JPH04287527A - 電気信号に応じた信号光を出力する方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気信号に応じた信号光
を出力する方法及び装置、特にＣＡＴＶ信号に応じた光
ＣＡＴＶ信号を出力する光ＣＡＴＶ伝送方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＴＶ伝送システムの高性能化、大容
量化を実現するため、伝送路を従来の同軸ケーブルから
光ファイバに置き換えた光ＣＡＴＶ伝送システムの開発
が急ピッチで進められている。この光ＣＡＴＶ伝送シス
テムでは、従来のＣＡＴＶシステムとの互換性を維持す
ることと共に、全体の価格を押さえることが要求されて
いる。このため、伝送すべきＣＡＴＶ信号を発光素子で
ある半導体レーザに直接印加して光信号に変換し、この
光信号を光ファイバを用いて伝送し、受光素子であるＰ
ＩＮフォトダイオードにより再び電気信号に変換すると
いう、いわゆる直接アナログ変調方式が実用上最も有望
である。

【０００３】直接アナログ変調方式における信号伝送特
性を評価するパラメータとしては信号強度に対するひず
み特性と雑音特性がある。ひずみ特性は伝送するＣＡＴ
Ｖ信号がどのくらい忠実に再現できるかを定める重要な
パラメータである。ひずみのない伝送路では、例えば周
波数ｆの信号を伝送した場合、受信側で得られる信号は
周波数ｆの信号のみである。しかし、伝送路にひずみが
ある場合には、受信した際、周波数ｆとともに周波数２
ｆ、３ｆ、…の高調波信号が得られる。実際のＣＡＴＶ
伝送では、各チャンネルにおいて複雑な周波数成分が存
在する上に、搬送周波数の異なる２チャンネル以上のＣ
ＡＴＶ信号の多重伝送が行われる。この場合、例えば周
波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、…の信号を伝送する場合には、
２ｆ１、２ｆ２、２ｆ３、…の高調波信号の他にｆ１±
ｆ２、ｆ２±ｆ３、…等の周波数成分もひずみとして現
れてくる。多数のチャンネルのＣＡＴＶ信号を伝送する
場合、あるチャンネルの和あるいは差のひずみ成分が他
のチャンネルの周波数にたまたま一致する場合もあり、
ひずみの影響が非常に大きくなる。したがって、ひずみ
をできるだけ小さくする必要がある。

【０００４】また、雑音特性は、ＣＡＴＶ信号の伝送可
能距離を決定するパラメータであり、ＣＡＴＶ伝送シス
テムの低コスト化のためにはできるだけ雑音が低いこと
が必要である。直接アナログ変調方式における信号伝送
特性は、使用する半導体レーザの特性に強く依存する。 したがって、良好な信号伝送特性を実現するためには、
送信用光源である半導体レーザ自身が低ひずみでかつ低
雑音である必要がある。

【０００５】各種半導体レーザのうち、いわゆるファブ
リペローレーザは、安価ではあるが多波長発振レーザで
あり、ランダムな波長飛びが生じやすく、ひずみや雑音
が多い。このため、ファブリペローレーザは光ＣＡＴＶ
伝送システムには適していない。そこで、変調時でも安
定な単一波長で発振する分布帰還型半導体レーザ（ＤＦ
Ｂレーザ）が光ＣＡＴＶ伝送システムに用いられる。

【０００６】ＤＦＢレーザを用いた従来の光ＣＡＴＶ伝
送システムを図５に示す。送信側では、ＤＦＢレーザ１
０に対してバイアス電源１２から一定の直流バイアス電
流を印加し、このバイアス電流に、ＣＡＴＶ信号発信部
１４からのＣＡＴＶ信号を重畳することにより、伝送す
べきＣＡＴＶ信号を光信号に変換している。送信側から
の光信号はシングルモードファイバ１６により受信側に
伝送される。受信側では、シングルモードファイバ１６
により伝送された光信号を、バイアス電源１８によりバ
イアスされたＰＩＮフォトダイオード２０により受光し
、電気信号に変換する。ＰＩＮフォトダイオード２０に
より変換された電気信号は増幅器２２により増幅されて
各家庭に伝送される。

【０００７】ＣＡＴＶ信号の搬送波周波数は通常５０〜
５００ＭＨｚであり、あるチャンネル間隔（例えば６Ｍ
Ｈｚ）で複数のチャンネルが設定されている。チャンネ
ル総数は４０〜８０チャンネルである。ＤＦＢレーザは
平均の光出力が数〜数十ｍＷと十分高い光出力になるよ
うにバイアスされており、各チャンネルの変調度は１チ
ャンネル当たり３〜６％程度である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】十分注意深く設計され
たＤＦＢレーザ単体では、ひずみが十分小さく、しかも
雑音の少ない良好なアナログ変調特性が実現できる。し
かしながら、良好な特性のＤＦＢレーザからの光を伝送
用の光ファイバに結合した場合、ＤＦＢレーザ単体の良
好な特性がそのまま再現されずに、変調特性が劣化して
しまうことが多いという問題があった。これは、ＤＦＢ
レーザからの光の伝送路内に多くの光学部品が使用され
ていることに起因している。

【０００９】例えば、ＤＦＢレーザ１０にシングルモー
ドファイバ１６を光結合する場合、図６に示すように、
これらの間に複数のレンズ２４、２６や光アイソレータ
２８が用いられている。ＤＦＢレーザ１０からの光出力
は数μｍ以下の微小なスポットから放射されており、そ
の拡がり角が広いため、そのままではコアが１０μｍ程
度の光ファイバに効率よく結合することが困難である。 このため、ＤＦＢレーザ１０からの光出力を収束するた
めにレンズ２４、２６が必要となる。また、ＤＦＢレー
ザ１０に自分自身の放射した光が戻ってきた場合にはレ
ーザの発振が不安定になるため、不要な戻り光を防ぐた
めに光アイソレータ２８が必要となる。これら光学部品
に完全な反射防止加工を施すことは不可能であるので、
伝送される光の一部がこれら光学部品で反射されること
になる。また、シングルモードファイバ１６の端面や接
続部分においても光の一部が反射する他、シングルモー
ドファイバ１６内のレーリー散乱によっても戻り光が生
じる。

【００１０】このため、図６に示すように、光伝送路内
の各部に不完全ながら共振器が形成される。ＤＦＢレー
ザ１０からの出力光は単色性が良く干渉しやすいため、
レーザの持つわずかな波長ゆらぎがこれらの複雑な光共
振器によってシングルモードファイバ１６の出力光の強
度の不規則な変動に変換され、雑音やひずみ増大が起こ
ることになる。

【００１１】このように従来の光ＣＡＴＶ伝送システム
では、レーザ単体の特性が良好でもファイバに結合する
と、レーザ単体の良好な特性がそのまま再現されずに、
変調特性が劣化してしまうという問題があった。本発明
の目的は、雑音やひずみの増大を抑えて、変調特性を劣
化させることなく電気信号に応じた信号光を発光するこ
とができる方法及び装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電気信号に
より発光素子を駆動して電気信号に応じた信号光を出力
する方法において、前記電気信号に、前記電気信号の周
波数より十分高い周波数の高周波信号を重畳し、重畳さ
れた信号により前記発光素子を駆動して信号光を発光す
ることを特徴とする、電気信号に応じた信号光を出力す
る方法によって達成される。

【００１３】上記目的は、電気信号により発光素子を駆
動して電気信号に応じた信号光を出力する装置において
、前記電気信号の周波数よりも十分高い周波数の高周波
信号を出力する高周波信号源と、前記電気信号に前記高
周波信号を重畳する重畳手段とを有し、前記重畳手段に
より重畳された信号により前記発光素子を駆動して信号
光を発光することを特徴とする、電気信号に応じた信号
光を出力する装置によって達成される。

【００１４】

【作用】本発明によれば、伝送信号となる電気信号より
も高い周波数の高周波信号を重畳し、重畳した信号によ
り発光素子を駆動するようにしたので、重畳した高周波
信号と伝送信号となる電気信号の和又は差のひずみ成分
は全て上記電気信号より高周波となるため、伝送信号に
対する雑音やひずみが抑えられ、変調特性を劣化させる
ことなく電気信号に応じた信号光を出力することができ
る。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例による光ＣＡＴＶ伝送シス
テムを図１を用いて説明する。図５に示す従来の光ＣＡ
ＴＶ伝送システムと同一の構成要素には同一の符号を付
して説明を省略する。本実施例では、ＣＡＴＶ信号の周
波数より十分高い高周波信号を出力する高周波信号源３
０を設け、重畳手段３２により、ＣＡＴＶ信号発信部１
４からのＣＡＴＶ信号と高周波信号源３０からの高周波
信号を重畳する。バイアス電源１２からのバイアス電流
に、この重畳信号を重畳することにより、伝送すべきＣ
ＡＴＶ信号を光信号に変換している。

【００１６】本実施例ではＣＡＴＶ信号の周波数が５０
〜３００ＭＨｚであるのに対し、高周波信号源３０は３
〜５ＧＨｚの十分高い周波数となっている。ＤＦＢレー
ザでは信号電流の強弱による変調を行った場合、光強度
の変調と共にＤＦＢレーザの波長の変調（周波数変調）
がかかる。このため、比較的大きな電流振幅で変調を行
えば、ＣＡＴＶ信号に対応した周波数変調が十分かかり
、その結果、ＤＦＢレーザの単色性がある程度悪くなっ
て、光ファイバとの結合による余分な雑音やひずみに増
大を抑えることができる。しかし、各チャンネルの変調
度を大きくすると全体の変調度が著しく増大し、ひずみ
の増大の原因となるため適切ではない。

【００１７】しかしながら、本実施例では、図２に示す
ように、ＣＡＴＶ信号より十分高い高周波信号を重畳し
ており、重畳した高周波信号とＣＡＴＶ信号との和又は
差のひずみ成分は全てＣＡＴＶ信号より高周波となり、
ひずみを増大させることがない。しかも、ＤＦＢレーザ
における変調効率特性は、図３に示すように、ＣＡＴＶ
信号の周波数帯域である５０〜３００ＭＨｚの変調効率
に比べて、重畳する高周波信号の周波数帯域である３〜
５ＧＨｚでは変調効率が１桁程度大きいという特性があ
る。このため、本実施例のようにＣＡＴＶ信号に３〜５
ＧＨｚの高周波信号を重畳すれば、５％程度の変調度で
も十分な周波数変調をかけることができ、光ファイバと
の結合による余分な雑音やひずみに増大を抑えつつ、図
４に示すようなＤＦＢレーザの光スペクトル特性を得る
ことができる。

【００１８】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例ではＤＦＢレーザを用
いてＣＡＴＶ信号を光信号に変換する場合について説明
したが、ＤＦＢレーザ以外の半導体レーザ等の他の発光
素子により光信号に変化する場合にも本発明を適用でき
る。また、上記実施例はＣＡＴＶ信号を伝送するＣＡＴ
Ｖ伝送システムであったが、電気信号に応じた光信号を
発光させる場合であれば、他のシステムにも適用しても
よい。

【００１９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、電気信号
に十分高い周波数の高周波信号を重畳し、重畳した信号
により発光素子を駆動するようにしたので、雑音やひず
みの増大を抑え、変調特性を劣化させることなく電気信
号に応じた信号光を発光することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光ＣＡＴＶ伝送システ
ムを示す図である。

【図２】本発明の一実施例による光ＣＡＴＶ伝送システ
ムにおけるＤＦＢレーザの変調信号を示すグラフである
。

【図３】ＤＦＢレーザの変調効率の周波数特性を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の一実施例による光ＣＡＴＶ伝送システ
ムにおけるＤＦＢレーザの光スペクトルを示すグラフで
ある。

【図５】従来の光ＣＡＴＶ伝送システムを示す図である
。

【図６】ＤＥＢレーザとシングルモードファイバとの結
合例を示す図である。

【符号の説明】

１０…ＤＦＢレーザ １２…バイアス電源 １４…ＣＡＴＶ信号発信部 １６…シングルモードファイバ １８…バイアス電源 ２０…ＰＩＮフォトダイオード ２２…増幅器 ２４、２６…レンズ ２８…光アイソレータ ３０…高周波信号源 ３２…重畳手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気信号により発光素子を駆動して電
   気信号に応じた信号光を出力する方法において、前記電
   気信号に、前記電気信号の周波数より高い一定の周波数
   の高周波信号を重畳し、重畳された信号により前記発光
   素子を駆動して信号光を発光することを特徴とする、電
   気信号に応じた信号光を出力する方法。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の方法において、重畳さ
   れる前記高周波信号は、前記電気信号の周波数の１０倍
   以上の周波数を有していることを特徴とする、電気信号
   に応じた信号光を出力する方法。
3. 【請求項３】　　電気信号により発光素子を駆動して電
   気信号に応じた信号光を出力する装置において、前記電
   気信号の周波数よりも高い一定の周波数の高周波信号を
   出力する高周波信号源と、前記電気信号に前記高周波信
   号を重畳する重畳手段とを有し、前記重畳手段により重
   畳された信号により前記発光素子を駆動して信号光を発
   光することを特徴とする、電気信号に応じた信号光を出
   力する装置。
4. 【請求項４】　　請求項３記載の装置において、前記発
   光素子がＤＦＢレーザであることを特徴とする、電気信
   号に応じた信号光を出力する装置。