JPH04335725A - 光波系のための直角位相光位相変調器 - 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１つまたはそれ以上の数
の被変調光搬送波が単一の光ファイバを伝送される光通
信システムに関するものであり、詳述すると、直角位相
光位相変調器と該直角位相光位相変調器を使用する光通
信システムに関するものである。

【０００２】

【従来技術】光ファイバ伝送システムは、帯域幅が広く
、小サイズであり、電気的干渉に不感知であるため、長
距離用の電話網やオフィス間トランクラインにおいて広
く使用されている。従来の長距離光伝送システムは、時
分割多重化ディジタル伝送を利用する。商業的光波シス
テムにおいて利用可能な最大データ速度は、多年にわた
り５６５　メガビット／秒に制限されてきて、つい最近
１．７　ギガビット／秒に増大されたばかりである。８
０００のボイスチャンネルを搬送する５６５　メガビッ
ト／秒の光トランクラインは、ボイス伝送には非常に価
額的に効率的である。

【０００３】最近、中心局と個々の加入者間のローカル
ループすなわち加入者ループに光伝送システムを利用し
ようとする努力が、電気通信工業においてなされてきた
。その目標とするところは、各家やビズネスオフィスへ
の光ファイバを介して、ボイスのみならずデータやビデ
オ伝送を提供することである。ビデオサービスは、放送
サービスのみならず、ビデオ切替えサービスを含むこと
が期待される。ビデオ切替えサービスは、各加入者が、
ビデオライブラリからプログラミングや映画を選択する
ことを可能にするものである。非圧縮ディジタルビデオ
信号は、約１００メガビット／秒のデータ速度を必要と
し、アナログＦＭビデオは、約３０ＭＨｚ　の帯域幅を
必要とする。５６５　メガビット／秒のシステムは、数
本のビデオチャンネルしか搬送できない。

【０００４】伝送帯域幅の増大は、周波数的に近接離間
された多重変調光搬送波を使用するコヒーレント光シス
テムで実施できる。多重光搬送波を有するコヒーレント
システムは、特公昭６２−４３２３１号（発明者シカダ
）に開示されている。この特許のシステムにおいては、
１つの情報チャンネルが各光搬送波上で伝送されるが、
Ｎの光搬送波を利用できる。

【０００５】副搬送波多重化（ＳＣＭ）　光通信システ
ムも、増大された伝送帯域幅を提供するための手段とし
て提案された。ＲＦ周波数かマイクロ波周波数における
多くの周波数多重化搬送波より成る広帯域信号が、光搬
送波を変調するのに使用される。光信号は、従来形式の
単一モード光ファイバを介して遠隔の場所に伝送される
。遠隔の場所において受信される光信号は、高速度光ダ
イオードで検出され、そして伝送信号は、従来形式のＲ
Ｆまたはマイクロ波受信機で回収される。ＲＦまたはマ
イクロ波搬送波は、アナログまたはディジタル信号のい
ずれで変調することもできるし、サービスのほとんど任
意の組合せでボイス、データ、ディジタルオーディオお
よび高精密ビデオを搬送するのに使用できる。

【０００６】１８キロメーターの光ファイバを介しての
６０の周波数被変調ビデオチャンネルの伝送が、Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．　２３
，　Ｎｏ．２２，　Ｐａｇｅ１１９６−１１９８，　１
９８７年１０月，の　　「　６０−Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｆ
Ｍ　Ｖｉｄｅｏ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｅｄ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ
ｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ」のＲ．Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ　の論
文に記述されている。１９９１年１月２９日発行の米国
特許第４，９８９，２００　号には、コヒーレント副搬
送波多重化光通信システムが開示されている。開示され
たコヒーレントＳＣＭ　システムにおいては、Ｍの情報
チャンネルが、Ｍの副搬送波を使用することにより、光
搬送波上で伝送できる。しかして、各副搬送波は別個の
情報信号で個々に変調される。上述の技術を組合せるこ
とによって、全部でＭ×Ｎの情報チャンネルに対して、
Ｍの情報チャンネルをＮの各光搬送波上で搬送できる。

【０００７】多重光搬送波をもつＳＣＭ　システムの欠
点は、各被変調光搬送波が上部および下部側波帯を有し
、また上部および下部側波帯の間にある二次相互変調積
を含むことである。隣接する光チャンネル間の干渉を防
ぐために、光搬送波間に３ｆｍａｘ　の周波数分離を提
供することが必要である。ここで、ｆｍａｘは、光搬送
波を変調するために使用される最大副搬送波周波数であ
る。伝送帯域幅を最大化するためには、干渉を最小化し
ながら、光搬送波間の近接離間を達成することが望まし
い。

【０００８】直角位相光変調は個別の変調信号による位
相が９０°離れた２つのコヒーレントな光搬送波成分の
変調を包含するものである。直角位相位相シフトキーイ
ングでは、変調信号はディジタルである。直角位相変調
は単一の光搬送波周波数で２つの独立した情報信号を同
時に伝送するのに使用できる。

【０００９】

【発明の概要】本発明によれば、これらの目的およびそ
の他の目的ならびに利益は、第１の変調信号ｖ１　（ｔ
）　に応答して光波を位相変調する第１の変調手段と、
第２の変調信号ｖ２　（ｔ）　に応答して光波を位相変
調する第２の変調手段と、光搬送波を上記第１および第
２の変調手段へコヒーレントに結合するための光分割器
と、上記第１および第２の変調手段からの被変調光搬送
波をコヒーレントに結合しそして出力光信号を提供する
光結合器と、第１の変調信号ｖ１（ｔ）（＝ｖｐｉＤ１
　（ｔ）　）を上記第１の変調手段へ与える手段と（こ
こで、ｖｐｉは光搬送波周波数でπの位相シフトを生ず
るのに必要とされる電圧であり、Ｄ１（ｔ）は振幅が±
１／２　の第１のディジタルデータ信号である）、第２
の変調信号ｖ２（ｔ）（＝ｖｐｉＤ２　（ｔ）　＋ｖｐ
ｉ／２）を上記第２の変調手段へ与える手段と（ここで
、ｖ２　（ｔ）　は振幅が±１／２　の第２のディジタ
ルデータ信号でありそしてｖｐｉ／２は光搬送波周波数
でπ／２の位相シフトを生ずるのに必要とされる電圧で
ある）とを具備する直角位相位相シフトキーイングが行
なわれる光変調器において実現される。

【００１０】本発明の別の様相によれば、第１の変調信
号ｖ１　（ｔ）　に応答して光波を位相変調する第１の
変調手段と、第２の変調信号ｖ２（ｔ）　に応答して光
波を位相変調する第２の変調手段と、光搬送波を上記第
１および第２の変調手段へコヒーレントに結合するため
の光分割器と、上記第１および第２の変調手段からの被
変調光搬送波をコヒーレントに結合しそして出力光信号
を提供する光結合器と、第１の変調信号ｖ１（ｔ）を上
記第１の変調手段へ与える手段（ここで、ｖ１（ｔ）は
以下の形式、

【数５】ｖ１（ｔ）　＝　Σβｉ１ｓｉｎ
　（　ωｉ１ｔ　＋　δｉ１）にある）と、第２の変調
信号ｖ２（ｔ）を上記第２の変調手段へ与える手段（こ
こで、ｖ２（ｔ）は以下の形式、

【数６】ｖ２（ｔ）　
＝　Σβｉ２ｃｏｓ　（　ωｉ２ｔ　＋　δｉ２）　＋
ｖｐｉ／２にある）と、（ここで、βｉ１、βｉ２はｉ
番目の副搬送波の振幅であり、ωｉ１、ωｉ２はｉ番目
の副搬送波の周波数であり、δｉ１、δｉ２はｉ番目の
副搬送波の位相であり、ｖｐｉ／２は光搬送波周波数で
π／２の位相シフトを生ずるのに必要とされる電圧であ
る）を具備する直角位相光位相変調器が提供される。

【００１１】情報信号は各副搬送波の時間変化振幅βｉ
１、βｉ２、時間変化列ωｉ１、ωｉ２または時間変化
位相δｉ１、δｉ２に包含され得る。本発明のさらに別
の様相によれば、第１の変調信号ｖ１　（ｔ）　＋ｖｐ
ｉに応答して光波を位相変調する第１の変調手段と、第
２の変調信号−ｖ１　（ｔ）　に応答して光波を位相変
調する第２の変調手段と、第３の変調信号ｖ２　（ｔ）
　＋ｖｐｉ／２に応答して光波を位相変調する第３の変
調手段と、第４の変調信号−ｖ２　（ｔ）　−ｖｐｉ／
２に応答して光波を位相変調する第４の変調手段と、光
搬送波を上記第１、第２、第３および第４の変調手段へ
コヒーレントに結合するための光分割器と、上記第１、
第２、第３および第４の変調手段からの被変調光搬送波
をコヒーレントに結合しそして出力光信号を提供する光
結合器と、第１、第２、第３および第４の変調信号をそ
れぞれ上記第１、第２、第３および第４の変調手段へ与
える手段（ここで、

【数７】ｖ１（ｔ）　＝　Σβｉ１ｃｏｓ　（　ωｉ１
ｔ　＋　δｉ１）

【数８】ｖ２（ｔ）　＝　Σβｉ２ｃ
ｏｓ　（　ωｉ２ｔ　＋　δｉ２）であり、βｉ１、β
ｉ２はｉ番目の副搬送波の振幅であり、ωｉ１、ωｉ２
はｉ番目の副搬送波の周波数であり、δｉ１、δｉ２は
ｉ番目の副搬送波の位相であり、ｖｐｉは光搬送波周波
数でπの位相シフトを生ずるのに必要とされる電圧であ
り、ｖｐｉ／２は光搬送波周波数でπ／２の位相シフト
を生ずるのに必要とされる電圧である）とを具備する直
角位相光位相変調器が提供される。

【００１２】上述の光位相変調器では、それぞれの変調
手段は、基板に形成された光導波路と印加される変調信
号に応答して該光導波路を搬送される光波を位相変調す
るよう配置された電極とを具備することが好ましい。電
極は集中要素型電極または進行波電極から構成可能であ
る。

【００１３】

【実施例】図１には副搬送波多重化（ＳＣＭ）　システ
ムのスペクトル線図が示されている。スペクトル強度は
周波数の関数として示されている。周波数ｆ０１　の光
搬送波は、多重副搬送波で変調される。変調電圧ｖ（ｔ
）は下式、

【数９】 ｖ（ｔ）　＝Σβｉ　ｃｏｓ　（　ωｉｔ　＋δｉ）　
　　　　　　　　　　　　　　　（１）で与えられる。 ここで、βｉ　はｉ番目の副搬送波の振幅、ωｉはｉ番
目の副搬送波の周波数そしてδｉ　はｉ番目の副搬送波
の位相である。情報信号は、各副搬送波の時間−変化振
幅βｉ　、時間−変化周波数ωｉ　または時間−変化位
相δｉ　内に包含できる。図１に示されるスペクトルは
、光搬送波から等しく離間された上部側波帯１０と下部
側波帯１２を含む。加えて、スペクトルは、二次相互変
調積（ＩＭＰ）　を包含する４つの帯域を含む。帯域２
０は、周波数ｆ０１−（ｆｉ＋ｆｊ）　の二次相互変調
積を含み、帯域２２は周波数ｆ０１−（ｆｉ−ｆｊ）　
の周波数の二次相互変調積を含み、帯域２４は周波数ｆ
０１＋（ｆｉ−ｆｊ）　の二次相互変調積を含み、帯域
２６は周波数ｆ０１＋（ｆｉ＋ｆｊ）　の二次相互変調
積を含む。ここでｆｉおよびｆｊは異なる副搬送波周波
数を表わす。

【００１４】図１に示されるように、帯域２６は、上部
側波帯１０より高い周波数領域に延びており、帯域２０
は下部側波帯１２より低い周波数に延びている。この結
果、２またはそれ以上の副搬送波多重化光搬送波を利用
する光通信システムにおいては、二次相互変調積からの
干渉を避けるために、図２に示されるように光搬送波を
離間することが必要であった。２つの被変調光搬送波を
含むシステムのスペクトル線図が、図２に示されている
。第１の光チャンネルは、上部側波帯３０および下部側
波帯３２を含む。第２の光チャンネルは、上部側波帯３
４および下部側波帯３６を含む。第１の光チャンネルか
らの二次相互変調積が下部側波帯３６と干渉するのを防
ぐため、また第２の光チャンネルからの二次相互変調積
が上部側波帯３０と干渉するのを防ぐため、上部側波帯
３０を下部側波帯３６から周波数ｆｍａｘだけ離間する
ことが必要である。ここで、ｆｍａｘは最大変調周波数
である。それゆえ、光搬送波間の最小間隔は３ｆｍａｘ
　である。 光チャンネル間のこのような離間は、利用可能なスペク
トルの有効な利用を妨げる。

【００１５】二次相互変調積が消去された光送信機のブ
ロック図が図３に示されている。二次相互変調積を消去
することによって、追って記述されるように、光搬送波
間の間隔のより近接したものが利用できる。第１のレー
ザ４０は、第１の周波数の光搬送波ｆ１を相互変調積消
去（ＩＣ）光位相変調器４２に向けて送る。第２のレー
ザ４４は、第２の光周波数ｆ２の光搬送波を相互変調積
消去（ＩＣ）光位相変調器４６に向けて送る。第Ｎ番目
のレーザ４８は、第Ｎ番目の光周波数ｆＮの光搬送波を
相互変調積消去（ＩＣ）光位相変調器５０に向けて送る
。システムにおけるレーザおよび相互変調積消去変調器
の数Ｎは、伝送されるべき被変調光搬送波の数に依存す
る。変調器４２，４６−−−　５０の出力は、１または
複数の遠隔位置への複合的光信号の伝送のため光ファイ
バ５２に結合される。電気的送信機５４は、変調器４２
に変調信号を供給する。 電気的送信機５６は、変調器４６に変調信号を供給する
。電気的送信機５８は、変調器５０に変調信号を供給す
る。

【００１６】レーザ４０，４４−−−　４８は、例えば
、ＩＥＥＥ　Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ，　Ｖｏｌ．ＱＥ−２３，　１９８７　年発行，Ｐ
　８０４−８１４　における「Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｉ
ｎＳｉｎｇｌｅ　ＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＭｏｄｅ　
Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎｐ　
Ｐｈａｓｅ−Ａｄｊｕｓｔｅｄ　ＤＦＢ　Ｌａｓｅｒｓ
」　と題するソダ等により記述されるような分散フィー
ドバック半導体レーザとし得る。レーザ制御装置６０が
、光搬送波周波数の近接した離間を可能にするため各レ
ーザの光周波数を制御する信号を、レーザ４０，４４−
−−　４８に供給する。

【００１７】送信機５４，５６−−−　５８を表わす電
気的送信機のブロック線図が、図４に示されている。第
１の情報搬送信号Ｓ１が、電圧制御発振器（ＶＣＯ）　
７０を変調する。第２の情報搬送信号Ｓ２が、ＶＣＯ　
７２を変調し、第Ｎ番目の情報搬送信号ＳＮが電圧制御
発振器ＶＣＯ　７４を変調する。信号Ｓ１，Ｓ２−−−
ＳＮは、ディジタル信号、ボイス信号、オーディオ信号
またはビデオ信号のような、伝送されるべき任意の信号
とし得る。信号Ｓ１，Ｓ２−−−ＳＮは、ＶＣＯ　７０
，７２−−−　７４により発生される副搬送波の周波数
変調を行なう。ＶＣＯ　７０，７２−−−　７４は、電
気的周波数スペクトルにおいて異なる周波数を有し、代
表的には約０ないし２０ＧＨｚ　の範囲にある。最大変
調周波数ｆｍａｘは、相互変調積消去光位相変調器の３
ｄＢの帯域幅により決定される。ＶＣＯ　７０，７２−
−−７４の出力は、電気的パワー結合器７６の入力に結
合される。式（１）　の変調信号の形式を有する結合器
７６の出力は、図３に示される変調器４２，４６−−−
　５０の一つの変調器の変調入力に接続される。図３の
光送信機に利用される電気的送信機は、本発明の技術思
想内において異なる形態を有し得る。例えば、図４に示
されるＶＣＯ　は、情報搬送信号を受信する固定周波数
発振器および変調器で置き代えることができる。この形
態は、副搬送波の位相変調を生ずる。

【００１８】変調器４２，４６−−−　５０を表わす光
位相変調器の詳細が、図５Ａおよび図６Ａに示されてい
る。 図５Ａに示される光変調器は、二次相互変調積を消去す
るから、相互変調積消去光位相変調器と称される。本発
明の変調器は、ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｑａｎ
ｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，　Ｖｏｌ．　ＱＥ−
１７，　Ｎｏ．６，　１９８１年６月発行、Ｐ　９４６
−９５９　において「Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ　Ｄｅｖ
ｉｃｅｓ　ｆｏｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ」　と題するＡｌｆｅｒｎｅｓｓ　により開
示されたようなＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器、また
はＹブランチ干渉式変調器の変形である。変調器は、基
板ないしサブストレート８２上に形成された光導波路を
含む。代表的には、基板８２は、ニオブ酸リチウムであ
り、導波路８０はチタンで作られる。 しかしながら、他の基板および導波路材料も、本発明の
技術思想内にある。光導波路８０は、入力部８４、光分
割器８６、第１の変調部８８、第２の変調部９０、光結
合器９２および出力部９４を含む。光分割器８６は、入
力部８４上に受信される光搬送波を分割し、光搬送波の
パワーのほぼ５０％を各変調部８８および９０の一端部
にコヒーレントに結合する。変調部８８および９０の他
端部は、光結合器９２に結合される。光結合器９２は、
変調部８８および９０からの光信号を等割合で結合し、
出力部９４上に出力光信号を供給する。

【００１９】変調部８８および９０は、代表的には細長
の、平行な、離間導波路部である。電極９６が変調部８
８の一側に沿って位置づけられており、電極１００は変
調部９０の一側に沿って位置づけられている。共通電極
９８が、各変調部８８および９０の他側に沿って位置づ
けられている。図６Ａに示されるように、電極９６、９
８および１００は、基板８２の表面上の金属化部分とし
得る。

【００２０】共通電極９８は、代表的には接地に接続さ
れ、変調信号電圧は電極９６および１００に印加される
。電極９６と電極９８間に印加される変調電圧は、光導
波路変調部８８に電界を生ずる。電極１００と電極９８
間に印加される変調電圧は、光導波路変調部９０に電界
を生ずる。電界は、光変調部８８および９０の屈折率を
変調し、その中を搬送される光波を位相変調する。

【００２１】図５Ａに示される光位相変調器は、集中要
素電極９６および１００を利用する。集中要素変調器の
帯域幅は、数ＧＨｚ　に制限され、他方進行波変調器は
１０ないし４０ＧＨｚ　の帯域幅を有し得る。進行波電
極を有する相互変調積消去光位相変調器は図５Ｂに示さ
れている。図５Ａおよび図５Ｂにおける対応する要素は
同じ参照番号を有している。進行波電極１０４は変調部
８８の一側に沿って位置づけられており、進行波電極１
０５は変調部９０の一側に沿って位置づけられている。 電極１０４および１０５は、各々５０ｏｈｍの端末１０
６を有する。電極１０４および１０５は、入力ケーブル
に整合された伝送ラインとして設計されており、変調信
号ｖ１（ｔ）　およびｖ２（ｔ）　は、伝搬する光波に
関して平行直線的に供給される。進行波光位相変調器に
ついては、上述のＡｌｆｅｒｎｅｓｓ　の文献に記述さ
れている。

【００２２】式（１）　により与えられ図４に示される
ＲＦ送信機により発生される変調信号ｖ（ｔ）　は信号
調整器１０２に印加される。信号調整器１０２は、電極
９６（図５Ａ）または電極１０４（図５Ｂ）に印加され
る第１の信号ｖ１（ｔ）、および電極１００（図５Ａ）
および電極１０５（図５Ｂ）に印加される第２の信号ｖ
２（ｔ）を発生する。変調信号ｖ１（ｔ）　およびｖ２
（ｔ）　は下式、

【数１０】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｖ１（ｔ）　＝
　Σβｉ　ｃｏｓ（ωｉｔ　＋δｉ）　＋　ｖｐｉ　　
　　　　　　　　　　（２）

【数１１】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｖ２（ｔ）　＝
　−Σβｉ　ｃｏｓ（ωｉｔ　＋δｉ）　　　　　　　
　　　　　　　　　（３）　　ここで、ｖｐｉは光搬送
波周波数にてπの位相シフトを生ずる電圧である。信号
調整器１０２は、図６Ｂに示すように、３ｄＢスプリッ
タ１０７と、それに続きｖ２（ｔ）　を供給するブラン
チ上に電圧インバータ１０８を、またｖ１（ｔ）　を供
給するブランチ上にｖｐｉのＤＣバイアスを加算するた
めの加算器１０９を備える。

【００２３】入力部８４に印加される光搬送波は下式、

【数１２】 Ｅ（ｔ）＝　Ｅ０　ｃｏｓ　（ω０ｔ）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（４）により与えられる。こ
こで、Ｅ０は光搬送波の振幅、そしてω０は光搬送波の
周波数である。変調信号ｖ１およびｖ２による光搬送波
の変調後の出力部９４上における光信号は下式、

【数１３】 ｅ（ｔ）＝　√２　Ｅ０　ｓｉｎ　（ω０ｔ）ｓｉｎφ
　　　　　　　　　　　　（５）により与えられる。こ
こで、φ＝　πｖ（ｔ）／ｖ　ｐｉ　である。 式（５）　により与えられる光信号は、二次相互変調積
がない。

【００２４】図３に示されそして上述した光送信機によ
り光ファイバ５２上に伝送される光信号を受信するのに
適当なコヒーレント光受信機が、図７に示されている。 光ファイバ５２上の受信信号は、光ファイバカプラ１１
０の１つの入力に結合される。同調可能な局部発振器レ
ーザ１１２の出力光波は、偏光制御器１１３を介してフ
ァイバカプラ１１０の他の入力に結合される。受信信号
と局部発振器レーザ１１２の出力光波は、ファイバカプ
ラ１１０により結合され、結合された信号は広帯域光検
出器１１４に印加される。しかして、該光検出器はＰＩ
Ｎ光ダイオードとし得る。光検出器１１４の出力は、低
雑音増幅器１１５を介して電気的受信機１１６の入力に
結合される。局部発振器レーザ１１２は指定された周波
数範囲にわたって同調可能である。光検出器１１４の出
力は、受信された光信号の搬送波周波数と局部発振器レ
ーザ１１２により発生された光波の周波数間の差に等し
い中間周波数である。

【００２５】増幅器１１５の出力は偏光制御用電子回路
系１１７の入力へ接続され、しかしてこの偏光制御用電
子回路系１１７は制御信号を偏光制御器１１３へ供給す
る。偏光制御器１１３および偏光制御電子回路系１１７
は、局部発振器レーザ１１２により発生される光波と受
信される光信号とが同様の偏光状態を有することを保証
する制御ループを構成する。偏光制御は１９８５年発行
のオコスキー（Ｔ．Ｏｋｏｓｋｉ）による、雑誌Ｊｏｕ
ｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙの第ＬＴ−３５　巻、１２３２頁に開示されている
。増幅器１１５の出力は周波数制御信号を局部発振器レ
ーザ１１２へ供給する周波数制御電子回路系１１８の入
力へも接続されている。周波数制御電子回路系１１８は
、局部発振器レーザ１１２により発生される光波および
光搬送波周波数間の（中間周波数に等しい）選択された
差を維持し、ドリフトや温度変動または同様物の影響を
除去する。

【００２６】図７に図示されそして上述したコヒーレン
ト光受信機は、局部発振器レーザの周波数が光搬送波の
周波数と異なるヘテロダイン装置である。本発明の代替
実施例では、コヒーレント光受信機は、光搬送と局部発
振器とが同様の周波数および位相を有しておりそれゆえ
中間周波数がゼロであるホモダイン装置として構成され
る。ホモダイン装置では、局部発振器および光搬送波の
位相を同期させることが必要である。知られる位相同期
ループの技術を使用して位相同期が実現できる。コヒー
レント副搬送波多重化光通信受信機に関する詳細は、１
９９１年１月２９日付で発行された米国特許第４，９８
９，２００　号に開示されている。

【００２７】動作において、局部発振器レーザ１１２の
周波数は、所望の光搬送波を選択するように同調される
。光検出器１１４の中間周波数出力は、光搬送波上で搬
送されるＳＣＭ　チャンネルから所望のチャンネルを選
択するように、受信機１１６により処理される。図３の
光送信機で達成し得るスペクトル間隔が図８に例示され
ている。第１の光チャンネルは、下部側波帯１２０と上
部側波帯１２２とを含む。第２の光チャンネルは、下部
側波帯１２４と上部側波帯１２６を含む。光搬送波は、
周波数ｆ０１　と　　ｆ０２　により表わされている。 二次相互変調積は、図５Ａまたは図５Ｂに図示され上述
したところの相互変調積消去光位相変調器を使用して消
去されている。かくして、隣接する光チャンネルは、第
１光チャンネルの上部側波帯１２２が第２の光チャンネ
ルの下部側波帯１２４に衝合するように離間できる。こ
れは、２ｆｍａｘ　の光搬送波間間隔により達成される
。ここでｆｍａｘは最大変調周波数である。実際には、
非理想的なフィルタ特性を許容するため、２ｆｍａｘ　
より若干大きいチャンネル間隔を提供するのが望ましい
。けれども、図３〜図６Ｂに示される上述したところの
光送信機は、約２ｆｍａｘ　のチャンネル間隔を許容す
るが、従来のシステムは少なくとも３ｆｍａｘ　のチャ
ンネル間隔を必要とした。

【００２８】光チャンネル間隔をさらに低減することが
できる光送信機が図９に図示されている。第１のレーザ
１３０が、第１の光周波数ｆ１の光搬送波を第１の単側
波帯光位相変調器１３２に供給する。第２のレーザ１３
４が、第２の光周波数ｆ２の光搬送波を第２の単側波帯
光位相変調器１３６に供給する。第Ｎ番目のレーザ１３
８が、第Ｎ番目の光周波数ｆＮの光搬送波を第Ｎ番目の
単側波帯光位相変調器１４０に供給する。変調器１３２
，１３６−−−　１４０の出力は、光送信機の出力を１
または複数の遠隔の位置へ伝送する光ファイバ１４２に
結合される。変調器１３２は、電気的送信機１４４から
変調信号ｖｓおよびｖｃを受信し、変調器１３６は、電
気的送信機１４６から変調信号ｖｓおよびｖｃを受信し
、変調器１４０は、電気的送信機１４８から変調信号ｖ
ｓおよびｖｃを受信する。レーザ周波数制御装置１５０
は、各レーザにより発生される光搬送波周波数を制御す
るため、レーザ１３０，１３４−−−　１３８に制御信
号を供給する。図９の光送信機は、各光搬送波に対して
レーザ、単側波帯変調器および電気的送信機を備える。 任意所望数Ｎの被変調光搬送波を伝送し得る。

【００２９】変調器１３２，１３６−−−　１４０を表
わす単側波帯光位相変調器のブロック図が図１０に図示
されている。入力光導波路１６０が光分割器１６２に接
続されている。しかして、該光分割器は、入力搬送波の
５０％をその出力の各々にコヒーレントに結合する。光
分割器１６２の１出力は、相互変調積消去光位相変調器
１６４の入力に接続される。光分割器１６２の他の出力
は、相互変調積消去光位相変調器１６６の入力に接続さ
れる。 相互変調積消去変調器１６４および１６６の出力は、光
導波路により光結合器１６８のそれぞれの入力に接続さ
れる。しかして、この結合器は、入力信号を等割合でコ
ヒーレントに結合する。光結合器１６８は、出力光導波
路１７０に接続される。相互変調積消去変調器１６４は
変調信号ｖｓを受信し、相互変調積消去変調器１６６は
変調信号ｖｃを受信する。相互変調積消去光位相変調器
１６４および１６６は、図５Ａまたは図５Ｂに図示され
上述したところに従って製造される。すなわち、各相互
変調積消去変調器１６４および１６６は、Ｍａｃｈ−Ｚ
ｅｈｎｄｅｒ型構造を有し、電極９６、９８、１００（
図５Ａ）または電極１０４、１０５、９８（図５Ｂ）お
よび変調信号を電極に供給するための信号調整器１０２
（図６Ｂ）を備える。本発明の第１の実施例において、
相互変調積消去変調器１６４および１６６は、別個の基
板上に作られ、相互接続導波路は光ファイバより成る。 光分割器１６２および光結合器１６８は光ファイバカッ
プラより成る。第２の実施例においては、相互変調積消
去変調器１６４および１６６は単一の基板上に作られ、
相互接続導波路は同じ基板上に作られる。かくして、例
えば光導波路１６０および１６７、光分割器１６２およ
び光結合器１６８は、ニオブ酸リチウムの基板に形成さ
れたチタン領域より構成し得る。

【００３０】変調器１６４に供給される変調電圧ｖｓ（
ｔ）　は下式、

【数１４】 ｖｓ（ｔ）＝　Σβｉｓｉｎ　（ωｉｔ　＋δｉ）　　
　　　　　　　　　　　　　　（６）のように表される
。変調器１６６に印加される変調電圧ｖｃ（ｔ）は下式
、

【数１５】 ｖｃ（ｔ）＝　Σβｉｃｏｓ（　ωｉｔ＋　δｉ）−　
ｖｐｉ／２　　　　　　　　　（７）のように表される
。ここで、ｖｐｉ／２　は光搬送波周波数にてπ／２の
位相シフトを生ずる電圧である。変調器１６４の光信号
出力Ｅ１（ｔ）　は下式、

【数１６】 　　　　　　　　　　Ｅ１（ｔ）＝　Ｅ０　ｓｉｎ　（
　ω０ｔ）　ｓｉｎ　｛　Σβｉ　ｓｉｎ（ωｉｔ　＋
δｉ）｝　　　　　（８）により表される。変調器１６
６の光出力信号Ｅ２（ｔ）　は下式、

【数１７】 　　　　　　　　　　Ｅ２（ｔ）＝　−Ｅ０　ｃｏｓ　
（ω０ｔ）　ｓｉｎ　｛　Σβｉ　ｃｏｓ（ωｉｔ　＋
δｉ）｝　　　　　（９）により与えられる。式（８）
　および（９）　によりそれぞれ与えられる変調器１６
４および１６６の出力は、光結合器１６８によりコヒー
レントに加えられ、βにおける最低次に、単側波帯光位
相変調器の出力光信号Ｅ３（ｔ）　を与える。

【数１８】 　　Ｅ３（ｔ）＝　−Ｅ０　ｃｏｓ　（ω０ｔ）ｓｉｎ
　｛Σβｉ　ｃｏｓ（ωｉｔ　＋δｉ）｝　　　　　　
　−ｓｉｎ　（ω０ｔ）　ｓｉｎ（ωｉｔ　＋δｉ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（１０）式（１０）により表される式は次のよ
うに変換できる。

【数１９】 　　　　　　　　　　Ｅ３（ｔ）＝　Ｅ０　Σβｉ　ｃ
ｏｓ（ω０ｔ　＋ωｉｔ　＋δｉ　）　＋　Ｏ（β３）
　　　　　　（１１）ここで、Ｏ（β３）は三次相互変
調積を表す。式（１１）により与えられる単側波帯位相
変調器の出力において、下部側波帯および二次相互変調
積は消去されている。

【００３１】図９の送信機１４４，１４６−−−　１４
８を表す電気送信機のブロック図が図１１に示されてい
る。 ソース１８０が周波数ｆ１の副搬送波を第１の電気的変
調器１８２に供給している。第Ｎ番目のソース１８４が
、周波数ｆＮの副搬送波を第Ｎ番目の電気的変調器１８
６に供給している。変調器１８２−−−　１８６は、情
報搬送信号Ｓ１−−−ＳＮ　を受信する。しかして、こ
の信号はディジタルまたはアナログとし得る。変調器１
８２−−−　１８６の出力は９０°カップラ１８８−−
−　１９０にそれぞれ結合される。カップラ１８８の出
力１９２とカップラ１９０の出力１９４は、パワー結合
器１９６の入力に結合される。式（６）　により与えら
れるような結合器１９６の出力ｖｓ（ｔ）　が、図９の
送信機の対応する単側波帯位相変調器の一つの入力に結
合される。ライン１９２および１９４上の結合器１９６
への入力は下式、

【数２０】 ｖｓｉ（ｔ）＝βｉｓｉｎ　（ωｉｔ　＋δｉ）　　　
　　　　　　　　　（１２）により表される。カップラ
１８８の出力２００とカップラ１９０の出力２０２は、
パワー結合器２０４の入力に結合される。式（７）　に
より表されるような結合器２０４の出力ｖｃ（ｔ）　が
、図９の光送信機における対応する単側波帯位相変調器
の他の入力に結合される。ライン２００および２０２上
の結合器２０４への入力は下式、

【数２１】 ｖｃｉ（ｔ）＝βｉｃｏｓ　（ωｉｔ　＋δｉ）　　　
　　　　　　　　　（１３）により表される。２本の電
気的チャンネルが図１１に示されているが、送信機は、
単側波帯位相変調器の利用可能な帯域幅内に任意所望数
Ｎのチャンネルを有し得ることが理解されよう。

【００３２】図９の光送信機において達成し得る光チャ
ンネルの間隔が、図１２に例示されている。第１の光チ
ャンネルは上部側波帯２２０を有し、第２の光チャンネ
ルは上部側波帯２２２を有し、そして第３の光チャンネ
ルは上部側波帯２２４を有している。対応する光搬送波
は、それぞれｆ０１，ｆ０２　およびｆ０３　で指示さ
れている。各光チャンネルにおいて下部側波帯と二次相
互変調積は消去されているから、光搬送波は、ｆｍａｘ
と同程度接近して離間し得る。実際には、非理想的なフ
ィルタ特性を許容するため、ｆｍａｘより若干大きい間
隔が利用される。しかしながら、図９の光送信機は、多
重光搬送波を利用するＳＣＭ　光通信システムにおいて
非常に高いスペクトル効率を提供する。

【００３３】図９の光送信機において、レーザ１３０，
１３４−−−　１３８は、各々、分布帰還半導体レーザ
、ダイオード駆動ＹＡＧ　レーザ、外部空胴半導体レー
ザまたは任意の形式のコヒーレント光信号ソースとし得
る。

【００３４】図１０に例示された単側波帯位相変調器に
おいて、光ビームを分割するための光分割器１６２は、
偏光を保存するように作られたプレーナ型導波路スプリ
ッタまたは双円錐形光カップラのような偏光保存性３ｄ
Ｂスプリッタとし得る。相互変調積消去変調器１６４お
よび１６６は、結合されつつある２ビームの偏光を整合
させるため偏光保存性カップラにより結合されねばなら
ぬ。光の位相は、変調器１６４および１６６の出力が式
（８）−（１０）により要求されるような位相で結合さ
れることを保証するように制御されねばならない。上述
のように、変調器１６４および１６６、光分割器１６２
および光結合器１６８は、単一の基板上にモノリシック
な態様で集積され得る。

【００３５】側波帯の一つと二次相互変調積が消去され
る図９の光送信機は、代表的には副搬送波がマイクロ波
範囲にある副搬送波多重光システムと関連して記述した
。しかしながら、ここに記述される単側波帯位相変調器
は、光搬送波のマイクロ波変調に限定されるものではな
い。単側波帯位相変調器は、その３ｄＢ帯域幅内におい
て任意の周波数範囲に対して使用できる。しかして、こ
の範囲はＤＣ成分を含まない。かくして、信号スペクト
ルのＤＣ成分を除去する、Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒコード
化、５Ｂ６Ｂコード化または類似の技術のようなライン
コード化技術を利用すれば、単側波帯変調器は基本帯域
システムにも利用できる。さらに、上述の単側波帯変調
器は、上部側波帯または下部側波帯のいずれを消去する
のにも利用できる。

【００３６】単側波帯位相変調光信号を受信するのに適
当な直接光受信機が、図１３に示されている。光ファイ
バ２３０上に受信される光信号は、同調可能な光フィル
タ２３２を介して同調可能な光ディスクリミネータない
し弁別器２３４に通される。ディスクリミネータ２３４
の出力は光検出器２３６に結合され、そして検出された
信号は電気的受信機２４０に結合される。光検出器２３
６は、図７に示される光検出器１１４に対応しており、
受信機２４０は受信機１１６に対応している。光フィル
タ２３２および光ディスクリミネータ２３４は、各々、
ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　
Ａｒｅａ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，　Ｖｏ
ｌ．８，　Ｐａｇｅ　１１２０−１１２７（１９９０）
　における「Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ　ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ　Ｏｐｔｉｃ　Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ　Ｍ
ｕｌｔｉ−Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　Ｆａｍｉｌｙ
　Ｗｉｔｈ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｓｐａｃｉｎｇ　ｏｆ　
０．０１−２５０ｎｍ」と題するタカト等の論文に記載
されるような同調可能なＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ、あ
るいはＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖ
ｏｌ．２３，　Ｐａｇｅ　７８１−７８３（１９８７）
　における「Ｐｉｇｔａｉｌｅｄ　Ｈｉｇｈ　Ｆｉｎａ
ｎｃｅ　Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｆｉｂｅｒ　ＦｉｌｔｅｒＦ
ａｂｒｙ−ＰｅｒｏｔＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ
　」　と題するＪ．Ｓｔｏｎｅ　の論文に記述されるよ
うな同調可能なＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ　フィルタとし
て実施できる。光フィルタ２３２は、ファイバ２３０上
において伝送される光搬送波の１つを選択するのに使用
される。フィルタ２３２のパスバンドのピークは、所望
の光搬送波周波数に設定される。光ディスクリミネータ
２３４は、その周波数応答の直線的に増加するまたは減
少する部分が所望の側波帯に対応するように同調される
。光ディスクリミネータ２３４は、位相変調光搬送波を
強度変調光搬送波に変換する。

【００３７】図１０に図示され上述したところの単側波
帯変調器は、光搬送波の位相変調を提供する。単一側波
帯光強度変調器が図１４に示されている。入力光導波路
２４６は、３ｄＢの位相コヒレントパワー分割分を提供
する光分割器２４８に接続される。光分割器２４８の一
つの出力は、光導波路を介して単側波帯光位相変調器２
５０に接続される。位相変調器２５０の出力は、光結合
器２５２の一つの出力に接続される。光分割器２４８の
他方の出力は、光導波路部分２５４の一端部に接続され
る。導波路部分２５４の他端部は、光結合器２５２の他
方の入力に接続される。光結合器２５２は、その入力を
位相コヒーレント態様で加え、光導波路２５６に出力を
提供する。単側波帯位相変調器２５０は、図１０に図示
されて上述されたように作られる。変調入力ｖｓ（ｔ）
　およびｖｃ（ｔ）　は、図１１に図示されて上述され
た形式の送信機により提供される。光導波路２５６上の
単側波帯強度変調器の出力は、強度変調光搬送波である
。

【００３８】多重強度変調光搬送波を受信するのに適当
な直接検出受信機が図１５に示されている。光ファイバ
２６０上に受信される光信号は、同調可能な光フィルタ
２６２を介して光検出器２６４に結合される。検出され
た信号は、電気的受信機２６６に結合される。図１５に
示される光受信機は、図１３の光ディスクリミネータが
省略されている以外、図１３に図示されて上述された受
信機に類似である。同調可能な光フィルタ２６２が、光
ファイバ２６０上を伝送される光搬送波の一つを選択す
るように使用される。フィルタ２６２により選択された
強度変調光搬送波は検出され、そして検出された信号は
受信機２６６に供給される。

【００３９】ある応用においては、二次相互変調積を消
去することが必要でないかもしれない。この場合、上述
した相互変調積消去光位相変調器に類似の単側波帯光位
相変調器を使用し得る。単側波帯光変調器として使用す
るために変形された相互変調積消去光変調器の概略線図
が、図１６に示されている。図１６に図示される光変調
器は、信号調整器１０２が省略され、異なる変調信号が
電極に印加されている以外、図５Ａの光変調器に対応し
ている。式（６）　により与えられるような変調電圧ｖ
ｓ（ｔ）　が電極９６に印加され、式（７）により与え
られるような変調電圧ｖｃ（ｔ）が電極１００に印加さ
れる。

【００４０】代わりに、図５Ｂの進行波相互変調積消去
光変調器を同様に変更利用できる。図１６に図示される
単側波帯光変調器の出力は下式、

【数２２】 　　Ｅ（ｔ）＝　Ｅ０｛ｃｏｓ（　ω０ｔ）ｃｏｓ　（
φｓ　＋　ｓｉｎ　（　ω０ｔ）　ｃｏｓ　（　φｃ）
　　　　　　　　　　　＋　　Σβｉｃｏｓ　（ω０ｔ
　＋ωｉｔ　＋δｉ）　＋　　Ｏ（β３）｝　　　　　
　　　　　　（１４）により与えられる。ここで、φｓ
（ｔ）＝　πｖｓ（ｔ）／ｖｐｉ　でありそしてφｃ（
ｔ）はπｖｃ（ｔ）／ｖｐｉである。式（１４）の最初
の２つの項は、二次（および他の偶数次）相互変調積を
表わす。式（１４）の第３項は、所望される上部側波帯
である。かくして、出力に二次相互変調積が存する単側
波帯光変調器が図１６に示されている。この形態は、二
次相互変調積が非常に小さい状況において有用である。

【００４１】本発明の別の様相によれば、直角位相位相
シフトキーイングが行なわれる光変調器が提供される。 直角位相位相シフトキーイングが行なわれる変調器とし
て使用するよう修正された相互変調積消去光位相変調器
の模式図が図１７に図示されている。図１７に図示の光
変調器は、信号調整器１０２が省略されそして異なる変
調信号が電極に印加されている以外、図５Ａの光変調器
に対応している。変調電圧ｖ１　（ｔ）　が電極９６に
印加されそして変調電圧ｖ２　（ｔ）　が電極１００に
印加される。 変調電圧ｖ１（ｔ）は下式、

【数２３】ｖ１（ｔ）　＝　ｖｐｉＤ１（ｔ）　　　　
　　　　　（１５）により表され、また、変調電圧ｖ２
（ｔ）は下式、

【数２４】ｖ２（ｔ）　＝　ｖｐｉＤ２
（ｔ）　＋　ｖｐｉ／２　　　　　　　（１６）により
表される。ここで、Ｄ１　（ｔ）　、Ｄ２　（ｔ）　は
、振幅が±１／２　のディジタルデータ信号である。独
立した信号であるディジタルデータ信号Ｄ１　（ｔ）　
、Ｄ２　（ｔ）は任意の適当なディジタル信号源によっ
て発生し得る。代わりに、図５Ｂの進行波相互変調消去
光変調器が同様の態様で修正利用でき、変調信号ｖ１　
（ｔ）　、ｖ２（ｔ）がそれぞれ進行波電極１０４、１
０５に印加される。図１７の光変調器の出力導波路部９
４上の出力信号は下式、

【数２５】 Ｅ（ｔ）　−　　Ｅ０｛ｃｏｓ［　ω０ｔ　＋　　πＤ
１（ｔ）］　　＋　　ｓｉｎ　［ω０ｔ　＋　　πＤ２
（ｔ）］｝　　　（１７）により表される。これは直角
位相位相シフトキーイングされた光信号を表す。

【００４２】図７に図示され上述したところの受信機は
式（１７）により表される直角位相位相シフトキーイン
グ光信号を受信するのに適当である。データ信号Ｄ１（
ｔ）を回収するために、局部発振器レーザ１１２はｃｏ
ｓ　（ω０ｔ）　の形式の光波を偏光制御器１１３を介
してファイバカプラ１１０へ供給する。ディジタルデー
タ信号Ｄ２（ｔ）を回収するために、局部発振器レーザ
１１２はｓｉｎ　（　ω０ｔ）　の形式の光波を偏光制
御器１１３を介してファイバカプラ１１０へ供給する。

【００４３】図１７に図示の光変調器は、副搬送波多重
化信号に関する直角位相光位相変調器として使用できる
。この場合、電極９６に印加される変調信号ｖ１（ｔ）
は、以下の式、

【数２６】 ｖ１（ｔ）　＝　Σβｉ１ｃｏｓ　（　ωｉ１　＋δｉ
１）　　　　　　　　　　　（１８）により表され、電
極１００に印加される変調信号ｖ２（ｔ）は、以下の式
、

【数２７】 ｖ２（ｔ）　＝　Σβｉ２ｃｏｓ　（　ωｉ２　＋δｉ
２）　＋ｖｐｉ／２　　　（１９）により表される。こ
こで、βｉ１、βｉ２はｉ番目の副搬送波の振幅であり
、ωｉ１、ωｉ２はｉ番目の副搬送波の周波数であり、
δｉ１、δｉ２はｉ番目の副搬送波の位相であり、ｖｐ
ｉは光搬送波周波数でπの位相シフトを生ずるのに必要
とされる電圧であり、ｖｐｉ／２は光搬送波周波数でπ
／２の位相シフトを生ずるのに必要とされる電圧である
。

【００４４】情報信号は各副搬送波の時間−変化振幅β
ｉ１、βｉ２、時間−変化周波数ωｉ１、ωｉ２または
時間−変化位相δｉ１、δｉ２に包含され得る。式（１
８）および式（１９）により与えられる変調信号ｖ１（
ｔ）およびｖ２（ｔ）は完全に独立している。各変調信
号ｖ１（ｔ）、ｖ２（ｔ）は図４に図示し上述したタイ
プの電気的送信機により発生できる。式（１９）の項ｖ
ｐｉ／２は適当なＤＣバイアス電圧を変調信号に加算す
ることにより得られる。

【００４５】図５Ｂの進行波型相互変調消去光変調器は
、図１７の光変調器と同様の態様で、２つの独立副搬送
波多重化信号を使用して修正利用できる。式（１８）に
より与えられる変調信号ｖ１（ｔ）は進行波電極１０４
に印加され、式（１９）により与えられる変調信号ｖ２
（ｔ）は進行波電極１０５に印加される。式（１８）お
よび式（１９）の変調信号についての図１７の光変調器
からの出力信号は下式、

【数２８】 Ｅ（ｔ）　＝　　−　Ｅ０　｛ｃｏｓ［ω０ｔ　＋　　
πｖ１（ｔ）／ｖｐｉ　］　　　　　　　　　　　　　
　　＋　ｓｉｎ　［　ω０ｔ　＋　　πｖ２（ｔ）／ｖ
ｐｉ　］　｝　　　　　　　　　　　　　　　　　（２
０）により表される。βｉ　の最低次に対して光変調器
の出力信号は、

【数２９】 　　　　　　　　Ｅ（ｔ）　＝　　Ｅ０　｛−　ｓｉｎ
　（　ω０ｔ）　Σβｉ１ｃｏｓ　（　ωｉ１ｔ　＋　
δｉ１）　　　　　　　　　　　　　＋　　ｃｏｓ　（
ω０ｔ）　Σβｉ２ｃｏｓ（ωｉ２ｔ　＋　δｉ２）　
＋　０（β２）｝　　　（２１）で表される。ここで、
０（β２）は二次相互変調積を表す。

【００４６】式（１８）および式（１９）の変調信号を
使用する図１７の光変調器により伝送される光信号を受
信するのに適当なコヒーレント光受信機が図１９に示さ
れている。光ファイバ５２、ファイバカプラ１１０、光
検出器１１４、増幅器１１５、局部発振器レーザ１１２
、偏光制御器１１３、偏光制御電子回路系１１７および
周波数制御電子回路系１１８を含む受信機の部分は図７
に示され上述した光受信機の対応する部分と同様である
。増幅器１１５の出力はＲＦまたはマイクロ波ミクサ３
３０の一方の入力へ接続される。ＲＦまたはマイクロ波
局部発振器３３２の出力はミクサ３３０の他方の入力へ
接続される。ミクサ３３０の出力はＲＦまたはマイクロ
波受信機３３４の入力に接続される。増幅器１１５の出
力は周波数制御部３３６の入力に接続される。周波数制
御部３３６の出力は局部発振器３３２に接続される。 周波数制御部３３６は局部発振器３３２の周波数を制御
する制御信号を与える。式（２０）により与えられるよ
うな受信信号は、ωｌｏ（ここで、ωｉｆ＝ω０　−　
ωｌｏ）における局部発振器レーザ１１２からの光波で
ヘテロダイン化が行なわれる。光検出器１１４の出力は
下式、

【数３０】 　　　　　　　　　　　　　　Ｉ（ｔ）＝　２Ｅ０Ｅ１
ｏ｛ｃｏｓ［　ωｉｆｔ　＋　πｖ１（ｔ）／ｖｐｉ　
］　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｓ
ｉｎ　［　ωｉｆｔ　＋　πｖ２（ｔ）／ｖｐｉ　］　
｝　　　　　　　　　　　　　（２２）により与えられ
る。βｉ　の最低次に対して、式（２２）は下式、

【数３１】 　　　　　　　　　　Ｉ（ｔ）＝　２Ｅ０Ｅ１ｏ｛−　
ｓｉｎ（　ωｉｆｔ　Σβｉ１ｃｏｓ（ωｉ１ｔ）　＋
　　δｉ１）　　　　　　　　　　　＋　ｃｏｓ（ωｉ
ｆｔ）Σβｉ２ｃｏｓ（ωｉ２ｔ）　＋　　δｉ２）　
＋　Ｏ（β２）　　　　　　（２３）として表現できる
。

【００４７】電気的な直角位相位相検出が、式（２２）
により与えられるような光検出器の増幅出力信号に、局
部発振器３３２からの　ｓｉｎ　（ωｉｆｔ）または　
ｃｏｓ　（ωｉｆｔ）　　を乗算することにより遂行さ
れる。式（１８）および式（１９）により与えられるよ
うな変調信号ｖ１（ｔ）またはｖ２（ｔ）はそれぞれミ
クサ３３０の出力で回収されそして受信機３３４に供給
される。

【００４８】二次相互変調積を消去する直角位相光位相
変調器の模式図が図１８に図示されている。図１８の直
角位相光位相変調器は、それぞれが（信号調整器１０２
が除去されていること以外）図５に示され上述したとお
りの光位相変調器と同様の態様で構成された第１の光位
相変調器および第２の光位相変調器を具備する。変調器
２７０は、光導波路部２７６に隣接して位置付けられた
電極２７４と、光導波路部２８０に隣接して位置付けら
れた電極２７８と、光導波路部２７６および２８０に隣
接する共通電極２８２と、光搬送波を導波路部２７６お
よび２８０にコヒーレントに結合する光分割器２８４と
、導波路部２７６および２８０からの被変調光搬送波を
コヒーレントに結合する光結合器２８６とを具備する。 光変調器２７２は、光導波路部２９２に隣接して位置付
けられた電極２９０と、光導波路部２９６に隣接して位
置付けられた電極２９４と、光導波路部２９２および２
９６に隣接する共通電極２９８と、光搬送波を導波路部
２９２および２９６にコヒーレントに結合する光分割器
３００と、導波路部２９２および２９６からの被変調光
搬送波をコヒーレントに結合する光結合器とを具備する
。入力光分割器３０４が光搬送波を変調器２７０および
２７２にコヒーレントに結合し、出力光結合器３０６が
変調器２７０および２７２からの被変調光搬送波をコヒ
ーレントに結合する。任意の調整用電極３０８および３
１０が変調器２７２または２７０の出力光導波路に隣接
して位置付け可能であり光信号の位相を調整し位相の直
角位相性を保証する。代わりに、信号調整器１０２が除
去された図５Ｂの進行波型相互変調積消去変調器がそれ
ぞれの変調器２７０および２７２の代わりに使用できる
。

【００４９】図１８の直角位相光位相変調器は二次相互
変調積の消去を招来する変調信号により駆動される。変
調器２７０の電極２７４は信号ｖ１（ｔ）＋　ｖｐｉに
より駆動され、変調器２７０の電極２７８は信号−ｖ１
（ｔ）（ここで、ｖ１（ｔ）は式（１８）により与えら
れる）により駆動される。変調器２７２の電極２９０は
信号ｖ２（ｔ）＋　ｖｐｉ／２により駆動され、変調器
２７２の電極２９４は信号−ｖ２（ｔ）−ｖｐｉ／２（
ここで、ｖ２（ｔ）は、ｖｐｉ／２項が除去された式（
１９）により与えられる）により駆動される。図１８の
直角位相光位相変調器の出力は下式、

【数３２】 　　　　　　　　Ｅ（ｔ）＝　Ｅ０（ｔ）｛ｃｏｓ（ω
０ｔ）ｓｉｎφ１　＋　ｓｉｎ　（　ω０ｔ）　ｓｉｎ
　（　φ２）　　（２４）により与えられる。ここで、
φ１（ｔ）＝　πｖ１（ｔ）／ｖｐｉ　でありそしてφ
２（ｔ）はπｖ２（ｔ）／ｖｐｉである。

【００５０】電極２７４、２７８、２９０および２９４
に印加される変調信号は、適当な信号反転およびＤＣバ
イアス電圧の付加で図４に示され上述したところのタイ
プの電気的な送信機により発生できる。調整可能なＤＣ
電圧が電極３０８および３１０間に印加でき変調器２７
０および２７２からの出力信号間の位相の直角位相性を
保証する。

【００５１】図１９に示され上述したところのコヒーレ
ント光受信機は図１８の光変調器により伝送された情報
信号を回収するのに使用できる。光ファイバ５２上の受
信光信号は周波数ωｌｏ（ここで、ωｉｆ＝ω０−　ω
ｌｏ）　における局部発振器レーザ１１２からの光波で
ヘテロダイン化が行なわれる。光検出器１１４の出力は
下式、

【数３３】 　　　　　　Ｉ（ｔ）＝　２Ｅ０Ｅ１ｏ｛ｃｏｓ［　ω
ｉｆｔ　ｓｉｎ　［　βｉ１ｃｏｓ（ωｉ１ｔ　＋　δ
ｉ１）　］　　　　　　　　　　　　＋　ｓｉｎ　［ω
ｉｆｔ　］ｓｉｎ　［Σβｉ２　ｃｏｓ（　ωｉ２ｔ　
＋　δｉ２）　］｝　　　　（２５）により与えられる
。

【００５２】電気的な直角位相位相検出が、式（２５）
により与えられるような光検出器の増幅出力信号を、局
部発振器３３２からの　ｓｉｎ　（ωｉｆｔ）または　
ｃｏｓ　（ωｉｆｔ）のいずれかでヘテロダイン化を行
なうことにより遂行される。式（１８）および式（１９
）により与えられるような変調信号ｖ１（ｔ）またはｖ
２（ｔ）はそれぞれミクサ３３０の出力で回収されそし
て受信機３３４に供給される。 式（２５）により与えられる信号では、二次相互変調積
は消去されている。

【００５３】以上、本発明を好ましい実施例について図
示説明したが、当技術に精通したものであれば、本発明
の技術思想から逸脱することなく、ここに図示説明され
るものから種々の変更、変形をなし得ることは明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】多重副搬送波で変調された光搬送波のスペクト
ル図である。

【図２】従来技術に従い多重搬送波で変調される光搬送
波間の最小間隔を示すスペクトル線図である。

【図３】二次相互変調積が消去される本発明に従う光送
信機のブロック図である。

【図４】図３の光送信機において使用される電気的送信
機のブロック図である。

【図５】図５Ａは、図３の光送信機において使用し得る
集中要素相互変調積消去光位相変調器の概略線図であり
、図５Ｂは、図３の光送信機において使用し得る進行波
相互変調積消去光位相変調器の概略線図である。

【図６】図６Ａは、図５Ａに示される相互変調積光位相
変調器の部分的断面図であり、図６Ｂは、図５Ａおよび
図５Ｂに示される信号調整器のブロック図である。

【図７】図３の光送信機で使用するのに適当なコヒーレ
ント光受信機のブロック線図である。

【図８】図３の光送信機における光チャンネル間の最小
間隔を示すスペクトル線図である。

【図９】各光チャンネルの１側波帯と二次相互変調積が
消去される本発明に従う光送信機のブロック図である。

【図１０】図９の光送信機において使用される単側波帯
光位相変調器のブロック図である。

【図１１】図９の光送信機において使用される電気的送
信機のブロック線図である。

【図１２】図９の光送信機における光チャンネル間の最
小間隔を示すスペクトル線図である。

【図１３】図３および図９の光送信機により発生される
ような位相変調光信号を受信するに適当な直接検出光受
信機のブロック線図である。

【図１４】本発明に従う単側波帯光強度変調器の概略線
図である。

【図１５】図１４の変調器により発生されるような強度
変調光信号を受信するに適当な直接検出光受信機のブロ
ック図である。

【図１６】二次相互変調積が消去されない単側波帯光位
相変調器の模式図である。

【図１７】直角位相光位相変調器の模式図である。

【図１８】二次相互変調積が消去される直角位相光位相
変調器の模式図である。

【図１９】２つの独立した副搬送波多重化信号での直角
位相光位相変調を包含する光信号を受信するのに適当な
コヒーレント光受信機のブロック図である。

【符号の説明】

１０，３０，３４　　上部側波帯 １２，３２，３６　　下部側波帯 ２０，２４，２６　　帯域 ４０，４４，４８　　レーザ ４２，４６，５０　　相互変調積消去光位相変調器５２
　　　　　　　　　　　　　　光ファイバ５４，５６，
５８　　電気的送信機 ７０，７２，７４　　電圧制御発振器 ７６　　　　　　　　　　　　　　光結合器８０　　　
　　　　　　　　　　　光導波路８２　　　　　　　　
　　　　　　基板８４　　　　　　　　　　　　　　入
力部８６　　　　　　　　　　　　　　光分割器８８，
９０　　　　　　　　変調部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の変調信号ｖ１　（ｔ）　に応答
   して光波を位相変調する第１の変調手段と、第２の変調
   信号ｖ２　（ｔ）　に応答して光波を位相変調する第２
   の変調手段と、光搬送波を前記第１および第２の変調手
   段へコヒーレントに結合するための光分割器と、前記第
   １および第２の変調手段からの被変調光搬送波をコヒー
   レントに結合しそして出力光信号を提供する光結合器と
   、前記第１の変調信号ｖ１（ｔ）（＝ｖｐｉＤ１　（ｔ
   ）　）を前記第１の変調手段へ与える手段と（ここで、
   ｖｐｉは光搬送波周波数でπの位相シフトを生ずるのに
   必要とされる電圧であり、Ｄ１（ｔ）は第１のディジタ
   ルデータ信号である）、前記第２の変調信号ｖ２（ｔ）
   （＝ｖｐｉＤ２　（ｔ）　＋ｖｐｉ／２）を前記第２の
   変調手段へ与える手段と（ここで、Ｄ２　（ｔ）　は第
   ２のディジタルデータ信号でありそしてｖｐｉ／２は光
   搬送波周波数でπ／２の位相シフトを生ずるのに必要と
   される電圧である）を具備する直角位相位相シフトキー
   イングが行なわれる光変調器。
2. 【請求項２】　　前記第１の変調手段および前記第２の
   変調手段は、それぞれ光導波路と、印加される変調信号
   に応答して該光導波路を搬送される光波を位相変調する
   よう配置された電極とを具備する請求項１の光変調器。
3. 【請求項３】　　前記第１および第２の変調手段の電極
   は集中要素電極から構成された請求項２の光変調器。
4. 【請求項４】　　前記第１および第２の変調手段の電極
   は進行波電極から構成された請求項２の光変調器。
5. 【請求項５】　　第１の変調信号ｖ１　（ｔ）　に応答
   して光波を位相変調する第１の変調手段と、第２の変調
   信号ｖ２　（ｔ）　に応答して光波を位相変調する第２
   の変調手段と、光搬送波を前記第１および第２の変調手
   段へコヒーレントに結合するための光分割器と、前記第
   １および第２の変調手段からの被変調光搬送波をコヒー
   レントに結合しそして出力光信号を提供する光結合器と
   、前記第１の変調信号ｖ１（ｔ）を前記第１の変調手段
   へ与える手段（ここで、ｖ１（ｔ）は以下の形式、 【数１】ｖ１（ｔ）　＝　Σβｉ１ｓｉｎ　（　ωｉ１
   ｔ　＋　δｉ１）にあり、そしてβｉ１はｉ番目の副搬
   送波の振幅であり、ωｉ１はｉ番目の副搬送波の周波数
   であり、δｉ１はｉ番目の副搬送波の位相である）と、
   前記第２の変調信号ｖ２（ｔ）を前記第２の変調手段へ
   与える手段（ここで、ｖ２（ｔ）は以下の形式、 【数２】ｖ２（ｔ）　＝　Σβｉ２ｃｏｓ　（　ωｉ２
   ｔ　＋　δｉ２）　＋ｖｐｉ／２にあり、そしてβｉ２
   はｉ番目の副搬送波の振幅であり、ωｉ２はｉ番目の副
   搬送波の周波数であり、δｉ２はｉ番目の副搬送波の位
   相であり、ｖｐｉ／２は光搬送波周波数でπ／２の位相
   シフトを生ずるのに必要とされる電圧である）とを具備
   する直角位相光位相変調器。
6. 【請求項６】　　前記第１の変調手段および前記第２の
   変調手段は、それぞれ光導波路と、印加される変調信号
   に応答して該光導波路を搬送される光波を位相変調する
   よう配置された電極とを具備する請求項５の直角位相光
   位相変調器。
7. 【請求項７】　　前記第１および第２の変調手段の電極
   は集中要素電極から構成された請求項６の直角位相光位
   相変調器。
8. 【請求項８】　　前記第１および第２の変調手段の電極
   は進行波電極から構成された請求項６の直角位相光位相
   変調器。
9. 【請求項９】　　第１の変調信号ｖ１　（ｔ）　＋ｖｐ
   ｉに応答して光波を位相変調する第１の変調手段と、第
   ２の変調信号−ｖ１　（ｔ）　に応答して光波を位相変
   調する第２の変調手段と、第３の変調信号ｖ２　（ｔ）
   　＋ｖｐｉ／２に応答して光波を位相変調する第３の変
   調手段と、第４の変調信号−ｖ２　（ｔ）　−ｖｐｉ／
   ２に応答して光波を位相変調する第４の変調手段と、光
   搬送波を前記第１、第２、第３および第４の変調手段へ
   コヒーレントに結合するための光分割手段と、前記第１
   、第２、第３および第４の変調手段からの被変調光搬送
   波をコヒーレントに結合しそして出力光信号を提供する
   光結合手段と、前記第１、第２、第３および第４の変調
   信号をそれぞれ前記第１、第２、第３および第４の変調
   手段へ与える手段（ここで、【数３】ｖ１（ｔ）　＝　
   Σβｉ１ｃｏｓ　（　ωｉ１ｔ　＋　δｉ１）【数４】
   ｖ２（ｔ）　＝　Σβｉ２ｃｏｓ　（　ωｉ２ｔ　＋　
   δｉ２）であり、βｉ１、βｉ２はｉ番目の副搬送波の
   振幅であり、ωｉ１、ωｉ２はｉ番目の副搬送波の周波
   数であり、δｉ１、δｉ２はｉ番目の副搬送波の位相で
   あり、ｖｐｉは光搬送波周波数でπの位相シフトを生ず
   るのに必要とされる電圧であり、ｖｐｉ／２は光搬送波
   周波数でπ／２の位相シフトを生ずるのに必要とされる
   電圧である）とを具備する直角位相光位相変調器。
10. 【請求項１０】　　前記第１、第２、第３および第４の
    変調手段は、それぞれ光導波路と、印加される変調信号
    に応答して該光導波路を搬送される光波を位相変調する
    よう配置された電極とを具備する請求項９の直角位相光
    位相変調器。
11. 【請求項１１】　　前記第１、第２、第３および第４の
    変調手段の電極は集中要素電極から構成された請求項１
    ０の直角位相光位相変調器。
12. 【請求項１２】　　前記第１、第２、第３および第４の
    変調手段の電極は進行波電極から構成された請求項１０
    の直角位相光位相変調器。