JPH08503827A - 同一光ファイバ上で異なる波長を有する情報信号を伝送するための光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光通信システムは、ゼロ分散波長を有する光ファイバ（１、２）上に、異なる波長の光信号を供給する。電気的分散補償要素（３６〜３９）は、ゼロ分散波長以外の波長を有する光信号を、光ファイバにおける分散について独立して補償する。ゼロ分散波長以外の波長で信号を出力する発光素子即ちレーザ（２１〜２４）を変調する無線周波数信号を１オクターブよりも狭い周波数に制限することにより、ファイバにおける分散に起因する二次高調波歪みを、受信位置でフィルタ処理することが可能になる。該光通信システムは逆送信経路を含むこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】 同一光ファイバ上で異なる波長を有する情報信号を 伝送するための光通信システム発明の背景 技術分野 本発明は、一般的に光通信システムに関し、更に特定すれば、同一光ファイバ 上で異なる波長を有する情報信号を同時に伝送するための光ファイバ通信システ ムに関するものである。 関連技術の説明 近年、光ファイバを通じての様々な種類の情報テレビジョン信号の送信に、非 常に多くの関心が寄せられている。現在、テレビジョン信号を分配するＣＡＴＶ システムの殆どは、各テレビジョン・チャンネル用のビデオ、オーディオ、及び その他の情報を各無線周波数キャリア信号上に変調することによって動作してい る。これらキャリア信号の各々は、典型的に、６ＭＨｚの帯域を有する。広帯域 の無線周波数を占める複数のこれらの信号は、７５オームの同軸ケーブル、なら びに適切な信号増幅器及びタップを含むネットワークを通じて分配される。 光ファイバは、今臼のＣＡＴＶシステムにおいて用いられている同軸ケーブル よりも、高い情報搬送能力を有する。加えて、光ファイバは、無線周波数信号を 搬送するように改造された同軸ケーブルよりも、単位長さ当たりに生じる信号減 衰が少ない。結果的に、光ファイバは、信号再生器又は増幅器間で、同軸ケーブ ルよりも長い距離にわたって延長することができる。更に、光ファイバの誘電体 としての性質のために、電気的な短絡又は無線周波数のピックアップに起因する 信号停止（ｓｉｇｎａｌ ｏｕｔａｇｅ）の可能性が排除される。最後に、光フ ァイバは、周囲の電磁妨害（「ＥＭＩ）には感応せず、しかもそれ自体のＥＭＩ を発生することもない。 テレビジョン信号及び／又はその他の種類の情報を光ファイバ又はその他の光 伝送媒体上を送信するための多数の手段が利用可能である。例えば、６ＭＨｚベ ースバンドのテレビジョン信号は、デジタル形状に変換することができる。この デジタル情報を用いて、光信号を変調し、光リンクを通じて送信することができ る。かかるデジタル化された６ＭＨｚビデオ信号の伝送には、少なくとも１秒当 たり４５メガバイトのデジタル・データ伝送速度が必要となる。高品位ビデオ（ 「ＨＤＴＶ」）の場合は、１秒当たり１４５メガバイトものデジタル・データ送 信速度が必要となる場合もある。圧縮技術の誕生によってこれらデータ速度を低 下させることはできるが、アナログ・テレビジョン信号をデジタル形状に変換し たり、これらのデジタル信号をアナログ信号に再変換して従来のテレビジョン装 置上で見るためのエンコーダやデコーダは非常に高価である。したがって、光学 手段によるテレビジョン信号のアナログ送信は、潜在的に、かかる信号のデジタ ル送信よりも大幅に経済的となる。 かかるアナログ送信手段の１つは、ベースバンドのビデオ信号を用いて高周波 周波数キャリアを周波数変調することである。この変調された無線周波数キャリ アを用いて光信号が変調される。かかる周波数変調は、振幅変調よりもノイズを 受けにくいが、振幅変調方法で必要とされるよりも広い帯域が各テレビジョン・ チャンネルに必要となる。したがって、各ＦＭに基づくシステムにおいて各光伝 送リンク（例えば、各光ファイバ）によって搬送可能なテレビジョン・チャンネ ル数は、ある程度制限される可能性がある。更に、ビデオ用標準ＮＴＳＣフォー マットは、ビデオ・キャリアの振幅変調を必要とするので、テレビジョン・セッ ト側に又はファイバ伝送トランク（ｆｉｂｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔ ｒｕｎｋ）が同軸分配ネットワークに接続される地点にＦＭ信号をＮＴＳＣのＡ Ｍフォーマットに変換する手段が必要となる。かかるＦＭからＮＴＳＣ ＡＭへ の変換が必要なために、システムのコストが上昇することになる。 以上のことに鑑み、ビデオ・ベースバンド信号が高周波キャリア信号を振幅変 調し、無線周波数キャリア信号が光信号を振幅変調するシステムが、コストや簡 素さの観点からは、他のシステムよりも好ましい。高品質情報テレビジョン信号 の長距離２地点間分配（ｌｏｎｇ ｈａｕｌ ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔｄ ｅｌｉｖｅｒｙ）のためのＡＭシステムが開発されている。既知のように、かか るシステムは、デジタル・システム又はＦＭシステムよりも経済的であり、シ ステム全体でＡＭ信号フォーマットを維持するという利点がある。加えて、ＡＭ 信号の送出は、スクランブリング及び圧縮技術には透明である。 しかしながら、いくつかの現象によって、光信号の強度が振幅変調される、今 日の光リンクによって搬送可能な無線周波数チャンネルの数が限られてしまって いる。かかる現象の第１のものは、様々な種類の歪みが発光素子によって発生さ れる前に、変調信号としてレーザ又は他の発光素子に供給される無線周波数エネ ルギ量が制限されることである。この出力の制約は、各無線周波数チャンネルの 無線周波数出力の寄与の和に関連する。したがって、単一の光リンク上で８０の 無線周波数チャンネルを送信することを望む場合、これらのチャンネルの各々は 、４０チャンネルしかこのリンク上で送信されない場合に得られる出力の半分し か電力供給されない。各無線周波数キャリアの出力にかかる制限があると、これ らのキャリアの各々をシステムの白色ノイズ・レベルに近付けることになり、シ ステムの信号対ノイズ比に悪影響を及ぼす。各光リンクによって搬送されるチャ ンネル数を減らして、信号対ノイズ比を改善しようとする場合、使用しなければ ならないレーザ及び光ファイバの数が増大するので、全体的なシステムの複雑性 及びコストも上昇することになる。一方、ある制限を超えてレーザに供給される 無線周波数出力量を増大させようとすると、レーザが何種類かの歪みを生じる原 因となり、信号の質を低下させることになる。発明の概要 本発明によれば、従来のシステムと同数のチャンネルを送信する際に必要な光 ファイバが少なくて済む，無線周波数信号が光信号の強度を振幅変調するシステ ムが開発される。本発明のシステムは、デジタル又はＦＭシステムよりも経済的 であり、ＡＭ信号フォーマットを維持するという利点を保持している。 本発明によれば、複数の異なる波長の光信号を１本の光ファイバ上で送信する ことができる。例えば、送信機の位置では、第１群の無線周波数信号を用いて、 １３１０ｎｍの波長を有する信号を出力する第１の発光素子の出力強度を振幅変 調する。第２群の無線周波数信号を用いて、１５５０ｎｍの波長を有する第２の 発光素子の出力強度を振幅変調する。レーザとすることができる前記第１及び第 ２の発光素子の出力信号は、波長分割マルチプレクサのような光信号結合器に供 給される。この光信号結合器は、前記発光素子の出力信号を結合して１本の光フ ァイバ上で送信する。受信位置では、結合された光信号が分解即ちデマルチプレ クスされて受信機に供給され、元の第１及び第２群の無線周波数信号に再変換さ れる。更に、これらの無線周波数信号群を、単一広帯域無線周波数信号に結合す ることもできる。この例示システムは、光信号の送出に必要なファイバ本数を１ ／２にまで減少させることができる。 本発明のシステムは、１本の光ファイバ上で異なる波長の光信号を送信する場 合に伴う問題に対処するために設計された。例えば、通常は光ファイバは所謂ゼ ロ分散（ｚｅｒｏ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）波長では最少の色分散で光信号を送 信するので、このゼロ分散とは異なる波長で送信される信号の質は低下する。色 分散の単位は、ソース帯域のナノメータ当たりファイバ１キロメートル毎に広が るパルスのピコ秒である。本光通信システムは、通常、光分散を最少に抑えるた めに、１３１０ｎｍの波長を有する光信号を送信するために最適化されたファイ バを用いる。しかしながら、１３１０ｎｍ以外の波長の光信号の送信は劣化する 。本発明の一特徴によれば、ゼロ分散波長以外の波長を有する光信号を所与の光 ファイバ上で伝送するために出力する発光素子を変調する無線周波数信号群を、 １オクターブ未満の周波数を占めるように制限することによって、光信号の劣化 を低減することができる。即ち、群内の最も高い信号周波数は、当該群の最も低 い信号周波数の２倍よりも低い。かかるグループ化によって、受信機位置のファ イバを用いて、色分散による２次高調波歪みを除去することができる。 本発明の別の特徴によれば、同一ファイバ上を送信される多重化信号を独立し て補償するために、電気的及び／又は光学的補償要素が設けられる。かかる補償 は、例えば、レーザの電気−光変換プロセス及び／又はファイバ・リンク内のい ずれかの増幅器に起因する光通信システムにおける歪みを補償するために、選択 的に行うことができる。前記補償要素を用いて、先に論じた周波数のグループ化 では除去できない、分散による歪みを補償することもできる。この補償は、送信 機位置、受信機位置、又は送信機及び受信機位置の双方で実施してもよい。 また、本発明によれば、光ファイバの１本に、受信機位置から送信機位置への 逆送信経路を設けることができる。 したがって、本発明の目的は、光ファイバの本数を減らすことが必要な情報テ レビジョン信号を送信するためのＡＭ光通信システムを提供することである。 本発明の他の目的は、光ファイバのゼロ分散波長以外の波長で光ファイバ上を 送信される信号に対して分散による高調波歪みを最少に抑えることができる情報 テレビジョン信号を送信するためのＡＭ光通信システムを提供することである。 本発明の更に他の目的は、光信号の歪みを選択的に補償することができるＡＭ 光通信システムを提供することである。 本発明の更に他の目的は、逆送信経路を有する、情報テレビジョン信号を送信 するためのＡＭ光通信システムを提供することである。図面の簡単な説明 本発明のこれら及びその他の目的、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明を添 付図面と関連付けて読むことにより、よりよく理解されよう。 第１図は、本発明の第１実施例によって構成されたＣＡＴＶヘッドエンドの送 信部分の一例である。 第２図は、第１図のＣＡＴＶヘッドエンドに用いる一つの形の電気的補償要素 の一種の機能ブロック図である。 第３図は、第１図のＣＡＴＶヘッドエンドに用いる別の形の電気的補償要素の 機能ブロック図である。 第４図は、第１図のＣＡＴＶヘッドエンドに用いる別の形の電気的補償要素の 機能ブロック図である。 第５図は、本発明の第１実施例によって構成されたＣＡＴＶヘッドエンド又は 遠隔ハブの受信機部分の一例である。 第６図は、第５図の受信機に用いて好適な電気補償要素の機能ブロック図であ る。 第７図は、本発明の第２実施例によって構成されたＣＡＴＶヘッドエンドの送 信部分の一例である。 第８図は、本発明の第２実施例によって構成されたＣＡＴＶヘッドエンド又は 遠隔ハブの受信機部分の一例である。好適実施例の詳細な説明 以下、広帯域無線周波数信号に対応する光信号をＣＡＴＶヘッドエンド位置間 で、又はＣＡＴＶヘッドエンド位置から当該ヘッドエンドが担当する領域内にあ る１つ以上の遠隔位置へ送出する光通信システムを用いて、本発明を説明する。 かかる記載は説明のみを目的とするものであり、この点について限定される訳で はない。 ここで第１図を参照すると、本発明の第１実施例によって構成されたＣＡＴＶ ヘッドエンドの送信部分の一例が示されている。このヘッドエンドには、他のヘ ッドエンド又は遠隔ハブに送信すべき多数の情報チャンネル（チャンネル２から チャンネルｄ）が存在する。この図示した例では、チャンネルは、ベースバンド において６ＭＨｚの帯域を占めるテレビジョン・チャンネルである。しかしなが ら、本発明は、ネットワークを介する任意の種類の情報送信にも適用可能である 。ベースバンドの情報チャンネルは各々、ＣＡＴＶヘッドエンドの設置で通常見 られる形式の各変調器（例えば、サイエンティフィック・アトランタ製モデル６ ３５０）に供給される。各変調器は、当該変調器によって供給される無線周波数 キャリア上にベースバンド・チャンネルを載せる（ｉｍｐｏｓｅ）役割を果たす 。例えば５４〜５５０ＭＨｚの範囲で６ＭＨｚ毎に高くなる変調無線周波数信号 を生成することができるＣＡＴＶヘッドエンドには、標準型のプラグイン式の変 調器が共通して使用されている。したがって、第１図に示すように、チャンネル ２〜ａと表記された第１群のベースバンド信号は、例えば、５４〜１７４ＭＨｚ の範囲のキャリア周波数を有する第１群の変調器に供給される。ａ＋１〜ｂと表 記された第２群のベースバンド信号は、例えば、１７４〜２７６ＭＨｚの範囲の キャリア周波数を有する第２群の変調器にそれぞれ供給される。ｂ＋１〜ｃと表 記された第３群のベースバンド信号は、例えば、２７６〜４０２ＭＨｚの範囲内 のキャリア周波数を有する第３群の変調器にそれぞれ供給される。ｃ＋１〜ｄと 表記された第４群のベースバンド信号は、例えば、４０２〜５５２ＭＨｚの範囲 のキャリア周波数を有する第４群の変調器にそれぞれ供給される。 上述の図示例では、４つの群のベースバンド信号が示されている。本発明は、 種々の群数が規定されるシステムにも同等に適用可能である。第１図の実施例で は、４つの群のベースバンド信号の各々は、各無線周波数信号結合器１１〜１４ によって、各周波数範囲内の広帯域信号に結合される。結合器１１〜１４から出 力される広帯域無線周波数信号の各々は、各バッファ増幅器ＢＡ及び等化器を通 され、各レーザ２１〜２４の光出力を振幅変調するための等価の信号を供給する 。第１図のシステムに用いて好適な送信回路の詳細は、１９９１年９月３日に出 願され共に譲渡された出願第０７／７５４，０２９号に見ることができる。 レーザ２１及び２２は、波長分割マルチプレクサ１５によって光学的に結合即 ち多重化されて単一モードの１３１０ｎｍゼロ分散光ファイバ１上を送信される 異なる波長の光信号を放出する第１レーザ対を構成する。レーザ２３及び２４は 、波長分割マルチプレクサ２０によって多重化されて単一モードの１３１０ｎｍ ゼロ分散光ファイバ２上を送信される異なる波長の光信号を放出する第２レーザ 対を構成する。波長分割マルチプレクサ１５及び２０は結合ファイバ型（ｃｏｕ ｐｌｅｄ−ｆｉｂｅｒ ｔｙｐｅ）であることが好ましいが、本発明はこれに限 定されるものではない。この好適な実施では、レーザ２１は１３１０ｎｍの光信 号を出力し、レーザ２２は１５５０ｎｍの光信号を出力し、レーザ２３は１３１ ０ｎｍの光信号を出力し、レーザ２４は１５５０ｎｍの光信号を出力する。レー ザ２１〜２４は分散フィードバック型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ−ｆｅｅｄｂａ ｃｋ ｔｙｐｅ）レーザであることが好ましい。１９９１年９月３日に出願され た”Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ａ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕ ｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の、共に譲渡された米国出願第 ０７／７５３，９５２号に記載されているように、１３１０ｎｍのバックアップ ・レーザ（図示せず）及び１５５０ｎｍのバックアップ・レーザ（図示せず）を 設けて、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍのレーザの一方又は両方をそれぞれバッ クアップするようにしてもよい。第１図のシステムは、１本の光ファイバ上で多 重化される異なる波長の２つの光信号を示しているが、本発明は、１本の光ファ イバ上に異なる波長の２つ以上の光信号を多重化するシステムにも容易に適用可 能である。 第１好適実施例のシステムにおける、各周波数範囲における好ましいチャンネ ル数、無線周波数帯域に対応する光信号の周波数、及びレーザのレーザ出力を第 １表に示す。 これらの数は単に例示的なものであり、本発明はこれに限定されない。 第１表の実施例によると、結合されて１５５ーｎｍレーザ２２及び２４へ並び に１３１０ｎｍレーザ２３へ供給される無線周波数信号の周波数帯が占めるのは 、各々１オクターブ未満である。即ち、この周波数帯において最も高い信号周波 数は、この周波数帯における最も低い信号周波数の２倍よりも低い。この構成は 、１５５０ｎｍに対する色分散による高調波歪みのような、いかなる二次高調波 歪みもこの周波数帯の範囲外となり、受信機位置でフィルタ処理できるので有利 である。 光ファイバ・ランド（ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒ ｌａｎｄ）２は１３１ ０ｎｍのゼロ分散波長光ファイバであるので、１３１０ｎｍの光信号は最少の色 分散で送信され、１５５０ｎｍの光信号は同一ファイバ上で、色分散は増大する が光損失は最少で送信される。加えて、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ信号の双 方は、他の種類の歪みも受ける。かかる歪みの主要源の１つは、電気／光変換器 、即ち本システムではレーザである。光リンク内の光増幅器も、歪みを発生する ことがある。 かかる歪みを補償するために、本発明のＣＡＴＶヘッドエンドには、光信号の 高調波歪みを独立して補償する電気的補償要素３６〜４０が組み込まれる。第２ 図は、一つの形の電気的補償要素の一種の機能ブロック図である。この要素は、 対応する等化回路の出力に端子９１７で接続され、端子９１９で対応するレーザ に信号供給を行う。この図に示される要素は特に分散の補償に適している。無線 周波数変調信号は方向性カプラ９１０によって２つの経路に分割され、信号の出 力の殆どは主経路を通じて送信され、これよりかなり小さな部分が歪み経路を通 じて送信される。主経路は、プラグイン式の抵抗パッド９１２、遅延ネットワー ク９１４、及び整合ネットワーク９１６を含む。抵抗パッドは、レーザ・ダイオ ードの所望の変調指数に対する主経路の無線周波数変調信号のレベルを設定する 。遅延ネットワーク９１４は所定長の同軸ケーブルとすることができ、歪み経路 による無線周波数変調信号の通過とほぼ同じ時間量だけ、主経路の信号を遅らせ るために用いられる。整合ネットワーク９１６は、遅延ネットワーク９１４の出 力インピーダンスをレーザの低入力インピーダンスに整合させる。 歪み経路は、プラグイン式の抵抗パッド９１８、歪み発生器９２０、歪み信号 調節ネットワーク９２３及び整合ネットワーク９３２を含む。パッド９１８は、 光信号が受けた歪みとほぼ同じ振幅の歪み信号を歪み経路が発生するように、変 調信号のサンプルのレベルを設定する。一方、歪み発生器９２０は、ファイバ・ システムにおいて光送信システムが光信号を歪ませるのと同様な方法で、入力変 調信号のサンプルを歪ませる。歪み発生器９２０は、例えば、二次歪み又は三次 歪みを発生することができる。歪み信号の位相及び振幅を独立して調節するため に調節ネットワーク９２３が用いられ、信号は整合ネットワーク９３２に入力さ れる。整合ネットワーク９３２は、ネットワーク９２３の出力インピーダンスを レーザの低入力インピーダンスに整合させる。 同じ位相及び振幅を有するが方向が反対（１８０度位相ずれ）の歪み信号を生 成し、光送信システムによって生じた歪みを除去するために、歪み信号調節ネッ トワーク９２３によって調節が行われる。ネットワーク９２３は、２本の脚部、 具体的には、同相脚部と直角脚部とを含む。個々の脚部は、歪み発生器９２０か ら発生された歪み信号を分割する方向性カプラ９１２から信号供給を受ける。歪 み信号の一部は、反転ネットワーク９２４と振幅調節ネットワーク９２８とを含 む同相脚部を通過する。歪み信号の他の部分は、反転ネットワーク９２６と位相 調節ネットワーク９３０とを含む直角脚部を通過する。 反転ネットワーク９２４は、送信システムにおいて発生された歪みを除去する ように、歪み信号に正しい方向を与える。また、歪み信号の振幅は周波数の関数 として調節される。直角脚部はこの調節には独立であり、位相調節信号を生成す る。この信号の全振幅は、位相調節ネットワーク９３０によって変化させること ができる。位相調節信号はネットワーク９２８からの振幅調節済みの信号と結合 され、整合ネットワーク９３２に入力するために位相及び振幅が調節された歪み 信号を生成する。反転ネットワーク９２６は、位相調節を進み又は遅れとするこ とができるように、歪み信号の正しい方向の選択を許容する。 調節ネットワーク９２８及び９３０は、利得が温度の関数として変化する要素 を含む。これらの要素から所定の利得を維持するために、温度補償回路９３６が 設けられている。温度補償回路９３６は、感温センサで周囲温度を測定し、バイ アス電流及び感温素子の動作点を調節する。 第３図は、本発明のシステムに用いることができる別の形の電気的補償要素の 機能ブロック図である。第３図の補償要素は、電気−光変換及び／又は光増幅器 による歪みの補償に特に適したものである。本実施例では、第２図の電気的補償 要素と同様の機能を実行する要素を、同様の番号で引用することとする。第３図 の電気的補償要素は、主に歪み信号調節ネットワーク９２３の構成において、第 ２図の要素と異なっている。具体的には、振幅調節ネットワーク９２８は、周波 数の関数としての振幅調節が高域フィルタ９３６及び低域フィルタ９３８によっ て行われるダイプレクサ・フィルタ構成を含む。高域及び低域のフィルタ・ネッ トワーク９３６、９３８に信号供給を行う反転ネットワーク９２４は、二つの出 力を有するので、第２図の反転ネットワーク９２４と構造は異なるが、機能は同 様である。振幅調節ネットワーク９２８は、高域フィルタ９３６及び低域フィル タ９３８からの出力を円滑に結合する等化ネットワーク９３９を含む。歪み信号 調節ネットワーク９２３内の直角脚部は、第２図に見られるものと機能が同様な 、反転ネットワーク９２６及び位相調節ネットワーク９３０を含む。振幅調節ネ ットワーク９２８及び位相調節ネットワーク９３０の出力は方向性結合器９４０ において結合されてから整合ネットワーク９３２に入力される。例えば、ある長 さの同軸ケーブルによって形成される遅延ネットワーク９４２は、等化ネットワ ーク９３９によって、直角脚部において見られる遅延を同相脚部のそれと等しく する。 第２図及び第３図の要素として用いるのに適した、好適なしかしながら例示的 な回路は、共に譲渡された”Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏ ｒ Ｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ”という名称の係属中の出願第８０５，２５１ 号、及び”Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｄｉｓ ｔｏｒｔｉｏｎ”という名称の出願第８０５，２５９号に記載されている。 本発明のシステムに用いるための好適な電気的補償要素は、二次及び三次の歪 み積を発生する歪み発生器を含む。かかる要素を、第４図を参照しながら説明す る。第４図の補償要素は、二次及び三次の歪みを発生する歪み発生器７２０を含 む。歪み経路は、二次歪み成分のための第１歪み経路と、三次歪み成分のための 第２歪み経路とを含む。これらの経路の各々にある調節ネットワークの各出力は 、方向性カプラ８５０によって結合される。方向性カプラ８５０からの補償信号 は、方向性カプラ８１６において、歪みを有するＲＦ入力信号と結合される。第 ４図の要素として用いるのに適した、好適であるがしかしならがら例示的な回路 は、１９９２年１０月９日に出願された”Ｐｏｓｔ−ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｃ ｉｒｃｕｉｔ Ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｉｎ Ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称 の、共に譲渡された係属中の出願第０７／９５８，９７６号に記載されている。 １５５０ｎｍレーザ２２及び２４に供給される無線周波数帯は、１オクターブ 未満に制限されることを先に論じた。また、１３１０ｎｍレーザ２３に供給され る無線周波数の１７４〜２７６ＭＨｚ帯も、１オクターブ未満に制限されること も指摘した。つまり、これらの帯域各々に対する二次高調波歪みは、受信機位置 でのフィルタ処理によって除去することができる。したがって、信号を補償する 補償要素３７、３８及び３９は、通常は三次歪み積のみを補償するために必要で あり、第２図又は第３図にあるような補償要素は、三次歪みを発生する歪み発生 器と共に用いればよい。しかしながら、５４〜１７４ＭＨｚの無線周波数帯は、 １オクターブよりも広い。したがって、結合器１１の出力とレーザ２１との間に 設けられた電気的補償要素３６は、この周波数帯に対応する光信号の二次及び三 次の歪み積を補償することが好ましく、第４図にあるような補償要素を用いれば よい。一つの形の補償要素をシステムに組み込むことに関して得られる製造効率 を考慮すれば、補償要素３６〜３９の各々を、第４図に示した形式のものとして もよい。 以上のように、本発明によれば、送信機位置において「事前歪み（ｐｒｅｄｉ ｓｔｏｒｔｉｏｎ）」補償を行って、レーザの非直線性を補償する。光リンクの 中に光増幅器が存在する場合、このレーザ及び光増幅器の非直線性を補償するた めに、事前歪み補償を行うことができる。多数の受信機位置があるシステムでは 、ある量の色分散の独立した事前補償を、特に１５５０ｎｍ信号に対して送信機 と受信機との間の共通の長さの光ファイバに対して行うこともできる。かかる事 前補償は、上述の電気的補償回路に適切な調節を行うか、或は光学的補償要素２ ５及び３０を含ませることによって達成することができる。光学的補償要素２５ 及び３０は、破線のボックスで表わされており、これらが光学的にシステムに含 まれていることを示す。光学的補償要素２５及び３０は、例えば、レーザ２２及 び２４から出力された信号が標準の光ファイバ１及び２を通じて受信位置まで送 信されるときに受ける分散特性とは反対の分散特性を有する光ファイバとするこ とができる。特定の特性を補償するのに適した補償用光ファイバは、まず、送信 中に補償されるべき光信号が受ける分散特性を決定することによって作成するこ とができる。通常、かかる特性は二次及び三次の高調波歪みを表わし、これらは 当技術ではそれぞれ複合二次ビート及び複合三重（ｔｒｉｐｌｅ）ビートとして 知られている。材料、ドーピング、及びコアとクラッディングとの間の光の分割 のようなファイバ・パラメータを変化させることで、決定された特性とは逆の分 散特性を有するファイバが作成される。 以上のように、本システムの電気的補償要素及び／又は光学的補償要素は、フ ァイバ通信システムにおいて、色分散、電気−光変換プロセス、及び／又は光リ ンク内の増幅器による光信号の高調波歪みを独立して「事前補償する」機能を提 供する。送信機位置における事前補償の１つの利点は、単一の電気的及び／又は 単一の光学的事前補償要素を用いて、例えば、複数の遠隔ハブに送信するために 光信号を補償することができることである。 本発明の教示は、分散シフト型（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ）単 一モード１５５０ｎｍファイバを用いた光通信システムに用いるように、容易に 改造することができる。１５５０ｎｍ光信号は、かかるファイバ中を、ゼロ分散 及び最少の損失で伝送することができる。しかしながら、かかるファイバ内を伝 送される１３１０ｎｍ光信号は色分散を受ける。また、１３１０ｎｍ及び１５５ ０ｎｍ光信号の双方は、電気−光変換プロセス及び／又は増幅機による歪みも受 ける。 次に第５図を参照すると、本発明の第１実施例によって構成されたＣＡＴＶヘ ッドエンド又は遠隔ハブの受信機部分の一例が示されている。光ファイバ１及び ２は、第１図の送信機部分によって出力されて結合即ち多重化された１３１０ｎ ｍ及び１５５０ｎｍの光信号を送出する。光ファイバ１及び２からの光信号は、 それぞれ、光分解器即ち波長分割マルチプレクサ４５及び５０に供給される。波 長分割マルチプレクサ４５は、光ファイバ１によって搬送される多重化光信号を 、光検出器５１に供給されるレーザ２２からの１５１０ｎｍの光信号と光検出器 ５０に供給されるレーザ２１からの１３１０ｎｍ信号とに分解（ｄｅｍｕｌｔｉ ｐｌｅｘ）する。波長分割マルチプレクサ５０は、光ファイバ２によって搬送さ れた多重化光信号を、光検出器５３に供給されるレーザ２４からの１５１０ｎｍ の光信号と光検出器５２に供給されるレーザ２３からの１３１０ｎｍの信号とに 分解する。 分解された光信号は、それぞれの光検出器に供給される。ＰＩＮフォトダイオ ードのような光検出器は、それらの入力に供給される強度変調された光信号を振 幅変調電流信号に変換する。光検出器の出力は、光検出増幅器によって増幅され る。この増幅器は、プッシュープル・トランスインピーダンス増幅器、又はＣＡ ＴＶの用途に設計された他の適宜の形式のものとすることができる。光検出増幅 器の無線周波数出力はバッファ増幅器によって増幅され、フィルタ８０、８１、 ８２及び８３の内の１つに出力される。光検出器、光検出増幅器、及びバッファ 増幅器全体で、光受信機を構成する。本システムに用いて好適な光受信機の詳細 は、１９９１年９月３日に出願され共に譲渡された米国出願第０７／７５４，０ ２９号に記載されている。更に、１９９１年９月３日に出願され”Ｏｐｔｉｃａ ｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ａ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の、共に譲渡された米国出願第０７／７５３，９ ５２号に記載されているように、受信機７０〜７３の１台以上をバックアップす るためのバックアップ光受信機（図示せず）を設けてもよい。 バッファ増幅器の出力は、それぞれ、フィルタ８０〜８３に供給される。これ らは、多極楕円バンドパス・フィルタ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐｏｌｅ ｅｌｌｉ ｐｔｉｃａｌ ｂａｎｄｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）である。これらのフィルタは 、特定の信号経路上で対象となる周波数帯以外の周波数を減衰させると共に、広 帯域ノイズが帯域間で結合するのを防止するように動作する。フィルタ８０〜８ ３の各々は、各無線周波数テスト・ポイント８５〜８８に接続されている。無線 周波数テスト・ポイントは、対応するフィルタによって出力される信号の一部を 取り出すための方向性カプラである。また、無線周波数テスト・ポイントは、そ れぞれ、従来の設計によるパッド９０〜９３に結合されている。パッド９０及び ９１は結合器９５に接続され、パッド９２及び９３は結合器９６に接続されてい る。パッド９０〜９３は、結合器９５及び９６に供給される信号の振幅を等化す るように選択される差込み可能なユニットである。各パッドに要求される減衰は 、無線周波数テスト・ポイント８５〜８８によりフィルタ８０〜８３の出力を監 視することによって決定される。結合器９５及び９６の各出力は、結合器９７に 接続されているフィルタ７８及び７９に供給される。結合器９７の出力は、等化 器トリム（ｔｒｉｍ）回路９８に接続され、これは、サイエンティフィック・ア トランタ製モデル６４５１ＨＥ／ドライバ増幅器のようなハイブリッド増幅器９ ９に信号供給を行う。ハイブリッド増幅器９９の出力は、第１図に示した送信機 部分に供給される無線周波数入力に対応する広帯域無線周波数信号である。 受信機においてバンドパス・フィルタを用いる場合、単一の帯域が生成される ようにフィルタ８０〜８３の出力を結合することが望ましい。例えば、フィルタ ８０の出力をフィルタ８２の出力と結合すれば、５４〜２７６ＭＨｚの信号帯が 生成されよう。 等化器トリム回路９８の目的は、結合器９７から出力される信号を平滑化する ことである。この点について、２種類の調整が信号に必要となる。まず、結合器 からの信号は「傾けられる」。即ち、高い方の周波数信号と低い方の周波数信号 との振幅間に差があることがあり、この差は周波数帯にわたって線形に変化する 。第２に、周波数帯のある点において、及び特に種々の光リンクによって搬送さ れ るサブバンド間の界面において、あるチャンネル又はチャンネル群がそれらを取 り囲むチャンネルよりも高い又は低い振幅を有すること、即ちノッチが応答に現 われる。周波数応答におけるこれらのノッチ即ちピークを平滑化することが望ま しい。 この第１実施例の好適実施では、送信機位置にのみ電気的及び／又は光学的補 償要素を用いているが、この送信機位置の補償要素に加えて、又はこれらの代わ りに、受信機位置に電気的及び／又は光学的補償要素を設け、光信号を独立して 補償することも考えられる。かかる「事後補償（ｐｏｓｔ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔ ｉｏｎ）」を実施するためには、電気的補償要素１３０〜１３３を、光受信機内 の光検出増幅器とバッファ増幅器との間に設ければよい。代替案として、補償要 素をバッファ増幅器の後に配置してもよい。電気的補償要素１３０〜１３３は、 各光信号の送信において生じた歪みを除去するために、振幅及び位相を調節した 信号を発生するための回路である。 第６図は、受信機位置に用いて好適な電気的補償要素の概略ブロック図である 。電気的補償要素への無線周波数入力は、第５図の光検出増幅器からの出力であ る。歪みを有する無線周波数信号は、方向性カプラ８１０によって２つの経路に 分割される。出力の殆どは、主経路内のプラグイン・パッド８１２に結合され、 これより少ない量が第２補償経路内のプラグイン・パッド８１５に結合される。 主経路は、プラグイン・パッド８１２と遅延ネットワーク８１４とを含む。遅延 ネットワーク８１４は、同軸送信線、分散遅延線その他の適当な遅延ネットワー クとすることができ、信号が事後歪み経路を通過するための時間にほぼ等しい遅 延を、主経路に与える。 歪み経路は、プラグイン・パッド８１５、歪み発生器８２０、方向性カプラ８ ２２、８３２、８２３及び歪み信号調節ネットワーク８２３を含む。プラグイン ・パッド８１５は、所望の歪みの振幅、高次歪みの抑制、及び広帯域無線周波数 信号の抑制に関して歪み発生器の出力を最適化するように、信号レベルを歪み発 生器８２０に設定するために用いられる。歪みを有する広帯域無線周波数信号は 、プラグイン・パッド８１５から歪み発生器８２０に進む。歪み発生器８２０の 目的は、主に二次又は三次の相互変調歪みを発生しつつ、広帯域無線周波数信号 を 実質的に抑制することである。歪み発生器８２０の出力は、歪み信号の位相及び 振幅を調節する調節ネットワーク８２３に供給される。具体的には、歪み発生器 ８２０の出力は、方向性カプラ８２２によって、２つの経路、即ち、Ｉチャンネ ルと呼ぶことにする同相経路と、Ｑチャンネルと呼ぶことにする９０度位相シフ ト直角経路に分割される。ＩチャンネルはＩチャンネル可変利得ネットワーク８ ２４を含み、Ｑチャンネルは微分器８２６、Ｑチャンネル可変利得ネットワーク ８２８及び遅延８３０を含む。Ｉ及びＱチャンネル内の信号の利得及び位相は、 受信された無線周波数信号の歪みを適切に補償するように調節される。Ｉ及びＱ チャンネルの出力は方向性カプラ８３２によって結合されて補償信号となる。方 向性カプラ８３４は、補償経路からの出力を検査のために供給する。方向性カプ ラ８３２からの補償信号は、方向性カプラ８１６によって、主信号経路内の歪み を有する無線周波数入力信号と結合される。Ｉチャンネル及びＱチャンネルにお いて利得及び位相に適切な調節を行って、歪みを有する無線周波数入力信号と補 償信号とを組み合わせることにより、無線周波数入力信号内の歪みは除去され、 或は大幅に抑制される。これらの経路を結合するに抵抗の整合を用いることもで きる。 第６図の要素として用いるのに適した、好適であるがしかしならがら例示的な 回路、ならびに二次及び三次の歪みを補償する回路は、１９９２年１０月９日に 出願された”Ｐｏｓｔ−ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｆｏｒ Ｒｅ ｄｕｃｉｎｇ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｉｎ Ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の、共に譲渡された係属中の 出願第０７／９５８，９７６号に記載されている。 以上のように、第５図の受信機に電気的補償要素を設けることにより、光信号 を独立して「事後補償」することができる。先に論じたように、好適実施例では 、１５５０ｎｍ及び１３１０ｎｍの光信号の１つに対応する無線周波数帯は、二 次歪みがフィルタ８１〜８３によって処理されるように構成されている。したが って、電気的補償要素１３１〜１３３は、対応する信号の三次歪み積を補償する ように用いることもできる。補償要素１３０を用いて、二次及び三次の歪み積を 補償することもできる。 分散の強度はファイバ長に左右されるので、事後補償は、異なる長さの光リン クによって単一のＣＡＴＶヘッドエンドにリンクされる遠隔ハブにおいて特に有 利である。かかるシステムでは、事後補償によって、各遠隔ハブに送信される光 信号が受ける特定の分散特性及び／又は電気−光変換歪みの補償も可能となる。 この様に、本発明によれば、送信機における事前補償の代わりに、又はこれを補 って、受信機位置において事後歪み補償を行うことができる。特に１５５０ｎｍ 信号に対して分散を補償するには、光学的補償要素１２５及び１３０を設ければ よい。光学的補償要素１２５及び１３０は、例えば、レーザから出力された光信 号が標準の単一モード１３１０ｎｍ光ファイバ１及び２を介して受信位置まで送 信されるときに受ける分散特性と反対の分散特性を有する光ファイバとすること ができる。材料、ドーピング、及びコアとクラッディングとの間の光の分割のよ うなファイバ・パラメータを変化させることによって、決定された特性と反対の 分散特性を有するファイバが作成される。 第１図〜第６図によって記載された光通信システム全体においては、分散及び ／又は電気−光変換による歪み成分を補償及び／又はフィルタ処理するための種 々の技術が、特定のシステムの必要性又は必要条件に応じて用いられる。第１実 施例の教示は、情報テレビジョン信号の送信のためのＡＭファイバ・システムに おいて、これらの技術をいかにして効果的に使用するかを例示したものである。 かかるシステムのＡＭ送信は信号変換を必要としないので、システム要素の数を 減らすことができる。重要なのは、本発明のシステムは、波長分割マルチプレク サを用いることによって、従来のＡＭシステムよりも少ない光ファイバを用いて 信号の送出を達成し、これによって、１つではなく少なくとも２つの信号を各フ ァイバを通じて送出できるということである。ここに開示した分散及び歪み補償 技術を実施することによって、光ファイバのゼロ分散波長とは異なる波長で送信 される光信号が劣化することはない。これらの技術は、長距離の多重ＡＭファイ バ通信システムの実現を実用的にするものである。本発明の第１実施例によるシ ステムの一例ではあるが例示的な仕様は、以下の通りである。 ここで第７図を参照すると、本発明の第２実施例によって構成されたＣＡＴＶ ヘッドエンドの送信部分の一例が示されている。第２実施例は、第１図に示した ＣＡＴＶと同様であるが、送信する無線周波数信号帯を追加するためのレーザを 含むと共に、逆送信経路も含む。第７図のＣＡＴＶヘッドエンドには、他のヘッ ドエンド又は１つ以上の遠隔ハブに送信する多数の情報チャンネル（チャンネル ２〜チャンネルｇ）が存在する。これらのチャンネルは、ベースバンドで６ＭＨ ｚの帯域を占めるテレビジョン・チャンネルである。ベースバンド情報チャンネ ルの各々はそれぞれの変調器に供給され、各変調器は、当該変調器によって供給 される無線周波数キャリア上にベースバンド・チャンネルを載せる。第７図に示 すように、チャンネル２〜ａと表記された第１群のベースバンド信号は、例えば 、５４〜１５０ＭＨｚの範囲のキャリア周波数を有する第１群の変調器に供給さ れる。ａ＋１〜ｂと表記された第２群のベースバンド信号は、例えば、１５０〜 ２２２ＭＨｚの範囲のキャリア周波数を有する第２群の変調器にそれぞれ供給さ れる。ｂ＋１〜ｃと表記された第３群のベースバンド信号は、例えば、２２２〜 ２７６ＭＨｚの範囲内のキャリア周波数を有する第３群の変調器にそれぞれ供給 される。ｃ＋１〜ｄと表記された第４群のベースバンド信号は、例えば、２７６ 〜３３０ＭＨｚの範囲のキャリア周波数を有する第４群の変調器にそれぞれ供給 される。第５群のベースバンド信号ｄ＋１〜ｅは、例えば、３３０〜４０２ＭＨ ｚの範囲のキャリア周波数を有する第５群変調器にそれぞれ供給される。ｅ＋１ 〜ｆと表記された第６群のベースバンド信号は、例えば、４０２〜４７４ＭＨｚ の 範囲のキャリア周波数を有する第６群の変調器にそれぞれ供給される。最後に、 ｆ＋１〜ｇと表記された第７群のベースバンド信号は、例えば、４７４〜５５２ ＭＨｚの範囲のキャリア周波数を有する第７群の変調器にそれぞれ供給される。 第７図の実施例では、７つの群のベースバンド信号の各々は、それぞれの無線 周波数信号結合器３０１〜３０７によって、それぞれの周波数範囲の広帯域信号 に結合される。結合器３００〜３０７から出力される広帯域無線周波数信号の各 々は、それぞれのバッファ増幅器ＢＡ及び等化器を通され、それぞれのレーザ３ １１〜３１７の光出力を振幅変調するための等化信号が発生される。 レーザ３１１及び３１２は、異なる波長の光信号を放出する第１レーザ対を構 成し、これらの信号は、波長分割マルチプレクサ３２１によって光学的に結合即 ち多重化されて、単一モード１３１０ｎｍのゼロ分散光ファイバ４０１上を伝送 される。レーザ３１３及び３１４は、異なる波長の光信号を放出する第２レーザ 対を構成し、これらの信号は波長分割マルチプレクサ３２２によって多重化され 、単一モード１３１０ｎｍの光ファイバ４０２上を伝送される。レーザ３１５及 び３１６は、異なる波長の光信号を放出する第３レーザ対を構成し、これらの信 号は波長分割マルチプレクサ３２３によって多重化され、単一モード１３１０ｎ ｍの光ファイバ４０３上を伝送される。レーザ３１７は、第１波長の光信号を放 出し、これは波長分割マルチプレクサ３２４に供給され、１３１０ｎｍの光ファ イバ４０４上を伝送される。以下で詳しく論ずるが、波長分割マルチプレクサ３ ２４は、１箇所以上の遠隔位置から送信される逆経路光信号も受信し、これら逆 経路光信号を光検出器５２０に供給する。波長分割マルチプレクサ３１２〜３２ ４は結合ファイバ型であることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。波 長分割マルチプレクサ３２４は、順経路及び逆経路の光信号が存在するため、他 の波長分割マルチプレクサよりも高い分離性及び低いクロストーク値を必要とす る。 この好適実施例では、レーザ３１１は１３１０ｎｍの光信号を出力し、レーザ ３１２は１５５０ｎｍの光信号を出力し、レーザ３１３は１３１０ｎｍの光信号 を出力し、レーザ３１４は１５５０ｎｍの光信号を出力し、レーザ３１５は１３ １０ｎｍの光信号を出力し、レーザ３１６は１５５０ｎｍの光信号を出力し、レ ーザ３１７は１５５０ｎｍの光信号を出力する。レーザ３１１〜３１７は分散フ ィ ードバック型レーザであることが好ましい。１９９１年９月３日に出願された” Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ａ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉ ｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の、共に譲渡された米国出願第０７ ／７５３，９５２号に記載されているように、１３１０ｎｍのバックアップ・レ ーザ（図示せず）及び１５５０ｎｍのバックアップ・レーザ（図示せず）を設け て、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍのレーザの一方又は両方をそれぞれバックア ップするようにしてもよい。第４図のシステムは１本の光ファイバ上で多重化さ れる異なる波長の２つの光信号を示すが、本発明は、１本の光ファイバ上に異な る波長の２つ以上の光信号を多重化するシステムにも容易に適用可能である。 第２好適実施例のシステムにおける各周波数範囲における好ましいチャンネル 数、無線周波数帯域に対応する光信号の周波数、及びレーザのレーザ出力を第２ 表に示す。 これらの数は単に例示的なものであり、本発明はこれに限定されない。 第２表の実施例によれば、結合されて１５５０ｎｍレーザに供給される無線周 波数信号の周波数帯が占めるのは、各々１オクターブ未満である。即ち、この周 波数帯において最も高い信号周波数は、この周波数帯における最も低い信号周波 数の２倍よりも低い。この構成は、色分散による高調波歪みのような任意の二次 高調波歪みもこの周波数帯の範囲外となり、受信機位置でフィルタ処理できるの で有利である。更に、５４〜１５０ＭＨｚの周波数帯を除いて、結合され１３１ ０ｎｍレーザに供給される無線周波数信号の周波数帯が占めるのは、各々１オク ターブ未満である。この場合も、この構成では、二次高調波歪みを受信機位置で フィルタ処理することができる。 光ファイバ４０１〜４０４は１３１０ｎｍのゼロ分散波長光ファイバであるの で、１５５０ｎｍの光ファイバは色分散による歪みを受けるという問題がある。 加えて、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ信号は、例えば、電気−光変換プロセス 及び／又は光リンク内の増幅器による歪みを受ける。 かかる歪みを補償するために、本発明の第２実施例のＣＡＴＶヘッドエンドに は、独立して光信号の高調波歪みを補償するために電気的補償要素３７１〜３７ ７が組み込まれる。電気的補償要素３７１〜３７７は、光信号の送信において発 生した歪みを除去するように、振幅及び位相が調節された信号を発生する回路で ある。第７図の例示システムにおいて用いて好適な電気的補償要素については、 第２〜４図に関連して先に述べた。 １５５０ｎｍレーザ３１２、３１４、３１６及び３１７に供給する無線周波数 帯、及び１３１０ｎｍレーザ３１３、３１５に供給する無線周波数信号の周波数 帯は、１オクターブ未満であることを先に論じた。したがって、これらの帯域各 々の二次高調波歪みは、受信機においてフィルタ処理することができる。しかし ながら、かかるフィルタ処理は、これらの信号から三次歪み積を除去する役は果 たさない。したがって、信号を補償する補償要素３７２〜３７７は、通常は三次 歪み積のみを補償するために必要であり、第２図又は第３図にあるような補償要 素は、三次歪みを発生する歪み発生器と共に用いられる。しかしながら、５４〜 １５０ＭＨｚの無線周波数帯は１オクターブよりも広いので、補償要素３７１は この帯域に対応する光信号の二次及び三次の歪み積を補償することが好ましい。 再び、ある製造効率を考慮すれば、補償要素３７１〜３７７の各々は第４図に関 して論じた形式のものでよい。 以上のように、本発明によれば、送信機位置において「事前歪み」補償を行っ て、レーザの非直線性を補償する。光リンク内に光増幅器が存在する場合、事前 歪み補償を行って、レーザ及び光増幅器の非直線性を補償することができる。多 数の受信位置を有するシステムでは、送信機と受信機との間の光ファイバの共通 の長さに対して、ある量の独立した色分散の事前補償を、特に１５５０ｎｍ信号 に対して行うことができる。かかる事前補償は、上述の電気的補償回路に適切な 調節を施すことによって、又は光学的補償要素３２５〜３２８を含めることによ って達成することができる。光学的補償要素３２５〜３２８は破線ボックスで表 わされており、これらが光学的にシステムに含まれていることを示す。光学的補 償要素３２５〜３２８は、例えば、レーザ３７２、３７４、３７６、及び３７７ から出力された光信号が標準の光ファイバ４０１〜４０４上を受信機位置まで送 信されるときに受ける分散特性と反対の分散特性を有する光ファイバとすること ができる。 このように、本システムにおける電気的及び／又は光学的補償要素は、色分散 、電気−光変換プロセス、及び／又は光リンク内の増幅器による光信号の高調波 歪みをファイバ通信システムにおいて独立して事前補償する機能を提供する。送 信機位置での事前補償の利点の１つは、単一の電気的及び／又は単一の光学的事 前補償要素を用いて、例えば、複数の遠隔ハブに送信するために光信号を補償で きることである。 ここで第８図を参照すると、本発明の第２実施例によって構成されたＣＡＴＶ 又は遠隔ハブの受信機部分の一例が示されている。光ファイバ４０１、４０２、 及び４０３は、第７図の送信機部分によって出力されて結合即ち多重化された１ ３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ光信号を送出する。光ファイバ４０４はレーザ３１ ７によって出力される１５５０ｎｍ光信号を送出する。光ファイバ４０１〜４０ ４からの光信号は、それぞれ、光分解器即ち波長分割マルチプレクサ４１１〜４ １４に供給される。波長分割マルチプレクサ４１１は、光ファイバ４０１によっ て搬送される多重化光信号を、光検出器４２２へ供給されるレーザ３１２からの １５１０ｎｍの光信号と、光検出器４２１へ供給されるレーザ３１１からの１３ １０ｎｍ信号とに分解する。波長分割マルチプレクサ４１２は、光ファイバ４０ ２によって搬送される多重化光信号を、光検出器４２４へ供給されるレーザ３１ ４からの１５１０ｎｍ光信号と、光検出器４２５へ供給される１３１０ｎｍ光信 号とに分解する。波長分割マルチプレクサ４１３は、光ファイバ４０３によって 搬送される多重化信号を、光検出器４２６へ供給されるレーザ３１６からの１５ １０ｎｍ光信号と、光検出器４２５へ供給されるレーザ３１５からの１３１０ｎ ｍ光信号とに分解する。波長分割マルチプレクサ４１４は、レーザ３１７からの １５５０ｎｍ光信号を受け取り、この信号を光検出器４２７に出力する。波長分 割マルチプレクサ４１４は、順経路及び逆経路の光信号のため、波長分割マルチ プレクサ４１１〜４１３よりも高い分離性及び低いクロストーク値を必要とする 。 分解され及び二重化された（ｄｉｐｌｅｘｅｄ）光信号は、それぞれの光検出 器に供給される。ＰＩＮフォトダイオードのような光検出器は、その入力に供給 される強度変調された光信号を振幅変調電流信号に変換する。光検出器の出力は 光検出増幅器によって増幅される。光検出増幅器は、プッシュープル・トランス インピーダンス増幅器、又はＣＡＴＶの用途に設計されたその他の適宜の形式の ものとすることができる。光検出増幅器の無線周波数出力はバッファ増幅器によ って増幅され、フィルタ４８１〜４８７の１つに出力される。光検出器、光検出 増幅器及びバッファ増幅器は全体で光受信機を構成する。本システムに用いて好 適な光受信機の詳細は、１９９１年９月３日に出願され共に譲渡された米国出願 第０７／７５４，０２９号に記載されている。更に、１９９１年９月３日に出願 された”Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ａ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の、共に譲渡された米国出 願第０７／７５３，９５２号に記載されているように、受信機の１台以上をバッ クアップするためのバックアップ光受信機（図示せず）を設けてもよい。バッフ ァ増幅器の出力はそれぞれ、多極楕円バンドパス・フィルタとすることができる フィルタ４８１〜４８７に供給される。これらのフィルタは、特定の信号経路上 で対象となる周波数帯以外の周波数を減衰させると共に、広帯域ノイズが帯域間 で結合するのを防止するように動作するものである。フィルタ４８１〜４８７の 各々は、各無線周波数テスト・ポイント４９１〜４９７に接続されている。無線 周波数テスト・ポイントは、対応するフィルタによって出力される信号の一部を 取り出すための方向性カプラである。また、無線周波数テスト・ポイントは、そ れぞれ、従来の設計によるパッド５０１〜５０７に結合されている。パッド５０ １及び５０２は結合器５１１に接続され、パッド５０３及び５０４は結合器５１ ２に 接続され、パッド５０５及び５０６は結合器５１３に接続されている。結合器５ １１及び５１２の出力は、それぞれフィルタ５６１及び５６２を介して結合器５ １４へ供給され、フィルタ５６３を介しての結合器５１３とパッド５０７の出力 は結合器５１５に供給される。結合器５１４及び５１５の出力は、それぞれフィ ルタ５６４及び５６５を介して結合器５１６に供給される。パッド５０１〜５０ ７は、結合器に供給される信号の振幅を等化するように選択される差込み可能な ユニットである。各パッドに要求される減衰は、無線周波数テスト・ポイント４ ９１〜４９７によりフィルタ４８１〜４８７の出力を監視することによって決定 される。結合器５１６の出力は等化器トリム回路５９８に接続され、これは、サ イエンティフィック・アトランタ製のモデル６４５１ＨＥ／ドライバ増幅器のよ うなハイブリッド増幅器５９９に信号供給を行う。ハイブリッド増幅器５９９の 出力は、第４図に示した送信機部分に供給される無線周波数入力に対応する広帯 域無線周波数信号である。 この第２実施例の好適実施は送信機位置にのみ電気的及び／又は光学的補償要 素を用いているが、この送信機位置の補償要素に加えて、又はこれらの代わりに 、受信機位置に電気的及び／又は光学的補償要素を設け、光信号を独立的に補償 することも考えられる。かかる「事後補償」を実施するためには、電気的補償要 素５７１〜５７７を光受信機内の光検出増幅器とバッファ増幅器との間に設けれ ばよい。代替案として、補償要素をバッファ増幅器の後に配置してもよい。第６ 図、及び１９９２年１０月９日に出願された”Ｐｏｓｔ−ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｉｎ Ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ”という 名称の、共に譲渡された係属中の出願第０７／９５８，９７６号に関して先に論 じたように、電気的補償要素５７１〜５７７は、各光信号の送信において生じた 歪みを除去するように振幅及び位相が調節された信号を発生するための回路であ る。 このように、第８図の受信装置内に電気的補償要素を設けることによって、光 信号を独立して「事後補償」することができる。先に論じたように、好適実施例 では、１５５０ｎｍの光信号及び１３１０ｎｍ以外の全ての光信号に対応する無 線周波数帯は、受信機において二次歪みがフィルタ４８１〜４８７によりフィル タ処理されるように構成されている。したがって、電気的補償要素５７２〜５７ ７を用いて、対応する信号の三次歪み積を補償することができる。補償要素５７ １を用いて、二次及び三次の歪み積を補償することもできる。 分散の強度はファイバ長に依存するので、異なる長さの光リンクによって単一 のＣＡＴＶヘッドエンドにリンクされる遠隔ハブにおいて、事後補償は特に有利 である。かかるシステムでは、事後補償によって、各遠隔ハブに送信される光信 号が受ける特定の分散特性及び／又は電気−光変換歪みの補償も可能となる。 以上のように、本発明によれば、送信機での事前補償の代わりに、又はこれを 補って、受信機位置において事前歪みの補償を行うことができる。分散を補償す るために、特に１５５０ｎｍ信号に対して光学的補償要素５８１〜５８４を設け ることができる。光学的補償要素５８１〜５８４は、例えば、１５５０ｎｍ光信 号が標準の単一モードの１３１０ｎｍ光ファイバ４０１〜４０４を通じて受信位 置に送信されるときに受ける分散特性と反対の分散特性を有する光ファイバとす ることができる。材料、ドーピング、及びコアとクラッディングとの間の光の分 割のようなファイバ・パラメータを変化させることによって、決定された特性と 反対の分散特性を有するファイバが作成される。 第７及び８図のシステムは、受信機位置から送信機位置への逆送信経路を含む 。典型的には、同軸ＣＡＴＶシステムでは、テレビジョン信号は５４〜５５０Ｍ Ｈｚの周波数帯でヘッドエンドから受信機位置に送信される。信号を受信機位置 からヘッドエンドに再送信する機能を有するシステムでは、通常は返送信号は５ 〜３０ＭＨｚ程度の範囲の周波数帯で搬送される。この帯域は、チャンネルＴ７ （５．７５〜１１．７５ＭＨｚ）、チャンネルＴ８（１１．７５〜１７．７５Ｍ Ｈｚ）、チャンネルＴ９（１７．７５〜２３．７５ＭＨｚ）、及びチャンネルＴ １０（２３．７５〜２９．７５ＭＨｚ）を含む。これらの返送経路チャンネルは 、各々テレビジョン信号帯域を有する。 本発明は、ファイバの少なくとも１本を介して返送経路光信号を送信する機能 を提供する。前記ハイブリッド増幅器の出力は、５４〜５５０ＭＨｚの広帯域信 号をダイプレクサ６７３のポートＡに供給する。この信号は、ダイプレクサのポ ートＢから出て無線周波数出力に進む。５〜３０ＭＨｚ帯の返送信号は無線周波 数出力からノードに入り、ダイプレクサ６７３のポートＢに入る。この信号はダ イプレクサ６７３のポートＣから出て、返送レーザ７７４に供給される。この変 調された信号は光ファイバ４０４を通じて逆経路上を送信される。好ましくは、 レーザ７７４は１３１０ｎｍの波長を有する光信号を出力する。 光ファイバ４０４によって搬送されるレーザ７７４からの光信号は、第７図に 示したＣＡＴＶヘッドエンド位置の波長分割マルチプレクサ３２４に供給される 。波長分割マルチプレクサ３２４は、この信号を光検出器５２０に供給し、この 受け取った信号を元の５〜３０ＭＨｚ帯の無線周波数信号に変換する。 逆送信に対する電気的補償を行って、レーザにおける電気−光変換、受信機、 及び／又は光リンク内のいずれかの増幅器による高調波歪みを補償することもで きる。望ましければ、送信機位置又は受信機位置のいずれか又は双方に補償要素 を設け、レーザにおける電気−光変換プロセス、受信機及び／又は光リンク内の いずれかの増幅器による１３１０ｎｍ光信号の高調波歪みを補償することもでき る。 第２実施例のシステムは、第１実施例の利点を保持しつつ、更に光信号の逆送 信機能を設けたものである。本発明の第２実施例によるシステムの、一例ではあ るが例示的な仕様は、以下の通りである。 以上本発明の好適実施例を示しかつ記載したが、添付した特許請求の範囲に記 載されている本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能で あることは当業者には明白であろう。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０４Ｊ 14/02 7509−5Ｋ Ｈ０４Ｊ 13/00 Ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ゼロ分散波長を有する光ファイバ上で光信号を送信する送信機ノードであっ て、 異なる波長を有する光信号を送信する光送信機と、 異なる波長を有する光信号を前記光ファイバ上に多重化する波長分割マルチプ レクサと、 前記ゼロ分散波長以外の波長を有する光信号を、前記光ファイバにおける分散 について独立して補償する電気的的分散補償手段と、 を具備する送信機ノード。 ２．請求項１記載の送信機ノードであって、前記光送信機は無線周波数入力信号 を光信号に変換する送信機ノード。 ３．請求項２記載の送信機ノードであって、ゼロ分散波長以外の波長で信号を送 信する光送信機への無線周波数入力信号は、１オクターブの周波数未満である送 信機ノード。 ４．請求項１記載の送信機ノードであって、前記光ファイバは単一モード・ファ イバを含む送信機ノード。 ５．請求項１記載の送信機ノードであって、前記単一モード・ファイバは分散シ フト型の単一モード・ファイバである送信機ノード。 ６．請求項１記載の送信機ノードであって、第１の光送信機が１３３０ｎｍの波 長の信号を送信し、第２の光送信機が１５５０ｎｍの波長の信号を送信する送信 機ノード。 ７．ゼロ分散波長を有する光ファイバを介して光信号を受信する受信機ノードで あって、 異なる波長を有する光信号を受信する光受信機と、 前記の光リンクからの信号を分解する波長分割デマルチプレクサと、 前記ゼロ分散波長以外の波長を有する光信号を、前記光ファイバにおける分散 について独立して補償する電気的分散補償手段と、 を具備する受信機ノード。 ８．請求項７記載の受信機ノードであって、前記光受信機は光信号を無線周波数 信号に変換する受信機ノード。 ９．請求項７記載の受信機ノードであって、前記光ファイバは単一モード・ファ イバを含む受信機ノード。 １０．請求項９記載の受信機ノードであって、前記単一モード・ファイバは分散 シフト型の単一モード・ファイバである受信機ノード。 １１．請求項７記載の受信機ノードであって、第１の光受信機が１３３０ｎｍの 波長を有する信号を受信し、第２の光受信機は１５５０ｎｍの波長を有する信号 を受信する受信機ノード。 １２．光通信システムであって、 ゼロ分散波長を有する光ファイバと、 異なる波長を有する光信号を送信する光送信機と、異なる波長を有する光信号 を前記光ファイバ上に多重化する波長分割マルチプレクサとを含む送信ノードと 、異なる波長を有する光信号を受信する光受信機と、前記光リンクからの信号を 分解する波長分割デマルチプレクサとを含む受信機ノードと、 を具備し、 前記送信機ノードと前記受信機ノードの少なくとも一方は、前記ゼロ分散波長 以外の波長を有する光信号を、前記光ファイバにおける分散について独立して補 償する電気的分散補償手段を含む光通信システム。 １３．請求項１２記載の光通信システムであって、前記電気的分散補償手段は前 記送信機ノードのみにある光通信システム。 １４．請求項１２記載の光通信システムであって、前記電気的分散補償手段は前 記受信機ノードのみにある光通信システム。 １５．請求項１２記載の光通信システムであって、電気的分散補償手段は前記送 信機ノードと前記受信機ノードとの双方にある光通信システム。 １６．ゼロ分散波長を有する光ファイバを含む光通信システムにおいて用いるた めの光ノードであって、 第１の波長を有する光信号を送信する光送信機と、 第２の波長を有する光信号を受信する光受信機と、 前記光ファイバと前記送信機との間、及び、前記光ファイバと前記受信機との 間で、光信号を多重化する波長分割マルチプレクサと、 前記ゼロ分散波長以外の波長を有する送信又は受信光信号を、前記光ファイバ における分散について補償する少なくとも１つの電気的分散補償要素と、 を具備する光通信システム。