JPH0381723A - アナログ信号変調システム - Google Patents

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 本発明は、アナログ信号変調システムに関する。

より詳細には、本発明は、ＡＭ変調された電気信号に基
づいて光信号を変調して、変調光信号として出力するシ
ステムの新規な構成に関する。

従来の技術 従来、ＡＭ変調された電気信号を光信号に変換して出力
する場合には、レーザダイオード等の発光素子を駆動す
る駆動電流を信号によって変調することによって、電気
信号に対応した発光パワーの光信号を得ていた。

第５図は、このようなアナログ信号変調システムの典型
的な構成を示す図である。

第５図に示すように、接地にアノードを接続されカソー
ドをコイルＬを介してトランジスタＱのコレクタに接続
された発光素子１ｏと、発光素子ＩＯのカソードに抵抗
ＲＩおよびコンデンサＣを介して接続された信号印加用
端子と、トランジスタＱのベースに抵抗Ｒ２を介して接
続されたバイアス設定電圧印加端子とを備えている。ト
ランジスタＱのエミッタは、抵抗Ｒ３を介して電流源に
接続されている。

以上のように構成されたアナログ信号変調システムでは
、バイアス印加端子に適切な電圧を印加して発光素子１
０の駆動電流にバイアスをかけた状態で信号印加用端子
に電気信号を印加することにより、発光素子１０の駆動
電流を信号に対応して変化させ、発光素子からバイアス
レベルを中心に変調された光信号が出射されるように構
成されている。

しかしながら、上述のような従来のアナログ信号変調シ
ステムには、以下のような問題点がある。

まず、出力される光信号の品質が発光素子のりニアリテ
ィに極めて大きく依存する。また、出力された光信号が
光導波路内の反射によって戻ると、高周波雑音が励起さ
れて信号品質が劣化する。そこで、発光素子の駆動電流
は変調せずに、発光素子は定常発光させておいて、発光
素子の出射光を外部変調器によりアナログ変調する方法
が提案されている。

第６図は、このような外部変調器を使用したアナログ信
号変調システムの基本的な構成を示す図である。

同図に示すように、このような変調システムでは、光源
１と、光源１の出射光を注入される外部変調器２と、外
部変調器２に電気信号を供給する信号源６とを備えてい
る。この変調システムでは、光源１には一定の駆動電流
が供給されており、その出射光も定常光となっている。

この定常的な出射光は、外部変調器２において、外部変
調器２に印加された電気信号に応じて変調される。従っ
て、この方式の変調システムでは、光源１を構成する発
光素子の特性とは無関係に変調光信号を生成することが
できる。

発明が解決しようとする課題 第７図（ａ）および（ｂ）は、第６図に示したアナログ
信号変調システムの動作を説明するための図である。

第７図（ａ）は、外部変調器に対する印加電圧とそれに
対応した出力光強度との関係を示すグラフである。−殻
内な外部変調器は、その動作範囲内の中央付近では特性
が直線に近く、動作範囲の両端近傍では特性が急激に変
化する。しかしながら、第７図（ａ）に示すように、外
部変調器に印加するバイアスレベルが低下した場合、第
７図（ｂ）に示すように、外部変調器のバイアスレベル
と出力される変調光信号の平均レベルとに差が生じ、出
力される変調光信号が歪んでしまう。このように、外部
変調器を使用する場合は、外部変調器に印加するバイア
スのレベルが出力される信号品質に強く影響する。

そこで、実際に外部変調器を使用する場合は、発光素子
の出力光パワーと外部変調器の変調特性とを考慮して、
出力信号の所望の信号品質を維持するためにシステム毎
にバイアスレベルを調整する必要があり、取り扱いが面
倒であった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、より簡便に
品質の高い光信号を安定して出力する新規な構成のアナ
ログ信号変調システムを提供することをその目的として
いる。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、定常的に発光する光源と、前記
光源の出射光を受けて、伝送すべき信号により変調され
た電気信号に対応して前記出射光を変調し、変調光信号
として出力する外部変調器とを備えたアナログ信号変調
システムにおいて、前記光源の出力光の光パワーをモニ
タする発光パワー検知回路と、前記外部変調器の出力す
る変調光信号の平均レベルを検知する変調光信号検知回
路と、前記発光パワー検知回路の出力および前記変調光
信号検知回路の出力とを比較する比較器と、前記比較器
の比較結果に基づいて前記外部変調器における変調光信
号の中心レベルを制御する外部変調器バイアス制御手段
とを備え、前記光源の発光パワーと前記外部変調器の出
力する変調光信号の平均レベルとの比が常に一定となる
ように動作することを特徴とするアナログ信号変調シス
テムが提供される。

作用 前述のように、外部変調器は、印加されるバイアスレベ
ルが適切な場合は、出力する変調光信号の平均レベルと
バイアスレベルとが一致し、出力される変調光信号が歪
みのない信号となる。しかしながら、バイアスレベルが
適正ではない場合、光信号の平均レベルと一致しなくな
り、出力される光信号に歪みが生じる。

また、外部変調器の出力する変調光信号の平均レベルは
、外部変調器に注入される光信号を発生する発光素子の
発光パワーにも依存している。

このように、アナログ変調システムの出力する変調光信
号の品質は、外部変調器に印加されるバイアスレベルと
光源の発光パワーとの両方に依存しているので、変調光
信号の平均レベルを一定にするような単純なフィードバ
ック回路を外部変調器に付加するだけでは有効に信号品
質を維持することはできない。

そこで、本発明に係るアナログ信号変調システムでは、
光源が出力する光パワーと、外部変調器が出力する変調
光信号とをそれぞれモニタし、これらを比較しながら、
外部変調器の出力する変調光信号の中心レベルを制御す
るという独自の構成により出力光信号を高品質に維持し
ている。より具体的には、本発明に係るアナログ信号変
調システムでは、具体的に後述するように、光源の発光
パワーと変調光信号の平均レベルとをモニタして、これ
らの比が一定になるように外部変調器出力する変調光信
号の中心レベルを制御しているので、光源の個々の発光
パワーの違いに影響されることなく、常に適切なバイア
スレベルで高品質な光信号の変調を行う。従って、シス
テム毎に、素子の特性を補償するための調整を行う必要
がなく、簡便な取り扱いで高品質な変調光光信号を出力
することができる。

以下に図面を参照して本発明に係る変調システムをより
具体的に詳述するが、以下の開示は本発明の一実施例に
過ぎず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではな
い。

実施例 第１図は本発明に係るアナログ信号変調システムの基本
的な樋底を示すブロック図である。

第１図に示すように、この変調システムは、光源ｌと、
光源ｌの出射光Ｌ１を注入されて信号源６により印加さ
れる電気信号でこれを変調して変調光信号Ｌ２を出力す
る外部変調器２とを備えている。また、このアナログ信
号変調システムは、光源１の出射光Ｌ１の一部を分岐し
た分岐光り、”を受光し、出射光Ｌ１の光パワーを検知
する発光パワー検知回路３と、発光パワー検知回路３の
出力により光源１の発光パワーを制御する光源バイアス
制御回路４とを備えている。ここで、光源バイアス制御
回路４は、光源１の発光パワーが一定となるように光源
のバイアスを制御している。更に、このアナログ信号変
調回路は、外部変調器２の出射光Ｌ２の一部を分岐して
、その分岐光Ｌ２゜から変調光信号の平均レベルを検出
する変調光信号検知回路５を備えている。また更に、発
光パワー検知回路３の出力と変調光信号検知回路５の出
力とは、共に比較回路７に入力され、比較回路７の出力
によって外部変調器バイアス制御回路８が制御されるよ
うに構成されている。ここで、外部変調器バイアス制御
回路８は、発光素子の発光パワーと変調光信号の平均レ
ベルとの比が一定となるように外部変調器２のバイアス
レベルを制御している。

以上のように構成された変調システムにおいては、発光
パワー検知回路３および光源バイアス制御回路４によっ
て、光源１の発光パワーが一定に維持されると共に、発
光パワー検知回路３および変調光信号検知回路５から得
られた光パワーレベルを比較器７において比較しながら
外部変調器バイアス制御回路８が外部変調器２のバイア
スレベルを適切に維持する。

第２図（ａ）およびわ）は、第１図に示したアナログ信
号変調システムの動作を説明するための図である。

第２図（ａ）に示すように、この変調システムでは、外
部変調器２のバイアスレベルが、光源ｌの発光パワーと
一定の比を維持するように調整されるので、バイアスレ
ベルと変調光信号の平均レベルとが良く一致し、外部変
調器２の特性がリニアな領域で光信号の変調が行われる
。従って、高品質な変調光信号が出力される。このよう
に、本発明に係るアナログ信号変調システムでは、光源
の個々の発光パワーの違いに影響されることなく、常に
歪みのない変調光信号が出力される。

第３図は、本発明に従うアナログ信号変調システムの具
体的な構成例を示す図である。

第３図に示すように、この変調システムは、光源１の出
射光り、上に、偏光子３１、入力レベル制御器３４、バ
ルク型導波路３３および検光子３２をこの順序で配列し
た一連の要素を備えている。入力レベル制御器３４によ
り出射光Ｌ１が、楕円偏光に変換されバルク型導波路３
３に入射される。ここで、楕円偏光の楕円率が、バイア
スレベルを決定する。

ここで、バルク型導波路３３には、信号源６から、変調
電気信号が直接印加されている。尚、バルク型導波路３
３は、ニオブ酸リチウムまたはＢＳ○等により構成でき
る。また、入力レベル制御器３４は、具体的には、水晶
で作られた波長板もしくは、バルク型導波路と同じ材料
で作られる。前者の場合、機械的に波長板の厚みを変更
することにより調整され、後者の場合、印加電圧により
制御される。

以上のような要素を備えた変調システムでは、光源１の
出射光Ｌ１　は、偏光子３１および外部変調器入力レベ
ル制御器３４により楕円偏波に変換された後、バルク型
導波路３３に導かれる。バルク光導波路３３には、信号
源６により変調周波数に応じて変調された電圧が印加さ
れ、内部を伝播する光を強度変調する。こうして変調さ
れた光信号は、検光子３２を介して出射される。

また、この変調システムは、偏光子３１において光源の
出射光Ｌ＋から分岐された分岐光Ｌ１′を受光して、光
源１の発光パワーを検出する発光パワー検知回路３を備
えている。発光パワー検知回路３の出力は、光源（に印
加される光源バイアス制御回路４と、後述する比較回路
７とに入力されるように構成されている。

更に、この変調システムは、検光子３２において変調光
信号Ｌ２から分岐された分岐光Ｌ２”を受光して、変調
光信号Ｌ２の平均パワーを検出する変調光信号検知回路
５を備えている。発光パワー検知回路３の出力は、比較
回路７に人力されるように構成されている。

比較回路７は、発光パワー検知回路３から人力された光
源１の発光パワーと変調光信号検知回路５とから人力さ
れた変調光信号の平均パワーとに基づいて、バルク型導
波路３３に人力される入射光Ｌ１　と変調光信号Ｌ２の
平均レベルとが一定の比を維持するように、入力レベル
制御器３４をフィードバック制御する。尚、このアナロ
グ信号変調システムにおいて、変調光信号が安定化され
るためには、変調光信号の平均パワーと光源の発光パワ
ーとの比は１：２とすることが好ましい。以上のような
外部変調器の構成は、キャリア周波数がＩＭＨｚ以下の
ＡＭ光信号に適している。

第４図は、やはり本発明に係る変調システムの他の具体
的な構成例を示す図である。

第４図に示すように、この変調システムにおいて使用す
る外部変調器は、基板４２上に形成された平行な１対の
光導波路４４ａ　、４４ｂと、各光導波路４４ａ　、　
４４ｂ上に形成された電極４５ａ　、　４６ｂとを備え
た光分岐器の形式であり、信号源６の変調電気信号は、
電極４６ａと４６ｂとの間に印加されるように構成され
ている。信号源６と外部変調器バイアス制御回路８とは
、外部変調器の電極４６ａ　、４６ｂとの間に並列に接
続されている。尚、光源１１発光パワー検知回路３、光
源バイアス制御回路４、変調光信号検知回路５および比
較回路７の構成は第１図に示した変調システムと同様で
あり、その詳細な説明は省略する。但し、変調光信号検
知回路５は、外部変調器の光導波路４４ａの出射光Ｌ２
゜を受光して変調光信号の平均パワーを検出するように
構成されており、変調光信号Ｌ２を分岐するための光分
岐器は省略されている。

この外部変調器では、光源１の出射光Ｌ＋　は、発光パ
ワー検知回路３、光源バイアス制御回路４により安定化
され、先導波路４４ｂに注入される。

ここで、電極４６ａ　、　４６ｂに電圧を印加すること
により光導波路４４ａ　、　４４ｂの等偏屈折率が変化
して発振器６の発生する周波数で変調した光信号Ｌ２が
生成される。

ここで、光信号Ｌ２の歪みを除去するために、光導波路
４４ａより出射される光信号平均強度を変調信号検知回
路５により検知すると共に、発光パワー検知回路３によ
り光源の発光パワーを検出し、比較回路７におけるこれ
らの比較結果によって外部変調器バイアス制御回路８を
制御する構成は、他の実施例と同様である。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係るアナログ信号変調シス
テムにおいては、外部変調器の出力する変調光信号の中
心レベルと光源の発光パワーとの比が実際の各素子の特
性に応じて自動的に調整される。従って、特別な調整を
行うことなく、常に高品質なアナログ変調された光信号
を出力する。

このような本発明に係るアナログ信号変調システムは、
ＣＡＴＶのような多チャンネルのアナログ画像伝送用の
送信システムとして有利に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るアナログ信号変調システムの基
本的な構成を示すブロック図であり、第２図（ａ）およ
び（ロ）は、第１図に示したアナログ信号変調システム
の動作を説明するための図であり、 第３図は、本発明に係るアナログ信号変調システムの具
体的な構成例を示す図であり、第４図は、本発明に係る
アナログ信号変調システムの具体的な他の構成例を示す
図であり、第５図は、従来のアナログ信号変調システム
の構成例を示す図であり、 第６図は、外部変調器を使用した従来のアナログ信号変
調システムの構成例を示す図であり、第７図（ａ）およ
び（ｂ）は、第６図に示したアナログ信号変調システム
の動作を説明するための図である。 〔主な参照番号〕 １・・・光源、　　　２・・・外部変調器、３・・・発
光パワー検知回路、 ４・・・光源バイアス制御回路、 ５・・・変調光信号検知回路、 ６・・・信号源、　　７・・・比較回路、８・・・外部
変調器バイアス制御回路、３１・・・偏光子、　　３２
・・・検光子、３３・・・バルク型導波路、 ３４・・・入力レベル制御器、　４２・・・基板、４４
ａ、　４４ｂ　　−−−光導波路、４６ａ、　４６ｂ　
　−−−電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 定常的に発光する光源と、前記光源の出射光を受けて、
   伝送すべき信号により変調された電気信号に対応して前
   記出射光を変調し、変調光信号として出力する外部変調
   器とを備えたアナログ信号変調システムにおいて、 前記光源の出力光の光パワーをモニタする発光パワー検
   知回路と、前記外部変調器の出力する変調光信号の平均
   レベルを検知する変調光信号検知回路と、前記発光パワ
   ー検知回路の出力および前記変調光信号検知回路の出力
   とを比較する比較器と、前記比較器の比較結果に基づい
   て前記外部変調器における変調光信号の中心レベルを制
   御する外部変調器バイアス制御手段とを備え、前記光源
   の発光パワーと前記外部変調器の出力する変調光信号の
   平均レベルとの比が常に一定となるように動作すること
   を特徴とするアナログ信号変調システム。