JPH0654904B2

JPH0654904B2 - 光送信器及び相互変調積低減方法

Info

Publication number: JPH0654904B2
Application number: JP1078769A
Authority: JP
Inventors: ワルターカーリンジェームス; シーチパロスキーアンソニー; ペリーシュロスロバート
Original assignee: アメリカンテレフォンアンドテレグラフカムパニー
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: EP0353835A2; JPH02148929A; CN1016306B; US4893300A; CN1040295A; KR900004129A; EP0353835A3

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光ファイバー回線中の、Ｎ個の所望の周波数
分割多重（ＦＤＭ）チャネル情報信号を含有する予め定
められた周波数帯域における相互変調積を低減する技術
に係り、特に、(1)当該個々のＦＤＭチャネル情報信号
の強度レベルよりもより高い強度レベル有するととも
に、(2)当該Ｎ個の所望のＦＤＭチャネル情報信号の当
該所望の周波数帯域外の周波数を有する抑圧信号を、当
該複数組のＮ分割ＦＤＭチャネル信号と共に同時に伝送
することによって低減する技法に関する。

［従来技術の説明］アナログ光ファイバー回線の能力を制限する１つのファ
クターは、使用される半導体レーザーの変調特性におけ
る非線型性によって誘起される相互変調歪である。当該
歪は、古典的には、当該アナログ回線への電気的入力部
においては存在しなかった新たな周波数の発生によって
説明される。周波数ｆ_１及びｆ_２の２つの近接した帯域
内信号に対しては、３次相互積である２ｆ_１−ｆ_２及び
２ｆ_２−ｆ_１も帯域内に存在する。

無線及び電気的伝送システムに関しては、相互変調積を
低減するために種々の技法が導出されてきている。代表
的な例の１つは、1965年８月24日付の、エイチ・ティー
・プライアー(H.T.Prior)に係る、米国特許第3,202,928
号である。当該代表例においては、各成分が入力信号に
対応する、互いに位相の揃った(in phase with each ot
her)複数の信号成分が当該入力信号から生成され、個別
に増幅される。その後、当該成分の所望の複数個の位相
が反転され、所望の複数個の成分が減衰させられ、そし
て、全ての信号成分が再合成されて、当該信号成分にお
ける基本信号電圧以外の全てがキャンセルされる。その
他の例は、1968年５月14日付の、アール・エス・エング
ルブレヒト(R.S.Englebrecht)に係る米国特許第3,383,6
18号に示されており、当該特許においては、(1)複数個
の周波数において同時に送信する増幅器と、(2)相互変
調積の影響を低減するために当該増幅器の出力線に設置
された補償回路とを含む電子伝送回路が記載されてい
る。

光システムにおいては、ティー・エイ・ダルシー(T.A.D
arcie)らによるエレクトロニクス・レターズ(Electroni
cs Letters)第21巻第16号(1985年８月１日付）第665-66
6頁の記事において、ＩｎＧａＡｓＰ分布帰還（ＤＦ）
レーザー及びファブリー・ペロー(Fabry-Perot)レーザ
ーにおける相互変調及び高周波数歪が議論されている。
当該記事の第３式に対する訂正が、エレクトロニクス・
レターズ第22巻第11号(1986年５月22日付）第619頁の
“訂正”欄になされている。当該記事においては、波長
1.3μｍ及び1.5μｍで発振する前記種々の構造を有する
レーザーは、ほぼ同一の歪を発生し、ダンピングの大き
いレーザーがより優れた歪特性を有すると決定された。
さらに、その広帯域性ゆえ、この種のレーザーは、複数
個のチャネルが周波数分割多重化されて光ファイバー回
線へ導かれる、サブキャリアシステムへの応用に適して
いると決定された。

従来技術において残存する問題点は、アナログ光ファイ
バー回線における相互変調積を低減する技法を準備する
ことである。

［発明の概要］従来技術における問題点は、本発明に従って解決され
る。本発明は、所望の周波数帯域におけるＮ個の周波数
分割多重（ＦＤＭ）光チャネル情報信号を有するＦＤＭ
光波信号を伝播させる光ファイバー回線での帯域内相互
変調歪を、大強度の帯域外抑圧信号の同時伝送により実
質的に低減する技法に関する。光ファイバー回線内で最
大相互変調積抑圧を実現するためには、当該同時に伝送
される抑圧信号が、(1)帯域内ＦＤＭチャネル情報信号
の必要な包絡線強度より約＋７から＋10ｄＢ大きい強度
レベルにあり、かつ、(2)当該ＦＤＭチャネル信号から
隔てられて当該帯域外に位置し、当該抑圧信号と当該帯
域内ＦＤＭチャネル情報信号との間の全ての周波数の混
合が、当該ＦＤＭチャネル情報信号の帯域内に相互変調
積を生成しない周波数にあることが望ましい。

［実施例］第１図は、光ファイバー回線12によって相互に接続され
た送信器10及び光受信器11よりなる光周波数分割多重
（ＦＤＭ）通信システムの装置例を示した図である。

当該装置は、本発明に従って、関係する相互変調積を抑
圧することが可能である。送信器10においては、Ｎ個の
個別の電気情報信号が、回線20₁から20_Nを通じて、それ
ぞれ変調器21₁から21_Nへの第１入力として受信される。
変調器21_iは各々相異なったチャネルキャリアｆ_ｉを用
い、変調された信号が回線28₁〜28_Nを通じて受信され、
結合器22において結合される時点で、当該変調された信
号は、互いに隣接し、かつ重複のない周波数帯域内に存
在し、所望のＦＤＭ周波数帯域全幅内の結合ＦＤＭ出力
信号を生成するようになっている。結合器22からの当該
結合ＦＤＭ出力信号は、その後、レーザー送信器24の入
力に印加される以前に、広帯域無線周波数アイソレータ
23を通過させられることが望ましい。アイソレータ23
は、レーザー送信器24の入力における非整合により生
じ、変調器21の出力に影響を与える、反射ＲＦ信号を低
減するために用いられ、システムが適切に最適化されて
いる場合には、アイソレータ23は除かれうることに留意
されたい。

以下、本記述においては、レーザー送信器24が半導体ダ
イオードレーザー送信器であると仮定されるが、他の種
類の適切なレーザー送信器が前記半導体ダイオードレー
ザー送信器の代わりに用いられうることに留意された
い。

ダイオードレーザー送信器24においては、所望の光波キ
ャリア信号を生成するために、ＤＣバイアスが当該レー
ザーに対して公知の方法により印加されている。アイソ
レータ23からの電気ＦＤＭ入力信号は、例えばマイクロ
波ティー(Tee)（図示せず）を用いて当該ＤＣバイアス
に重畳され、当該入力ＦＤＭ信号は、レーザー24の出力
光強度を変調するために、レーザー24の駆動電流を変調
する。レーザー24ととして用いられる半導体レーザーの
変調特性における非線型性が、光ファイバー回線12の性
能に影響を与える相互変調積を誘導する。

第２図に示されているように、変調器21₁及び22₂に関連
したチャネル１及び２において用いられる、２つの近接
した帯域内信号40及び41（例えば、信号ｆ_１及びｆ_２−
に対して、それぞれ２ｆ_１−ｆ_２及び２ｆ_２）ｆ_１を表
わす３次相互変調積42及び43は、同様に帯域内に存在
し、必要とされる帯域内信号に干渉する。Ｎ個の近接し
たＦＤＭチャネルがレーザー送信器24によって伝送され
る場合には、当該レーザー24の非線型性によって、数多
くの相互変調積が発生しうる。

本発明に従って、当該相互変調積は、前記ＦＤＭチャネ
ル信号の周波数帯域外の強力な抑圧信号(strong suppre
ssion tone)をレーザー送信器24の信号入力に重畳する
ことによって抑圧される。第１図に示されているよう
に、当該抑圧信号は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）等の発
振器25によって生成され、アイソレータ23を介してレー
ザー24の入力に印加される以前に、結合器22内におい
て、変調器21₁−21_NからのＮ個の変調ＦＤＭ信号に対し
て重畳される。

当該抑圧信号を所望の強度レベル及び周波数に維持する
ために、強度を調節するための可変減衰器26及び周波数
を調節するための位相偏移器27が、発振器25と結合器22
との間に配置される。

大多数のレーザーに対して、相互変調積の抑圧は、当該
抑圧信号が、(1)必要とされるＦＤＭ信号の包絡線強度
より、およそ＋７から10ｄＢ高い強度にあり、(2)当該
抑圧信号と必要とされるＦＤＭチャネル信号とが当該Ｆ
ＤＭ信号の帯域内に相互変調積を生成しない周波数にあ
り、かつ、(3)当該レーザーの全動作帯域内に存在する
場合に実現されることが見出されてきている。

例えば、レーザー24の全動作帯域が６GHzであり、必要
とされるＦＤＭ信号が６GHzの動作帯域内で、3.7から4.
2GHzの帯域を有する場合には、当該抑圧信号は、帯域内
相互変調積を回避するために、６GHz近傍の周波数域に
設定されることが望ましい。当該抑圧信号は必要とされ
るＦＤＭチャネル周波数域の上部に設定されることが望
ましいが、前述の３条件が適切に満たされる場合には、
当該抑圧信号はＦＤＭチャネル周波数域の下部に設定さ
れうることに留意されたい。

前述の３条件を満足する抑圧信号の周波数は、例えば、
コンピュータプログラムを用いて、まず、特定の抑圧信
号と必要とされるＦＤＭ信号との間にどのような変調積
が生成されているかを決定し、その後、帯域内変調積を
生じない、あるいは最小量生成する抑圧信号を選択する
ことによって、数学的に決定されうる。

第３図は、被伝送波形に対して重畳された強力な抑圧信
号f_st44を有する場合の第２図の２チャネルシステムに
対して生成された周波数スペクトル例を示した図であ
る。第２図及び第３図を比較することによって示される
ように、抑圧信号44は相互変調積42及び43を実質的に低
減することが見出された。

第１図に戻って、レーザー送信器24の出力は、光ファイ
バー回線12を通じて受信器11へ伝送され、光検出器30に
おいて受信されて、光ＦＤＭ信号が、対応するベースバ
ント電気ＦＤＭ信号に変換される。当該電気ＦＤＭ信号
は、従来技術において公知の適切な広帯域増幅器によっ
て増幅される。

その結果得られる増幅されたＦＤＭ信号は、各々が、受
信したＮ個のＦＤＭチャネルのうちの個別の１つのみを
通過し、他の全てのチャネル信号を除去するように同調
させられたＮ個のバンドパスフィルター32₁から32_Nへ同
時に伝達される。

その後、リード線33₁から33_N上に現れる、バンドパスフ
ィルターによって濾波された個々のチャネル信号は、当
該個々のチャネル信号に適切な形態で適切なエンドユー
ザーに伝達するために必要な、他の処理回路に伝達され
る。

上述の具体例は本発明の原理を例示するためのものであ
り、当業者によって種々の修正及び変更がされうるが、
それらは全て本発明の精神に係り、及びその範疇に属す
るものであることに留意されたい。例えば、第１図にお
いて、変調器21₁から21_Nの出力におけるＮ個のＦＤＭチ
ャネル信号が送信器10とは隔てられた位置において単一
の電気ＦＤＭ信号に変換され、発振器25からの抑圧信号
と結合するための結合器22への直接入力として送信器10
に与えられることも可能であり、その場合には変調器21
は不要となる。あるいは、それぞれ変調器21₁から21_Nの
入力として与えられる、リード線20₁から20_N上のＮ個の
信号が、各々複数チャネルの情報を有し、後に、適切に
変調されて、前述のように結合器22内で抑圧信号と結合
される個別のＦＤＭ入力信号によりなっていることも可
能である。

さらに、本発明に係る相互変調積抑圧技法の動的制御も
実現されうることに留意されたい。アナログ伝送におい
ては、当該動的制御は、増幅器31からの出力信号を受信
し、２チャネル間の相互変調積が見出される狭周波数帯
域を通過させるように配置された狭帯域バンドパスフィ
ルターを受信器側に有するフィードバッグ回路35を、受
信器11と送信器10との間に導入することによって実現さ
れうる。

フィードバック制御回路は、当該狭帯域バンドパスフィ
ルターの出力信号の包絡線強度を、例えば、ダイオード
によって測定し、ＤＣ誤差出力信号を生成して送信器10
にフィードバックし、ＶＣＯ25、可変減衰器26、あるい
は可変位相偏移器27のいずれかもしくは全てを、当該狭
帯域バンドパスフィルターの出力電力が最小になるよう
に調節する。

デジタル信号伝送においては、フィードバック制御回路
35は各々のチャネル用バンドパスフィルター32のうちの
１つあるいは全てからの出力を受信し、測定されたビッ
トエラーレート（ＢＥＲ）に対応してＤＣ誤差電圧出力
を生成する、ＢＥＲ検出器を有する。フィードバック制
御回路35は、ＢＥＲ検出器からの入力信号を適切なＤＣ
誤差信号に変換して送信器10にフィードバックし、相互
変調積を最小にして受信器11におけるＢＥＲを向上させ
るように、ＶＣＯ25、可変減衰器26、あるいは可変位相
偏移器27を適切に調節する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化し、光波光ファイバー回線に
おける帯域内相互変調積を実質的に低減するための、送
信器及び受信器の相互接続例を示したブロック図；第２図は、第１図の装置における、抑圧信号が印加され
ていない場合の２チャネルシステムでの信号波及び相互
変調積のスペクトル例を示した図；及び第３図は、第１図の装置において、本発明に従って、抑
圧信号が印加された場合の第２図のスペクトル例を示し
た図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバートペリーシュロスアメリカ合衆国，08816 ニュージャージィ，イーストブランスウィック，ハミルトンドライブ６

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光波周波数分割多重（ＦＤＭ）送信器出力
信号における相互変調積を抑圧する光送信器において、所望のＦＤＭチャネル周波数帯域のそれぞれ重複しない
部分内に設定されたＮ個のチャネル情報信号よりなる電
気ＦＤＭ情報信号を受信する受信手段と；所望の光波キャリアを生成する生成手段と；前記電気ＦＤＭ情報信号における前記チャネル情報信
号の強度レベルよりも高い所望の強度レベルにあり、か
つ、前記所望のＦＤＭチャネル周波数帯域外であっ
て、前記所望のＦＤＭチャネル周波数帯域内に最小の相
互変調積を生成する周波数に設定された信号よりなる相
互変調積抑圧信号を提供する提供手段と；前記受信手段からの電気ＦＤＭ信号と前記提供手段
からの電気相互変調抑圧信号とを結合してＦＤＭ出力信
号を生成するための結合手段と；を有し、前記生成手段は前記結合手段からのＦＤＭ出力
信号に応じて動作して光波キャリアを強度変調し、光波
ＦＤＭ送信器出力信号を生成することを特徴とする光送
信器。
【請求項２】上記相互変調積抑圧信号の強度レベルは、
上記電気ＦＤＭ情報信号を形成する上記Ｎチャネル情報
信号の包絡線強度より＋７から＋10ｄＢの範囲の量だけ
高いレベルにあることを特徴とする請求項１記載の光送
信器。
【請求項３】上記結合手段と上記光波生成手段との間に
アイソレータを有することを特徴とする請求項１又は請
求項２記載の光送信器。
【請求項４】Ｎ個の変調器を有し、各々の変調器が、上
記Ｎチャネル情報信号のうちの個別の１つを受信し、当
該個別の１信号を他のいずれの変調器が用いるものとも
異なったキャリアを用いて変調し、上記受信手段で受信
される電気ＦＤＭ情報信号を生成することを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の光送信器。
【請求項５】上記受信手段は、上記Ｎ個の変調されたＦ
ＤＭ情報信号を受信する入力端子を有することを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の光送信器。
【請求項６】上記電気相互変調抑圧信号の強度及び周波
数を調節する調節手段を有することを特徴とする請求項
１記載の光送信器。
【請求項７】上記調節手段は、遠隔地にある受信器から
の制御信号であって当該受信器において受信された送信
器ＦＤＭ光波出力信号中の相互変調積の現時点でのレベ
ルを示すものに応答し、当該遠隔地受信器における相互
変調積を最小にするために、前記電気相互変調抑圧信号
の強度及び／又は周波数を調節することを特徴とする請
求項６記載の光送信器。
【請求項８】光波伝送回線を通じて伝送される周波数分
割多重（ＦＤＭ）光波信号における相互変調積を抑圧す
る方法において、 (a)各々が実質的に同一の所望の強度レベルにあるＮ
個のＦＤＭチャネル情報信号を所望の周波数帯域内に含
む電気ＦＤＭ情報信号と、当該個々のチャネル信号情
報の強度レベルより高い所望の強度レベルを有し、かつ
当該Ｎ個のＦＤＭチャネル情報の所望の周波数帯域外の
周波数を有する電気抑圧信号とを結合し、ＦＤＭ出力信
号を生成するステツプと； (b)前記(a)ステツプにおいて生成されたＦＤＭ出力信号
に従って、当該光波伝送回線を通じて伝送されるＦＤＭ
光波出力信号を生成するために、光波生成手段の光波キ
ャリアを強度変調するステツプと；を有することを特徴とする相互変調積低減方法。
【請求項９】上記ステツプ(b)を実行する際に、上記抑
圧信号が、上記Ｎ個のＦＤＭチャネル情報信号の包絡線
強度より、＋７から＋10ｄＢの範囲の量だけ高い強度レ
ベルにあることを特徴とする請求項８記載の相互変調積
低減方法。
【請求項１０】上記ステツプ(a)における電気抑圧信号
の強度レベル及び周波数を、遠隔地の受信器で受信され
た上記ＦＤＭ光波出力信号内の相互変調積の現時点での
レベルを示す制御信号に応じて、当該受信器での相互変
調積を最小とするように調節するステツプを更に含むこ
とを特徴とする請求項８記載の相互変調積低減方法。