JP6434433B2

JP6434433B2 - 光送信装置

Info

Publication number: JP6434433B2
Application number: JP2016018208A
Authority: JP
Inventors: アブデルモウラベッカリ; 西村　公佐; 公佐西村
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2036-02-02
Also published as: JP2017139573A

Description

本発明は、レディオ・オーバ・ファイバ（ＲｏＦ：ＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ）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．Ｋａｗａｇｕｃｈｉｅｔａｌ．，"ＣｏｎｃｅｐｔｕａｌＳｔｕｄｙｏｎＳｅａｍｌｅｓｓＯｐｔｉｃａｌａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｕｓｉｎｇＰＤＭ−ＦＤＭＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，"Ｐｒｏｃ．，ＯＥＣＣ，ｐａｐｅｒＴＨ１０Ａ−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。

一実施形態による光送信装置の構成図。一実施形態による光送信装置内の機能ブロックが出力する光信号のスペクトラムを示す図。一実施形態による光送信装置が出力する光信号のスペクトラムを示す図。一実施形態による光送信装置の構成図。一実施形態による光送信装置内の機能ブロックが出力する光信号のスペクトラムを示す図。一実施形態による光送信装置が出力する光信号を光電変換することで得られる電気変調信号を示す図。

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ｆ_０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ｆ_１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ｆ_０を抑圧し、周波数ｆ_０＋ｆ_１の上側帯波と、周波数ｆ_０−ｆ_１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ｆ_０−ｆ_１の光トーン信号を変調部６に出力し、周波数ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_０−ｆ_１の光トーン信号を変調部７に出力し、周波数ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_２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ｆ_２だけシフトさせ、周波数ｆ_０＋ｆ_１＋ｆ_２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、ｆ_２だけ周波数を高くシフトさせるものとするが、ｆ_２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ｆ_０−ｆ_１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ｆ_０＋ｆ_１の第１偏波面の光トーン信号と、周波数ｆ_０＋ｆ_１＋ｆ_２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２ｆ_１及び２ｆ_１＋ｆ_２が無線周波数帯（ＲＦ帯）の周波数となる様に、周波数ｆ_１及び周波数ｆ_２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ｆ_２である。よって、周波数ｆ_２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ｆ_２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。

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ｆ_０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ｆ_１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ｆ_０を抑圧し、周波数ｆ_０＋ｆ_１の上側帯波と、周波数ｆ_０−ｆ_１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ｆ_０−ｆ_１の光トーン信号を変調部１５に出力し、周波数ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_０−ｆ_１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ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_０−ｆ_１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ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_２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ｆ_２だけシフトさせ、周波数ｆ_０＋ｆ_１＋ｆ_２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、ｆ_２だけ周波数を高くシフトさせるものとするが、ｆ_２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ｆ_０＋ｆ_１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ｆ_０＋ｆ_１＋ｆ_２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２ｆ_１及び２ｆ_１＋ｆ_２が無線周波数帯（ＲＦ帯）の周波数となる様に、周波数ｆ_１及び周波数ｆ_２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

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。