JP3168735B2 - コヒーレント光伝送装置 - Google Patents

コヒーレント光伝送装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光CATV、移動体無
線基地局間等の伝送システムとして、複数の変調信号か
らなる周波数分割多重信号を外部変調器を用いて半導体
レーザ光を振幅変調して伝送するコヒーレント光伝送装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の光伝送装置として、特開
平4−48833号に開示された光FMコヒーレント光
伝送装置が提案されている。このコヒーレント光伝送装
置は、送信装置で、複数の変調信号からなる周波数分割
多重信号を半導体レーザに入力して出力光に対し光周波
数変調を行い、信号光を受信装置に伝送する。ここで、
半導体レーザに入力する変調信号とは、映像信号やデー
タ等をAM、FM、PM、QAM等で変調した信号であ
る。受信装置では、光のヘテロダイン検波を行った後、
光周波数変調によって得られる搬送波成分の信号と第一
側波成分の信号との積を取り、半導体レーザ光が持つ位
相雑音を低減して元の周波数分割多重信号を得るように
構成されている。搬送波成分と第一側波成分に含まれる
光の位相雑音はお互い同じである。そこで、両信号の積
をとれば、光の位相雑音が相殺され、元の信号を復調す
ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のコヒーレン
ト光伝送装置のように光周波数変調して信号を伝送する
と、以下のような問題を生じる。
【0004】半導体レーザに周波数分割多重信号を入力
して光周波数変調したときの光のスペクトル分布は、無
変調時の光周波数を持つ搬送波を中心に入力信号の周波
数とその高調波の周波数だけ離れたところにスペクトル
が生じる。そのため、第一側波成分の周波数帯域内に3
次、5次などの高調波成分も含まれてしまう。これが復
調後に歪になり、過剰な歪の増加を招く。周波数分割多
重信号のチャンネル数を増やせば、この歪は更に増え
る。
【0005】周波数分割多重信号の振幅を小さくするな
どして光周波数変調の変調指数を小さくすれば、上記の
歪は低減される。しかし、同時に第一側波成分も小さく
なって復調後のCNRが劣化してしまう。
【0006】上述のように、光周波数変調方式では、C
NRと歪特性の両方を満足させるためには周波数分割多
重信号のチャンネル数を制限しなければならない。これ
は変調方式に起因する課題である。また、光を外部変調
器を用いて位相変調する方式においても同様の課題を有
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のコヒーレント光伝送装置は、送信装置で、
光周波数変調して信号を伝送するのでは無く、半導体レ
ーザ光を振幅変調して信号光を伝送し、受信装置で、ヘ
テロダイン検波後、光の振幅変調した搬送波成分と第一
側波成分の積を取って復調する構成とした。
【0008】
【作用】上記構成にすることによって、半導体レーザ光
の位相雑音を低減すると共に、光を変調した際に高調波
成分を発生させずに第一側波成分を大きくすることがで
きる。これにより、周波数分割多重信号のチャンネル数
を増やしたり、CNRや歪特性を向上することが可能に
なる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0010】(実施例1)図1は本発明の実施例1にお
けるコヒーレント光伝送装置のブロック図で、この実施
例は請求項1に対応している。このコヒーレント光伝送
装置は、送信装置1と受信装置2とにより構成されてい
る。送信装置1は、半導体レーザ10と、外部変調器2
0とにより構成されており、受信装置2は、光結合器3
0と、局部発振用半導体レーザ40と、受光回路50
と、通過周波数がf0の帯域通過フィルタ60と、通過
周波数がf0−fS、あるいはf0+fSの帯域通過フィル
タ70と、ミキサ80とにより構成されている。伝送す
べき周波数分割多重信号の周波数は複数個あるが、ここ
では便宜上fSとする。信号光Aは半導体レーザ10の
出力光、信号光Bは光振幅変調後の信号光で、局部発振
用半導体レーザ40は局部発振光Cを出力する。信号光
Aと局部発振光Cのビートの周波数はf0とする。
【0011】次に動作を説明する。半導体レーザ10か
らの信号光Aは外部変調器20に入る。外部変調器20
では、周波数がfSの周波数分割多重信号に応じて信号
光Aを振幅変調し信号光Bを出力する。なお、周波数分
割多重信号とは、映像信号やデータ等をAM、FM、P
M、QAM等で変調した信号を周波数分割多重した信号
のことである。外部変調器20は、光強度変調器に使用
されるマッハチェンダー型や吸収型などを使用すること
ができる。外部変調器20が理想的な振幅変調器であれ
ば、信号光Aの光周波数をνとすると信号光Bのスペク
トルは、光周波数がνの搬送波、ν−fSを中心にした
第一下側波とν+fSを中心にした第一上側波のみから
なる。この光振幅変調された信号光Bが受信装置2に伝
送される。
【0012】受信装置2に伝送されてきた信号光Bは、
光結合器30に入る。光結合器30は、信号光Bに局部
発振用半導体レーザ40からの局部発振光Cを結合す
る。光結合器30で結合された二つの信号光は、受光回
路50に供給される。受光回路50は、二つの信号光の
ビート、すなわち中間周波信号を電気信号として出力す
る。帯域通過フィルタ60は、光振幅変調によって得ら
れる搬送波成分を抽出し、帯域通過フィルタ70は、光
振幅変調によって得られる第一下側波成分あるいは第一
上側波成分を抽出する。ミキサ80は、搬送波成分と第
一側波成分の積を取り、周波数がfSの周波数分割多重
信号を出力する。搬送波成分と第一側波成分に含まれる
光の位相雑音はお互い同じである。そこで、両信号の積
をとれば、光の位相雑音が相殺され、元の信号を復調す
ることができる。
【0013】復調後の周波数分割多重信号のCNRは、
光振幅変調で得られる第一側波成分のCNRに大きく依
存する。従来例で述べたように、光周波数変調方式では
光の周波数変調指数を大きくして第一側波成分の振幅を
大きくしようとすると、高調波成分も増大するという課
題があった。光を振幅変調すれば、変調度を大きくして
も高調波成分を発生させずに第一側波成分の振幅を大き
くすることができる。
【0014】(実施例2)図2は本発明の実施例2にお
けるコヒーレント光伝送装置の受信装置のブロック図
で、この実施例は請求項2に対応している。受信装置
は、光結合器30と、局部発振用半導体レーザ40と、
受光回路50と、通過周波数がf0の帯域通過フィルタ
60と、通過周波数がf0−fS、あるいはf0+fSの帯
域通過フィルタ70と、ミキサ80と、ピークディテク
タ100と、利得可変増幅器110により構成されてい
る。
【0015】以下、動作の説明をする。実施例1と同様
に光結合器30と局部発振用半導体レーザ40、受光回
路50で信号光Bを光のヘテロダイン検波する。受光回
路50で得られた中間周波信号は、利得可変増幅器11
0で増幅される。帯域通過フィルタ60、70とミキサ
80の動作は実施例1と同様であり、周波数がfSの周
波数分割多重信号が復調される。ピークディテクタ10
0では、まず、中間周波信号から光の振幅変調によって
得られる搬送波成分をフィルタ等で抽出し、その信号振
幅を検出する。そして、検出した信号振幅が一定になる
ように、利得可変増幅器110の利得を制御する。
【0016】なお、ピークディテクタ100の入力は、
帯域通過フィルタ60の出力側で、その信号振幅を検出
する構成であっても良い。
【0017】実施例2の受信装置における利得可変増幅
器110とピークディテクタ100は、受光回路50の
出力である中間周波信号に含まれる振幅雑音を低減する
ためのものである。半導体レーザ10の出力である信号
光Aや局部発振用半導体レーザの出力である局部発振光
Cの振幅ゆらぎ、あるいは信号光Bと局部発振光Cの偏
波面の変化などによって、受光回路50後の中間周波信
号に振幅雑音が生じる。この振幅雑音は、中間周波信号
における光振幅変調によって得られる搬送波成分と第一
側波成分に対して互いに同相である。そこで、中間周波
信号のうちの光振幅変調による搬送波成分の信号振幅を
一定にすれば、第一側波成分に含まれる振幅雑音を低減
することができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体レーザと、複数の変調信号からなる周波数分割多重
信号に応じて半導体レーザの出力光を振幅変調する外部
変調器を備えた送信装置を設けるとともに、局部発振用
半導体レーザと、送信装置から送られてきた光信号と局
部発振用半導体レーザの光信号を結合する光結合器と、
二つの光信号の中間周波信号を得る受光回路と、受光回
路の出力信号から光の振幅変調によって得られる搬送波
成分および、第一側下波成分または第一側上波成分を第
一側波成分としてそれぞれ抽出する帯域通過フィルタ
と、それぞれの帯域通過フィルタから出力される二つの
信号の積を取るミキサを備えた受信装置を設けることに
より、半導体レーザ光の位相雑音を低減すると共に、光
を変調した際に高調波成分を発生させずに第一側波成分
を大きくすることができることから、周波数分割多重信
号のチャンネル数を増やしたり、CNRや歪特性を向上
することが可能になる。
【0019】また、半導体レーザと、複数の変調信号か
らなる周波数分割多重信号に応じて半導体レーザの出力
光を振幅変調する外部変調器を備えた送信装置を設ける
とともに、局部発振用半導体レーザと、送信装置から送
られてきた光信号と局部発振用半導体レーザの光信号を
結合する光結合器と、二つの光信号の中間周波信号を得
る受光回路と、受光回路の出力信号を増幅する利得可変
増幅器と、利得可変増幅器の出力信号から光の振幅変調
によって得られる搬送波成分および、第一側下波成分ま
たは第一側上波成分を第一側波成分としてそれぞれ抽出
する帯域通過フィルタと、それぞれの帯域通過フィルタ
から出力される二つの信号の積を取るミキサと、第一の
帯域通過フィルタの出力信号の振幅を検知するピークデ
ィテクタで少なくとも構成された受信装置とからなり
第一の帯域通過フィルタの出力信号の振幅を検知するピ
ークディテクタで少なくとも構成された受信装置とから
なりの出力信号から光の振幅変調によって得られる搬送
波成分の信号振幅を検知するピークディテクタを備えた
受信装置を設けることにより、周波数分割多重信号のチ
ャンネル数を増やしたり、CNRや歪特性を向上するこ
とが可能になるとともに、半導体レーザ光の振幅ゆら
ぎ、偏波面の変化等による振幅雑音を低減することがで
きるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1におけるコヒーレント光伝送
装置のブロック図
【図2】本発明の実施例2におけるコヒーレント光伝送
装置に設けられた受信装置のブロック図
【符号の説明】
1 送信装置 2 受信装置 10 半導体レーザ 20 外部変調器 30 光結合器 40 局部発振用半導体レーザ 50 受光回路 60 帯域通過フィルタ 70 帯域通過フィルタ 80 ミキサ 100 ピークディテクタ 110 利得可変増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04J 14/00 14/02 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 G02F 1/29 - 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の変調信号からなる周波数分割多重
    信号を外部変調器に入力し前記外部変調器で半導体レー
    ザの出力光を振幅変調するように少なくとも構成された
    送信装置と、 局部発振用半導体レーザと、前記の送信装置から送られ
    てきた光信号と前記局部発振用半導体レーザの光信号を
    結合する光結合器と、前記二つの光信号の中間周波信号
    を得る受光回路と、前記受光回路の出力信号から光の振
    幅変調によって得られる搬送波成分を抽出する第一の帯
    域通過フィルタと、前記受光回路の出力信号から光の振
    幅変調によって得られる第一下側波成分または第一上側
    波成分を抽出する第二の帯域通過フィルタと、前記第一
    及び第二の帯域通過フィルタから出力される二つの信号
    の積を取り前記周波数分割多重信号を復調するミキサで
    少なくとも構成された受信装置とからなるコヒーレント
    光伝送装置。
  2. 【請求項2】 複数の変調信号からなる周波数分割多重
    信号を外部変調器に入力し前記外部変調器で半導体レー
    ザの出力光を振幅変調するように少なくとも構成された
    送信装置と、 局部発振用半導体レーザと、前記の送信装置から送られ
    てきた光信号と前記局部発振用半導体レーザの光信号を
    結合する光結合器と、前記二つの光信号の中間周波信号
    を得る受光回路と、受光回路の出力信号を増幅する利得
    可変増幅器と、前記利得可変増幅器の出力信号から光の
    振幅変調によって得られる搬送波成分を抽出する第一の
    帯域通過フィルタと、前記利得可変増幅器の出力信号か
    ら光の振幅変調によって得られる第一下側波成分または
    第一上側波成分を抽出する第二の帯域通過フィルタと、
    前記第一及び第二の帯域通過フィルタから出力される二
    つの信号の積を取り前記周波数分割多重信号を復調する
    ミキサと、前記第一の帯域通過フィルタの出力信号の振
    幅を検知するピークディテクタで少なくとも構成された
    受信装置とからなり、 前記ピークディテクタにより前記第一の帯域通過フィル
    タの出力信号の振幅が一定になるように前記利得可変増
    幅器の利得を制御することを特徴としたコヒーレント光
    伝送装置。
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