JP3017238B2 - 光送受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、光ファイバなどを介して光信号の送受を
行う光送受信装置に関する。

【従来の技術】

光ファイバなどを介して光信号の送受を行う光送受信
装置では、電気信号を送受する場合と異なり、光ファイ
バ端面などにおける反射の問題が基本的に存在する。す
なわち、これらの光の反射により、自ら送信した光信号
が反射して戻ってきて、相手局からの受信信号と混在
し、受信S/N比を劣化させたり、甚だしい場合には受信
不能にまでなることがある。 そこで、従来より、反射光の影響を低減した光送受信
装置が考えられている。一例として光ファイバを利用し
た通話機について述べる。この光ファイバ利用の通話機
では、１心の光ファイバで双方向の通話ができることが
望ましく、そのことから双方の信号の干渉を避けるため
に複数の波長を使用する波長多重方式や、複数の周波数
を使用する周波数多重方式を採用するのが一般的であ
る。 まず、波長多重方式の光ファイバ通話機の場合、第３
図に示すように、Ａ局とＢ局とを光ファイバ37で接続し
てこれらの間で通話を行うものとし、各局では、音声信
号を変調器31で変調して発光素子32を駆動し、それから
の光信号を合分波器33及び光コネクタ34を介して光ファ
イバ37に送るとともに、この光ファイバ37を介して送ら
れてくる光信号を合分波器33で分波し、受光素子35で電
気信号に変換し、復調器36で音声信号に復調するという
構成で通話器が形成されている。この場合、まったく同
一の構成であるが、発光素子32の発光波長と合分波器33
で取り出す波長とをＡ側とＢ側とで異なるものとする。
すなわち、発光波長はＡ側ではλ１、Ｂ側ではλ２とな
る。すると、Ａ側の受信波長はλ２となり、Ｂ側の受信
波長はλ１となるので、Ａ側の合分波器33はλ２の波長
成分のみを取り出す波長特性とし、Ｂ側の合分波器33は
λ２の波長成分のみを取り出す波長特性とする。これに
より、A,B双方の側において自ら送信した光信号が光コ
ネクタ34などで反射して戻ってくるが、その反射光の波
長は受信すべき相手側の光信号の波長とは異なっている
ため、合分波器33の分波特性を高めたり、光フィルタを
用いるなどの光信号の段階での波長選択性を向上させる
ことにより、この反射光の影響を除くことができる。 周波数多重方式の光ファイバ通話器の場合は第４図の
ように、光ファイバ48の両側（Ａ側及びＢ側）での通話
器は、それぞれ、音声信号を変調器41で変調して発光素
子42を駆動し、それからの光信号を合分岐器43及び光コ
ネクタ44を介して光ファイバ48に送るとともに、この光
ファイバ38を介して送られてくる光信号を合分岐器43で
分波し、受光素子45で電気信号に変換し、この電気信号
をフィルタ46を介して復調器47に送って音声信号に復調
するという構成となる。この場合、両方の通話器の発光
素子42の発光波長は同じλにするのであるが、音声信号
で変調される被変調信号の周波数を相互に異なるものと
し、電気的なフィルタ45により、受信した相手の信号を
自らの信号から区別するように構成する。すなわち、こ
の場合、光コネクタ44等で反射して戻ってくる自らの信
号も、相手からの信号も同じ波長であるので、光信号の
段階では区別できないが、受信素子45により電気信号に
変換された後ではキャリアの周波数によって区別できる
ので、電気的なフィルタ46を用いて反射光の影響を除く
ようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、これら波長多重方式及び周波数多重方
式の場合、一方の通話器は、ある波長の光信号、あるい
は特定周波数の信号をキャリアとした光信号しか受信で
きず、通話相手が限られてしまうという欠点がある。こ
れを避けるためには、いずれの方式の場合でも、第３
図、第４図に示した自局及び相手局双方の通話器を一ま
とめにしたような構成で一方の通話器を形成すればよい
がそうすると構成部品の無駄が多くなり、また高価にな
ってしまうという問題が生じる。 すなわち、波長多重方式の場合、一つの通話器に発光
波長λ１の発光素子と発光波長λ２の発光素子とを備え
るとともに、波長λ１のみを取り出す分波器または光フ
ィルタと波長λ２のみを取り出す分波器または光フィル
タを備えるようにすれば、相手側の送信波長がλ１でも
λ２でもその波長の光信号を光フィルタ等から取り出す
ことができ、またその受信した光信号の波長に応じて自
らの送信波長をそれとは異なる波長に切り換えることに
より、相手局の通話器の送信波長がいずれであっても通
話可能となる。しかし、このように構成することは、１
個の通話器に高価な発光素子が２個必要であるなど、光
の送受系をほとんど２重にしなければならないことを意
味し、非常に高価になるとともに、使用しない光の送受
系（発光素子を含む）が常に１系統は存在するという無
駄となる。 また、周波数多重方式の場合、一つの通話器に、２つ
の周波数のキャリアを発生する装置と、それら周波数の
成分をそれぞれを取り出す２つの電気的フィルタを内蔵
させ、相手局からのキャリア周波数成分を一方の電気的
フィルタより取り出し、それとは異なる周波数のキャリ
アを用いて自らの光信号を作るというようにすれば、相
手局のキャリア周波数がいずれであっても、相互の通話
が可能となる。しかし、この場合も、２重の構成とな
り、無駄が多いとともに高価となる。また、この周波数
多重方式の場合は、電気的なフィルタにきわめて大きな
減衰特性が要求されるため、このようなものの構成が困
難であることや物理的に大きなスペースを要するという
固有の問題もあり、とくに特定局間でしか通話できない
という制限を除くために２重に構成する場合にはこの問
題が倍増することになる。 この発明は、比較的簡単な構成で且つ価格的にも高価
とならないようにして反射光の影響を押え、しかも特定
局間でしか通信できないという制限を除くことができ
る、光送受信装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明による光送受信装
置では、相手局との通信用光伝送路に結合される発光手
段及び受光手段と、送出すべき信号により被変調信号を
変調する変調手段と、該被変調信号とは異なる周波数の
周期的に断続するパイロット信号を、その断続周期の位
相を相手局とずらすようにして発生するパイロット信号
発生手段と、該パイロット信号を上記変調後の信号とと
もに上記発光手段に送る手段と、上記受光手段の出力信
号より相手局から送られてきた信号を復調する手段と、
上記発光手段に入力される信号を増幅し且つその位相を
調整して上記受光手段の出力信号に加える、増幅度及び
移相量可変型の増幅及び移相手段と、上記受光手段の出
力信号に含まれる自らのパイロット信号を検出し、その
振幅及び位相を上記増幅及び移相手段の増幅度及び移相
量にフィードバックするパイロット信号検出手段とが備
えられる。

【作用】

発光手段には送出すべき信号で変調された信号及びパ
イロット信号が入力され、この入力信号に対応した光信
号が発生し、これが光伝送路に送り出される。このパイ
ロット信号は周期的に断続するものとされ、しかもその
周期的な断続位相が相手局のパイロット信号の周期的断
続位相とずれたものとされている。 一方、上記光伝送路には相手局からの光信号も送られ
ており、この光伝送路を介して送られてきた相手局から
の光信号が受光手段により電気信号に変換され、さらに
復調手段によって相手局から送られた信号の復調がなさ
れる。 さらに、自らの光信号が反射などによって戻ってくる
ことがあるため、この受光手段から出力される電気信号
には、この自らの光信号の成分が含まれることになる。 この受光手段出力に含まれる自らの光信号の成分のう
ち、パイロット信号が検出される。このパイロット信号
の検出は、パイロット信号が上記のように周期的に断続
し、その周期的断続位相が相手局のパイロット信号の周
期的断続位相とずれたものとされていることから、容易
である。この検出されたパイロット信号の振幅及び位相
に応じて、発光手段に入力される信号の増幅度及び移相
量が調整され、受光手段出力信号に加えられる。すなわ
ち、パイロット信号の増幅度及び位相のフィードバック
ループが形成される。検出されるパイロット信号が最も
小さくなるように受光手段出力に加える信号の増幅度及
び位相が変化するようなフィードバックループが形成さ
れるので、受光手段出力に含まれていた反射光の成分と
完全に逆位相で且つ振幅も同じ信号を自動的に加えるこ
とになり、受光手段出力に含まれていた反射光の成分を
キャンセルでき、自らの送出光信号の反射光の影響を除
くことができる。

【実 施 例】

つぎに、この発明を、１心の光ファイバを介して相互
の通話を行う光ファイバ通話器に適用した、一実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。第１図において、
光ファイバ23の両端の、Ａ側及びＢ側の双方の側には、
それぞれ同一構成の通話器が光コネクタ16を介して上記
の光ファイバ23に接続される。これら通話器はＡ側、Ｂ
側とも、パルス発生器１と、パイロット信号発生器12
と、FM変調器13と、発光素子14と、合分岐器15と、受光
素子17と、電気的なフィルタ18と、FM復調器19と、増幅
度可変型の増幅器20と、移相量可変型の移相器21と、パ
イロット信号検出器22とから構成される。 ここで、FM変調器13に音声信号が入力され、この音声
信号によりキャリアの信号がFM変調される。他方、パイ
ロット信号発生器12は、このFM変調信号に影響を与えな
い単一周波数の信号を発生するが、パルス発生回路11の
出力パルスに同期して信号を発生することにより、第２
図イ、ロのように周期的な断続を繰り返すように生じ
る。このFM変調信号とパイロット信号とが重畳されて発
光素子14に送られ、これを駆動し、これらの重畳信号に
より変調された光信号が得られる。この光信号は合分岐
器15及び光コネクタ16を介して光ファイバ23に伝搬させ
られる。この光信号の波長はＡ側、Ｂ側とも同じ波長λ
となっている。また、FM変調用のキャリアの周波数も同
一のものとされる。 光ファイバ23を通じて送られてくる相手局からの光信
号は、光コネクタ16及び合分岐器15を介して受光素子17
に送られるが、この受光素子17に入る光信号には、光コ
ネクタ16や光ファイバ23の不連続部などで反射した自局
の光信号も混合している。これらが受光素子17により電
気信号に変換され、電気的なフィルタ18によりパイロッ
ト信号の周波数成分とFM変調信号の周波数成分とに分離
され、FM変調信号の周波数成分はFM復調器19により復調
されて音声信号が出力される。 パイロット信号の周波数成分はパイロット信号検出器
22に送られ、ここでパルス発生器11からのパルス信号を
同期信号として自局のパイロット信号が検出される。自
局と相手局のパイロット信号の断続位相が重ならないよ
うにする必要があるが、これにはたとえば最初受信のみ
を行って相手局のパイロット信号を検出し、その断続位
相と重ならないように自局のパルス発生器11の位相を調
整するなどの構成が考えられる。これにより、たとえば
Ｂ側のパイロット信号が第２図ロのようにオン・オフを
繰り返している場合に、Ａ側のパイロット信号を第２図
イのようにしてＢ側のパイロット信号のオフの期間に発
生させることができる。 そして、この検出した自局のパイロット信号の振幅に
より増幅器20の増幅度が調整され、また検出した自局の
パイロット信号の位相により移相器21の移相量が180゜
付近で調整される。このようにして、発光素子14へ入力
されるべき信号がその振幅・位相を調整されて受光素子
17の出力信号に重畳され、自局のパイロット信号の振幅
及び位相に関するフィードバックループが形成される。
そして、検出したパイロット信号の振幅が小さくなるよ
うにこのフィードバックループが形成される。 ここで、反射光によって混入した自局のパイロット信
号と完全に逆位相で且つ同一の振幅のパイロット信号を
受光素子17の出力信号に重畳することができれば、これ
らは打ち消し合って反射した自局のパイロット信号をな
くすことができる。またこのようにパイロット信号を打
ち消すことができるのであれば、反射した自局のFM変調
信号についても逆位相で同じ振幅のものを加えることに
よって打ち消すことができる。したがって、上記のよう
に検出したパイロット信号の振幅が小さくなるようにフ
ィードバックループを形成することにより、このような
反射光の影響の除去が可能となる。 このように通話器を構成することにより、FM変調器13
におけるキャリア周波数及び発光素子14の発光波長をＡ
側、Ｂ側とも同じにできるため、Ａ側の通話器とＢ側の
通話器とをまったく同じ構成にでき、特定の組合せの間
でしか通話できないという制限をなくすことができる。
また、光学的な反射対策が不要となり、電気的な構成の
みで自局から送出した光信号の反射成分を有効に除去で
きるため、構成が簡単で安価に製造できる。

【発明の効果】

この発明の光送受信装置によれば、光学的な反射光対
策を施すことなく、比較的簡単な構成で自ら送出した光
信号の反射光を効果的に除去することができる。また、
特定の装置の組合せのみでしか通信できないという制限
を取り除いてどの装置とも通信できるようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図イ、
ロはパイロット信号の波形例を示す波形図、第３図及び
第４図は従来例をそれぞれ示すブロック図である。 11……パルス発生器、12……パイロット信号発生器、13
……FM変調器、14、32、42……発光素子、15、43……合
分岐器、16、34、44……光コネクタ、17、35、45……受
光素子、18、46……フィルタ、19……FM復調器、20……
増幅器、21……移相器、22……パイロット信号検出器、
23……光ファイバ、31、41……変調器、33……合分波
器、36、47……復調器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−171139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257343（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81829（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−31636（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相手局との通信用光伝送路に結合される発
   光手段及び受光手段と、送出すべき信号により被変調信
   号を変調する変調手段と、該被変調信号とは異なる周波
   数の周期的に断続するパイロット信号を、その断続周期
   の位相を相手局とずらすようにして発生するパイロット
   信号発生手段と、該パイロット信号を上記変調後の信号
   とともに上記発光手段に送る手段と、上記受光手段の出
   力信号より相手局から送られてきた信号を復調する手段
   と、上記発光手段に入力される信号を増幅し且つその位
   相を調整して上記受光手段の出力信号に加える、増幅度
   及び移相量可変型の増幅及び移相手段と、上記受光手段
   の出力信号に含まれる自らのパイロット信号を検出し、
   その振幅及び位相を上記増幅及び移相手段の増幅度及び
   移相量にフィードバックするパイロット信号検出手段と
   を備えたことを特徴とする光送受信装置。