JPH11127119A - 光伝送装置及び光伝送方法 - Google Patents

光伝送装置及び光伝送方法

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JPH11127119A
JPH11127119A JP9288683A JP28868397A JPH11127119A JP H11127119 A JPH11127119 A JP H11127119A JP 9288683 A JP9288683 A JP 9288683A JP 28868397 A JP28868397 A JP 28868397A JP H11127119 A JPH11127119 A JP H11127119A
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JP
Japan
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signal
output
optical
semiconductor laser
gain
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Application number
JP9288683A
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English (en)
Inventor
Seiji Matsuda
成司 松田
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光伝送における、半導体レーザのスロープ効
率の温度変化に伴う伝送利得の変動を補正し、伝送精度
を向上させたい。 【解決手段】 合成器1で、送信すべきアナログ信号と
パイロット信号とを合成する。ここで、パイロット信号
とは、送信すべきアナログ信号の周波数帯と大きく離れ
た、例えば単一周波数の信号であって、且つ振幅一定の
信号である。この信号を半導体レーザを含む伝送系の中
でモニタすることで、伝送利得の変動をつかみうる。そ
こでモニタ手段を設けて、この出力がある一定値になる
ように半導体レーザの前段に設けた可変利得増幅器6の
利得を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光利得の制御をは
かる光伝送装置、及び光伝送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバによりアナログ信号を伝送す
る光アナログ伝送法では、アナログ信号を直接に光信号
に変換して伝送するやり方や、アナログ信号を搬送波で
直接に変調した上で光信号に変換して伝送するやり方が
ある。光信号への変換は半導体レーザで行う。半導体レ
ーザの光出力値が駆動電流によって制御(例えば比例制
御)できることから、アナログ信号に又は変調を受けた
変調信号に対応する駆動電流を流すことで、所定の光出
力を得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザの駆動電
流Idと光出力値Pとの関係はスロープ効率と呼ばれ
る。図2にスロープ効率例を示す。横軸が駆動電流
d、縦軸が光出力値Pを示す。L1〜L4が各スロープ
効率例であり、例えばL1とL2が1つの半導体レーザの
特性、L3とL4がそれと異なる他の1つの半導体レーザ
の特性を示し、且つL1とL3とが周囲温度T=25℃、
2とL4が周囲温度T=50℃での特性を示す。このよ
うにスロープ効率特性は、素子により、周囲温度により
異なる素子固有のものである。
【0004】スロープ効率特性が変化すると伝送特性
(又は伝送利得)が変化し、伝送精度が劣化する。例え
ば温度による変動の対策として、ペルチェ効果を利用し
たTECクーラの方法がある。しかし、高価であるこ
と、且つ温度制御のための手段も必要であること、の問
題を持つ。温度安定のために電力消費量も無視できな
い。
【0005】本発明の目的は、スロープ効率や他の伝送
利得等が変化してもその変化の影響の少ない所定の受信
出力を得ることを可能にする光伝送装置及び光伝送方法
を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、アナログ送信
信号と振幅及び周波数の定まったパイロット信号とを合
成する合成器と、合成出力を増幅すると共に外部から利
得の制御される可変利得増幅器と、増幅器出力を光信号
に変換する半導体レーザと、レーザ出力を伝送する光伝
送路と、光伝送路出力を電気信号に変換する受光器と、
該受光出力の中に含まれる前記パイロット信号のみを通
す第1のフィルタと、該第1のフィルタ出力から得た利
得制御信号によって、第1のフィルタ出力を一定値にす
るように上記利得を制御する制御手段と、上記受光出力
の中に含まれるアナログ送信信号のみを通す第2のフィ
ルタと、を備える光伝送装置を開示する。
【0007】更に本発明は、アナログ送信信号と振幅及
び周波数の定まったパイロット信号とを合成する合成器
と、合成出力を増幅すると共に外部から利得の制御され
る可変利得増幅器と、増幅器出力を光信号に変換する半
導体レーザと、レーザ出力を伝送する光伝送路と、光伝
送路出力を電気信号に変換する受光器と、半導体レーザ
に内蔵された光モニタ素子と、光モニタ素子の出力の中
に含まれる前記パイロット信号のみを通す第1のフィル
タと、該第1のフィルタ出力から得た利得制御信号によ
って、第1のフィルタ出力を一定値にするように上記利
得を制御する制御手段と、上記受光出力の中に含まれる
アナログ送信信号のみを通す第2のフィルタと、を備え
る光伝送装置を開示する。
【0008】更に本発明は、アナログ送信信号と振幅及
び周波数の定まったパイロット信号とを合成し、この合
成出力を可変利得増幅器を介して半導体レーザに入力し
光信号に変換して光ファイバを通して伝送し、受信側又
は半導体レーザ側でパイロット信号を送信信号から分別
し、該分別後のパイロット信号が予め定めた一定値にな
るように上記利得を制御する光伝送方法を開示する。
【0009】更に本発明は、アナログ送信信号と振幅及
び周波数の定まったパイロット信号とを合成し、この合
成出力を可変利得増幅器を介して半導体レーザに入力し
光信号に変換して光ファイバを通して伝送し、受信側又
は半導体レーザ側でパイロット信号を送信信号から分別
し、該分別後のパイロット信号が、半導体レーザのスロ
ープ効率の変動にかかわりなく、予め定めた一定値にな
るように上記利得を制御する光伝送方法を開示する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の光伝送装置の実
施の形態を示す図である。本実施の形態は、合成器1、
可変利得増幅器6、半導体レーザ2、パイロット信号発
生器3、光ファイバ等の光伝送路4、受光器5、フィル
タ7、8、検波器9、制御器10、より成る。可変利得
増幅器6は合成器1と半導体レーザ2との間に設けた。
フィルタ7と検波器9と制御器10は、増幅器6の制御
端子6Aの制御系として働く。合成器1は、アナログ送
信信号Ai(搬送波で変調して得たアナログ変調信号を
含む)と、パイロット信号発生器3の出力パイロット信
号Spとの合成(重畳)を行う。アナログ送信信号及び
又はこの合成出力は一種の周波数多重化された信号(S
CM信号)である。パイロット信号とは、伝送しようと
するアナログ送信信号Aiの周波数帯とは、充分に離れ
た異なる周波数のアナログ信号であり、且つある一定の
振幅の信号である。例えばアナログ送信信号Aiの周波
数帯が900MHz帯のアナログ信号であれば、パイロ
ット信号Spの周波数は1〜2MHzの中の単一周波数
とする。
【0011】半導体レーザ2は、注入するキャリアの密
度が変化すると光の強度が変化する。注入キャリア密度
はつまり駆動電流であるから、半導体レーザ2にかかる
バイアス電圧(電流)を合成出力信号によって変化させ
れば、それに応じて光の強度が変わる。これによって合
成出力信号が光信号に変換される。駆動電流と発光出力
値とは前記のスロープ特性に従った関係となる。半導体
レーザ2は光出力モニタ用のフォトダイオードを内蔵し
てある。このフォトダイオード出力Vmをモニタ信号と
して取り出す。光伝送路4は、数100m〜数10Km
の長さを持つ。この長さによって伝送損失は大きく異な
る。例えば1Kmと10Kmとでは10倍の伝送損失の
差がある。受光器5は、光/電気変換手段であり、アナ
ログ送信信号Aiがアナログ変調を受けた変調信号であ
れば、その復調処理を受光器5で行う。可変利得増幅器
6は、合成器1と半導体レーザ2との間に設けられてお
り、制御端子6Aに入力する利得制御信号Vcによって
利得が制御できる増幅器である。フィルタ7は、半導体
レーザ2のモニタ出力Vmの中のパイロット信号のみを
通過出力する。例えばパイロット信号の周波数のみを通
過させるパイロット信号周波数通過フィルタを使う。フ
ィルタ8は、増幅器6の出力の中のアナログ送信信号の
みを通過(帯域濾波)出力する。
【0012】検波器9は、フィルタ7の出力V0を検波
する。制御器10は、検波器出力V1を入力とし、利得
制御信号Vcを出力する。利得制御信号Vcは、半導体レ
ーザ2のスロープ特性が温度変化により変動しても、パ
イロット信号の出力V0又はV1が一定値になるように、
増幅器6の利得Gを制御するために、検波出力V1をも
とにして得られた信号である。信号Vcは負帰還の利得
制御信号として、端子6Aに入力する。かくして、増幅
器6→フィルタ7→検波器9→制御器10→増幅器6の
制御端子6A、というループが形成され、この閉ループ
による負帰還制御により、利得Gが制御されて増幅器6
の出力の中のパイロット成分のみが一定値になるように
常時制御を受ける。かくしてパイロット成分が一定値に
なれば、その時のフィルタ8の出力が正規の受信出力と
なる。尚、パイロット成分の受信出力V0又はV1を一定
にすることが、送信アナログ信号Ai(変調信号であれ
ば、変調前のアナログ信号、即ち送信すべき信号)を一
定にするのかという問題がある。 (1)、パイロット信号とアナログ送信信号とで、伝送
系の利得そのものや利得の変化に差異がない(例えば、
両者で同様な利得変化が生ずる如き場合)ように、伝送
系を形成又はそうした伝送系を使用することで解決でき
る。ここで、伝送系の利得が変化する主たるものは、温
度によってスロープ効率が変化する半導体レーザ2であ
る。その他に光伝送器4、受光器5、可変利得増幅器
6、フィルタ7、8、検波器9、制御器10の各要素の
利得の例もありうる。但し、パイロット信号とアナログ
送信信号とでは周波数を大きく異ならしめているため
に、そうした周波数の違いを考慮しての利得との意味で
ある。尚、差異があってもその差異を事前に把握してお
き、アナログ送信信号の受信信号に対してのその差異を
考慮して補正を行うやり方をとればよい。 (2)、可変利得増幅器6の利得の周波数特性がパイロ
ット信号とアナログ送信信号とで異なる場合もある。こ
うした違いを考慮して増幅器6の利得Gの制御をはか
る。
【0013】尚、半導体レーザにフォトダイオードを内
蔵させた例としたが、半導体レーザの出力側(又は光フ
ァイバの入力側近傍)に分岐器を設けてモニタするやり
方もありうる。
【0014】本実施の形態によれば、半導体レーザ2の
スロープ効率がA(dB)変化した場合、モニタ用フォ
トダイオードにて検出される、パイロット信号及び伝送
信号もA(dB)変化する。またこのモニタ用フォトダ
イオード出力変化は伝送用の出力光の変化を反映してい
る。そこで、可変利得増幅器6により−A(dB)変化
させることにより、光出力の光変調度を一定に保つこと
が出来る。これにより半導体レーザ2のスロープ効率の
変化に伴う、伝送信号の伝送利得の変化を取り除くこと
が可能となる。
【0015】第2の実施の形態を図3に示す。本実施の
形態は、可変利得増幅器6の制御端子6Aの制御系を、
受光器5側に設けたフィルタ7と検波器9と制御器10
とした例である。図1では半導体レーザ2の内部のモニ
タ光をもとにして利得Gを制御するようにしたが、図3
は、受信出力の中のパイロット信号V0をフィルタ7で
取り出し、検波器9の出力V1を制御器10の入力とし
た。制御器10の出力Vc1が利得制御信号として働く。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザの前段に
設けた可変利得増幅器の利得を、パイロット信号が一定
になるように制御することで、半導体レーザのスロープ
効率の温度変化に対し、所定出力を得ることができるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光伝送装置の第1の実施の形態を示す
図である。
【図2】半導体レーザのスロープ効率特性を示す図であ
る。
【図3】本発明の光伝送装置の第2の実施の形態を示す
図である。
【符号の説明】
1 合成器 2 半導体レーザ 3 パイロット信号発生器 4 光伝送路 5 受光器 6 可変利得増幅器 7、8 フィルタ 9 検波器 10 制御器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログ送信信号と振幅及び周波数の定
    まったパイロット信号とを合成する合成器と、合成出力
    を増幅すると共に外部から利得の制御される可変利得増
    幅器と、増幅器出力を光信号に変換する半導体レーザ
    と、レーザ出力を伝送する光伝送路と、光伝送路出力を
    電気信号に変換する受光器と、該受光出力の中に含まれ
    る前記パイロット信号のみを通す第1のフィルタと、該
    第1のフィルタ出力から得た利得制御信号によって、第
    1のフィルタ出力を一定値にするように上記利得を制御
    する制御手段と、上記受光出力の中に含まれるアナログ
    送信信号のみを通す第2のフィルタと、を備える光伝送
    装置。
  2. 【請求項2】 アナログ送信信号と振幅及び周波数の定
    まったパイロット信号とを合成する合成器と、合成出力
    を増幅すると共に外部から利得の制御される可変利得増
    幅器と、増幅器出力を光信号に変換する半導体レーザ
    と、レーザ出力を伝送する光伝送路と、光伝送路出力を
    電気信号に変換する受光器と、半導体レーザに内蔵され
    た光モニタ素子と、光モニタ素子の出力の中に含まれる
    前記パイロット信号のみを通す第1のフィルタと、該第
    1のフィルタ出力から得た利得制御信号によって、第1
    のフィルタ出力を一定値にするように上記利得を制御す
    る制御手段と、上記受光出力の中に含まれるアナログ送
    信信号のみを通す第2のフィルタと、を備える光伝送装
    置。
  3. 【請求項3】 上記パイロット信号は、アナログ送信信
    号の周波数と異なる単一周波数で且つ一定振幅の信号と
    する請求項1又は2の光伝送装置。
  4. 【請求項4】 アナログ送信信号と振幅及び周波数の定
    まったパイロット信号とを合成し、この合成出力を可変
    利得増幅器を介して半導体レーザに入力し光信号に変換
    して光ファイバを通して伝送し、受信側又は半導体レー
    ザ側でパイロット信号を送信信号から分別し、該分別後
    のパイロット信号が予め定めた一定値になるように上記
    利得を制御する光伝送方法。
  5. 【請求項5】 アナログ送信信号と振幅及び周波数の定
    まったパイロット信号とを合成し、この合成出力を可変
    利得増幅器を介して半導体レーザに入力し光信号に変換
    して光ファイバを通して伝送し、受信側又は半導体レー
    ザ側でパイロット信号を送信信号から分別し、該分別後
    のパイロット信号が、半導体レーザのスロープ効率の変
    動にかかわりなく、予め定めた一定値になるように上記
    利得を制御する光伝送方法。
  6. 【請求項6】 上記パイロット信号は、アナログ送信信
    号の周波数と異なる単一周波数で且つ一定振幅の信号と
    する請求項4又は5の光伝送方法。
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