JPH03173232A - 光ファイバー送信システムの歪消去方式とその装置及びシステム - Google Patents

光ファイバー送信システムの歪消去方式とその装置及びシステム

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JPH03173232A
JPH03173232A JP2307331A JP30733190A JPH03173232A JP H03173232 A JPH03173232 A JP H03173232A JP 2307331 A JP2307331 A JP 2307331A JP 30733190 A JP30733190 A JP 30733190A JP H03173232 A JPH03173232 A JP H03173232A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本装置は光通信システムとしていくつかの応用分野があ
り、例えばケーブルテレビジョンシステムでは通常のＲ
Ｆ信号でレーザー送信機を変調し、光ファイバーケーブ
ルを通して送信するのに使用できる。
［発明の背景］ 本発明はアナログ光通信システムの特にレーザー送信機
により生ずる歪成分を消去する装置と方式に関するもの
である。
近年、光通信システムは各種情報伝達の手段となってき
た。例えば、現在、電話システムでは音声及びデータ信
号の長距離の伝送に光ファイバー技術が利用されている
。同じくケーブルテレビジヨン網では今や、アナログ及
びデジタルの両者の信号の伝送に光ファイバー技術が役
立っている。
光伝送網が設備される前は、ケーブルテレビジョンの番
組は同軸ケーブルを通じて高周波（ＲＦ）信号で送られ
ていた。光ファイバー送信システムではマルチチャンネ
ルのテレビジョン信号の伝送に通信用レーザーが使用さ
れており、ＲＦ倍信号光源を変調するのに使われ、変調
された光は光ファイバーを通じて送信される。
光通信網には事実上無制限の帯域幅とか性能の向上とか
の多くの利点が備わっている。しかしアナログ振幅変調
光伝送送信機においては、高調波歪が大きな障害となる
。この歪は特に第２高調波歪で信号を伝送するレーザー
で発生する。
アナログ光通信システムにおける第２及び更に高次の偶
数調波歪を消去する方式と設備を提供できるのは有益な
ことであり、さらにこれらの方式と装置が経済的であり
、製作が容易で且つ信頼性が大きければより有益であろ
う。本発明はかかる有益性を備えた方式と装置を提供す
るものである。
［発明の概要］ 本発明では光ファイバー伝送経路を通じて信号を送信す
る装置を備えており、第１の光源は第１の光ファイバー
に接続されており、入力信号で変調されている。第２の
光源は第２の光ファイバーに接続されており、入力信号
の位相を１８０・　シフトさせる手段を備えており、位
相を１８０・　シフトした入力信号で変調されている。
第１の光源からの変調光は遠隔端末で受光され第１の出
力信号となり、第２の光源からの変調光は同じく第２の
出力信号となる。第１と第２の出力信号は結合されて両
信号に含まれている偶数調波歪が相殺消去された元の入
力信号に戻ることになる。
第１および第２の出力信号は電気信号としてトランスで
結合される。本発明ではケーブルテレビジョン分配シス
テムの分野で入力及び出力信号を通常マルチチャンネル
のＲＦテレビジョン信号で送ることが出来ることを実現
した。
本申請の実施例では第１及び第２の光ファイバーは並行
に敷設した等しい光ファイバーで、第１と第２の光源は
対になったレーザーであり、また光ファイバーの遠隔端
での受光設備は同じく同等の光検出器である。この並行
光ファイバーは隣り合わせに東ね一本のケーブルを構成
している。
出力信号の一つまたは両方の振幅が望むバランスになる
よう調節する手段が備えられている。また出力信号の一
つまたは両方の位相を希望するバランスに調節する手段
もつけられている。
また、本発明では光ファイバー伝送路に信号を送る方法
を提供している。入力信号は対の光ファイバーの第１の
光ファイバーで送信され、第２の光ファイバーでは第１
の光ファイバー信号と位相を１８０・ずらせた信号を送
信する。光ファイバー対の末端で受けた位相を１８０゛
　シフトされた信号は結合されて送信段階で発生した偶
数調波歪を相殺して元の入力信号に戻る。
光送信システムの調整のため入力信号の代わりにテスト
信号を第１及び第２の光ファイバーの各各に送信する。
テスト信号は両光ファイバーとも同相で端末で受信され
、第１の光ファイバーのテスト信号を第２の光ファイバ
ーのそれと結合し、その結合した信号の振幅をモニター
する。光ファイバー対の端末で、この結合信号がゼロに
なるよう調節する。調節の一手段は受信信号の一つのレ
ベルを調節することで、もう一つの手段は光ファイバー
の一つの有効長を調節することである。
［発明の実施例１ 第１図は本発明に基づく偶数調波の歪成分を消去する光
ファイバー信号伝送装置の一般的にデザインした配線図
を１０として表したものである。
この様なシステムではＲＦ入力端子１２が複数のＲＦテ
レビジョンチャンネル信号を受けるために備えられてい
る。信号はすぐにＲＦスプリッタ１４に入り、第１と第
２のアナログ電気入力信号に分割される。第１の信号区
分はレーザー送信器２６に接続されレーザーを変調し、
第１の光ファイバー３０を通じて送信される。レーザー
送信器２６は端子２２から通常の方法でバイヤス電圧を
供給されている。
スプリッタ１４からの第２の信号区分は周知の移相回路
１６で位相を１８０・　シフトされている。広帯域ＲＦ
変成器を利用するのも一つの方法であろう。
移相回路１６の出力は端子２４でバイアス電圧を供給さ
れた送信器２６と同様な第２のレーザー送信器２８に接
続され、レーザー２８を１８０・移相したＲＦ入力信号
で変調し、光ファイバー３２を通じて信号を伝送する。
本発明においては光源（即ちレーザー２６゜２８）また
光ファイバー３０．３２は同一規格のベアーのものを揃
λるのが望ましい。またＲＦ信号がレーザー２６及び２
８に夫々端子１８．２０で入力することは位相が１８０
°ずれている以外は全く同じである。したがって移相回
路１６は端子１８におけるＲＦ入力信号の振幅が端子２
０におけるそれと等しくなる様なゲインが得られる様に
設計する必要がある。
光ファーパー３０及び３２は同様に同一特性のペアーで
なくてはならず、本実施例では同一の光ファイバーを平
行に一本のケーブルにまとめ敷設しである。光ファイバ
ー３０．３２の物理的な長さを等しくするためにケーブ
ル被覆内で両者を接着するか又はその他の方法で結合し
ておかねばならない。光ファイバー３０．３２の物理的
な要求規格は送られる信号のタイプ及びパワーとケーブ
ル敷設長などを含めその通信システムの規格により指間
される。マルチチャンネルケーブルテレビジョン送信に
使用される光ファイバーは、商業ペースで使用されてい
るものでよい。この様なケーブルの一例をあげるとコー
ニングガラスのモデルＳＭＦ−２１があげられる。
平行光ファイバー３０．３２は同一地点まで敷設され、
そこで夫々光検出器３４．３６に接続される。この光検
出器は同一規格値で夫々バイアスル電圧端子３８．４０
を備えている。
光検出器３４は光ファイバー３０を経てレーザー２６で
送られてきた変調された光信号を受け、同じく３６はレ
ーザー２８からの信号を受ける。
端子４２．４４に右ける光検出器３４．３６の出力はレ
ーザー送信器２６．２８を変調するのに使われた位相が
１８０・ずれたＲＦ入力信号から成り立っている。ＲＦ
増幅器４６．５２が光検出器の出力部に接続されており
、出力信号の大きさを望むレベルまでに復旧する。ＲＦ
増幅器の一つは又は両者につき両方の出力信号の振幅が
希望するバランスに調節出来るよう可変できる。
移相回路４８．５４が夫々光検出器の出力部に設けられ
ている。この移相回路の一つ又は両者は位相が望むバラ
ンスに出来る様可変調節出来る。
移相回路４８．５４は電気信号の位相を調節する周知の
手法から成っており、例えばＲＣ移相回路又は簡単に望
む移相度になる様電気ケーブルの長さを短くするなどの
方法によっている。これは光ファイバー３０．３２の一
つ又は両方の光ファイバーの長さを交互に調節して信号
出力間の位相を望む関係にすることによる。
ＲＦ入力信号を復旧する時点で偶数調波歪を消去するた
めに光検出器からの出力信号の強さをＲＦ増幅器４６．
５２を調節して等しくすることが必要である。同じ様に
出力信号の位相差を正確に１８０・に保つため位相回路
４８．５４を調節することも要求される。同一振幅で位
相を１８０・ずらした信号は平衡な中間タップを持つ一
次巻線６０と不平衡の二次巻線６２を備えたＲＦ変成器
に入力する。信号が完全に平衡状態で変成器に人力する
と両信号は結合されパワーゲインを３ｄＢ増やし偶数調
波歪が消去される。このＲＦ出力信号は標準の７５オー
ムのインピーダンスをもつ成端抵抗５８を備えた同軸端
子５６に接続される。第１図の回路動作は数式では表す
ことが出来る。レーザー２６がＲＦ入力信号ＥＩＮで変
調され、光ファイバー３０が７５オームのインピーダン
スで成端している単独の光検出器３４に接続されている
とする。この場合７５オームの成端に次式で表される出
力電圧Ｅｏｕア、が現れる。
Ｅｏｕｔ＋＝　Ｋｏ＋　Ｋ　＋　Ｅ　ＩＮ＋　Ｋｚ（Ｅ
　ＩＮ）　’＋ＫｉｆＥＩＮ）　”　＋に４（ＥＩＮ）
　’　＋、。
ここでＫ。は信号中のＤＣ成分で、Ｅ　ＩＮは光ファイ
バーケーブルから再生した必要な信号で、に２（Ｅ、、
）２は受信信号中の第２高調波歪成分、またに３＋Ｅ、
、）　３は第３高調波歪に４＋Ｅ、、）’は第４高調波
歪成分である。
レーザー２８に加えられるＲＦ入力信号がＥと位相が１
８０・ずれておりこれを“”ＥＩＮ″で表すと、この場
合の光検出器３６からの出力は次式で表される。
ＥＯＬＩＴ２＝　　ＫＯ＋に＋ｆ　　ＥＩＮ）　＋に２
（ＥＩＮ＋２＋に３（ＥＩＮ）　’　＋に４（ＥＩＮ）
　’　＋。
Ｋｏ　　Ｋ＋　Ｅ＋ｓ＋Ｋｚ（ＥＩＮ）”Ｋ、ｆＥ＋Ｎ
）　’　＋に４ｆＥ＋ｓ）　’　＋、。
上記で判る様にＥ。ｔ１７２では奇数項のすべては負数
で、偶数項のすべては正数となる。したがって、Ｅ　０
ｕＴｌとＥ。Ｕア２が等しく互いに位相が１８０・ずれ
ていると変成器５０が両信号を結合する際Ｅ　０ＬＩＴ
＋からＥ。ｕＴ２を減じる様になり、その結果偶数項成
分はすべて消去されまたすべての奇数項成分（再生した
信号Ｅ　ＩＮを含めて）はパワーが２倍になる。このた
め厄介な第２高調波歪成分が消去されると同時に復旧し
たＲＦ倍信号レベルは３ｄＢ増加する。
変成器５０の巻線比が１．４１：１で、出力インピーダ
ンス７５オームで巻線６０の人力インピーダンスが１５
０オームに設計されていると７５オームにおける結合出
力は次式で表される。
結合用カフ５Ω ＝１．４１ＫＩ　ＥＩＮ＋１．４１に、Ｅ、、’　＋、
。
本発明はＳＮ比の改善にも役立っている。ノイズはレー
ザーの相対雑音強度（ＲＩＮ）、光検出器ノイズおよび
ＲＦ増幅器ノイズの様に各部で実際にランダムに発生す
る。各部のランダムノイズは変成器５０の一次巻線６０
にパワーで３ｄＢ加わることになり、６ｄＢの信号加算
が同時に起こることになる。この結果システム中のラン
ダムノイズ源から３ｄＢのＣＮ比が改善される。端子１
２におけるＲＦ入力信号に既に混入しているノイズはす
べて随伴することになるのでこの点についてのＳＮ比は
改善されないことになる。
本発明のその他の利点として動作中にレーザー２６．２
８の一つが故障した場合送信サービルを中断しないです
むことである。この場合歪は悪化するけれど、故障した
レーザーを修理又は取替えるまでの間番組はそのまま継
続することが出来る。第２図に最初の設置又はその後の
保守時に本発明のシステムの平衡を取るのに用いるテス
ト装置を示しである。システムを設置した時は両ケーブ
ルの物理的長さを等しくすることが肝要である。即ちＲ
Ｆ信号源からレーザー送信器に接続されている同軸ケー
ブルすべて及び光ファイバーケーブルの長さを合わせね
ばならない。かくすることで径路中の両信号の位相の１
８０・の偏移を保つことが可能になる。上記に関し信号
の強さ及び位相の偏移度の両者の微調整はＲＦ増幅器４
６゜５２及び位相調節部４８．５４の調節により行われ
る。
この強度及び位相差の微調整のためにテスト信号をレー
ザー送信器の夫々の端子１８及び２０に加える。テスト
信号は全周波数をカバーする例えば５０　Ｍ　ＨＺから
５００ＭＨ２のＲＦ連続波形スィーブジェネレーターの
様な信号発生器から供給する。低域フィルタ７２が信号
発生器７０中の最高周波数（５５０ＭＨ２）以上の高調
波を除去した後７５オームのインピーダンス７４．７６
及び７８からなる受動スプリッタに入る。受動スプリッ
タからの全く等しいテスト信号が端子８０゜８２を経て
夫々レーザー２６．２８の端子１８゜２０に加えられる
。レーザー送信機から出力され光ファイバー３０．３２
で送られた信号は強度及び位相が等しい。
システムの受信端末に３５０〜ＴＨ２あたりに中心をお
いた通常のスィーブ検出器（図示していない）をＲＦ出
力端子５６に接続する。光検出器３４．３６の一つまた
は両者からのテスト信号出力のレベルばＲＦ増幅器４６
および（または）５２を調節して行う。同様に一方又は
両方の経路で受信したテスト信号の位相は移相器４８お
よび（または）５４を調節する。既述のとおり移相器は
夫々の伝送経路の有効長を調節して位相差を予定した１
８０゛に保つ役目を担う。システムをうまく調整した時
スペクトルアナライザは５０から５５０　Ｍ　ＨＺ　ｒ
ａ’Ｉ　テゼロヲ示ス。
一対のケーブルの長さ調整をケーブル経路の一方の長さ
を物理的に変更する場合にそなえて、その長さ調整はバ
ランスを考慮した妥当な長さ（例えば±５フィートの補
正が可能なように）とするか、少な（とも長い方の光フ
ァイバーの光検出器への補整再接続を可能にするため二
本の光ファイバーのうちどちらが長いかが決め得るに十
分な長さにする必要がある。
〔発明の効果］ 光ファイバー伝送システムで偶数調波歪成分の消去が可
能な並行経路システムを提供するとともに、一対の並行
する光ファイバーの一端の各々に送信器を、又他端の夫
々に受信器を接続するようにしたので、送信器は互いに
位相が１８ｏ−離れた入力信号を加え変調し、この１８
０・位相がずれた信号を受信器で結合し元の入力信号に
復旧する際、送信器で生じた偶数調波歪成分を消去され
ることとなる。併せて、上記システムの平衡を適正にま
すことも可能となっている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の配線図である。 第２図は第１図の装置の調整に用いる装置の構成図であ
る。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光ファイバー伝送経路を経て信号を送る装置で、
    第１の光源と、この第１の光源を第１の光ファイバーに
    接続する手段と、 第１の光源を入力信号で変調する手段と、 第２の光源と、この第２の光源を第２の光ファイバーに
    接続する手段と、 前記入力信号の位相を１８０・偏移させる手段と、 第２の光源の位相を１８０・偏移させた入力信号で変調
    する手段と、 第１の光ファイバーの遠隔端末で第１の光源からの変調
    光を受け、第１の出力信号を得る手段と、第２のファイ
    バーの遠隔端末で第２の光源からの変調光を受け第２の
    出力信号を得る手段と、これらの第１と第２の出力信号
    を結合し、前記入力信号に復旧する間に、第１と第２の
    出力信号中に含まれている偶数調波歪成分を相殺除去す
    るための手段を含むことを特徴とする装置。
  2. （２）特許請求項１において、第１と第２の出力信号は
    電気信号で、又結合する手段は変成器からなることを特
    徴とする装置。
  3. （３）特許請求項２において、入力及び出力の信号はＲ
    Ｆ信号であることを特徴とする装置。
  4. （４）特許請求項１において、第１及び第２の光ファイ
    バーは同一の並行な光ファイバーであることを特徴とす
    る装置。
  5. （５）特許請求項１において、第１及び第２の光源は同
    じ規格のレーザーであることを特徴とする装置。
  6. （６）特許請求項５において、受光する手段は同じ規格
    の光検出器であることを特徴とする装置。
  7. （７）特許請求項６において、第１及び第２の光光ファ
    イバーは同一の並行な光ファイバーであることを特徴と
    する装置。
  8. （８）特許請求項７において、両光ファイバーは互いに
    接合されて一本のケーブルとなっていることを特徴とす
    る装置。
  9. （９）特許請求項１において更に、一方は又は両方の出
    力信号の振幅を必要なバランス状態にするために調節す
    る手段を含むことを特徴とする装置。
  10. （１０）特許請求項９において更に、一方又は両方の出
    力信号の位相を必要なバランス状態にするために調節す
    る手段を含みことを特徴とする装置。
  11. （１１）光ファイバー通信システムで、一対の並行した
    光ファイバーの夫々の一端に送信器を、また夫々の他端
    に受信器を接続し、 夫々の送信器に位相差が１８０・離れた入力信号を加え
    変調する手段と、 位相が１８０・ずれた信号を受信器で結合して入力信号
    に復旧する際、送信器で発生した偶数調波歪成分を消去
    する手段を含むことを特徴とするシステム。
  12. （１２）特許請求項１１において、結合する手段は変成
    器から成ることを特徴とするシステム。
  13. （１３）特許請求項１１において更に、結合する手段に
    先立って、位相差が１８０・離れた両信号の振幅をバラ
    ンスさせるための手段を含むことを特徴とするシステム
    。
  14. （１４）特許請求項１１において更に、結合する手段に
    先立って位相が１８０・離れた信号間の位相差を調節す
    ることを含むことを特徴とするシステム。
  15. （１５）特許請求項１４において更に、結合する手段に
    先立って位相が１８０・離れた両信号の振幅をバランス
    させるための手段を含むことを特徴とするシステム。
  16. （１６）光ファイバー伝送経路を通じて信号を伝送する
    方法で、一対の光ファイバー中の第１の光ファイバーに
    入力信号を送信し、光ファイバー対中の第２の光ファイ
    バーに第１の光ファイバーと位相が１８０・ずれた入力
    信号を送信し、 光ファイバー対の遠隔端末で互いに位相が １８０・ずれた信号を受信し、 受信した位相が１８０・ずれた両信号を結合して元の入
    力信号に復旧する際、送信段階で発生した偶数波歪成分
    を相殺除去する段階を含むことを特徴とする方法。
  17. （１７）特許請求項１６において、第１と第２の光ファ
    イバーの各々に入力信号の代わりに両光ファイバーとも
    同相のテスト信号を送信し、 光ファイバー対の遠隔端末で両光ファイバーのテスト信
    号を受信し、 第１の光ファイバーから受信したテスト信号を第２の光
    ファイバーから受信したテスト信号と結合して、 結合した信号をモニターしてその振幅を測定し、光ファ
    イバー対の端末のパラメータで結合信号がゼロになる様
    調節する段階を含むことを特徴とする方法。
  18. （１８）特許請求項１７において、パラメータは光ファ
    イバーの一つから受信したテスト信号のレベルであるこ
    とを特徴とする方法。
  19. （１９）特許請求項１８において、光ファイバーの一本
    の有効長を結合信号がゼロになる様調節することを特徴
    とする方法。
  20. （２０）特許請求項１７において、パラメータは光ファ
    イバーの一本の有効長であることを特徴とする方法。
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