JP2610666B2 - 光通信システム及び光通信方法 - Google Patents
光通信システム及び光通信方法Info
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- JP2610666B2 JP2610666B2 JP63297486A JP29748688A JP2610666B2 JP 2610666 B2 JP2610666 B2 JP 2610666B2 JP 63297486 A JP63297486 A JP 63297486A JP 29748688 A JP29748688 A JP 29748688A JP 2610666 B2 JP2610666 B2 JP 2610666B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光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内の変調歪を抑制する光通信システ
ム及び通信方法に関する。
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内の変調歪を抑制する光通信システ
ム及び通信方法に関する。
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になり、
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になり、
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（INTERMODUL
ATION 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/F
M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、光出力波形に高次歪
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（INTERMODUL
ATION 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/F
M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、光出力波形に高次歪
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 T
RANSMISSION OF TV−CHANNELS ON OPTICAL FIBER,WITH
NON−LINIEARITIES CORRECTION BY REGULATED FEEDFOWA
RD"FRANKART.J.P etal. REV. H.F.ELECTRON TELECOMMUN
ICATION 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）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。
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 T
RANSMISSION OF TV−CHANNELS ON OPTICAL FIBER,WITH
NON−LINIEARITIES CORRECTION BY REGULATED FEEDFOWA
RD"FRANKART.J.P etal. REV. H.F.ELECTRON TELECOMMUN
ICATION 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）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
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、実際に使用する半導体レーザ等の発光手段は環境・
経年変化等により発光特性、特にスロープ効率（入力電
流／光出力の関数の１次の項の係数等）に変化が生じて
しまうことがある。この様な場合には、先に説明した光
フィードフォワード法では、初期にシステムの作動パラ
メータ等を理想状態に設定してあったとしても、この様
な特性の変化により理想状態からずれてしまい変調歪を
増大させてしまうことがある。しかし従来このような環
境等の変化により生じる光通信システム系のパラメータ
の変動に対しては何等考慮が払われておらず、変調歪を
十分に抑制することができなかった。
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、実際に使用する半導体レーザ等の発光手段は環境・
経年変化等により発光特性、特にスロープ効率（入力電
流／光出力の関数の１次の項の係数等）に変化が生じて
しまうことがある。この様な場合には、先に説明した光
フィードフォワード法では、初期にシステムの作動パラ
メータ等を理想状態に設定してあったとしても、この様
な特性の変化により理想状態からずれてしまい変調歪を
増大させてしまうことがある。しかし従来このような環
境等の変化により生じる光通信システム系のパラメータ
の変動に対しては何等考慮が払われておらず、変調歪を
十分に抑制することができなかった。
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、変調歪に最
も影響を及ぼす光通信システム内のパラメータを随時監
視し、このパラメータの状態にしたがって光通信システ
ムの動作パラメータを補正できるようにした光通信シス
テム及び光通信方法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、変調歪に最
も影響を及ぼす光通信システム内のパラメータを随時監
視し、このパラメータの状態にしたがって光通信システ
ムの動作パラメータを補正できるようにした光通信シス
テム及び光通信方法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
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１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、
前記第２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及び第３
の受光手段からの電気信号を重ねる合流手段と、前記補
助発光手段の入出力特性のパラメータを算出し、前記光
通信システム内の作動パラメータを調整する調整手段と
を含むことを特徴とする。
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１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、
前記第２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及び第３
の受光手段からの電気信号を重ねる合流手段と、前記補
助発光手段の入出力特性のパラメータを算出し、前記光
通信システム内の作動パラメータを調整する調整手段と
を含むことを特徴とする。
更に本発明の光通信システムは、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１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、前記第２の光信号及び前
記補助発光手段の発した光信号を合流し、その合流した
光信号に応じて電気信号を生成する第２の受光手段と、
前記補助発光手段の入出力特性のパラメータを算出し、
前記光通信システム内の作動パラメータを調整する調整
手段とを含むことを特徴とする。
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１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、前記第２の光信号及び前
記補助発光手段の発した光信号を合流し、その合流した
光信号に応じて電気信号を生成する第２の受光手段と、
前記補助発光手段の入出力特性のパラメータを算出し、
前記光通信システム内の作動パラメータを調整する調整
手段とを含むことを特徴とする。
又、更に本発明の通信方法は、アナログ信号を直接強
度変調方式により変調して光伝送する光通信方法であっ
て、送信すべき信号を光信号に強度変調する主発光手段
の発する光信号の一部を電気信号に変換し、送信すべき
信号と比較し、その比較結果を補正用光発光手段で光信
号に強度変調し、前記主光発光手段の出力の一部に加
え、送信すべき信号のフィードフォワード処理を行い、
更に、補正用光発光手段の特性パラメータを随時測定
し、その測定された特性パラメータの値に基づき、通信
システムの動作パラメータを随時更新することを特徴と
する。
度変調方式により変調して光伝送する光通信方法であっ
て、送信すべき信号を光信号に強度変調する主発光手段
の発する光信号の一部を電気信号に変換し、送信すべき
信号と比較し、その比較結果を補正用光発光手段で光信
号に強度変調し、前記主光発光手段の出力の一部に加
え、送信すべき信号のフィードフォワード処理を行い、
更に、補正用光発光手段の特性パラメータを随時測定
し、その測定された特性パラメータの値に基づき、通信
システムの動作パラメータを随時更新することを特徴と
する。
本発明の光通信システム及び光通信方法では、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、変
調歪に最も影響を与える補正用発光手段の入力電流・光
出力特性を随時監視し、この特性の変化に応じて通信シ
ステム系のパラメータを補正するフィードバックコント
ロールを行うことにより、環境・経年変化等による半導
体レーザの特性変化の影響を抑制し変調歪の抑制を可能
にしている。
ように構成し、光フィードフォワード方式を採用し、変
調歪に最も影響を与える補正用発光手段の入力電流・光
出力特性を随時監視し、この特性の変化に応じて通信シ
ステム系のパラメータを補正するフィードバックコント
ロールを行うことにより、環境・経年変化等による半導
体レーザの特性変化の影響を抑制し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信号発生器
11より発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９とよ
り構成されている。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。この分岐ライン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５及び復調された信号を所定の増
幅率で増幅し、先に説明した分岐ライン30に伝送する増
幅器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32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、電気
信号を光信号に強度変調するサブ半導体レーザ７、この
サブ半導体レーザ７で発した光信号を伝送するサブ光フ
ァイバ線路８、サブ光ファイバ線路８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10が設けれて
いる。そしてこのフィードフォワードライン33の他端は
先に説明したメイン受光素子９の出力ライン34に接続さ
れている。そして、この出力ライン34とフィードフォワ
ード用ライン33との合流点35には、この光通信システム
の受信部21が接続されている。
11より発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９とよ
り構成されている。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。この分岐ライン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５及び復調された信号を所定の増
幅率で増幅し、先に説明した分岐ライン30に伝送する増
幅器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32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、電気
信号を光信号に強度変調するサブ半導体レーザ７、この
サブ半導体レーザ７で発した光信号を伝送するサブ光フ
ァイバ線路８、サブ光ファイバ線路８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10が設けれて
いる。そしてこのフィードフォワードライン33の他端は
先に説明したメイン受光素子９の出力ライン34に接続さ
れている。そして、この出力ライン34とフィードフォワ
ード用ライン33との合流点35には、この光通信システム
の受信部21が接続されている。
更に、この光通信システムには、サブ半導体レーザ７
の入力電流・光出力特性のパラメータ、例えば、スロー
プ効率、閾値電流等を測定するため、サブ半導体レーザ
７の発光した光を受光し電気信号に変換する第３サブ受
光素子16と、サブ半導体レーザ７に検査用の電流を掃引
して印加できる電流掃引機構19と、第３サブ受光素子19
に接続されサブ半導体レーザ７の入力電流・光出力特性
のパラメータを演算算出するパラメータ算出機構18とが
設けれている。そして、電流掃引機構19の電流掃引中の
サブ半導体レーザ７の入力電流（掃引、印加されている
電流）・光出力（第３サブ受光素子16の出力）特性に基
づきパラメータ算出機構18でサブ半導体レーザ７の特性
パラメータを求める。更に、この光通信システムには、
上記電流掃引機構16及びパラメータ算出機構18を抑制
し、得られたサブ半導体レーザ７の入力電流・光出力特
性のパラメータにしたがって、変調歪を抑制するように
信号発生器11及びこの光通信システムの作動パラメー
タ、例えば増幅器６等の増幅率等を制御するコンピュー
タ20が備えられている。すなわち、このパラメータ算出
機構18より得られたパラメータに基づいて、この光通信
システムの動作パラメータを補正するフィードバック制
御がなされ、変調歪が抑制されるのである。このパラメ
ータの算出及びフィードバック制御は随時、例えば定期
的に行われるのである。
の入力電流・光出力特性のパラメータ、例えば、スロー
プ効率、閾値電流等を測定するため、サブ半導体レーザ
７の発光した光を受光し電気信号に変換する第３サブ受
光素子16と、サブ半導体レーザ７に検査用の電流を掃引
して印加できる電流掃引機構19と、第３サブ受光素子19
に接続されサブ半導体レーザ７の入力電流・光出力特性
のパラメータを演算算出するパラメータ算出機構18とが
設けれている。そして、電流掃引機構19の電流掃引中の
サブ半導体レーザ７の入力電流（掃引、印加されている
電流）・光出力（第３サブ受光素子16の出力）特性に基
づきパラメータ算出機構18でサブ半導体レーザ７の特性
パラメータを求める。更に、この光通信システムには、
上記電流掃引機構16及びパラメータ算出機構18を抑制
し、得られたサブ半導体レーザ７の入力電流・光出力特
性のパラメータにしたがって、変調歪を抑制するように
信号発生器11及びこの光通信システムの作動パラメー
タ、例えば増幅器６等の増幅率等を制御するコンピュー
タ20が備えられている。すなわち、このパラメータ算出
機構18より得られたパラメータに基づいて、この光通信
システムの動作パラメータを補正するフィードバック制
御がなされ、変調歪が抑制されるのである。このパラメ
ータの算出及びフィードバック制御は随時、例えば定期
的に行われるのである。
半導体レーザは一般的にいって作動環境の温度によっ
てその特性が変動する。例えば、発振波長1300nmのファ
ブリペロー型InGaAsP半導体レーザでは、その作動環境
温度が20℃から50℃に変化するとスロープ効率が10％、
閾値電流が30％程度変動する。そこで、メイン半導体レ
ーザ２及びサブ半導体レーザ７には、それぞれの温度環
境を一定に保つための温度制御機構14、15のいわゆる自
動温度制御回路（ATC、Automatic Temperture Contro
l）を接続し、温度環境を安定化させておくことが好ま
しい。また、半導体レーザは一般的にいって経年変化に
よりその特性が変動する。例えば、発振波長1300nmのフ
ァブリペロー型InGaAsP半導体レーザでは、10年間使用
後ではスロープ効率、閾値電流が共に50％以上変化する
ことが知られている。したがって、定電流動作では半導
体レーザの出力が大きく変動する恐れがあり、そこで、
メイン及びサブの半導体レーザの裏面からの光出力をモ
ニター用受光素子12及び第３サブ受光素子16でモニター
し、それぞれの光出力が一定となるように順電流を調節
できる自動光出力安定機構13、17、いわゆる自動出力制
御回路（APT、Automatic Power Control）を設け、発光
出力を安定化させておくことが好ましい。
てその特性が変動する。例えば、発振波長1300nmのファ
ブリペロー型InGaAsP半導体レーザでは、その作動環境
温度が20℃から50℃に変化するとスロープ効率が10％、
閾値電流が30％程度変動する。そこで、メイン半導体レ
ーザ２及びサブ半導体レーザ７には、それぞれの温度環
境を一定に保つための温度制御機構14、15のいわゆる自
動温度制御回路（ATC、Automatic Temperture Contro
l）を接続し、温度環境を安定化させておくことが好ま
しい。また、半導体レーザは一般的にいって経年変化に
よりその特性が変動する。例えば、発振波長1300nmのフ
ァブリペロー型InGaAsP半導体レーザでは、10年間使用
後ではスロープ効率、閾値電流が共に50％以上変化する
ことが知られている。したがって、定電流動作では半導
体レーザの出力が大きく変動する恐れがあり、そこで、
メイン及びサブの半導体レーザの裏面からの光出力をモ
ニター用受光素子12及び第３サブ受光素子16でモニター
し、それぞれの光出力が一定となるように順電流を調節
できる自動光出力安定機構13、17、いわゆる自動出力制
御回路（APT、Automatic Power Control）を設け、発光
出力を安定化させておくことが好ましい。
ここで、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してある。
理については先に掲げた文献に詳細に示してある。
以下、上記実施例において、特にサブ半導体レーザの
特性パラメータについて随時、そのパラメータを測定
し、その結果を光フィードフォワードコントロールにフ
ィードバックさせている理由を第２図及び第３図を参照
しつつ説明する。
特性パラメータについて随時、そのパラメータを測定
し、その結果を光フィードフォワードコントロールにフ
ィードバックさせている理由を第２図及び第３図を参照
しつつ説明する。
第２図は、光フィードフォワードコントロールを検討
するためのモデルシステムを示している。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。
するためのモデルシステムを示している。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。
ここで、メイン半導体レーザ２及びサブ半導体レーザ
７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。
７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−Ith1）−Q1（ｘ−Ith1）２ O2（ｘ）＝P2（ｘ−Ith2）−Q2（ｘ−Ith2）２ ここで、P1、P2、Q1、Q2、は特性パラメータ、Ith1 I
th2は閾値電流値である。
th2は閾値電流値である。
分岐器３の分岐比を1:1, メイン受光素子９、第１サブ受光素子５、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、 Y1＝r1x Y2＝r2x Y3＝r3x 増幅器６の増幅率をｂと仮定し、入力ｘに対して出力
Ｗ＝bxとする。
光素子10のそれぞれの光入力ｘに対する出力Ｙを、 Y1＝r1x Y2＝r2x Y3＝r3x 増幅器６の増幅率をｂと仮定し、入力ｘに対して出力
Ｗ＝bxとする。
更に、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、
合流点35での出力Ｚを求めるとＺはＳ（ｔ）の関数、す
なわち Ｚ＝Ｚ（Ｓ（ｔ）） … となる。
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、
合流点35での出力Ｚを求めるとＺはＳ（ｔ）の関数、す
なわち Ｚ＝Ｚ（Ｓ（ｔ）） … となる。
ここで、Ｓ（ｔ）の一次の項以外の係数、すなわち非
線形項の係数が零となるように上記b,k1、k2を選ぶと、 ｂ＝r1/（P2×r2×r3） … （k2/k1）＝（1/2）（P1×r1）÷（P2×r3） … となる。すなわち、上記のようなパラメータを選択する
ことにより変調歪を理論上抑制することができる。
線形項の係数が零となるように上記b,k1、k2を選ぶと、 ｂ＝r1/（P2×r2×r3） … （k2/k1）＝（1/2）（P1×r1）÷（P2×r3） … となる。すなわち、上記のようなパラメータを選択する
ことにより変調歪を理論上抑制することができる。
しかしいったん上記式、に示すようなパラメータ
を設定した後、その後のメイン半導体レーザ及びサブ半
導体レーザ、メイン受光素子、第１及び第２サブ受光素
子の各パラメータの変動に対する出力Ｚ（Ｓ（ｔ））へ
の影響を，を用いて計算したところ第３図に示す表
の結果を得ることができた。この表において許容変動範
囲は、変調歪をフィードフォワードが無い場合と比較し
て15dB以下に抑制できる変動範囲を示している。この差
からもわかるように、変調歪に最も影響を与えるパラメ
ータはサブ半導体レーザ７のスロープ効率であり、各素
子の有する安定性を考慮すると、サブ半導体レーザ７の
スロープ効率の変動に対して、補正していかなければな
らないことがわかった。そこで、本発明の光通信システ
ムでは、この結果よりサブ半導体レーザの特性パラメー
タを随時監視し、その変動に対して、光通信システムの
作動パラメータ、例えば増幅器等の増幅率を補正してい
くことにより変調歪を効率良く抑制することができるの
である。
を設定した後、その後のメイン半導体レーザ及びサブ半
導体レーザ、メイン受光素子、第１及び第２サブ受光素
子の各パラメータの変動に対する出力Ｚ（Ｓ（ｔ））へ
の影響を，を用いて計算したところ第３図に示す表
の結果を得ることができた。この表において許容変動範
囲は、変調歪をフィードフォワードが無い場合と比較し
て15dB以下に抑制できる変動範囲を示している。この差
からもわかるように、変調歪に最も影響を与えるパラメ
ータはサブ半導体レーザ７のスロープ効率であり、各素
子の有する安定性を考慮すると、サブ半導体レーザ７の
スロープ効率の変動に対して、補正していかなければな
らないことがわかった。そこで、本発明の光通信システ
ムでは、この結果よりサブ半導体レーザの特性パラメー
タを随時監視し、その変動に対して、光通信システムの
作動パラメータ、例えば増幅器等の増幅率を補正してい
くことにより変調歪を効率良く抑制することができるの
である。
また、このようなサブ半導体レーザ７の特性パラメー
タ７の変動、特にスロープ効率の変動に対しては、先に
説明した半導体レーザの自動光出力制御機構13、17等で
はその変化を修正できず半導体レーザの光信号の振幅出
力は初期から変動したままであり、光フィードフォワー
ド法によってもこのスロープ効率の変動による変調歪を
抑制することができない。
タ７の変動、特にスロープ効率の変動に対しては、先に
説明した半導体レーザの自動光出力制御機構13、17等で
はその変化を修正できず半導体レーザの光信号の振幅出
力は初期から変動したままであり、光フィードフォワー
ド法によってもこのスロープ効率の変動による変調歪を
抑制することができない。
上記実施例にしたがう光通信システムを以下の仕様で
試作して従来の光通信システム、フィードフォワード方
式を採用したものと比較した。
試作して従来の光通信システム、フィードフォワード方
式を採用したものと比較した。
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７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９、第１、第２
及び第３サブ受光素子５、10、16及びモニター用受光素
子12としてはInGaAs−PINホトダイオード、光ファイバ
線路４、８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、伝送信号として
は40チャンネル（チャンネル:4〜12、M5〜M10,S24〜S3
3）の映像搬送波を合成して使用した。そして受信部21
にはスペクトラムアナライザを接続した。そして伝送実
験では、温度制御機構15を用いてサブ半導体レーザ７の
温度環境を変え、その光出力特性を変化させて、経年時
の光出力特性を再現した。これは、半導体レーザの経年
変化を短時間で調べることができないため、半導体レー
ザの経年変化状態が、その環境温度を上昇させた場合と
同じ傾向をしめすことに着目し経年変化の代わりに温度
変化を利用し経年変化の実験を行った。またこの実験で
は、以下のステップを実施することにより、上記実施例
の光通信システムの動作を再現した。
GaAsPのファブリペロー型半導体レーザ、サブ半導体レ
ーザ７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９、第１、第２
及び第３サブ受光素子５、10、16及びモニター用受光素
子12としてはInGaAs−PINホトダイオード、光ファイバ
線路４、８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、伝送信号として
は40チャンネル（チャンネル:4〜12、M5〜M10,S24〜S3
3）の映像搬送波を合成して使用した。そして受信部21
にはスペクトラムアナライザを接続した。そして伝送実
験では、温度制御機構15を用いてサブ半導体レーザ７の
温度環境を変え、その光出力特性を変化させて、経年時
の光出力特性を再現した。これは、半導体レーザの経年
変化を短時間で調べることができないため、半導体レー
ザの経年変化状態が、その環境温度を上昇させた場合と
同じ傾向をしめすことに着目し経年変化の代わりに温度
変化を利用し経年変化の実験を行った。またこの実験で
は、以下のステップを実施することにより、上記実施例
の光通信システムの動作を再現した。
まず、ステップ１では温度制御機構15を用いて、サブ
半導体レーザ７の環境温度を０℃にする。
半導体レーザ７の環境温度を０℃にする。
次に、ステップ２では、サブ半導体レーザ７の入力電
流・光出力特性を測定し、特性パラメータ、例えばスロ
ープ効率、閾値電流等を算出する。
流・光出力特性を測定し、特性パラメータ、例えばスロ
ープ効率、閾値電流等を算出する。
次に、ステップ３では、ステップ２で得られた特性パ
ラメータに基づき、先に説明したパラメータk1、k2、ｂ
を設定する。
ラメータに基づき、先に説明したパラメータk1、k2、ｂ
を設定する。
次に、ステップ４では、実際に信号を伝送させてその
変調歪を測定する。
変調歪を測定する。
次にサブ半導体レーザ７の温度環境を例えば25℃、50
℃、70℃と変化させて上記ステップ１−４を実施し、そ
れぞれの温度における変調歪を測定した。
℃、70℃と変化させて上記ステップ１−４を実施し、そ
れぞれの温度における変調歪を測定した。
ここで得られたサブ半導体レーザ７の入力電流・光出
力特性の温度依存性を第４図に示す。また、各温度環境
における上記式の左辺の値を求め第５図に実線で示
す。一方、この比較例として、従来の光通信システム
を、上記ステップ４のみを実施して再現し、そのときの
上記式の左辺の値を求め第５図に点線で示す。この第
５図の一点鎖線は58dB、すなわち許容限界を示してい
る。この第５図からわかるように、本発明の光通信シス
テムでは、経年変化によるサブ半導体レーザ７の特性変
化に対しても変調歪を抑制できることが確認された。
力特性の温度依存性を第４図に示す。また、各温度環境
における上記式の左辺の値を求め第５図に実線で示
す。一方、この比較例として、従来の光通信システム
を、上記ステップ４のみを実施して再現し、そのときの
上記式の左辺の値を求め第５図に点線で示す。この第
５図の一点鎖線は58dB、すなわち許容限界を示してい
る。この第５図からわかるように、本発明の光通信シス
テムでは、経年変化によるサブ半導体レーザ７の特性変
化に対しても変調歪を抑制できることが確認された。
なお、実際の光通信システムでは、そこに使用される
半導体レーザの環境温度は温度制御機構14、15等により
精密にコントロールされており、経年変化がその入力電
流、光出力特性の変化をひきおこす。しかし、この経年
変化は穏やかなものであるため、一週間、１か月といっ
た期間毎に自動的にサブ半導体レーザ７の入力電流・光
出力特性を測定し、光通信システムの動作パラメータを
再設定してもよい。これにより常時、最適な状態での光
フィードフォワードが可能になる。
半導体レーザの環境温度は温度制御機構14、15等により
精密にコントロールされており、経年変化がその入力電
流、光出力特性の変化をひきおこす。しかし、この経年
変化は穏やかなものであるため、一週間、１か月といっ
た期間毎に自動的にサブ半導体レーザ７の入力電流・光
出力特性を測定し、光通信システムの動作パラメータを
再設定してもよい。これにより常時、最適な状態での光
フィードフォワードが可能になる。
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の
変形例が考えられ得る。
変形例が考えられ得る。
具体的には、上記実施例では、サブ半導体レーザ７の
入力電流・光出力特性のみを随時測定し、その特性パラ
メータを光通信システムの光フィードフォワードコント
ロールにフィードバックしているが、メイン半導体レー
ザ２に対しても入力電流・光出力特性の特性パラメータ
をフィードバックするようにしてもよい。
入力電流・光出力特性のみを随時測定し、その特性パラ
メータを光通信システムの光フィードフォワードコント
ロールにフィードバックしているが、メイン半導体レー
ザ２に対しても入力電流・光出力特性の特性パラメータ
をフィードバックするようにしてもよい。
また、上記実施例では、メイン光ファイバ線路４とサ
ブ光ファイバ線路８とを別個に設けているが、光合分波
器を用いることによりメイン及びサブの光ファイバ線路
を共用してもよい。
ブ光ファイバ線路８とを別個に設けているが、光合分波
器を用いることによりメイン及びサブの光ファイバ線路
を共用してもよい。
更に上記実施例ではメイン半導体レーザ２及びサブ半
導体レーザ７の発した光信号をそれぞれ別の光ファイバ
線路4,8で伝送し、それぞれメイン受光素子９及び第２
サブ受光素子10で電気信号に変換し、そののち合成して
いるが、このように光信号をそれぞれ別個に伝送せず、
光信号を合成したのち１つの受光素子で電気信号に変換
するようにしてもよい。
導体レーザ７の発した光信号をそれぞれ別の光ファイバ
線路4,8で伝送し、それぞれメイン受光素子９及び第２
サブ受光素子10で電気信号に変換し、そののち合成して
いるが、このように光信号をそれぞれ別個に伝送せず、
光信号を合成したのち１つの受光素子で電気信号に変換
するようにしてもよい。
本発明の光通信システム及び光通信方法では、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、随時、補正光信号発生用の半導体レ
ーザの特性パラメータを測定し、光フィードフォワード
の動作パラメータをその測定値に基づいて補正すること
により、伝送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。
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、随時、補正光信号発生用の半導体レ
ーザの特性パラメータを測定し、光フィードフォワード
の動作パラメータをその測定値に基づいて補正すること
により、伝送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のフィードフォ
ワード原理検討のための説明図、第３図は、第１図に示
す光通信システムの各構成要素の動作パラメータの伝送
信号の変調歪への影響度を示す表の図、第４図は、半導
体レーザの特性の温度依存性を示す図、及び第５図は、
本発明の光通信システムの効果を説明する図である。 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……第１サブ受光素子、６……増
幅器、７……サブ半導体レーザ、８……サブ光ファイバ
線路、９……メイン受光素子、10……第２サブ受光素
子、11……信号発生器、12……モニター用受光素子、1
3、17……自動光出力制御機構、16……第３サブ受光素
子、18……パラメータ算出機構、19……電流掃引機構、
20……コンピュータ、21……受信部。
第２図は、第１図に示す光通信システムのフィードフォ
ワード原理検討のための説明図、第３図は、第１図に示
す光通信システムの各構成要素の動作パラメータの伝送
信号の変調歪への影響度を示す表の図、第４図は、半導
体レーザの特性の温度依存性を示す図、及び第５図は、
本発明の光通信システムの効果を説明する図である。 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……第１サブ受光素子、６……増
幅器、７……サブ半導体レーザ、８……サブ光ファイバ
線路、９……メイン受光素子、10……第２サブ受光素
子、11……信号発生器、12……モニター用受光素子、1
3、17……自動光出力制御機構、16……第３サブ受光素
子、18……パラメータ算出機構、19……電流掃引機構、
20……コンピュータ、21……受信部。
Claims (5)
- 【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１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、 前記第２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及び第３の受光手段からの電気信号を重ねる合
流手段と、 前記補助発光手段の入出力特性のパラメータを算出し、
前記光通信システム内の作動パラメータを調整する調整
手段とを含む光通信システム。 - 【請求項２】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１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、 前記第２の光信号及び前記補助発光手段の発した光信号
を合流し、その合流した光信号に応じて電気信号を生成
する第２の受光手段と、 前記補助発光手段の入出力特性のパラメータを算出し、
前記光通信システム内の作動パラメータを調整する調整
手段とを含む光通信システム。 - 【請求項３】前記調整手段が、前記補助発光手段の入力
電流を掃引する掃引手段と、前記掃引手段から入力電流
に応じ発生した光信号を受光し光信号に応じた電流を発
する第４の受光手段と、前記第４の受光手段と前記掃引
手段に接続され、前記補助発光手段の入出力特性のパラ
メータを算出する演出手段とを含む請求項１又は２記載
の光通信システム。 - 【請求項４】前記入出力特性のパラメータが閾値電流及
びスロープ効率である請求項1,2又は３記載の光通信シ
ステム。 - 【請求項５】アナログ信号を直接強度変調方式により変
調して光伝送する光通信方法において、 送信すべき信号を光信号に強度変調する主光発光手段の
発する光信号の一部を電気信号に変換し、送信すべき信
号と比較し、その比較結果を補正用光発光手段で光信号
に強度変調し、前記主光発光手段の出力の一部に加え、
送信すべき信号のフィールフォワード処理を行い、更
に、補正用光発光手段の特性パラメータを随時測定し、
その測定された特性パラメータの値に基づいて、通信シ
ステムの動作パラメータを随時更新する光通信方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63297486A JP2610666B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 光通信システム及び光通信方法 |
| 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 |
| AU45543/89A AU618424B2 (en) | 1988-11-25 | 1989-11-24 | Optical communication system and communication method |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP63297486A JP2610666B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 光通信システム及び光通信方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02143732A JPH02143732A (ja) | 1990-06-01 |
| JP2610666B2 true JP2610666B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=17847125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63297486A Expired - Lifetime JP2610666B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 光通信システム及び光通信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610666B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046138A (en) * | 1989-06-26 | 1991-09-03 | General Instrument Corporation | Self-aligning analog laser transmitter |
| JPH10145297A (ja) | 1996-11-08 | 1998-05-29 | Nec Corp | フィードフォワード歪補償方式 |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP63297486A patent/JP2610666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02143732A (ja) | 1990-06-01 |
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