JPH11261494A - 光ヘテロダイン型fm変調器 - Google Patents

光ヘテロダイン型fm変調器

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JPH11261494A
JPH11261494A JP10056559A JP5655998A JPH11261494A JP H11261494 A JPH11261494 A JP H11261494A JP 10056559 A JP10056559 A JP 10056559A JP 5655998 A JP5655998 A JP 5655998A JP H11261494 A JPH11261494 A JP H11261494A
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JP
Japan
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signal
optical
modulation
modulator
laser diode
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Withdrawn
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JP10056559A
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Maki Hiraizumi
真木 平泉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11261494A publication Critical patent/JPH11261494A/ja
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2/00Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/002Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light using optical mixing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/61Coherent receivers
    • H04B10/64Heterodyne, i.e. coherent receivers where, after the opto-electronic conversion, an electrical signal at an intermediate frequency [IF] is obtained

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型構成、簡単制御で残留AM信号成分を除
去する。 【解決手段】 入力信号でレーザダイオードを駆動して
光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号に光ローカ
ル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を行って該合
波した両信号の差周波数を有する信号の周波数を変調し
たFM変調信号を出力する光ヘテロダイン型FM変調器
である。FM変調用レーザダイオード12に入力する信
号I(t)と逆位相の信号-I(t)を発生し、FM変調用レー
ザダイオード12から出力する光FM変調信号を逆位相
信号により光出力が一定になるように屈折率変化形光外
部変調器(LN変調器)22で振幅制御し、振幅制御し
た光FM変調信号と光ローカル信号を合波した後、光ヘ
テロダイン検波を行ってFM変調信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ヘテロダイン型F
M変調器に係わり、特に、FM変調信号に含まれるAM
残留成分を除去する光ヘテロダイン型FM変調器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光ヘテロダイン技術を用いたFM変調器
は、所定の入力信号でFM変調用レーザダイオードを駆
動して光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号にロ
ーカル用レーザダイオードから出力する光ローカル信号
を合波し、合波信号に対して光ヘテロダイン検波を行っ
て光FM変調信号と光ローカル信号の差周波数を有する
信号の周波数を前記入力信号で変調したFM変調信号を
出力する。図9は従来の光ヘテロダイン型FM変調器の
構成図であり、各信号のスペクトラムを付加している。
図中、1は入力信号I(t)により駆動されて周波数f1
光FM変調信号を発生するFM変調用レーザダイオード
(FM変調用LD)、2は周波数f2の光ローカル信号
を出力するローカル用レーザダイオード(ローカル用L
D)、3は光FM変調信号と光ローカル信号を偏波状態
が同じになるように合波する光合波器(偏波保持カプ
ラ)、4はフォトダイオードPDで構成された光ヘテロ
ダイン検波部、5はハイパスフィルタである。
【0003】レーザーダイオードの発振波長は図10
(a)に示すようにダイオード電流Iに比例して変化す
る。この特性を利用して、FM変調用LD 1に信号I
(t)を入力すると、FM変調された光信号(光FM変調
信号)S1が出力する。この光FM変調信号S1とほぼ
同一の光波長を持つ光ローカル信号S2をローカル用L
D2より発生し、これら光FM変調信号S1と光ローカ
ル信号S2を偏波保持カプラ3で合波し、合波信号S3
をフォトダイオードPDで二乗検波すれば光FM変調信
号S1を電気信号で扱える周波数帯のFM変調信号S4
に変換できる。ところで、レーザダイオードLDは図1
0(b)に示すように電流Iに比例して光出力Pも変化
する特性を有している。このため、信号I(t)をFM変
調用LD 1に入力してFM変調すると、同時にAM変
調がかかり、出力する光FM変調信号S1にAM変調成
分(残留AM信号)が不要信号として重畳する。この結
果、従来の光ヘテロダインFM変調器では、残留AM信
号が重畳された状態で光FM変調信号S1が電気信号で
扱える周波数帯のFM変調信号S4に変換されることに
なり、該FM変調信号S4に残留AM信号が含まれ、復
調信号の雑音特性や波形等に悪影響が発生している。
【0004】このような状況から、図9に示すハイパス
フィルタ5を用いて残留AM信号を除去する方法が用い
られている。しかし、通過させるFM変調信号を劣化さ
せないようにするために、ハイパスフィルタ5には通過
帯域の群遅延特性の平坦性が要求され、且つ残留AM信
号を除去するために急峻な遮断特性が要求される。かか
る両特性を満足するハイパスフィルタの設計は困難であ
り、現実にはいづれか、もしくは両方を犠牲にした特性
を持つフィルタしか入手できない。このため、十分な除
去特性且つ平坦な群遅延特性が得られず、雑音・歪み劣
化の発生要因となっている。
【0005】以上について、各部の信号を式で表現して
説明すると次のようになる。FM変調用LD 1は、注
入電流量に比例して光電力及び発振波長が変化する特性
を有するので、入力信号をI(t)とすると光FM変調信
号S1は S1=2・(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) と表現できる(αは変調指数,γはFM変調指数ω1
2πf1)。ここで、ローカル用LD 2から出力する光
ローカル信号S2を S2=2・B・cos(ω2t) と表現すれば(ω2=2πf2)、カプラ3から出力され
るS1,S2の合波信号S3は次式 S3=(S1+S2)/2 =(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt)+B・cos(ω2t) となる。合波信号S3は光ヘテロダイン検波(二乗検
波)されて次式で示すFM変調信号S4 S4={A2+B2+αI(t)}+2B・(A2+αI(t))1/2・cos{|ω12|t+2πγ∫(t)dt} ・・・(1) が得られる。
【0006】すなわち、光ヘテロダイン検波により、高
周波成分(2ω1,2ω2,ω1+ω2成分)が除去された上
式で示す直流分と低周波成分(ω12成分)を有するF
M変調信号S4が得られる。このFM変調信号S4にお
いて、第1項に含まれるαI(t)、第2項のcosの振幅に
含まれるαI(t)が残留AM成分となり、2πγ∫I(t)dt
がFM変調部分となる。このように、FM変調器の出力
には残留AM成分が存在し、伝送品質に悪影響を与えて
いる。このため、図9の光ヘテロダイン型FM変調器で
は、ハイパスフィルタ5を設けて第1項に含まれるαI
(t)を除去するが、前述の問題が生じる。
【0007】図11は従来の光ヘテロダイン型FM変調
器の別の構成図で、ハイパスフィルタを使用しない例で
ある。図11において図9と同一部分には同一符号を付
しており、1はFM変調用LD、2はローカル用LD、
3は光合波器(偏波保持カプラ)、4は光ヘテロダイン
検波部である。また、6は入力信号I(t)の位相を180
0回転する、すなわち、符号を反転する1800カプラ、7
は信号合成部、8は遅延制御部であり、入力信号I(t)の
検波出力が信号合成部7に入力するまでの時間分だけ反
転入力信号-I(t)を遅延するもの、9は反転入力信号-I
(t)にαを乗算する振幅制御部である。信号合成部7は
検波出力である上記S4と-αI(t)を合成するから、出
力される信号S5′は次式 S5′=(A2+B2)+2B・(A2+αI(t))1/2・cos{|ω12|t+2
πγ∫(t)dt} となる。この結果、ハイパスフィルタを使用しなくても
光ヘテロダイン検波出力であるFM変調信号S4の第1
項に含まれる残留AM成分を除去できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図11の方式
により残留AM信号を除去するためには、遅延線による
位相制御に非常に敏感な調整が必要される問題がある。
しかも、図11の方式では、FM変調LD/光ファイバ
/偏波保持カプラ/フォトダイオードPDなどの多くの
部品を伝送した信号と位相を合わせる必要がある為、長
い遅延線が必要となり、構成が大型となる問題がある。
また、図9及び図11のいずれの方式でも、FM変調信
号内に重畳される残留AM成分、すなわち、(1)式第2
項のcosの振幅に含まれるαI(t)に起因する残留AM成
分を除去することができない問題がある。
【0009】以上から、本発明の目的は、従来技術で必
要であったハイパスフィルタや遅延線が不要であり、し
かも、小型の構成、簡単な制御で残留AM信号成分を除
去することである。本発明の別の目的は、光ヘテロダイ
ン型FM変調器の構成部品に特性の変動があっても正し
く残留AM信号成分を除去することである。本発明の別
の目的は、光ヘテロダイン検波出力(FM変調信号S
4)より第1、第2項における残留AM信号成分を除去
することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、入
力信号と逆位相の信号を、FM変調用LDやローカル用
LDとは別個に設けたキャンセル用LDに入力し、各レ
ーザダイオードLDの光出力を合波した後、光ヘテロダ
イン検波を行ってFM変調信号を出力する。このように
すれば、(1)式第1項の残留AM信号成分を、ハイパス
フィルタや遅延線を使用せず、小型の構成及び簡単な制
御で除去できる。請求項2の発明では、入力信号と逆位
相の信号をローカル用LDに入力し、FM変調用LDと
ローカル用LDの光出力を合波した後、光ヘテロダイン
検波を行ってFM変調信号を出力する。このようにすれ
ば、(1)式第1項の残留AM信号成分を、ハイパスフィ
ルタや遅延線を使用せず、少ない部品数、小型の構成及
び簡単な制御で除去できる。また、逆位相のFM信号が
合波される為、2倍の周波数偏位を持ったFM変調信号
を得る事ができる。この為、2つのLDへの周波数偏位
量は半分程度で済むため、小型化・低消費電力化に対し
て効果がある。
【0011】請求項3の発明では、FM変調用LDから
出力する光FM変調信号をフォトダイオードで受光して
該光FM変調信号に含まれる残留AM信号成分を取り出
し、該残留AM信号成分を反転アンプで反転し、反転信
号を入力信号の逆位相信号としてローカル用LDに入力
する。このようにすれば、FM変調用LDに特性変動が
あっても、安定に残留AM信号成分を除去できる。請求
項4の発明では、入力信号と逆位相の信号を発生し、F
M変調用LDから出力する光FM変調信号を振幅が一定
となるように逆位相信号で振幅制御し、振幅制御された
光FM変調信号と光ローカル信号を合波した後、光ヘテ
ロダイン検波を行ってFM変調信号を出力する。このよ
うにすれば、光FM変調信号の振幅を一定にできるため
残留AM成分を完全に除去でき、しかも、構成、制御を
簡単にすることができる。
【0012】請求項5の発明では、屈折率変化形光外部
変調器(LN変調器)を用いて前記振幅制御を行う。請求
項6の発明では、FM変調用LDから出力する光FM変
調信号をフォトダイオードで受光して該光FM変調信号
に含まれる残留AM信号成分を取り出し、該残留AM信
号成分を反転アンプで反転し、反転信号を入力信号の逆
位相信号として前記LN変調器に入力する。このように
すれば、FM変調用LDに特性変動があっても、安定に
残留AM信号成分を除去できる。請求項7の発明では、
FM変調用LDから出力する光FM変調信号を振幅一定
となるように振幅制御し、振幅制御した光FM変調信号
と光ローカル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を
行い、該光ヘテロダイン検波出力を分岐して残留AM信
号成分を抽出し、該残留AM信号成分レベルに基づいて
前記振幅制御する。このようにすれば、フィードバック
による振幅制御により残留AM成分を完全に除去でき、
しかも、光ヘテロダイン型FM変調器の各構成部品に特
性の変動があっても正しく残留AM信号成分を除去でき
る。請求項8の発明では、入力信号と逆位相の信号を発
生し、ローカル用LDから出力する光ローカル信号の振
幅を逆位相信号を用いて制御し、FM変調用LDから出
力する光FM変調信号と振幅制御された光ローカル信号
を合波した後、光ヘテロダイン検波を行ってFM変調信
号を出力する。このようにすれば、(1)式第1項の残留
AM信号成分を、ハイパスフィルタや遅延線を使用せ
ず、少ない部品数、小型の構成及び簡単な制御で除去で
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】(A)第1実施例 図1は第1実施例の光ヘテロダイン型FM変調器の構成
図であり、各信号のスペクトラムを付加している。図
中、11は入力信号I(t)をそのまま出力すると共に、そ
の位相を1800回転した−I(t)を出力する1800カプラ、
12は入力信号I(t)により駆動されて周波数f1の光F
M変調信号S1を発生するFM変調用LD、13は反転
入力信号−I(t)により駆動されて周波数f2のキャンセ
ル用の光FM変調信号S2を発生するキャンセル用L
D、14は周波数f3の光ローカル信号S3を出力する
ローカル用LD、15は各レーザダイオードLD12〜
14の出力光を偏波状態が同じになるように合波する光
合波器(偏波保持カプラ)、15はフォトダイオードP
Dで構成された光ヘテロダイン検波部であり、合波信号
S4をフォトダイオードPDで二乗検波して光FM変調
信号S1を電気信号で扱える周波数帯のFM変調信号S
5に変換する。
【0014】入力信号をI(t)とするとFM変調用LD
12から出力する光FM変調信号S1は S1=4・(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) と表現でき(αは変調指数、γはFM変調指数ω1=2
πf1)、また、キャンセル用LD13から出力するキ
ャンセル用の光FM変調信号S2は S2=4・(B2-βI(t))1/2・cos(ω2t-2πδ∫I(t)dt) と表現できる(βは変調指数、δはFM変調指数ω2
2πf2)。
【0015】以上より、ローカル用LD 14から出力
する光ローカル信号S3を S3=4・C・cos(ω3t) とすれば(ω3=2πf3)、偏波保持カプラ15から出
力する合波信号S4は次式 S4=(S1+S2+S3)/4 =(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt)+(B2-βI
(t))1/2・cos(ω2t-2πδ∫I(t)dt)+C・cos(ω3t) となる。光ヘテロダイン検波器16はこの合波信号S4
に二乗検波を施してFM変調信号S5を出力する。FM
変調信号S5は、ω1≒ω31≫ω3の条件において、
α=βならば、 S5=(A2+B2+C2)+2C (A2+αI(t))1/2 cos{|ω13|t+
2πγ∫I(t)dt} となる。すなわち、光ヘテロダイン検波により、高周波
成分が除去された上式で示す直流分と低周波成分(ω1-
ω3成分)がFM変調信号S5として出力される。この結
果、第1実施例によれば、従来例のようにハイパスフィ
ルタや遅延線を使用しなくても、小型の構成、簡単な制
御でFM変調信号から(1)式の第1項に含まれていた残
留AM成分αI(t)を除去することができる。
【0016】(B)第2実施例 図2は第2実施例の光ヘテロダイン型FM変調器の構成
図であり、11は入力信号I(t)をそのまま出力すると共
に、その位相を1800回転した−I(t)を出力する1800
プラ、12は入力信号I(t)により駆動されて周波数f1
の光FM変調信号S1を発生するFM変調用LD、14
は反転入力信号−I(t)を入力されて周波数f3の光ロー
カル信号S3を出力するローカル用LD、15は各レー
ザダイオードLD12,14の出力光を偏波状態が同じ
になるように合波する偏波保持カプラ、16はフォトダ
イオードPDで構成された光ヘテロダイン検波部であ
り、合波信号S4をフォトダイオードPDで二乗検波し
て光FM変調信号S1を電気信号で扱える周波数帯のF
M変調信号S5に変換する。
【0017】入力信号をI(t)とするとFM変調用LD
12から出力する光FM変調信号S1は S1=2・(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) と表現でき(αは変調指数、γはFM変調指数ω1=2
πf1)、また、ローカル用LD 14から出力する光ロ
ーカル信号S3は S3=2・(B2-βI(t))1/2・cos(ω3t-2πδ∫I(t)dt) と表現できる(βは変調指数、δはFM変調指数ω3
2πf3)。
【0018】したがって、偏波保持カプラ15は次式で
示す合波信号S4 S4=(S1+S2)/2 =(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt)+(B2-βI
(t))1/2・cos(ω3t-2πδ∫I(t)dt) を出力する。光ヘテロダイン検波器16はこの合波信号
S4に二乗検波を施して次式で示すFM変調信号S5 S5=(A2+B2)+2(A2+αI(t))1/2・(B2-βI(t))1/2・ cos
{|ω13|t+2π(γ+δ)∫I(t)dt} を出力する。すなわち、光ヘテロダイン検波により、高
周波成分が除去された上式で示す直流分と低周波成分
13成分)がFM変調信号S5として出力される。
この結果、第2実施例によれば、従来例のようにハイパ
スフィルタや遅延線を使用しなくても、小型の構成かつ
簡単な制御でFM変調信号から(1)式の第1項に含まれ
ていた残留AM成分αI(t)を除去することができる。ま
た、第2実施例によれば、逆位相の光FM変調信号(F
M変調用LD12、ローカル用LD14の出力)が合波
される為、通常の倍に相当する周波数偏位2π(γ+δ)∫
I(t)dtを持ったFM変調信号を得る事ができる。この
為、これら2つのLD12,14への周波数偏位量を半
分程度で済ますことができるため、装置の小型化・低消
費電力化が可能になる。
【0019】図3は第2実施例の変形例である。図2で
は1800カプラ11を用いて入力信号I(t)の反転信号-I
(t)を生成しているが、変形例では、PD内蔵型FM変
調用LD12′を設け、FM変調用LD12より出力す
る光FM変調信号S1をフォトダイオード17で受光し
て光FM変調信号に含まれる残留AM信号成分を取り出
し、該残留AM信号成分を反転アンプ18で反転し、反
転信号を入力信号I(t)の逆位相信号としてローカル用L
D14に入力する。また、位相合せ用の遅延線19をF
M変調用LD12と偏波保持カプラ15間に設けて位相
合わせを行っている。
【0020】光FM変調信号S1は次式 S1=(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) であり、フォトダイオード17は該光FM変調信号S1
を二乗検波するから、フォトダイオード17より A2+αI(t) が出力し、反転アンプ18で反転することにより−αI
(t)がローカル用LD14に入力する。この結果、以
後、第2実施例と同様の原理でFM変調信号から(1)式
の第1項に含まれていた残留AM成分αI(t)を除去する
ことができる。この変形例では、FM変調用LD12に
おいて特性変動があった場合でも安定なAM抑圧を実現
できる。
【0021】(C)第3実施例 図4は第3実施例の光ヘテロダイン型FM変調器の構成
図であり、11は入力信号I(t)をそのまま出力すると共
に、その位相を1800回転した−I(t)を出力する1800
プラ、12は入力信号I(t)により駆動されて周波数f1
の光FM変調信号S1を発生するFM変調用LD、14
は周波数f3の光ローカル信号S3を出力するローカル
用LD、21は位相合わせのための制御を行う遅延制御
部(遅延線)、22はLiNbO3外部変調器あるいは屈折率
変化形光外部変調器と呼ばれる変調器(LN変調器)で
あり、外部信号により光入力信号のパワー(振幅)を制御
(AM変調)するものである。LN変調器22は反転入
力信号-I(t)により光FM変調信号(光入力信号)S1の
パワー(振幅)をAM変調してパワーが一定の光信号S2
を出力する。15はLN変調器22の出力信号S2とロ
ーカル用LD14の出力光を偏波状態が同じになるよう
に合波する偏波保持カプラ、16はフォトダイオードP
Dで構成された光ヘテロダイン検波部であり、合波信号
S4をフォトダイオードPDで二乗検波して光FM変調
信号S1を電気信号で扱える周波数帯のFM変調信号S
5に変換する。
【0022】入力信号をI(t)とするとFM変調用LD
12から出力する光FM変調信号S1は S1=2・(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) と表現でき(αは変調指数、γはFM変調指数ω1=2
πf1)、また、LN変調器22から出力する光出力信
号S2は振幅を一定に制御されて S2=2A・cos{ω1t+2πγ∫I(t)dt} と表現できる。したがって、ローカル用LD 14から
出力する光ローカル信号S3を S3=2・B・cos(ω3t) とすれば(ω3=2πf3)、偏波保持カプラ15から出
力する合波信号S4は次式 S4=(S2+S3)/2 =A・cos{ω1t+2πγ∫I(t)dt}+B・cos(ω3t) となる。
【0023】光ヘテロダイン検波器16はこの合波信号
S4に二乗検波を施して次式で示すFM変調信号S5 S5=(A2+B2)+2A・B・cos{|ω13|t+2πγ∫I(t)dt} を出力する。すなわち、光ヘテロダイン検波により、高
周波成分が除去された上式で示す直流分と低周波成分
13成分)がFM変調信号S5として出力される。
この結果、第3実施例によれば、残留AM成分を完全に
除去できる。ただし、第3実施例では、従来例のように
遅延線21が必要になるが、その遅延量は少なく、比較
的構成が小型で制御も簡単にできる。
【0024】図5は第3実施例の第1変形例である。図
4では1800カプラ11を用いて入力信号I(t)の反転信号
-I(t)を生成しているが、この変形例では、PD内蔵型
FM変調用LD12′を設け、FM変調用LD12より
出力する光FM変調信号S1をフォトダイオード17で
受光して光FM変調信号に含まれる残留AM信号成分を
取り出し、位相合わせのための遅延後、残留AM信号成
分を反転アンプ18で反転し、反転信号をLN変調器2
2に入力する。LN変調器22は反転残留AM信号によ
り光FM変調信号S1の振幅(パワー)を制御して振幅
が一定の光信号S2を出力する。なお、19は位相合わ
せ用の遅延線である。
【0025】光FM変調信号S1は次式 S1=(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) であり、フォトダイオード17は該光FM変調信号S1
を二乗検波するから、フォトダイオード17より A2+αI(t) が出力し、反転アンプ18で反転することにより−αI
(t)がLN変調器22に入力する。この結果、第3実施
例と同様の原理でFM変調信号から残留AM成分αI(t)
を完全に除去することができる。この変形例では、FM
変調用LD12において特性変動があった場合でも安定
なAM抑圧を実現できる。
【0026】図6は第3実施例の第2変形例である。図
4ではフィードフォワード方式でLN変調器22におい
て振幅制御(AM変調)しているが、この変形例ではF
M変調信号S5に含まれる残留AM成分を検出し、該残
留AM成分が零となるようにフィードバックで振幅制御
する。1800カプラ31は光ヘテロダイン検波器16から
出力するFM変調信号S5の位相を1800回転してレベル
制御部32に入力すると共にレベル検出部33を介して
積分器34に入力する。積分器34はFM変調信号S5
に含まれる残留AM成分を検出し、残留AM成分に応じ
てレベル制御量を出力する。レベル制御部32はこのレ
ベル制御量により反転FM変調信号のレベルを制御して
LN変調器22に入力する。LN変調器22はレベル制
御部32から入力する信号に基づいて振幅制御(AM変
調)し、FM変調信号S5に含まれる残留AM成分が零
となるようにフィードバック制御する。
【0027】この変形例によれば、残留AM成分を完全
に除去でき、しかも、光ヘテロダイン型FM変調器の構
成部品(FM変調用LD、偏波保持カプラ、フォトダイ
オードPD等)に特性の変動があっても正しく残留AM
信号成分を除去できる。なお、この変形例では制御点P
から検出点Qまでの遅延時間に起因して帰還抑圧できる
帯域が制限されるが、図の点線部分を光集積回路で構成
することにより帯域を拡大することができる。
【0028】(D)第4実施例 図7は第4実施例の光ヘテロダイン型FM変調器の構成
図であり、11は入力信号をそのまま出力すると共に、
その位相を1800回転した反転入力信号を出力する1800
プラ、12は入力信号により駆動されて周波数f1の光
FM変調信号S1を発生するFM変調用LD、14は周
波数f3の光ローカル信号S3を出力するローカル用L
D、41は位相合わせのための制御を行う遅延制御部
(遅延線)、42はLN変調器であり、外部信号により
入力光の振幅(パワー)を制御(AM変調)するもので
ある。LN変調器42は反転入力信号によりローカル用
LD14から出力する光ローカル信号S3の振幅(パワ
ー)を制御して光信号S2として出力する。15はLN
変調器42の出力信号S2とFM変調用LD12の出力
光を偏波状態が同じになるように合波する偏波保持カプ
ラ、16はフォトダイオードPDで構成された光ヘテロ
ダイン検波部であり、合波信号S4をフォトダイオード
PDで二乗検波して光FM変調信号S1を電気信号で扱
える周波数帯のFM変調信号S5に変換する。
【0029】入力信号をI(t)とするとFM変調用LD
12から出力する光FM変調信号S1は S1=2・(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt) と表現できる(αは変調指数、γはFM変調指数ω1
2πf1)。また、ローカル用LD 14から出力する光
ローカル信号S3を S3=2・B・cos(ω3t) とすれば(ω3=2πf3)、LN変調器42から出力す
る光信号S2は反転入力信号-I(t)による振幅制御によ
り、次式 S2=2・(B2-βI(t))1/2・cos(ω3t) となる。以上より、偏波保持カプラ15から出力する合
波信号S4は次式 S4=(S1+S2)/2 =(A2+αI(t))1/2・cos(ω1t+2πγ∫I(t)dt)+(B2-βI(t))1/2・cos(ω3t )となる。
【0030】光ヘテロダイン検波器16はこの合波信号
S4に二乗検波を施して次式で示すFM変調信号S5 S5=(A2+B2)+2(A2+αI(t))1/2・(B2-βI(t))1/2・cos{|
ω13|t+2πγ∫I(t)dt} を出力する。すなわち、光ヘテロダイン検波により、高
周波成分が除去された上式で示す直流分と低周波成分
13成分)がFM変調信号S5として出力される。
この結果、第4実施例によれば、FM変調信号から(1)
式の第1項に含まれていた残留AM成分αI(t)を除去す
ることができる。第4実施例では従来例のように遅延線
が必要になるが、その遅延量は少なく、構成を小型に、
かつ、制御を簡単にできる。
【0031】(E)本発明の適用例 図8は本発明の光ヘテロダイン型FM変調器の適用例と
してのCATVネットワークの構成図であり、光ヘテロ
ダイン型FM変調器として第2実施例(図2)に示すも
のを使用している。図において、101はCATV局、
102は加入者宅、103は映像信号を伝送する光ケー
ブル、104は分岐点である。CATV局101におい
て、201は映像信号を送出するCATVヘッドセッ
ト、202は光ヘテロダイン型FM変調器、203は電
気信号を光信号に変化する電光変換素子(E/O)、2
04は光アンプ、205は分岐点、206は光ケーブル
である。光ヘテロダイン型FM変調器202は、第2実
施例の構成と若干異なり、180°カプラを使用せず、代
わりに分岐カプラ11a、正転アンプ11b、反転アン
プ11cを用いて入力信号と逆位相の信号を生成してい
る。
【0032】加入者宅102において、210は光ケー
ブルを介して入力する光信号を電気信号に変換する光電
変換素子(O/E)、211はFM変調された映像信号
を復調するFM復調器、212は映像、音声を出力する
TV受信機である。CATVヘッドセット201から出
力された映像信号は光ヘテロダイン型FM変調器202
でFM変調され、電光変換素子203で光信号に変換さ
れ、光ケーブルを介して加入者宅に102に配信され、
所望の映像信号が復調されてTV受信機に出力される。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求
の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能
であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【0033】
【発明の効果】以上本発明によれば、入力信号と逆位相
の信号を、FM変調用LDやローカル用LDとは別個に
設けたキャンセル用LDに入力し、各レーザダイオード
LDの光出力を合波した後、光ヘテロダイン検波を行っ
てFM変調信号を出力するようにしたから、残留AM信
号成分を、ハイパスフィルタや遅延線を使用せず、小型
の構成及び簡単な制御で除去できる。本発明によれば、
入力信号と逆位相の信号をローカル用LDに入力し、F
M変調用LDとローカル用LDの光出力を合波した後、
光ヘテロダイン検波を行ってFM変調信号を出力するよ
うにしたから、残留AM信号成分を、ハイパスフィルタ
や遅延線を使用せず、少ない部品数、小型の構成及び簡
単な制御で除去できる。また、逆位相のFM信号が合波
する構成の為、2倍の周波数偏位を持ったFM変調信号
を得る事ができ、各LDへの周波数偏位量を半分程度に
できる。このため、小型化・低消費電力化が可能とな
る。また、この場合、FM変調用LDから出力する光F
M変調信号を用いて逆位相信号を発生するようにすれば
FM変調用LDにおいて特性変動があっても、安定に残
留AM信号成分を除去できる。
【0034】本発明によれば、入力信号と逆位相の信号
を発生し、FM変調用LDから出力する光FM変調信号
をこの逆位相信号で振幅が一定となるように制御し、振
幅制御された光FM変調信号と光ローカル信号を合波し
た後、光ヘテロダイン検波を行ってFM変調信号を出力
するようにしたから、光FM変調信号の振幅を一定にで
きる。このため残留AM成分を完全に除去でき、しか
も、構成、制御を簡単にすることができる。本発明によ
れば、FM変調用LDから出力する光FM変調信号を振
幅が一定となるように制御し、振幅制御した光FM変調
信号と光ローカル信号を合波した後、光ヘテロダイン検
波を行い、該光ヘテロダイン検波出力を分岐して残留A
M信号成分を抽出し、該残留AM信号成分レベルが零と
なるように振幅制御するようにしたから、残留AM成分
を完全に除去でき、また、光ヘテロダイン型FM変調器
の構成部品に特性の変動があってもフィードバック制御
により残留AM信号成分を除去できる。
【0035】本発明によれば、入力信号と逆位相の信号
を発生し、ローカル用LDから出力する光ローカル信号
を逆位相信号で振幅制御し、FM変調用LDから出力す
る光FM変調信号と振幅制御された光ローカル信号を合
波した後、光ヘテロダイン検波を行ってFM変調信号を
出力するようにしたから、残留AM信号成分を、ハイパ
スフィルタや遅延線を使用せず、少ない部品数、小型の
構成及び簡単な制御で除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の光ヘテロダイン型FM変
調器の構成図である。
【図2】本発明の第2実施例の光ヘテロダイン型FM変
調器の構成図である。
【図3】第2実施例の変形例である。
【図4】本発明の第3実施例の光ヘテロダイン型FM変
調器の構成図である。
【図5】第3実施例の第1変形例である。
【図6】第3実施例の第2変形例である。
【図7】本発明の第4実施例の光ヘテロダイン型FM変
調器の構成図である。
【図8】本発明の光ヘテロダイン型FM変調器の適用例
である。
【図9】従来の光ヘテロダイン型FM変調器の構成図で
ある。
【図10】レーザダイオードの特性説明図である。
【図11】従来の別の光ヘテロダイン型FM変調器の構
成図である。
【符号の説明】
11・・1800カプラ 12・・FM変調用LD 13・・キャンセル用LD 14・・ローカル用LD 15・・光合波器(偏波保持カプラ) 16・・光ヘテロダイン検波部 22・・LN変調器(屈折率変化形光外部変調器)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号でレーザダイオードを駆動して
    光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号に光ローカ
    ル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を行って該合
    波した両信号の差周波数を有する信号の周波数を前記入
    力信号で変調したFM変調信号を出力する光ヘテロダイ
    ン型FM変調器において、 FM変調用レーザダイオードに入力する信号と逆位相の
    信号を発生し、 該逆位相信号を、FM変調用レーザダイオードとローカ
    ル用レーザダイオードとは別個に設けたキャンセル用レ
    ーザダイオードに入力し、 各レーザダイオードの光出力を合波した後、光ヘテロダ
    イン検波を行ってFM変調信号を出力することを特徴と
    する光ヘテロダイン型FM変調器。
  2. 【請求項2】 入力信号でレーザダイオードを駆動して
    光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号に光ローカ
    ル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を行って該合
    波した両信号の差周波数を有する信号の周波数を前記入
    力信号で変調したFM変調信号を出力する光ヘテロダイ
    ン型FM変調器において、 FM変調用レーザダイオードに入力する信号と逆位相の
    信号を発生し、 該逆位相信号をローカル用レーザダイオードに入力し、 各レーザダイオードの光出力を合波した後、光ヘテロダ
    イン検波を行ってFM変調信号を出力することを特徴と
    する光ヘテロダイン型FM変調器。
  3. 【請求項3】 FM変調用レーザダイオードから出力す
    る光FM変調信号をフォトダイオードで受光して該光F
    M変調信号に含まれる残留AM信号成分を取り出し、該
    残留AM信号成分を反転アンプで反転し、反転信号を前
    記逆位相信号としてローカル用レーザダイオードに入力
    することを特徴とする請求項2記載の光ヘテロダイン型
    FM変調器。
  4. 【請求項4】 入力信号でレーザダイオードを駆動して
    光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号に光ローカ
    ル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を行って該合
    波した両信号の差周波数を有する信号の周波数を前記入
    力信号で変調したFM変調信号を出力する光ヘテロダイ
    ン型FM変調器において、 FM変調用レーザダイオードに入力する信号と逆位相の
    信号を発生し、 FM変調用レーザダイオードから出力する光FM変調信
    号の振幅が一定となるように前記逆位相信号を用いて振
    幅制御し、 振幅制御された光FM変調信号と光ローカル信号を合波
    した後、光ヘテロダイン検波を行ってFM変調信号を出
    力することを特徴とする光ヘテロダイン型FM変調器。
  5. 【請求項5】 屈折率変化形光外部変調器を用いて前記
    振幅制御を行うことを特徴とする請求項4記載の光ヘテ
    ロダイン型FM変調器。
  6. 【請求項6】 FM変調用レーザダイオードから出力す
    る光FM変調信号をフォトダイオードで受光して該光F
    M変調信号に含まれる残留AM信号成分を取り出し、該
    残留AM信号成分を反転アンプで反転し、反転信号を前
    記逆位相信号として前記屈折率変化形光外部変調器に入
    力することを特徴とする請求項5記載の光ヘテロダイン
    型FM変調器。
  7. 【請求項7】 入力信号でレーザダイオードを駆動して
    光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号に光ローカ
    ル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を行って該合
    波した両信号の差周波数を有する信号の周波数を前記入
    力信号で変調したFM変調信号を出力する光ヘテロダイ
    ン型FM変調器において、 FM変調用レーザダイオードから出力する光FM変調信
    号の振幅が一定となるように振幅制御し、 振幅制御された光FM変調信号と光ローカル信号を合波
    した後、光ヘテロダイン検波を行い、 該光ヘテロダイン検波出力を分岐して残留AM信号成分
    を抽出し、該残留AM信号成分レベルに基づいて前記振
    幅制御することを特徴とする光ヘテロダイン型FM変調
    器。
  8. 【請求項8】 入力信号でレーザダイオードを駆動して
    光FM変調信号を発生し、該光FM変調信号に光ローカ
    ル信号を合波した後、光ヘテロダイン検波を行って該合
    波した両信号の差周波数を有する信号の周波数を前記入
    力信号で変調したFM変調信号を出力する光ヘテロダイ
    ン型FM変調器において、 FM変調用レーザダイオードに入力する信号と逆位相の
    信号を発生し、 ローカル用レーザダイオードから出力する光ローカル信
    号の振幅を前記逆位相信号を用いて制御し、 FM変調用レーザダイオードから出力される光FM変調
    信号と振幅制御された光ローカル信号を合波した後、光
    ヘテロダイン検波を行ってFM変調信号を出力すること
    を特徴とする光ヘテロダイン型FM変調器。
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