JP6353342B2 - 光アップ・ダウンコンバート型光位相共役対信号送受信回路 - Google Patents
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Description
この方法は,半導体レーザ等の直接変調,外部変調等による光の強度変調,振幅変調,位相変調等を用いて,簡単に上側帯波と下側帯波を生成し,この対の信号は互いに位相共役の関係にあり,この上側帯波と下側帯波を位相共役信号対として利用する。この上側帯波と下側帯波とを同時に光ファイバに入力する。光の受信機あるいはリモート局では,光搬送波と同一の周波数を有する連続光をキャリア信号として,合波する。その際, 上側帯波と下側帯波と位相差がない状態で,上側帯波と下側帯波と合波する。合波された光信号を光検出器が検出する。光検出器が検出した光信号に基づく電気信号を送信用アンテナへ伝える。送信用アンテナが,電気信号に基づいた無線信号を放出する。そして,受信機側が,無線信号を受信する。なお,光の受信機において,光搬送波と同一の周波数を有する連続光をキャリア信号として合波した場合は,合波した状態の光信号が光ファイバを伝播する。
この方法では,半導体レーザ等の直接変調,外部変調等による光の強度変調,振幅変調,位相変調等を用いて,上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対を得る。次に上側帯波と下側帯波とを同時に光ファイバに入力する。光信号を,上側帯波と下側帯波と合波する。合波された光信号を光検出器が検出する。光検出器が検出した光信号に基づく電気信号を送信用アンテナへ伝える。送信用アンテナが,電気信号に基づいた無線信号を放出する。送信用アンテナから放出された無線信号を受信用アンテナが受信する。受信用アンテナが受信した無線信号に基づく電気信号を受け取り,受け取った上側帯波に由来する信号と,下側帯波に由来する信号とを,位相差がなくなるように調整したうえで合波する。
光位相共役信号対を用いた非線形効果の補償原理の例は,以下のとおりである。
オリジナルの伝送信号と共に,位相共役をとった信号を対にして,光ファイバ中を伝送させる。すると,光ファイバ中では,元の信号光及び位相共役光共に同等の非線形位相シフトを経験する。しかしながら,位相共役信号は元信号を基準とすると,逆符号の位相シフトが引き起こされることになる。この元の信号光及び位相共役光が逆符号で同様の非線形効果を受けることを利用し,相殺することで,非線形歪みなどの非線形効果を相殺できる。
例えば,特許第5263205号公報には,マッハツェンダー型の干渉計を有する光変調器が,変調信号とともに位相共役光が出力できることや,位相共役光から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得することが記載されている(もっともこの文献は,遅延差を制御することを開示する文献である)。この文献と同様にして,光変調器に含まれる位相共役光から上側周波数成分及び下側周波数成分を取得し,位相共役信号対とすればよい。
光搬送波が光変調器に入力する。そして,信号源13が,光変調器11に印加される変調信号及びバイアス信号を出力する。光変調器は,変調信号及びバイアス信号により駆動され,上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対を出力する。この光信号には,位相共役信号対のほか搬送波が含まれていても良い。また,不要な光成分が存在する場合は,適宜光フィルタで除去しても良い。上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対を得る方法は,たとえば,特許第5263205号公報に開示されたとおり公知である。
図13は,光位相共役対ファイバ無線(C−RoF)システムの原理を示す図である。このシステムは,光ファイバリンク上を無線(RF)信号となる光を伝播するために両側波帯(DSB)変調光が用いられる。両側波帯変調光は,連続(CW)光に変調を印加することによって,容易に生成できる。
次に,光ファイバにより引き起こされる非線形歪みがどのように解消されるのかについて説明する。基本的に,この実施態様は,両側帯波成分の一方の位相共役をとり,それを残りの成分に重畳する。図14に示されるように,一方の位相共役対成分は,残りの位相共役対成分と反対方向に非線形歪みの影響を受ける。これら二つの成分を重ね合わせることで,非線形歪みの影響が解消される。C−RoFシステムは,フォトミキシングに簡単な処理を加えるか,又は無線信号の復調に簡単な処理を加えることのみで,上記の処理を達成できる。以下の説明では,簡単のため,LSBを位相共役がとられる成分とし,USBとLSBの間にある周波数(すなわち波長)の信号を有する局所的な(local)連続光を印加する。
図15は,ホモダインC−RoFシステムを示す概念図である。ホモダインC−RoF系では,USBとLSBとが,同時に,同じ無線周波数領域にダウンコンバートされる。この際に,LSB成分は局所光より低い周波数を有する成分であるから,LSB成分の位相共役をもう一度とり,元の信号を取り戻す。位相共役状態にあるUSBとLSBは,光検出器において無線信号周波数を得るための光混合過程(フォトミキシング)において重畳される。この際に,重要となるものが,USB成分と,位相共役状態にあるLSB成分とが制御された状態で重ね合わされることである。すなわち,局所的な連続光の位相を,C−RoFの搬送波の位相にロックし,最適状況に調整する。局所的な連続光の位相を,C−RoFの搬送波の位相にロックするとは,局所的な連続光の位相が,C−RoFの搬送波の位相と同位相となるようにした状態で,局所的な連続光をC−RoFの搬送波を含む光信号と合波することを意味する。
図16は,ヘテロダインC−RoFシステムを示す概念図である。この例に示すヘテロダインC−RoFシステムでは,USB成分とLSB成分とがともに異なる周波数成分へとダウンコンバートされる。このヘテロダインC−RoFシステムも,ホモダインC−RoFシステムと同様一方の側帯波(ここではLSB)成分が共役状態とされるものの,ホモダインC−RoFシステムと異なり,光検出器の出力において両側帯波が重畳されない。ヘテロダインC−RoFでは,ダウンコンバートされた両成分が,それぞれ無線信号として放出され,共に無線信号受信機の検出器により検出される。この受信器は,位相共役されたLSB由来の成分が,USB由来の成分に重畳されるようにされている。この処理は,受信器内のデジタルプロセッサー(演算装置)と,データ復元機能(データリカバリー部)とにより容易に実装でき,その結果,非線形効果を容易に解消できる。ヘテロダインC−RoFは,受信器内の位相ロックループ(PLL)が局所的な連続光の位相ドリフトをトレースできるため,局所的な連続光をC−RoF信号の搬送波にロックする必要がない。このシステムは,局所的な連続光を中心局と離れた局所において生成することもできるし,中心局において局所的な連続光となる光信号を発生させることもできる。
理とする。
19..合波用局所信号源;
21..光検出器; 23..送信用アンテナ; 25..放出装置;
31..光変調器; 33..信号源; 35..光ファイバ; 37..合波部;
39..合波用局所信号源;
41..光検出器; 43..送信用アンテナ; 45..放出装置;
51..受信用アンテナ; 53..信号処理装置; 55..受信装置
Claims (4)
- 光ファイバを光信号が伝搬する際に生じる非線形光学効果を補償する方法であって,
上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対を得る工程と,
前記上側帯波と前記下側帯波とを同時に前記光ファイバに入力する工程と,
前記光搬送波と同一の周波数を有する光信号を,前記上側帯波と前記下側帯波と位相差がない状態で,前記上側帯波と前記下側帯波と合波する工程と,
前記合波された光信号を光検出器が検出する工程と,
前記光検出器が検出した光信号に基づく電気信号を送信用アンテナへ伝える工程と,
前記送信用アンテナが,前記電気信号に基づいた無線信号を放出する工程と,
を含む,
方法。 - 搬送波が入力される光変調器(11)と,
前記光変調器(11)に印加される変調信号及びバイアス信号を出力する信号源(13)と,
前記光変調器(11)から出力される光信号である上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対が同時に入力される光ファイバ(15)と,
前記光ファイバ(15)と接続された合波部(17)と,
前記合波部(17)を介して,前記光搬送波と同一の周波数を有する光信号を,前記上側帯波と前記下側帯波と位相差がない状態で,前記上側帯波と前記下側帯波と合波するための合波用局所信号源(19)と,
前記合波された光信号を検出する光検出器(21)と,
前記光検出器が検出した光信号に基づく電気信号を受け取る送信用アンテナ(23)と,
を含む,
光ファイバを光信号が伝搬する際に生じる非線形光学効果を補償した無線信号の放出装置(25)。 - 光ファイバを光信号が伝搬する際に生じる非線形光学効果を補償する方法であって,
上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対を得る工程と,
前記上側帯波と前記下側帯波とを同時に前記光ファイバに入力する工程と,
光信号を,前記上側帯波と前記下側帯波と合波する工程と,
前記合波された光信号を光検出器が検出する工程と,
前記光検出器が検出した光信号に基づく電気信号を送信用アンテナへ伝える工程と,
前記送信用アンテナが,前記電気信号に基づいた無線信号を放出する工程と,
前記送信用アンテナから放出された無線信号を受信用アンテナが受信する工程と,
前記受信用アンテナが受信した無線信号に基づく電気信号を受け取り,受け取った前記上側帯波に由来する信号と,前記下側帯波に由来する信号とを,位相差がなくなるように調整したうえで合波する方法。 - 搬送波が入力される光変調器(31)と,
前記光変調器(31)に印加される変調信号及びバイアス信号を出力する信号源(33)と,
前記光変調器(31)から出力される光信号である上側帯波と下側帯波とを含む位相共役信号対が同時に入力される光ファイバ(35)と,
前記光ファイバ(35)と接続された合波部(37)と,
前記合波部(37)を介して,光信号を,前記上側帯波と前記下側帯波と合波するための合波用局所信号源(39)と,
前記合波された光信号を検出する光検出器(41)と,
前記光検出器が検出した光信号に基づく電気信号を受け取る送信用アンテナ(43)
を含む,
無線信号の送信装置(45)と,
前記送信用アンテナ(43)から放出された無線信号を受信する受信用アンテナ(51)と,
前記受信用アンテナが受信した無線信号に基づく電気信号を受け取り,受け取った前記上側帯波に由来する信号と,前記下側帯波に由来する信号とを,位相差がなくなるように調整したうえで合波するための信号処理装置(53)を含む
無線信号の受信装置(55)と,
を含む,無線通信システム。
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