JPH08191287A - 光信号多重変調方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光を２以上の信号によって変調する方式にお
いて、各々の信号源が離れた位置にある場合に有用な方
式を提供することである。 【構成】 光入力端と光出力端と電気信号入力端を有す
る光変調器２１５を用い、重畳して伝送する２つの信号
の一方の信号で光源の光を変調して、前記の光入力端に
入力すると共に、他方の信号を前記の電気信号入力端に
入力する。上記２つの信号の周波数帯域が重ならず、か
つ、一方の両方の信号の周波数帯域の任意の周波数の和
又は差の周波数が、上記２つの信号の周波数帯域と重な
らないよう、各信号の周波数帯域を選定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光を２つ以上の信号によ
って変調する方式にあって、一つの信号光源から発せら
れた光に順次信号を重畳させる方式に関するものであ
り、各々の信号源が離れた位置にある場合に有用な変調
方式である。

【０００２】

【従来の技術】光に多数の信号を重畳させる代表的な方
法の一つは、複数の信号をディジタル化し、各々の信号
に個別のタイムスロットを割り当てる方法であり、光通
信が開発される以前から同軸線路を用いる通信において
も多用されている。

【０００３】代表的な他の方法は、複数の信号を周波数
領域でお互いに重ならないように周波数変換して合成
し、合成された信号を全体で一つの信号として光を変調
する方式で、サブキャリア方式と呼ばれている。

【０００４】図１はサブキャリア多重方式の一例とし
て、２つの信号源からの信号を多重化して伝送する方式
を説明するためのシステム概略図である。１０１は第１
の信号源、１０２は第２の信号源、１０３は第１の変調
器、１０４は第２の変調器、１０５はマルチプレクサ、
１０６は増幅器、１０７は直流電源、１０８は半導体レ
ーザ光源、１０９は光伝送路、１１０は光のレシーバ、
１１１は増幅器、１１２はディマルチプレクサ、１１３
は第１の復調器、１１４は第２の復調器、１１５は１０
３に内蔵されているキャリア信号発生器、１１６は１０
４に内蔵されているキャリア信号発生装置、１１７は１
０３に内蔵されているバンドパスフィルタ、１１８は１
０４に内蔵されているバンドパスフィルタである。

【０００５】信号源が信号周波数帯域幅４メガヘルツ
（以下ではＭＨｚと記す）程度のテレビ信号で、残留側
波帯変調（以下ＶＳＢという）を行って信号を多重化す
る場合、１１５は周波数９１．２５ＭＨｚの発振器であ
り、１１６は周波数９７．２５ＭＨｚの発振器である。
ＶＳＢ信号の占有周波数帯域幅は４．５ＭＨｚであり、
キャリア周波数間隔が６ＭＨｚであるので、２つのテレ
ビ信号は周波数帯域で重なることはなく、相互干渉が生
じることはない。

【０００６】このような電気信号が半導体レーザ（以下
ＬＤという）１０８に印加されると、電流変化に比例し
た光強度変化が得られる。１０７は直流電源であり、１
０８のＬＤに流す電流の動作中心値を設定する。光信号
は光ファイバを伝搬し、１１０のレシーバで電気信号に
変換される。電気信号は１１２のディマルチプレクサで
周波数領域で２つの信号に分離され、別々の復調器１１
３と１１４に入力される。復調器では、１１５や１１６
と同じ発振器を用いてテレビ信号を再生する。

【０００７】図１の従来の技術では、信号源１０１と信
号源１０２が近隣にある必要がある。近隣にない場合で
も、電気信号の形でＬＤの近傍に信号を導けば信号を多
重化して入力できるが、光通信の利点が失われることに
なる。

【０００８】電気信号を多重化して光を変調する方式に
は各種の方式が知られており、テレビ信号で数十チャン
ネルの多重化も実用になっているが、何れの方式でも信
号源は相互に近傍になければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】数キロメートル（以下
ｋｍ記す）離れた信号源の信号を、１本の光ファイバを
用いてさらに遠方に伝送するための方法には、各々の信
号源に対して別々の光源を用い、光源の波長を相互に異
ならしめ、１本の光ファイバを波長多重で用いる方法が
既知である。

【００１０】しかし、所定の波長を有する複数の光源
や、波長によって光を合波したりあるい分波したりする
光学部品が必要である等、システムの構築や保守の面で
高価な通信システムとなる。そこで、本発明では、信号
源が数キロメートル離れて存在する場合でも、１本の光
ファイバを伝搬する光に信号を順次重畳する方法を提案
することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、光入力端と光出力端と電気信号入力端を有する光変
調器を用いる。まず、重畳して伝送する２つの信号の一
方の信号で、光源の光を何らかの方法により変調する。
つぎに、この変調された光を、前記の光変調器の光入力
端から入力し、重畳して伝送する２つの信号の他方の信
号をこの光変調器の電気信号入力端に入力する。２つの
信号の一方の信号と他方の信号は周波数帯域が重ならな
いことと、一方の信号の周波数帯域の任意の周波数と他
方の信号の周波数帯域の任意の周波数の和周波数および
差周波数のいずれもが、２つの信号の周波数帯域と重な
らないことが必要である。

【００１２】

【作用】このような方式とすることにより、１つの光源
から発せられて、１本の光ファイバを伝搬する光が、２
つの信号により重畳して変調される。本方式は、１つの
信号により既に変調された光を、他の信号により重畳し
て変調する方式であるために、信号源が離れて存在する
場合にも実用上の支障がない方式である。

【００１３】

【実施例】図２は本発明の第１の実施例の構成の概略図
である。２０１は第１の信号源で帯域幅４．５ＭＨｚの
テレビ信号を発生する。２０２は第１の信号変調器で変
調方式は周波数変調である。２０３は第１のキャリア発
生器でキャリア周波数は１８７．５ＭＨｚである。２０
４は第１の信号増幅器である。２０５は第１のバイアス
回路で直流と高周波信号を合成する。２０６は直流電源
で定電流を供給する。２０７は波長が１．５５ミクロン
メートル（以下μｍと記す）の半導体レーザである。２
０８は単一モード光ファイバで構成される光伝送路であ
る。２０９は第２の信号源で帯域幅４．５ＭＨｚのテレ
ビ信号を発生する。２１０は第２のキャリア発生器でキ
ャリア周波数は２６２．５ＭＨｚである。２１１は第２
の変調器で変調方式は周波数変調である。２１２は信号
増幅器である。２１３は第２のバイアス回路で直流と高
周波信号を合成する。２１４は第２の直流電源で定電圧
動作をする。２１５は電気光学効果を利用した外部光変
調器（以下ＬＮ変調器と記す）であり、光入力端と光出
力端及び電気信号入力端を有する。２１６は単一モード
光ファイバで構成される光伝送路である。

【００１４】つぎに図２構成の動作を説明する。まず、
第１の信号源からの信号は、以下の動作によって光の振
幅が周波数変調を受けて光ファイバに送り出される。光
の振幅が周波数変調を受けるとは、光の強度の変化する
速さすなわち周波数が、信号の強度に応じて変化するこ
とを言う。

【００１５】２０１から送出されたテレビ信号は、２０
２によって周波数変調される。この変調によって信号の
帯域幅は大きくなるが、十分良好な画像を再生できるこ
とを考慮して２７ＭＨｚを占有帯域幅とする。この帯域
幅は２０２に内蔵されているバンドパスフィルタによっ
て決定される。すなわち、２０２からは１８７．５ＭＨ
ｚ±１３．５ＭＨｚの高周波信号が送出される。

【００１６】この高周波信号は信号増幅器２０４で増幅
された後、コイルとコンデンサから構成される２０５の
バイアス回路で７０ミリアンペア（以下ｍＡと記す）の
直流電流と合成されて２０７のＬＤに供給される。ＬＤ
の変調可能周波数は１ギガヘルツ（以下ＧＨｚと記す）
以上であるので、高周波電流の時間変化は光強度の時間
変化となり、変調された光が光伝送路２０８に送出さ
れ、ＬＮ変調器２１５の光入力端に入力される。

【００１７】つぎに、第２の信号源からの信号は以下に
述べる動作によって、図１の信号源らの信号光と重畳さ
れる。即ち、信号源２０９から送出されたテレビ信号
は、２１０から送出された２６２．５ＭＨｚのキャリア
を用いて、２１１によって周波数変調される。この映像
信号の占有帯域幅も２１１に内蔵されているバンドパス
フィルタによって２７ＭＨｚに制限される。周波数帯域
２６２．５ＭＨｚ±１３．５ＭＨｚの高周波信号は、２
１２の信号増幅器によって増幅された後、コイルとコン
デンサから構成される２１３のバイアス回路で直流電圧
と合成されて、２１５のＬＮ変調器の電気信号入力端に
入力される。２１３への直流電圧は２１４から供給され
る。ＬＮ変調器２１５の変調可能な周波数は１ＧＨｚ以
上であるので、高周波電流の時間変化は光強度の時間変
化となり、強度が周波数変調を受けた光がＬＮ変調器２
１５の光出力端から光伝送路２１６に送出される。

【００１８】ＬＮ変調器２１５に入力される光は強度が
周波数帯域１８７．５ＭＨｚ±１３．５ＭＨｚの周波数
変調を受けているので、２１５から送出される光には、
１８７．５ＭＨｚ±１３．５ＭＨｚと２６２．５ＭＨｚ
±１３．５ＭＨｚの他に、７５ＭＨｚ±３０ＭＨｚおよ
び４５０ＭＨｚ±３０ＭＨｚの信号成分も重畳されてい
る。しかし、これらの不要信号成分は、周波数帯域が所
要の信号成分とは重なっていないので、光の受信機で電
気信号に変換した後容易に除去できる。

【００１９】図２の実施例は以上にのべたような動作を
するので、第１の信号源２０１と第２の信号源２０９が
距離的に離れていることは一向に差し支えがない。２０
１の信号を２０７のＬＤ出力１．９ｄＢｍで送出した場
合、光受信レベル−１６．９ｄＢｍに対してＳ／Ｎが４
７．８ｄＢと良好である。このレベル差は光損が０．３
ｄＢ／ｋｍの光ファイバの６０ｋｍ以上に相当する。光
増幅器を使用すればさらにこの距離を大きくすることが
可能であり、２つの信号源の間の距離も数十ｋｍ離れて
いても差し支えがない。

【００２０】図２の実施例で、ＬＮ変調器２１５へ入力
される光の偏光状態は一般には時間的に変動する。偏光
状態の変動が小さい場合は、ＬＮ変調器２１５は一般的
な偏波依存タイプのＬＮがよいが、偏光状態の変化が大
きい場合には、偏波無依存のタイプが適している。

【００２１】図２の実施例の外部光変調器はＬＮ変調器
であるが、信号源が音声のように占有帯域幅が小さい場
合には、キャリア周波数を小さくして、変調器に音響光
学効果を利用した変調器を用いることができる。

【００２２】図２の実施例は信号源が２つの例である
が、外部光変調器の動作可能な周波数範囲で多くするこ
とが可能である。また、多くの信号を重畳する場合に
は、狭帯域光フィルタを外部光変調器の直後に挿入し
て、信号の和周波数成分を除去することが有効である。

【００２３】図２の実施例は、光の波長が１．５５μｍ
であるが、１．３μｍ帯や０．８μｍ帯でも本発明を適
用できる。

【００２４】本発明では、一つの光源を用いて、第１の
信号源の信号を第２の信号源の地点に伝え、第２の信号
源の信号を第１の信号源の地点に伝えることが容易に行
えるようになる。図３はこのことを説明するための図
で、第２の信号源の地点の装置構成の概略図である。３
０１はＡ、Ｂ、およびＣで示される３つの端子を有する
光サーキュレータであって、端子Ａに入力された光は端
子Ｂに出力し、端子Ｂに入力された光は端子Ｃに出力
し、端子Ｃに入力された光は端子Ａに出力する。３０２
はＤ、ＥおよびＦの端子を有する２分岐光カプラであっ
て、端子Ｄに入力された光は端子ＥおよびＦに所定の分
配比で出力される。３０３は光のレシーバで光の振幅の
変化を電気強度変化に変換する。３０４は周波数変調の
復調器である。３０５は信号源、３０６は周波数変調の
ための変調器、３０７はキャリア発生器、３０８は信号
増幅器、３０９はバイアス回路、３１１は外部光変調器
である。

【００２５】端子Ａに入力された光は、３０１の作用に
よって、Ｂ端子に出力し、光カプラ３０２のＤ端子に入
力される。３０２に入力された光は、３０２の作用によ
り、Ｅ端子とＦ端子に１対９の比で分配されて出力す
る。Ｅ端子からの出力は光レシーバ３０３により電気信
号に変換され、３０４で信号が復調されて、送信信号と
同じ信号となる。３０２の端子Ｆに出力した光は外部光
変調器３１１に入力される。信号源３０５から外部光変
調器３１１までの各部の動作は図２の２０９から２１５
の各部の動作と同一である。３１１から出力した光は光
サーキュレータ３０１の端子Ｃから光サーキュレータ３
０１に入力され、さらに端子Ａに出力される。すなわ
ち、信号源３０５の信号は光源の方向に伝達される。

【００２６】光カプラの分配比は光レシーバの受信に所
要の光強度によって適切なものを選ぶとよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光変調方
式であれば、信号により変調されている光に、その信号
に影響を与えることなく別の信号を重畳して乗せること
ができる。このことにより、遠隔地の複数の情報を収集
する場合に、１本の光ファイバで情報の発信地を一筆書
きの要領で結び、順次信号を乗せることにより、１つの
光源を用いて全ての信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はサブキャリア多重方式の一例のシステム
概略図

【図２】図２は本発明の第１の実施例の説明図

【図３】図３は本発明の第２の実施例の説明図

【符号の説明】

１０１ 第１の信号源 １０２ 第２の信号源 １０３ 第１の変調器 １０４ 第２の変調器 １０５ マルチプレクサ １０６ 増幅器 １０７ 直流電源 １０８ 半導体レーザ光源 １０９ 光伝送路 １１０ 光レシーバ １１１ 増幅器 １１２ ディマルチプレクサ １１３ 第１の復調器 １１４ 第２の復調器 １１５ キャリア信号発生器 １１６ キャリア信号発生装置 １１７ バンドパスフィルタ １１８ バンドパスフィルタ ２０１ 第１の信号源 ２０２ 第２の信号変調器 ２０３ 第１のキャリア発生器 ２０４ 第１の信号増幅器 ２０５ 第１のバイアス回路 ２０６ 直流電源 ２０７ 半導体レーザ光源 ２０８ 光伝送路 ２０９ 第２の信号源 ２１０ 第２のキャリア発生器 ２１１ 第２の信号増幅器 ２１２ 第２の信号変調器 ２１３ 第２のバイアス回路 ２１４ 第２の直流電源 ２１５ 外部光変調器 ２１６ 光伝送路 ３０１ 光サーキュレータ ３０２ ２分岐光カプラ ３０３ 光のレシーバ ３０４ 復調器 ３０５ 信号源 ３０６ 変調器 ３０７ キャリア発生器 ３０８ 信号増幅器 ３０９ バイアス回路 ３１０ 直流電源 ３１１ 外部光変調器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/142 10/04 10/06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入力端と光出力端と電気信号入力端を
   有する光変調器を用いて、或る周波数帯域を有する第１
   の信号と、該第１の信号とは異なる周波数帯域を有する
   第２の信号との２つの信号を含む信号光を得る光信号多
   重変調方式において、前記第１の信号の周波数帯域と第
   ２の信号の周波数帯域は、第１の信号の任意の周波数と
   第２の信号の任意の周波数の和又は差の周波数がこれら
   の両方の周波数帯域に存在しない周波数帯域であり、前
   記光変調器の光入力端には該光変調器とは別の光変調器
   を用いて第１の信号によって変調された光を入力し、前
   記光変調器の電気信号入力端には第２の信号の電気信号
   を入力することを特徴とする光信号多重変調方式。