導体レーザ２側にはI1＋k1（ｔ）、分岐ラ
イン30側には、I2＋k2（ｔ）の電気信号が流れると仮定
し、出力信号Ｚの関数Ｚ（ｔ＋Ｔ）を求め、 各定数b1、b2、k1、k2、P1、P2、f1、f2、r1、r1、
r2、r3との間に、b1＝1/（p1×r1）、b2＝（f1×P1×
r2）／（f2×P2×r1×r3）、k2＝k1/2との関係を持たせ
て出力関数Ｚ（ｔ＋Ｔ）を求めると、 Ｚ（ｔ＋Ｔ）＝（f1×P1×r2÷r1） ×｛I2−I th2＋k2S（ｔ−Δτ１）｝ −｛f1×P1×Q2×r2÷P2÷r1｝ ×｛I2−I th2−（I1−I th1）/2｝２ ＋｛f1×k1×P1×r2÷２｝ ×｛Ｓ（ｔ−Δτ）−Ｓ（ｔ）｝ ＋｛f1×k1×Q1×r2÷２｝ ×［｛Ｓ（ｔ）｝２−｛Ｓ（ｔ−Δτ２）｝２］ … となる。
上記式でΔτ１＝T3−（T1＋T2） Δτ２＝T4−（T2＋T5 Ｔ＝T1＋T2＋T5 T1:分岐演算回路1aから分岐器３までの遅延時間、 T2:分岐器３から減算器32までの遅延時間、 T3:分岐演算回路１の出力部から減算器32までの遅延時
間、 T4:分岐器３から加算器17までの遅延時間、 T5:減算器32から加算器17までの遅延時間、 とする。
間、 T4:分岐器３から加算器17までの遅延時間、 T5:減算器32から加算器17までの遅延時間、 とする。
ここで遅延機構６、16の遅延時間Δτ１、Δτ２の変
化に対して出力信号の変化を調べたところ第３図に示す
表の結果を得ることができた。
化に対して出力信号の変化を調べたところ第３図に示す
表の結果を得ることができた。
この表から分かるように許容できる遅延機構16の遅延
精度は±8psecであり、したがって、この遅延精度範囲
で調整しなければならないことが分かった。
精度は±8psecであり、したがって、この遅延精度範囲
で調整しなければならないことが分かった。
一方、遅延機構６、16の調整遅延範囲について検討す
ると、以下のようになる。
ると、以下のようになる。
まず、遅延機構６では、メイン発光素子２の駆動遅延
時間と、第１サブ受光素子９及び増幅器10の応答時間等
に相当する遅延時間だけ分岐ライン30を通って来る信号
を遅延させる必要があるが、その遅延時間は高々2nsec
程度である。
時間と、第１サブ受光素子９及び増幅器10の応答時間等
に相当する遅延時間だけ分岐ライン30を通って来る信号
を遅延させる必要があるが、その遅延時間は高々2nsec
程度である。
一方、遅延機構16では、加算器８の応答時間、増幅器
11の応答時間による遅延時間、サブ半導体レーザ12の駆
動遅延時間、第２サブ受光素子14の応答時間による遅延
時間及び減衰器15の応答時間による遅延時間を総合した
総合遅延時間と、メイン光ファイバ線路４とサブ光ファ
イバ線路13との相対信号遅延時間とを合計した合計遅延
時間だけ信号を遅延しなければならない。この合計遅延
時間の内、最も大きいのはメイン光ファイバ線路４とサ
ブ光ファイバ線路13との相対信号遅延時間であり、信号
伝送方式にもよるが、例えば20km程度の信号伝達を行う
場合には、同一光ファイバケーブル内の２本の光ファイ
バを用いたとしても撚込み率の違いにより最大200nsec
程度、異なる波長の光信号を使用すると最大数nsec程度
の伝送時間の差が生じる。
11の応答時間による遅延時間、サブ半導体レーザ12の駆
動遅延時間、第２サブ受光素子14の応答時間による遅延
時間及び減衰器15の応答時間による遅延時間を総合した
総合遅延時間と、メイン光ファイバ線路４とサブ光ファ
イバ線路13との相対信号遅延時間とを合計した合計遅延
時間だけ信号を遅延しなければならない。この合計遅延
時間の内、最も大きいのはメイン光ファイバ線路４とサ
ブ光ファイバ線路13との相対信号遅延時間であり、信号
伝送方式にもよるが、例えば20km程度の信号伝達を行う
場合には、同一光ファイバケーブル内の２本の光ファイ
バを用いたとしても撚込み率の違いにより最大200nsec
程度、異なる波長の光信号を使用すると最大数nsec程度
の伝送時間の差が生じる。
上記検討より、遅延機構６としては最大調整範囲2nse
c、遅延精度±130psecの性能を持つ遅延機構が要求され
る。この様な性能をもった遅延機構を電気遅延回路で構
成することは当業者にとって容易である。
c、遅延精度±130psecの性能を持つ遅延機構が要求され
る。この様な性能をもった遅延機構を電気遅延回路で構
成することは当業者にとって容易である。
一方、遅延機構16については、最大調整範囲200nse
c、遅延精度±8psecの性能が要求される。このような広
い範囲でかつ高精度な遅延機構は、単に従来の電気遅延
回路を単に多段に構成しただけでは実現することが困難
である。
c、遅延精度±8psecの性能が要求される。このような広
い範囲でかつ高精度な遅延機構は、単に従来の電気遅延
回路を単に多段に構成しただけでは実現することが困難
である。
そこで、上記検討の結果より、本発明では遅延機構16
を２つの遅延機構16a、16bで構成し一方を遅延精度は余
り高くないが調整範囲が広い機構16aとし、他方を調整
範囲は小さいが遅延精度の高い機構16bとしている。こ
の様に構成し、概略の調整を一方の遅延機構16aで行
い、微調整を他方の遅延機構16bで行い、必要とされる
遅延時間を正確にかつ広範囲に渡って行うことを可能と
している。
を２つの遅延機構16a、16bで構成し一方を遅延精度は余
り高くないが調整範囲が広い機構16aとし、他方を調整
範囲は小さいが遅延精度の高い機構16bとしている。こ
の様に構成し、概略の調整を一方の遅延機構16aで行
い、微調整を他方の遅延機構16bで行い、必要とされる
遅延時間を正確にかつ広範囲に渡って行うことを可能と
している。
ここで概略の調整を行う遅延機構としては電気遅延回
路を利用してもよいが、光信号を遅延させるとすると、
先に説明した実施例に示すように光ファイバを用いる方
法もある。光ファイバの場合、200nsecの信号の遅延
は、約41mの長さの光ファイバを光信号が通る時間に相
当する。したがって、0.5nsecの遅延時間は光ファイバ
約0.1m（10cm）の光ファイバを通る時間に相当する。そ
して、数十ｍの光ファイバを±0.1mの精度で測定し切り
出すことは極めて容易であるので、概略の調整を行う遅
延機構（上記実施例の光ファイバ遅延線路16aに相当す
る）を光ファイバで構成することが可能でありかつ簡単
である。さらに光ファイバで構成する場合、後述するよ
うに光パルス試験器を用いて遅延時間の調整を行えば、
要求精度内での調整が極めて容易であるという利点があ
る。微調整を行う遅延機構（実施例の電気遅延回路16b
に相当する）は電気回路で容易に構成することができ
る。
路を利用してもよいが、光信号を遅延させるとすると、
先に説明した実施例に示すように光ファイバを用いる方
法もある。光ファイバの場合、200nsecの信号の遅延
は、約41mの長さの光ファイバを光信号が通る時間に相
当する。したがって、0.5nsecの遅延時間は光ファイバ
約0.1m（10cm）の光ファイバを通る時間に相当する。そ
して、数十ｍの光ファイバを±0.1mの精度で測定し切り
出すことは極めて容易であるので、概略の調整を行う遅
延機構（上記実施例の光ファイバ遅延線路16aに相当す
る）を光ファイバで構成することが可能でありかつ簡単
である。さらに光ファイバで構成する場合、後述するよ
うに光パルス試験器を用いて遅延時間の調整を行えば、
要求精度内での調整が極めて容易であるという利点があ
る。微調整を行う遅延機構（実施例の電気遅延回路16b
に相当する）は電気回路で容易に構成することができ
る。
ここで概略の遅延機構を、長い光ファイバもしくは電
線をコイル状に巻回して構成したり、また、多段の電気
遅延回路で構成すると、小形化することが難しい。そこ
で上記実施例のように送信局側に設けておくことにより
受信局の小形化が実現できる。この場合には、上記実施
例のように微調整用の遅延機構を電気回路で構成し、受
信局内の加算器17の入力直前に設け微調整を行うことに
より、受信局の小型化、高精度な調整が可能になる。
線をコイル状に巻回して構成したり、また、多段の電気
遅延回路で構成すると、小形化することが難しい。そこ
で上記実施例のように送信局側に設けておくことにより
受信局の小形化が実現できる。この場合には、上記実施
例のように微調整用の遅延機構を電気回路で構成し、受
信局内の加算器17の入力直前に設け微調整を行うことに
より、受信局の小型化、高精度な調整が可能になる。
上記実施例にしたがう光通信システムを以下の仕様で
試作した。
試作した。
メイン半導体レーザ２としては、発振波長1308nmのIn
GaAsPのファブリペロー型半導体レーザ、サブ半導体レ
ーザ12としては、発振波長1314nmのInGaAsPのファブリ
ペロー型半導体レーザ、メイン受光素子５、第１及び第
２サブ受光素子９、14としてはInGaAs−PINホトダイオ
ード、光ファイバ線路４、13としてはコア径９μｍ、ク
ラッド径125μｍの1.3μｍ帯用単一モード光ファイバの
長さ15kmのものを使用した。そして、伝送信号としては
40チャンネル（チャンネル:4〜12,M5〜M10、S24〜S33）
の映像搬送波を合成して使用した。
GaAsPのファブリペロー型半導体レーザ、サブ半導体レ
ーザ12としては、発振波長1314nmのInGaAsPのファブリ
ペロー型半導体レーザ、メイン受光素子５、第１及び第
２サブ受光素子９、14としてはInGaAs−PINホトダイオ
ード、光ファイバ線路４、13としてはコア径９μｍ、ク
ラッド径125μｍの1.3μｍ帯用単一モード光ファイバの
長さ15kmのものを使用した。そして、伝送信号としては
40チャンネル（チャンネル:4〜12,M5〜M10、S24〜S33）
の映像搬送波を合成して使用した。
そして、メイン光ファイバ線路４を伝送される主信号
と、サブ光ファイバ線路13を伝送される補正信号との遅
延調整を以下のように行った。
と、サブ光ファイバ線路13を伝送される補正信号との遅
延調整を以下のように行った。
まず、入力部１よりパルス信号を入力した場合にメイ
ン光ファイバ線路４に入射される光信号と、サブ光ファ
イバ線路13に入射される光信号との時間ズレを測定しD1
（2.8nsec）を測定した。次に、メイン光ファイバ線路
４の入力端部及びサブ光ファイバ線路13の入力端部から
波長1310nmの光パルス信号をOTDR（パルス光試験器）で
入射し、メイン光ファイバ線路４の出力端部及びサブ光
ファイバ線路のそれぞれの出力端部でのフレネル反射部
までの光路長を測定し、その光ファイバ線路４、13間の
相対差に相当する遅延時間D2（30.8nsec）を測定し、更
に、メイン及びサブ光ファイバ線路４、13の波長分散特
性、メイン及びサブ半導体レーザ２、12の発振波長の差
による遅延時間D3（0.2nsec）を算出した。そして、次
にこれらの遅延時間の合計D1＋D2＋D3＝33.8nsecを光フ
ァイバ1m当たりの遅延時間Ｆ＝4.86nsecで除算し、必要
な光ファイバ遅延線路16aの長さを求めた。その光ファ
イバ遅延線路16aの長さは6.95mであった。
ン光ファイバ線路４に入射される光信号と、サブ光ファ
イバ線路13に入射される光信号との時間ズレを測定しD1
（2.8nsec）を測定した。次に、メイン光ファイバ線路
４の入力端部及びサブ光ファイバ線路13の入力端部から
波長1310nmの光パルス信号をOTDR（パルス光試験器）で
入射し、メイン光ファイバ線路４の出力端部及びサブ光
ファイバ線路のそれぞれの出力端部でのフレネル反射部
までの光路長を測定し、その光ファイバ線路４、13間の
相対差に相当する遅延時間D2（30.8nsec）を測定し、更
に、メイン及びサブ光ファイバ線路４、13の波長分散特
性、メイン及びサブ半導体レーザ２、12の発振波長の差
による遅延時間D3（0.2nsec）を算出した。そして、次
にこれらの遅延時間の合計D1＋D2＋D3＝33.8nsecを光フ
ァイバ1m当たりの遅延時間Ｆ＝4.86nsecで除算し、必要
な光ファイバ遅延線路16aの長さを求めた。その光ファ
イバ遅延線路16aの長さは6.95mであった。
この長さの光ファイバを切り出し、第１図に示す光フ
ァイバ遅延線路16aとしてメイン光ファイバ線路４の入
力端部に接続挿入した。その接続挿入の後、加算器17の
手前で再度入力部１に光パルス信号を印加して、主信号
と補正信号との遅延時間差を測定したところ0.8nsecで
あり、電気遅延回路16bでもってこの遅延時間を再調整
した。これの状態で変調歪を測定したところフィードフ
ォワード方式を用いない場合に比べて変調歪を18.5dB小
さく抑制できることが確認できた。
ァイバ遅延線路16aとしてメイン光ファイバ線路４の入
力端部に接続挿入した。その接続挿入の後、加算器17の
手前で再度入力部１に光パルス信号を印加して、主信号
と補正信号との遅延時間差を測定したところ0.8nsecで
あり、電気遅延回路16bでもってこの遅延時間を再調整
した。これの状態で変調歪を測定したところフィードフ
ォワード方式を用いない場合に比べて変調歪を18.5dB小
さく抑制できることが確認できた。
本発明は上記実施例に限定されず種々の変形例が考え
られ得る。
られ得る。
例えば、上記実施例では、主信号と補正信号を伝送す
る光ファイバ線路をメイン光ファイバ線路とサブ光ファ
イバ線路と別々の光ファイバ線路を用いているが、この
光ファイバ線路を共通にしてもよい。この場合には主信
号と補正信号の光信号の異ならしめ、それぞれの信号を
合波器で合波し光ファイバ線路に導入し、一方伝送され
てきた合波信号を分波器で分波してその後、分波された
光信号をそれぞれ電気信号に変換した後合流させるよう
にしてもよい。
る光ファイバ線路をメイン光ファイバ線路とサブ光ファ
イバ線路と別々の光ファイバ線路を用いているが、この
光ファイバ線路を共通にしてもよい。この場合には主信
号と補正信号の光信号の異ならしめ、それぞれの信号を
合波器で合波し光ファイバ線路に導入し、一方伝送され
てきた合波信号を分波器で分波してその後、分波された
光信号をそれぞれ電気信号に変換した後合流させるよう
にしてもよい。
本発明の光通信システムでは、先に説明したように、
アナログ信号を強度変調方式で伝送するシステムにおい
て、光フィードフォワード法を利用し変調歪を抑制する
際、主信号と補正信号間の遅延時間差の調整に遅延精度
は余り高くないが調整範囲が広い遅延機構と調整範囲は
小さいが遅延精度の高い遅延機構とを組み合わせて使用
することにより、高精度で勝つ広範囲な遅延時間制御が
可能になり、強度変調の際発生する変調歪を常時極めて
小さく抑制することができる。
アナログ信号を強度変調方式で伝送するシステムにおい
て、光フィードフォワード法を利用し変調歪を抑制する
際、主信号と補正信号間の遅延時間差の調整に遅延精度
は余り高くないが調整範囲が広い遅延機構と調整範囲は
小さいが遅延精度の高い遅延機構とを組み合わせて使用
することにより、高精度で勝つ広範囲な遅延時間制御が
可能になり、強度変調の際発生する変調歪を常時極めて
小さく抑制することができる。
したがって、CATV等の画像信号の光伝送の際、効果的
である。
である。
第１図は、本発明に従う光通信システムの概略構成図、
第２図は、第１図に示す光通信システムにおける信号の
遅延時間の検討の際、使用するモデルシステムを示す
図、及び第３図は、第２図に示すモデルシステムの検討
結果の表を示す図である。 １……入力部、 1a……分岐演算回路、 ２……メイン半導体レーザ、 ３……分岐器、 ４……メイン光ファイバ線路、 ５……メイン受光素子、 ６、10、11……増幅器、 ９……第１サブ受光素子、 12……サブ半導体レーザ、 13……サブ光ファイバ線路、 14……第２サブ受光素子 15……減衰器、 16……遅延機構、 16a……光ファイバ遅延線路、 16b……電気遅延回路。
第２図は、第１図に示す光通信システムにおける信号の
遅延時間の検討の際、使用するモデルシステムを示す
図、及び第３図は、第２図に示すモデルシステムの検討
結果の表を示す図である。 １……入力部、 1a……分岐演算回路、 ２……メイン半導体レーザ、 ３……分岐器、 ４……メイン光ファイバ線路、 ５……メイン受光素子、 ６、10、11……増幅器、 ９……第１サブ受光素子、 12……サブ半導体レーザ、 13……サブ光ファイバ線路、 14……第２サブ受光素子 15……減衰器、 16……遅延機構、 16a……光ファイバ遅延線路、 16b……電気遅延回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−128638（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143732（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143733（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】アナログ信号を直接強度変調して信号を伝
送する光通信システムにおいて、 伝送すべきアナログ信号を第１及び第２の信号に分岐す
る第１分岐手段と、 前記第１の信号を強度変調し光信号を発する主発光手段
と、 前記主発光手段より発光された光信号を第１及び第２の
光信号に分岐する第２分岐手段と、 前記第２分岐手段に接続され、前記第１の光信号を第１
の遅延精度で遅延させることができる光信号遅延機構
と、 前記第２光信号に応じて電気信号を発生する第１の受光
手段と、 前記第１の受光手段からの電気信号と前記第２の電気信
号とを比較し、その比較結果を出力する比較手段と、 前記比較手段より得られた比較電気信号に応じて発光す
る補助発光手段と、 前記光信号遅延機構からの光信号に応じて電気信号を発
生する第２の受光手段と、 前記補助発光手段の発した光信号に応じて電気信号を生
成する第３の受光手段と、 前記第２の受光手段からの電気信号を第１の遅延精度よ
り高い遅延精度で遅延させる電気信号遅延機構と、 前記第３の受光手段及び前記電気信号遅延機構からの電
気信号を重ね合わせる合流手段とを含み、強度変調の
際、伝送信号に含まれる変調歪を抑制できる光通信シス
テム。 - 【請求項２】前記光信号遅延機構が所定の長さを有する
光ファイバ線路であり、前記電気信号遅延機構が電気遅
延回路で構成されている請求項１記載の光通信システ
ム。 - 【請求項３】前記光信号遅延機構が光通信システムの送
信側に設けられている請求項１又は２記載の光通信シス
テム。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325490A JP2607656B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 光通信システム |
| AU45543/89A AU618424B2 (en) | 1988-11-25 | 1989-11-24 | Optical communication system and communication method |
| EP19890121698 EP0370514B1 (en) | 1988-11-25 | 1989-11-24 | Optical communication system and communication method |
| DE1989625566 DE68925566T2 (de) | 1988-11-25 | 1989-11-24 | Optisches Übertragungssystem und Verfahren |
| US07/771,838 US5184244A (en) | 1988-11-25 | 1991-10-08 | Optical communication system and communication method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325490A JP2607656B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 光通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170732A JPH02170732A (ja) | 1990-07-02 |
| JP2607656B2 true JP2607656B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=18177460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63325490A Expired - Lifetime JP2607656B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-12-23 | 光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607656B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104917522A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 中国科学院微电子研究所 | 一种基于cmos的高精细度数控振荡器延迟基本单元 |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP63325490A patent/JP2607656B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104917522A (zh) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | 中国科学院微电子研究所 | 一种基于cmos的高精细度数控振荡器延迟基本单元 |
| CN104917522B (zh) * | 2014-03-12 | 2019-06-11 | 中国科学院微电子研究所 | 一种基于cmos的高精细度数控振荡器延迟基本单元 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02170732A (ja) | 1990-07-02 |
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