JPH10163974A - 光送信機及び光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光送信機及び光通信システムに関
し、主信号の良好な伝送特性を与え且つＳＢＳ（誘導ブ
リユアン散乱）の抑圧を可能にすることが課題である。 【解決手段】 キャリアビームを出力する光源２と、キ
ャリアビームを主信号に基づいて変調して光信号を光伝
送路６に送出する光変調器４と、低周波信号を出力する
発振器８と、低周波信号に基づいてキャリアビームを角
度変調する第１の手段（１０）と、低周波信号と逆の位
相を有する逆位相信号を主信号に重畳して光変調器４に
供給する第２の手段（１２，１４）とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に光ファイ
バ伝送路において生じる誘導ブリユアン散乱の抑圧に関
し、更に詳しくは、このような抑圧を可能にする光送信
機及び光通信システムに関する。

【０００２】近年、光増幅器及び外部光変調器を用いる
ことにより、ハイパワーで且つチャーピングが小さい光
信号が得られるようになってきた。このようにハイパワ
ーでコヒーレントな光信号を光ファイバ伝送路により伝
送する場合、ファイバ中で誘導ブリユアン散乱（ＳＢ
Ｓ：Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｓｃ
ａｔｔｅｒｉｎｇ）が発生して伝送品質が劣化するの
で、その対策が要望されている。

【０００３】

【従来の技術】レーザダイオードにレーザ発振を誘起さ
せるためのバイアス電流を与えておき、このバイアス電
流に変調電流を重畳して、直接変調された光信号を得る
ようにした光送信機が知られている。

【０００４】また、レーザダイオードに一定の或いは制
御されたバイアス電流を与えておき、レーザダイオード
から出力される連続波（ＣＷ）光を外部光変調器により
変調するようにした光送信機が知られている。

【０００５】一方、光ファイバ伝送路で生じるＳＢＳを
抑圧するために、例えば、強度変調されている光信号に
対して更に周波数又は位相変調を行うことが提案されて
いる。周波数又は位相変調により光信号の帯域幅（スペ
クトル線幅）が拡大され、これによりＳＢＳを起こすし
きい値が大きくなり、その結果ＳＢＳが抑圧される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レーザダイオードが出
力する光ビームについて例えば周波数変調を行うために
は、レーザダイオードに供給されるバイアス電流に低周
波信号を重畳することが有効である。しかし、バイアス
電流への低周波信号の重畳は、光ビームの周波数（波
長）を変調するだけでなく、光ビームの強度（パワー）
をも変調してしまう。

【０００７】このような低周波信号による強度変調成分
の発生は、主信号の伝送特性を劣化させ、例えば長距離
伝送が困難になる、という問題を生じさせる。上述の低
周波信号による強度変調成分を抑圧するための手段を備
えた光送信機が提案されている（例えば特開平７−９２
５１０号）。この光送信機は、半導体レーザ光源の出力
光が位相又は周波数変調されるように半導体レーザ光源
への注入電流を抑圧信号によって変調するための回路
と、半導体レーザ光源の出力光の強度を伝送すべき信号
で強度変調する第１の外部変調器と、抑圧信号による強
度変調成分を打ち消すための第２の外部変調器とを備え
ている。

【０００８】しかし、この従来技術による場合、伝送す
べき信号による変調と抑圧信号による強度変調成分を打
ち消すための変調とにそれぞれ１台の外部変調器が必要
であり、従って、２台の外部変調器及びそれらの周辺回
路の必要性により光送信機の構成が複雑になるという問
題が生じる。

【０００９】よって、本発明の目的は、主信号の良好な
伝送特性を与え且つＳＢＳの抑圧が可能な光送信機を簡
単な構成で提供することにある。本発明の他の目的は、
主信号の良好な伝送特性を与え且つＳＢＳの抑圧が可能
な具体的な光通信システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、光キャリアビームを出力する光源を有する光送信
機が提供される。光源には光変調器が動作的に接続され
る。光変調器は光キャリアビームを主信号に基づいて変
調して光信号を生成する。光信号は光伝送路に送出され
る。

【００１１】ＳＢＳを抑圧するために、主信号よりも低
い周波数を有する低周波信号を出力する発振器が用いら
れる。光信号が光伝送路でＳＢＳを起こすしきい値が大
きくなるように、低周波信号に基づいて光キャリアビー
ムが周波数又は位相変調される。そして、周波数又は位
相変調に起因する光キャリアビームの強度変調を抑圧す
るための信号が、主信号に重畳される。

【００１２】この構成によると、低周波信号に基づいて
光キャリアビームが周波数又は位相変調されるのでＳＢ
Ｓの抑圧が可能になり、周波数又は位相変調に起因する
光キャリアビームの強度変調を抑圧するための信号が主
信号に重畳されるので主信号の良好な伝送特性が得ら
れ、また、光変調器が１台で済むので光送信機の構成が
簡単になる。

【００１３】本発明の第２の側面によると、光ビームを
光伝送路に出力するための光源を有する光送信機が提供
される。光ビームは光増幅器によって増幅される。光増
幅器は光ビームに対する可変の利得を有している。

【００１４】ＳＢＳを抑圧するために、低周波信号を出
力する発振器が用いられる。光ビームが光伝送路でＳＢ
Ｓを起こすしきい値が大きくなるように、低周波信号に
基づいて光ビームが周波数又は位相変調される。周波数
又は位相変調に起因する光ビームの強度変調が抑圧され
るように、光増幅器の利得が制御される。

【００１５】このような光増幅器の利得の制御によっ
て、例えば光ビームが主信号によって変調されている場
合に、主信号の伝送特性が向上する。また、光信号の増
幅と強度変調成分の抑圧のための変調とを１台の光増幅
器で兼用することができるので、長距離伝送に適した高
出力の光送信機の構成を簡単にすることができる。

【００１６】本発明の第３の側面によると、光信号を出
力する光送信機と、光送信機に動作的に接続され光信号
を伝送する光伝送路と、光伝送路に動作的に接続され光
信号を受ける光受信機とを備えた光通信システムが提供
される。

【００１７】光送信機は、低周波信号を出力する発振器
と、光信号が光伝送路でＳＢＳを起こすしきい値が大き
くなるように低周波信号に基づいて光信号を周波数又は
位相変調する手段とを含む。

【００１８】光受信機は、光送信機における周波数又は
位相変調に起因する光信号の強度変調を抑圧するための
手段を含む。このような光受信機の採用により、例えば
光信号が主信号により変調されている場合に、主信号の
伝送特性が向上する。

【００１９】尚、本出願において、ある要素と他の要素
とが動作的に接続されるというのは、これらの要素が直
接接続される場合を含み、更に、これらの要素の間で光
信号又は電気信号の受渡しができる程度の関連性をもっ
てこれらの要素が設けられている場合を含む。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施の形態を詳細に説明する。全図を通して
実質的に同一の部分には同一の符号が付されている。

【００２１】図１を参照すると、本発明による光送信機
の第１の基本構成が示されている。光源２は連続波（Ｃ
Ｗ）光であるキャリアビームＣＢを出力する。キャリア
ビームＣＢは光変調器４において主信号ＭＳに基づいて
変調され、その結果光信号ＯＳが光変調器４から光ファ
イバ伝送路６に送出される。

【００２２】発振器８は主信号ＭＳよりも低い周波数を
有する低周波信号ＬＳを出力する。光信号ＯＳが光ファ
イバ伝送路６でＳＢＳを起こすしきい値が大きくなるよ
うに、ＳＢＳ抑圧回路１０が低周波信号ＬＳに基づいて
キャリアビームＣＢを周波数変調又は位相変調する。説
明の便宜上以後周波数又は位相変調を角度変調と定義し
て説明する。

【００２３】位相反転回路１２は、低周波信号ＬＳを受
け、それと逆の位相を有する逆位相信号ＩＳを生成す
る。逆位相信号ＩＳは重畳回路１４において主信号ＭＳ
に重畳され、その結果得られた重畳信号ＳＳが光変調器
４に供給される。

【００２４】図２を参照してＳＢＳによる帰還光の増大
を説明する。図２に示されるグラフにおいて、縦軸は光
ファイバ伝送路６に関する出力光パワー、横軸は光ファ
イバ伝送路６への入力光パワー（ｄＢｍ）を表してい
る。

【００２５】符号１６は、光ファイバ伝送路６から順方
向（図１の光送信機から受信側に向かう方向）に出力さ
れる光のパワーと入力光パワーとの関係を表しており、
符号１８は、光ファイバ伝送路６から逆方向（受信側か
ら光送信機に向かう方向）に出力される帰還光のパワー
と入力光パワーとの関係を表している。

【００２６】光ファイバ伝送路６においてＳＢＳが生じ
ないとした場合、それぞれ破線で示されるように、順方
向及び逆方向ともに出力光パワーは入力光パワーに比例
し、順方向及び逆方向の出力光パワーの比はほぼ一定で
ある。これは帰還光の発生要因が光コネクタ端面等にお
けるフレネル反射だけだからである。

【００２７】これに対して、現実的には、入力光パワー
があるしきい値を超えると、光ファイバ伝送路６におい
てＳＢＳが生じ、帰還光のパワーが急激に増大する。そ
の結果、順方向に伝送可能な光パワーが飽和する。

【００２８】尚、ＳＢＳが起こるしきい値（ＳＢＳしき
い値）は光ファイバ伝送路６の種類や主信号ＭＳの符号
形式により異なるが、図２の例ではＳＢＳしきい値は約
０ｄＢｍであり、このしきい値はＳＢＳ抑圧回路１０の
作用によって大きくすることができる。これを具体的に
説明する。

【００２９】図３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、低周
波信号ＬＳによる光信号ＯＳの帯域幅の拡大を説明す
る。図３の（Ａ）及び（Ｂ）共に縦軸は光パワー、横軸
は波長を表している。

【００３０】図３の（Ａ）に符号２０で示されているの
は、ＳＢＳ抑圧回路１０が動作していないとした場合に
光変調器４が出力する光信号ＯＳのスペクトルを表して
いる。光信号ＯＳが主信号ＭＳに基づく変調（例えば強
度変調）を受けていることにより、スペクトル２０は帯
域幅Δλ１を有している。

【００３１】ＳＢＳ抑圧回路１０が動作すると、図３の
（Ｂ）に符号２２で示されるように、光信号ＯＳの中心
波長が低周波信号ＬＳに従って周期的に変化し、その結
果、図３の（Ａ）に符号２４で示されるように、光信号
ＯＳの帯域幅がΔλ２に拡大される。

【００３２】そして、帯域幅が拡大されたことにより、
図４に示されるように光ファイバ伝送路６におけるＳＢ
Ｓしきい値が大きくなるのである。図示された例では、
しきい値は０ｄＢｍから９ｄＢｍに増大している。

【００３３】ＳＢＳ抑圧回路１０は、例えば、光源２と
して一般的に使用されるレーザダイオードに対して動作
する。図５を参照すると、一般的なレーザダイオード
（ＬＤ）における波長とバイアス電流との関係が示され
ている。バイアス電流が大きくなるのに従って、波長が
長くなる。

【００３４】ここで注意すべき点は、バイアス電流が変
化すると、レーザダイオードが出力するＣＷ光の波長が
変化するだけでなく、そのパワーも変化することであ
る。従ってＳＢＳ抑圧回路１０の動作によって、主信号
において波形干渉が生じやすくなり、受信に際してのビ
ットエラー（ＢＥＲ）が劣化してしまう。

【００３５】図６は上述の波形干渉を説明するための図
である。図６の左側部分は光信号ＯＳの波形の例を示し
ており、右側部分は復調信号のアイパターンの例を示し
ている。

【００３６】光信号ＯＳは、例えば、高速な主信号成分
２６に低周波信号ＬＳに基づく低速な低周波成分２８が
重畳された波形を有している。主信号成分２６及び低周
波成分２８の周波数は例えばそれぞれ数ＧＨｚ及び数百
ＫＨｚである。

【００３７】低周波成分２８による光パワーの変化が平
均光パワーのａ％であるとすると、復調信号（例えばＮ
ＲＺ符号化されている）のハイレベルは符号３０及び３
２で示される範囲内で変動し、その変動幅はアイ開口の
ａ％となる。

【００３８】ＳＢＳしきい値を大きくするためには低周
波成分２８の振幅を大きくすることが有効であるが、こ
うすると上述のように復調信号のハイレベルが不確定に
なりやすく、ＢＥＲが劣化すると共にクロック再生時の
ジッタの要因となる。

【００３９】このようにＢＥＲが劣化したりジッタが発
生すると、主信号の良好な伝送特性を維持することが困
難になる。図１の光送信機においては、低周波成分２８
（図６参照）による光信号ＯＳの強度変調を相殺するた
めに、位相反転回路１２及び重畳回路１４が設けられて
いる。この相殺の原理については、以下の実施例を通し
てより詳細に説明する。

【００４０】図７を参照すると、本発明による光送信機
の第１の基本構成の実施形態が示されている。図１の光
源２に対応して、レーザダイオード（ＬＤ）３４と、レ
ーザダイオード３４を駆動するための定電流源３６とが
設けられている。低周波信号源３８（図１の発振器８に
対応）から出力された低周波信号ＬＳは、加算器４０に
おいて、定電流源３６で生じた定電流に重畳され、その
結果、加算器４０からレーザダイオード３４にバイアス
電流Ｉ_B が供給される。加算器４０は図１のＳＢＳ抑圧
回路１０に対応している。

【００４１】低周波信号源３８からの低周波信号ＬＳの
位相を反転させるために、インバータ４２が設けられて
いる。位相反転の結果得られた逆位相信号ＩＳは、増幅
器４４により振幅を調整される。

【００４２】伝送すべきデータ（ＤＡＴＡ）及び波形成
形のためのクロック（ＣＬＫ）がフリップフロップ回路
（Ｆ／Ｆ）４６に供給され、波形成形されたデータ信号
がフリップフロップ回路４６からドライバ（ＤＲＶ）４
８に供給される。ドライバ４８の出力信号は変調のため
の主信号ＭＳである。

【００４３】増幅器４４により振幅を調整された逆位相
信号ＩＳは加算器５０において主信号ＭＳに重畳され、
その結果得られた重畳信号ＳＳが電界吸収型変調器（Ｅ
Ａ変調器）５０に供給される。

【００４４】ＥＡ変調器５０は、レーザダイオード３４
が出力するキャリアビームＣＢを印加電圧に応じて吸収
することによって、光信号ＯＳを出力する。光信号ＯＳ
は光ファイバ伝送路６に送出される。

【００４５】図８の（Ａ）乃至（Ｅ）を参照すると、図
７の各部における波形図が示されている。図８の（Ａ）
は加算器４０からレーザダイオード３４に供給されるバ
イアス電流Ｉ_B の波形、（Ｂ）はレーザダイオード３４
から出力されるキャリアビームＣＢのパワーＰ₁ の波
形、（Ｃ）は逆位相信号ＩＳの電圧値Ｖ₁ の波形、
（Ｄ）はＥＡ変調器５０に供給される重畳信号ＳＳの電
圧値Ｖ₂ の波形、（Ｅ）はＥＡ変調器５０から出力され
る光信号ＯＳのパワーＰ₂ の波形である。

【００４６】図８の（Ａ）に示されるように、レーザダ
イオード３４に供給されるバイアス電流Ｉ_B は低周波信
号ＬＳに従って周期的に変化する。この実施形態では、
低周波信号ＬＳは正弦波であるが、低周波信号ＬＳは三
角波であってもよい。

【００４７】このようにバイアス電流Ｉ_B が周期的に変
化すると、図５の波長とバイアス電流との関係に従って
キャリアビームＣＢの波長は周期的に変化し、ＳＢＳし
きい値が大きくなる。

【００４８】キャリアビームＣＢのパワーＰ₁ は、図８
の（Ｂ）に示されるように、バイアス電流Ｉ_B に同期し
て変化する。逆位相信号ＩＳの波形は、図８の（Ｃ）に
示されるように、バイアス電流Ｉ_Bの波形と逆相であ
る。即ち、これらの間の位相差は１８０°である。

【００４９】逆位相信号ＩＳが加算器５０において主信
号ＭＳに重畳されると、主信号ＭＳは一定振幅を有して
いるから、図８の（Ｄ）に示されるように、重畳信号Ｓ
Ｓにおいては、ハイレベル及びローレベルの双方共に逆
位相信号ＩＳに同期して変化する。

【００５０】主信号ＭＳに重畳される逆位相信号ＩＳの
振幅は、図８の（Ｂ）に示されるキャリアビームＣＢの
パワーＰ₁ の変化が図８の（Ｄ）に示される重畳信号Ｓ
Ｓのハイレベルの変化によって相殺されるように設定さ
れている。

【００５１】その結果、図８の（Ｅ）に示されるように
光信号ＯＳのハイレベルは一定になる。また、この実施
形態では、ＥＡ変調器５０が特定の動作特性を有してい
るので、光信号ＯＳのローレベルの変化はほとんどなく
なる。

【００５２】図９を参照すると、ＥＡ変調器５０の動作
特性が示されている。ＥＡ変調器５０は、印加電圧の絶
対値｜Ｖ_EA｜が大きくなるに従って出力パワーＰ_OUT が
小さくなる特性曲線５２を有しており、特性曲線５２の
傾斜は｜Ｖ_EA｜が大きくなるに従って小さくなる。例え
ば特性曲線５２は放物線で近似される。

【００５３】この場合、入力電気信号波形５４のハイレ
ベルＨ_in及びローレベルＬ_inをそれぞれ動作特性曲線５
２における傾斜が比較的大きい部分及び比較的小さい部
分に対応させておくことによって、ハイレベルＨ_inに対
する変調効率に比べてローレベルＬ_inに対する変調効率
を十分小さくすることができる。その結果、一定強度の
キャリアビームが与えられている場合には、出力光波形
５６においては、ハイレベルＨ_OUT の変化に対してロー
レベルＬ_OUT の変化を十分に小さくすることができるの
である。

【００５４】以上のように、図７の実施形態によると、
振幅が適切に調整された逆位相信号ＩＳを主信号ＭＳに
重畳しているので、図８の（Ｅ）に示されるように光信
号ＯＳのハイレベルを一定にすることができ、図６によ
り説明した波形干渉を防止することができる。

【００５５】特に、この実施形態では、ＥＡ変調器５０
が図９に示されるような特定の動作特性を有しているの
で、図８の（Ｅ）に示されるように光信号ＯＳのローレ
ベルの変化を十分小さくすることができ、それによる波
形干渉を効果的に防止することができる。

【００５６】図１０を参照すると、本発明に適用可能な
ＥＡ変調器の一例が示されている。このＥＡ変調器は、
半導体チップ５８内においてＩｎＧａＡｓＰバッファ層
６０により挟まれたＩｎＧａＡｓＰ（ｕｎ−ｄｏｐｅ
ｄ）バルク層からなる吸収層６２を有している。吸収層
６２の厚みは製造プロセスにおいて調節され、幅はその
両側に設けられているポリイミド層６４により確定され
る。

【００５７】そして、吸収層６２に電界を印加するため
に、接地電極６６及び信号電極６８が設けられている。
電極６６及び６８間に与える電圧を変化させることによ
って、吸収層６２における光の吸収率が変化し、これに
より強度変調が可能になる。

【００５８】図１１を参照すると、本発明に適用可能な
ＥＡ変調器の他の例が示されている。このＥＡ変調器は
光源としてのレーザダイオードを一体に有している。符
号７０は接地電極、符号７２はレーザダイオードのため
の電極、符号７４はＥＡ変調器のための電極を示してい
る。接地電極７０と電極７２との間にはキャリアビーム
を出力する活性層７６が設けられており、接地電極７０
と電極７４との間には吸収層７８が設けられている。

【００５９】そして、活性層７６で発生したキャリアビ
ームを直接吸収層７８が吸収することによって、強度変
調がなされるようになっている。このようにレーザダイ
オードをモノリシックに一体に有するＥＡ変調器は小型
化及び低損失化を図る上で極めて有用である。例えば、
図７の実施形態においては、レーザダイオード３４及び
ＥＡ変調器５０を単一の半導体チップとして提供するこ
とができるので、キャリアビームＣＢのための光結合回
路が不要になる。

【００６０】図１の光変調器４としては、以上説明した
ようなＥＡ変調器の他、光導波路構造によるマッハツェ
ンダ型変調器を用いることができる。また、光ファイバ
伝送路６に送出する光信号ＯＳのパワーを大きくするた
めに、光源２及び光変調器４の間或いは光変調器４及び
光ファイバ伝送路６の間に光増幅器を設けてもよい。

【００６１】図１２を参照すると、本発明による光送信
機の第２の基本構成が示されている。この光送信機は、
光ビームＯＢを光ファイバ伝送路６に出力するための光
源２′と、光源２′及び光ファイバ伝送路６にそれぞれ
動作的に接続される入力ポート８０Ａ及び出力ポート８
０Ｂを有する光増幅器８０とを有している。

【００６２】ここで、光源２′がキャリアビームを出力
する、というのではなく、光ビームＯＢを出力する、と
しているのは、図１の第１の基本構成が光変調器４の使
用によって限定されているのに対して、図１２の第２の
基本構成は光変調器の使用によって限定されないからで
ある。例えば、光源２′について直接変調が適用される
場合には、光源２′は光信号を直接出力する。光源２′
がＣＷ光を出力する場合には、光源２′及び光増幅器８
０の間或いは光増幅器８０及び光ファイバ伝送路６の間
に光変調器を設けるのが望ましい。

【００６３】ＳＢＳを抑圧するために、低周波信号ＬＳ
を出力する発振器８と、ＳＢＳしきい値を大きくするた
めに低周波信号ＬＳに基づいて光ビームＯＢを角度変調
するためのＳＢＳ抑圧回路１０とが設けられている。光
ビームＯＢが主信号に基づき変調されている場合には、
低周波信号ＬＳは主信号よりも低い周波数を有してい
る。

【００６４】光増幅器８０は可変の利得を有しており、
その利得はポート８０Ｃに入力する信号によって調節さ
れる。ポート８０Ｃには制御回路８２が接続されてい
る。制御回路８２は、光ビームＯＢの角度変調に起因す
る強度変調が相殺されるように光増幅器８０の利得を制
御する。

【００６５】例えば、制御回路８２は破線で示されるよ
うに低周波信号ＬＳを受け、低周波信号ＬＳと逆の位相
を有する逆位相信号を生成して、逆位相信号に基づいて
光増幅器８０の利得を制御する。

【００６６】図１２の光送信機の第２の基本構成による
と、発振器８及びＳＢＳ抑圧回路１０が用いられている
ので、第１の基本構成におけるのと同じようにＳＢＳが
抑圧される。また、ＳＢＳの抑圧に伴って生じる強度変
調成分が抑圧されるように光増幅器８０の利得が制御さ
れるので、光ビームＯＢが主信号に基づき変調されてい
る場合に主信号の伝送特性が向上する。更に、光ビーム
ＯＢの増幅と強度変調成分を抑圧するための光ビームＯ
Ｂに対する変調とを１台の光増幅器８０により兼用する
ことができるので、光送信機の構成が簡単になる。この
光送信機は光増幅器８０を備えているので、大きな出力
パワーを得ることができる。

【００６７】図１３を参照すると、図１２の光増幅器８
０として使用可能なＥＤＦＡ（エルビウムドープファイ
バ増幅器）が示されている。入力ポート８０Ａと出力ポ
ート８０Ｂとの間には、光アイソレータ８４と、ＷＤＭ
（波長分割多重）カプラ８６と、ＥＤＦ（エルビウムド
ープファイバ）８８と、光アイソレータ９０とがこの順
に接続されている。

【００６８】ＷＤＭカプラ８６は、レーザダイオード９
２から出力されたポンプ光をＥＤＦ８８に供給するため
のものである。ＥＤＦ８８がポンプ光によりポンピング
されている状態で光ビームが入力ポート８０Ａから光ア
イソレータ８４及びＷＤＭカプラ８６をこの順に通って
ＥＤＦ８８に供給されると、光ビームはＥＤＦ８８内に
おいて増幅され、光アイソレータ９０及び出力ポート８
０Ｂをこの順に経てこのＥＤＦＡから出力される。

【００６９】増幅すべき光ビームの波長が１．５５μｍ
帯にある場合、ポンプ光の波長は例えば０．９８μｍ帯
或いは１．４８μｍ帯に設定される。そのようなポンプ
光をレーザダイオード９２が出力するために、レーザダ
イオード９２にはバイアス回路９４からバイアス電流が
供給されている。

【００７０】ポート８０Ｃに前述の逆位相信号が供給さ
れている場合、逆位相信号の振幅は増幅器９６で調節さ
れた後バイアス回路９４に供給される。バイアス回路９
４は、供給された逆位相信号に従ってレーザダイオード
９２に供給するバイアス電流を変化させ、これにより角
度変調に起因する強度変調が相殺される。

【００７１】このようにＥＤＦＡにおいてはポンプ光の
パワーによって利得を調節することができるので、角度
変調に起因する強度変調を相殺して受信側における波形
干渉を防止することができる。

【００７２】図１４を参照すると、図１２の光増幅器８
０として使用可能なＳＯＡ（半導体光増幅器）が示され
ている。このＳＯＡは入力ポート８０Ａ及び出力ポート
８０Ｂの間に動作的に接続されるＳＯＡチップ９８と、
ＳＯＡチップ９８を駆動するための定電流源１００とを
有している。

【００７３】そして、ポート８０Ｃに逆位相信号が供給
されている場合には、増幅器９６によって振幅が調整さ
れた逆位相信号が加算器１０２において定電流源１００
が発生する定電流源に重畳され、その重畳信号がＳＯＡ
チップ９８に供給される。

【００７４】ＳＯＡの利得は、ＳＯＡチップ９８に供給
される電流によって調節することができるので、このよ
うに逆位相信号に基づいて利得を変化させることによっ
て、角度変調に起因する強度変調を相殺することができ
る。

【００７５】図１５を参照すると、本発明による光送信
機の第２の基本構成の実施形態が示されている。図７の
実施形態と同様に、ＳＢＳを抑圧するためにレーザダイ
オード３４、定電流源３６、低周波信号源３８及び加算
器４０が用いられており、また、逆位相信号を得るため
にインバータ４２が用いられている。

【００７６】レーザダイオード３４から出力されたキャ
リアビームは光増幅器８０の入力ポート８０Ａに供給さ
れる。光増幅器８０の利得は、ポート８０Ｃに供給され
る逆位相信号によって変化させられる。増幅されたキャ
リアビームは光増幅器８０の出力ポート８０Ｂから強度
変調器（ＩＭ）１０４に供給され、ここで主信号による
変調を受けた後、図示しない光ファイバ伝送路に送出さ
れる。強度変調器１０４には、主信号を与えるための高
速信号源１０６が接続されている。

【００７７】符号１０８はレーザダイオード３４に供給
されるバイアス電流の変化を示しており、符号１１０は
レーザダイオード３４から光増幅器８０に供給されるキ
ャリアビームのパワーの変化を示している。これらの変
化は同相である。

【００７８】符号１１２は光増幅器８０に供給される逆
位相信号の波形を示しており、これは符号１０８及び１
１０で示される波形と逆相である。そして、逆位相信号
の振幅はキャリアビームの角度変調に起因する強度変調
が相殺されるように設定されているので、光増幅器８０
から強度変調器１０４に供給されるキャリアビームのパ
ワーは符号１１４で示されるように一定になる。

【００７９】符号１１６は強度変調器１０４に供給され
る主信号の波形を示しており、符号１１８は強度変調器
１０４から出力される光信号の波形を示している。この
実施形態では、強度変調器１０４に供給されるキャリア
ビームの振幅は一定であるので、得られる光信号のハイ
レベルの包絡線及びローレベルの包絡線共に一定にな
る。

【００８０】従って、この実施形態によると、レーザダ
イオード３４から出力されるキャリアビームが角度変調
されているのでＳＢＳが抑圧され、また、光増幅器８０
の利得が逆位相信号に基づいて変化させられているので
角度変調に起因する強度変調が相殺され、受信側におけ
る波形干渉が防止される。

【００８１】図１６を参照すると、本発明による光送信
機の第２の基本構成の他の実施形態が示されている。こ
こでは、強度変調器１０４′がレーザダイオード３４と
光増幅器８０の間に動作的に接続されている。図１５の
実施形態と同様に、ＳＢＳを抑圧するために、レーザダ
イオード３４、定電流源３６、低周波信号源３８及び加
算器４０が用いられており、逆位相信号を得るためにイ
ンバータ４２が用いられている。

【００８２】符号１２０はレーザダイオード３４に供給
されるバイアス電流の変化を示しており、符号１２２は
レーザダイオードから強度変調器１０４′に供給される
キャリアビームのパワーの変化を示している。

【００８３】強度変調器１０４′によってキャリアビー
ムが主信号に基づいて変調されると、強度変調器１０
４′の出力ビームの波形は符号１２４で示されるように
主信号に低周波信号が重畳された波形となる。

【００８４】光増幅器８０のポート８０Ｃにはインバー
タ４２から符号１２６で示されるような、低周波信号と
位相が１８０°ずれた逆位相信号が供給されているの
で、光増幅器８０から出力される光信号のハイレベルの
包絡線及びローレベルの包絡線は符号１２８で示される
ように一定になる。

【００８５】このようにこの実施形態によってもＳＢＳ
の抑圧及び受信側での波形干渉の防止が可能になる。図
１７を参照すると、本発明による光通信システムの実施
形態が示されている。このシステムは、光信号を出力す
る光送信機１３０と、光送信機１３０から出力された光
信号を伝送するための光ファイバ伝送路１３２と、光フ
ァイバ伝送路１３２により伝送された光信号を受けるた
めの光受信機１３４とを備えている。

【００８６】光送信機１３０は、角度変調された光信号
を生成するために、図１６の実施形態と同じように、レ
ーザダイオード３４、定電流源３６、低周波信号源３
８、加算器４０、強度変調器１０４′及び高周波信号源
１０６を有している。光送信機１３０は、更に、生成さ
れた光信号を増幅するための光増幅器１３６を有してい
る。そして光増幅器１３６から出力された光信号が光フ
ァイバ伝送路１３２に送出される。

【００８７】光受信機１３４は、光送信機１３０におけ
る角度変調に起因する光信号の強度変調を相殺するため
の補正ユニット１３８と、補正ユニット１３８によって
強度変調が相殺された光信号を電気信号に変換するため
の光／電気変調器（Ｏ／Ｅ）１４０とを有している。

【００８８】これまでの実施形態においては、光送信機
から出力される光信号の段階で角度変調に起因する強度
変調が相殺されていたが、この実施形態では、光送信機
１３０から出力される光信号は符号１４２で示されるよ
うに主信号成分に低周波成分が重畳された波形を有して
いる。従って、この光信号を光受信機１３４において直
接光／電気変換すると波形干渉の恐れがあるので、これ
を防止するために補正ユニット１３８が設けられている
のである。

【００８９】図１８を参照すると、図１７の補正ユニッ
ト１３８のブロック図が示されている。光ファイバ伝送
路１３２から供給された光信号は光カプラ１４４により
ビームＢ１及びＢ２に分岐される。

【００９０】ビームＢ１はフォトディテクタ１４６によ
り電気信号に変換され、この電気信号は低域通過フィル
タ１４８に供給される。低域通過フィルタ１４８は、入
力電気信号における低周波信号（図１７の低周波信号源
３８による）に同期する周波数成分を抽出するためのも
のである。

【００９１】抽出された周波数成分はインバータ１５０
により逆位相信号に変換される。光カプラ１４４からの
ビームＢ２はここでは強度変調器１５２に供給される。
強度変調器１５２には逆位相信号がインバータ１５０か
ら供給されているので、光送信機１３０（図１７参照）
における角度変調に起因する強度変調が強度変調器１５
２により相殺され、ハイレベルの包絡線及びローレベル
の包絡線が共に一定である光信号が得られる。

【００９２】従って、図１７の光／電気変換器１４０に
より主信号を再生したときに、波形干渉が防止され、良
好なアイ開口を得ることができる。尚、図１８におい
て、符号１５４及び１５６はそれぞれビームＢ１及びＢ
２の波形を示しており、符号１５８は低域通過フィルタ
１４８により抽出された周波数成分の波形を示してお
り、符号１６０はインバータ１５０から強度変調器１５
２に供給される逆位相信号の波形を示しており、符号１
６２は角度変調に起因する強度変調が相殺された光信号
の波形を示している。

【００９３】図１９を参照すると、図１７の補正ユニッ
ト１３８の他のブロック図が示されている。この補正ユ
ニットは、図１８の強度変調器１５２に代えて可変の利
得を有する光増幅器８０′が用いられている。

【００９４】光増幅器８０′の利得はインバータ１５０
から出力される逆位相信号に基づいて変化させられる。
これにより、光送信機１３０（図１７参照）における角
度変調器に起因する強度変調が相殺され、波形干渉が防
止される。

【００９５】この実施形態では、光増幅器８０′が光信
号に利得を与え、その結果増幅された光信号が光／電気
変換器１４０（図１７）に入力されるので、光増幅器８
０′は所謂プリアンプとして機能し、受信感度を高める
ことができる。

【００９６】尚、図１２の本発明による光送信機の第２
の構成は光増幅器８０を有しているので、光ファイバ伝
送路６に送出される光パワーを十分に高めることがで
き、長距離伝送が可能になる。本発明によるＳＢＳの抑
圧は、光ファイバ伝送路６に供給される光パワーが大き
いときに特に有効である。

【００９７】以上説明した発明の実施の形態では、角度
変調に起因する強度変調を逆位相信号により相殺するよ
うにしているが、これは発明の最良の実施の形態を説明
するための例示に過ぎない。例えば、振幅が最適値に設
定されていない逆位相信号を用いた場合であっても、角
度変調に起因する強度変調を実用上十分に抑圧すること
ができる。このように、本発明は、特定の逆位相信号の
採用によって限定されない。即ち、強度変調成分に同期
するが強度変調成分と逆位相ではない信号或いは、強度
変調成分に同期しない信号を採用した場合であっても、
強度変調成分を抑圧することができる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
主信号の良好な伝送特性を与え且つＳＢＳの抑圧が可能
な光送信機及び光通信システムの提供が可能になるとい
う効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光送信機の第１の基本構成を示す
ブロック図である。

【図２】ＳＢＳ（誘導ブリユアン散乱）による帰還光の
増大を説明するためのグラフである。

【図３】低周波信号による帯域幅の拡大を説明するため
の図である。

【図４】帯域幅の拡大によるＳＢＳしきい値の増大を説
明するための図である。

【図５】レーザダイオードにおける波長とバイアス電流
の関係を示すグラフである。

【図６】波形干渉を説明するための図である。

【図７】本発明による光送信機の第１の基本構成の実施
形態を示すブロック図である。

【図８】図７の各部の波形図である。

【図９】電界吸収型変調器の動作特性を示す図である。

【図１０】電界吸収型変調器の一例を示す斜視図であ
る。

【図１１】電界吸収型変調器の他の例を示す破断斜視図
である。

【図１２】本発明による光送信機の第２の基本構成を示
すブロック図である。

【図１３】ＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅
器）のブロック図である。

【図１４】ＳＯＡ（半導体光増幅器）のブロック図であ
る。

【図１５】本発明による光送信機の第２の基本構成の実
施形態を示すブロック図である。

【図１６】本発明による光送信機の第２の基本構成の他
の実施形態を示すブロック図である。

【図１７】本発明による光通信システムの実施形態を示
すブロック図である。

【図１８】図１７の補正ユニットのブロック図である。

【図１９】図１７の補正ユニットの他のブロック図であ
る。

【符号の説明】

２，２′ 光源 ４ 光変調器 ６ 光ファイバ伝送路 ８ 発振器 １０ ＳＢＳ抑圧回路 １２ 位相反転回路 ８０ 光増幅器 ８２ 制御回路

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光キャリアビームを出力する光源と、 上記光キャリアビームを主信号に基づいて変調して光信
   号を生成し該光信号を光伝送路に送出する光変調器と、 上記主信号よりも低い周波数を有する低周波信号を出力
   する発振器と、 上記光信号が上記光伝送路で誘導ブリユアン散乱を起こ
   すしきい値が大きくなるように上記低周波信号に基づい
   て上記光キャリアビームを周波数又は位相変調する第１
   の手段と、 上記周波数又は位相変調に起因する上記光キャリアビー
   ムの強度変調を抑圧するための信号を上記主信号に重畳
   する第２の手段とを備えた光送信機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光送信機であって、 上記光変調器は電界吸収型変調器である光送信機。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光送信機であって、 上記電界吸収型変調器は印加電圧の絶対値が大きくなる
   に従って出力パワーが小さくなる特性曲線を有し、該特
   性曲線の傾斜は上記印加電圧の絶対値が大きくなるに従
   って小さくなる光送信機。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の光送信機であって、 上記光源はレーザダイオードを含み、 該レーザダイオードは上記電界吸収型変調器とモノリシ
   ックに一体である光送信機。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の光送信機であって、 上記光源は、レーザダイオードと、該レーザダイオード
   にバイアス電流を供給する手段とを含み、 上記第１の手段は上記低周波信号を上記バイアス電流に
   重畳する手段を含む光送信機。
6. 【請求項６】 光ビームを光伝送路に出力するための光
   源と、 可変の利得を有し該利得に従って上記光ビームを増幅す
   るための光増幅器と、 低周波信号を出力する発振器と、 上記光ビームが上記光伝送路で誘導ブリユアン散乱を起
   こすしきい値が大きくなるように上記低周波信号に基づ
   いて上記光ビームを周波数又は位相変調する手段と、 上記周波数又は位相変調に起因する上記光ビームの強度
   変調が抑圧されるように上記光増幅器の利得を制御する
   手段とを備えた光送信機。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の光送信機であって、 主信号に基づき上記光ビームを変調する光変調器を更に
   備え、 上記低周波信号は上記主信号よりも低い周波数を有して
   いる光送信機。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光送信機であって、 上記光増幅器は上記光源及び上記光変調器の間に動作的
   に接続される光送信機。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の光送信機であって、 上記光増幅器は上記光変調器及び上記光伝送路の間に動
   作的に接続される光送信機。
10. 【請求項１０】 請求項６に記載の光送信機であって、 上記制御する手段は上記低周波信号と逆の位相を有する
    逆位相信号を生成する手段を含む光送信機。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の光送信機であっ
    て、 上記光増幅器は、希土類元素がドープされたドープファ
    イバと、バイアス電流を供給されてポンプ光を出力する
    レーザダイオードと、上記ポンプ光を上記ドープファイ
    バに供給するための光回路とを含み、 上記制御する手段は上記逆位相信号を上記バイアス電流
    に重畳する手段を更に含む光送信機。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の光送信機であっ
    て、 上記光増幅器は、半導体光増幅器チップと、該半導体光
    増幅器チップにバイアス電流を注入するための手段とを
    含み、 上記制御する手段は上記逆位相信号を上記バイアス電流
    に重畳する手段を更に含む光送信機。
13. 【請求項１３】 光信号を出力する光送信機と、 該光送信機に動作的に接続され上記光信号を伝送する光
    伝送路と、 該光伝送路に動作的に接続され上記光信号を受ける光受
    信機とを備え、 上記光送信機は、低周波信号を出力する発振器と、上記
    光信号が上記光伝送路で誘導ブリユアン散乱を起こすし
    きい値が大きくなるように上記低周波信号に基づいて上
    記光信号を周波数又は位相変調する手段とを含み、 上記光受信機は、上記光送信機における上記周波数又は
    位相変調に起因する上記光信号の強度変調を抑圧するた
    めの手段を含む光通信システム。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のシステムであっ
    て、 上記抑圧するための手段は、上記光受信機が受けた光信
    号を第１及び第２のビームに分岐するための手段と、上
    記第１のビームを電気信号に変換するフォトディテクタ
    と、該フォトディテクタに動作的に接続され上記電気信
    号における上記低周波信号に同期する周波数成分を抽出
    するための手段と、該周波数成分と逆の位相を有する逆
    位相信号を生成するための手段とを含むシステム。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のシステムであっ
    て、 上記抑圧するための手段は、上記第２のビームを受ける
    光変調器を更に含み、 上記逆位相信号は上記光変調器に供給されるシステム。
16. 【請求項１６】 請求項１４に記載のシステムであっ
    て、 上記抑圧するための手段は、上記第２のビームを受ける
    光増幅器を更に含み、 該光増幅器の利得は上記逆位相信号に従って変化させら
    れるシステム。