JPH10215223A

JPH10215223A - 光伝送装置およびシステム

Info

Publication number: JPH10215223A
Application number: JP9326201A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sasai; 裕之笹井; Hiroaki Yamamoto; 浩明山本; Kuniaki Uchiumi; 邦昭内海; Katsuyuki Fujito; 克行藤戸; Yutaka Fukuya; 裕福家
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Matsushita Communication Industrial Co Ltd; NTT Mobile Communications Networks Inc; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: NTT Docomo Inc; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Panasonic Mobile Communications Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1998-08-11
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: JP3295029B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光ＳＣＭ方式による伝送を行う際、反射光が
生じさせる伝送特性劣化を簡単かつ安価な構成で十分抑
制できる光伝送装置を提供する。【解決手段】発振部１０２は、伝送すべき電気信号に
割り当てられた周波数帯域の帯域幅に相当する周波数よ
り高く、かつ伝送すべき電気信号に割り当てられた周波
数帯域の最低周波数の半分よりも低い周波数の付加信号
を出力する。これにより、仮に付加信号と伝送すべき電
気信号との２次相互変調歪が生じたとしても、歪が生じ
る周波数は伝送すべき電気信号に割り当てられた周波数
帯域の帯域外にあり、生じた２次相互変調歪が伝送すべ
き電気信号に影響することがない。また、仮に付加信号
の２次高調波歪が生じたとしても、歪が生じる周波数は
伝送すべき電気信号に割り当てられた周波数帯域の帯域
外にあり、生じた２次高調波歪が伝送すべき電気信号に
影響することもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ＳＣＭ方式によ
るアナログ光伝送装置に関し、より特定的には、光ＳＣ
Ｍ方式で伝送した場合に問題となる、反射光が原因で増
大する雑音または歪、および光源への反射戻り光が原因
で増大する雑音または歪と光源の不安定性とを抑圧する
ことができる装置に関する。また、複数の光源からの光
信号を一括して受光した場合に問題となるビート雑音を
低減することができるアナログ光伝送システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ＳＣＭ（ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒＭｕ
ｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式は、伝送すべき周波数
多重された電気信号を、その信号で強度変調されたレー
ザ光に変換して伝送する方式で、光のｏｎ／ｏｆｆによ
るディジタル伝送と異なりＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器が不要
であり、また、従来の同軸ケーブルを用いた伝送方式に
比べて非常に広帯域、低損失であるという特徴を有す
る。このため、近年その実用化が大いに期待されてい
る。

【０００３】このような光ＳＣＭ伝送方式には、以下に
示すような問題点があることが知られている。１つめ
は、光ファイバ中において反射光が生じると、雑音や歪
が増加し伝送特性が劣化すること。２つめは、反射光が
光源に結合された場合、光源の状態が不安定となり雑音
や歪が増加すること。３つめは、複数の光源から発せら
れた光信号を一括して受光する場合、各光信号の波長が
互いに近いとビート雑音が生じ、それが伝送特性を劣化
させること。なお、光信号は、光部品の端面や光ファイ
バのコネクタ端面などにおいて反射される。あるいは、
光ファイバ中のレーリー散乱等によっても反射光が生じ
る。

【０００４】上記の３つの問題点の内、１つめの伝送特
性劣化を抑制させる装置の一例として、特開平５−２９
１６７１号に開示されているアナログ光伝送装置および
光ファイバ増幅器がある。図１７は、特開平５−２９１
６７１号に開示されている、従来のアナログ光伝送装置
の構成を示すブロック図である。図１７の装置は、多重
化部５０１、加算部５０２、映像信号入力端子５０３、
増幅器５０４および５０８、信号用半導体レーザ素子５
０５、光ファイバ５０６、受光素子５０７、映像信号出
力端子５０９ならびに光コネクタ５１０および５１１を
備えている。

【０００５】Ｎチャネル（ｃｈ１〜Ｎ）のアナログ電気
信号は、多重化部５０１でＲＦ多重化され、さらに加算
部５０２においてパイロット信号を加算された後、映像
信号入力端子５０３に入力される。映像信号入力端子５
０３に入力された電気信号は、増幅器５０４で増幅され
た後、信号用半導体レーザ素子５０５により光信号に変
換される。信号用半導体レーザ素子５０５が変換して得
られた光信号は、光ファイバ５０６ならびに光コネクタ
５１０および５１１を介して受信側に伝達される。伝達
された光信号は、受光素子５０７において再び電気信号
に変換され、さらに増幅器５０８で増幅された後、映像
信号出力端子５０９から出力される。

【０００６】以上の動作において、信号用半導体レーザ
素子５０５から出力された光信号の一部が、光コネクタ
５１０および５１１で反射、あるいは光ファイバ５０６
でレーリー散乱される。さらに反射光の一部が再反射さ
れ、光信号と同方向に進行する多重反射光が生じる。一
般に、半導体レーザでは電気光変換に伴う波長変動があ
るため、光電気変換時、この同方向に進行する反射光が
光信号に干渉して電気の強度変調が生じ、干渉雑音とな
る。従って、そのままでは、映像信号出力端子５０９か
ら出力される電気信号に雑音または歪が発生することが
予想される。そこで、図１７の装置は、伝送すべき電気
信号にパイロット信号を加算し、加算して得られた電気
信号を光信号に変換して伝送することにより、干渉雑音
のパワーを広い周波数帯域にわたって分散させている。
これにより、伝送周波数帯域内の干渉雑音のパワーが低
下し、その結果、反射光による雑音または歪が低減され
る。

【０００７】特開平５−２９１６７１号にはまた、パイ
ロット信号の周波数に関して、半導体レーザのスペクト
ル線幅に相当する周波数以下とする条件も開示されてお
り、図１７の装置は、その条件を満たすパイロット信号
を加算することにより、光ファイバ５０６ならびに光コ
ネクタ５１０および５１１で生じる反射光による雑音ま
たは歪を十分低減できるとしている。しかし、図１７の
装置では、パイロット信号を加算したことにより、ＲＦ
多重化されたアナログ電気信号とパイロット信号との２
次の相互変調歪（以下、ＩＭ２）が新たに生じる。

【０００８】また、特開平５−２９１６７１号と同様の
構成を用いたものとして、米国特許５３７３３８５があ
る。この特許では、付加信号の周波数は伝送すべき信号
の帯域外と規定されている。従って、付加信号が伝送す
べき信号に直接的に悪影響を与えることはないが、特開
平５−２９１６７１号と同様、ＩＭ２が新たに生じ、こ
れが伝送すべき信号に悪影響を与える。

【０００９】これに対して、米国特許５４３０５６９に
は、上記のような、付加信号を加えたことによって新た
に生じるＩＭ２を低減できる構成が開示されている。こ
の特許では、ＩＭ２が伝送すべき信号の伝送用に割り当
てられた帯域内に生じる場合には、前置歪補償器を用い
ることによりその影響を低減している。なお、ＩＭ２が
帯域外に生じる場合には、前置歪補償器を省略する構成
としている。

【００１０】２つめの伝送特性劣化を抑制させる方法と
しては、光源に反射光が結合しないよう、光源と光ファ
イバとの間に光アイソレータを挿入する方式が一般に採
用されている。

【００１１】３つめの伝送特性劣化を抑制させる方法と
しては、特開平６−１７７８４０号にビート妨害を抑制
する光通信方式が開示されている。図１８は、特開平６
−１７７８４０号に記載の光通信方式を用いた、従来の
光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１８
のシステムは、送信端６００〜６０２、受信端６０３お
よび６０４、光導波路６０５および６０６ならびに光ス
ターカプラ６０７を備えている。送信端６００〜６０２
はそれぞれ、発振器６０８₁ 〜６０８₃ 、電気変調器６
０９₁ 〜６０９₃ および光変調器６１０₁ 〜６１０₃ を
含む。受信端６０３は、光復調器６１１、周波数選択フ
ィルタ６１２₁ 〜６１２₃ 、電気復調器６１３₁ 〜６１
３₃ および発振器６１４₁ 〜６１４₃ を含む。受信端６
０４は、光復調器６１５、周波数選択フィルタ６１６₁
〜６１６₃ 、電気復調器６１７₁〜６１７₃ および発振
器６１８₁ 〜６１８₃ を含む。

【００１２】発振器（図中にはｆ１〜３と表示）６０８
₁ 〜６０８₃ 、６１４₁ 〜６１４₃、６１８₁ 〜６１８₃
はそれぞれ、周波数ｆ１〜ｆ３のサブキャリア（電気
信号）を出力する。電気変調器６０９₁ 〜６０９₃ はそ
れぞれ、入力信号でサブキャリアを変調する。光変調器
６１０₁ 〜６１０₃ はそれぞれ、サブキャリアで波長λ
１〜λ３のメインキャリア（光信号）を変調する。光ス
ターカプラ６０７は、メインキャリアを合波／分波す
る。光復調器６１１および６１５はそれぞれ、メインキ
ャリアを復調する。周波数選択フィルタ６１２₁ 〜６１
２₃ 、６１６₁ 〜６１６₃ はそれぞれ、復調出力から、
周波数ｆ１〜ｆ３のサブキャリアを選択する。電気復調
器６１３₁ 〜６１３₃ および６１７₁ 〜６１７₃ はそれ
ぞれ、サブキャリアを復調する。

【００１３】以下には、図１８のシステムの動作につい
て説明する。発振器６０８₁ 〜６０８₃ がそれぞれ周波
数ｆ１〜ｆ３のサブキャリアを出力すると、電気変調器
６０９₁ 〜６０９₃ は、入力信号（１）〜（３）でサブ
キャリアを変調する。次に、光変調器６１０₁ 〜６１０
₃ はそれぞれ、変調されたサブキャリアで波長λ１〜λ
３のメインキャリア（光信号）を強度変調する。変調さ
れたメインキャリアはそれぞれ、光導波路６０５を介し
て光スターカプラ６０７に伝達されて合波／分波された
後、光導波路６０６を介して受信端６０３および６０４
へ伝達される。受信端６０３および６０４では、それぞ
れ光復調器６１１および６１５が、伝達されたメインキ
ャリアを復調し、周波数選択フィルタ６１２₁ 〜６１２
₃ 、６１６₁ 〜６１６₃ はそれぞれ、各復調出力から、
周波数ｆ１〜３のサブキャリアを選択する。そして、電
気復調器６１３₁ 〜６１３₃ 、６１７₁ 〜６１７₃
が、それぞれ発振器６１４₁ 〜６１４₃ 、６１８₁ 〜６
１８ ₃ が出力するサブキャリアを用いて、選択されたサ
ブキャリアを復調すると、入力信号（１）〜（３）が得
られる。

【００１４】以上の動作において、光復調時、互いに波
長が近接した２つのメインキャリアのビート波によるビ
ート雑音が発生して、受信端６０３および６０４側の受
信状態が悪化する。そこで、光変調器６１０₁ 〜６１０
₃ に含まれるＬＤの温度を変化させるか、またはバイア
ス電流を変化させることにより、送信端６００〜６０２
毎に独立に、メインキャリアの波長λ１〜λ３を周期的
に変動させる。これにより、ビート周波数がサブキャリ
ア周波数と一致する時間を非常に短くでき、そのため、
ビート雑音が受信状態に与える影響を少なくできるとさ
れている。例えば、ＣＡＴＶのためのアナログ信号を伝
送する場合、上記のようにしてビート周波数がサブキャ
リア周波数と一致する時間を短くすれば、受信状態にほ
とんど影響を与えない。特にケーブルテレビジョン方式
で変調信号がアナログ・テレビジョン信号の場合、瞬間
的にビート雑音が混入されても画面上では認識できな
い。

【００１５】また、別の方法を用いてビート妨害を抑制
できる光通信方式が米国特許５５３２８６５に開示され
ている。その方式は、入力される光信号と光源からの光
を合波し、得られた光信号をいったん分岐したのち出力
する構成となっている。分岐して得られた一方の光信号
を電気信号に変換して、ビート周波数がサブキャリア周
波数に近接しているかどうかを検出し、近接している場
合には光源の波長を変えることによってビート周波数を
変化させ、ビート雑音の影響を除去するようにしてい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上に示
した各従来例では、以下のような課題が残されている。
すなわち、１つめの問題点に関して、特開平５−２９１
６７１号および米国特許５４３０５６９ではどちらも、
伝送帯域内にＩＭ２が発生して伝送特性が劣化する可能
性がある。また米国特許５３７３３８５では、伝送帯域
内のＩＭ２を低減することができるものの、そのための
前置歪補償器が新たに必要となる。歪補償器に関して
は、補償用の歪電力および位相量の調整を正確に行う必
要があり、この調整作業も容易でない。

【００１７】２つめの問題点に関して、従来の方式で
は、高価な光アイソレータを備えることで装置の価格が
高くなる。付言すれば、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦ
Ｂ−ＬＤ）モジュールには一般に光アイソレータが内蔵
されており、従来、光ＳＣＭ伝送を行う装置では多くの
場合、光源にこの高価なＤＦＢ−ＬＤを採用していた。
一方、ファブリペロ型の半導体レーザ（ＦＰ−ＬＤ）モ
ジュールは一般にディジタル光通信に用いられ、非常に
安価ではあるが光アイソレータを内蔵していない。仮に
光アイソレータを備えることなく、２つめの伝送特性劣
化を抑制できれば、装置の価格を大幅に安くすることが
できる。

【００１８】３つめの問題点に関して、特開平６−１７
７８４０号で示されている方法は、映像信号を伝送する
限りにおいてはビート雑音の影響を小さくできる可能性
がある。しかし、例えば変調信号がディジタル変調信号
であれば、瞬間的な雑音の混入はディジタル信号のバー
スト誤りを引き起こす。その場合、たとえ誤り訂正を行
っていたとしても、バースト誤りを十分に訂正できない
ことがある。また、映像信号を伝送する場合にも、光信
号であるメインキャリアの波長を変動させる周波数成分
と映像信号を伝送するためのサブキャリアの周波数成分
との相互変調歪が生じる。

【００１９】また、特開平６−１７７８４０号では、必
ずしも十分にビート雑音を低減できるとは限らない。そ
れは、以下の理由による。すなわち、ビート雑音の低減
効果は、半導体レーザのチャーピング特性によるもので
あり、半導体レーザに加える付加信号の周波数だけでな
く、その光変調度やバイアス電流値に大きく依存する。
従って、ビート雑音を十分に抑制するためには、このよ
うなパラメータを統合して考える必要がある。しかし、
特開平６−１７７８４０号では、ビート雑音の低減量が
そのようにして定量的に評価されておらず、よって必ず
しも十分にビート雑音を低減できるとは限らない。

【００２０】さらに、米国特許５５３２８６５では、光
源の波長を変化させるために、例えば光源の温度を変化
させたり、バイアス電流を変化させる必要がある。バイ
アス電流を変化させると、光ＳＣＭ伝送システムの重要
な設計パラメータである光変調度も変化するため、ビー
ト妨害以外の歪特性やＣ／Ｎ特性の劣化を招く恐れがあ
り、好ましくない。一方、温度を変化させるには、その
ための部品を設けることが必要となる。２つめの問題点
に関して述べたことに付け加えるならば、ＦＰ−ＬＤモ
ジュールは一般に温度制御機能を有しておらず、それを
光ＳＣＭ伝送用の光源として使用する場合、温度制御の
ための部品を設けねばならない。

【００２１】それゆえに、本発明の第１の目的は、光Ｓ
ＣＭ方式による伝送を行う際、反射光が生じさせる伝送
特性劣化を簡単かつ安価な構成で十分抑制できる光伝送
装置を提供することである。また、本発明の第２の目的
は、光ＳＣＭ方式による伝送を行う際、光源への反射戻
り光が生じさせる伝送特性劣化を簡単かつ安価な構成で
十分抑制できる光伝送装置を提供することである。さら
に、本発明の第３の目的は、光ＳＣＭ方式による多対一
の伝送を行う際、複数の子局から伝送される光信号を一
括して親局が受光するときに発生するビート雑音が生じ
させる伝送特性劣化を簡単かつ安価な構成で十分抑制で
きる光伝送システムを提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、電気信号をその信号で直接強度変調された光信
号に変換して伝送する光伝送装置であって、付加信号を
出力する発振手段と、伝送すべき電気信号と発振手段が
出力した付加信号とを合成する合成手段と、直流バイア
ス電流を出力する直流電流源と、合成手段が合成して得
られた電気信号と直流源が出力した直流バイアス電流と
を合成して得られた信号で直接強度変調された光信号を
出力する半導体レーザと、半導体レーザが出力した光信
号を伝達するための光伝送路と、光伝送路を介して伝達
された光信号を電気信号に変換する光電気変換手段とを
備え、発振手段は、伝送すべき電気信号に割り当てられ
た周波数帯域の帯域幅に相当する周波数より高く、かつ
伝送すべき電気信号に割り当てられた周波数帯域の最低
周波数の半分よりも低い周波数の付加信号を出力するこ
とを特徴としている。

【００２３】上記のように、第１の発明によれば、付加
信号により半導体レーザが変調される。半導体レーザ
は、直接強度変調された場合、同時に周波数変調される
ため、付加信号による周波数変調を受けることになる。
周波数変調された光信号は、そのスペクトラムが広帯域
に拡大されるため、反射光や半導体レーザへの反射戻り
光が生じてもそれらによる伝送特性劣化が抑制される。
このとき、付加信号の周波数範囲を、伝送すべき電気信
号に割り当てられた周波数帯域の帯域幅に相当する周波
数より高く設定しておくことにより、仮に半導体レーザ
等の非線形性により付加信号と伝送すべき電気信号との
２次相互変調歪が生じたとしても、歪が生じる周波数は
伝送すべき電気信号に割り当てられた周波数帯域の帯域
外にあり、従って２次相互変調歪が伝送すべき電気信号
に影響することがなくなる。さらに、付加信号の周波数
範囲を、伝送すべき電気信号に割り当てられた周波数帯
域の最低周波数の半分よりも低く設定しておくことによ
り、仮に半導体レーザ等の非線形性により付加信号の２
次高調波歪が生じたとしても、歪が生じる周波数は伝送
すべき電気信号に割り当てられた周波数帯域の帯域外に
あり、従って２次高調波歪が伝送すべき電気信号に影響
することもなくなる。加えて、反射戻り光が生じさせる
伝送特性劣化を抑制できたため、光アイソレータを内蔵
していない半導体レーザモジュールを光源として使用す
ることができる。

【００２４】第２の発明は、第１の発明において、半導
体レーザは、ファブリペロ型の半導体レーザであること
を特徴としている。

【００２５】上記のように、第２の発明によれば、ファ
ブリペロ型の半導体レーザを使用することにより、装置
の価格を安価にできる。

【００２６】第３の発明は、第２の発明において、発振
手段から出力される付加信号が所定のデータにより変調
されていることを特徴としている。

【００２７】上記のように、第３の発明によれば、付加
信号によって例えば監視用のデータなどを伝送すること
ができる。

【００２８】第４の発明は、第３の発明において、ファ
ブリペロ型の半導体レーザは、光信号の増幅作用を持つ
活性層と、当該活性層から出力される光信号の放射角を
狭くするためのスポットサイズ変換手段とを同一基板上
に形成したようなチップ構造を有することを特徴として
いる。

【００２９】上記のように、第４の発明によれば、ＬＤ
チップから放出される光信号を効率よく光ファイバに結
合させることができる。

【００３０】第５の発明は、第４の発明において、伝送
すべき電気信号は、移動体通信のための１以上の無線信
号を周波数分割多重して得られた信号であり、複数の伝
送すべき電気信号には、複数の連続した周波数帯域が割
り当てられており、発振手段は、複数の連続した周波数
帯域のうち最も広い周波数帯域の帯域幅に相当する周波
数よりも高く、かつ複数の連続した周波数帯域のうちも
っとも低い周波数の半分よりも低い周波数の付加信号を
出力することを特徴としている。

【００３１】上記のように、第５の発明によれば、複数
の帯域の移動体通信用の無線信号の高品質伝送を行え
る。

【００３２】第６の発明は、第５の発明において、複数
の連続した周波数帯域のうち少なくとも１つの周波数帯
域を用いて伝送される電気信号が符号分割多重信号であ
り、発振手段は、符合分割多重信号に割り当てられた周
波数帯域を除く全ての複数の連続した周波数帯域のうち
最も広い周波数帯域に相当する周波数より高く、かつ複
数の連続した周波数帯域の最低周波数の半分よりも低い
周波数の付加信号を出力することを特徴としている。

【００３３】上記のように、第６の発明によれば、符号
分割多重された電気信号に割り当てられた周波数帯域以
外の帯域内に、２次相互変調歪および２次高調波歪のい
ずれも発生することがなくなる。

【００３４】第７の発明は、第６の発明において、光伝
送路が１本以上の光ファイバを含み、ファブリペロ型の
半導体レーザの出射端面とそれに結合される光ファイバ
の端面とが互いに平行な位置関係からずらせて設置され
たことを特徴としている。

【００３５】上記のように、第７の発明によれば、半導
体レーザへの反射戻り光の量を減らすことができ、その
結果、付加信号に求められる最低レベルの値をより低く
できる。

【００３６】第８の発明は、第７の発明において、発振
手段が出力した付加信号のレベルを調整する付加信号レ
ベル調整手段をさらに備え、付加信号レベル調整手段
は、半導体レーザが出力する光信号の周波数変調指数β
が、光伝送路で生じる雑音または歪を少なくともＰデシ
ベル低減するための条件式β≧（２／π）・１０
^P/10（ただし、πは円周率）を満たすように、発振手段
が出力した付加信号のレベルを調整することを特徴とし
ている。

【００３７】上記のように、第８の発明によれば、反射
光および反射戻り光に起因する歪または雑音を所望量低
減できる。

【００３８】第９の発明は、第８の発明において、付加
信号レベル調整手段は、周波数変調指数βが条件式β≧
１．７を満たすように、付加信号のレベルを調整するこ
とを特徴としている。

【００３９】上記のように、第９の発明によれば、反射
光および反射戻り光に起因する雑音または歪を少なくと
もＰｍｉｎ（Ｐｍｉｎは、歪の低減量Ｐの複数の極小値
のうち最小の値）低減できる。

【００４０】第１０の発明は、第７の発明において、複
数の伝送すべき電気信号とレベル調整手段がレベル調整
して得られた付加信号とに割り当てられる光変調度をそ
れぞれｍi （i ＝１、２、…、Ｎ）とするとき、総合光
変調度√｛Σ（ｍi ）²｝が０．３を超えないことを特
徴としている。

【００４１】上記のように、第１０の発明によれば、ク
リッピング歪が起こることがほとんどなくなり、高品質
伝送を実現できる。

【００４２】第１１の発明は、第３の発明において、フ
ァブリペロ型の半導体レーザは、光信号の増幅作用を持
つ活性層がテーパ状であるようなチップ構造を有するこ
とを特徴としている。

【００４３】上記のように、第１１の発明によれば、Ｌ
Ｄチップから放出される光信号を効率よく光ファイバに
結合させることができる。

【００４４】第１２の発明は、第１１の発明において、
伝送すべき電気信号は、移動体通信のための１以上の無
線信号を周波数分割多重して得られた信号であり、複数
の伝送すべき電気信号には、複数の連続した周波数帯域
が割り当てられており、発振手段は、複数の連続した周
波数帯域のうち最も広い周波数帯域の帯域幅に相当する
周波数よりも高く、かつ複数の連続した周波数帯域のう
ちもっとも低い周波数の半分よりも低い周波数の付加信
号を出力することを特徴としている。

【００４５】上記のように、第１２の発明によれば、複
数の帯域の移動体通信用の無線信号の高品質伝送を行え
る。

【００４６】第１３の発明は、第１２の発明において、
複数の連続した周波数帯域のうち少なくとも１つの周波
数帯域を用いて伝送される電気信号が符号分割多重信号
であり、発振手段は、符合分割多重信号に割り当てられ
た周波数帯域を除く全ての複数の連続した周波数帯域の
うち最も広い周波数帯域に相当する周波数より高く、か
つ複数の連続した周波数帯域の最低周波数の半分よりも
低い周波数の付加信号を出力することを特徴としてい
る。

【００４７】上記のように、第１３の発明によれば、符
号分割多重された電気信号に割り当てられた周波数帯域
以外の帯域内に、２次相互変調歪および２次高調波歪の
いずれも発生することがなくなる。

【００４８】第１４の発明は、第１３の発明において、
光伝送路が１本以上の光ファイバを含み、ファブリペロ
型の半導体レーザの出射端面とそれに結合される光ファ
イバの端面とが互いに平行な位置関係からずらせて設置
されたことを特徴としている。

【００４９】上記のように、第１４の発明によれば、半
導体レーザへの反射戻り光の量を減らすことができ、そ
の結果、付加信号に求められる最低レベルの値をより低
くできる。

【００５０】第１５の発明は、第１４の発明において、
発振手段が出力した付加信号のレベルを調整する付加信
号レベル調整手段をさらに備え、付加信号レベル調整手
段は、半導体レーザが出力する光信号の周波数変調指数
βが、光伝送路で生じる雑音または歪を少なくともＰデ
シベル低減するための条件式β≧（２／π）・１０^P/10
（ただし、πは円周率）を満たすように、発振手段が出
力した付加信号のレベルを調整することを特徴としてい
る。

【００５１】上記のように、第１５の発明によれば、反
射光および反射戻り光に起因する歪または雑音を所望量
低減できる。

【００５２】第１６の発明は、第１５の発明において、
付加信号レベル調整手段は、周波数変調指数βが条件式
β≧１．７を満たすように、付加信号のレベルを調整す
ることを特徴としている。

【００５３】上記のように、第１６の発明によれば、反
射光および反射戻り光に起因する雑音または歪を少なく
ともＰｍｉｎ（Ｐｍｉｎは、歪の低減量Ｐの複数の極小
値のうち最小の値）低減できる。

【００５４】第１７の発明は、第１４の発明において、
複数の伝送すべき電気信号とレベル調整手段がレベル調
整して得られた付加信号とに割り当てられる光変調度を
それぞれｍi （i ＝１、２、…、Ｎ）とするとき、総合
光変調度√｛Σ（ｍi ）²｝が０．３を超えないことを
特徴としている。

【００５５】上記のように、第１７の発明によれば、ク
リッピング歪が起こることがほとんどなくなり、高品質
伝送を実現できる。

【００５６】第１８の発明は、電気信号をその信号で直
接強度変調された光信号に変換して双方向に伝送する光
伝送システムであって、第１の電気信号を伝送する第１
の装置と、第２の電気信号を伝送する第２の装置と、第
１の装置と第２の装置とを相互に接続する光伝送路とを
備え、第１の装置は、第１および第２の電気信号の伝送
用に割り当てられた周波数帯域の最低周波数の半分より
低い周波数の付加信号を出力する発振手段と、第１の電
気信号と発振手段から出力された付加信号とを合成する
第１の合成手段と、直流バイアス電流を出力する第１の
直流電流源と、第１の合成手段が合成して得られた信号
と第１の直流電流源が出力した直流バイアス電流とを合
成して得られた信号で直接強度変調された光信号を出力
する第１の半導体レーザと、第２の装置から伝送された
光信号を電気信号に変換する第１の光電気変換手段とを
含み、第２の装置は、第１の装置から伝送された光信号
を電気信号に変換する第２の光電気変換手段と、第２の
光電気変換手段が変換して得られた電気信号を第１の電
気信号と発振手段から出力された付加信号とに分離する
帯域分離手段と、帯域分離手段が分離して得られた付加
信号と第２の電気信号とを合成する第２の合成手段と、
直流バイアス電流を出力する第２の直流電流源と、第２
の合成手段が合成して得られた信号と第２の直流電流源
が出力した直流バイアス電流とを合成して得られた信号
で直接強度変調された光信号を出力する第２の半導体レ
ーザとを含み、光伝送路は、第１の半導体レーザから出
力される光信号を第２の装置へ伝送するための第１の光
ファイバと、第２の半導体レーザから出力される光信号
を第１の装置へ伝送するための第２の光ファイバとを含
んでいる。

【００５７】上記のように、第１８の発明によれば、付
加信号を出力する発振手段を第１の装置のみに設置する
だけで、第１の装置から第２の装置へ信号を伝送する場
合でも、第２の装置から第１の装置へ信号を伝送する場
合でも、反射光および反射戻り光に起因する雑音または
歪を低減することができる。

【００５８】第１９の発明は、電気信号をその信号で直
接強度変調された光信号に変換して、複数の子局から親
局へ伝送する光伝送システムであって、それぞれが発す
る光信号の波長順に複数の子局を第１〜ｎ（ただし、ｎ
は２以上の任意の偶数）の子局と呼ぶとき、これら複数
の子局のうち第２ｋ（ただし、ｋ＝１、２、…、ｎ／
２）の子局はそれぞれ、付加信号を出力する発振手段
と、当該子局が伝送すべき電気信号と発振手段が出力し
た付加信号とを合成する合成手段と、直流バイアス電流
を出力する直流電流源と、合成手段が合成して得られた
信号と直流電流源が出力した直流バイアス電流とを合成
して得られた信号で直接強度変調された光信号を出力す
る半導体レーザとを備え、第２ｋ−１の子局はそれぞ
れ、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、当該子
局が伝送すべき電気信号と直流電流源が出力した直流バ
イアス電流とを合成して得られた信号で直接強度変調さ
れた光信号を出力する半導体レーザとを備えている。

【００５９】上記のように、第１９の発明によれば、付
加信号により半導体レーザが変調される。半導体レーザ
は、直接強度変調された場合、同時に周波数変調される
ため、付加信号による周波数変調を受けることになる。
周波数変調された光信号は、そのスペクトラムが広帯域
に拡大されるため、反射光や半導体レーザへの反射戻り
光が生じてもそれらによる伝送特性劣化が抑制される。
加えて、複数の子局から伝送される光信号を親局が一括
して受信してビート雑音が生じてもそれによる伝送特性
劣化が抑制される。また、偶数番目の子局でのみ付加信
号を付加したため、全ての子局で付加信号を付加する場
合よりシステム構成が簡単になる。

【００６０】第２０の発明は、第１９の発明において、
複数の子局が備える各半導体レーザは、ファブリペロ型
の半導体レーザであることを特徴としている。

【００６１】上記のように、第２０の発明によれば、シ
ステムの価格を安価にできる。また、ファブリペロ型の
半導体レーザにはマルチモード発振によるビート雑音の
低減効果もあるため、その分、さらに伝送特性が向上す
る。

【００６２】第２１の発明は、第２０の発明において、
親局と複数の子局との接続形態がバス形式であることを
特徴としている。

【００６３】上記のように、第２１の発明によれば、光
伝送路が見かけ上１本であるため、ツリー形式の接続形
態の場合よりも光伝送路を有効に活用できる。

【００６４】第２２の発明は、電気信号をその信号で直
接強度変調された光信号に変換して、複数の子局から親
局へ伝送する光伝送システムであって、それぞれが発す
る光信号の波長順に複数の子局を第１〜ｎ（ただし、ｎ
は３以上の任意の奇数）の子局と呼ぶとき、これら複数
の子局のうち第２ｋ（ただし、ｋ＝１、２、…、（ｎ−
１）／２）の子局はそれぞれ、付加信号を出力する発振
手段と、当該子局が伝送すべき電気信号と発振手段が出
力した付加信号とを合成する合成手段と、直流バイアス
電流を出力する直流電流源と、合成手段が合成して得ら
れた信号と直流電流源が出力した直流バイアス電流とを
合成して得られた信号で直接強度変調された光信号を出
力する半導体レーザとを備え、第２ｋ−１の子局はそれ
ぞれ、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、当該
子局が伝送すべき電気信号と直流電流源が出力した直流
バイアス電流とを合成して得られた信号で直接強度変調
された光信号を出力する半導体レーザとを備えている。

【００６５】上記のように、第２２の発明によれば、付
加信号により半導体レーザが変調される。半導体レーザ
は、直接強度変調された場合、同時に周波数変調される
ため、付加信号による周波数変調を受けることになる。
周波数変調された光信号は、そのスペクトラムが広帯域
に拡大されるため、反射光や半導体レーザへの反射戻り
光が生じてもそれらによる伝送特性劣化が抑制される。
加えて、複数の子局から伝送される光信号を親局が一括
して受信してビート雑音が生じてもそれによる伝送特性
劣化が抑制される。また、偶数番目の子局でのみ付加信
号を付加したため、全ての子局で付加信号を付加する場
合よりシステム構成が簡単になる。さらには、子局の総
数が奇数なので、奇数番目の子局でのみ付加信号を付加
するよりもシステム構成が簡単になる。

【００６６】第２３の発明は、第２２の発明において、
複数の子局が備える各半導体レーザは、ファブリペロ型
の半導体レーザであることを特徴としている。

【００６７】上記のように、第２３の発明によれば、シ
ステムの価格を安価にできる。また、ファブリペロ型の
半導体レーザにはマルチモード発振によるビート雑音の
低減効果もあるため、その分、さらに伝送特性が向上す
る。

【００６８】第２４の発明は、第２３の発明において、
親局と複数の子局との接続形態がバス形式であることを
特徴としている。

【００６９】上記のように、第２４の発明によれば、光
伝送路が見かけ上１本であるため、ツリー形式の接続形
態の場合よりも光伝送路を有効に活用できる。

【００７０】第２５の発明は、電気信号をその信号で直
接強度変調された光信号に変換して、複数の子局から親
局へ光伝送路を介して伝送する光伝送装置であって、複
数の子局はそれぞれ、付加信号を出力する発振手段と、
当該子局が伝送すべき電気信号と発振手段が出力した付
加信号とを合成する合成手段と、直流バイアス電流を出
力する直流電流源と、合成手段が合成して得られた信号
と直流電流源が出力した直流バイアス電流とを合成して
得られた信号で直接強度変調された光信号を出力する半
導体レーザとを備えている。

【００７１】上記のように、第２５の発明によれば、付
加信号により半導体レーザが変調される。半導体レーザ
は、直接強度変調された場合、同時に周波数変調される
ため、付加信号による周波数変調を受けることになる。
周波数変調された光信号は、そのスペクトラムが広帯域
に拡大されるため、反射光や半導体レーザへの反射戻り
光が生じてもそれらによる伝送特性劣化が抑制される。
加えて、複数の子局から伝送される光信号を親局が一括
して受信してビート雑音が生じても、それによる伝送特
性劣化が抑制される。

【００７２】第２６の発明は、第２５の発明において、
複数の子局が備える各半導体レーザは、ファブリペロ型
の半導体レーザであることを特徴としている。

【００７３】上記のように、第２６の発明によれば、シ
ステムの価格を安価にできる。また、ファブリペロ型の
半導体レーザにはマルチモード発振によるビート雑音の
低減効果もあるため、その分、さらに伝送特性が向上す
る。

【００７４】第２７の発明は、第２６の発明において、
親局と複数の子局との接続形態がバス形式であることを
特徴としている。

【００７５】上記のように、第２７の発明によれば、光
伝送路が見かけ上１本であるため、ツリー形式の接続形
態の場合よりも光伝送路を有効に活用できる。

【００７６】第２８の発明は、第２７の発明において、
複数の子局が備える各発振手段は、互いに異なる周波数
の付加信号を出力することを特徴としている。

【００７７】上記のように、第２８の発明によれば、付
加信号の周波数を判定することによって、どの子局から
の信号であるかを親局側で知ることができる。

【００７８】第２９の発明は、第２８の発明において、
各発振手段から出力される付加信号がデータにより変調
されていることを特徴としている。

【００７９】上記のように、第２９の発明によれば、付
加信号によって例えば監視用のデータなどを伝送するこ
とができる。

【００８０】第３０の発明は、第２９の発明において、
親局は、システムの故障を検知するために、複数の子局
から伝達された光信号を電気信号に変換する光電気変換
手段と、光電気変換手段が変換して得られた電気信号
を、伝送すべき電気信号と付加信号とに分離する分離手
段と、分離手段が分離して得られた付加信号から、複数
の子局が備える各発振手段が出力した付加信号をそれぞ
れ検出する信号検出手段とをさらに備えている。

【００８１】上記のように、第３０の発明によれば、子
局の故障、光伝送路の切断箇所などを逐次、親局側が推
定できる。

【００８２】第３１の発明は、第３０の発明において、
伝送すべき電気信号は、移動体通信のための１以上の無
線信号を周波数分割多重して得られた信号であり、複数
の伝送すべき電気信号には、複数の連続した周波数帯域
が割り当てられており、各発振手段は、複数の連続した
周波数帯域のうち最も広い周波数帯域の帯域幅に相当す
る周波数よりも高く、かつ複数の連続した周波数帯域の
うちもっとも低い周波数の半分よりも低い周波数の付加
信号を出力することを特徴としている。

【００８３】上記のように、第３１の発明によれば、複
数の帯域の移動体通信用の無線信号の高品質伝送を行え
る。

【００８４】第３２の発明は、第３１の発明において、
複数の連続した周波数帯域のうち少なくとも１つの周波
数帯域を用いて伝送される電気信号が符号分割多重信号
であり、各発振手段は、符合分割多重信号に割り当てら
れた周波数帯域を除く全ての複数の連続した周波数帯域
のうち最も広い周波数帯域に相当する周波数より高く、
かつ複数の連続した周波数帯域の最低周波数の半分より
も低い周波数の付加信号を出力することを特徴としてい
る。

【００８５】上記のように、第３２の発明によれば、符
号分割多重された電気信号に割り当てられた周波数帯域
以外の帯域内に、２次相互変調歪および２次高調波歪の
いずれも発生することがなくなる。

【００８６】第３３の発明は、第３１の発明において、
各ファブリペロ型の半導体レーザは、光信号の増幅作用
を持つ活性層と、当該活性層から出力される光信号の放
射角を狭くするためのスポットサイズ変換手段とを同一
基板上に形成したようなチップ構造を有することを特徴
としている。

【００８７】上記のように、第３３の発明によれば、Ｌ
Ｄチップから放出される光信号を効率よく光ファイバに
結合させることができる。

【００８８】第３４の発明は、第３３の発明において、
複数の子局はそれぞれ、各発振手段が出力した付加信号
のレベルを調整する付加信号レベル調整手段をさらに備
え、各付加信号レベル調整手段は、各半導体レーザが出
力する光信号の周波数変調指数βがビート雑音をＱ倍
（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／（２
Ｑ）を満たす値になるように、各発振手段が出力した付
加信号のレベルを調整することを特徴としている。

【００８９】上記のように、第３４の発明によれば、ビ
ート雑音を所望量低減できる。

【００９０】第３５の発明は、第３３の発明において、
複数の子局はそれぞれ、各発振手段が出力した付加信号
のレベルを調整する付加信号レベル調整手段をさらに備
え、各付加信号レベル調整手段は、各半導体レーザが出
力する光信号の周波数変調指数βが、ビート雑音をＱ倍
（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／（２
Ｑ）、および光伝送路で生じる雑音または歪を少なくと
もＰデシベル低減するための条件式β≧（２／π）・１
０^P/10（ただし、πは円周率）のいずれをも満たす値に
なるように、各発振手段が出力した付加信号のレベルを
調整することを特徴としている。

【００９１】上記のように、第３５の発明によれば、ビ
ート雑音ならびに反射光および反射戻り光に起因する歪
または雑音を所望量低減できる。

【００９２】第３６の発明は、第３５の発明において、
光伝送路が１本以上の光ファイバを含み、各ファブリペ
ロ型の半導体レーザの出射端面とそれに結合される光フ
ァイバの端面とが互いに平行な位置関係からずらせて設
置されたことを特徴としている。

【００９３】上記のように、第３６の発明によれば、半
導体レーザへの反射戻り光の量を減らすことができ、そ
の結果、付加信号に求められる最低レベルの値をより低
くできる。

【００９４】第３７の発明は、第３５の発明において、
各伝送すべき電気信号と各付加信号レベル調整手段がレ
ベル調整して得られた付加信号とに割り当てられる光変
調度をそれぞれｍi （i ＝１、２、…、Ｎ）とすると
き、総合光変調度√｛Σ（ｍi）²｝が０．３を超えな
いことを特徴としている。

【００９５】上記のように、第３７の発明によれば、ク
リッピング歪が起こることがほとんどなくなり、高品質
伝送を実現できる。

【００９６】第３８の発明は、第３１の発明において、
各ファブリペロ型の半導体レーザは、光信号の増幅作用
を持つ活性層がテーパ状であるようなチップ構造を有す
ることを特徴としている。

【００９７】上記のように、第３８の発明によれば、Ｌ
Ｄチップから放出される光信号を効率よく光ファイバに
結合させることができる。

【００９８】第３９の発明は、第３８の発明において、
複数の子局はそれぞれ、各発振手段が出力した付加信号
のレベルを調整する付加信号レベル調整手段をさらに備
え、各付加信号レベル調整手段は、各半導体レーザが出
力する光信号の周波数変調指数βがビート雑音をＱ倍
（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／（２
Ｑ）を満たす値になるように、各発振手段が出力した付
加信号のレベルを調整することを特徴としている。

【００９９】上記のように、第３９の発明によれば、ビ
ート雑音を所望量低減できる。

【０１００】第４０の発明は、第３８の発明において、
複数の子局はそれぞれ、各発振手段が出力した付加信号
のレベルを調整する付加信号レベル調整手段をさらに備
え、各付加信号レベル調整手段は、各半導体レーザが出
力する光信号の周波数変調指数βが、ビート雑音をＱ倍
（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／（２
Ｑ）、および光伝送路で生じる雑音または歪を少なくと
もＰデシベル低減するための条件式β≧（２／π）・１
０^P/10（ただし、πは円周率）のいずれをも満たす値に
なるように、各発振手段が出力した付加信号のレベルを
調整することを特徴としている。

【０１０１】上記のように、第４０の発明によれば、ビ
ート雑音ならびに反射光および反射戻り光に起因する歪
または雑音を所望量低減できる。

【０１０２】第４１の発明は、第４０の発明において、
光伝送路が１本以上の光ファイバを含み、各ファブリペ
ロ型の半導体レーザの出射端面とそれに結合される光フ
ァイバの端面とが互いに平行な位置関係からずらせて設
置されたことを特徴としている。

【０１０３】上記のように、第４１の発明によれば、半
導体レーザへの反射戻り光の量を減らすことができ、そ
の結果、付加信号に求められる最低レベルの値をより低
くできる。

【０１０４】第４２の発明は、第４０の発明において、
各伝送すべき電気信号と各付加信号レベル調整手段がレ
ベル調整して得られた付加信号とに割り当てられる光変
調度をそれぞれｍi （i ＝１、２、…、Ｎ）とすると
き、総合光変調度√｛Σ（ｍi）²｝が０．３を超えな
いことを特徴としている。

【０１０５】上記のように、第４２の発明によれば、ク
リッピング歪が起こることがほとんどなくなり、高品質
伝送を実現できる。

【０１０６】第４３の発明は、第３０の発明において、
各ファブリペロ型の半導体レーザとして、それぞれから
出力される光信号の中心波長が予め設定された波長間隔
だけ互いに離れたものが選ばれていることを特徴として
いる。

【０１０７】上記のように、第４３の発明によれば、伝
送特性の劣化をもたらすビート雑音がＦＰ−ＬＤのサイ
ドモード同士からのビート雑音のみとなるため、最大の
モード同士からのビート雑音がある場合に比べて伝送特
性の劣化が小さくなる。

【０１０８】第４４の発明は、第４３の発明において、
１本の光ファイバに接続される子局数が最大で３である
ことを特徴としている。

【０１０９】上記のように、第４４の発明によれば、Ｆ
Ｐ−ＬＤの波長選別を行う際、３つの波長領域を確保す
ればよい。この場合、中心波長領域以外では領域の制限
が片側のみであるため、波長選別を容易に行える。

【０１１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。図１の
装置は、電気信号レベル調整部１０１および１０９、発
振部１０２、付加信号レベル調整部１０３、合成部１０
４、半導体レーザ１０５、直流電流源１０６、光ファイ
バ１０７および光電気変換部１０８を備えている。

【０１１１】電気信号レベル調整部１０１および１０９
はそれぞれ、電気信号のレベルを調整する。発振部１０
２は、付加信号（ここでは正弦波）を出力する。付加信
号レベル調整部１０３は、付加信号のレベルを調整す
る。合成部１０４は、電気信号と付加信号とを合成す
る。直流電流源１０６は、電気信号に直流バイアス電流
を成分を付加するための直流バイアス電流を出力する。
半導体レーザ１０５は、電気信号と直流バイアス電流と
で直接強度変調された光信号を出力する。光ファイバ１
０７は、光信号を伝達する。光電気変換部１０８は、光
信号を電気信号に変換する。

【０１１２】以下には、図１の装置が電気信号を伝送す
る動作について説明する。なお、ここでは、伝送すべき
電気信号は、所定の信号を多重して得られた信号、特に
移動体通信用の無線信号を周波数分割多重して得られた
信号を想定している。入力された電気信号は、電気信号
レベル調整部１０１において所定のレベルに調整され
る。一方、発振部１０２が出力した付加信号は、付加信
号レベル調整部１０３で所定のレベルに調整される。合
成部１０４は、これらレベル調整された電気信号および
付加信号を合成する。伝送すべき電気信号に所定の直流
バイアス成分を付加するための直流バイアス電流を直流
電流源１０６が出力すると、半導体レーザ１０５は、直
流電流源１０６が出力した直流バイアス電流と合成部１
０４が合成して得られた電気信号とで直接強度変調され
た光信号を出力する。出力された光信号は、光ファイバ
１０７を介して受信側へ伝送される。伝達された光信号
は、光電気変換部１０８で電気信号に変換され、さら
に、電気信号レベル調整部１０９で所定のレベルに調整
された後、出力される。

【０１１３】以上の動作において、光信号が受信側へ伝
送される際、光ファイバ１０７の接続面、あるいは半導
体レーザ１０５や光電気変換部１０８の端面などで反射
が起こり、反射光が生じる。また、光ファイバ１０７内
でのレーリー散乱などによっても反射光が生じる。さら
に、反射光が再反射、再々反射されると多重反射光も生
じる。こうした様々な原因で生じた反射光による雑音ま
たは歪が、電気信号レベル調整部１０１に入力された信
号のみが伝送されると、図１の装置の伝送特性を劣化さ
せる。しかし、図１の装置では、付加信号レベル調整部
１０３が、発振部１０２から出力された付加信号のレベ
ルを調整することによって、反射光による雑音または歪
を低減している。以下には、その詳細について説明す
る。

【０１１４】半導体レーザ１０５が出力する光信号は、
直接強度変調されると同時に周波数変調されている。周
波数変調指数は一般に、最大周波数偏移量と変調周波数
との比で表わされる。発振部１０２が出力する付加信号
による周波数変調指数βは、その付加信号の周波数を
f、直流電流源１０６が出力する直流バイアス電流をＩ
b、半導体レーザ１０５の発光しきい値電流をＩth、光
変調度をｍ、周波数変調効率をｄＦ／ｄＩとして、次式
（１）で与えられる。 β＝｛ｍ・（Ｉｂ−Ｉｔｈ）・（ｄＦ／ｄＩ）｝／ｆ…（１）

【０１１５】一方、光伝送時に生じる反射光による雑音
または歪の低減量Ｐ（単位はデシベル、以下ｄＢ）は、
０次のベッセル関数Ｊ₀ を用いて、次式（２）で表現で
きる。Ｐ＝１０・ｌｏｇ｛Ｊ₀ （β）²｝…（２）

【０１１６】図２は、周波数変調指数βと光伝送時に生
じる反射光による雑音または歪の低減量ＰｄＢとの関係
を示すグラフである。なお、図２では、横軸は対数表示
されている。図２から明らかなように、低減量Ｐは、β
＜１では高々数デシベルである一方、β＞１では、βが
変化するのに応じて大きく増減を繰り返す。そしてその
極小値Ｐmin1、Ｐmin2、…は、周波数変調指数βが大き
くなるにつれて単調に増加する特性を有している（すな
わち、Ｐmin1＜Ｐmin2＜…）。

【０１１７】さらに、上記の極小値Ｐmin1、Ｐmin2、…
に対応する各極小点は、図２に点線で表わされるような
直線上に並んでいる。我々は、レーザ光の発振周波数が
周波数変調を受けたことによるパワースペクトラムの分
散量と０次のベッセル関数Ｊ0 の極限値とを考慮するこ
とによって、この直線が次式（３）で近似されることを
新たに導き出した。Ｐ＝１０・ｌｏｇ（πβ／２）…（３）

【０１１８】上式（３）から、反射光による雑音または
歪を少なくともＰｄＢ低減するための条件式、すなわち
次式（４）が得られる。 β＝（２／π）・１０^P/10…（４）

【０１１９】上式（１）において、発光しきい値Ｉthお
よび周波数変調効率ｄＦ／ｄＩは、半導体レーザ１０５
に固有の値であり、また光変調度ｍは、付加信号のレベ
ルで定まる。従って、付加信号の周波数と直流バイアス
電流とが各々適当な範囲の値に設定されていれば、付加
信号のレベルを調整することにより、周波数変調指数β
を上式（４）を満たすような値にすることができる。つ
まり、周波数変調指数βが上式（４）を満たすような値
になるよう、付加信号レベル調整部１０３が発振部１０
２から出力される付加信号のレベルを調整することによ
り、反射光による雑音または歪を少なくともＰｄＢ低減
できる。

【０１２０】また、図２から分かるように、β＝１．７
は第１の極小値Ｐmin1に等しい低減量を得ることができ
る最小のβである。従って、β≧１．７を満たすような
値になるよう、付加信号レベル調整部１０３が発振部１
０２から出力される付加信号のレベルを調整することに
より、反射光による雑音または歪を少なくともＰmin1ｄ
Ｂ低減できる。

【０１２１】なお、上式（１）から明らかなように、付
加信号のレベルを調整する代わりにバイアス電流を調整
するようにしてもよい。あるいは、付加信号のレベルお
よびバイアス電流を同時に調整するようにしてもよい。

【０１２２】ここで一般的に、複数の信号を周波数多重
して得られた電気信号をその電気信号で直接強度変調さ
れた光信号に変換して伝送する場合、多重する信号数を
Ｎ、各信号に割り当てられる光変調度をｍ₁ 、付加信号
に割り当てられる光変調度をｍ₂ とすると、総合光変調
度は、√｛（ｍ₁ ）²・Ｎ＋（ｍ₂ ）²｝で表される。
この総合光変調度が、半導体レーザ１０５において電気
光変換時に生じる歪（３次相互変調歪）特性の制限のた
め、ある値以下に設定される必要がある。例えばＣＡＴ
Ｖの信号伝送の場合、その値は一般に０．４５と言われ
ている。

【０１２３】しかし、携帯電話信号の伝送の場合、超低
歪特性（適用箇所にもよるが７０ｄＢ程度）が要求され
るため、総合光変調度を０．３以下にする必要がある。
以下、その理由を図３を用いて説明する。図３は、半導
体レーザ１０５において電気光変換時に生じる３次相互
変調歪の総合光変調度依存性を示す（図３では３２およ
び６４キャリアの場合の平均値と最悪値とを示している
が、それについては後述する）。図３において、総合光
変調度が０．３以上になると３次相互変調歪が急激に増
大していることがわかる。これは、半導体レーザ１０５
に入力される電気信号が半導体レーザ１０５のしきい値
電流以下となったために起こった現象である。この急激
に増大する歪はクリッピング歪と呼ばれ、伝送特性を大
きく劣化させる要因となる。クリッピング歪は、ディジ
タル変調信号を伝送する場合バースト誤りを引き起こす
ため、誤り訂正符号を用いても符号誤り率を低減できな
いことが一般に知られている。総合光変調度を０．３以
下に設定することによって上記のようなクリッピング歪
がほとんど生じないようにでき、高品質な光伝送を実現
できる。

【０１２４】また、βが大きいほど付加信号に割り当て
られる光変調度ｍ₂ が大きくなるため、上記の複数の信
号に割り当て可能な光変調度がその分だけ小さくなり、
信号の伝送品質が低化する。このことから、信号の伝送
品質に注目した場合、βは小さいほど好ましいと言え
る。つまり、周波数変調指数βが条件式β≧１．７を満
たす値になるよう、付加信号レベル調整部１０３が発振
部１０２から出力された付加信号のレベルを調整するこ
とにより、反射光による雑音または歪の低減と信号の伝
送品質とをバランスさせる効果も得ていることが分か
る。

【０１２５】このように、伝送すべき電気信号に上記の
ようなレベルを有する付加信号を加えることにより、反
射光による雑音または歪を少なくとも所定量低減でき
る。しかしその一方で、付加信号と伝送すべき電気信号
との２次相互変調歪（以下、ＩＭ２）が新たに生じ、こ
れが伝送特性を劣化させる。そこで以下には、図１の装
置がこのＩＭ２を抑制する動作について説明する。

【０１２６】発振部１０２が出力する付加信号の周波数
が、伝送すべき電気信号の周波数帯域の帯域幅に相当す
る周波数以下であると、その電気信号の伝送周波数帯域
内にＩＭ２が発生する。また、発振部１０２が出力する
付加信号の周波数が伝送すべき電気信号の伝送周波数帯
域の最低周波数の１／２以上になると、その電気信号の
高調波歪のうち最も大きい２次高調波歪（以下、ＨＤ）
が伝送周波数帯域内に発生する。

【０１２７】加えて、発振部１０２から出力される付加
信号の周波数が小さいほど周波数変調指数βを大きくで
きることを考慮すれば、付加信号の周波数を、伝送すべ
き電気信号の伝送周波数帯域の帯域幅に相当する周波数
より高く、かつ伝送すべき電気信号の伝送周波数帯域の
最低周波数の１／２より低くすることにより、ＩＭ２お
よびＨＤのいずれも伝送周波数帯域内に発生しないよう
にできる。

【０１２８】ただし、伝送すべき電気信号が移動体通信
用の無線信号である場合、その電気信号の伝送周波数帯
域外のＩＭ２またはＨＤが空間に放射されて不要輻射と
なることが懸念される。しかしこれは、伝送周波数帯域
内の信号のみを帯域通過フィルタで選択することによっ
て解決できる。

【０１２９】例えば、伝送すべき電気信号が日本におけ
るディジタル携帯電話用の無線信号を周波数多重して得
られた信号であると想定する。日本におけるディジタル
携帯電話の伝送周波数帯域には、いわゆる８００ＭＨｚ
帯と１．５ＧＨｚ帯との２つの帯域がある。このうち８
００ＭＨｚ帯のみを用いて光伝送を行う場合を考える。
この場合、下り信号の伝送周波数帯域が８１０〜８３０
ＭＨｚであるので、伝送周波数帯域の帯域幅は２０ＭＨ
ｚ、伝送周波数帯域の最低周波数の１／２が４０５ＭＨ
ｚとなる。よって、２０ＭＨｚより大きく４０５ＭＨｚ
より小さい周波数の付加信号が得られるよう発振部１０
２の発信周波数を設定することによって、伝送周波数帯
域内にＩＭ２およびＨＤのいずれも発生することがなく
なる。

【０１３０】また、周波数変調効率が変調周波数に反比
例することを考慮すると、付加信号の周波数はできるだ
け低い方がよい。つまり、上記の例では付加信号の周波
数は２０ＭＨｚに近い値が好ましい。ただし、帯域通過
フィルタによって伝送周波数帯域内の信号のみを透過さ
せ、帯域外の不要輻射等を遮断する場合には、ＩＭ２が
伝送周波数帯域の近傍に生じると、帯域通過フィルタが
ＩＭ２のレベルを十分低下させることができない恐れが
ある。しかしこれは、付加信号の周波数を２０ＭＨｚよ
り若干高く設定してＩＭ２の周波数を伝送周波数帯域の
最大周波数から遠ざけることにより解決できる。

【０１３１】ここで、上記の携帯電話の例によって、以
上の説明の要点をまとめておく。例えば発振部１０２か
ら出力される付加信号の周波数を約２２ＭＨｚとすれ
ば、その周波数は伝送周波数帯域の帯域幅２０ＭＨｚよ
りも高く、伝送周波数帯域の最低周波数８１０ＭＨｚの
１／２より低いので、伝送周波数帯域内にはＩＭ２およ
びＨＤのいずれも発生しない。また、反射光による雑音
または歪については、直流電流源１０６が出力する直流
バイアス電流が４０ｍＡ、半導体レーザ１０５のしきい
値電流が１０ｍＡ、周波数変調効率が２２０ＭＨｚ／ｍ
Ａである場合、光変調度ｍ2 が０．５７％以上であれ
ば、周波数変調指数βが条件式β≧１．７を満たす値と
なる。従って、光変調度が０．５７％以上となるよう付
加信号のレベルを調整することにより、反射光による雑
音または歪を少なくともＰmin1ｄＢ（図２では約６デシ
ベル）低減できる。

【０１３２】また、８００ＭＨｚ帯および１．５ＧＨｚ
帯の２つの帯域を用いて信号を伝送する場合を考える。
この場合、帯域幅がより広いのは１．５ＧＨｚ帯の方で
あり、それは３６ＭＨｚの帯域幅を有している。そのた
め、発振部１０２から出力される付加信号の周波数を３
６ＭＨｚより大きくすればよい（例えば４０ＭＨｚ程
度）。またこの場合、上記と同様の条件でβ≧１．７と
するには、光変調度を１．０３％以上とすればよい。こ
のように、１帯域による伝送と同様の効果を維持したま
ま、複数帯域による伝送を行える。なお、携帯電話サー
ビスを行う各事業者に実際に割り当てられている伝送周
波数帯域は帯域幅がもっと狭いものであるが、こうした
狭い伝送周波数帯域によって無線信号を伝送する場合に
は、その帯域幅をもとに発振周波数と光変調度とを設定
すればよい。

【０１３３】ところで、半導体レーザを用いたアナログ
光伝送装置では一般に、以上に説明したような反射光に
よる雑音または歪（反射光が直接的にもたらす雑音また
は歪）以外にも、レーザチップ内に入射する反射光（以
下、反射戻り光）の影響が問題になることがある。反射
戻り光の影響は、完全には解明されていないが、例えば
レーザ発振が不安定になってモードホッピングが生じる
ことなどが知られている。我々は、ファブリペロ型の半
導体レーザ（以下、ＦＰ−ＬＤ）を使用した場合、レー
リー散乱で生じた反射戻り光によってモードホッピング
が生じ、その結果として雑音または歪が増加することを
実験的に確認した。

【０１３４】従来の技術の項目でも述べたように、光伝
送に用いられる半導体レーザは、主として分布帰還型の
半導体レーザ（以下、ＤＦＢ−ＬＤ）およびＦＰ−ＬＤ
である。そのうちアナログ光伝送に使用されるのは、Ｄ
ＦＢ−ＬＤの方である。ＤＦＢ−ＬＤモジュールは光ア
イソレータを内蔵しており、この光アイソレータがレー
ザチップ内へ入射する反射光の量を１万分の１以下にま
で低減する。このため、ＤＦＢ−ＬＤを備えた従来のア
ナログ光伝送装置では、反射戻り光の影響をほとんど受
けない代わり、ＤＦＢ−ＬＤの価格がＦＰ−ＬＤの価格
の約１０倍であるため、装置の価格が高価であった。

【０１３５】一方、ＦＰ−ＬＤは、一般には光ディジタ
ル伝送を目的として使用され、光アイソレータを備えて
いない。このため、ＦＰ−ＬＤは安価ではあるものの、
従来アナログ光伝送に用いられることはなかった。しか
し、図１の装置は、反射光による雑音または歪を低減し
たのと同様にして、反射戻り光による雑音または歪をも
低減することができる。つまり、図１の装置では、伝送
時に生じる反射光による雑音または歪が少なくとも所定
量低減されることが保証されているのに加えて、反射戻
り光による雑音または歪も低減されるため、半導体レー
ザ１０５としてＦＰ−ＬＤを採用することができ、その
結果、装置の価格を大幅に安くできる。

【０１３６】なお、発振部１０２から出力される信号
は、正弦波に限らずアナログ変調／ディジタル変調され
た信号であってもよい。この場合、付加信号によって監
視用のデータなどを伝送することもできる。

【０１３７】また、近年、ＬＤチップから放出される光
信号を効率よく光ファイバに結合させるために、光信号
の放射角を狭めることができるＦＰ−ＬＤが開発されて
いる。この種のＦＰ−ＬＤは、そのチップ構造によって
大きく２つのタイプに分けられる。１つは、従来構造の
活性層の外側に、放射角を狭めるためのテーパ状の導波
路がその活性層と同一基板上に形成されているタイプ、
もう１つは、活性層自身がテーパ状に形成されているタ
イプである。いずれのタイプのＦＰ−ＬＤも従来のもの
に比べ光ファイバに結合される光電力が２〜３倍程度に
なることが期待されている。しかしそのことは逆に、光
ファイバ伝送路からの反射戻り光がＬＤチップへ結合さ
れやすくなることも意味する。従って、上記のような光
信号の放射角を狭めることができるようなＦＰ−ＬＤで
は、前述のようにして付加信号を加えることが必須とな
る。その場合、ＦＰ−ＬＤチップの出射端面とそれに結
合される光ファイバ端面とを互いに平行な位置関係から
ずらせて設置することによって反射戻り光量を低減する
ことができ、その結果、付加信号に求められる最低レベ
ルをより低くすることができる。

【０１３８】また、複数の連続した伝送周波数帯域（例
えば、先に述べた８００ＭＨｚ帯および１．５ＧＨｚ
帯）の１つが符号分割多重信号の伝送のために割り当て
られている場合を考える。符号分割多重信号の伝送では
通常、各符号に割り当てられた信号が互いにほぼ等しい
電力で伝送されるため、広いダイナミックレンジ特性は
必要ない。よって、付加信号の周波数を、符号分割多重
信号に割り当てられた周波数帯域以外の複数の連続した
周波数帯域のうち最も広い周波数帯域の帯域幅に相当す
る周波数より高く、かつ複数の連続した周波数帯域の最
も低い周波数の１／２よりも低く設定することにより、
符号分割多重信号に割り当てられた周波数帯域以外の複
数の連続した周波数帯域内にＩＭ２およびＨＤがいずれ
も発生しないようにできる。

【０１３９】また、多数の周波数多重信号あるいは符号
分割多重信号を一括して光伝送する場合、半導体レーザ
でのクリッピングに起因する歪が生じることが知られて
いる。このクリッピング歪については、図３を用いてす
でに述べた。図３には、各キャリア成分に割り当てられ
た光変調度ｍi ＝ｍと、３次相互変調歪の一つである複
合３次歪（ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＴｒｉｐｌｅＢｅａ
ｔ、以下、ＣＴＢ）との関係を測定した結果が示されて
いる。我々は、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯とでそ
れぞれ１６および３２キャリア伝送を行うような合計３
２および６４キャリアの場合について、ＣＴＢの平均値
とマックスホールド値（最大値）とを測定した。測定周
波数は、８００ＭＨｚ帯である。図３において、総合光
変調度√｛Σ（ｍi ）²｝が０．３を越えると、伝送キ
ャリア数に関わらず、ＣＴＢの平均値および最大値共、
大きく劣化することが分かる。この測定結果から、クリ
ッピングによる歪の影響を受けずに低歪特性を維持する
ためには、各キャリア成分に条件式√｛Σ（ｍi ）²｝
＜０．３を満足するような光変調度ｍi を割り当てれば
よいことが分かる。

【０１４０】上記の総合光変調度に関する本発明の効果
を実際に確認した様子を、図４〜１１に示す。図４およ
び５は、３次相互変調歪（ＩＭ３）の温度依存性を測定
した結果であり、図４が付加信号なしの場合、図５は付
加信号ありの場合を示している。図６および７は、雑音
の温度依存性を測定した結果であり、図６が付加信号あ
りの場合、図７は付加信号なしの場合を示している。図
４〜７に共通して、光源にはＦＰ−ＬＤを使用し、入力
電気信号には周波数１４８５．９ＭＨｚおよび１４９
２．１ＭＨｚの正弦波（光変調度１０％）を使用し、付
加信号には周波数２５．８ＭＨｚの正弦波（光変調度１
０％）を使用した。光ファイバの長さは２ｋｍである。
測定したＩＭ３の周波数は１４７９．７ＭＨｚ、雑音の
周波数は１４８９ＭＨｚである。

【０１４１】図４および５において、付加信号がない場
合、２０〜２１度、２２〜２４．５度、２５〜２７．５
度、２８．５〜２９度付近でＩＭ３が大きく増加して、
−４５ｄＢ程度にまでＩＭ３特性が劣化していることが
分かる。一方、付加信号がある場合には、いずれの温度
でもＩＭ３は−８５ｄＢ程度以下であり、付加信号がな
い場合に比べて４０ｄＢ程度もＩＭ３特性が改善されて
いることが分かる。

【０１４２】図６および７において、付加信号がない場
合、２０〜２１度、２２〜２４．５度、２５〜２７．５
度、２８．５〜２９度付近で雑音が大きく増加している
ことが分かる。縦軸は相対強度雑音（ＲＩＮ）であり、
このＲＩＮが上記の各温度付近で−１３７ｄＢ／Ｈｚ程
度まで増加している。一方、付加信号がある場合には、
いずれの温度でもＲＩＮは−１５２ｄＢ／Ｈｚ程度以下
であり、付加信号がない場合に比べて１５ｄＢ程も雑音
特性が改善されていることが分かる。

【０１４３】これらＩＭ３特性および雑音特性の劣化の
原因は主として光ファイバで生じたレーリー散乱光と考
えれるが、それだけではＩＭ３およびＲＩＮが温度依存
性を有することを説明できない。そこで我々は、ＩＭ３
およびＲＩＮ共に劣化が大きい２５〜２７．５度付近
と、劣化がほとんどない２１〜２２度付近とで、ＦＰ−
ＬＤのスペクトル線幅を自己遅延ホモダイン法により測
定してみた。その測定結果を図８および９に示す。図８
は２５〜２７．５度付近でのＦＰ−ＬＤのスペクトル、
図９は２１〜２２度付近でのＦＰ−ＬＤのスペクトルで
ある。図８および９には、平均値とマックスホールド値
とが示されている。

【０１４４】図８および９において、劣化が大きい温度
におけるスペクトル（図８のもの）は、３ｄＢ帯域幅で
スペクトル線幅が１ＭＨｚ以下となっている。なお、７
４ＭＨｚ付近に見られるスプリアスは、ＦＰ−ＬＤのピ
ッグテールファイバの先端の光コネクタからの反射光の
影響によるものである。これに対して、劣化がほとんど
ない温度におけるスペクトル（図９のもの）は、３ｄＢ
帯域幅でスペクトル線幅が２３６ＭＨｚ程度とかなり線
幅が広がっていることが分かる。スペクトル線幅が光信
号の干渉性を示すことを併せて考慮すると、スペクトル
線幅が狭い場合、レーリー散乱による反射戻り光がＬＤ
内で光信号と干渉してＩＭ３およびＲＩＮ特性が劣化す
るが、スペクトル線幅が広い場合には、レーリー散乱に
よる反射戻り光があっても光信号の干渉性が低いためＩ
Ｍ３およびＲＩＮ特性がほとんど劣化しないものと考え
られる。これにより、ＩＭ３およびＲＩＮが温度依存性
を有することが実験的に説明された。

【０１４５】さらに、ＦＰ−ＬＤに２ｋｍの光ファイバ
を接続した場合についても、上記と同様にしてＦＰ−Ｌ
Ｄのスペクトル線幅を測定した。その測定結果を図１０
および１１に示す。図１０は、ＦＰ−ＬＤに２ｋｍのフ
ァイバを接続した場合の、２５〜２７．５度付近でのＦ
Ｐ−ＬＤのスペクトル、図１１は、ＦＰ−ＬＤに２ｋｍ
のファイバを接続した場合の、２１〜２２度付近でのＦ
Ｐ−ＬＤのスペクトルである。図１０および１１には、
平均値とマックスホールド値とが示されている。図１０
および１１において、ＩＭ３およびＲＩＮ共に劣化が大
きい２５〜２７．５度付近でのスペクトル（図１０のも
の）は、反射戻り光の影響により非常に不安定になって
いることが分かる。一方、劣化がほとんどない２１〜２
２度付近でのスペクトル（図１１のもの）は、光ファイ
バを接続しない場合のスペクトル（図９のもの）とほと
んど変わりがなく、安定であることが分かる。このよう
に、我々は、付加信号を加えることによって光信号のス
ペクトラムを拡大することが、ＩＭ３特性およびＲＩＮ
特性の劣化を抑制する効果をももたらすことを確認でき
た。

【０１４６】（第２の実施形態）図１２は、本発明の第
２の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロッ
ク図である。図１２のシステムは、センタ側装置２０、
基地局装置２１ならびに光ファイバ２０７および２１６
を備えている。センタ側装置２０は、第１の電気信号レ
ベル調整部２０１、発振部２０２、付加信号レベル調整
部２０３、第１の合成部２０４、第１の半導体レーザ２
０５、第１の直流電流源２０６、第１の光電気変換部２
１７および第２の電気信号レベル調整部２１８を含む。
基地局装置２１は、第２の光電気変換部２０８、第３の
電気信号レベル調整部２０９、第４の電気信号レベル調
整部２１０、帯域分離部２１１、第５の電気信号レベル
調整部２１２、第２の合成部２１３、第２の半導体レー
ザ２１４および第２の直流電流源２１５を含む。

【０１４７】図１２において、センタ側装置２０から基
地局装置２１へ伝送されるべき第１の無線信号は、第１
の電気信号レベル調整部２０１に入力され、そこで所定
のレベルに調整される。また、発振部２０２から正弦波
（付加信号）が出力され、付加信号レベル調整部２０３
で所定のレベルに調整される。第１の電気信号レベル調
整部２０１および付加信号レベル調整部２０３からの出
力が第１の合成部２０４において周波数分割多重により
合成される。そして、第１の合成部２０４から出力され
た信号と第１の直流電流源２０６から出力された直流バ
イアス電流とが第１の半導体レーザ２０５を直接強度変
調する。第１の半導体レーザ２０５から出力された変調
された光信号は、光ファイバ２０７を介して基地局装置
２１へ伝送される。伝送された光信号は、第２の光電気
変換部２０８で電気信号に変換された後、帯域分離部２
１１で無線信号と付加信号とに分離され、無線信号が第
３の電気信号レベル調整部２０９へ、付加信号は第５の
電気信号レベル調整部２１２へ与えられる。第３の電気
信号レベル調整部２０９に与えられた無線信号は、そこ
で所定のレベルに調整された後、第１の無線信号として
出力される。

【０１４８】以上は、図１２のシステムの、センタ側装
置２０から基地局装置２１への伝送動作である。この場
合、第１の半導体レーザ２０５から出力される光信号の
付加信号による周波数変調指数が１．７以上となるよう
に、発振部２０２からの付加信号を付加信号レベル調整
部２０３でレベル調整した後、第１の合成部２０４で第
１の無線信号と周波数分割多重することにより、光ファ
イバ２０７中での反射による波長変動が強度変調に変換
されて生じる雑音または歪の量を低減できる。これは、
第１の実施形態で説明したものと同様の効果である。

【０１４９】一方、基地局装置２１からセンタ側装置２
０へ伝送されるべき第２の無線信号は、第４の電気信号
レベル調整部２１０に入力され、そこで所定のレベルに
調整される。帯域分離部２１１で分離されて第５の電気
信号レベル調整部２１２へ与えられた付加信号は、そこ
で所定のレベルに調整される。その後、第４の電気信号
レベル調整部２１０からの出力と第５の電気信号レベル
調整部２１２からの出力とが第２の合成部２１３におい
て周波数分割多重により合成される。そして、第２の合
成部２１３から出力された信号と第２の直流電流源２１
５から出力された直流バイアス電流とが第２の半導体レ
ーザ２１４を直接強度変調する。第２の半導体レーザ２
１４から出力された変調された光信号は、光ファイバ２
１６を介してセンタ側装置２０へ伝送される。伝送され
た光信号は、第１の光電気変換部２１７で電気信号に変
換され、さらに第２の電気信号レベル調整部２１８で所
定のレベルに調整された後、第２の無線信号として出力
される。

【０１５０】以上は、図１２のシステムの、基地局装置
２１からセンタ側装置２０への伝送動作である。この場
合、第２の半導体レーザ２１４から出力される光信号の
付加信号による周波数変調指数が１．７以上となるよう
に、帯域分離部２１１で分離して得られた付加信号のレ
ベルを第５の電気信号レベル調整部２１２で調整した
後、第２の合成部２１３で第２の無線信号と周波数分割
多重することにより、光ファイバ２１６中での反射によ
る波長変動が強度変調に変換されて生じる雑音または歪
の量を低減できる。これも、第１の実施形態で説明した
ものと同様の効果である。

【０１５１】このように、図１２のシステムでは、セン
タ側装置２０から基地局装置２１へ無線信号を伝送する
場合と、基地局装置２１からセンタ側装置２０へ無線信
号を伝送する場合とをそれぞれ個別的に注目すれば、ど
ちらの場合も第１の実施形態と同様の構成である。よっ
て、順方向および逆方向のいずれの伝送でも第１の実施
形態と同様の効果が得られる。

【０１５２】加えて、発振部２０２をセンタ側装置２０
のみに設置することにより、センタ側装置２０から基地
局装置２１へ無線信号を伝送する場合だけでなく、基地
局装置２１からセンタ側装置２０へ無線信号を伝送する
場合にも光ファイバ（２０７および２１６）中での反射
によって生じる雑音または歪の量を低減することができ
る。

【０１５３】なお、第１の半導体レーザ２０５と第２の
半導体レーザ２１４とに互いに異なる発振波長を割り当
てておけば、２芯の光ファイバ（２０７および２１６）
に代えて一芯の光ファイバで双方向通信を行え、光伝送
路を効率的に活用できる。この場合、上記一芯の光ファ
イバの両端に、第１の半導体レーザ２０５から出力され
る光信号と第２の半導体レーザ２１４とから出力される
光信号とを合波／分波する光合波分波部を設ける必要が
ある。

【０１５４】（第３の実施形態）図１３は、本発明の第
３の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロッ
ク図である。図１３のシステムは、親局３００、子局３
０１₁ 〜３０１_n （ただし、ｎは２以上の任意の偶数）
および光ファイバ３０２を備えている。上記子局３０１
₁ 〜３０１_n のうち、子局３０１_(2k)（ただし、ｋ＝
１、２、…、ｎ／２）はそれぞれ、光合波部３０３、発
振部３０４、レベル調整部３０５、加算部３０６、駆動
部３０７および半導体レーザ３０８を含む。子局３０１
_(2k-1)はそれぞれ、光合波部３０３、駆動部３０７およ
び半導体レーザ３０８を含む。ただし、各子局に付され
た番号１〜ｎは、上記全子局をそれぞれが発する光信号
の波長順に並べたときの順位に一致している。

【０１５５】子局３０１₁ 〜３０１_n はそれぞれ、同一
波長帯に属し、かつ互いに異なる波長の光信号を発す
る。光ファイバ３０２は、光信号を伝達する。親局３０
０は、伝達された光信号を受光する。発振部３０４は、
付加信号を出力する。レベル調整部３０５は、付加信号
のレベルを調整する。加算部３０６は、電気信号と付加
信号とを加算する。駆動部３０７は、電気信号に直流バ
イアス成分を付加する。半導体レーザは３０８は、電気
信号で直接強度変調された光信号を出力する。光合波部
３０３は、光信号を合波する。

【０１５６】以下には、図１３のシステムが、伝送すべ
き電気信号で直接強度変調された光信号を多重して伝送
する動作について説明する。子局３０１_(2k)ではそれぞ
れ、発振部３０４が付加信号を出力し、レベル調整部３
０５は、その付加信号のレベルを調整する。加算部３０
６は、自局が伝送すべき電気信号（電気信号２ｋ）と、
レベル調整部３０５がレベル調整して得られた付加信号
とを加算する。次に、駆動部３０７が、加算部３０６が
加算して得られた電気信号に直流バイアス成分を付加
し、半導体レーザ３０８は、直流バイアス成分を付加し
て得られた電気信号で直接強度変調された光信号を出力
する。

【０１５７】一方、子局３０１_(2k-1)ではそれぞれ、駆
動部３０７が、伝送すべき電気信号（電気信号２ｋ−
１）に直流バイアス成分を付加し、半導体レーザ３０８
は、直流バイアス成分を付加して得られた電気信号で直
接強度変調された光信号を出力する。こうして子局３０
１₁ 〜３０１_n から発せられた光信号は、光合波部３０
３で合波された後、光ファイバ３０２を介して親局３０
０に伝達される。親局３００は、伝達された光信号を受
光する。なお、受光された光信号は、光電気変換された
後、必要に応じて電気信号１〜ｎに分離される。

【０１５８】以上の動作において、光電気変換時、波長
が互いに最も近接する光信号、例えば子局３０１₁ が発
する光信号と子局３０１₂ が発する光信号とのビート波
の周波数が、環境温度の変化などの影響によって電気信
号１〜ｎのいずれかの周波数に一致ないしは極めて近く
なると、ビート波がビート雑音となって光伝送に悪影響
を与える。子局３０１₂ が発する光信号と子局３０１₃
が発する光信号についても同様である。また、子局３０
１₃ が発する光信号と子局３０１₄ が発する光信号につ
いても、…、子局３０１_(n-1) が発する光信号と子局３
０１_n が発する光信号についても同様である。これらの
ビート雑音はいずれも同等のものであるので、以下に
は、図１３のシステムが、子局３０１₁ が発する光信号
と子局３０１₂ が発する光信号とのビート波によるビー
ト雑音を抑制する動作について説明する。

【０１５９】第２の子局３０１₂ では、半導体レーザ３
０８は、強度変調される際、同時に周波数変調を受け
る。そこで、付加信号を加えることにより、光信号のス
ペクトラムを複数のモードに分散させる。このとき、周
波数変調指数が十分大きければ、光信号の各モードのパ
ワーはそれぞれ、分散させない場合のパワーのほぼモー
ド数分の１となる。従って、子局３０１₁ および子局３
０１₂ から出力される光信号のビート波の周波数が電気
信号１〜ｎのいずれかの周波数と一致または極めて近接
してビート波によるビート雑音が生じても、生じたビー
ト雑音のパワーを低減できる。光信号のスペクトル線幅
が電気信号の帯域より大きい場合、ビート雑音のパワー
をほぼモード数分の１に低減できる。

【０１６０】ここで、上記モード数は、付加信号による
最大周波数偏移を付加信号の周波数で除して得られる値
（＝β）に１を加えた値を超えない最大の整数であるか
ら、ビート雑音の各モードの電力をＱ倍（ただし、Ｑ＜
１）にするためにはβを１／Ｑよりも大きくすればよい
ことになる。上記のβは一般に周波数変調指数と呼ば
れ、付加信号の周波数をｆ、付加信号の光変調度をｍ、
半導体レーザ３０８の発光しきい値電流をＩth、直流バ
イアス電流をＩb、周波数変調効率をｄＦ／ｄＩとする
と、上記の式（１）で与えられる（第１の実施形態参
照）。

【０１６１】一方、光変調度ｍは、付加信号のレベルで
決まる。そこで、図１３のシステムでは、半導体レーザ
３０８の発光しきい値電流、直流バイアス電流および周
波数変調効率ならびに付加信号周波数がそれぞれ所定の
範囲の値である場合、周波数変調指数βが１／Ｑよりも
大きくなるよう付加信号のレベルを調整する。これによ
り、ビート雑音のパワーをＱ倍に低減できる。

【０１６２】例えば、上記各パラメータを（Ｉb −Ｉt
h）＝５０ｍＡ、ｄＦ／ｄＩ＝２００ＭＨｚ／ｍＡ、ｆ
＝２０ＭＨｚと設定した場合、付加信号の光変調度ｍが
０．２となるよう、レベル調整部３０５が付加信号のレ
ベルを調整することにより、β＝１００となり、ビート
雑音の電力を約１００分の１にまで減少させることがで
きる。なお、図１３のシステムにおいて、子局３０１
_(2k)の構成要素と子局３０１_(2k-1)の構成要素とを互い
に入れ替えても上記と同様の効果が得られることはいう
までもない。

【０１６３】本発明のビート雑音低減効果を実際に確認
した様子を図１４および１５に示す。我々は、光源とし
てＦＰ−ＬＤと波長可変光源とを使用し、ビート雑音の
スペクトラムをスペクトラムアナライザで観測した。図
１４は、ＦＰ−ＬＤおよび波長可変光源のどちらも無変
調の場合のビート雑音のスペクトルを、図１５は、波長
可変光源が無変調であり、ＦＰ−ＬＤには周波数変調指
数が２７．８となるように付加信号を加えた場合のビー
ト雑音のスペクトルを示している。図１４および１５に
おいて、付加信号を加えない場合、２つの光周波数の差
の周波数に非常にパワーの大きいビート雑音が生じるこ
とが分かる（図１４）。従って、ビート雑音の周波数が
伝送されるべき電気信号の周波数と一致または近接した
場合、その影響が非常に大きくなる。一方、付加信号を
加えた場合には、ＦＰ−ＬＤは、直接強度変調と同時に
付加信号によって受ける周波数変調のために、ビート雑
音のスペクトラムが広帯域に広がっていることが分かる
（図１５）。この場合、周波数変調指数βがβ＞＞１で
あり、各モードがほぼ等しくなっていることも分かる。
伝送されるべき電気信号の伝送周波数帯域の帯域幅は、
携帯電話用の信号の場合数十ｋＨｚ程度、ケーブルテレ
ビ信号の場合には６ＭＨｚであって、帯域幅がもともと
数十ＭＨｚ程度ある光源のスペクトル線幅より狭い。従
って、図１５のように付加信号を加えて雑音帯域を広い
周波数範囲に拡大することによって、伝送されるべき電
気信号の伝送帯域へ影響を与える雑音成分の最大値を低
減できることが分かる。

【０１６４】なお、子局の総数ｎが３以上の奇数である
場合にも、上記と同様の効果が得られることはいうまで
もない。ただしこの場合には、子局３０１₁ 〜３０１_n
のうち、子局３０１_(2k)（ただし、ｋ＝１、２、…、
（ｎ−１）／２）がそれぞれ光合波部３０３、発振部３
０４、レベル調整部３０５、加算部３０６、駆動部３０
７および半導体レーザ３０８を含み、子局３０１_(2k-1)
がそれぞれ光合波部３０３、駆動部３０７および半導体
レーザ３０８を含む構成の方が、子局３０１_(2k- ₁₎がそ
れぞれ光合波部３０３、発振部３０４、レベル調整部３
０５、加算部３０６、駆動部３０７および半導体レーザ
３０８を含み、子局３０１_(2k)がそれぞれ光合波部３０
３、駆動部３０７および半導体レーザ３０８を含む構成
の場合より装置の規模が小さくなる。

【０１６５】以上の説明から分かるように、図１３のシ
ステムでは、半導体レーザの駆動に関する基本的な動作
は、第１の実施形態で説明したものと同様である。従っ
て、図１３のシステムでも半導体レーザとしてＦＰ−Ｌ
Ｄを使用することができ、従来のようにＤＦＢ−ＬＤを
使用する場合に比べてシステムの価格を大幅に安くでき
る。さらに、半導体レーザ３０８としてＦＰ−ＬＤを採
用した場合、マルチモード発振によるビート雑音の低減
効果が加わるため、より一層の低減効果を得ることがで
きる。

【０１６６】なお、本実施形態では、親局３００と各子
局３０１₁ 〜３０１_n との接続形態がバス形式の場合に
ついて説明したが、ツリー形式の場合にも同様の効果が
得られることは言うまでもない。その場合、各子局３０
１₁ 〜３０１_n 内に設けられた光合波部３０３が不要と
なり、その代わり、親局３００近傍または親局３００内
に各子局３０１₁ 〜３０１_n から伝送されてくる光信号
を合波する光合波器が必要となる。なお、バス形式で
は、必要な光伝送路が見かけ上１本となるため、ツリー
形式に比べて光伝送路を有効に活用できる。また、ツリ
ー形式とバス形式とが混在した接続形態であってもビー
ト雑音の低減に関して同様の効果が得られることはいう
までもなく、それによって子局の配置場所に柔軟性を持
たせることができる。

【０１６７】（第４の実施形態）図１６は、本発明の第
４の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロッ
ク図である。図１６のシステムは、親局４００、子局４
０１₁ 〜４０１_n （ただし、ｎは２以上の任意の整数）
および光ファイバ４０２を備えている。子局４０１₁ 〜
４０１_n はそれぞれ、光合波部４０３、発振部４０４、
レベル調整部４０５、加算部４０６、駆動部４０７およ
び半導体レーザ４０８を含む。親局４００は、光電気変
換部４０９、分離部４１０および複数の信号検出部４１
１を含む。

【０１６８】光電気変換部４０９は、光信号を電気信号
に変換する。分離部４１０は、光電気変換部４０９が変
換して得られた電気信号を伝送すべき電気信号と付加信
号とに分離する。各信号検出部４１１は、分離部４１０
が分離して得られた付加信号から、子局４０１₁ 〜４０
１_n の各発振部４０４が出力した信号を検出する。他の
構成要素は、図１３のシステムの対応する要素と同様の
動作を行う。

【０１６９】以下には、図１６のシステムが、伝送すべ
き電気信号で直接強度変調された光信号を多重して伝送
する動作について説明する。子局４０１₁ 〜４０１_n で
はそれぞれ、発振部４０４が付加信号を出力し、レベル
調整部４０５は、その付加信号のレベルを調整する。加
算部４０６は、伝送すべき電気信号（第１〜ｎの電気信
号）と、その付加信号とを加算する。次に、駆動部４０
７が、加算部４０６が加算して得られた電気信号に直流
バイアス成分を付加し、半導体レーザ４０８は、直流バ
イアス成分を付加して得られた電気信号で直接強度変調
された光信号を出力する。

【０１７０】こうして子局４０１₁ 〜４０１_n から発せ
られた光信号は、光合波部４０３で合波された後、光フ
ァイバ４０２を介して親局４００側へ伝達される。親局
４００では、光電気変換部４０９が、伝達された光信号
を電気信号に変換する。そして、分離部４１０は、変換
して得られた電気信号を、伝送すべき電気信号（電気信
号１〜ｎ）と、付加信号とに分離する。信号検出部４１
１は、分離して得られた付加信号から、子局４０１₁ 〜
４０１_n の各発振部４０４が出力した信号を検出する。
検出は例えば、分離して得られた付加信号の周波数を、
子局４０１₁ 〜４０１_n の各発振部４０４が出力した信
号のそれらと相互に比較することにより行える。

【０１７１】以上の動作において、図１３のシステム同
様、光電気変換時、波長が互いに最も近接する光信号の
ビート波によるビート雑音が発生する。このビート雑音
を抑制する動作は、第３の実施形態において説明したも
のと同様である。すなわち、半導体レーザ４０８は、直
接強度変調される際、同時に周波数変調を受けるため、
付加信号を加算することにより光信号のスペクトラムを
複数のモードに分散させる。このとき、光信号の各モー
ドのパワーはそれぞれ、分散させない場合のパワーのほ
ぼモード数分の１となる。

【０１７２】ただし、図１３のシステムでは、波長が互
いに最も近接する光信号の一方をモード分散させたが、
図１６のシステムではその両方をモード分散させるた
め、ビート雑音の各モードの電力をＱ倍（ただし、Ｑ＜
１）にするためにはβを１／（２Ｑ）より大きくすれば
よい。そこで、図１６のシステムでは、半導体レーザ４
０８の発光しきい値電流、直流バイアス電流および周波
数変調効率ならびに付加信号の周波数が所定の範囲の値
である場合、周波数変調指数βが１／（２Ｑ）よりも大
きくなるよう付加信号のレベルを調整する。これによ
り、ビート雑音のパワーをＱ倍に低減できる。

【０１７３】また、図１６のシステムでは、各子局４０
１₁ 〜４０１_n の故障、あるいは光ファイバ４０２の切
断箇所などを、以下のようにして親局４００側で逐次認
識可能である。すなわち、例えば子局４０１₁ の発振部
４０４から出力された付加信号を信号検出部４１１が検
出できない場合、親局４００は子局４０１₁ が故障した
可能性を認識できる。また、信号検出部４１１が、子局
４０１₂ の発振部４０４から出力された付加信号を検出
したにもかかわらず子局４０１₁ の発振部４０４から出
力された付加信号を検出できない場合には、子局４０１
₁ が故障した可能性に加えて、子局４０１₁ と子局４０
１₂ との間の光ファイバ４０２が切断された可能性を認
識できる。

【０１７４】このように、図１６のシステムでは、子局
４０１₁ 〜４０１_n の各発振部４０４が出力した付加信
号が親局４００に伝達されたか否かを判定することがで
き、これにより、子局４０１₁ 〜４０１_n の故障、光フ
ァイバ４０２の切断箇所などを逐次親局４００側が推定
することができる。なお、これは、第３の実施形態と異
なり、全ての子局４０１₁ 〜４０１_n について、伝送す
べき電気信号に付加信号を加算するような構成としたこ
とにより初めて得られた効果である。

【０１７５】また、本実施形態を第１の実施形態と比較
すると、半導体レーザ４０８の駆動に関しては、基本的
には第１の実施形態と同様である。従って、半導体レー
ザ４０８としてＦＰ−ＬＤを使用することができ、従来
のようにＤＦＢ−ＬＤを使用する場合に比べてシステム
の価格を大幅に安くできる。さらに、半導体レーザ４０
８としてＦＰ−ＬＤを採用した場合、マルチモード発振
によるビート雑音の低減効果が加わるため、より一層の
低減効果を得ることができる。また、第１の実施形態で
得られた他の効果も同様に得られる。

【０１７６】また、ＦＰ−ＬＤの最大のモード同士から
生じるビート雑音がサブキャリアに影響を与える場合、
高性能な伝送特性が要求されるような伝送システムで
は、そのビート雑音が伝送特性に深刻な劣化を与える場
合がある。そのような場合には、予め波長選別を行うこ
とにより、子局４０１₁ 〜４０１_n の各ＦＰ−ＬＤとし
て中心波長が互いにある程度離れたものを使用すること
が考えられる。中心波長の互いにある程度離れたＦＰ−
ＬＤを使用することによって、伝送特性の劣化をもたら
すビート雑音がＦＰ−ＬＤのサイドモード同士からのビ
ート雑音のみとなるため、最大のモード同士からのビー
ト雑音がある場合に比べて伝送特性の劣化が小さくな
る。さらにこの場合、（１本の光ファイバ４０２に接続
される）全子局数を３とすれば、ＦＰ−ＬＤの波長選別
を行う際、３つの波長領域を確保すればよい。例えば、
中心波長を１０ｎｍ以上離す必要があるとする。まず、
真中の波長領域を決定し、その両側に１０ｎｍの波長間
隔をとれば、中心波長がそれ以上離れたＦＰ−ＬＤは、
全て使用できることになる。この場合、中心波長領域以
外では領域の制限が片側のみであるため、波長選別を容
易に行える。

【０１７７】また、本実施形態では、親局４００と各子
局４０１₁ 〜４０１_n との接続形態がバス形式の場合に
ついて説明したが、ツリー形式の場合にも同様の効果が
得られることは言うまでもない。その場合、各子局４０
１₁ 〜４０１_n 内に設けられた光合波部４０３が不要と
なり、その代わり、親局４００近傍または親局４００内
に各子局４０１₁ 〜４０１_n から伝送されてくる光信号
を合波する光合波器が必要となる。なお、バス形式で
は、必要な光伝送路が見かけ上１本となるため、ツリー
形式に比べて光伝送路を有効に活用できる。また、ツリ
ー形式とバス形式とが混在した接続形態であってもビー
ト雑音の低減に関して同様の効果が得られることはいう
までもなく、それによって子局の配置場所に柔軟性を持
たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】周波数変調指数βと光伝送時に生じる反射光に
よる雑音または歪の低減量ＰｄＢとの関係を示すグラフ
である。

【図３】電気光変換時に生じる３次相互変調歪の総合光
変調度依存性を示す図である。

【図４】３次相互変調歪（ＩＭ３）の温度依存性を測定
した結果（付加信号なしの場合）を示す図である。

【図５】３次相互変調歪（ＩＭ３）の温度依存性を測定
した結果（付加信号ありの場合）を示す図である。

【図６】雑音の温度依存性を測定した結果（付加信号あ
りの場合）を示す図である。

【図７】雑音の温度依存性を測定した結果（付加信号な
しの場合）を示す図である。

【図８】２５〜２７．５度付近でのＦＰ−ＬＤのスペク
トルを示す図である。

【図９】２１〜２２度付近でのＦＰ−ＬＤのスペクトル
を示す図である。

【図１０】ＦＰ−ＬＤに２ｋｍのファイバを接続した場
合の、２５〜２７．５度付近でのＦＰ−ＬＤのスペクト
ルを示す図である。

【図１１】ＦＰ−ＬＤに２ｋｍのファイバを接続した場
合の、２１〜２２度付近でのＦＰ−ＬＤのスペクトルを
示す図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態に係る光伝送システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図１４】ＦＰ−ＬＤおよび波長可変光源のどちらも無
変調の場合のビート雑音のスペクトルを示す図である。

【図１５】波長可変光源が無変調であり、ＦＰ−ＬＤに
は周波数変調指数が２７．８となるように付加信号を加
えた場合のビート雑音のスペクトルを示す図である。

【図１６】本発明の第４の実施形態に係る光伝送システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図１７】従来の光伝送装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１８】従来の光伝送システムの構成の一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

２０…センタ側装置２１…基地局装置１０１、１０９…電気信号レベル調整部１０２、２０２、３０４、４０４…発振部１０３、２０３…付加信号レベル調整部１０４…合成部１０５、３０８、４０８…半導体レーザ１０６…直流電流源１０７、２０７、２１６、３０２、４０２…光ファイバ１０８、４０９…光電気変換部２０１…第１の電気信号レベル調整部２０４…第１の合成部２０５…第１の半導体レーザ２０６…第１の直流電流源２０８…第２の光電気変換部２０９…第３の電気信号レベル調整部２１０…第４の電気信号レベル調整部２１１…帯域分離部２１２…第５の電気信号レベル調整部２１３…第２の合成部２１４…第２の半導体レーザ２１５…第２の直流電流源２１７…第１の光電気変換部２１８…第２の電気信号レベル調整部３００、４００…親局３０１、４０１…子局３０３、４０３…光合波部３０５、４０５…レベル調整部３０６、４０６…加算部３０７、４０７…駆動部４１０…分離部４１１…信号検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹井裕之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山本浩明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者内海邦昭大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者藤戸克行大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者福家裕東京都港区虎ノ門二丁目10番１号エヌ・ティ・ティ移動通信網株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号をその信号で直接強度変調され
た光信号に変換して伝送する光伝送装置であって、付加信号を出力する発振手段と、伝送すべき電気信号と前記発振手段が出力した付加信号
とを合成する合成手段と、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、前記合成手段が合成して得られた電気信号と前記直流電
流源が出力した直流バイアス電流とを合成して得られた
信号で直接強度変調された光信号を出力する半導体レー
ザと、前記半導体レーザが出力した光信号を伝達するための光
伝送路と、前記光伝送路を介して伝達された光信号を電気信号に変
換する光電気変換手段とを備え、前記発振手段は、前記伝送すべき電気信号に割り当てら
れた周波数帯域の帯域幅に相当する周波数より高く、か
つ前記伝送すべき電気信号に割り当てられた周波数帯域
の最低周波数の半分よりも低い周波数の付加信号を出力
することを特徴とする、光伝送装置。
【請求項２】前記半導体レーザは、ファブリペロ型の
半導体レーザであることを特徴とする、請求項１に記載
の光伝送装置。
【請求項３】前記発振手段から出力される付加信号が
所定のデータにより変調されていることを特徴とする、
請求項２に記載の光伝送装置。
【請求項４】前記ファブリペロ型の半導体レーザは、
光信号の増幅作用を持つ活性層と、当該活性層から出力
される光信号の放射角を狭くするためのスポットサイズ
変換手段とを同一基板上に形成したようなチップ構造を
有することを特徴とする、請求項３に記載の光伝送装
置。
【請求項５】前記伝送すべき電気信号は、移動体通信
のための１以上の無線信号を周波数分割多重して得られ
た信号であり、複数の前記伝送すべき電気信号には、複数の連続した周
波数帯域が割り当てられており、前記発振手段は、前記複数の連続した周波数帯域のうち
最も広い周波数帯域の帯域幅に相当する周波数よりも高
く、かつ前記複数の連続した周波数帯域のうちもっとも
低い周波数の半分よりも低い周波数の付加信号を出力す
ることを特徴とする、請求項４に記載の光伝送装置。
【請求項６】前記複数の連続した周波数帯域のうち少
なくとも１つの周波数帯域を用いて伝送される電気信号
が符号分割多重信号であり、前記発振手段は、前記符合分割多重信号に割り当てられ
た周波数帯域を除く全ての前記複数の連続した周波数帯
域のうち最も広い周波数帯域に相当する周波数より高
く、かつ前記複数の連続した周波数帯域の最低周波数の
半分よりも低い周波数の付加信号を出力することを特徴
とする、請求項５に記載の光伝送装置。
【請求項７】前記光伝送路が１本以上の光ファイバを
含み、前記ファブリペロ型の半導体レーザの出射端面と
それに結合される光ファイバの端面とが互いに平行な位
置関係からずらせて設置されたことを特徴とする、請求
項６に記載の光伝送装置。
【請求項８】前記発振手段が出力した付加信号のレベ
ルを調整する付加信号レベル調整手段をさらに備え、前記付加信号レベル調整手段は、前記半導体レーザが出
力する光信号の周波数変調指数βが、前記光伝送路で生
じる雑音または歪を少なくともＰデシベル低減するため
の条件式β≧（２／π）・１０^P/10（ただし、πは円周
率）を満たすように、前記発振手段が出力した付加信号
のレベルを調整することを特徴とする、請求項７に記載
の光伝送装置。
【請求項９】前記付加信号レベル調整手段は、周波数
変調指数βが条件式β≧１．７を満たすように、付加信
号のレベルを調整することを特徴とする、請求項８に記
載の光伝送装置。
【請求項１０】複数の前記伝送すべき電気信号と前記
レベル調整部がレベル調整して得られた付加信号とに割
り当てられる光変調度をそれぞれｍi （i ＝１、２、
…、Ｎ）とするとき、総合光変調度√｛Σ（ｍi ）²｝
が０．３を超えないことを特徴とする、請求項７に記載
の光伝送装置。
【請求項１１】前記ファブリペロ型の半導体レーザ
は、光信号の増幅作用を持つ活性層がテーパ状であるよ
うなチップ構造を有することを特徴とする、請求項３に
記載の光伝送装置。
【請求項１２】前記伝送すべき電気信号は、移動体通
信のための１以上の無線信号を周波数分割多重して得ら
れた信号であり、複数の前記伝送すべき電気信号には、複数の連続した周
波数帯域が割り当てられており、前記発振手段は、前記複数の連続した周波数帯域のうち
最も広い周波数帯域の帯域幅に相当する周波数よりも高
く、かつ前記複数の連続した周波数帯域のうちもっとも
低い周波数の半分よりも低い周波数の付加信号を出力す
ることを特徴とする、請求項１１に記載の光伝送装置。
【請求項１３】前記複数の連続した周波数帯域のうち
少なくとも１つの周波数帯域を用いて伝送される電気信
号が符号分割多重信号であり、前記発振手段は、前記符合分割多重信号に割り当てられ
た周波数帯域を除く全ての前記複数の連続した周波数帯
域のうち最も広い周波数帯域に相当する周波数より高
く、かつ前記複数の連続した周波数帯域の最低周波数の
半分よりも低い周波数の付加信号を出力することを特徴
とする、請求項１２に記載の光伝送装置。
【請求項１４】前記光伝送路が１本以上の光ファイバ
を含み、前記ファブリペロ型の半導体レーザの出射端面
とそれに結合される光ファイバの端面とが互いに平行な
位置関係からずらせて設置されたことを特徴とする、請
求項１３に記載の光伝送装置。
【請求項１５】前記発振手段が出力した付加信号のレ
ベルを調整する付加信号レベル調整手段をさらに備え、前記付加信号レベル調整手段は、前記半導体レーザが出
力する光信号の周波数変調指数βが、前記光伝送路で生
じる雑音または歪を少なくともＰデシベル低減するため
の条件式β≧（２／π）・１０^P/10（ただし、πは円周
率）を満たすように、前記発振手段が出力した付加信号
のレベルを調整することを特徴とする、請求項１４に記
載の光伝送装置。
【請求項１６】前記付加信号レベル調整手段は、周波
数変調指数βが条件式β≧１．７を満たすように、付加
信号のレベルを調整することを特徴とする、請求項１５
に記載の光伝送装置。
【請求項１７】複数の前記伝送すべき電気信号と前記
レベル調整部がレベル調整して得られた付加信号とに割
り当てられる光変調度をそれぞれｍi （i ＝１、２、
…、Ｎ）とするとき、総合光変調度√｛Σ（ｍi ）²｝
が０．３を超えないことを特徴とする、請求項１４に記
載の光伝送装置。
【請求項１８】電気信号をその信号で直接強度変調さ
れた光信号に変換して双方向に伝送する光伝送システム
であって、第１の電気信号を伝送する第１の装置と、第２の電気信号を伝送する第２の装置と、前記第１の装置と前記第２の装置とを相互に接続する光
伝送路とを備え、前記第１の装置は、前記第１および第２の電気信号の伝送用に割り当てられ
た周波数帯域の最低周波数の半分より低い周波数の付加
信号を出力する発振手段と、前記第１の電気信号と前記発振手段から出力された付加
信号とを合成する第１の合成手段と、直流バイアス電流を出力する第１の直流電流源と、前記第１の合成手段が合成して得られた信号と前記第１
の直流電流源が出力した直流バイアス電流とを合成して
得られた信号で直接強度変調された光信号を出力する第
１の半導体レーザと、前記第２の装置から伝送された光信号を電気信号に変換
する第１の光電気変換手段とを含み、前記第２の装置は、前記第１の装置から伝送された光信号を電気信号に変換
する第２の光電気変換手段と、前記第２の光電気変換手段が変換して得られた電気信号
を前記第１の電気信号と前記発振手段から出力された付
加信号とに分離する帯域分離手段と、前記帯域分離手段が分離して得られた付加信号と前記第
２の電気信号とを合成する第２の合成手段と、直流バイアス電流を出力する第２の直流電流源と、前記第２の合成手段が合成して得られた信号と前記第２
の直流電流源が出力した直流バイアス電流とを合成して
得られた信号で直接強度変調された光信号を出力する第
２の半導体レーザとを含み、前記光伝送路は、前記第１の半導体レーザから出力される光信号を前記第
２の装置へ伝送するための第１の光ファイバと、前記第２の半導体レーザから出力される光信号を前記第
１の装置へ伝送するための第２の光ファイバとを含む、
光伝送システム。
【請求項１９】電気信号をその信号で直接強度変調さ
れた光信号に変換して、複数の子局から親局へ伝送する
光伝送システムであって、それぞれが発する光信号の波長順に前記複数の子局を第
１〜ｎ（ただし、ｎは２以上の任意の偶数）の子局と呼
ぶとき、これら複数の子局のうち第２ｋ（ただし、ｋ＝
１、２、…、ｎ／２）の子局はそれぞれ、付加信号を出力する発振手段と、当該子局が伝送すべき電気信号と前記発振手段が出力し
た付加信号とを合成する合成手段と、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、前記合成手段が合成して得られた信号と前記直流電流源
が出力した直流バイアス電流とを合成して得られた信号
で直接強度変調された光信号を出力する半導体レーザと
を備え、第２ｋ−１の子局はそれぞれ、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、当該子局が伝送すべき電気信号と前記直流電流源が出力
した直流バイアス電流とを合成して得られた信号で直接
強度変調された光信号を出力する半導体レーザとを備え
る、光伝送システム。
【請求項２０】前記複数の子局が備える各半導体レー
ザは、ファブリペロ型の半導体レーザであることを特徴
とする、請求項１９に記載の光伝送システム。
【請求項２１】前記親局と前記複数の子局との接続形
態がバス形式であることを特徴とする、請求項２０に記
載の光伝送システム。
【請求項２２】電気信号をその信号で直接強度変調さ
れた光信号に変換して、複数の子局から親局へ伝送する
光伝送システムであって、それぞれが発する光信号の波長順に前記複数の子局を第
１〜ｎ（ただし、ｎは３以上の任意の奇数）の子局と呼
ぶとき、これら複数の子局のうち第２ｋ（ただし、ｋ＝
１、２、…、（ｎ−１）／２）の子局はそれぞれ、付加信号を出力する発振手段と、当該子局が伝送すべき電気信号と前記発振手段が出力し
た付加信号とを合成する合成手段と、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、前記合成手段が合成して得られた信号と前記直流電流源
が出力した直流バイアス電流とを合成して得られた信号
で直接強度変調された光信号を出力する半導体レーザと
を備え、第２ｋ−１の子局はそれぞれ、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、当該子局が伝送すべき電気信号と前記直流電流源が出力
した直流バイアス電流とを合成して得られた信号で直接
強度変調された光信号を出力する半導体レーザとを備え
る、光伝送システム。
【請求項２３】前記複数の子局が備える各半導体レー
ザは、ファブリペロ型の半導体レーザであることを特徴
とする、請求項２２に記載の光伝送システム。
【請求項２４】前記親局と前記複数の子局との接続形
態がバス形式であることを特徴とする、請求項２３に記
載の光伝送システム。
【請求項２５】電気信号をその信号で直接強度変調さ
れた光信号に変換して、複数の子局から親局へ光伝送路
を介して伝送する光伝送装置であって、前記複数の子局
はそれぞれ、付加信号を出力する発振手段と、当該子局が伝送すべき電気信号と前記発振手段が出力し
た付加信号とを合成する合成手段と、直流バイアス電流を出力する直流電流源と、前記合成手段が合成して得られた信号と前記直流電流源
が出力した直流バイアス電流とを合成して得られた信号
で直接強度変調された光信号を出力する半導体レーザと
を備える、光伝送システム。
【請求項２６】前記複数の子局が備える各半導体レー
ザは、ファブリペロ型の半導体レーザであることを特徴
とする、請求項２５に記載の光伝送システム。
【請求項２７】前記親局と前記複数の子局との接続形
態がバス形式であることを特徴とする、請求項２６に記
載の光伝送システム。
【請求項２８】前記複数の子局が備える各前記発振手
段は、互いに異なる周波数の付加信号を出力することを
特徴とする、請求項２７に記載の光伝送システム。
【請求項２９】各前記発振手段から出力される付加信
号がデータにより変調されていることを特徴とする、請
求項２８に記載の光伝送システム。
【請求項３０】前記親局は、システムの故障を検知す
るために、前記複数の子局から伝達された光信号を電気信号に変換
する光電気変換手段と、前記光電気変換手段が変換して得られた電気信号を、伝
送すべき電気信号と付加信号とに分離する分離手段と、前記分離手段が分離して得られた付加信号から、前記複
数の子局が備える各前記発振手段が出力した付加信号を
それぞれ検出する信号検出手段とをさらに備える、請求
項２９に記載の光伝送システム。
【請求項３１】前記伝送すべき電気信号は、移動体通
信のための１以上の無線信号を周波数分割多重して得ら
れた信号であり、複数の前記伝送すべき電気信号には、複数の連続した周
波数帯域が割り当てられており、各前記発振手段は、前記複数の連続した周波数帯域のう
ち最も広い周波数帯域の帯域幅に相当する周波数よりも
高く、かつ前記複数の連続した周波数帯域のうちもっと
も低い周波数の半分よりも低い周波数の付加信号を出力
することを特徴とする、請求項３０に記載の光伝送シス
テム。
【請求項３２】前記複数の連続した周波数帯域のうち
少なくとも１つの周波数帯域を用いて伝送される電気信
号が符号分割多重信号であり、各前記発振手段は、前記符合分割多重信号に割り当てら
れた周波数帯域を除く全ての前記複数の連続した周波数
帯域のうち最も広い周波数帯域に相当する周波数より高
く、かつ前記複数の連続した周波数帯域の最低周波数の
半分よりも低い周波数の付加信号を出力することを特徴
とする、請求項３１に記載の光伝送システム。
【請求項３３】各前記ファブリペロ型の半導体レーザ
は、光信号の増幅作用を持つ活性層と、当該活性層から
出力される光信号の放射角を狭くするためのスポットサ
イズ変換手段とを同一基板上に形成したようなチップ構
造を有することを特徴とする、請求項３１に記載の光伝
送システム。
【請求項３４】前記複数の子局はそれぞれ、各前記発
振手段が出力した付加信号のレベルを調整する付加信号
レベル調整手段をさらに備え、各前記付加信号レベル調整手段は、各前記半導体レーザ
が出力する光信号の周波数変調指数βがビート雑音をＱ
倍（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／（２
Ｑ）を満たす値になるように、各前記発振手段が出力し
た付加信号のレベルを調整することを特徴とする、請求
項３３に記載の光伝送システム。
【請求項３５】前記複数の子局はそれぞれ、各前記発
振手段が出力した付加信号のレベルを調整する付加信号
レベル調整手段をさらに備え、各前記付加信号レベル調整手段は、各前記半導体レーザ
が出力する光信号の周波数変調指数βが、ビート雑音を
Ｑ倍（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／
（２Ｑ）、および前記光伝送路で生じる雑音または歪を
少なくともＰデシベル低減するための条件式β≧（２／
π）・１０^P/10（ただし、πは円周率）のいずれをも満
たす値になるように、各前記発振手段が出力した付加信
号のレベルを調整することを特徴とする、請求項３３に
記載の光伝送システム。
【請求項３６】前記光伝送路が１本以上の光ファイバ
を含み、各前記ファブリペロ型の半導体レーザの出射端
面とそれに結合される光ファイバの端面とが互いに平行
な位置関係からずらせて設置されたことを特徴とする、
請求項３５に記載の光伝送システム。
【請求項３７】各前記伝送すべき電気信号と各前記付
加信号レベル調整手段がレベル調整して得られた付加信
号とに割り当てられる光変調度をそれぞれｍi （i ＝
１、２、…、Ｎ）とするとき、総合光変調度√｛Σ（ｍ
i ）²｝が０．３を超えないことを特徴とする、請求項
３５に記載の光伝送システム。
【請求項３８】各前記ファブリペロ型の半導体レーザ
は、光信号の増幅作用を持つ活性層がテーパ状であるよ
うなチップ構造を有することを特徴とする、請求項３１
に記載の光伝送システム。
【請求項３９】前記複数の子局はそれぞれ、各前記発
振手段が出力した付加信号のレベルを調整する付加信号
レベル調整手段をさらに備え、各前記付加信号レベル調整手段は、各前記半導体レーザ
が出力する光信号の周波数変調指数βがビート雑音をＱ
倍（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／（２
Ｑ）を満たす値になるように、各前記発振手段が出力し
た付加信号のレベルを調整することを特徴とする、請求
項３８に記載の光伝送システム。
【請求項４０】前記複数の子局はそれぞれ、各前記発
振手段が出力した付加信号のレベルを調整する付加信号
レベル調整手段をさらに備え、各前記付加信号レベル調整手段は、各前記半導体レーザ
が出力する光信号の周波数変調指数βが、ビート雑音を
Ｑ倍（ただし、Ｑ＜１）にするための条件式β＜１／
（２Ｑ）、および前記光伝送路で生じる雑音または歪を
少なくともＰデシベル低減するための条件式β≧（２／
π）・１０^P/10（ただし、πは円周率）のいずれをも満
たす値になるように、各前記発振手段が出力した付加信
号のレベルを調整することを特徴とする、請求項３８に
記載の光伝送システム。
【請求項４１】前記光伝送路が１本以上の光ファイバ
を含み、各前記ファブリペロ型の半導体レーザの出射端
面とそれに結合される光ファイバの端面とが互いに平行
な位置関係からずらせて設置されたことを特徴とする、
請求項４０に記載の光伝送システム。
【請求項４２】各前記伝送すべき電気信号と各前記付
加信号レベル調整手段がレベル調整して得られた付加信
号とに割り当てられる光変調度をそれぞれｍi （i ＝
１、２、…、Ｎ）とするとき、総合光変調度√｛Σ（ｍ
i ）²｝が０．３を超えないことを特徴とする、請求項
４０に記載の光伝送システム。
【請求項４３】各前記ファブリペロ型の半導体レーザ
として、それぞれから出力される光信号の中心波長が予
め設定された波長間隔だけ互いに離れたものが選ばれて
いることを特徴とする、請求項３０に記載の光伝送シス
テム。
【請求項４４】１本の光ファイバに接続される子局数
が最大で３であることを特徴とする、請求項４３に記載
の光伝送システム。