JP3582561B2 - Broadband FM modulator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域FM変調器に関し、特に、歪および雑音を少なくしたFM信号を発生する広帯域FM変調器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4(a)は従来の光映像伝送システムを示し、多チャンネルのAM映像信号61を発生するAM映像信号発生回路60と、多チャンネルのAM映像信号61を一括してFM信号62にする広帯域FM変調器100と、FM信号62に応じた光信号を出射するレーザダイオード20と、レーザダイオード20からの光信号を複数の光ファイバ40に分配する光分配器30と、光ファイバ40から光信号を入力する加入者50によって構成されている。加入者50は光信号を電気信号にするフォトダイオード51と、フォトダイオード51からの電気信号を復調して多チャンネルAM映像信号63を発生するFM復調器52と、多チャンネルAM映像信号63に基づいて映像を表示する受像機53を有する。
【0003】
以上の構成において、多チャンネルAM映像信号61はFM変調器100にてFM信号62に一括変換され、レーザダイオード20を直接変調して光信号を出射させる。光信号は光分配器30で多数に分配され光ファイバ40を通して加入者50に送られる。加入者50では、光信号がフォトダイオード51で電気信号に変換されたあと、FM復調器52で多チャンネルのAM映像信号63に復調され、受像機53に分配される。
【0004】
図4(b)はAM映像信号発生回路60より出力される多チャンネルAM映像信号61を示し、図4(c)はFM変調器100によって変調されたFM信号62を示し、図4(d)はFM復調器52によって復調された多チャンネルAM映像信号63を示す。
【0005】
図5は、図4(a)の光信号映像伝送システムの広帯域FM変調器100を示し、DFB−LD(分布帰還型レーザダイオード)170と、外部共振型のレーザダイオード(LD)である局部発振光光源120と、光合波器130と、フォトダイオード140を有する。DFB−LD170,局部発振光光源120,光合波器130,およびフォトダイオード140は光ファイバ150によって接続されている。DFB−LD170には、バイアス電流に変調信号電流を重畳した電流が印加される。このとき、変調信号の振幅は順方向電流全体に比べて十分小さくする。電流が変動すると、DFB−LD170のチャープにより電流変動に合わせてDFB−LD170の発振波長がわずかに変動し、これが光波長変調信号となる。局部発振光光源120をDFB−LD170の発振波長の近傍波長で発光させて、光合波器130でこの光波長変調信号と合波する。局部発振光光源120として、外部共振型の半導体レーザを用いたのは、スペクトル純度の高い局部発振光が必要なためである。2つの光を合波すると、ビートが発生し、これをフォトダイオード140によって検波すれば、2つの光の光周波数の差に等しいキャリア周波数を持つ広帯域なFM電気信号が得られる。このように光という非常に周波数の高い領域で信号処理を行うため、電気回路では難しい広帯域FM変調器が簡単な構成で実現できる。
【0006】
一般に、FM信号はAM信号に比べて雑音に強いため、光受信機への光入力レベルが小さく、受信信号の信号対雑音比が低くても映像の劣化が少ない。このため、FM信号を用いて伝送を行えば、光分岐数を多くすることができ、1加入者あたりの伝送システムコストを低く抑えることができる。しかし、通常、家庭の受像機はFM復調器ではなく、AM復調器のみを備えているため、家庭にFM映像信号をそのまま配信すると、受像機毎にFM復調器を取り付ける必要がある。図4のように、放送局で多チャンネルAM映像信号61を一括してFM信号62に変換し、光伝送の部分のみをFMで伝送し、加入者50のFM復調器52で一括して復調すれば、加入者50の受像機に入力される信号は従来の地上波放送と同じ多チャンネルのAM映像信号63となる。このため、加入者50は従来のCATVや地上波放送を視聴するのと何ら変わらない方法で選局、視聴することができる。
【0007】
FM変調器100において、数十チャンネルAM映像信号61を確保する必要があるため、変調信号は数百MHzとなる。FM伝送による耐ノイズ性はFM信号の占有帯域幅が広いほど向上し、このシステムに実用上のメリットを得るには、数GHzのFM信号の占有帯域幅を確保する必要がある。変調周波数帯域、FM信号の帯域とも非常に広いため、通常用いられている電気のFM変調回路では対応できない。また、多チャンネルのAM映像信号61を扱うため、この広い帯域幅に渡って歪も小さく抑える必要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図5に示した従来の広帯域FM変調器によると、変調用の光源にDFB−LD170を用いているため、出力光の波長がチャープにより容易に変調されるという利点があるが、DFB−LD170は外部共振型のような光源にくらべると出力光の位相ノイズが大きく、波長の線幅も広いため、生成されるFM信号の雑音が増加し、その分、図4のシステムを構成したとき、光分岐数を大きくすることができなくなる。また、DFB−LD170の電流−波長変換の線形性が低いため、変調時に信号歪が生じやすい。波長の変調はDFB−LD170の電流を変動させて行うため、波長の他、出力光の振幅も同時にわずかに変動してしまう。このため、この振幅変動による歪が生じやすいという問題もある。
【0009】
以上のように、DFB−LD170のチャープを利用して光波長変調を行う方法では、広帯域FM変調器が単純な構成で容易に実現できるという反面、低ノイズ、および低歪の実現が困難である問題点がある。このため、光分岐数をあまり大きくできないだけでなく、実用的には歪補償等の回路が必要となり、コストアップにつながる可能性がある。
【0010】
従って、本発明の目的は、低雑音、および低歪を実現し、かつ、適用される光映像伝送システムの低コスト化を実現する広帯域FM変調器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、
所定のバイアス電流で駆動される光増幅素子、および前記光増幅素子と光結合し、入力信号電圧で駆動される波長選択性反射器を有する第1のレーザ光源と、
前記第1のレーザ光源より出射される第1のレーザ光と合波される第2のレーザ光を出射する第2のレーザ光源と、
前記第1および第2のレーザ光を合波する光合波器と、前記光合波器で合波された光信号をFM電気信号に変換する光電変換手段を備え、
前記波長選択性反射器は、前記入力信号電圧を印加される電極と、前記入力信号電圧に基づく電界により屈折率が変化する物質によって形成された光導波手段を有し、第1のレーザ光源に入力する信号を位相反転回路にも入力すると共に、位相反転回路の出力を第2のレーザ光源の入力に接続し、第2のレーザ光源は、第1のレーザ光源と同じ光増幅素子、および第1のレーザ光源と同じ波長選択性反射器によって構成されることを特徴とする広帯域FM変調器を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の広帯域FM変調器の実施の形態を詳細に説明する。
【0013】
図1は本発明の広帯域FM変調器に適用される波長変調器の実施の形態を示す。この波長変調器110はニオブ酸リチウムからなる波長選択性反射器111と、半導体光増幅器115から成り、半導体光増幅器115は片端が反射面117であり、他端が透過面118であり、所定のバイアス電流I1 をかけられる活性層116を有する。透過面118側には波長選択性反射器111が配置されており、全体で特定波長でのみ発振するレーザ共振器が構成される。波長選択性反射器111の反射波長はこの中に形成された光導波路112の中のグレーティングによって決定される。レーザ光は集光レンズ114で集光され、光ファイバ119に出力される。
【0014】
ニオブ酸リチウムは電界により屈折率が変化する。波長選択性反射器111に形成された電極113に多チャンネル映像信号に応じた信号電圧V2 をかけると、ニオブ酸リチウムからなる光導波路112に電界がかかり、光導波路112の屈折率が変化し、反射波長が変化する。従って、この外部共振型レーザ光源の出力光の波長は電極113に印加される映像信号に従って変化させることができ、波長変調器として動作する。
【0015】
図2は図1で示した波長変調器110を用いた本発明の広帯域FM変調器の実施の形態を示す。この広帯域FM変調器は、波長変調器110と、局部発振光光源120と、合波器130と、フォトダイオード140を有する。局部発振光は線幅が狭い必要があるため、局部発振光光源120として外部共振型のレーザ光源を用いる。ただし、図1で示したような発振波長を変化させる機構は持たなくてもよい。2つのレーザ光を光合波器130で合波すると、それぞれのレーザ光の発振周波数の差に等しいビートが生じ、それを光ファイバ150を介してフォトダイオード140で検波すると、FM変調された電気信号であるFM信号141が得られる。ここでFM信号141のキャリア周波数が2つのレーザ光の周波数差に等しくなるので、局部発振光の波長を変えれば任意のキャリア周波数を持つFM信号141が得られる。
【0016】
波長変調器110は外部共振型レーザ光源であるため、従来より用いていたDFB−LDに比べて位相ノイズを小さくしやすい。また、ニオブ酸リチウムの電界に対する屈折率の変化は線形性が高いため、歪が小さく抑えられる。さらに、変調信号によってレーザ光の強度は変動しないので、従来より問題とされたレーザ光の強度変化に起因する歪みも生じない。従って、従来より大幅に低雑音、低歪なFM信号が得られるため、光映像伝送システムの低コスト化を効率よく実現できる。
【0017】
図3は、本発明の広帯域FM変調器の他の実施の形態を示し、局部発振光光源として波長変調器110と同じ波長変調器110Aを使用し、これに位相反転回路160で生成した波長変調器110に入力する信号とは逆位相の信号を加える構成である。このような構成では、1つの波長変調器に加える信号振幅が同じ場合、得られるFM信号の周波数遷移は約2倍になり、ダイナミックレンジを拡大できる。
【0018】
図4のシステムでは、FM信号の周波数遷移、即ち、帯域幅を広げるほど雑音に強くなるので、光映像伝送システムの効率を向上させることが可能になる。また、2つの波長変調用レーザ光源の周波数遷移量が同じになるように調整すれば、2次歪をキャンセルすることができる。FM信号の周波数遷移量を同じとした場合、個々の変調用レーザに入力する変調信号レベルを小さくできるので、これも歪を小さく抑える効果となる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の広帯域FM変調器によれば、低雑音、および低歪を実現し、かつ、適用される光映像伝送システムの低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の広帯域FM変調器に適用される共振型レーザ光源となる波長変調器の実施の形態を示す説明図。
【図2】図1の波長変調器を用いて構成した本発明の広帯域FM変調器の実施の形態を示すブロック図。
【図3】図1の波長変調器を用いて構成した本発明の広帯域FM変調器の他の実施の形態を示すブロック図。
【図4】(a)従来の光映像伝送システムを示す説明図。
(b)従来の光映像伝送システムにおける変調前の多チャンネルAM映像信号を示す説明図。
(c)従来の光映像伝送システムにおいて変調されたFM信号を示す説明図。
(d)従来の光映像伝送システムにおける復調後の多チャンネルAM映像信号を示す説明図。
【図5】従来の光映像伝送システムの広帯域FM変調器を示す説明図。
【符号の説明】
20,レーザダイオード
30,光分配器
40,光ファイバ
50,加入者
51,フォトダイオード
52,FM復調器
53,受像機
6l,多チャンネルAM映像信号
62,FM信号
63,多チャンネルAM映像信号
100,FM変調器
110,110A,波長変調器
111,波長選択型反射器
112,光導波路
113,電極
114,レンズ
115,半導体光増幅器
116,活性層
117,光反射面
118,光透過面
119,光ファイバ
120,局部発振光光源
130,光合波器
140,フォトダイオード
150,光ファイバ
160,位相反転回路
170,変調光源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wideband FM modulator, and more particularly to a wideband FM modulator that generates an FM signal with reduced distortion and noise.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4A shows a conventional optical video transmission system, in which an AM video
[0003]
In the above configuration, the multi-channel
[0004]
4B shows a multi-channel
[0005]
FIG. 5 shows the
[0006]
Generally, the FM signal is more resistant to noise than the AM signal, so that the optical input level to the optical receiver is small, and even if the signal-to-noise ratio of the received signal is low, the deterioration of the image is small. Therefore, if transmission is performed using the FM signal, the number of optical branches can be increased, and the transmission system cost per subscriber can be reduced. However, since a home receiver usually has only an AM demodulator and not an FM demodulator, if an FM video signal is directly delivered to a home, it is necessary to attach an FM demodulator to each receiver. As shown in FIG. 4, the broadcasting station collectively converts the multi-channel
[0007]
Since it is necessary for the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional wideband FM modulator shown in FIG. 5, since the DFB-
[0009]
As described above, in the method of performing optical wavelength modulation using the chirp of the DFB-
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a broadband FM modulator that realizes low noise and low distortion and that realizes low cost of an applied optical video transmission system.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, in order to solve the above problems,
An optical amplifier driven by a predetermined bias current, and a first laser light source having a wavelength-selective reflector optically coupled to the optical amplifier and driven by an input signal voltage;
A second laser light source that emits a second laser light that is multiplexed with the first laser light emitted from the first laser light source;
An optical multiplexer for multiplexing the first and second laser lights, and a photoelectric conversion unit for converting an optical signal multiplexed by the optical multiplexer into an FM electric signal;
Said wavelength-selective reflector, the electrode is applied to the input signal voltage, have a waveguide means formed by material of which the refractive index is changed by an electric field based on the input signal voltage, to the first laser light source The input signal is also input to the phase inverting circuit, and the output of the phase inverting circuit is connected to the input of the second laser light source. The second laser light source has the same optical amplifying element as the first laser light source, and the second laser light source. A broadband FM modulator comprising the same wavelength-selective reflector as one laser light source .
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the wideband FM modulator according to the present invention will be described in detail.
[0013]
FIG. 1 shows an embodiment of a wavelength modulator applied to a broadband FM modulator according to the present invention. The
[0014]
The refractive index of lithium niobate changes depending on the electric field. When the
[0015]
FIG. 2 shows an embodiment of the broadband FM modulator of the present invention using the
[0016]
Since the
[0017]
FIG. 3 shows another embodiment of the broadband FM modulator of the present invention, in which the same wavelength modulator 110A as the
[0018]
In the system shown in FIG. 4, as the frequency transition of the FM signal, that is, the wider the bandwidth, the stronger the noise, the efficiency of the optical video transmission system can be improved. Also, by adjusting the frequency shift amounts of the two wavelength modulation laser light sources to be the same, the secondary distortion can be canceled. When the frequency transition amount of the FM signal is the same, the level of the modulation signal input to each modulation laser can be reduced, which also has the effect of suppressing distortion.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the wideband FM modulator of the present invention, low noise and low distortion can be realized, and the cost of the applied optical video transmission system can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a wavelength modulator serving as a resonance type laser light source applied to a broadband FM modulator of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a broadband FM modulator according to the present invention configured using the wavelength modulator of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the broadband FM modulator according to the present invention configured using the wavelength modulator of FIG. 1;
FIG. 4A is an explanatory view showing a conventional optical video transmission system.
(B) Explanatory diagram showing a multi-channel AM video signal before modulation in a conventional optical video transmission system.
(C) Explanatory drawing which shows the FM signal modulated in the conventional optical video transmission system.
(D) Explanatory drawing which shows the demodulated multi-channel AM video signal in the conventional optical video transmission system.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a wideband FM modulator of a conventional optical video transmission system.
[Explanation of symbols]
20,
Claims (2)
前記第1および第2のレーザ光を合波する光合波器と、
前記光合波器で合波された光信号をFM電気信号に変換する光電変換手段を備え、
前記波長選択性反射器は、前記入力信号電圧を印加される電極と、前記入力信号電圧に基づく電界により屈折率が変化する物質によって形成された光導波手段を有し、前記第1のレーザ光源に入力する信号を位相反転回路にも入力すると共に、前記位相反転回路の出力を前記第2のレーザ光源の入力に接続し、前記第2のレーザ光源は、前記第1のレーザ光源と同じ光増幅素子、および前記第1のレーザ光源と同じ波長選択性反射器によって構成されることを特徴とする広帯域FM変調器。A first laser light source having an optical amplifying element driven by a predetermined bias current, optically coupled to the optical amplifying element, and having a wavelength-selective reflector driven by an input signal voltage; and A second laser light source that emits a second laser light that is combined with the emitted first laser light;
An optical multiplexer for multiplexing the first and second laser lights;
Photoelectric conversion means for converting an optical signal multiplexed by the optical multiplexer into an FM electric signal;
Said wavelength-selective reflector, possess the electrodes applied to the input signal voltage, the optical waveguide means formed by material of which the refractive index is changed by an electric field based on the input signal voltage, the first laser light source And the output of the phase inversion circuit is connected to the input of the second laser light source, and the second laser light source has the same light as the first laser light source. A broadband FM modulator comprising an amplifying element and the same wavelength selective reflector as the first laser light source .
前記波長選択性反射器は、前記光透過面を介して前記半導体光増幅素子と光結合し、前記電界によって屈折率が変化するニオブ酸リチウムで形成された光導波手段を有し、この光導波手段上にグレーティングが形成されている構成の請求項1記載の広帯域FM変調器。The light amplification element is a semiconductor light amplification element having a light reflection surface at one end and a light transmission surface at the other end,
The wavelength-selective reflector optically couples with the semiconductor optical amplifying element via the light transmitting surface, and has optical waveguide means formed of lithium niobate whose refractive index changes by the electric field. 2. The wideband FM modulator according to claim 1 , wherein a grating is formed on the means .
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