JP7640901B2 - 光送信装置及び送信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光送信装置及び送信方法に関する。
本願は、２０２１年３月２日に、日本に出願されたＰＣＴ／ＪＰ２０２１／００７８６２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
加入者宅へ映像を配信するネットワークシステムとして、例えばＦＴＴＨ（Fiber to the Home）型ＣＡＴＶ（Cable Television）システムが知られている。図１１に、従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１のネットワーク構成の一例を示す。図１１に示されるように、ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１は、例えば、ヘッドエンド１００（Head-End）と、光送信装置２００（Tx）と、増幅器３００（V-OLT）と、各々の加入者宅等に設置される光受信装置４００（V-ONU）と、を含んで構成される。
ヘッドエンド１００は、放送局から送信される映像信号を乗せた電波を地上の送信塔や人工衛星等を介して受信し、受信した電波に対して増幅等の調整を行う。そして、ヘッドエンド１００は、当該映像信号に基づく電気信号を光送信装置２００へ出力する。光送信装置２００は、取得した電気信号を光信号に変換し、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。光伝送路は、中継ネットワーク５００の区間とアクセスネットワーク６００の区間とに分けられる。
中継ネットワーク５００は、光送信装置２００とアクセスネットワーク６００との間をつなぐ通信ネットワークである。中継ネットワーク５００では、伝送距離が長距離に及ぶ場合等において、中継用アンプとして機能する増幅器３００が多段構成される。各々の増幅器３００（V-OLT）は、増幅した光信号を、後段の他の増幅器３００へ送出したり、アクセスネットワーク６００の区間内の例えば光受信装置４００（V-ONU）等の機器へ送出したり、あるいは、光カプラによって光信号を分岐させて後段の他の増幅器３００及びアクセスネットワーク６００の区間内の機器の双方へ送出したりする。
一方、アクセスネットワーク６００は、中継ネットワーク５００と光信号を終端する各光受信装置４００との間をつなぐ通信ネットワークである。アクセスネットワーク６００では、中継ネットワーク５００から出力された光信号を複数の加入者宅に設置された光受信装置４００へ分配するために、一般的に、ＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）構成が適用される。更に、図１１に示されるように、ＰＯＮ構成による光信号の分配に伴う損失及び増幅器３００による光信号の分岐に伴う損失等の補償を目的として、アクセスネットワーク６００にも不図示の増幅器（アクセス用アンプ）が用いられる場合がある。
上記のようなネットワーク構成を有する従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１では、光伝送方式として、例えばＦＭ（Frequency Modulation；周波数変調）一括変換方式が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。このＦＭ一括変換方式では、光送信装置２００は、ヘッドエンド１００から出力された、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を受信し、当該電気信号を一括して１チャンネルの広帯域な周波数変調（ＦＭ）信号に変換する。更に、光送信装置２００は、変換されたＦＭ信号を、強度変調によって光信号に変換し、光伝送路へ送出する。一方、光受信装置４００は、光伝送路から光信号を受光すると、当該光信号を電気的なＦＭ信号へ変換し、更に復調する。これにより、光受信装置４００は、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を取り出すことができる。
ここで、従来の光送信装置２００の構成の一例について説明する。図１２は、非特許文献２によって開示されている光送信装置２００（Tx）の構成である。周波数多重された多チャンネルの電気信号は、帯域毎に別々に光送信装置２００に入力される。ここでは、電気信号Ａが電気信号入力端子１１に入力され、電気信号Ｃが電気信号入力端子１３に入力される。電気信号Ａは、レーザダイオード２１（ＬＤ）の後段に接続された光位相変調器３１に入力され、光信号を位相変調する。一方、電気信号Ｃは、分配器８によって２分岐されたあと、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２にて光信号を直接変調する。光信号が入力信号によって直接変調されることによって、周波数チャーピングが生じる（すなわち、周波数変調が行われる）。このとき、図１２に示されるように、分配器８によって分岐された電気信号Ｃの一方に移相器９を用いることで、互いに逆位相となる電気信号をレーザダイオード２１及びレーザダイオード２２へそれぞれ入力させるようにすることができる。これにより、残留する強度変調成分が抑圧される。
レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２から出力された光信号は光合波器４によって合波され、フォトダイオード５（ＰＤ）に入力される。フォトダイオード５では光ヘテロダイン検波が行われ、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の発振周波数差に等しい周波数を中心とするＦＭ信号がフォトダイオード５から出力される。ＦＭ信号は、光強度変調器６に入力され、伝送用のレーザダイオード２３からの出力光を強度変調する。強度変調によって生成された信号光は、伝送ファイバによって光受信装置４００へ伝送される。
このように、光送信装置２００に入力される段階で帯域を分離して電気信号が入力される構成である場合、光送信装置２００の設計が簡易になるという利点がある。例えば、電気信号Ａが低周波、電気信号Ｃが高周波である場合を考える。この場合、電気信号Ａと電気信号Ｃとが分離されずに光送信装置２００に入力される構成であるならば、光送信装置２００内の処理回路（例えば、電気的な増幅器等）は、電気信号Ａ及び電気信号Ｃの双方の帯域について処理可能な処理回路である必要がある。そのため、光送信装置２００の設計が繁雑となる。一方、電気信号Ａと電気信号Ｃとが分離されて光送信装置２００に入力される構成であるならば、電気信号Ａの帯域について処理を行う処理回路と電気信号Ｃの帯域について処理を行う処理回路とが別個に用意されるだけでよい。そのため、光送信装置２００の設計が簡易となる。
ここで、電気信号Ａを変調する際のレーザダイオード２１、レーザダイオード２２の役割について説明する。図１３は、従来の光送信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。但し、電気信号Ａの変調に直接関係しない構成要素については記載を省略している。
フォトダイオード５の入力端における、光位相変調器３１からの出力光の電界Ｅ１（ｔ）、及びレーザダイオード２２からの出力光の電界Ｅ２（ｔ）は、それぞれ以下の（１）式及び（２）式によって表すことができる。
Figure 0007640901000001
Figure 0007640901000002
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）は、電気信号入力端子１１から入力される電気信号である（但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。ｍは、光位相変調器３１の変調効率を表す定数である。
これらの光入力に基づいて、フォトダイオード５においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力される電気信号（ヘテロダイン検波信号）の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（３）式によって表される。
Figure 0007640901000003
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。
ここで、上記の（１）式から明らかなように、レーザダイオード２１の役割は、電気信号φ１（ｔ）重畳用のキャリア光の出力である。また、上記の（２）式から明らかなように、レーザダイオード２２の役割は、その電気信号φ１（ｔ）をコヒーレント受信するための局発光の出力である。
上記の（３）式に示されるように、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流Ｉ（ｔ）においては、光位相変調器３１に入力される電気信号φ１（ｔ）に比例する値で位相変調を行う形となっている。
"ITU-T J.185: Transmission equipment for transferring multi-channel television signals over optical access networks by frequency modulation conversion," International Telecommunication Union, June 2012. 下羽利明，他，「ＦＭ一括変換方式を用いた光映像配信技術」，電子情報通信学会，信学技報，CS2019-84，IE2019-64， 2019年12月
しかしながら、上述の光送信装置２００（Tx）では、帯域が分離された電気信号（電気信号Ａ及びと電気信号Ｃ）のそれぞれに対する処理の構成が異なることから、電気信号Ａと電気信号Ｃに対する処理を行う処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が困難であるという課題がある。すなわち、電気信号Ａについては位相変調を最適化すること、電気信号Ｃついては２個のレーザダイオード（レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２）による逆位相での強度変調を最適化すること、という異なる要件が求められる。そのため、帯域が分離された電気信号に対する処理をそれぞれ行う処理回路の設計、開発、及び生産に掛かる手間がより大きくなるという課題がある。
本発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであり、互いに異なる帯域に対する処理をそれぞれ行う複数の処理回路の設計・開発・生産手段を共通化することができる技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、を備える光送信装置である。
本発明の一態様は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調ステップと、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調ステップと、前記第１の光位相変調ステップに位相変調された出力光と、前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、を合波する光合波ステップと、前記光合波ステップによって合波された出力光をヘテロダイン検波信号に変換する変換ステップと、前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、を有する送信方法である。
本発明により、互いに異なる帯域に対する処理をそれぞれ行う複数の処理回路の設計・開発・生産手段を共通化することができる。
本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る電気信号の帯域の関係を表す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気信号の帯域の関係を表す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆの構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇの構成を示すブロック図である。 ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムのネットワーク構成の一例を示すブロック図である。 従来の光送信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。 従来の光送信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係る光送信装置２００ｈの構成を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係るバランスド受信器の構成を示す図である。 本発明の第９の実施形態に係る光送信装置２００ｉの構成を示すブロック図である。 本発明の第１０の実施形態に係る光送信装置２００ｊの構成を示すブロック図である。 本発明の第１１の実施形態に係る光送信装置２００ｋの構成を示すブロック図である。 本発明の第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌの構成を示すブロック図である。 本発明の第１３の実施形態に係る光送信装置２００ｍの構成を示すブロック図である。 本発明の第１４の実施形態に係る光送信装置２００ｎの構成を示すブロック図である。 ２入力２出力の光合波器４１における２つの出力光の間の位相関係を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態おけるネットワークシステムのシステム構成は、前述の図１１に示される従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１のネットワーク構成と同様であるため、説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、光送信装置２００ａは、２つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１２）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、を含んで構成される。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ａの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ａの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。
レーザダイオード２１から出力された光は、光位相変調器３１において、電気信号Ａによって位相変調される。また、レーザダイオード２２から出力された光は、光位相変調器３２において、電気信号Ｂによって位相変調される。これらの位相変調された光は、光合波器４によって合波され、フォトダイオード５に入力される。
フォトダイオード５ではヘテロダイン検波が行われる。フォトダイオード５から出力される電気信号（ヘテロダイン検波信号）は、光強度変調器６の入力端子に入力される。一方、レーザダイオード２３から出力された光は、光強度変調器６において、フォトダイオード５から出力される電気信号によって強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子７から光送信装置２００ａの外部へ出力される。
なお、光送信装置２００ａは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２、あるいは、光強度変調器６が駆動する際に、各電気信号入力端子からそれぞれ入力される電気信号の振幅、あるいは、バイアスを調整し、変調量を制御することがある。そのため、光送信装置２００ａに、増幅器、減衰器、及びバイアスティーが用いられる場合がある。
フォトダイオード５の入力端における、光位相変調器３１の出力光の電界Ｅ１（ｔ）、及び光位相変調器３２の出力光の電界Ｅ２（ｔ）は、それぞれ以下の（４）式及び（５）式によって表すことができる。
Figure 0007640901000004
Figure 0007640901000005
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である（但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
これらの光入力に基づいて、フォトダイオード５においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（６）式によって表される。
Figure 0007640901000006
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。
ここで、上記の（４）式及び（５）式から明らかなように、レーザダイオード２１の役割は電気信号φ１（ｔ）重畳用のキャリア光の出力であり、レーザダイオード２２の役割は及び電気信号φ２（ｔ）重畳用のキャリア光の出力である。そして、レーザダイオード２１から出力されたキャリア光に重畳された電気信号φ１（ｔ）は、電気信号φ２（ｔ）が重畳されたレーザダイオード２２から出力されたキャリア光を用いてコヒーレント受信されている。同様に、レーザダイオード２２から出力されたキャリア光に重畳された電気信号φ２（ｔ）は、電気信号φ１（ｔ）が重畳されたレーザダイオード２１から出力されたキャリア光を用いてコヒーレント受信されている。
このように、本実施形態に係る光送信装置２００ａの構成は、図１３及び（１）～（２）式に示される従来の光送信装置２００の構成とは異なる。にもかかわらず、上記の（６）式に示される、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流Ｉ（ｔ）においては、光位相変調器３１に入力される電気信号φ１（ｔ）、及び光位相変調器３２に入力される電気信号φ２（ｔ）は、線形和された上で位相変調が行われる形となっている。したがって、位相変調は、従来の光送信装置２００の構成と同様に行われていることが分かる。
但しここで、電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、周波数が互いに重複しないように設定される必要がある。このように設定がなされることで、これらの電気信号間における干渉を無くすことができる。また、このように設定がなされることで、これらの電気信号の線形和（すなわち、上記の（６）式におけるｍ(φ１（ｔ）－φ２（ｔ））の分離が容易になる。このように設定された電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）の、周波数軸上における２つの配置例を、図２に示す。
［光送信装置の動作］
以下、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置の動作の一例について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの動作を示すフローチャートである。
本フローチャートが示す光送信装置２００ａの動作は、電気信号Ａが電気信号入力端子１１に入力され、電気信号Ｂが電気信号入力端子１２に入力された際に開始する。電気信号入力端子１１は、電気信号Ａを光位相変調器３１に入力する。電気信号入力端子１２は、電気信号Ｂを光位相変調器３２に入力する（ステップＳ０１）。
光位相変調器３１は、レーザダイオード２１が出力した光を電気信号Ａによって位相変調する。光位相変調器３２は、レーザダイオード２２が出力した光を電気信号Ｂによって位相変調する（ステップＳ０２）。
光合波器４は、光位相変調器３１からの出力光と、光位相変調器３２からの出力光とを合波する（ステップＳ０３）。フォトダイオード５は、光合波器４によって合波された光に対しヘテロダイン検波を行う（ステップＳ０４）。
光強度変調器６は、レーザダイオード２３が出力した光を、フォトダイオード５から出力された電気信号によって強度変調する（ステップＳ０５）。光信号出力端子７は、強度変調された信号光を中継ネットワーク５００へ出力する。以上で、図３のフローチャートが示す光送信装置２００の動作が終了する。
以上説明したように、第１の実施形態に係る光送信装置２００ａは、電気信号φ１（ｔ）に対して信号処理を行うレーザダイオード２１及び光位相変調器３１と、電気信号φ２（ｔ）に対して信号処理を行うレーザダイオード２２及び光位相変調器３２とを、それぞれ備える。このような構成を備えることで、第１の実施形態に係る光送信装置２００ａによれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成、及び電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成を、いずれも従来の光送信装置２００の信号処理の構成と同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置２００ａの、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第２の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂの構成を示すブロック図である。
図４に示されるように、光送信装置２００ｂは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、入力信号を１８０度移相する移相器９と、を含んで構成される。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｂの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｂの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。
また、電気信号Ｃは、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｂの内部に取り込まれ、分配器８で２分割される。２分割された電気信号Ｃの一方は、レーザダイオード２１の駆動電流入力端子に入力され直接変調される。２分割された電気信号Ｃのもう一方は、移相器９を透過した後にレーザダイオード２２の駆動電流入力端子に入力され直接変調される。
レーザダイオード２１から出力された光は、光位相変調器３１において、電気信号Ａによって位相変調される。また、レーザダイオード２２から出力された光は、光位相変調器３２において、電気信号Ｂによって位相変調される。これらの位相変調された光は、光合波器４によって合波され、フォトダイオード５に入力される。
フォトダイオード５ではヘテロダイン検波が行われる。フォトダイオード５から出力される電気信号は、光強度変調器６の入力端子に入力される。一方、レーザダイオード２３から出力された光は、光強度変調器６において、フォトダイオード５から出力される電気信号によって強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子７から光送信装置２００ｂの外部へ出力される。
なお、光送信装置２００ｂは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２、あるいは、光強度変調器６が駆動する際に、各電気信号入力端子からそれぞれ入力される電気信号の振幅、あるいは、バイアスを調整し、変調量を制御することがある。そのため、光送信装置２００ｂに、増幅器、減衰器、及びバイアスティーを用いられる場合がある。
フォトダイオード５の入力端における、光位相変調器３１の出力光の電界Ｅ１（ｔ）、及び光位相変調器３２の出力光の電界Ｅ２（ｔ）は、それぞれ以下の（７）式及び（８）式によって表すことができる。
Figure 0007640901000007
Figure 0007640901000008
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である（但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。電気信号φ３（ｔ）は、電気信号入力端子１３から入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。Ｍ／２は、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の変調効率を表す定数を、分配器８の分岐損で減じた値である。
なお、上記の通り、（７）式及び（８）式の右辺の演算子ｃｏｓ（）内において、周波数変調の効果を表す第３項は積分によって表される（参考文献：守倉正博 編著，「ＯＨＭ大学テキスト 通信方式」，オーム社，ISBN978-4-274-21473-8，pp.76-77，2013年11月）。また、第３項の前に付与される符号は、移相器９を含む経路側では「＋」となり、移相器９を含まない経路側では「－」となる。
これらの光入力に基づいて、フォトダイオード５においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（９）式によって表される。
Figure 0007640901000009
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。
上記の（９）式に示されるように、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流Ｉ（ｔ）においては、光位相変調器３１及び光位相変調器３２に入力される電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）と、分配器８に入力される電気信号φ３（ｔ）の積分値∫０ ｔｄｔφ３（ｔ）は、線形和した上で位相変調を行う形となっている。したがって、電気信号φ１（ｔ）と電気信号φ２（ｔ）と電気信号φ３（ｔ）とが互いに周波数が重複しないように設定がなされることで、これらの電気信号間における干渉を無くすことができる。また、このように設定がなされることで、これらの電気信号の分離が容易になる。このように設定された電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ）の、周波数軸上における６つの配置例を、図５に示す。
以上説明したように、第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂによれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成、及び電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成を、いずれも従来の光送信装置２００の信号処理の構成と同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置２００ａの、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。また、第３の電気信号φ３（ｔ）に対しては、従来の信号処理の構成とは異なるものの、多重することができる。すなわち、第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂによれば、従来の光送信装置２００に比べて、電気信号の多重数を増加させることが可能になる。
＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第３の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃの構成を示すブロック図である。
図６に示されるように、光送信装置２００ｃは、２つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１２）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、２つの積分回路（積分回路１０１～１０２）と、を含んで構成される。
図６に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｃは、図４に示される第１の実施形態に係る光送信装置２００ａに対し、積分回路１０１と積分回路１０２とが追加された構成である。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｃの内部に取り込まれ、積分回路１０１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｃの内部に取り込まれ、積分回路１０２の入力端子に入力される。積分回路１０１は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間に配置される。また、積分回路１０２は、電気信号入力端子１２と光位相変調器３２との間に配置される。
一般的に、電気信号Ａ（φ１（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ１（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られ、電気信号Ｂ（φ２（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ２（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られる（上記の参考文献を参照）。したがって、電気信号φ１（ｔ）を積分回路１０１で積分した値∫０ ｔｄｔφ１（ｔ）にて位相変調を行い、電気信号φ２（ｔ）を積分回路１０２で積分した値∫０ ｔｄｔφ２（ｔ）にて位相変調を行う本構成では、フォトダイオード５から出力される電流Ｉ（ｔ）は、以下の（１０）式によって表される。
Figure 0007640901000010
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
以上説明したように、第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃによれば、電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）の入力に対し、光送信装置２００ｃからの出力時の光信号の変調形式を周波数変調に変更することが可能となる。これにより、本実施形態に係る光送信装置２００ｃは、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置が用いられるネットワークシステムに適用することができる。また、変調形式が統一されることで、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよいため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第４の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄの構成を示すブロック図である。
図７に示されるように、光送信装置２００ｄは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの積分回路（積分回路１０１～１０２）と、を含んで構成される。
図７に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｄは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、積分回路１０１と積分回路１０２とが追加された構成である。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｄの内部に取り込まれ、積分回路１０１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｃの内部に取り込まれ、積分回路１０２の入力端子に入力される。積分回路１０１は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間に配置される。また、積分回路１０２は、電気信号入力端子１２と光位相変調器３２との間に配置される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｄの内部に取り込まれ、分配器８の入力端子に入力される。
一般的に、電気信号Ａ（φ１（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ１（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られ、電気信号Ｂ（φ２（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ２（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られる（上記の参考文献を参照）。したがって、電気信号φ１（ｔ）を積分回路１０１で積分した値∫０ ｔｄｔφ１（ｔ）にて位相変調を行い、電気信号φ２（ｔ）を積分回路１０２で積分した値∫０ ｔｄｔφ２（ｔ）にて位相変調を行う本構成では、フォトダイオード５から出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（１１）式によって表される。
Figure 0007640901000011
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）及び電気信号φ３（ｔ）は、電気信号入力端子１１、電気信号入力端子１２、及び電気信号入力端子１３からそれぞれ入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
以上説明したように、第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄによれば、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｄからの出力時の光信号の変調形式を周波数変調に変更することが可能となる。これにより、本実施形態に係る光送信装置２００ｄは、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置が用いられるネットワークシステムに適用することができる。また、変調形式が統一されることで、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよいため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第５の実施形態＞
以下、本発明の第５の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第５の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成を示すブロック図である。
図８に示されるように、光送信装置２００ｅは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、微分回路１１１と、を含んで構成される。
図８に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｅは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、微分回路１１１が追加された構成である。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｅの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｅの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｅの内部に取り込まれ、微分回路１１１の入力端子に入力される。微分回路１１１は、電気信号入力端子１３と分配器８との間に配置される。
一般的に、電気信号Ｃ（φ３（ｔ））を時間で微分した値によって周波数変調を行った場合、電気信号φ３（ｔ）で位相変調した場合と同じ位相変調（ＰＭ）信号が得られる（上記の参考文献を参照）。したがって、電気信号φ３（ｔ）を微分回路１１１で微分した値（ｄ／ｄｔ）φ３（ｔ）にて周波数変調を行う本構成では、（以下の（１２）式によって表される処理を行うことになるため）フォトダイオード５から出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（１３）式によって表される。
Figure 0007640901000012
Figure 0007640901000013
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）及び電気信号φ３（ｔ）は、電気信号入力端子１１、電気信号入力端子１２、及び電気信号入力端子１３からそれぞれ入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
以上説明したように、第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅによれば、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｅからの出力時の光信号の変調形式を位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、位相変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第６の実施形態＞
以下、本発明の第６の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第６の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図９は、本発明の第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆの構成を示すブロック図である。
図９に示されるように、光送信装置２００ｆは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの微分回路（微分回路１１１～１１２）と、を含んで構成される。
図９に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｆは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、微分回路１１１と微分回路１１２とが追加された構成である。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｆの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｆの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｆの内部に取り込まれ、分配器８の入力端子に入力される。微分回路１１１は、分配器８とレーザダイオード２１との間に配置される。また、微分回路１１２は、分配器８と移相器９との間に配置される。
前述の図８に示される第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅが電気信号Ｃを微分処理した後に分配するのに対し、本実施形態に係る光送信装置２００ｆは、電気信号Ｃを分配した後に微分処理を行う。第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成と本実施形態に係る光送信装置２００ｆの構成との差異は、上記の点のみである。
以上説明したように、第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆによれば、前述の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅと同様に、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｆからの出力時の光信号の変調形式を位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、位相変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第７の実施形態＞
以下、本発明の第７の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第７の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１０は、本発明の第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇの構成を示すブロック図である。
図１０に示されるように、光送信装置２００ｇは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの微分回路（微分回路１１１～１１２）と、を含んで構成される。
図１０に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｇは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、微分回路１１１と微分回路１１２とが追加された構成である。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｇの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｇの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｇの内部に取り込まれ、分配器８の入力端子に入力される。微分回路１１１は、分配器８とレーザダイオード２１との間に配置される。また、微分回路１１２は、移相器９とレーザダイオード２２との間に配置される。
前述の図８に示される第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅが電気信号Ｃを微分処理した後に分配するのに対し、本実施形態に係る光送信装置２００ｇは、電気信号Ｃを分配した後に微分処理を行う。第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成と本実施形態に係る光送信装置２００ｇの構成との差異は、上記の点のみである。
以上説明したように、第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇによれば、前述の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅ及び第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆと同様に、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｇからの出力時の光信号の変調形式を位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、位相変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
以上説明したように、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ａ～２００ｇ）によれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成と、電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成とを、同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置の、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。
また、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ａ～２００ｇ）によれば、出力時の光信号の変調形式を周波数変調又は位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、周波数変調又は位相変調のいずれか一方の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第８の実施形態＞
以下、本発明の第８の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第８の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１４は、本発明の第８の実施形態に係る光送信装置２００ｈの構成を示すブロック図である。
図１４に示されるように、光送信装置２００ｈは、２つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１２）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、を含んで構成される。
図１４に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｈは、図１に示される第１の実施形態に係る光送信装置２００ａに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｈの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｈの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。
レーザダイオード２１から出力された光は、光位相変調器３１において、電気信号Ａによって位相変調される。また、レーザダイオード２２から出力された光は、光位相変調器３２において、電気信号Ｂによって位相変調される。これらの位相変調された光は、２入力２出力の光合波器４１によって合波された後に分波され、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２にそれぞれ入力される。
図１５は、本発明の第８の実施形態に係るバランスド受信器の構成を示す図である。上記の２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２は、バランスド受信器を構成している。バランスド受信器を構成する方法として、例えば図１５の（ａ）に示されるように、フォトダイオード５１のアノードとフォトダイオード５２のカソードとを接続し、その接続点から電流を出力する方法がある（なお、フォトダイオード５１のカソードとフォトダイオード５２のアノードに接続される、定電圧源、あるいは、グランド等は、図１５（ａ）では不図示としている）。
また、バランスド受信器を構成する他の方法として、例えば図１５の（ｂ）に示されるように、フォトダイオード５１のカソードとフォトダイオード５２のアノードとを接続し、その接続点から電流を出力する方法がある（なお、フォトダイオード５１のアノードとフォトダイオード５２のカソードに接続される、定電圧源、あるいは、グランド等は、図１５（ｂ）では不図示としている）。
フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２ではヘテロダイン検波がそれぞれ行われる。フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力される電気信号（ヘテロダイン検波信号）は、結合された後に、光強度変調器６の入力端子に入力される。一方、レーザダイオード２３から出力された光は、光強度変調器６において、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力される電気信号によって強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子７から光送信装置２００ｈの外部へ出力される。
なお、光送信装置２００ｈは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２、あるいは、光強度変調器６が駆動する際に、各電気信号入力端子からそれぞれ入力される電気信号の振幅、あるいは、バイアスを調整し、変調量を制御することがある。そのため、光送信装置２００ｈに、増幅器、減衰器、及びバイアスティーが用いられる場合がある。
光合波器４１の入力端における、光位相変調器３１の出力光の電界Ｅ'１（ｔ）、及び光位相変調器３２の出力光の電界Ｅ'２（ｔ）は、それぞれ以下の（１４）式及び（１５）式によって表すことができる（詳細は後述される補遺にて説明）。
Figure 0007640901000014
Figure 0007640901000015
ここで、ｔは、時刻である。Ｅ'１（ｔ）及びＥ'２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。（√２・Ｅ１＋√２・ｅ１（ｔ））及び（√２・Ｅ２＋√２・ｅ２（ｔ））は、電界の振幅である。このうち、√２・Ｅ１及び√２・Ｅ２はレーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の出力電界振幅を表す定数である。
一方、√２・ｅ１（ｔ）及び√２・ｅ２（ｔ）は時刻ｔにおけるレーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の出力電界振幅の揺らぎを表す変数である。なお、これらの揺らぎは、本来は前述の第１～７の実施形態における光送信装置でも存在しているが、説明の便宜上、そちらでは省略している。
ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である。但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないことから、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
光合波器４１では、一般に、端子ａ（あるいは端子ｂ）から入力された光が分波されて端子Ａ及び端子Ｂから出力される場合、出力光どうしの位相は相対的に９０°差を持つことになる。
このため、光合波器４１を透過し端子Ａから出力される光のフォトダイオード５１の入力端における電界は、光位相変調器３１由来成分ＥＡ１（ｔ）及び光位相変調器３２由来成分ＥＡ２（ｔ）ごとに、それぞれ以下の（１６）式及び（１７）式によって表すことができる（詳細は後述される補遺にて説明）。
Figure 0007640901000016
Figure 0007640901000017
出力光どうしの位相は相対的に９０°差を持った結果、端子ａから端子Ａに透過する光の電界の位相は変化せず（（１４）式におけるｃｏｓ⇒（１６）式におけるｃｏｓ）、端子ｂから端子Ａに透過する光の電界の位相は９０°変化している（（１５）式における－ｓｉｎ⇒（１７）式におけるｃｏｓ）。
同様に、光合波器４１を透過し端子Ｂから出力される光のフォトダイオード５２の入力端における電界は、光位相変調器３１由来成分ＥＢ１（ｔ）及び光位相変調器３２由来成分ＥＢ２（ｔ）ごとに、それぞれ以下の（１８）式及び（１９）式によって表すことができる。
Figure 0007640901000018
Figure 0007640901000019
出力光どうしの位相は相対的に９０°差を持った結果、端子ａから端子Ｂに透過する光の電界の位相は９０°変化し（（１４）式におけるｃｏｓ⇒（１８）式におけるｓｉｎ）、端子ｂから端子Ｂに透過する光の電界の位相は変化していない（（１５）式における－ｓｉｎ⇒（１９）式における－ｓｉｎ）。
ここで、フォトダイオード５１では、（１６）式及び（１７）式で表される光の入力に基づいて、ヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流ＩＡ（ｔ）は、（１６）式及び（１７）式を用い、以下の（２０）式によって表される。
Figure 0007640901000020
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５１の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。なお、ｅ１(ｔ)及びｅ２(ｔ)は微小であることから、ｅ１(ｔ)2、ｅ２(ｔ)2、及び、ｅ１(ｔ)ｅ２(ｔ)の値は０とした。
同様に、フォトダイオード５２では、（１８）式及び（１９）式で表される光の入力に基づいて、ヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流ＩＢ（ｔ）は、（１８）式及び（１９）式を用い、以下の（２１）式によって表される。
Figure 0007640901000021
ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５２の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。なお、ｅ１(ｔ)及びｅ２(ｔ)は微小であることから、ｅ１(ｔ)2、ｅ２(ｔ)2、及び、ｅ１(ｔ)ｅ２(ｔ)の値は０とした。
フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２それぞれから出力された電流ＩＡ（ｔ）及びＩＢ（ｔ）は、上述の通り結合され電流Ｉ（ｔ）の電気信号になった後、光強度変調器６に入力される。この電流Ｉ（ｔ）（ヘテロダイン検波信号）は、以下の（２２）式によって表される。
Figure 0007640901000022
なお、ここで、ＩＡ（ｔ）とＩＢ（ｔ）とが互いに逆符号で合成されるのは、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２がバランスド受信器構成をとっているためである。
上記の（２０）式、（２１）式及び（２２）式の比較から明らかなように、フォトダイオードが１つだけの構成に対し、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第８の実施形態に係る光送信装置２００ｈによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ；Carrier-to-Noise Ratio）が向上するという効果がある。
なお、バランスド受信器を用いた先行技術として、光合分波器で１つの信号光と１つの局部発振光（無変調光）を合分波し、局部発振光から発生する雑音（相対強度雑音）を除去しながら検波する構成が知られている（参考文献：岩下克，「コヒーレント光通信技術の進展」，日本光学会会誌38巻5号，p.239，2009年5月）。しかしながら、この参考文献には、第８の実施形態における光送信装置２００ｈのように、２つの信号光を合分波し、２つの信号光双方から発生する雑音（Ｅ１ｅ１(ｔ)、及び、Ｅ２ｅ２(ｔ)）を除去しながら検波する構成は開示されておらず、当該構成や効果についての示唆もない。
＜第９の実施形態＞
以下、本発明の第９の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第９の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１６は、本発明の第９の実施形態に係る光送信装置２００ｉの構成を示すブロック図である。
図１６に示されるように、光送信装置２００ｉは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、入力信号を１８０度移相する移相器９と、を含んで構成される。
図１６に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｉは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
前述の第２の実施形態における数式展開と前述の第８の実施形態における数式展開との組み合わせにより、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力されるヘテロダイン検波信号の電流ＩＡ（ｔ）及びＩＢ（ｔ）は、以下の（２３）式及び（２４）式によって表される。
Figure 0007640901000023
Figure 0007640901000024
フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力された電流ＩＡ（ｔ）及びＩＢ（ｔ）は、結合されて電流Ｉ（ｔ）の電気信号になった後、光強度変調器６に入力される。この電流Ｉ（ｔ）（ヘテロダイン検波信号）は、以下の（２５）式によって表される。
Figure 0007640901000025
なお、ここで、ＩＡ（ｔ）とＩＢ（ｔ）が互いに逆符号で合成されるのは、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２がバランスド受信器構成をとっているためである。
上記の（２３）式、（２４）式及び（２５）式の比較から明らかなように、フォトダイオードが１つだけの構成に対し、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第９の実施形態に係る光送信装置２００ｉによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ）が向上するという効果がある。
＜第１０の実施形態＞
以下、本発明の第１０の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第１０の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１７は、本発明の第１０の実施形態に係る光送信装置２００ｊの構成を示すブロック図である。
図１７に示されるように、光送信装置２００ｊは、２つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１２）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、２つの積分回路（積分回路１０１～１０２）と、を含んで構成される。
図１７に示されるように、本実施形態における光送信装置２００ｊは、図６に示される第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力された電流ＩＡ（ｔ）及びＩＢ（ｔ）は、結合されて電流Ｉ（ｔ）の電気信号になった後、光強度変調器６に入力される。この電流Ｉ（ｔ）（ヘテロダイン検波信号）は、前述の第３の実施形態の数式展開と前述の第８の実施形態の数式展開との組み合わせにより、以下の（２６）式によって表される。
Figure 0007640901000026
ここで、上記の（２６）式から明らかなように、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第１０の実施形態に係る光送信装置２００ｊによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ）が向上するという効果がある。
＜第１１の実施形態＞
以下、本発明の第１１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第１１の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１８は、本発明の第１１の実施形態に係る光送信装置２００ｋの構成を示すブロック図である。
図１８に示されるように、光送信装置２００ｋは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの積分回路（積分回路１０１～１０２）と、を含んで構成される。
図１８に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｋは、図７に示される第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力された電流ＩＡ（ｔ）及びＩＢ（ｔ）は、結合されて電流Ｉ（ｔ）の電気信号になった後、光強度変調器６に入力される。この電流Ｉ（ｔ）（ヘテロダイン検波信号）は、前述の第４の実施形態の数式展開と前述の第８の実施形態の数式展開との組み合わせにより、以下の（２７）式によって表される。
Figure 0007640901000027
ここで、上記の（２７）式から明らかなように、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第１１の実施形態に係る光送信装置２００ｋによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ）が向上するという効果がある。
＜第１２の実施形態＞
以下、本発明の第１２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第１２の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１９は、本発明の第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌの構成を示すブロック図である。
図１９に示されるように、光送信装置２００ｌは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、微分回路１１１と、を含んで構成される。
図１９に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｌは、図８に示される第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ出力された電流ＩＡ（ｔ）及びＩＢ（ｔ）は、結合されて電流Ｉ（ｔ）の電気信号になった後、光強度変調器６に入力される。この電流Ｉ（ｔ）（ヘテロダイン検波信号）は、前述の第５の実施形態の数式展開と前述の第８の実施形態の数式展開との組み合わせにより、以下の（２８）式で表される。
Figure 0007640901000028
ここで、上記の（２８）式から明らかなように、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ）が向上するという効果がある。
＜第１３の実施形態＞
以下、本発明の第１３の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第１３の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図２０は、本発明の第１３の実施形態に係る光送信装置２００ｍの構成を示すブロック図である。
図２０に示されるように、光送信装置２００ｍは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの微分回路（微分回路１１１～１１２）と、を含んで構成される。
図２０に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｍは、図９に示される第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
また、前述の図１９に示される第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌが電気信号Ｃを微分処理した後に分配するのに対し、本実施形態に係る光送信装置２００ｍは、電気信号Ｃを分配した後に微分処理を行う。第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌの構成と本実施形態に係る光送信装置２００ｍの構成との差異は、上記の点のみである。
したがって、第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌと同様に、本実施形態に係る光送信装置２００ｍにおいても、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第１３の実施形態に係る光送信装置２００ｍによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ）が向上するという効果がある。
＜第１４の実施形態＞
以下、本発明の第１４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
以下、本発明の第１４の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図２１は、本発明の第１４の実施形態に係る光送信装置２００ｎの構成を示すブロック図である。
図２１に示されるように、光送信装置２００ｎは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４１と、２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１～５２）（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの微分回路（微分回路１１１～１１２）と、を含んで構成される。
図２１に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｎは、図１０に示される第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇに対し、２入力１出力の光合波器４が２入力２出力の光合波器４１となっている点、１つのフォトダイオード５が２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２となっている点、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２が光合波器４１の２つの出力端子にそれぞれ接続されている点、及び、フォトダイオード５１とフォトダイオード５２との接続点から光強度変調器６へ電気信号（ヘテロダイン検波信号）が出力される点が異なる構成である。
また、前述の図１９に示される第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌが電気信号Ｃを微分処理した後に分配するのに対し、本実施形態に係る光送信装置２００ｎは、電気信号Ｃを分配した後に微分処理を行う。第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌの構成と本実施形態に係る光送信装置２００ｎの構成との差異は、上記の点のみである。
したがって、第１２の実施形態に係る光送信装置２００ｌと同様に、本実施形態に係る光送信装置２００ｎにおいても、フォトダイオードが２つでバランスド受信器とする構成によって、出力電気信号から、直流成分Ｅ1 2、Ｅ2 2や揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）が消失する。特に、揺らぎに起因する成分Ｅ1ｅ1（ｔ）、Ｅ2ｅ2（ｔ）は雑音として信号劣化要因となる。そのため、第１４の実施形態に係る光送信装置２００ｎによれば、成分Ｅ1ｅ1（ｔ）及びＥ2ｅ2（ｔ）が消失することによって信号の品質（ＣＮＲ）が向上するという効果がある。
＜補遺＞
以下、２入力２出力の光合波器４１における、２つの出力光の間の位相関係について、図２２を参照しながら説明する。図２２は、２入力２出力の光合波器４１における２つの出力光の間の位相関係を説明するための図である。
光合波器４１の２つの入力光と２つの出力光の電界及び位相の関係を表す伝達関数をＴとする。ここで、対称性から、「端子ａから端子Ａへ」透過する際の電界及び位相の変化と、「端子ｂから端子Ｂへ」透過する際の電界及び位相の変化とは、同じとなる。同様に、「端子ａから端子Ｂへ」透過する際の電界及び位相の変化と、「端子ｂから端子Ａへ」透過する際の電界及び位相の変化とは、同じとなる。したがって、伝達関数Ｔは、以下の（２９）式によって表されるような対称性を持つ。
Figure 0007640901000029
次に、図２２の左から右に向かい、光を送信することを考える。ここで、地点１において光合波器４１－１の端子ａ及び端子ｂの各々への入力光電界を１及び０とすれば、地点１における電界は、以下の（３０）式によって表される。
Figure 0007640901000030
さらに、光合波器４１－１の端子Ａ及び端子Ｂの各々からの出力光電界（地点２）、及び、光合波器４１－２の端子Ａ及び端子Ｂの各々からの出力光電界（地点３）は、上記の（２９）式（３０）式に基づいて、以下の（３１）式及び（３２）式のように表される。
Figure 0007640901000031
Figure 0007640901000032
ここで、光合波器４１－１及び光合波器４１－２において損失がないとすれば、（３０）～（３２）式の各々によって計算される電力は同じとなるため、以下の（３３）式及び（３４）式が成り立つ。
Figure 0007640901000033
Figure 0007640901000034
上記（３３）式の両辺を二乗したものを（３４）式から減算することにより、以下の（３６）式を得る。
Figure 0007640901000035
Figure 0007640901000036
ここで、α＝｜α｜ｅｘｐ（ｉθα）、β＝｜β｜ｅｘｐ（ｉθβ）と置くことにより、上記の（３６）式は以下の（３７）式のように変形される。
Figure 0007640901000037
この結果、端子Ａ及び端子Ｂからの出力光電界の位相関係が、以下の（３８）式のように導出される。
Figure 0007640901000038
以上、第８の実施形態～第１４の実施形態における光送信装置において、光の位相が光合波器４１の入出力端に依存する理由について説明した。
以上説明したように、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ｈ～２００ｎ）は、位相変調された２つの光信号を光合波器４１によって合波された後に分波し、バランスド受信器の構成によって電気信号に変換する。このような構成を備えることで、光送信装置（光送信装置２００ｈ～２００ｎ）は、レーザダイオードの出力電解振幅の揺らぎに起因する雑音を除去することができ、信号の品質（ＣＮＲ）を向上させることができる。
また、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ｈ～２００ｎ）によれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成と、電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成とを、同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置の、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。
また、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ｈ～２００ｎ）によれば、出力時の光信号の変調形式を周波数変調又は位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、周波数変調又は位相変調のいずれか一方の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
上述した実施形態によれば、光送信装置は、第１の光位相変調器と、第２の光位相変調器と、光合波器と、フォトダイオードと、光強度変調器とを備える。例えば、第１の光位相変調器は、実施形態における光位相変調器３１であり、第２の光位相変調器は、実施形態における光位相変調器３２である。第１の光位相変調器は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する。例えば、第１の電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子１１であり、第１の電気信号は、実施形態における電気信号Ａであり、第１のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード２１である。第２の光位相変調器は、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する。例えば、第２の電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子１２であり、第２の電気信号は、実施形態における電気信号Ｂであり、第２のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード２２である。光合波器は、第１の光位相変調器からの出力光と、第２の光位相変調器からの出力光とを合波する。フォトダイオードは、光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換する。光強度変調器は、フォトダイオードから出力されるヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する。例えば、第３のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード２３である。
なお、光送信装置は、分配器と、移相器とをさらに備えていてもよい。この場合、分配器は、第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する。例えば、第３の電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子１３であり、第３の電気信号は、実施形態における電気信号Ｃであり、第４の電気信号及び第５の電気信号は、実施形態における分配器８によって分配された電気信号Ｃである。移相器は、第５の電気信号を１８０度移相する。分配器から出力された第４の電気信号は、第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される。移相器から出力された第５の電気信号は、第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される。
なお、光送信装置は、第１の積分回路と、第２の積分回路とをさらに備えていてもよい。例えば、第１の積分回路は、実施形態における積分回路１０１であり、第２の積分回路は、実施形態における積分回路１０２である。この場合、第１の積分回路は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号を、積分処理を行って第１の光位相変調器へ出力する。第２の積分回路は、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号を、積分処理を行って第２の光位相変調器へ出力する。
なお、光送信装置は、微分回路をさらに備えていてもよい。この場合、微分回路は、第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、微分処理を行って分配器へ出力する。
なお、光送信装置は、第１の微分回路と、第２の微分回路とをさらに備えていてもよい。例えば、第１の微分回路は、実施形態における微分回路１１１であり、第２の微分回路は、実施形態における微分回路１１２である。この場合、第１の微分回路は、分配器から出力された第４の電気信号を、微分処理を行って第１のレーザダイオードへ出力する。第２の微分回路は、分配器から出力された第５の電気信号を、微分処理を行って移相器へ出力する。
なお、第１の電気信号と第２の電気信号と第３の電気信号とは、互いに周波数が重複しない電気信号である。
なお、光合波器は、第１のフォトダイオードに接続される出力端と第２のフォトダイオードに接続される出力端とを備え、第１の光位相変調器からの出力光と第２の光位相変調器からの出力光とを合波した後に、合波された光を分波し、分波された光を第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとへそれぞれ出力するようにしてもよい。例えば、第１のフォトダイオードは、実施形態におけるフォトダイオード５１（又はフォトダイオード５２）であり、第２のフォトダイオードは、実施形態におけるフォトダイオード５２（又はフォトダイオード５１）である。フォトダイオードは、第１のフォトダイオードと当該第１のフォトダイオードのアノードに対してカソードが接続された第２のフォトダイオードとを含み、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとの接続点から光強度変調器へヘテロダイン検波信号を出力するようにしてもよい。
上述した各実施形態における光送信装置２００ａ～２００ｎの一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１…ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム、４、４１…光合波器、５、５１、５２…フォトダイオード、６…光強度変調器、７…光信号出力端子、８…分配器、９…移相器、１１，１２，１３…電気信号入力端子、２１，２２，２３…レーザダイオード、３１，３２…光位相変調器、１００…ヘッドエンド、１０１，１０２…積分回路、１１１，１１２…微分回路、２００，２００ａ～ｇ…光送信装置、３００…増幅器、４００…光受信装置、５００…中継ネットワーク、６００…アクセスネットワーク

Claims (9)

  1. 第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、
    第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、
    第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配器と、
    前記第３の電気信号入力部に入力された前記第３の電気信号を、微分処理を行って前記分配器へ出力する微分回路と、
    前記第５の電気信号を１８０度移相する移相器と、
    前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、
    前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、
    を備え、
    前記分配器から出力された前記第４の電気信号は、前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力され、
    前記移相器から出力された前記第５の電気信号は、前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される
    光送信装置。
  2. 第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、
    第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、
    第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配器と、
    前記分配器から出力された前記第４の電気信号を、微分処理を行って前記第１のレーザダイオードへ出力する第１の微分回路と、
    前記第５の電気信号を１８０度移相する移相器と、
    前記分配器から出力された前記第５の電気信号を、微分処理を行って前記移相器へ出力する第２の微分回路と、
    前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、
    前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、
    を備え、
    前記第１の微分回路から出力された前記第４の電気信号は、前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力され、
    前記移相器から出力された前記第５の電気信号は、前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される
    光送信装置。
  3. 第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、
    第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、
    第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配器と、
    前記分配器から出力された前記第４の電気信号を、微分処理を行って前記第１のレーザダイオードへ出力する第１の微分回路と、
    前記第５の電気信号を１８０度移相する移相器と、
    前記移相器から出力された前記第５の電気信号を、微分処理を行って前記第１のレーザダイオードへ出力する第２の微分回路と、
    前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、
    前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、
    を備え、
    前記第１の微分回路から出力された前記第４の電気信号は、前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力され、
    前記第２の微分回路から出力された前記第５の電気信号は、前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される
    光送信装置。
  4. 前記第１の電気信号と前記第２の電気信号と前記第３の電気信号とは、互いに周波数が重複しない電気信号である
    請求項１から３のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
  5. 前記光合波器は、
    第１のフォトダイオードに接続される出力端と、
    第２のフォトダイオードに接続される出力端と、
    を備え、
    前記第１の光位相変調器からの出力光と前記第２の光位相変調器からの出力光とを合波した後に、合波された光を分波し、分波された前記光を前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとへそれぞれ出力し、
    前記フォトダイオードは、
    第１のフォトダイオードと、
    前記第１のフォトダイオードのアノードに対してカソードが接続された第２のフォトダイオードと、
    を含み、
    前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとの接続点から前記光強度変調器へ前記ヘテロダイン検波信号を出力する
    請求項１から４のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
  6. 第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調ステップと、
    第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調ステップと、
    第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号に微分処理を行う微分ステップと、
    前記微分ステップによって前記微分処理がなされた前記第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配ステップと、
    前記第５の電気信号を１８０度移相する移相ステップと、
    前記分配ステップによって分配された前記第４の電気信号を、前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力する第１の入力ステップと、
    前記移相ステップによって１８０度移相された前記第５の電気信号を、前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力する第２の入力ステップと、
    前記第１の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、を合波する光合波ステップと、
    前記光合波ステップによって合波された出力光をヘテロダイン検波信号に変換する変換ステップと、
    前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、
    を有する送信方法。
  7. 第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調ステップと、
    第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調ステップと、
    第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配ステップと、
    前記分配ステップによって分配された前記第４の電気信号を、微分処理を行って前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子へ出力する第１の微分ステップと、
    前記分配ステップによって分配された前記第５の電気信号を、微分処理を行って出力する第２の微分ステップと、
    第２の微分ステップによって前記微分処理がなされた前記第５の電気信号を１８０度移相し、前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子へ出力する移相ステップと、
    前記第１の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、を合波する光合波ステップと、
    前記光合波ステップによって合波された出力光をヘテロダイン検波信号に変換する変換ステップと、
    前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、
    を有する送信方法。
  8. 第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調ステップと、
    第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調ステップと、
    第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配ステップと、
    前記分配ステップによって分配された前記第４の電気信号を、微分処理を行って前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子へ出力する第１の微分ステップと、
    前記第５の電気信号を１８０度移相する移相ステップと、
    前記移相ステップによって１８０度移相された前記第５の電気信号を、微分処理を行って前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子へ出力する第２の微分ステップと、
    前記第１の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、を合波する光合波ステップと、
    前記光合波ステップによって合波された出力光をヘテロダイン検波信号に変換する変換ステップと、
    前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、
    を有する送信方法。
  9. 前記光合波ステップでは、前記第１の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光とを合波した後に、合波された光を分波し、分波された前記光を第１のフォトダイオードと前記第１のフォトダイオードのアノードに対してカソードが接続された第２のフォトダイオードとへそれぞれ出力し、
    前記変換ステップでは、前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとの接続点から前記ヘテロダイン検波信号を出力する
    請求項６から８のうちいずれか一項に記載の送信方法。
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