JPH10322284A - Fm変調装置 - Google Patents
Fm変調装置Info
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- JPH10322284A JPH10322284A JP9128972A JP12897297A JPH10322284A JP H10322284 A JPH10322284 A JP H10322284A JP 9128972 A JP9128972 A JP 9128972A JP 12897297 A JP12897297 A JP 12897297A JP H10322284 A JPH10322284 A JP H10322284A
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- H03C3/36—Angle modulation by means of light-sensitive element
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Abstract
することよって、FM復調時の波形劣化を発生させない
FM変調装置を提供することである。 【解決手段】 分岐部107は、互いの位相関係が逆相
になるように変調信号を2分岐して、その一方をFMレ
ーザ102に、他方を伝搬遅延量および振幅を調整した
後、IM抑圧レーザ110に入力する。FMレーザ10
2は、その出力光強度が変調されると共に、波長λ1 を
中心とした光周波数変調信号を出力する。局発光源10
4は、FMレーザ102の発振波長λ1 と△λだけ異な
る波長λ0の光を出力する。IM抑圧レーザ110は、
光強度変調信号を出力する。3つの光は合波され、光検
波部106に入力される。光検波部106は、入力光を
ヘテロダイン検波することにより、FMレーザ102か
らの出力光信号と局発光源104からの出力光との波長
差△λに相当する周波数において当該2つの光のビート
信号を出力すると共に、IM抑圧レーザ110からの光
強度変調信号を直接検波して電気信号に再変換する。
Description
し、より特定的には、半導体レーザを利用して、より広
帯域な周波数変調信号(以下、FM変調信号)を発生す
る変調装置に関する。
したブロック図である。図3において、本FM変調装置
は、信号源301と、FM変調用レーザ(以下、FMレ
ーザと称す)302と、第1の光導波部303と、局発
光源304と、第2の光導波部305と、光検波部30
6とを備えている。
いて、信号源301は、FM変調すべき元信号となる電
気信号を出力する。FMレーザ302は、例えば半導体
レーザで構成され、注入電流一定の条件では波長λ1 の
光を発振し、注入電流を振幅変調すると、その出力光強
度が変調されると共に、発振波長(光周波数)も変調を
受け、波長λ1 を中心とした光周波数変調信号を出力す
る。第1の光導波部303は、このFMレーザ302か
ら出力された光信号を導く。局発光源304は、FMレ
ーザ302の発振波長λ1 と所定量△λだけ異なる波長
λ0 の光を出力する。第2の光導波部305は、局発光
源304からの無変調光を導く。第1および第2の光導
波部303および305によって導かれた2つの光は合
波され、光検波部306に入力される。光検波部306
は、自乗検波特性を有するフォトダイオードなどで構成
され、入力光の光強度変化を電流振幅変化(以下、IM
−DD成分と呼ぶ)として出力すると共に、異なる波長
の2つの光が入力された場合には、その波長差に相当す
る周波数において、2つの光のビート成分を発生する性
質を備えている(この動作はヘテロダイン検波と呼ばれ
る)。従って、光検波部306は、FMレーザ302か
らの出力光信号と局発光源304からの出力光との波長
差△λに相当する周波数において、当該2つの光のビー
ト信号を出力する。
信号源301からの電気信号を元信号としたFM変調信
号である。そして、FMレーザ302と局発光源304
に適当なものを使用することによって、一般の電気回路
によるFM変調装置では実現困難な、数GHz以上の中
心周波数(搬送波周波数)と数100MHz以上の周波
数偏移量を有した、高周波かつ広帯域なFM変調信号を
容易に生成することができる。
ような従来のFM変調装置で生成されたFM変調信号
は、FMレーザ302からの出力光信号中に光強度変調
成分が存在するため、周波数変化のみならず平均値変動
成分を有しており、これがFM復調時の信号品質を著し
く劣化させる。これを、以下に詳しく説明する。
FM変調信号のスペクトル形状と波形との対応関係を示
した模式図である。信号源301から出力されるFM変
調の元信号としては、周波数多重された多チャンネル信
号を想定している。FMレーザ302から出力される光
信号が、光周波数変調成分のみを有する場合、生成され
る広帯域FM変調信号は、図4(a)に示すように、理
想的なFM変調信号となり、そのスペクトルは、FMレ
ーザ302と局発光源304との発振波長差(λ1 −λ
0 )に相当する周波数fc をキャリアとした左右対称の
形状を示す。一方、図3において説明したように、FM
レーザ302から出力される光信号が、光周波数変調と
同時に光強度変調(IM変調)も受けている場合は、図
4(b)に示すように、変調信号波形は振幅変動(IM
変調成分)を伴い(以下、このような信号をFM+IM
信号と呼ぶ)、そのスペクトル形状は左右非対称とな
る。さらに、図3の従来のFM変調装置においては、こ
れに光強度変調成分が光検波部306において自乗検波
された成分(IM−DD成分)がFM変調信号に重畳さ
れるため、図4(c)に示すように平均値レベルがIM
−DD成分によって変動するようなFM+IM信号が生
成される。
る場合について、FM復調時に発生する波形劣化につい
て説明する。図5は、広帯域FM変調信号の復調回路の
代表的構成例である。なお、本FM復調回路に理想的な
FM変調信号が入力された場合の各部の波形について
も、併せて図中に示している。
01と、遅延部502と、ANDゲート503と、低域
通過フィルタ(LPF)504とからなる。識別部50
1は、例えばANDゲートなどの論理素子で構成され、
入力されたFM変調信号に対して、所定の閾値Vref に
よって識別を行い、これによってFM変調信号をパルス
信号(論理信号)に変換(パルス化)する。また、識別
部501は、2つの出力ポートを有しており、一方の出
力信号は、ANDゲート503に直接入力され、他方の
出力信号は遅延部502において所定の遅延量を与えら
れた後、ANDゲート503に入力される。ANDゲー
ト503は、入力された2つのパルス信号の論理積信号
を作成する。LPF504は、ANDゲート503の出
力信号の低周波成分のみを透過させる。以上のようにし
て得られた振幅変動成分は、入力されたFM変調信号の
周波数変動成分に一意対応するものであり、これによっ
てFM変調信号の復調を行うことができる。
のFM変調装置では、理想的なFM変調信号を生成する
ことは不可能であり、平均値変動(IM−DD成分)を
伴ったFM変調信号が出力される。このため、図5に示
したFM復調回路のように、固定された所定の閾値Vre
f で、入力されたFM変調信号の識別を行う場合、図6
からも明らかなように、正確な識別をすることが困難と
なり、復調信号の波形劣化を生じることとなる。
調装置において、広帯域FM変調信号に重畳され、光検
波部306により検出されるIM−DD成分によって、
FM復調時の識別精度が低下し、波形劣化を生じるとい
う特有の問題がある。換言すると、半導体レーザの光周
波数変調動作とヘテロダイン検波とを利用して広帯域F
M変調信号を生成すると、光周波数変調と同時に光強度
変動が発生するために広帯域FM変調信号に平均値変動
が生じ、正確なFM復調を行うことができないという問
題点があった。
の光周波数変調動作とヘテロダイン検波とによって発生
させたビート信号、すなわち広帯域FM変調信号の平均
値変動成分を除去することよって、FM復調時の波形劣
化を発生させないFM変調装置を提供することである。
発明は、広帯域FM変調信号を発生させる装置であっ
て、電気信号を出力する信号源と、信号源から出力され
た電気信号を第1および第2の電気信号に2分岐すると
共に、当該第1の電気信号と当該第2の電気信号との位
相関係を逆相とする分岐部と、入力電気信号が変化しな
い定常状態においては波長λ1 の光を発振し、入力電気
信号の振幅変化を、光強度の変化に一意に変換すると共
に、光周波数の変化に一意に変換する性質を有し、入力
電気信号として供給される第1の電気信号を、光信号に
変換して出力するFM変調用レーザ光源(以下、FMレ
ーザと称す)と、FMレーザからの出力光信号を導く第
1の光導波部と、FMレーザの発振波長λ1 と△λだけ
異なる波長λ0 の光を出力する局発光源と、局発光源か
らの出力光を導く第2の光導波部と、入力電気信号の振
幅変化を光強度の変化に一意に変換する性質を有し、入
力電気信号として供給される第2の電気信号を、波長λ
2 の光信号に変換して出力するIM−DD成分抑圧用レ
ーザ光源(以下、IM抑圧レーザと称す)と、IM抑圧
レーザからの出力光信号を導く第3の光導波部と、自乗
検波特性により、入力光の光強度変化を出力電流変化
(以下、IM−DD成分と呼ぶ)として変換・出力する
と共に、異なる波長の2つの光が入力された場合には、
その波長差に相当する周波数において2つの光のビート
成分を発生する性質を有し、FMレーザからの出力光信
号における光強度変調成分およびIM抑圧レーザから出
力される光強度変調信号を、各々出力電流の振幅変化に
変換すると共に、FMレーザからの出力光信号と局発光
源からの出力光との波長差△λに相当する周波数におい
て当該2つの光のビート信号を出力する光検波部とを備
えている。
って光周波数変調信号を発生し、これをヘテロダイン検
波することによって、広帯域FM変調信号を生成する
際、FMレーザにおいて、その出力光強度も同時に変調
を受けるため、広帯域FM変調信号に平均値変動(IM
−DD成分)が重畳され、理想的なFM変調信号となら
ない。そこで、上記第1の発明では、信号源から出力さ
れる電気信号を2分岐し、かつ互いの位相関係が逆相に
なるよう設定し、一方の信号をFMレーザに入力すると
共に、他方の信号でIM抑圧レーザを光強度変調して、
局発光源からの無変調光と共に光検波部に入力すること
によって、FMレーザからの出力光信号と局発光源から
の無変調光とのビートによる広帯域FM変調信号の平均
値変動成分(IM−DD成分)を、IM抑圧レーザから
の光強度変調信号を直接検波して得られる電気信号によ
って相殺するようにしている。これによって、平均値変
動成分の少ない広帯域FM変調信号を生成するFM変調
装置を実現することができる。
の電気信号が、分岐部から出力され、FMレーザに入力
し、光信号として第1の光導波部を伝搬し、光検波部に
到達するまでの伝搬遅延量と、第2の電気信号が、分岐
部から出力され、IM抑圧レーザに入力し、光信号とし
て第3の光導波部を伝搬し、光検波部に到達するまでの
伝搬遅延量とが等しくなるように、第1および第2の電
気信号の少なくとも一方の遅延量を調整するための遅延
調整部と、光検波部からの出力信号振幅において、FM
レーザからの出力光信号における光強度変調成分の大き
さと、IM抑圧レーザから出力される光強度変調信号の
大きさとが等しくなるように、第1および第2の電気信
号の少なくとも一方の振幅を調整するための振幅調整部
とをさらに備えている。
た第1および第2の電気信号が、各々の伝搬経路を経て
光検波部に到達するまでの両伝搬遅延量を互いに一致さ
せ、かつ光検波部において広帯域FM変調信号の平均値
変動成分の大きさとIM抑圧レーザからの光強度変調信
号を直接検波して得られた信号振幅とを一致させるよう
にしているので、光検波部において、広帯域FM変調信
号の平均値変動成分がより確実に相殺され、平均値変動
のない広帯域FM変調信号が得られる。
いて、光検波部に入力される、FMレーザからの出力光
信号と、IM抑圧レーザからの出力光信号との電力合波
比が、n:1(nは1以上の所定の整数)に設定され、
IM抑圧レーザにおける光強度変調度が、FMレーザに
おける光強度変調度のn倍に設定されていることを特徴
とする。
FMレーザからの光信号とIM抑圧レーザからの光信号
の電力比と、FMレーザおよびIM抑圧レーザの各光強
度変調度との関係を明確に規定することにより、光検波
部出力における広帯域FM変調信号の平均値変動成分の
大きさと、IM抑圧レーザからの光強度変調信号を直接
検波して得られた信号振幅とをより正確に一致させるこ
とができる。その結果、光検波部において、広帯域FM
変調信号の平均値変動成分がより一層確実に相殺され、
平均値変動のない広帯域FM変調信号が得られる。
明において、IM抑圧レーザからの出力光信号とFMレ
ーザからの出力光信号とのビート信号周波数、およびI
M抑圧レーザからの出力光信号と局発光源からの出力光
とのビート信号周波数が、FMレーザからの出力光信号
と局発光源からの出力光とのビート信号周波数に少なく
とも一致しないように、IM抑圧レーザの発振波長λ2
がFMレーザの発振波長λ1 および局発光源の発振波長
λ0 から充分隔たっていることを特徴とする。
振波長が、FMレーザおよび局発光源の発振波長と充分
異なるように設定することにより、IM抑圧レーザとF
Mレーザとの間で、またはIM抑圧レーザと局発光源と
の間で生じるビート信号が、FMレーザと局発光源との
間で生じるビート信号である広帯域FM変調信号に対す
る妨害波となることを防ぎ、品質の良好な広帯域FM変
調信号を生成するようにしている。
るFM変調装置の構成を示すブロック図である。以下に
は、この図1を参照して、本実施形態のFM変調装置に
ついて説明する。図1において、本実施形態のFM変調
装置は、信号源101と、FM変調用レーザ(以下、F
Mレーザと称す)102と、第1の光導波部103と、
局発光源104と、第2の光導波部105と、光検波部
106と、分岐部107と、遅延調整部108と、振幅
調整部109と、IM成分抑圧用レーザ(以下、IM抑
圧レーザ)110とを備えている。
る。信号源101は、FM変調すべき元信号となる電気
信号を出力する。分岐部107は、信号源101から出
力された電気信号を2分岐して、その一方を第1の電気
信号としてFMレーザ102に、他方を第2の電気信号
として遅延調整部108に出力する。また、分岐部10
7は、第1の電気信号と第2の電気信号とが互いに逆相
関係になるように、各電気信号の位相を設定する。FM
レーザ102は、典型的には半導体レーザで構成され、
注入電流一定の条件下においては波長λ1 の光を発振
し、第1の電気信号により注入電流を振幅変調すると、
その出力光強度が変調されると共に、発振波長(光周波
数)も変調を受け、波長λ1 を中心とした光周波数変調
信号を出力する。第1の光導波部103は、このFMレ
ーザ102から出力された光信号を導く。局発光源10
4は、FMレーザ102の発振波長λ1 と所定量△λだ
け異なる波長λ0 の光を出力する。第2の光導波部10
5は、局発光源104からの無変調光を導く。分岐部1
07から出力された第2の電気信号は、遅延調整部10
8および振幅調整部109によって、その伝搬遅延量お
よび振幅が調整された後、IM抑圧レーザ110に入力
され、光強度変調信号に変換される。第3の光導波部1
11は、このIM抑圧レーザ110から出力された光強
度変調信号を導く。第1の光導波部103、第2の光導
波部105および第3の光導波部110によって導かれ
た3つの光は合波され、光検波部106に入力される。
光検波部106は、その自乗検波特性によりヘテロダイ
ン検波を行い、FMレーザ102からの出力光信号と局
発光源104からの出力光との波長差△λに相当する周
波数において、当該2つの光のビート信号を出力すると
共に、IM抑圧レーザ110からの光強度変調信号を直
接検波して電気信号に再変換する。
信号源101から出力される電気信号を2分岐し、かつ
互いの位相関係が逆相になるよう設定し、一方の信号を
FMレーザ102に入力すると共に、他方の信号でIM
抑圧レーザ110を光強度変調して、局発光源104か
らの無変調光と共に光検波部106に入力することによ
って、FMレーザ102からの出力光信号と局発光源1
04からの無変調光とのビートによる広帯域FM変調信
号の平均値変動成分(IM−DD成分)を、IM抑圧レ
ーザ110からの光強度変調信号を直接検波して得られ
る電気信号によって相殺するようにしている。これによ
って、平均値変動成分の少ない広帯域FM変調信号を生
成するFM変調装置を実現することができる。
び振幅調整部109の好ましい設定例について説明す
る。遅延調整部108は、分岐部107から出力された
第1および第2の電気信号が、各々の伝搬経路を経て光
検波部106に到達するまでの両伝搬遅延量が一致する
ように設定される。また、振幅調整部109は、図2に
示すように、光検波部106において、広帯域FM変調
信号の平均値変動成分の大きさA(図2(a)参照)
と、IM抑圧レーザ110からの光強度変調信号を直接
検波して得られた信号の振幅B(図2(b)参照)とが
一致するように設定される。このような設定を行うこと
によって、光検波部106において、広帯域FM変調信
号の平均値変動成分がより確実に相殺され、平均値変動
のない広帯域FM変調信号が得られる(図2(c)参
照)。
い設定例について説明する。光検波部106に入力され
る、FMレーザ102からの出力光信号およびIM抑圧
レーザ110からの出力光信号の電力合波比は、n:1
(nは1以上の所定の整数)に設定される。また、IM
抑圧レーザ110における光強度変調度は、FMレーザ
102における光強度変調度のn倍に設定される。な
お、上記電力合波比は、例えば、FMレーザ102およ
び/またはIM抑圧レーザ110に入力されるバイアス
電流を調整することによって調整できる。また、FMレ
ーザ102および/またはIM抑圧レーザ11の後段に
光減衰器を設け、この光減衰器の減衰度を調整すること
によっても調整可能である。
る、FMレーザ102からの光信号およびIM抑圧レー
ザ110からの光信号の電力比と、FMレーザ102お
よびIM抑圧110レーザの各光強度変調度との関係を
明確に規定することにより、光検波部106出力におけ
る広帯域FM変調信号の平均値変動成分の大きさと、I
M抑圧レーザ110からの光強度変調信号を直接検波し
て得られた信号振幅とをより正確に一致させることがで
きる。その結果、光検波部106において、広帯域FM
変調信号の平均値変動成分がより一層確実に相殺され、
平均値変動のない広帯域FM変調信号が得られる。
M抑圧レーザ110からの出力光信号とFMレーザ10
2からの出力光信号とのビート信号周波数、およびIM
抑圧レーザ110からの出力光信号と局発光源104か
らの出力光とのビート信号周波数が、FMレーザ102
からの出力光信号と局発光源104からの出力光とのビ
ート信号周波数に少なくとも一致しないように、IM抑
圧レーザ110の発振波長λ2 が、FMレーザ102の
発振波長λ1 および局発光源104の発振波長λ0 から
充分隔たっていることが望ましい。これによって、IM
抑圧レーザ110とFMレーザ102との間で、または
IM抑圧レーザ110と局発光源104との間で生じる
ビート信号が、FMレーザ102と局発光源104との
間で生じるビート信号である広帯域FM変調信号に対す
る妨害波となることを防ぎ、品質の良好な広帯域FM変
調信号を生成することができる。
8および振幅調整部109は、分岐部107とIM抑圧
レーザ110との間に設けられ、第2の電気信号の伝搬
遅延量および振幅を調整するように構成されているが、
分岐部107とFMレーザ102との間に設けられ、第
1の電気信号の伝搬遅延量および振幅を調整するように
構成されてもよい。また、場合によっては、これら遅延
調整部108および振幅調整部10は、省略されてもよ
い。
を示すブロック図である。
形および出力信号波形を示す図である。
ある。
FM変調信号のスペクトルと波形との関係を説明するた
めの模式図である。
表的なFM復調回路の構成を示すブロック図である。
び平均値変動成分が、FM復調動作に及ぼす影響を説明
するための図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 広帯域FM変調信号を発生させる装置で
あって、 電気信号を出力する信号源と、 前記信号源から出力された電気信号を第1および第2の
電気信号に2分岐すると共に、当該第1の電気信号と当
該第2の電気信号との位相関係を逆相とする分岐部と、 入力電気信号が変化しない定常状態においては波長λ1
の光を発振し、入力電気信号の振幅変化を、光強度の変
化に一意に変換すると共に、光周波数の変化に一意に変
換する性質を有し、入力電気信号として供給される前記
第1の電気信号を、光信号に変換して出力するFM変調
用レーザ光源(以下、FMレーザと称す)と、 前記FMレーザからの出力光信号を導く第1の光導波部
と、 前記FMレーザの発振波長λ1 と△λだけ異なる波長λ
0 の光を出力する局発光源と、 前記局発光源からの出力光を導く第2の光導波部と、 入力電気信号の振幅変化を光強度の変化に一意に変換す
る性質を有し、入力電気信号として供給される前記第2
の電気信号を、波長λ2 の光信号に変換して出力するI
M−DD成分抑圧用レーザ光源(以下、IM抑圧レーザ
と称す)と、 前記IM抑圧レーザからの出力光信号を導く第3の光導
波部と、 自乗検波特性により、入力光の光強度変化を出力電流変
化(以下、IM−DD成分と呼ぶ)として変換・出力す
ると共に、異なる波長の2つの光が入力された場合に
は、その波長差に相当する周波数において2つの光のビ
ート成分を発生する性質を有し、前記FMレーザからの
出力光信号における光強度変調成分および前記IM抑圧
レーザから出力される光強度変調信号を、各々出力電流
の振幅変化に変換すると共に、前記FMレーザからの出
力光信号と前記局発光源からの出力光との波長差△λに
相当する周波数において当該2つの光のビート信号を出
力する光検波部とを備える、FM変調装置。 - 【請求項2】 前記第1の電気信号が、前記分岐部から
出力され、前記FMレーザに入力し、光信号として前記
第1の光導波部を伝搬し、前記光検波部に到達するまで
の伝搬遅延量と、前記第2の電気信号が、前記分岐部か
ら出力され、前記IM抑圧レーザに入力し、光信号とし
て前記第3の光導波部を伝搬し、前記光検波部に到達す
るまでの伝搬遅延量とが等しくなるように、前記第1お
よび第2の電気信号の少なくとも一方の遅延量を調整す
るための遅延調整部と、 前記光検波部からの出力信号振幅において、前記FMレ
ーザからの出力光信号における光強度変調成分の大きさ
と、前記IM抑圧レーザから出力される光強度変調信号
の大きさとが等しくなるように、前記第1および第2の
電気信号の少なくとも一方の振幅を調整するための振幅
調整部とをさらに備える、請求項1に記載のFM変調装
置。 - 【請求項3】 前記光検波部に入力される、前記FMレ
ーザからの出力光信号と、前記IM抑圧レーザからの出
力光信号との電力合波比が、n:1(nは1以上の所定
の整数)に設定され、 前記IM抑圧レーザにおける光強度変調度が、前記FM
レーザにおける光強度変調度のn倍に設定されているこ
とを特徴とする、請求項1または2に記載のFM変調装
置。 - 【請求項4】 前記IM抑圧レーザからの出力光信号と
前記FMレーザからの出力光信号とのビート信号周波
数、および前記IM抑圧レーザからの出力光信号と前記
局発光源からの出力光とのビート信号周波数が、前記F
Mレーザからの出力光信号と前記局発光源からの出力光
とのビート信号周波数に少なくとも一致しないように、
前記IM抑圧レーザの発振波長λ2 が前記FMレーザの
発振波長λ1 および前記局発光源の発振波長λ0 から充
分隔たっていることを特徴とする、請求項1〜3のいず
れかに記載のFM変調装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12897297A JP3444519B2 (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | Fm変調装置 |
US09/080,312 US5973820A (en) | 1997-05-19 | 1998-05-18 | FM modulation device |
Applications Claiming Priority (1)
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