JP3054167B2 - 双方向光伝送方式および光受信装置 - Google Patents

双方向光伝送方式および光受信装置

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公之 小山田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、1本の光ファイバケーブルに接続された
送信および受信端末間双方向光伝送方式および光受信装
置に係り、1つの光源を共用し、かつ、送信信号に妨害
を与えない簡易で信頼性の高い双方向光伝送で、特に光
CATVなどに有効な双方向光伝送方式および光受信装置に
関するものである。
(発明の概要) この発明は、送信および受信端末間の双方向光伝送方
式および光受信装置に関し、送信端局には光源と第1光
分岐部と第1受光部とを具え、受信端局には第2光分岐
部と位相変調部と反射部および第2受光部とを具えて、
送信信号と返信信号とが互いに干渉しないようにしてい
る。
かくて光損失の少ない簡易で信頼性の高い双方向光伝
送方式および光受信装置を提供している。
(従来の技術) 従来の双方向光伝送方法は、第2図に示すように、多
重化技術を利用したもので、多重化技術としては空間分
割多重技術を適用した例(第2図(a)参照)、波長多
重技術を適用した例(第2図(b)参照)、時間分割多
重技術を適用した例(第2図(c)参照)などがある。
これらは単独にまたは複合して使われる。時間分割多重
技術は特に光LAN(local area network)等に広く利用
されている。
また最近では電気光学変調器を用い受信端局に光源の
いらない双方向光伝送方法がある。例えば反射型外部変
調器14を用いた受信点に光源を必要としない双方向光伝
送方法(文献、E.J.MURPHY,J.OCENASEK,C.R.S.ANDAHL,
R.J.LISCO,AND Y.C.CHEN:“Simultaneous Single-Fiber
Transmission of Video Bidirectinal Voice/DataUsin
g LiNbO3 Guided-Wave Devices,"Journal of lightwave
technology,Vol.6,No.6,June1988、第2図(d)参
照)がある。
また2つの光分岐路3−2,3−3と光位相変調器7と
の組合せによる方法(文献、J.K.WHEELER,J.DCENASEK,
P.P.BOHN:“Two-Way Transmission using Electro-Opti
cal Modulator",ELECTRONICS LETTERS,24th,April 198
6,Vol.22,No.9pp.479-481、第2図(e)参照)などが
ある。これら2つの方法では、送信端局からは高いビッ
トレートの映像信号が、受信端局からは低いビットレー
トの音声またはデータ信号が伝送されている。
(発明が解決しようとする課題) 従来の方法では、特に第2図(a),(b),(c)
図示の従来例1,2および3の伝送方法は、一般に複数の
光源を必要とし構成と信頼性および経済性の点で問題を
有している。
第2図(d)図示従来例4の伝送方法は、受信点に光
源を必要としないというメリットはあるが、外部変調器
14により送信信号が乱される。このため、送信端局ある
いは受信端局においてそれを除くための対策が不可欠と
なる。
第2図(e)図示従来例5の伝送方式では、2つの光
分岐器3−2,3−3を使用しており、それぞれ少なくと
も3dB以上の光損失が生じるので受光レベルが大きく低
下する。また反射光は再び光分岐器を通過するのでさら
に大きな光損失を受ける。さらに反射量は光分岐器の数
により決り、システムに適合した柔軟な設計ができな
い。またこの方法では2つの反射光の光路差により変調
速度が制限されるなどの欠点を有している。
そこで本発明の目的は、前述の問題点の排除された、
双方向信号間の干渉の抑えられた、光損失の少ない簡易
で信頼性の高い双方向光伝送方式および光受信装置を提
供せんとするものである。
(課題を解決するための手段) この目的を達成するため、本発明双方向光伝送方式
は、送信端局には送信信号により光強度変調する光源
と、光強度変調された光源光を所定の割合いで光分岐し
送信光信号として一本の光ファイバ伝送路へ送出する第
1光分岐部と、前記光ファイバ伝送路に接続された受信
端局より前記光ファイバ伝送路を介して返送されてきた
返送光信号を前記第1光分岐部により光源方向とは別の
伝送路に分岐してそれを受光する第1受光部とを具備
し、受信端局には第2光分岐部と、位相変調部と、反射
部および第2受光部とを具備し、伝送されてきた前記送
信光信号を前記第2光分岐部により2分岐し、その分岐
光信号の少なくとも一方に対して前記位相変調部におい
て返信信号により位相変調し、両分岐光信号を前記反射
部を介して一部通過せしめて前記第2受光部に導くとと
もに、前記反射部で一部反射された両分岐光信号を前記
位相変調部と前記第2光分岐部で返信信号により光強度
変調された返送光信号に変換して、前記光ファイバ伝送
路を介して送信端局に返送するように構成したことを特
徴とするものである。
また、本発明双方向光伝送方式は、前記送信端局がさ
らに信号選択器を具備し、送信端局からは多重化された
複数の送信信号がより高い搬送波周波数で受信端局に向
って送信されるよう準備され、受信端局からは前記複数
の送信信号のなかのいずれか1つを選択して送信させる
前記信号選択器を駆動するための選択信号を含む前記返
信信号が、前記送信信号に重ならないようより低い搬送
波周波数で返送されるように構成したことを特徴とする
ものである。
また、本発明双方向光伝送方式は、前記光源には半導
体レーザを、前記第1光分岐部にはm:n光カプラまたは
光サーキュレータを、受信端局の前記第2分岐部、前記
反射部および前記第2受光部にはガラスや半導体または
強誘電体材料の結晶基板上に集積化した光回路を、前記
光ファイバ伝送路にはシングルモード光ファイバを使用
したことを特徴とするものである。
また、本発明光受信装置は、第2光分岐部と、位相変
調部と、反射部および第2受光部とを具備し、伝送され
てきた前記送信光信号を前記第2光分岐部により2分岐
し、その分岐光信号の少なくとも一方に対して前記位相
変調部において返信信号により位相変調し、両分岐光信
号を前記反射部を介して一部通過せしめて前記第2受光
部に導くとともに、前記反射部で一部反射された両分岐
光信号を前記位相変調部と前記第2光分岐部で返信信号
により光強度変調された返送光信号に変換して、前記光
ファイバ伝送路を介して送信端局に返送するように構成
したことを特徴とするものである。
(作用) 本発明伝送方式および光送信装置、光受信装置によれ
ば、受信端局に光源が不用であるため構成が簡略化さ
れ、受信端局側の変調が位相変調のため送信端局からの
信号が乱されることなく受信できる。変調部は一般に非
線形素子であるため、変調により非線形歪の影響をうけ
る。高い周波数帯で変調されている送信信号に妨害を与
えないように低い周波数で変調していても、変調ひずみ
により高い周波数成分が送信信号にかぶる危険がある。
特にアナログ信号ではその影響は大きい。本発明伝送方
式および光受信装置は送信信号に対してまったく妨害を
与えないものであるため、特に非直線形歪等の妨害を受
けやすいアナログ信号を使用する場合に有効であり、例
えば送信点からは映像信号などのアナログ信号、受信端
からはその映像信号を選択するためのデマンドアクセス
信号(デジタル信号)などを送信する双方向光伝送に有
効である。
また本発明伝送方式および光受信装置では2つの分岐
光を同時に受光しているので、光分岐器による3dBの光
損失はなく損失は反射器による分だけである。従って受
光レベルの低下は極めて少ない。さらに反射器による損
失分は返送信号として有効に利用される。この反射光は
光変調器と光分岐部とで構成される光強度変調器(マッ
ハツェンダ干渉形光強度変調器または方向性結合形光強
度変調器構成)により、光損失を受けることなしに有効
に返送光信号とすることができる。またこの反射光量は
反射器の反射率を調整するだけで変えられるので、シス
テム設計上極めて有効である。
さらに本発明伝送方式および光受信装置は送信端局へ
返送される反射光が常時返送されるのではなく、必要な
時のみ伝送するようにすることもできるので、双方向光
伝送の動作特性の向上に寄与することができる。すなわ
ち半導体レーザは反射光により乱され、雑音の増加、出
力変動等、動作特性が大幅に劣化する。したがって反射
光はできるかぎり光源に戻さないことが重要である。本
発明伝送方式および光受信装置はこれも可能である。
(実施例) 以下添付図面を参照し実施例により本発明を詳細に説
明する。
第1図は本発明伝送方式および光受信装置に係る基本
構成を示す。
第1図によれば、送信端局1は、光源2、光強度変調
された光源光を所定の割合で光分岐する光分岐部3−1
及び受光部4−1とを備える。また1本の光ファイバ伝
送路5を共用して接続される該光源光を受信する受信端
局6には、光分岐部3−2、位相変調部7、反射部8お
よび受光部4−2を具備し、伝送されたきた光を光分岐
部3−2により1度2分岐し、その分岐光の少なくとも
一方に対して位相変調部7により位相変調を与え、両分
岐光を反射部を介して受光部4−2に同時に入射する。
一方反射部8で一部反射された2つの分岐光はほぼ同じ
分岐長からなるもとのルートを戻って、光分岐部3−2
にて光強度変換され、再び該伝送路5に返送されてい
る。
以下、第1図示基本構成をもとに、これより派生する
変形、修正も含めた各種実施例を第3図を参照して順次
説明する。
実施例1 第3図(a)は本発明原理に基づく第1の実施例で、
光源にレーザ16、光分岐にビームスプリッタ17、また変
調素子にはLiNbO3位相変調器7、反射器にハーフミラー
18を用いて構成した実施例である。この場合、反射光に
対してビームスプリッタ17と位相変調器7及びハーフミ
ラー18とによりマッハツェンダ干渉器が構成されるの
で、反射光は返信信号により光強度変調されて送信端局
1へ返送される。一方反射器18からの透過光はそのまま
受光器4−2に入射するので、光強度変調されることな
く、すなわち送信端局からの送信信号は変調器7により
妨害を受けることなしに受光器4−2にて受信される。
実施例2 第3図(b)は本発明に係る第2の実施例で、光源に
半導体レーザ21、光分岐部にm:nの光カップラ19、受信
側の光分岐部には3dBカップラ19、位相変調器7、反射
率R(R<1)の反射器20およびpinPDなどのホトデイ
オード4−2からなる。この場合には反射光に対してバ
ランスブリッジ形光強度変調器が構成されている。
実施例3,4 第3図(c)及び(d)は本発明のより実用的な実施
例3,4であり、受信端局の光分岐部、位相変調部、反射
部および受光部をガラスや半導体あるいは強誘電体材料
等の結晶基板に集積化した光回路22を使用したものであ
る。反射光に対して実施例3はマッハツェンダ干渉形光
強度変調器を、実施例4は方向性結合形光強度変調器を
形成している。
実施例5 第3図(e)は、送信端局に信号選択器25を備え、送
信端局からは画像等のアナログまたはデジタル信号のFM
多重信号26が高い周波数帯で送信され、受信端からは映
像信号を選択するためのデマンドアクセス信号24が該送
信端局からの送信信号に重ならないように低い周波数帯
で返送する本発明の実際のシステム例である。
(発明の効果) 以上詳細に説明してきたように本発明伝送方式および
光受信装置によれば、受信端局に光源を必要としないの
で、信頼性や経済性が得られるし、送信信号が変調素子
による影響をまったく受けないので、信頼性の高い高品
質な伝送が可能である。
また、本発明によれば、変調器の非直線歪の影響を受
けないので、送信端局からはアナログ信号の伝送も可能
であり、受信端局で2つの分岐光を同時に受光するもの
であるので、光分岐器での光損失がなく、1つの光源光
を有効に使用することができる。
さらに、反射光量は反射器の反射率で調整可能なの
で、システム設計が容易になり、受信端局の各機能素子
は集積化が可能であるので、信頼性と経済性とが図れ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明伝送方式および光受信装置に係る基本構
成図を示し、 第2図(a)〜(e)は従来例1〜5をそれぞれ説明す
るための図を示し、 第3図(a)〜(e)は本発明伝送方式および光受信装
置に係る第1〜第5の実施例をそれぞれ説明するための
図を示す。 1……送信端局 2,2−1,2−2……光源 3−1,3−2,3−3……光分岐部 4−1,4−2……受光部 5……光ファイバ伝送路 6……受信端局 7……位相変調部 8……反射部 9……返信信号 10……送信信号 11……合波器 12……分波器 13−1,13−2,13−3,13−4……端末器 14……反射型光強度変調器 15……ミラー 16……レーザ光源 17……ビームスプリッタ 18……ハーフミラー 19……光カップラ 20……反射器 21……半導体レーザ 22……光集積回路 23……シングルモード光ファイバ 24……デマンドアクセス信号 25……信号選択器 26……FM多重信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤沢 秀一 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 内海 要三 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−96854(JP,A) 特開 昭64−10797(JP,A) 特開 昭64−50630(JP,A) 特開 平2−2730(JP,A) 実開 昭64−2216(JP,U) 特表 昭63−501756(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G02F 1/00 - 1/125 G02F 1/29 - 7/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信端局には送信信号により光強度変調す
    る光源と、光強度変調された光源光を所定の割合いで光
    分岐し送信光信号として一本の光ファイバ伝送路へ送出
    する第1光分岐部と、前記光ファイバ伝送路に接続され
    た受信端局より前記光ファイバ伝送路を介して返送され
    てきた返送光信号を前記第1光分岐部により光源方向と
    は別の伝送路に分岐してそれを受光する第1受光部とを
    具備し、 受信端局には第2光分岐部と、位相変調部と、反射部お
    よび第2受光部とを具備し、伝送されてきた前記送信光
    信号を前記第2光分岐部により2分岐し、その分岐光信
    号の少なくとも一方に対して前記位相変調部において返
    信信号により位相変調し、両分岐光信号を前記反射部を
    介して一部通過せしめて前記第2受光部に導くととも
    に、前記反射部で一部反射された両分岐光信号を前記位
    相変調部と前記第2光分岐部で返信信号により光強度変
    調された返送光信号に変換して、前記光ファイバ伝送路
    を介して送信端局に返送するように構成したことを特徴
    とする双方向光伝送方式。
  2. 【請求項2】請求項1記載の伝送方式において、前記送
    信端局がさらに信号選択器を具備し、送信端局からは多
    重化された複数の送信信号がより高い搬送波周波数で受
    信端局に向って送信されるよう準備され、受信端局から
    は前記複数の送信信号のなかのいずれか1つを選択して
    送信させる前記信号選択器を駆動するための選択信号を
    含む前記返信信号が、前記送信信号に重ならないようよ
    り低い搬送波周波数で返送されるように構成したことを
    特徴とする双方向光伝送方式。
  3. 【請求項3】請求項1または2のいずれかに記載の伝送
    方式において、前記光源には半導体レーザを、前記第1
    光分岐部にはm:n光カプラまたは光サーキュレータを、
    受信端局の前記第2分岐部、前記反射部および前記第2
    受光部にはガラスや半導体または強誘電体材料の結晶基
    板上に集積化した光回路を、前記光ファイバ伝送路には
    シングルモード光ファイバを使用したことを特徴とする
    双方向光伝送方式。
  4. 【請求項4】第2光分岐部と、位相変調部と、反射部お
    よび第2受光部とを具備し、伝送されてきた前記送信光
    信号を前記第2光分岐部により2分岐し、その分岐光信
    号の少なくとも一方に対して前記位相変調部において返
    信信号により位相変調し、両分岐光信号を前記反射部を
    介して一部通過せしめて前記第2受光部に導くととも
    に、前記反射部で一部反射された両分岐光信号を前記位
    相変調部と前記第2光分岐部で返信信号により光強度変
    調された返送光信号に変換して、前記光ファイバ伝送路
    を介して送信端局に返送するように構成したことを特徴
    とする光受信装置。
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