JPH0385834A - 光周波数多重送信装置、及び、光周波数多重伝送装置 - Google Patents
光周波数多重送信装置、及び、光周波数多重伝送装置Info
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- JPH0385834A JPH0385834A JP1221437A JP22143789A JPH0385834A JP H0385834 A JPH0385834 A JP H0385834A JP 1221437 A JP1221437 A JP 1221437A JP 22143789 A JP22143789 A JP 22143789A JP H0385834 A JPH0385834 A JP H0385834A
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- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、光周波数多重化（光ＦＤＭ）信跨を出力する
光送信装置、及び、光ＦＤＭ信弼を伝送する伝送装置に
係り、特に光周波数多電化信号を構成する各信号の周波
数間隔（チャネル間隔）を狭め、−本の光ファイバで大
容量の通信を行うに好適な光送信装置、及び、光伝送装
置に係る。
光送信装置、及び、光ＦＤＭ信弼を伝送する伝送装置に
係り、特に光周波数多電化信号を構成する各信号の周波
数間隔（チャネル間隔）を狭め、−本の光ファイバで大
容量の通信を行うに好適な光送信装置、及び、光伝送装
置に係る。
【従来の技術）
複数の信号を光周波数多重化して一本の光ファイバにて
伝送を行う光ＦＤＭ伝送システムでは、チャネル間隔が
伝送８量を決定する重要なパラメータである。従来、こ
のチャネル間隔は隣の信号（隣接チャネル）からの漏話
によって制限されるもの毒されており、例えば、文献「
電字情報通信学会、技術研究報告、光通償システム研究
会オーシーニス８９−３１．１９８９年６月２３日」（
以下、文＃１と略記）において実験及び理論の両面から
チャネル間隔が詳細に検討されている。 隣接チャネルからの漏話とは、例えばヘテロダイン検波
を用いる場合、イメージとして中間周波（ＩＦ）信号に
変換された隣接チャネルのスペクトルの一部分が、受信
しようとする信号（受信チャネル）を抽出するためのＩ
Ｆフィルタの帯域内に漏れ込む現象であり、漏れ込んだ
成分が雑音のように振る舞うために問題となる。第２図
には、変調方式として周波数シフトキーイング（ＦＳＫ
）変調を用い、復調方式として単一フィルタ包絡線検波
器を用いるような光周波数多重伝送系（文献１参照）に
おける光周波数多重化信号のスペクトルの配置例を示す
。同図（ａ）は光の周波数軸上でのスペクトルである。 多重化した信号の数（総チャネル数）はＮである。ｎは
チャネル番号を表しており、１ （ｎ≦Ｎを満足してい
る。Ｄｏｐはチいる。また、ｍおよびＳはそれぞれ信号
のマーク成分およびスペース成分を表している。この光
周波数多重化信号をヘテロダイン検波して得られる信号
のスペクトルを同図（ｃ）に示す。ヘテロダイン検波の
結果、ＩＦの周波数軸上では下からｎ。 （ｎ−１）、 （ｎ＋１）・・・の順番でチャネルが並
ぶ。ＩＦフィルタ（通過特性は一点＃１線により表され
ている）は、受信チャネルｎのマーク成分（中心周波数
：ｆｍ）のみを抽出するように設定されている。 ＩＦ周波数軸上での隣接チャネルとのチャネル間隔Ｄｉ
ｆは、隣接チャネル（ｎ−１）からの漏話によってその
値が決定される。チャネル間隔Ｄｉｆの詳細については
文献１において論じられている。このとき、光周波数軸
上でのチャネル間隔Ｄｏｐは次式にて与えられる。 Ｄｏｐ＝Ｄｉｆ＋２ ・ｆｍ＋Δｆ −（１，）［
発明が解決しようとする課題］ 〜従来１＼式（１）で与えられる間隔以下に光周波数軸
上でのチャネル間隔を狭めることができなかった。 本発明の目的は、従来よりも狭いチャネル間隔で光周波
数多重化できる光周波数多重送信装置、及び、先周波数
多重伝送装置を実現することにある。 【課題を解決するための手段］ 上記目的の光周波数多重送信装置は、光周波数多重化信
号を構成する各信号のそれぞれに対して、信号の復調に
必要最小限なスペクトルを通過させるような通過域を有
する光フィルタを送信装置内に設けることにより実現す
ることができる。 上記目的の先周波数多重伝送装置は、上記光フィルタを
伝送装置内に設けることにより実現することができる。 ［作用） 上記手段によれば、ヘテロダイン検波する前の段階でＩ
Ｆフィルタの帯域内に漏れ込む部分の隣接チャネルのス
ペクトルを光フィルタにより除去で示すような通過特性
を有する光フィルタにおいて、通過域の帯域幅をＢｆ（
：２Ｘ信号のビットレート）とし、通過域と隣の通過域
との周波数間隔をＤｆ （”ＦＤＯＰ）とし、さらに、
通過域の中心周波数と各信号のマーク成分の中心周波数
とを一致させる場合を考える。光周波数多重化信号をと
配光フィルタに入力すると、各信号ともマーク成分のみ
が抽出されて出力する。光フィルタから出力された光周
波数多重化信号をヘテロゲイン検波して得られる信号の
スペクトルは第２図（ｄ）に示されるようになる。同図
（ｃ）の場合と同様に受信チャネルｎのマーク成分中心
周波数は ｆｍに設定した。このと−き受信チャネルｎ
と隣接チャネル（ｎ−１）とのチャネル間隔は、光フィ
ルタを用いない場合（同図（Ｑ）参照）と同様にＤｉｆ
で与えられる。しかし、各チャネルともマーク成分のみ
から成る狭帯域のスペクトルを有しているため、光周波
数軸上でのチャネル間隔Ｄ’ｏｐは同図（ｃ）の場合よ
りも狭くなり、次式にて与えられる。 Ｄ’ｏｐ＝Ｄｉｆ＋ ２・ｆＩｌｌ ・・・
（２）式（２）から明らかなように、本発明によれば
、光周波数軸上でのチャネル間隔を従来（式（１））よ
りも狭くできる。′即ち、従来よりも狭いチャネル間隔
で信号を光周波数多重化できる光周波数多重送信装置、
及び、従来よりも狭いチャネル間隔で光周波数多重化し
た信号を伝送できる先周波数多重伝送装置を実現できる
ので、従来よりも大容量の光通信システムを実現できる
という効果を得る。 【実施例】 第１図には５本発明の光周波数多重送信装置および先周
波数多重伝送装置の第１実施例を示す。 同図において１は光周波数多重送信装置を、２は伝送路
となる光ファイバを、また３はヘテロダイン光受信装置
を表している。１へは複数の電気信号（総チャネル数Ｎ
）が入力し、それぞれが送信光源−４（ｎ−１） 、
４ ｎ 、 ４ （ｎ＋１）−を直接変調する。 但し、ｎはチャネル番号を表しており、１ ＜ ｎ≦Ｎ
を満足している。上記送信光源は例えば単一モードで動
作する分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）や分布
ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）等によっ
て実現できるａ５は光カプラであり、各送信用光源から
出力された広帯域のＦＳＫ光信号を多重化して出力する
。６は光フィルタであり、例えばファブリ・ペロ共振器
（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）に
より実現できるＯファブリ・ペロ共振器の詳細について
は例えば文献「アイ・イー・イー・イー、ジャーナル
オブライトウエイブ テクノロジ、第６巻、ナンノ＜
−９，１９８９年９月、第１４０６頁から第１．４１４
頁（ＩＥＥＥ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗ
ａｖｅ Ｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙ＋ｖｏ１．６． Ｎｏ、
９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８８． ＰＰ、１４０６
−１４１４）Ｊにおいて詳細に述べられている。通過域
と隣の通過域との周波数間隔Ｄｆは通常フリー・スペク
トラル・レンジ（Ｆｒｅｅ ５ｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎ
ｇｅ： ＦＳＲ）と呼ばれ、次式の関係をもちいて設
計することができる。 Ｄｆ＝ｃ／２ｎＬ （３） 式（３）において、Ｑ、ｎおよびＬはそれぞれ真空中の
光速、共振器の屈折率および共振器の長さである。また
各通過域の帯域幅Ｂｆは共通で、次式のように表される
ことが知られている。 ＢｆまＤｆ・（１−Ｒ）／π７Ｒ・・・ （４）式（４
）において、Ｒは共振器端面の反射率である。以上より
１式（３）および（４）を用いて、Ｄｆ４Ｄｏｐおよび
Ｂｆ ＝＝ （２Ｘ信号のビットレート）を満足する光
フィルタ、即ち、第２図（ｂ）に示されるような通過特
性を有する光フィルタを実現することができる。この結
果、光フィルタから出力される光周波数多重化信号は各
チャネルともマーク成分のみから成る狭帯域のスペクト
ルを有しているため、光周波数軸上でのチャネル間隔を
従来よりも狭くすることができる。光周波数多重送信装
置】から出力された光周波数多重送信装置 は光ファイバ２を伝搬した後に通常のヘテロダイン光受
信装置３に入力し、第２図（ｄ）に示されるような配置
のスペクトルに変換され、受信チャネルのみが復調され
る。但し、３は、局発光源７゜光カプラ８．フォトダイ
オード９．ＩＦフィルタ１０および復調回路である包結
線検波器１１とから少なくとも構成されている。局発光
源７は送信光源と同様にＤＦＢ−ＬＤやＤＢＲ−ＬＤに
よって実現できる。 本実施例によれば、従来よりも狭いチャネル間隔で信号
を光周波数多重化できる光周波数多重送信装置、及び、
上記光周波数多重化信号を伝送できる先周波数多重伝送
装置を簡易な構成で実現できるので、従来よりも大容量
の光通信システムを低コストに実現できるという効果を
得る。 なお、本実施例は変調方式としてＦＳＫを、変調方法と
して半導体レーザの直接変調を、復調方式としてヘテロ
ダイン検波・単一フィルタ包絡線検波を、また、光周波
数多重化した信号を１台の光フィルタにて処理している
が、他の方式・方法および複数の光フィルタを用いた場
合にも同様の効果を得ることができる。即ち、変調方式
として振幅偏移キーイング（ＡＳＫ） ・位相偏移キー
イング（ＰＳＫ）および差動同期位相偏移キーイング（
ＤＰＳＫ）を用いてもよい。変調方法として外部変調を
用いてもよい。復調方式としてホモダイン検波、また、
デュアルフィルタ包絡線検波、遅延検波、差動同期検波
および同期検波を用いてもよい。また、光周波数多重化
する前に各信Ｘを個別に光フィルタに入力し、各光フィ
ルタからの出力を光周波数多重化して光周波数多重送信
装置の出力としてもよい。 一例として、第３図に光周波数多重送信装置の第２実施
例を示す。送信光源 ・・・４ （ｎ−１）、 ４ ｎ
。 ４ （ｎ＋１）・・・ は直流電流で註動されており、
その出力の光強度および光周波数は安定である。１２は
電気信号が入力し、４からの光に変調を施す外部光変調
器であり、電気光学結晶などを用いたＡＳＫ、ＦＳＸお
よびＰＳＫ用の外部光変調器Ｊ器が市販されている。１
３は光フィルタであり、１２から出力される信号に対し
て復調に必要最小限なスペクトルを通過させるものであ
る。例えば、光フィルタ１３ （ｎ−１）を通過する信
号は−っであるから、１．３ （ｎ−１）の−っの通過
域の中心周波数が信号の中心周波数に１よぼ一致してい
ればよい。通過域の帯域幅Ｂｆは第１実施例の場合と同
様であるが、信号が通過する通過域とその隣の通過域と
の周波数間隔Ｄｆは広いほど良い、５は光カプラであり
、１３からの出力を多重化して出力する６本実施例の光
周波数多重送信装置１からの出力は、信号の変調方式が
同じであれば、第１実施例の光周波数多重送信装置から
の出力と同じである。 第４図には変調方式としてＡＳＫ方式を用いる場合の信
号のスペクトルを示す。同図（ａ）は、送信光源４ （
ｎ−１）からの光を外部光変調器１２（ｎ−１）により
変調して得られるＡＳＫ信号のスペクトルと光フィルタ
１３ （ｎ−１）の通過特性を示す。 同図に示すように信号のスペクトルは周波数軸」二に広
く裾野を引いているため、隣接チャネルの裾野の一部分
が光周波数軸上あるいはＩＦ周波数軸上で受信チャネル
に重なり漏話の原因となる。従って、同図に示すような
通過特性の光フィルタにより裾野を除去することにより
。チャネル間隔を狭められる。チャネルｎ（同図（ｂ）
）およびチャネル（ｎ＋１．） （同図（Ｃ））につい
ても同様に裾野は除去され、同図（ｄ）に示すようなス
ペクトルを得ることができる。以上のような、裾野除去
による狭チャネル間隔化はＡＳＫ変調の場合のほかに狭
帯域ＦＳＫ、ＤＰＳＫやＰＳＫ変調の場合にも適用でき
る。また、光受信装置における復調方式としては、デュ
アルフィルタ包絡線検波、遅延検波、差動同期検波、同
期検波やホモダイン検波を用いてもよい。 本実施例によれば、変調方式としてＦＳＸのほかにＡＳ
Ｋ、ＰＳＫおよびＤＰＳＫを用いることができ、変調方
法として外部変調を用いることができ、また、光フィル
タの通過域と隣の通過域との周波数間隔に対する制限を
緩和することができるという効果を得る。 第５図には光周波数多重送信装置の第３実施例を示す。 本実施例はニーエムアイ（ＡＭＩ：Ａｌｔｅｒｎａｔｅ
Ｍａｒｋ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）符号化した信号で送信
光源を直接変調してＦＳＫあるいはＤＰＳＫ信号を得る
ものである。ＡＭＩ符号は送信光源となる半導体レーザ
の不均一な周波数変調応答に起因する伝送特性劣化を抑
圧するために有効であり、その詳細については文献「電
子情報通信学会、英文論文誌レター、第Ｅ７１巻、１１
号−１９８８年１１月、第１０８６頁から第１０８８頁 （Ｔｈｅ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ
ＩＥＩＣＥ、 Ｖｏｌ、Ｅ７１゜Ｎｏ、１１ Ｎｏｖｅ
ｍｂｅｒ １９８８． ｐｐ、１０８６−ｐｐ、１０８
８）Ｊにおいて論じられている。第５図において、電気
信珍はまずＡＭＩ符号化器１−４においてＡＭ丁符Ｚ化
された後に送信光源４を直接変調する。各送信光源から
の出力信号は光カプラ５において光周波数多重化されて
光フィルタ６に入力する。 ＦＳＫ変調方式を用いた場合の光周波数多重化信号のス
ペクトルと光フィルタの通過特性の例を第６図に示す。 マーク成分の極性が交互に変る（’−ｍ’ と＋ｍ′）
ためにＡＭＩ符号を用いた場合の信号スペクトルは、Ａ
ＭＩ符号を用いない場合に比較してほぼ周波数偏移量Δ
ｆだけ広がっている。この結果、チャネル間隔もその分
店（設定する必要がある。しかし、本実施例のように光
フィルタによりスペース成分だけを抽出し、マーク成分
を除去すると、チャネル間隔Ｄ’ｏｐをＡＭＩ符号を用
いない場合（式（２））とほぼ同様に設定することがで
きる。 以上より本実施例によれば、ＡＭＩ符号を用いた場合で
あっても、ＡＭＩ符号を用いない場合ヒ同程度にチャネ
ル間隔を狭くすることができるという効果を得る。 第７図には、本発明の先周波数多重伝送装置の第２実施
例を示す。１５は光フィルタを含まない従来の光周波数
多重送信装置である。２，３および６は他の実施例の場
合と同様である。本実施例は、光フィルタ６をヘテロダ
インあるいはホモダイン光受信装置３の直前に接続した
ものである。 一般的に、光フィルタ６が１５と３の間に接続されてい
れば他の実施例と同様の効果を得ることができる、即ち
、従来よりもチャネル間隔を狭くできる。さらに、光フ
ィルタの配置場所の自由度が増すという効果も得る。 第８図には、本発明の先周波数多重伝送装置の第３実施
例を示す。本実施例は、光受信機（３ａ。 ３ｂおよび３ｃ）を複数とした場合である。１６が光分
岐器の場合、光受信機としてはヘテロダインおよびホモ
ダイン光検波器を用いることができる。また、１６が光
分波器の場合には、光受信機としてはヘテロダインおよ
びホモダイン光検波器の他に光直接検波器を用いること
もできる。本実施例によれば、複数の信号を同時に受信
することができるという効果も得る。 以上をまとめるヒ、光フィルタに要求される通過域帯域
幅Ｂｆは、変調方式がＡＳＫあるいは広帯域ＦＳＫ （
単一フィルタ包路線検波）である場合に約２倍のビット
レートとなる。また、変調方式が広帯域ＦＳＸ （デュ
アルフィルタ包絡線検波）、狭帯域ＦＳＸ、ＤＰＳＫあ
るいはＰＳＫの場合には約（２倍のビットレート十周波
数偏移量Δｆ）となる。ＡＭＩ符号を用いる場合、復調
方式がスペース成分のみを抽出して復調する単一フィル
タ包絡線検波や同期検波の場合には約２倍のビットレー
トで良いが、スペースと＋および−の両方のマークを復
調する包路線検波および同期検波の場合や遅延検波を用
いる場合には約（２倍のビットレート＋２倍の周波数偏
移量Δｆ）の帯域幅が必要となる。なお、送信光源の位
相雑音（スペクトラル線幅：ΔＶ）が無視できないほど
大きい場合には、通過域帯域幅Ｂｆはさらに約Δヤだけ
広く設定すれば良い。また、光検波方式（ヘテロダイン
またはホモダイン）はいずれでも良い。但し、Ｂｆが上
記の値からずれた場合であっても、系に光フィルタが接
続されていればチャネル間隔を従来よりも狭くできると
いう効果は得られる。 なお、以」二の実施例はすべてコヒーレント光通信技術
（ＦＳＸ変調やヘテロダイン検波など）を用いたもので
あるが、変調方式ヒして光強度変調を、また、復調方式
として光直接検波方式を用いる場合にも同様の効果、即
ち、光フィルタを用い凧 ない場合よりもチャネル間隔を狭められるという効果を
得る。 また、本発明の光フィルタは他の用途に兼用してもよい
。例えば上記光フィルタは、複数の送信光源の光周波数
間隔安定化にも兼用できる。この場合光フィルタから出
力する光周波数多重化信号は２分岐し、一方は伝送用の
光ファイバに入力し、他方は周波数間隔安定化装置に入
力すればよい。 なお、光フィルタを用いた光周波数間隔安定化装置の実
施例については文献「エレクトロニクスレターズ 第２
５巻、９号第５７４頁から第５７６頁、１９８９年（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ、２５
ｎｏ、９． ｐｐ、５７４−５７６、１９８９） Ｊ
において詳細に論じられている。 ［発明の効果］ 以上より、本発明によれば、光周波数軸上でのチャネル
間隔を従来よりも狭くできる。即ち、従来よりも狭いチ
ャネル間隔で信号を光周波数多重化できる光周波数多重
送信装置、及び、上記光周波数多重化信号を伝送できる
先周波数多重伝送装置を実現できるので・従来よりも大
容量の光通信システムを実現できるという効果を得る。
伝送を行う光ＦＤＭ伝送システムでは、チャネル間隔が
伝送８量を決定する重要なパラメータである。従来、こ
のチャネル間隔は隣の信号（隣接チャネル）からの漏話
によって制限されるもの毒されており、例えば、文献「
電字情報通信学会、技術研究報告、光通償システム研究
会オーシーニス８９−３１．１９８９年６月２３日」（
以下、文＃１と略記）において実験及び理論の両面から
チャネル間隔が詳細に検討されている。 隣接チャネルからの漏話とは、例えばヘテロダイン検波
を用いる場合、イメージとして中間周波（ＩＦ）信号に
変換された隣接チャネルのスペクトルの一部分が、受信
しようとする信号（受信チャネル）を抽出するためのＩ
Ｆフィルタの帯域内に漏れ込む現象であり、漏れ込んだ
成分が雑音のように振る舞うために問題となる。第２図
には、変調方式として周波数シフトキーイング（ＦＳＫ
）変調を用い、復調方式として単一フィルタ包絡線検波
器を用いるような光周波数多重伝送系（文献１参照）に
おける光周波数多重化信号のスペクトルの配置例を示す
。同図（ａ）は光の周波数軸上でのスペクトルである。 多重化した信号の数（総チャネル数）はＮである。ｎは
チャネル番号を表しており、１ （ｎ≦Ｎを満足してい
る。Ｄｏｐはチいる。また、ｍおよびＳはそれぞれ信号
のマーク成分およびスペース成分を表している。この光
周波数多重化信号をヘテロダイン検波して得られる信号
のスペクトルを同図（ｃ）に示す。ヘテロダイン検波の
結果、ＩＦの周波数軸上では下からｎ。 （ｎ−１）、 （ｎ＋１）・・・の順番でチャネルが並
ぶ。ＩＦフィルタ（通過特性は一点＃１線により表され
ている）は、受信チャネルｎのマーク成分（中心周波数
：ｆｍ）のみを抽出するように設定されている。 ＩＦ周波数軸上での隣接チャネルとのチャネル間隔Ｄｉ
ｆは、隣接チャネル（ｎ−１）からの漏話によってその
値が決定される。チャネル間隔Ｄｉｆの詳細については
文献１において論じられている。このとき、光周波数軸
上でのチャネル間隔Ｄｏｐは次式にて与えられる。 Ｄｏｐ＝Ｄｉｆ＋２ ・ｆｍ＋Δｆ −（１，）［
発明が解決しようとする課題］ 〜従来１＼式（１）で与えられる間隔以下に光周波数軸
上でのチャネル間隔を狭めることができなかった。 本発明の目的は、従来よりも狭いチャネル間隔で光周波
数多重化できる光周波数多重送信装置、及び、先周波数
多重伝送装置を実現することにある。 【課題を解決するための手段］ 上記目的の光周波数多重送信装置は、光周波数多重化信
号を構成する各信号のそれぞれに対して、信号の復調に
必要最小限なスペクトルを通過させるような通過域を有
する光フィルタを送信装置内に設けることにより実現す
ることができる。 上記目的の先周波数多重伝送装置は、上記光フィルタを
伝送装置内に設けることにより実現することができる。 ［作用） 上記手段によれば、ヘテロダイン検波する前の段階でＩ
Ｆフィルタの帯域内に漏れ込む部分の隣接チャネルのス
ペクトルを光フィルタにより除去で示すような通過特性
を有する光フィルタにおいて、通過域の帯域幅をＢｆ（
：２Ｘ信号のビットレート）とし、通過域と隣の通過域
との周波数間隔をＤｆ （”ＦＤＯＰ）とし、さらに、
通過域の中心周波数と各信号のマーク成分の中心周波数
とを一致させる場合を考える。光周波数多重化信号をと
配光フィルタに入力すると、各信号ともマーク成分のみ
が抽出されて出力する。光フィルタから出力された光周
波数多重化信号をヘテロゲイン検波して得られる信号の
スペクトルは第２図（ｄ）に示されるようになる。同図
（ｃ）の場合と同様に受信チャネルｎのマーク成分中心
周波数は ｆｍに設定した。このと−き受信チャネルｎ
と隣接チャネル（ｎ−１）とのチャネル間隔は、光フィ
ルタを用いない場合（同図（Ｑ）参照）と同様にＤｉｆ
で与えられる。しかし、各チャネルともマーク成分のみ
から成る狭帯域のスペクトルを有しているため、光周波
数軸上でのチャネル間隔Ｄ’ｏｐは同図（ｃ）の場合よ
りも狭くなり、次式にて与えられる。 Ｄ’ｏｐ＝Ｄｉｆ＋ ２・ｆＩｌｌ ・・・
（２）式（２）から明らかなように、本発明によれば
、光周波数軸上でのチャネル間隔を従来（式（１））よ
りも狭くできる。′即ち、従来よりも狭いチャネル間隔
で信号を光周波数多重化できる光周波数多重送信装置、
及び、従来よりも狭いチャネル間隔で光周波数多重化し
た信号を伝送できる先周波数多重伝送装置を実現できる
ので、従来よりも大容量の光通信システムを実現できる
という効果を得る。 【実施例】 第１図には５本発明の光周波数多重送信装置および先周
波数多重伝送装置の第１実施例を示す。 同図において１は光周波数多重送信装置を、２は伝送路
となる光ファイバを、また３はヘテロダイン光受信装置
を表している。１へは複数の電気信号（総チャネル数Ｎ
）が入力し、それぞれが送信光源−４（ｎ−１） 、
４ ｎ 、 ４ （ｎ＋１）−を直接変調する。 但し、ｎはチャネル番号を表しており、１ ＜ ｎ≦Ｎ
を満足している。上記送信光源は例えば単一モードで動
作する分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）や分布
ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）等によっ
て実現できるａ５は光カプラであり、各送信用光源から
出力された広帯域のＦＳＫ光信号を多重化して出力する
。６は光フィルタであり、例えばファブリ・ペロ共振器
（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）に
より実現できるＯファブリ・ペロ共振器の詳細について
は例えば文献「アイ・イー・イー・イー、ジャーナル
オブライトウエイブ テクノロジ、第６巻、ナンノ＜
−９，１９８９年９月、第１４０６頁から第１．４１４
頁（ＩＥＥＥ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗ
ａｖｅ Ｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙ＋ｖｏ１．６． Ｎｏ、
９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８８． ＰＰ、１４０６
−１４１４）Ｊにおいて詳細に述べられている。通過域
と隣の通過域との周波数間隔Ｄｆは通常フリー・スペク
トラル・レンジ（Ｆｒｅｅ ５ｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎ
ｇｅ： ＦＳＲ）と呼ばれ、次式の関係をもちいて設
計することができる。 Ｄｆ＝ｃ／２ｎＬ （３） 式（３）において、Ｑ、ｎおよびＬはそれぞれ真空中の
光速、共振器の屈折率および共振器の長さである。また
各通過域の帯域幅Ｂｆは共通で、次式のように表される
ことが知られている。 ＢｆまＤｆ・（１−Ｒ）／π７Ｒ・・・ （４）式（４
）において、Ｒは共振器端面の反射率である。以上より
１式（３）および（４）を用いて、Ｄｆ４Ｄｏｐおよび
Ｂｆ ＝＝ （２Ｘ信号のビットレート）を満足する光
フィルタ、即ち、第２図（ｂ）に示されるような通過特
性を有する光フィルタを実現することができる。この結
果、光フィルタから出力される光周波数多重化信号は各
チャネルともマーク成分のみから成る狭帯域のスペクト
ルを有しているため、光周波数軸上でのチャネル間隔を
従来よりも狭くすることができる。光周波数多重送信装
置】から出力された光周波数多重送信装置 は光ファイバ２を伝搬した後に通常のヘテロダイン光受
信装置３に入力し、第２図（ｄ）に示されるような配置
のスペクトルに変換され、受信チャネルのみが復調され
る。但し、３は、局発光源７゜光カプラ８．フォトダイ
オード９．ＩＦフィルタ１０および復調回路である包結
線検波器１１とから少なくとも構成されている。局発光
源７は送信光源と同様にＤＦＢ−ＬＤやＤＢＲ−ＬＤに
よって実現できる。 本実施例によれば、従来よりも狭いチャネル間隔で信号
を光周波数多重化できる光周波数多重送信装置、及び、
上記光周波数多重化信号を伝送できる先周波数多重伝送
装置を簡易な構成で実現できるので、従来よりも大容量
の光通信システムを低コストに実現できるという効果を
得る。 なお、本実施例は変調方式としてＦＳＫを、変調方法と
して半導体レーザの直接変調を、復調方式としてヘテロ
ダイン検波・単一フィルタ包絡線検波を、また、光周波
数多重化した信号を１台の光フィルタにて処理している
が、他の方式・方法および複数の光フィルタを用いた場
合にも同様の効果を得ることができる。即ち、変調方式
として振幅偏移キーイング（ＡＳＫ） ・位相偏移キー
イング（ＰＳＫ）および差動同期位相偏移キーイング（
ＤＰＳＫ）を用いてもよい。変調方法として外部変調を
用いてもよい。復調方式としてホモダイン検波、また、
デュアルフィルタ包絡線検波、遅延検波、差動同期検波
および同期検波を用いてもよい。また、光周波数多重化
する前に各信Ｘを個別に光フィルタに入力し、各光フィ
ルタからの出力を光周波数多重化して光周波数多重送信
装置の出力としてもよい。 一例として、第３図に光周波数多重送信装置の第２実施
例を示す。送信光源 ・・・４ （ｎ−１）、 ４ ｎ
。 ４ （ｎ＋１）・・・ は直流電流で註動されており、
その出力の光強度および光周波数は安定である。１２は
電気信号が入力し、４からの光に変調を施す外部光変調
器であり、電気光学結晶などを用いたＡＳＫ、ＦＳＸお
よびＰＳＫ用の外部光変調器Ｊ器が市販されている。１
３は光フィルタであり、１２から出力される信号に対し
て復調に必要最小限なスペクトルを通過させるものであ
る。例えば、光フィルタ１３ （ｎ−１）を通過する信
号は−っであるから、１．３ （ｎ−１）の−っの通過
域の中心周波数が信号の中心周波数に１よぼ一致してい
ればよい。通過域の帯域幅Ｂｆは第１実施例の場合と同
様であるが、信号が通過する通過域とその隣の通過域と
の周波数間隔Ｄｆは広いほど良い、５は光カプラであり
、１３からの出力を多重化して出力する６本実施例の光
周波数多重送信装置１からの出力は、信号の変調方式が
同じであれば、第１実施例の光周波数多重送信装置から
の出力と同じである。 第４図には変調方式としてＡＳＫ方式を用いる場合の信
号のスペクトルを示す。同図（ａ）は、送信光源４ （
ｎ−１）からの光を外部光変調器１２（ｎ−１）により
変調して得られるＡＳＫ信号のスペクトルと光フィルタ
１３ （ｎ−１）の通過特性を示す。 同図に示すように信号のスペクトルは周波数軸」二に広
く裾野を引いているため、隣接チャネルの裾野の一部分
が光周波数軸上あるいはＩＦ周波数軸上で受信チャネル
に重なり漏話の原因となる。従って、同図に示すような
通過特性の光フィルタにより裾野を除去することにより
。チャネル間隔を狭められる。チャネルｎ（同図（ｂ）
）およびチャネル（ｎ＋１．） （同図（Ｃ））につい
ても同様に裾野は除去され、同図（ｄ）に示すようなス
ペクトルを得ることができる。以上のような、裾野除去
による狭チャネル間隔化はＡＳＫ変調の場合のほかに狭
帯域ＦＳＫ、ＤＰＳＫやＰＳＫ変調の場合にも適用でき
る。また、光受信装置における復調方式としては、デュ
アルフィルタ包絡線検波、遅延検波、差動同期検波、同
期検波やホモダイン検波を用いてもよい。 本実施例によれば、変調方式としてＦＳＸのほかにＡＳ
Ｋ、ＰＳＫおよびＤＰＳＫを用いることができ、変調方
法として外部変調を用いることができ、また、光フィル
タの通過域と隣の通過域との周波数間隔に対する制限を
緩和することができるという効果を得る。 第５図には光周波数多重送信装置の第３実施例を示す。 本実施例はニーエムアイ（ＡＭＩ：Ａｌｔｅｒｎａｔｅ
Ｍａｒｋ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）符号化した信号で送信
光源を直接変調してＦＳＫあるいはＤＰＳＫ信号を得る
ものである。ＡＭＩ符号は送信光源となる半導体レーザ
の不均一な周波数変調応答に起因する伝送特性劣化を抑
圧するために有効であり、その詳細については文献「電
子情報通信学会、英文論文誌レター、第Ｅ７１巻、１１
号−１９８８年１１月、第１０８６頁から第１０８８頁 （Ｔｈｅ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ
ＩＥＩＣＥ、 Ｖｏｌ、Ｅ７１゜Ｎｏ、１１ Ｎｏｖｅ
ｍｂｅｒ １９８８． ｐｐ、１０８６−ｐｐ、１０８
８）Ｊにおいて論じられている。第５図において、電気
信珍はまずＡＭＩ符号化器１−４においてＡＭ丁符Ｚ化
された後に送信光源４を直接変調する。各送信光源から
の出力信号は光カプラ５において光周波数多重化されて
光フィルタ６に入力する。 ＦＳＫ変調方式を用いた場合の光周波数多重化信号のス
ペクトルと光フィルタの通過特性の例を第６図に示す。 マーク成分の極性が交互に変る（’−ｍ’ と＋ｍ′）
ためにＡＭＩ符号を用いた場合の信号スペクトルは、Ａ
ＭＩ符号を用いない場合に比較してほぼ周波数偏移量Δ
ｆだけ広がっている。この結果、チャネル間隔もその分
店（設定する必要がある。しかし、本実施例のように光
フィルタによりスペース成分だけを抽出し、マーク成分
を除去すると、チャネル間隔Ｄ’ｏｐをＡＭＩ符号を用
いない場合（式（２））とほぼ同様に設定することがで
きる。 以上より本実施例によれば、ＡＭＩ符号を用いた場合で
あっても、ＡＭＩ符号を用いない場合ヒ同程度にチャネ
ル間隔を狭くすることができるという効果を得る。 第７図には、本発明の先周波数多重伝送装置の第２実施
例を示す。１５は光フィルタを含まない従来の光周波数
多重送信装置である。２，３および６は他の実施例の場
合と同様である。本実施例は、光フィルタ６をヘテロダ
インあるいはホモダイン光受信装置３の直前に接続した
ものである。 一般的に、光フィルタ６が１５と３の間に接続されてい
れば他の実施例と同様の効果を得ることができる、即ち
、従来よりもチャネル間隔を狭くできる。さらに、光フ
ィルタの配置場所の自由度が増すという効果も得る。 第８図には、本発明の先周波数多重伝送装置の第３実施
例を示す。本実施例は、光受信機（３ａ。 ３ｂおよび３ｃ）を複数とした場合である。１６が光分
岐器の場合、光受信機としてはヘテロダインおよびホモ
ダイン光検波器を用いることができる。また、１６が光
分波器の場合には、光受信機としてはヘテロダインおよ
びホモダイン光検波器の他に光直接検波器を用いること
もできる。本実施例によれば、複数の信号を同時に受信
することができるという効果も得る。 以上をまとめるヒ、光フィルタに要求される通過域帯域
幅Ｂｆは、変調方式がＡＳＫあるいは広帯域ＦＳＫ （
単一フィルタ包路線検波）である場合に約２倍のビット
レートとなる。また、変調方式が広帯域ＦＳＸ （デュ
アルフィルタ包絡線検波）、狭帯域ＦＳＸ、ＤＰＳＫあ
るいはＰＳＫの場合には約（２倍のビットレート十周波
数偏移量Δｆ）となる。ＡＭＩ符号を用いる場合、復調
方式がスペース成分のみを抽出して復調する単一フィル
タ包絡線検波や同期検波の場合には約２倍のビットレー
トで良いが、スペースと＋および−の両方のマークを復
調する包路線検波および同期検波の場合や遅延検波を用
いる場合には約（２倍のビットレート＋２倍の周波数偏
移量Δｆ）の帯域幅が必要となる。なお、送信光源の位
相雑音（スペクトラル線幅：ΔＶ）が無視できないほど
大きい場合には、通過域帯域幅Ｂｆはさらに約Δヤだけ
広く設定すれば良い。また、光検波方式（ヘテロダイン
またはホモダイン）はいずれでも良い。但し、Ｂｆが上
記の値からずれた場合であっても、系に光フィルタが接
続されていればチャネル間隔を従来よりも狭くできると
いう効果は得られる。 なお、以」二の実施例はすべてコヒーレント光通信技術
（ＦＳＸ変調やヘテロダイン検波など）を用いたもので
あるが、変調方式ヒして光強度変調を、また、復調方式
として光直接検波方式を用いる場合にも同様の効果、即
ち、光フィルタを用い凧 ない場合よりもチャネル間隔を狭められるという効果を
得る。 また、本発明の光フィルタは他の用途に兼用してもよい
。例えば上記光フィルタは、複数の送信光源の光周波数
間隔安定化にも兼用できる。この場合光フィルタから出
力する光周波数多重化信号は２分岐し、一方は伝送用の
光ファイバに入力し、他方は周波数間隔安定化装置に入
力すればよい。 なお、光フィルタを用いた光周波数間隔安定化装置の実
施例については文献「エレクトロニクスレターズ 第２
５巻、９号第５７４頁から第５７６頁、１９８９年（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ、２５
ｎｏ、９． ｐｐ、５７４−５７６、１９８９） Ｊ
において詳細に論じられている。 ［発明の効果］ 以上より、本発明によれば、光周波数軸上でのチャネル
間隔を従来よりも狭くできる。即ち、従来よりも狭いチ
ャネル間隔で信号を光周波数多重化できる光周波数多重
送信装置、及び、上記光周波数多重化信号を伝送できる
先周波数多重伝送装置を実現できるので・従来よりも大
容量の光通信システムを実現できるという効果を得る。
第１図は５本発明の光周波数多重送信装置、及び、先周
波数多重伝送装置の第１実施例を表す図。 第２図は従来および第（実施例における信号のスペクト
ルおよび光フィルタの通過特性を示す図。 第３図は、本発明の光周波数多重送信装置の第２実施例
を表す図、第４図は第２実施例における信号のスペクト
ルおよび光フィルタの通過特性を示す図、第５図は、本
発明の光周波数多重送信装置の第３実施例を表す図、第
６図は第３実施例における信号のスペクトルおよび光フ
ィルタの通過特性を示す図、第７図は、本発明の先周波
数多重伝送装置の第２実施例を表す図であり、第８図は
、本発明の先周波数多重伝送装置の第３実施例を表す図
である。 符号の説明＝ １・・・光周波数多重送信装置、２・・
・光ファイバ、３・・・光受信装置、４・・・送信光源
。 ５・・・光カブラ、６・・・光フィルタ、７・・・局発
光源。 ８・・・光カプラ、９・・・フォトダイオード、１０・
・・工Ｆフィルタ、１１・・・復調回路、１２・・・外
部光変調器、１３・・・光フィルタ、１４・・・ＡＭＩ
符号化器。 １５・・・従来の光周波数多重送信装置、１６・・光分
岐器あるいは光分波器。 寥 回 ＯＰ （ｂ） ｆ）Ｌｆ 第 ３ 図 （ｄ） Ｃｎ−ｙ） （ｎ＋１）
波数多重伝送装置の第１実施例を表す図。 第２図は従来および第（実施例における信号のスペクト
ルおよび光フィルタの通過特性を示す図。 第３図は、本発明の光周波数多重送信装置の第２実施例
を表す図、第４図は第２実施例における信号のスペクト
ルおよび光フィルタの通過特性を示す図、第５図は、本
発明の光周波数多重送信装置の第３実施例を表す図、第
６図は第３実施例における信号のスペクトルおよび光フ
ィルタの通過特性を示す図、第７図は、本発明の先周波
数多重伝送装置の第２実施例を表す図であり、第８図は
、本発明の先周波数多重伝送装置の第３実施例を表す図
である。 符号の説明＝ １・・・光周波数多重送信装置、２・・
・光ファイバ、３・・・光受信装置、４・・・送信光源
。 ５・・・光カブラ、６・・・光フィルタ、７・・・局発
光源。 ８・・・光カプラ、９・・・フォトダイオード、１０・
・・工Ｆフィルタ、１１・・・復調回路、１２・・・外
部光変調器、１３・・・光フィルタ、１４・・・ＡＭＩ
符号化器。 １５・・・従来の光周波数多重送信装置、１６・・光分
岐器あるいは光分波器。 寥 回 ＯＰ （ｂ） ｆ）Ｌｆ 第 ３ 図 （ｄ） Ｃｎ−ｙ） （ｎ＋１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光周波数が異なる複数の送信光源と、各光源から出
力する各信号を多重化する光合波器と、該多重化信号を
入力とし、且つ、各信号の周波数に略一致した通過域を
有する光フィルタとから構成されることを特徴とする光
周波数多重送信装置。 ２、光周波数が異なる複数の送信光源と、各光源から出
力する信号を入力とし、且つ、該信号の周波数に略一致
した通過域を有する光フィルタと、各光フィルタからの
出力を多重化する光合波器とから構成されることを特徴
とする光周波数多重送信装置。 ３、請求項１又は２記載の送信光源はそれぞれＡＭＩ（
Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｍａｒｋ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）
符号化された電気信号により変調されることを特徴とす
る光周波数多重送信装置。 ４、請求項１又は２記載の送信光源は、電気信号により
直接変調される半導体レーザから構成されることを特徴
とする光周波数多重送信装置。 ５、請求項１又は２記載の送信光源は、直流駆動される
半導体レーザと、該半導体レーザからの出力光を入力と
し、且つ、電気信号に応じて該出力光に変調を施す外部
光変調器とから構成されることを特徴とする光周波数多
重送信装置。 ６、請求項１乃至５のいずれかに記載の光フィルタは上
記多重化信号を構成する各信号のマークあるいはスペー
ス成分を抽出することを特徴とする光周波数多重送信装
置。 ７、請求項１乃至５のいずれかに記載の光フィルタは上
記多重化信号を構成する各信号のスペクトルの裾野を除
去することを特徴とする光周波数多重送信装置。 ８、請求項１乃至７のいずれかに記載の光周波数多重送
信装置と、上記多重化信号を伝送する光ファイバと、該
光ファイバの他端に接続されるヘテロダインあるいはホ
モダイン光検波器とから構成されることを特徴とする先
周波数多重伝送装置。 ９、請求項１乃至７のいずれかに記載の先周波数多重送
信装置と、上記多重化信号を伝送する光ファイバと、該
光ファイバの他端に接続される光分岐器と、該光分岐器
の出力端に接続される複数のヘテロダインあるいはホモ
ダイン光検波器とから構成されることを特徴とする光周
波数多重伝送装置。 １０、請求項８記載のヘテロダイン光検波器は、包絡線
検波器、遅延検波器、差動同期検波器あるいは同期検波
器を有することを特徴とする光周波数多重伝送装置。 １１、光周波数が異なる複数の送信光源と各光源から出
力する各信号を多重化する光合波器とから構成される光
周波数多重送信装置と、該多重化信号を伝送する光ファ
イバと、該多重化信号を入力とし、且つ、該多重化信号
を構成する各信号の周波数に略一致した通過域を有する
光フィルタと、該光ファイバと該光フィルタとを経た後
の多重化信号を入力とするヘテロダインあるいはホモダ
イン光検波器とから構成されることを特徴とする光周波
数多重伝送装置。 １２、光周波数が異なる複数の送信光源と各光源から出
力する各信号を多重化する光合波器とから構成される光
周波数多重送信装置と、該多重化信号を伝送する光ファ
イバと、該多重化信号を入力とし、且つ、該多重化信号
を構成する各信号の周波数に略一致した通過域を有する
光フィルタと、該光ファイバと該光フィルタとを経た後
の多重化信号を入力とする光分岐器と、該光分岐器の出
力端に接続される複数のヘテロダインあるいはホモダイ
ン光検波器とから構成されることを特徴とする光周波数
多重伝送装置。 １３、請求項１１記載の光フィルタは上記多重化信号を
構成する各信号のマークあるいはスペース成分を抽出す
ることを特徴とする光周波数多重送信装置。 １４、請求項１１記載の光フィルタは上記多重化信号を
構成する各信号のスペクトルの裾野を除去することを特
徴とする光周波数多重送信装置。 １５、請求項１乃至７のいずれかに記載の光周波数多重
送信装置と、上記多重化信号を伝送する光ファイバと、
該光ファイバの他端に接続される光直接検波器とから構
成されることを特徴とする光周波数多重伝送装置。 １６、請求項１乃至７のいずれかに記載の光周波数多重
送信装置と、上記多重化信号を伝送する光ファイバと、
該光ファイバの他端に接続される光分波器と、該光分波
器の出力端に接続される複数の光直接検波器とから構成
されることを特徴とする光周波数多重伝送装置。 １７、請求項１乃至７のいずれかに記載の各信号は周波
数偏移キーイング、振幅偏移キーイング、位相偏移キー
イング、差動同期位相偏移キーイングあるいは光強度変
調のいずれかの変調を受けていることを特徴とする光周
波数多重送信装置。 １８、請求項１記載の光周波数多重送信装置において、
上記光フィルタから出力される上記多重化信号の一部を
分岐する光分岐器と、該分岐信号を用いて上記複数の送
信光源の光周波数間隔を安定化する光周波数間隔安定化
装置とを設けたことを特徴とする光周波数多重送信装置
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221437A JPH0385834A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 光周波数多重送信装置、及び、光周波数多重伝送装置 |
| US07/574,086 US5305134A (en) | 1989-08-30 | 1990-08-29 | Optical frequency division multiplexing transmitter and optical frequency division multiplexing transmission apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221437A JPH0385834A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 光周波数多重送信装置、及び、光周波数多重伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0385834A true JPH0385834A (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=16766729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1221437A Pending JPH0385834A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 光周波数多重送信装置、及び、光周波数多重伝送装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5305134A (ja) |
| JP (1) | JPH0385834A (ja) |
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