JP6434433B2 - 光送信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レディオ・オーバ・ファイバ(RoF:Radio over Fiber)システムの光送信装置に関する。
光伝送路と無線伝送路を含む伝送路においてRoF技術が用いられている。具体的には、RoFシステムにおいては、光伝送路に光変調信号を含む光信号を送信し、無線伝送路への変換点において、この光信号を光電変換して無線周波数帯の信号とし、この無線周波数帯の信号を無線により送信する。非特許文献1は、光伝送路において偏波多重(PDM)した2つの光変調信号と、各偏波面それぞれの光トーン信号を送信し、これら、光変調信号と光トーン信号を含む光信号を光電変換することで、2つの異なる周波数の電気変調信号、つまり、周波数多重(FDM)された2つの電気変調信号とし、この2つの電気変調信号を無線伝送路に送信する構成を開示している。
Y.Kawaguchi et al.,"Conceptual Study on Seamless Optical and Wireless Transmission using PDM−FDM Conversion,"Proc.,OECC,paper TH10A−2,2014年7月.
非特許文献1の光送信装置は、偏波多重される光変調信号のための1つの光源と、異なる周波数の2つの光トーン信号を生成するための2つの光源の合計3つの光源を使用する。光電変換においては、同じ偏波面の光変調信号と光トーン信号のビート信号、つまり、同じ偏波面の光変調信号と光トーン信号の周波数差をその周波数とする電気変調信号が得られる。しかしながら、各光源の周波数変動は独立して生じるため、非特許文献1の構成では、光電変換して得られる電気変調信号の周波数も変動し、品質が劣化する。
本発明は、送信する偏波多重された光変調信号を光電変換して得る電気変調信号の周波数変動を抑えることができる光送信装置を提供するものである。
本発明の一側面によると、光送信装置は、連続光を生成する光源と、前記連続光から第1周波数の光トーン信号及び前記第1周波数とは異なる第2周波数の光トーン信号を含む第1光信号を生成する第1生成手段と、前記第1光信号を偏波分離し、第1偏波面の第2光信号と、前記第1偏波面とは直交する第2偏波面の第3光信号を生成する第2生成手段と、前記第2光信号の一方の光トーン信号を送信データで変調し、光変調信号及び光トーン信号を含む第4光信号を生成する第3生成手段と、前記第3光信号の一方の光トーン信号を送信データで変調し、前記第3光信号の他方の光トーン信号を周波数シフトして、光変調信号及び光トーン信号を含む第5光信号を生成する第4生成手段と、前記第4光信号と前記第5光信号を合波する合波手段と、を備えていることを特徴とする。
本発明によると、送信する偏波多重された光変調信号を光電変換して得る電気変調信号の周波数変動を抑えることができる。
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
<第1実施形態>
図1は、本実施形態の光送信装置の構成図である。光源1は周波数f0の連続光を生成する。ツートーン生成部2は、光源1が出力する連続光を発振器12から受信する周波数f1の正弦波で振幅変調し、振幅変調して得られる上側帯波及び下側帯波を含む光信号を生成する。図2(A)は、ツートーン生成部2が生成する光信号のスペクトラムである。図2(A)に示す様に、ツートーン生成部2は、キャリア成分である周波数f0を抑圧し、周波数f0+f1の上側帯波と、周波数f0−f1の下側帯波の2つの光トーン信号を含む光信号を出力する。
図1は、本実施形態の光送信装置の構成図である。光源1は周波数f0の連続光を生成する。ツートーン生成部2は、光源1が出力する連続光を発振器12から受信する周波数f1の正弦波で振幅変調し、振幅変調して得られる上側帯波及び下側帯波を含む光信号を生成する。図2(A)は、ツートーン生成部2が生成する光信号のスペクトラムである。図2(A)に示す様に、ツートーン生成部2は、キャリア成分である周波数f0を抑圧し、周波数f0+f1の上側帯波と、周波数f0−f1の下側帯波の2つの光トーン信号を含む光信号を出力する。
偏波分離部3は、ツートーン生成部2が出力する光信号を、第1偏波面の光信号と、第1偏波面に直交する第2偏波面の光信号に分離する。偏波分離部3は、第1偏波面の光信号と第2偏波面の光信号の各成分の振幅が等しくなる様に、例えば、第1偏波面と第2偏波面それぞれとの角度が45°になる偏波面(基準偏波面)を基準に光信号を偏波分離する。このため、ツートーン生成部2は、偏波分離部3の基準偏波面の光信号を出力する様に調整される。
分波部4は、偏波分離部3が出力する第1偏波面の光信号を波長分離し、周波数f0−f1の光トーン信号を変調部6に出力し、周波数f0+f1の光トーン信号を合波部9に出力する。なお、変調部6に出力する光トーン信号と、合波部9に出力する光トーン信号は逆であっても良い。同様に、分波部5は、偏波分離部3が出力する第2偏波面の光信号を波長分離し、周波数f0−f1の光トーン信号を変調部7に出力し、周波数f0+f1の光トーン信号を周波数シフト部8に出力する。なお、変調部7に出力する光トーン信号と、周波数シフト部8に出力する光トーン信号は逆であっても良い。図2(B)は、分波部4及び分波部5が出力する一方の光トーン信号のスペクトラムであり、図2(C)は、分波部4及び分波部5が出力する他方の光トーン信号のスペクトラムである。なお、分波部4及び分波部5が出力する光信号の偏波面は上述した様に、互いに直交している。
変調部6は、入力される光信号を送信データで変調し、光変調信号を合波部9に出力し、合波部9は、この光変調信号及び周波数f0+f1の光トーン信号を合波して出力する。図2(D)は、変調部6が出力する光変調信号のスペクトラムであり、図2(E)は、合波部9が出力する光信号のスペクトラムである。
変調部7は、入力される光信号を送信データで変調し、光変調信号を合波部10に出力する。周波数シフト部8は、発振器13から受信する周波数f2の正弦波により、分波部5からの光トーン信号の周波数をf2だけシフトさせ、周波数f0+f1+f2の光トーン信号を合波部10に出力する。周波数シフト部8は、例えば、マハツエェンダ干渉計で構成することができる。なお、本実施形態では、f2だけ周波数を高くシフトさせるものとするが、f2だけ周波数を低くシフトさせても良い。より具体的には、周波数シフト部8が出力する光トーン信号の周波数が、変調部7が出力する光変調信号の帯域内になければよい。図2(D)は、変調部7が出力する光変調信号のスペクトラムであり、図2(F)は、合波部10が出力する光信号のスペクトラムである。
合波部11は、合波部9及び合波部10が出力する光信号を合波して出力する。なお、図2(E)に示す、合波部9が出力する光信号の偏波面と、図2(F)に示す、合波部10が出力する光信号の偏波面は、互いに直交しているため、合波部11が出力する光信号のスペクトラムは、図3に示す様になる。具体的には、合波部11が出力する光信号は、周波数f0−f1を中心周波数とする互いに直交する偏波の2つの光変調信号と、周波数f0+f1の第1偏波面の光トーン信号と、周波数f0+f1+f2の第2偏波面の光トーン信号と、を含んでいる。この光信号を、光電変換すると、同じ偏波面の光変調信号と光トーン信号の周波数差をその周波数とする電気変調信号が得られる。つまり、合波部11が出力する光信号を光電変換すると、図6に示す、周波数多重された2つの電気変調信号を得ることができる。周波数2f1及び2f1+f2が無線周波数帯(RF帯)の周波数となる様に、周波数f1及び周波数f2を選択することで、RoFシステムにおける光信号から無線信号への変換点においては、光電変換及び増幅のみを行う簡易な構成とすることができる。なお、図6に示す2つの電気変調信号の中心周波数の差はf2である。よって、周波数f2については、2つの電気変調信号の帯域幅の合計の半分より大きい値とする。つまり、周波数f2は、変調部6が出力する光変調信号の帯域幅と変調部7が出力する光変調信号の帯域幅の合計の半分より大きい値とする。
本実施形態では、1つの光源1のみを使用するため、光源1が出力する連続光に周波数変動が生じても、合波部11が出力する光信号に含まれる光変調信号及び光トーン信号の周波数差には影響せず、光電変換後の電気変調信号の品質劣化を防ぐことができる。
<第2実施形態>
第1実施形態においては、変調部6及び7において、それぞれ、異なる送信データで光トーン信号を変調していた。つまり、第1実施形態は、異なる送信データを2つの光変調信号で送信するものであった。本実施形態は、無線区間における周波数ダイバーシチのため、2つの光変調信号で同じ送信データを送信するものである。
第1実施形態においては、変調部6及び7において、それぞれ、異なる送信データで光トーン信号を変調していた。つまり、第1実施形態は、異なる送信データを2つの光変調信号で送信するものであった。本実施形態は、無線区間における周波数ダイバーシチのため、2つの光変調信号で同じ送信データを送信するものである。
図4は、本実施形態の光送信装置の構成図である。光源1は周波数f0の連続光を生成する。ツートーン生成部2は、光源1が出力する連続光を発振器12から受信する周波数f1の正弦波で振幅変調し、振幅変調して得られる上側帯波及び下側帯波を含む光信号を生成する。図2(A)は、ツートーン生成部2が生成する光信号のスペクトラムである。図2(A)に示す様に、ツートーン生成部2は、キャリア成分である周波数f0を抑圧し、周波数f0+f1の上側帯波と、周波数f0−f1の下側帯波の2つの光トーンを含む光信号を出力する。
分波部14は、ツートーン生成部2が出力する光信号を波長分離し、周波数f0−f1の光トーン信号を変調部15に出力し、周波数f0+f1の光トーン信号を偏波分離部16に出力する。なお、変調部15に出力する光トーン信号と、偏波分離部16に出力する光トーン信号は互いに逆であっても良い。変調部15は、周波数f0−f1の光トーン信号を送信データで変調し、光変調信号を合波部19に出力する。図2(D)は、変調部15が出力する光変調信号のスペクトラムである。偏波分離部16は、分波部14が出力する周波数f0+f1の光トーン信号を、第1偏波面の光トーン信号と、第1偏波面に直交する第2偏波面の光トーン信号に分離し、第1偏波面の光トーン信号を合波部18に出力し、第2偏波面の光トーン信号を周波数シフト部17に出力する。偏波分離部16は、第1偏波面の光トーン信号と第2偏波面の光トーン信号の振幅が等しくなる様に、例えば、第1偏波面と第2偏波面それぞれとの角度が45°になる偏波面(基準偏波面)を基準に光信号を偏波分離する。このため、分波部14は、偏波分離部16の基準偏波面の光信号を出力する様に調整される。言い換えると、分波部14が変調部15に出力する周波数f0−f1の光トーン信号の偏波面と、分波部14が偏波分離部16に出力する周波数f0+f1の光トーン信号の偏波面は同じであり、第1偏波面と第2偏波面のそれぞれとの角度は45°である。
周波数シフト部17は、発振器13から受信する周波数f2の正弦波により、偏波分離部16からの光トーン信号の周波数をf2だけシフトさせ、周波数f0+f1+f2の光トーン信号を合波部18に出力する。なお、本実施形態では、f2だけ周波数を高くシフトさせるものとするが、f2だけ周波数を低くシフトさせても良い。より詳しくは、周波数シフト部13が出力する光トーン信号の周波数が、変調部15が出力する光変調信号の帯域内になければよい。合波部18は、偏波分離部16からの周波数がf0+f1であり、かつ、第1偏波面の光トーン信号と、周波数シフト部17からの周波数がf0+f1+f2であり、かつ、第2偏波面の光トーン信号を合波して合波部19に出力する。図5は、合波部18が出力する光信号を示している。
合波部19は、合波部18が出力する2つの光トーン信号を含む光信号と、変調部15が出力する光変調信号を合波して出力する。既に説明した様に、分波部14が変調部15に出力する光トーン信号の偏波面は、第1偏波面及び第2偏波面のそれぞれに対して45°だけ傾いている。よって、変調部15が出力する光変調信号の偏波面も、第1偏波面及び第2偏波面のそれぞれに対して45°だけ傾いている。変調部15が出力する光変調信号を、第1偏波面の成分と、第2偏波面の成分に分けると、合波部19が出力する光信号のスペクトラムは、図3と同じになる。したがって、合波部19が出力する光信号を光電変換することで、図6に示す周波数多重された2つの電気変調信号を得ることができる。
したがって、第一実施形態と同様に、周波数2f1及び2f1+f2が無線周波数帯(RF帯)の周波数となる様に、周波数f1及び周波数f2を選択することで、RoFシステムにおける光信号から無線信号への変換点においては、光電変換及び増幅のみを行う簡易な構成とすることができる。また、本実施形態においても、1つの光源1のみを使用するため、光源1が出力する連続光に周波数変動が生じても、合波部19が出力する光信号に含まれる光変調信号及び光トーン信号の周波数差には影響せず、光電変換後の電気変調信号の品質劣化を防ぐことができる。
1:光源、2:ツートーン生成部、3:偏波分離部、6、7:変調部、8:周波数シフト部、11:合波部
Claims (6)
- 連続光を生成する光源と、
前記連続光から第1周波数の光トーン信号及び前記第1周波数とは異なる第2周波数の光トーン信号を含む第1光信号を生成する第1生成手段と、
前記第1光信号を偏波分離し、第1偏波面の第2光信号と、前記第1偏波面とは直交する第2偏波面の第3光信号を生成する第2生成手段と、
前記第2光信号の一方の光トーン信号を送信データで変調し、光変調信号及び光トーン信号を含む第4光信号を生成する第3生成手段と、
前記第3光信号の一方の光トーン信号を送信データで変調し、前記第3光信号の他方の光トーン信号を周波数シフトして、光変調信号及び光トーン信号を含む第5光信号を生成する第4生成手段と、
前記第4光信号と前記第5光信号を合波する合波手段と、
を備えていることを特徴とする光送信装置。 - 前記第5光信号に含まれる光変調信号と光トーン信号の周波数の差である第1の値は、前記第4光信号に含まれる光変調信号と光トーン信号の周波数の差である第2の値とは異なることを特徴とする請求項1に記載の光送信装置。
- 前記第1の値と前記第2の値との差は、前記第4光信号に含まれる光変調信号と前記第5光信号の帯域幅の合計の半分より大きいことを特徴とする請求項2に記載の光送信装置。
- 連続光を生成する光源と、
前記連続光から第1周波数の光トーン信号及び前記第1周波数とは異なる第2周波数の光トーン信号を含む第1光信号を生成する第1生成手段と、
前記第1周波数の光トーン信号を送信データで変調して光変調信号を生成する変調手段と、
前記第2周波数の光トーン信号を偏波分離し、第1偏波面の光トーン信号と、前記第1偏波面とは直交する第2偏波面の光トーン信号を生成する第2生成手段と、
前記第2偏波面の光トーン信号を周波数シフトして前記第1周波数及び前記第2周波数とは異なる第3周波数の光トーン信号を生成する第3生成手段と、
前記光変調信号と、前記第1偏波面で前記第2周波数の光トーン信号と、前記第2偏波面で前記第3周波数の光トーン信号を合波する合波手段と、
を備えていることを特徴とする光送信装置。 - 前記光変調信号の偏波面は、前記第1偏波面及び前記第2偏波面とは異なる偏波面であることを特徴とする請求項4に記載の光送信装置。
- 前記光変調信号の偏波面と前記第1偏波面との角度差は45°であり、前記光変調信号の偏波面と前記第2偏波面との角度差は45°であることを特徴とする請求項5に記載の光送信装置。
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