JP4374011B2

JP4374011B2 - 光信号送信機及び光信号伝送システム

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Publication number: JP4374011B2
Application number: JP2006276847A
Authority: JP
Inventors: 浩二菊島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: JP2007060685A

Description

本発明は、広帯域信号の光信号伝送に使用する光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムに関する。より詳細には、周波数多重分割されている振幅変調（ＡＭ：ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、又は直交振幅変調（ＱＡＭ：ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）された多チャンネル映像信号の光信号伝送に使用する光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムに関する。

従来、周波数分割多重されている振幅変調、若しくは直交振幅変調された多チャンネル映像信号を光伝送する光信号送信機及び光信号伝送システムとして、周波数分割多重された映像信号を一括して周波数変調するＦＭ一括変換方式を用いた光信号送信機及び光信号伝送システムが知られている。

このＦＭ一括変換方式を用いた光信号送信機及び光信号伝送システムは、非特許文献１に採用されている。

図１に、ＦＭ一括変換方式を用いた従来の光信号送信機及び光信号伝送システムの構成を示す。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃに、図１のＡ、Ｂ、Ｃの箇所における信号形式をそれぞれ示す。図１に示す光信号伝送システムは、ＦＭ一括変換回路８１、光源８２および光増幅回路８３を備えた光信号送信機８０と、光伝送路８５と、光電変換回路９１およびＦＭ復調回路９２を備えた光信号受信機９０と、セットトップボックス９３と、およびテレビ受像機９４とを備えている。図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃに、それぞれ図１におけるＡ、ＢおよびＣにおける信号スペクトルが示されている。以後の各図におけるＡ、Ｂ、Ｃ、についても同様である。

図１に示された光信号送信機８０内では、図２Ａに示すような周波数多重された映像信号がＦＭ一括変換回路８１により、図２Ｂに示すような１つの広帯域な周波数変調信号に変換される。周波数変調信号は、光源８２で強度変調され、さらに、光増幅回路８３で光増幅されて光伝送路８５に送信される。光信号受信機９０内において、強度変調された周波数変調信号は、光電変換回路９１で光電変換され、電気信号に戻される。この電気信号は広帯域な周波数変調信号であり、ＦＭ復調回路９２で周波数復調されて、図２Ｃに示すような、周波数多重された映像信号が復調される。復調された映像信号は、セットトップボックス９３を介して、受像機９４により、適当な映像チャンネルが選択される。

このＦＭ一括変換方式に適用できるＦＭ一括変換回路構成を図３に示す（例えば、特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、参照）。図３に、光周波数変調部と光周波数局部発振部を用いたＦＭ一括変換回路を示す。ＦＭ一括変換回路８１は、光周波数変調部７１と、光周波数局部発振部７２と、光合波器７３と、フォトダイオード７４とを備える。

ＦＭ一括変換回路８１の光周波数変調部７１において、光周波数ｆｏのキャリア光源を用いて周波数ｆｓで周波数変調すると、光周波数変調部７１の出力における光信号の光周波数Ｆｆｍｌｄは、周波数偏移をδｆとすると、
Ｆｆｍｌｄ＝ｆｏ＋δｆ・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１）
となる。光周波数変調部７１のキャリア光源としてＤＦＢ−ＬＤ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄ−ＢａｃｋＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ、分布帰還型半導体レーザ）が使用されている。

光周波数局部発振部７２において光周波数ｆｌの発振光源を用いて発振させる。光周波数局部発振部７２からの光信号と光周波数変調部７１からの光信号とが光合波器７３で合波される。光周波数局部発振部７２の発振光源としてＤＦＢ−ＬＤが使用されている。光合波器７３で合波された２つの光信号が光ヘテロダイン検波器であるフォトダイオード７４で検波される。検波された電気信号の周波数ｆは、
ｆ＝ｆｏ−ｆｌ＋δｆ・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（２）
となる。ここで、光周波数変調部７１のキャリア光源と光周波数局部発振部７２の発振光源の光周波数を近接させれば、図２Ｂに示すような、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ−ｆｌが、数ＧＨｚで周波数偏移δｆの周波数変調された電気信号を得ることが出来る。

一般にＤＦＢ−ＬＤは注入電流で変調することにより、その光周波数が注入電流に伴って数ＧＨｚの幅で変動するので、周波数偏移δｆとしては、数ＧＨｚの値を得ることができる。例えば、約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号をＦＭ一括変換回路により、図２Ｂに示すような中間周波数ｆｉ＝ｆｏ−ｆｌを約３ＧＨｚとする、帯域約６ＧＨｚの周波数変調信号に変換できる。

光信号受信機９０に適用できるＦＭ復調回路の構成を図４に示す。図４に示すＦＭ復調回路９２は、遅延線検波によるＦＭ復調回路であって、リミッター増幅器７６と、遅延線７７と、ＡＮＤゲート７８と、ローパスフィルタ７９とを備える。

ＦＭ復調回路９２内では、入力された周波数変調光信号は、リミッター増幅器７６で方形波に整形される。リミッター増幅器７６の出力は２分岐され、一方はＡＮＤゲート７８の入力端子に入力され、他方は極性が反転された後、遅延線７７により時間τだけ遅延されてからＡＮＤゲート７８の入力端子に入力される。このＡＮＤゲート７８の出力がローパスフィルタ７９により平滑されると周波数復調出力となる（例えば、非特許文献１参照）。

なお、ＦＭ復調回路の回路形式としては、ここで述べた遅延線検波によるＦＭ復調回路のほかにも、共振回路を用いた２同調型周波数弁別器、フォスターシーリー型周波数弁別器、比率検波型ＦＭ復調器がある。

日本国特許第２７００６２２号公報国際標準ＩＴＵ−ＴＪ．１８５「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｖｅｒｏｐｔｉｃａｌａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｓｂｙＦＭｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ」柴田宣他著、「ＦＭ一括変換方式を用いた光映像分配システム」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８３−Ｂ、Ｎｏ．７、２０００年７月、ｐ．９４８−９５９鈴木他著、「パルス化ＦＭ一括変換変調アナログ光ＣＡＴＶ分配方式」、電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−６０３、１９９１年

このような多チャンネル映像信号の伝送には低雑音と低ひずみが要求される。上記の柴田宣他による「ＦＭ一括変換方式を用いた光映像分配システム」では、ＦＭ一括変換方式を用いた光信号送信機及び光信号伝送システムにおいては、ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）は４２ｄＢ以上、ＣＳＯ（ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｅｃｏｎｄ−ＯｒｄｅｒＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）とＣＴＢ（ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＴｒｉｐｌｅＢｅａｔ）は−５４ｄＢ以下と設定されている。

しかし、従来のＦＭ一括変換方式を用いた光信号送信機ではＣＮＲ値が、４３ｄＢから４７ｄＢで飽和している。ＣＳＯとＣＴＢについても同様に、−５４ｄＢをわずかに下回る値で飽和している。光信号送信機をより低雑音で構成することができれば、ＣＮＲを大きくすることができ、その結果、ＣＮＲが４２ｄＢ以上となる光信号受信機の最小電力を小さくすることができる。光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができれば、伝送距離の長大化や光分岐比の拡大が可能になる。

従来のＦＭ一括変換回路で使用している光周波数変調部のＤＦＢ−ＬＤは構造にまで戻って、設計変更することは困難で、低雑音特性、低ひずみ特性を実現することが難しかった。そこで、本発明では、低雑音で、低ひずみな光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムを実現することを目的とする。

このような目的を達成するために、本願発明の第１の側面は、周波数分割多重されている振幅変調された電気信号を周波数変調して光伝送する光信号送信機において、該電気信号を複数個に分配して出力する分配回路と、該分配回路の出力の各々を周波数変調して出力する複数の周波数変調手段であって、各々の周波数偏移量および中間周波数が略等しく、各々の出力の位相が略一致する複数の周波数変調手段と、該複数の周波数変調手段の出力を合波して出力する合波手段と、該合波手段の出力により強度変調した光信号を光伝送路に出力する送信回路とを備えたことを特徴とする。ここで、周波数分割多重されている振幅変調された電気信号は、周波数分割多重されている直交振幅変調された電気信号を含む。

また、本願発明の第二の側面は、本願発明の第一の側面に係る光信号送信機と、該光信号送信機に光伝送路を介して接続される光電変換手段と、光電変換手段の出力を周波数復調する周波数復調手段を具備する光信号受信機と、を備えることを特徴とする光信号伝送システムである。

本発明に係る光信号送信機及び光信号伝送システムは、電気回路や光回路部品の回路設計に戻っての回路定数の変更をすることなく、従来の電気回路や光回路部品を使用しつつ、従来の光信号送信機よりも低雑音特性、低ひずみ特性を得ることができる。

光信号送信機で低雑音特性を得ることができれば、光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。

さらに、低ひずみ特性を得ることができれば、映像信号の受信品質を向上させることが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

本発明の第１の実施の形態は、分配回路により分配された電気信号を変調入力とするＮ個のＦＭ一括変換回路を使用する場合の光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムである。本発明を実施する形態を図５に示す。なお、図５はＮ＝３の場合について例示した。図５において、光信号送信機１０は、分配回路１１、ＦＭ一括変換回路１２、合波回路１３、送信回路としての光源１４、光増幅回路１５、および光伝送路８５を備える。光源１４には半導体レーザ及びこの半導体レーザを駆動する駆動回路が送信回路として含まれてもよく、さらに、送信回路には光増幅回路１５を含んでもよい。

図５において、図２Ａに示すような約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号が光信号送信機１０に入力されると、分配回路１１によって３分配される。分配回路１１のそれぞれの出力は、変調入力としてＦＭ一括変換回路１２に入力され、ＦＭ一括変換回路１２で周波数変調される。３個のＦＭ一括変換回路１２の出力は、合波回路１３で合波される。この合波回路１３の出力は図２Ｂに示すように、広帯域な周波数変調された電気信号である。この周波数変調された電気信号は、光源１４で強度変調された光信号に変換されて、さらに、光信号は光増幅回路１５で所定の光レベルにまで増強されて、光伝送路８５に送信される。

ここで、３個のＦＭ一括変換回路１２の周波数偏移量及び中間周波数を等しく設定し、かつＦＭ一括変換回路１２のそれぞれの出力の位相が一致するように設定すると、合波回路１３により合波された電気信号は、３個のＦＭ一括変換回路１２のそれぞれの雑音量の電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。３個のＦＭ一括変換回路１２のそれぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したりあるいは位相調整器を用いたりすることができる。

３個のＦＭ一括変換回路１２からの出力の信号成分の電圧をそれぞれ、Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３とし、これらがＶｓ１＝Ｖｓ２＝Ｖｓ３＝Ｖｓとすると、合波回路１３の出力の信号成分の電圧の総和Ｖｓｔは、
Ｖｓｔ＝Ｖｓ１＋Ｖｓ２＋Ｖｓ３＝３Ｖｓ（３）
となる。

光源１４の入力インピーダンスをＲとすれば、合波回路１３に３個のＦＭ一括変換回路１２のうち１個だけから入力すると、合波回路１３の出力の信号電力Ｐｓ１は、
Ｐｓ１＝Ｖｓ^２／Ｒ（４）
となる。合波回路１３に３個のＦＭ一括変換回路１２から入力すると、合波回路１３の出力の信号電力Ｐｓｔは、
Ｐｓｔ＝（Ｖｓｔ）^２／Ｒ＝９Ｖｓ^２／Ｒ（５）
となる。従って、信号電力Ｐｓ１と信号電力Ｐｓ３の電力比は、
１０ｌｏｇ（Ｐｓｔ／Ｐｓ１）＝２０ｌｏｇ（３）［ｄＢ］（６）
となる。

一方、３個のＦＭ一括変換回路１２からの出力の雑音成分の電力をそれぞれ、Ｐｎ１、Ｐｎ２、Ｐｎ３とし、これらがＰｎ１＝Ｐｎ２＝Ｐｎ３＝Ｐｎとすると、雑音成分に対しては電力加算されるので、合波回路１３の出力の雑音成分の電力の総和Ｐｎｔは、
Ｐｎｔ＝Ｐｎ１＋Ｐｎ２＋Ｐｎ３＝３Ｐｎ（７）
となる。合波回路１３に３個のＦＭ一括変換回路１２のうち１個だけから入力すると、合波回路１３の出力の雑音電力Ｐｎ１は、
Ｐｎ１＝Ｐｎ（８）
となる。従って、雑音電力Ｐｎ１と雑音電力Ｐｎｔの電力比は、
１０ｌｏｇ（Ｐｎｔ／Ｐｎ１）＝１０ｌｏｇ（３）［ｄＢ］（９）
となる。

このことから、３個のＦＭ一括変換回路を使用すると、１個のＦＭ一括変換回路を使用するときに比べて信号電力比は、２０ｌｏｇ（３）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（３）［ｄＢ］となるため、合波回路の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（３）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。図５に示す実施の形態では、ＦＭ一括変換回路を３個使用する場合についてその構成を示したが、ＦＭ一括変換回路は２個以上使用すれば、信号対雑音電力は改善される。Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のＦＭ一括変換回路を使用する場合は、ＦＭ一括変換回路を単体で使用する場合に比べて信号対雑音電力比を１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善できる。

ひずみについては、３個のＦＭ一括変換回路のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、ＦＭ一括変換回路を単体で用いる場合に比べて、低ひずみ化を可能とする。

図１において、光送信機８０に替えて、図５に示す光信号送信機１０を光信号伝送システムに適用すると、光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。さらに、光信号送信機で低ひずみ特性を得ることができれば、映像信号の受信品質を向上させることが可能になる。

本実施の形態では、光信号送信機に入力する信号の例として図２Ａの信号を用いたが、このような信号形式に限定されるものではない。

次に、本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明した光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、光周波数変調部を用いたＦＭ一括変換回路の構成である。本発明を実施する形態を図６に示す。図６において、ＦＭ一括変換回路１２は、光周波数変調部２２、光周波数局部発振部３２、光合波器２３、および光検波器２４を備える。

ＦＭ一括変換回路１２では、図２Ａに示すような周波数多重された映像信号を光周波数変調部２２において光周波数ｆｏのキャリア光源を用いて周波数変調すると、周波数偏移がδｆのとき、光周波数変調部２２の出力における光信号の光周波数Ｆｆｍｌｄは、前述した（１）式より算出される。但し、（１）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。光周波数変調部２２のキャリア光源としてはＤＦＢ−ＬＤ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄ−ＢａｃｋＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ、分布帰還型半導体レーザ）を使用することができる。

光周波数局部発振部３２において、光周波数ｆｌの発振光源を用いて発振させ、光周波数変調部２２からの光信号と光合波器２３で合波させる。光周波数局部発振部３２の発振光源としてはＤＦＢ−ＬＤを使用することができる。光合波器２３で合波された２つの光信号が光検波器２３でヘテロダイン検波される。光検波器としては、ヘテロダイン検波器として機能するフォトダイオードを使用することができる。光検波器２４でヘテロダイン検波された電気信号の周波数ｆは、前述した（２）式より算出される。但し、（２）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。ここで、光周波数変調部２２のキャリア光源の光周波数と光周波数局部発振部３２の発振光源の光周波数とを近接させれば、図２Ｂに示すような、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ−ｆｌが数ＧＨｚで、周波数偏移δｆの周波数変調された電気信号を得ることが出来る。

一般にＤＦＢ−ＬＤは注入電流で変調することにより、その光周波数が注入電流に伴って数ＧＨｚの幅で変動するので、周波数偏移δｆとしては、数ＧＨｚの値を得ることができる。例えば、約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号をＦＭ一括変換回路により、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ−ｆｌを約３ＧＨｚとする図２Ｂに示すような、帯域約６ＧＨｚの周波数変調信号に変換できる。

さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路で用いる光周波数変調部２２のキャリア光源の光周波数と光周波数局部発振部３２の発振光源の光周波数との差の周波数である中間周波数ｆｉを略等しく設定して、この中間周波数を中心として略等しい周波数偏移量で周波数変調する。さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路のそれぞれの出力の位相が略一致するように設定すると、図５の合波回路１３の出力は、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、Ｎ組の光周波数変調部と光周波数局部発振部とを用いた光信号送信機を使用すると、１組の場合に比べて、信号電力比は、２０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］となるため、図５の合波回路１３の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

ひずみについては、Ｎ組の光周波数変調部のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、ＦＭ一括変換回路を単体で用いる場合に比べて、低ひずみ化を可能とする。

このようなＮ個のＦＭ一括変換回路を光信号送信機に適用すると、光信号伝送システムにおける光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。さらに、光信号送信機で低ひずみ特性を得ることができれば、映像信号の受信品質を向上させることが可能になる。

次に、本発明の第３の実施の形態は、実施の形態１で説明した光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、２つの光周波数変調部をプッシュプル構成に用いたＦＭ一括変換回路の構成である。本発明を実施する形態を図７に示す。図７において、ＦＭ一括変換回路１２は、差動分配器２１、光周波数変調部２２−１、光周波数変調部２２−２、光合波器２３、および光検波器２４を備える。

ＦＭ一括変換回路１２では、図２Ａに示すような周波数多重された映像信号が差動分配器２１で、位相が反転した２つの電気信号として分配される。差動分配器２１からの２つの電気信号のうちの一方の電気信号を変調入力とし、光周波数変調部２２−１において光周波数ｆｏ１のキャリア光源を用いて周波数変調すると、周波数偏移をδｆ／２のとき、光周波数変調部２２−１の出力における光信号の光周波数Ｆｆｍｌｄ１は、
Ｆｆｍｌｄ１＝ｆｏ１＋（δｆ／２）・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１０）
として得られる。但し、（１０）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。差動分配器からの２つの電気信号のうちの他方の電気信号を変調入力とし、光周波数変調部２２−２において周波数ｆｏ２のキャリア光源を用いて周波数変調すると、周波数偏移がδｆ／２のとき、光周波数変調部２２−２の出力における光信号の光周波数Ｆｆｍｌｄ２は、
Ｆｆｍｌｄ２＝ｆｏ２−（δｆ／２）・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１１）
として得られる。但し、（１１）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。光周波数変調部２２−１、２２−２のキャリア光源としてはＤＦＢ−ＬＤ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄ−ＢａｃｋＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ、分布帰還型半導体レーザ）を使用することができる。

光周波数変調部２２−１、２２−２からの出力は光合波器２３で合波され、光合波器２３で合波された２つの光信号が光検波器２３でヘテロダイン検波される。光検波器としては、ヘテロダイン検波器として機能するフォトダイオードを使用することができる。光検波器２４でヘテロダイン検波された電気信号の周波数ｆは、前記（１０）式と前記（１１）式で表される値の差の周波数の電気信号が得られる。即ち、
ｆ＝ｆｏ１−ｆｏ２＋δｆ・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１２）
となる。但し、（１２）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。ここで、光周波数変調部２２−１のキャリア光源の光周波数と光周波数変調部２２−２のキャリア光源の光周波数とを近接させれば、図２Ｂに示すような、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ−ｆｌが数ＧＨｚで、周波数偏移δｆの周波数変調された電気信号を得ることが出来る。

さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路で用いる光周波数変調部２２−１のキャリア光源の光周波数と光周波数変調部２２−２の発振光源の中心光周波数の差の周波数である中間周波数ｆｉを略等しく設定して、この中間周波数を中心として略等しい周波数偏移量で周波数変調する。さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路のそれぞれの出力の位相が略一致するように設定すると、図５の合波回路１３の出力では、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、Ｎ組の光周波数変調部を用いた光信号送信機を使用すると、１組の場合に比べて信号電力比は、２０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］となるため、図５の合波回路１３の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

次に、本発明の第４の実施の形態は、実施の形態１で説明した光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、電圧制御発振器を用いたＦＭ一括変換回路である。本発明を実施する形態を図８に示す。図８において、ＦＭ一括変換回路１２は、電圧制御発振器２６を備える。

ＦＭ一括変換回路１２では、図２Ａに示すような周波数多重された映像信号を電圧制御発振器２６において周波数ｆｏを中心周波数として周波数変調すると、出力の電気信号の周波数ｆｖは、周波数偏移がδｄのとき、
ｆｖ＝ｆｏ＋δｆ・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１３）
となり、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ、周波数偏移δｆの周波数変調信号が得られる。但し、（１３）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。

例えば、約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号をＦＭ一括変換回路により、中間周波数ｆｉ＝ｆｏを約３ＧＨｚとする、図２Ｂに示すような帯域約６ＧＨｚの周波数変調信号に変換できる。

さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路で用いる電圧制御発振器２６の中間周波数ｆｉを略等しく設定して、この中間周波数を中心として略等しい周波数偏移量で周波数変調する。さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路のそれぞれの出力の位相が略一致するように設定すると、図５の合波回路１３の出力では、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、Ｎ個の電圧制御発振器を用いた光信号送信機を使用すると、１個の場合に比べて信号電力比は、２０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］となるため、図５の合波回路１３の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

ひずみについては、Ｎ個の電圧制御発振器のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、ＦＭ一括変換回路を単体で用いる場合に比べて、低ひずみ化を可能とする。

次に、本発明の第５の実施の形態は、実施の形態１で説明した光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、２つの電圧制御発振器をプッシュプル構成に用いたＦＭ一括変換回路の構成である。本発明を実施する形態を図９に示す。図９において、ＦＭ一括変換回路１２は、差動分配器２１、電圧制御発振器２８−１、電圧制御発振器２８−２、ミキサー２９、およびローパスフィルタ３０を備える。

ＦＭ一括変換回路１２では、図２Ａに示すような周波数多重された映像信号が差動分配器２１で、位相が反転した２つの電気信号に分配される。差動分配器２１からの２つの電気信号のうちの一方の電気信号を、電圧制御発振器２８−１において周波数ｆｏを中心周波数とする周波数変調すると、出力の電気信号の周波数ｆｖ１は、周波数偏移がδｆ／２のとき、
ｆｖ１＝ｆｏ１＋（δｆ／２）・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１４）
となり、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ１、周波数偏移δｆ／２の周波数変調信号が得られる。但し、（１４）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。差動分配器２１からの２つの電気信号のうちの他方の電気信号を変調入力とし、電圧制御発振器２８−２において周波数ｆｏ１を中心周波数として周波数変調すると、出力の電気信号の周波数ｆｖ２は、周波数偏移がδｆ／２のとき、
ｆｖ２＝ｆｏ２−（δｆ／２）・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１５）
となり、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ２、周波数偏移δｆ／２の周波数変調信号が得られる。但し、（１５）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。

電圧制御発振器２８−１、２８−２からの出力はミキサー２９でミキシングされる。次いで、ミキサー２９でミキシングされた２つの電気信号はローパスフィルタ３０で平滑化される。中間周波数ｆｏ１と中間周波数ｆｏ２との差に等しい周波数の電気信号を通過させるローパスフィルタ３０で平滑化された電気信号の周波数ｆは、前記（１４）式と前記（１５）式で表される値の差の周波数の電気信号が得られる。即ち、
ｆ＝ｆｏ１−ｆｏ２＋δｆ・ｓｉｎ（２π・ｆｓ・ｔ）（１６）
となる。但し、（１６）式では、変調信号を周波数ｆｓの信号としている。ここで、図２Ｂに示すような、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ１−ｆｏ２が数ＧＨｚで、周波数偏移δｆの周波数変調された電気信号を得ることが出来る。

例えば、約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号をＦＭ一括変換回路により、中間周波数ｆｉ＝ｆｏ−ｆｌを約３ＧＨｚとする図２Ｂに示すような、帯域約６ＧＨｚの周波数変調信号に変換できる。

さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路で用いる電圧制御発振器２８−１と電圧制御発振器２８−２との差の周波数である中間周波数ｆｉを略等しく設定して、この中間周波数を中心として略等しい周波数偏移量で周波数変調する。さらに、Ｎ個のＦＭ一括変換回路のそれぞれの出力の位相が略一致するように設定すると、図５の合波回路１３の出力は、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、Ｎ組の電圧制御発振器を用いた光信号送信機を使用すると、１個の場合に比べて信号電力比は、２０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］となるため、図５の合波回路１３の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

次に、本発明の第６の実施の形態は、光信号送信機の中に、光周波数変調部と光周波数局部発振部とを２組用いた光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムである。本発明を実施する形態を図１０に示す。図１０において、光信号送信機１０は、分配回路１１、光周波数変調部２２−１、光周波数変調部２２−２、光周波数局部発振部３２−１、光周波数局部発振部３２−２、光合波器２５−１、光合波器２５−２、光合波器２７、光検波器２４、送信回路としての光源１４、光増幅回路１５、および光伝送路８５を備える。光源１４には半導体レーザ及びこの半導体レーザを駆動する駆動回路が送信回路として含まれてもよく、さらに、送信回路には光増幅回路１５を含んでもよい。

図１０において、図２Ａに示すような約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号が光信号送信機１０に入力されると、分配回路１１によって２分配される。分配回路１１の一方の出力は、変調入力として光周波数変調部２２−１に入力され、周波数変調される。分配回路１１の他方の出力は変調入力として光周波数変調部２２−２に入力され、周波数変調される。

光周波数変調部２２−１で周波数変調された光信号は、光周波数局部発振部３２−１からの局部発振光と偏波方向を同一にして光合波器２５−１で合波される。ここで、光周波数局部発振部３２−１の光周波数は、光周波数変調部２２−１から出力される周波数変調された光信号の中心光周波数と中間周波数に略等しい周波数だけ離れている。

光周波数変調部２２−２で周波数変調された光信号は、光周波数局部発振部３２−２からの局部発振光と偏波方向を同一にして光合波器２５−２で合波される。ここで、光周波数局部発振部３２−２の光周波数は、光周波数変調部２２−２から出力される周波数変調された光信号の中心光周波数と中間周波数に略等しい周波数だけ離れている。

これら光合波器２５−１、２５−２から出力された光信号は、光合波器２７で光合波器２５−１から出力される光信号と光合波器２５−２から出力される第二の光信号とをそれぞれの偏波方向を直交させて合波され、出力される。光検波器２４では、光合波器２７から出力される光信号をヘテロダイン検波して、光周波数変調部からの光信号の光周波数と光周波数局部発振部からの局部発振光の光周波数との差に等しい周波数の電気信号を出力する。検波器２４にはヘテロダイン検波するフォトダイオードが適用できる。この検波器２４の出力は図２Ｂに示すように、広帯域な周波数変調された電気信号である。この周波数変調された電気信号は、光源１４で強度変調された光信号に変換されて、さらに、光信号は光増幅回路１５で所定の光レベルにまで増強されて、光伝送路８５に送信される。光源にはＤＦＢ−ＬＤ等の半導体レーザが適用できる。

ここで、２個の光周波数変調部２２−１と２２−２の周波数偏移量を略等しくなるように設定する。また、光周波数変調部２２−１の光信号の光周波数と光周波数局部発振部３２−１の局部発振光の光周波数との差を、光周波数変調部２２−２の光信号の光周波数と光周波数局部発振部３２−２の局部発振光の光周波数との差に略等しく設定する。さらに、光合波器２５−１からの合波光信号を光検波器２４でヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相と、光合波器２５−２からの合波光信号を光検波器２４でヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相とを略等しくなるように設定すると、光検波器２４により検波された電気信号は、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、２組の光周波数変調部と光周波数局部発振部とを用いた光信号送信機を使用すると、１組の場合に比べて信号電力比は、２０ｌｏｇ（２）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（２）［ｄＢ］となるため、合波回路の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（２）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

ひずみについては、２組の光周波数変調部のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、ＦＭ一括変換回路を単体で用いる場合に比べて、低ひずみ化を可能とする。

図１において、光送信機８０に替えて、図１０に示す光信号送信機１０を光信号伝送システムに適用すると、光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。

さらに、光信号送信機で低ひずみ特性を得ることができれば、映像信号の受信品質を向上させることが可能になる。

次に、本発明の第７の実施の形態は、光信号送信機の中に、プッシュプル型の２個の光周波数変調部を２組用いた光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムである。本発明を実施する形態を図１１に示す。図１１において、光信号送信機１０は、分配回路１１、差動分配器２１−１、差動分配器２１−２、光周波数変調部２２−１、光周波数変調部２２−２、光周波数変調部２２−３、光周波数変調部２２−４、光合波器２５−１、光合波器２５−２、光合波器２７、光検波器２４、送信回路としての光源１４、光増幅回路１５、および光伝送路８５を備える。光源１４には半導体レーザ及びこの半導体レーザを駆動する駆動回路が送信回路として含まれてもよく、さらに、送信回路には光増幅回路１５を含んでもよい。

図１１において、図２Ａに示すような約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号が光信号送信機１０に入力されると、分配回路１１によって２分配される。分配回路１１の一方の出力は、差動分配器２１−１で、位相が反転した２つの電気信号に分配される。差動分配器２１−１からの２つの電気信号のうちの一方の電気信号により、光周波数変調部２２−１からの出力光の光周波数Ｆｆｍｌｄ１は周波数変調され、周波数変調光信号が出力される。差動分配器２１−１からの２つの電気信号のうちの他方の電気信号により、光周波数変調部２２−２からの出力光の光周波数Ｆｆｍｌｄ２は周波数変調され、周波数変調光信号が出力される。光周波数変調部２２−１からの周波数変調光信号と、光周波数変調部２２−２からの周波数変調光信号は、その中心光周波数の差を中間周波数に略等しく設定され、また偏波方向を一致させて光合波器２５−１で合波され、第一の光信号となる。

分配回路１１の他方の出力は、差動分配器２１−２で、位相が反転した２つの電気信号に分配される。差動分配器２１−２からの２つの電気信号のうちの一方の電気信号により、光周波数変調部２２−３からの出力光の光周波数Ｆｆｍｌｄ３は周波数変調され、周波数変調光信号が出力される。差動分配器２１−４からの２つの電気信号のうちの他方の電気信号により、光周波数変調部２２−２からの出力光の光周波数Ｆｆｍｌｄ４は周波数変調され、周波数変調光信号となる。光周波数変調部２２−３からの周波数変調光信号と、光周波数変調部２２−４からの周波数変調光信号は、その中心光周波数の差を中間周波数に略等しく設定され、また偏波方向を一致させて光合波器２５−２で合波され、第二の光信号となる。

光合波器２７で光合波器２５−１から出力される第一の光信号と光合波器２５−２から出力される第二の光信号とがそれぞれの偏波方向を直交させて合波され、出力される。光検波器２４では、光合波器２７から出力される光信号をヘテロダイン検波して、光周波数変調部２２−１からの周波数変調光信号の光周波数と光周波数変調部２２−２からの周波数変調光信号の光周波数との差、及び光周波数変調部２２−３からの周波数変調光信号の光周波数と光周波数変調部２２−４からの周波数変調光信号の光周波数との差に等しい周波数の電気信号を出力する。検波器２４にはヘテロダイン検波するフォトダイオードが適用できる。この検波器２４の出力は図２Ｂに示すように、広帯域な周波数変調された電気信号である。この周波数変調された電気信号は光源１４で強度変調された光信号に変換されて、さらに、光信号は光増幅回路１５で所定の光レベルにまで増強されて、光伝送路８５に送信される。光源にはＤＦＢ−ＬＤ等の半導体レーザが適用できる。

ここで、光周波数変調部２２−１と光周波数変調部２２−２と光周波数変調部２２−３と光周波数変調部２２−４とにおける周波数偏移量が略等しくなるように設定する。また、光合波器２５−１からの合波光信号を光検波器２４でヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相と、光合波器２５−２からの合波光信号を光検波器２４でヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相とを略等しくなるように設定すると、光検波器２４により検波された電気信号は、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、プッシュプル型の２個の光周波数変調部を２組用いた光信号送信機を使用すると、１組の場合に比べて信号電力比は、２０ｌｏｇ（２）［ｄＢ］になるが、雑音電力比は１０ｌｏｇ（２）［ｄＢ］となるため、合波回路の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（２）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

ひずみについては、プッシュプル型の２個の光周波数変調部のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、ＦＭ一括変換回路を単体で用いる場合に比べて、低ひずみ化を可能とする。

図１において、光送信機８０に替えて、図１１に示す光信号送信機１０を光信号伝送システムに適用すると、光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。

次に、本発明の第８の実施の形態は、分配回路により分配された電気信号を変調入力とするＮ個の光周波数変調合波回路を使用する場合の光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムである。本発明を実施する形態を図１２に示す。図１２において、光信号送信機１０は、分配回路１１、光周波数変調合波回路３３、光合波回路３４、光検波回路３５、送信回路としての光源１４、光増幅回路１５、および光伝送路８５を備える。光源１４には半導体レーザ及びこの半導体レーザを駆動する駆動回路が送信回路として含まれてもよく、さらに、送信回路には光増幅回路１５を含んでもよい。光周波数変調合波回路３３の構成を図１３に示す。図１３において、光周波数変調合波回路３３は、光周波数変調部２２、光周波数局部発振部３２、および光合波器２３を備える。

図１２において、図２Ａに示すような約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号が光信号送信機１０に入力されると、分配回路１１によってＮ個に分配される。なお、図１２ではＮ＝３の場合について例示した。分配回路１１の出力は、変調入力としてそれぞれＮ個の光周波数変調合波回路３３に入力され、図１３に示す光周波数変調部２２で周波数変調される。

図１３に示す光周波数変調合波回路３３において、光周波数変調部２２は周波数変調された周波数変調光信号を出力し、光周波数局部発振部３２は光周波数変調部２２から出力される光信号の光周波数と中間周波数に略等しい周波数だけ離れた光周波数の局部発振光信号を出力する。周波数変調された光信号と光周波数局部発振部３２からの出力とは光合波器２３で合波される。

３個の光周波数変調合波回路３３から合波された光信号は、光合波回路３４で合波され、光検波回路３５でヘテロダイン検波されて、光周波数変調部からの周波数変調光信号の光周波数と光周波数局部発振部からの局部発振光信号の光周波数との差に等しい周波数の電気信号となる。光検波回路３５にはフォトダイオードが適用できる。この光検波回路３５の出力は図２Ｂに示すように、広帯域な周波数変調された電気信号である。この周波数変調された電気信号は光源１４で強度変調された光信号に変換されて、さらに、光信号は光増幅回路１５で所定の光レベルにまで増強されて、光伝送路８５に送信される。光源にはＤＦＢ−ＬＤ等の半導体レーザが適用できる。

ここで、Ｎ個の光周波数変調合波回路の周波数偏移量を略等しくなるように設定する。さらに、Ｎ個の光周波数変調合波回路３３からの光信号を光検波回路３５でヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相がそれぞれ略等しくなるように設定すると、光検波回路３５により検波された電気信号は、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。尚、それぞれの出力の位相が一致するように設定するためには、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、Ｎ個の光周波数変調合波回路を用いた光信号送信機を使用すると、信号電力は、２０ｌｏｇ（Ｎ）になるが、雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）となるため、合波回路の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

ひずみについては、Ｎ個の光周波数変調部のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、低ひずみ化を可能とする。

図１において、光送信機８０に替えて、図１２に示す光信号送信機１０を光信号伝送システムに適用すると、光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。さらに、光信号送信機で低ひずみ特性を得ることができれば、映像信号の受信品質を向上させることが可能になる。

次に、本発明の第９の実施の形態は、分配回路により分配された電気信号を変調入力とするＮ個の差動光周波数変調合波回路を使用する場合の光信号送信機及び当該光信号送信機を利用した光信号伝送システムである。本発明を実施する形態を図１４に示す。なお、図１４にはＮ＝３の場合について例示した。図１４において、光信号送信機１０は、分配回路１１、差動光周波数変調合波回路３６、光合波回路３４、光検波回路３５、送信回路としての光源１４、光増幅回路１５、および光伝送路８５を備える。光源１４には半導体レーザ及びこの半導体レーザを駆動する駆動回路が送信回路として含まれてもよく、さらに、送信回路には光増幅回路１５を含んでもよい。差動光周波数変調合波回路３６の構成を図１５に示す。図１５において、差動光周波数変調合波回路３６は、差動分配器２１、光周波数変調部２２−１、光周波数変調部２２−２、および光合波器２３を備える。

図１４において、図２Ａに示すような約９０ＭＨｚから約７５０ＭＨｚの周波数幅に周波数多重された多チャンネルのＡＭ映像信号又はＱＡＭ映像信号が光信号送信機１０に入力されると、分配回路１１によってＮ個に分配される。分配回路１１の出力は、変調入力としてそれぞれＮ個の差動光周波数変調合波回路３６に入力される。

図１５に示す差動光周波数変調合波回路３６において、分配回路１１からの出力は差動分配器２１によって位相が反転した２つの電気信号に分配され、光周波数変調部２２−１と光周波数変調部２２−２でそれぞれ周波数変調された周波数変調光信号となる。光周波数変調部２２−１の出力する光信号の光周波数と光周波数変調部２２−２の出力する光信号の中心光周波数は中間周波数だけ離れている。光周波数変調部２２−１と光周波数変調部２２−２とからの周波数変調光信号が光合波器２３で合波されて、図１４に示す光合波回路３４に出力される。ここで、Ｎ個の差動光周波数変調合波回路３６における中間周波数は略等しく設定されている。

Ｎ個の差動光周波数変調合波回路３６からの光信号は、光合波回路３４により合波され、光検波回路３５でヘテロダイン検波されて、光周波数変調部２２−１からの周波数変調光信号の光周波数と光周波数変調部２２−２からの周波数変調光信号の光周波数の差に等しい周波数の電気信号となる。光検波回路３５にはフォトダイオードが適用できる。この光検波回路３５の出力は図２Ｂに示すように、広帯域な周波数変調された電気信号である。この周波数変調された電気信号は光源１４で強度変調された光信号に変換されて、さらに、光信号は光増幅回路１５で所定の光レベルにまで増強されて、光伝送路８５に送信される。光源にはＤＦＢ−ＬＤ等の半導体レーザが適用できる。

ここで、Ｎ個の差動光周波数変調合波回路の周波数偏移量を略等しくなるように設定する。さらに、Ｎ個の差動光周波数変調合波回路３６からの周波数変調光信号を光検波回路３５でヘテロダイン検波して得られる電気信号の位相がそれぞれ略等しくなるように設定すると、光検波回路３５により検波された電気信号は、雑音量は電力和、即ち電力加算になるが、信号成分については電圧の和、即ち電圧加算になる。それぞれの出力の位相が一致するように設定するために、例えば、光ファイバなどの伝送路長を調整したり、あるいは位相調整器を用いたりすることができる。

このことから、Ｎ個の差動光周波数変調合波回路を用いた光信号送信機を使用すると、信号電力は、２０ｌｏｇ（Ｎ）になるが、雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）となるため、合波回路の出力における信号対雑音電力は１０ｌｏｇ（Ｎ）［ｄＢ］だけ改善されることが分かる。

ひずみについては、２Ｎ個の光周波数変調部のひずみ特性が異なっており、逆向きのひずみ特性を有していれば、合波により、逆向きのひずみ分だけ、互いに相殺されるので、低ひずみ化を可能とする。

図１において、光送信機８０に替えて、図１４に示す光信号送信機１０を光信号伝送システムに適用すると、光信号受信機の最小受光電力を小さくすることができ、伝送距離の長大化や、光信号送信機と光信号受信機との間での光分岐の分岐比の拡大が可能になる。さらに、光信号送信機で低ひずみ特性を得ることができれば、映像信号の受信品質を向上させることが可能になる。

また、本発明の光送信機及び光伝送システムは、光伝送路の網形態がシングルスター（ＳＳ：ＳｉｎｇｌｅＳｔａｒ）形式のトポロジである場合のみならず、パッシブダブルスター（ＰＤＳ：ＰａｓｓｉｖｅＤｏｕｂｌｅＳｔａｒ）形式のトポロジである場合にも適用することができる。

図１は、ＦＭ一括変換方式を用いた従来の光信号送信機及び光信号伝送システムの構成を示すブロック図である。図２Ａは、光信号送信機及び光信号伝送システムにおける信号形式を示す図である。図２Ｂは、光信号送信機及び光信号伝送システムにおける信号形式を示す図である。図２Ｃは、光信号送信機及び光信号伝送システムにおける信号形式を示す図である。図３は、ＦＭ一括変換方式に適用できる従来のＦＭ一括変換回路の構成を示すブロック図である。図４は、光信号受信機に適用できるＦＭ復調回路の構成を示すブロック図である。図５は、分配回路により分配された電気信号を変調入力とするＮ個のＦＭ一括変換回路を使用する場合の光信号送信機の構成を示すブロック図である。図６は、光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、光周波数変調部を用いたＦＭ一括変換回路の構成を示すブロック図である。図７は、光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、２つの光周波数変調部をプッシュプル構成に用いたＦＭ一括変換回路の構成を示すブロック図である。図８は、光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、電圧制御発振器を用いたＦＭ一括変換回路の構成を示すブロック図である。図９は、光信号送信機に適用するＦＭ一括変換回路であって、２つの電圧制御発振器をプッシュプル構成に用いたＦＭ一括変換回路の構成を示すブロック図である。図１０は、光信号送信機の中に、光周波数変調部と光周波数局部発振部とを２組用いた光信号送信機の構成を示すブロック図である。図１１は、光信号送信機の中に、２つの光周波数変調部をプッシュプル構成に用い、それを２組用いた光信号送信機の構成を示すブロック図である。図１２は、分配回路により分配された電気信号を変調入力とするＮ個の光周波数変調合波回路を使用する場合の光信号送信機の構成を示すブロック図である。図１３は、光周波数変調合波回路の構成を示すブロック図である。図１４は、分配回路により分配された電気信号を変調入力とするＮ個の差動光周波数変調合波回路を使用する場合の光信号送信機の構成を示すブロック図である。図１５は、差動光周波数変調合波回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０光信号送信機
１１分配回路
１２ＦＭ一括変換回路
１３合波回路
１４光源
１５光増幅回路
２１差動分配器
２２光周波数変調部
２３，２５，２７光合波器
２４光検波器
２６，２８電圧制御発振器
２９ミキサー
３０ローパスフィルタ
３２光周波数局部発振部
３３光周波数変調合波回路
３４光合波回路
３５光検波回路
３６差動光周波数変調合波回路

Claims

電気信号を２個に分配して出力する分配回路と、
該分配回路からの２つの電気信号のうちの一方の電気信号をそれぞれが、前記分配回路からの電気信号を位相が反転した２つの電気信号に分配する第一の差動分配器と、
該第一の差動分配器の一方の出力を変調入力とし周波数変調された第一の中心光周波数及び第一の偏波方向の第一の周波数変調光信号を出力する第一の光周波数変調部と、
該第一の差動分配器の他方の出力を変調入力とし該第一の光周波数変調部の出力する第一の周波数変調光信号の第一の中心光周波数から中間周波数に略等しい周波数だけ離れた第二の中心光周波数及び第一の偏波方向の第二の周波数変調光信号を出力する第二の光周波数変調部と、
該第一の周波数変調光信号と該第二の周波数変調光信号とを合波し第一の合波光信号を出力する第一の光合波器と、
該分配回路の他方の出力をそれぞれが、前記分配回路からの電気信号を位相が反転した２つの電気信号に分配する第二の差動分配器と、
該第二の差動分配器の一方の出力を変調入力とし周波数変調された該第一の中心光周波数及び該第一の偏波方向に直交する第二の偏波方向の第三の周波数変調光信号を出力する第三の光周波数変調部と、
該第二の差動分配器からの２つの電気信号のうちの他方の電気信号を変調入力とし該第三の光周波数変調部の出力する第三の周波数変調光信号の第一の中心光周波数から前記中間周波数に略等しい周波数だけ離れた第二の中心光周波数及び第二の偏波方向の第四の周波数変調光信号を出力する第四の光周波数変調部と、
該第三の周波数変調光信号と該第四の周波数変調光信号とを合波し第二の合波光信号を出力する第二の光合波器と、
該第一の光合波器から出力される第一の合波光信号と該第二の光合波器から出力される第二の合波光信号とを合波して第三の合波光信号を出力する第三の光合波器と、
該第三の光合波器から出力される第三の合波光信号をヘテロダイン検波して該第一の周波数変調光信号の光周波数と該第二の周波数変調光信号の光周波数との差に等しい周波数の電気信号と、該第三の周波数変調光信号の光周波数と該第四の周波数変調光信号の光周波数との差に等しい周波数の電気信号とを出力する光検波器と、
該検波信号により光源を強度変調し光伝送路に送信する光信号を出力する送信回路と
を備えた光信号送信機であって、
該第一の光周波数変調部と該第二の光周波数変調部と該第三の光周波数変調部と該第四の光周波数変調部とにおける周波数偏移量が略等しく設定され、
該光検波器における該第一の合波光信号をヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相と第二の合波光信号をヘテロダイン検波することにより得られる電気信号の位相とを略一致させるための位相調整手段を前記第一の光合波器と前記第三の光合波器の間、もしくは前記第二の光合波器と前記第三の光合波器の間に備えた光信号送信機。
請求項１に記載の光信号送信機と、
該光信号送信機に光伝送路を介して接続される光電変換手段と、光電変換手段の出力を周波数復調する周波数復調手段を具備する光信号受信機とを備えたことを特徴とする光信号伝送システム。