JPS6218133A - 光周波数変調光通信方法 - Google Patents

光周波数変調光通信方法

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JPS6218133A
JPS6218133A JP60155961A JP15596185A JPS6218133A JP S6218133 A JPS6218133 A JP S6218133A JP 60155961 A JP60155961 A JP 60155961A JP 15596185 A JP15596185 A JP 15596185A JP S6218133 A JPS6218133 A JP S6218133A
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JP
Japan
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frequency
signal
circuit
light source
local oscillation
Prior art date
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Pending
Application number
JP60155961A
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English (en)
Inventor
Katsumi Emura
克己 江村
Shuntaro Yamazaki
俊太郎 山崎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6218133A publication Critical patent/JPS6218133A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光の周波数情報により信号を伝送する光通信
方式に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
近年、半導体レーザの特性が向上し、単一軸モードで発
振し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られ
るようになってきた。このため光の周波数や位相の情報
を用いるコヒーレント光伝送方式の実現が可能になり、
高感度なシステムが実現されるようになってきた。特に
周波数情報を用いる二値周波数変調(FSK)光ヘテロ
ダイン通信方式の場合には、例えば斉藤らによる論文「
コヒーレント光ファイバ伝送変復調技術」(「電気通信
研究所研究実用化報告」第31巻、第12号(1982
) 2173頁所載)に示されるように、半導体レーザ
の注入電流を微小に変化させることにより、半導体レー
ザの出力光を直接に周波数変調することが可能であり、
簡便に損失の小さいシステムを構成することができると
いう特長がある。
たとえば二値周波数変調された信号光を受信側で局部発
振光を用いて光へテロダイン検波し復調する場合、信号
光と局部発振光との発振周波数の相対的な関係によって
マーク信号が低周波側になる場合とスペース信号が低周
波側になる場合がある。しかし、従来、受信側において
は局部発振光の発振周波数の正しい設定位置についての
情報は得られないので、場合によっては出力信号の“1
”“0”が反転し、正しい符号情報が得られないという
問題点があった。また、多値周波数変調の場合には、局
部発振光の発振周波数が正しく設定される確率はさらに
低くなり大きな問題となる。
〔発明の目的〕
そこで本発明の目的は、前記のような従来の問題点を除
去せしめて、受信側において局部発振光が正しい周波数
に設定される光周波数変調光通信方法を提供することに
ある。
〔発明の構成〕
本発明は、送信部において情報信号に対応して送信信号
光の周波数を周波数偏移変調することにより情報を伝送
し、受信部において局部発振光源を用いて前記送信信号
光をヘテロダイン検波して信号を復調する光周波数変調
光通信方法において、周波数偏移変調された信号の各周
波数成分間に強度差をつけ、この強度差から前記局部発
振光源の発振周波数を正しい周波数−ご設定するための
情報を得ることを特徴としている。
〔発明の原理〕
つぎに本発明の原理を200Mb/5FSK変調信号を
ヘテロダイン検波する場合を例にとって説明する。ここ
では送信側でマーク信号をスペース信号より低周波側に
設定し、その周波数偏移を600MHzに設定した場合
を考える。この信号を受信側でヘテロダイン検波しマー
ク信号を中間周波数400 M Hzに、スペース信号
をIGHzに設定して復調するものとする。また、中間
周波数の安定化は400 M Hz成分を取り出し、そ
の変動を検出してその誤差信号を局部発振光源の注入電
流等へ帰還して行なう。ここで受信側で400 M H
zのところに信号が立つ組合せとしては、4つの場合が
考えられる。第2図(a)〜(cl)は、その4つの場
合を示した図であり、信号光と局部発振光の発振周波数
の相対的な関係と受信側での中間周波スペクトルを示し
ている。受信側では通常マーク信号とスペース信号を区
別する手段がないので、信号光と局部発振光が正しい関
係、すなわち第2図(a)の状態で安定化が行なわれる
とは限らない。そこで本発明ではマーク・スペース信号
間に強度差をつけ、その強度差から局部発振光を正しい
周波数に設定するための情報を得ている。
例えばスペース信号がマーク信号より強くなるように強
度差を付けて信号を伝送し、受信部においては400M
Hz成分とIGHz成分の大きさを比較し、IGH2成
分が400MHz成分より大きくなるところで中間周波
数の安定化を行なうようにすれば局部発振光は正しい位
置に安定化される。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1の実施例を説明するためのブロッ
ク図である。
本実施例において、信号光源1としては波長1.5μm
の■nGaASP分布帰還形半導体レーザを用い、その
後方出射光をミラー2で半導体レーザへ帰還してスペク
トル純度の改善を図った。
この分布帰還形半導体レーザの注入電流を2σOMb/
sノンリターン・トウ・ゼロ(NRZ)の送信信号3で
変調することによってFSK変調を実現した。ここで光
フィードバックのある分布帰還形半導体レーザの直接周
波数変調効率は、10MHz/mAと比較的小さい値を
示した。本実施例では周波数偏移を200MHzにとっ
たので、変調電流の振幅は20mAであった。このため
FSK変調時には強度変調が同時にかかり、高周波側に
設定したスペース信号は低周波側に設定したマーク信号
に比べ強度が1.2倍になった。このFSK変調された
光を光ファイバ4を伝搬させた後、局部発振光源5の光
と光フアイバカップラ6で合波し、光受信器7でヘテロ
ダイン検波した。ここで局部発振光源5としてもI n
GaAsP分布As形半導体レーザを用いた。
ここで本実施例の復調系では、次の動作原理に従って動
作した光受信器7から出力される中間周波信号は中間周
波増幅器8で増幅されたのち電力分岐器9で3つに分け
られる。そのうちの1つは復調系へ導びかれ周波数弁別
検波系10により信号が復調される。残りの2つは局部
発振光源5の発振周波数の設定および中間周波数の安定
化に利用される。上記の復調系では、マーク信号が40
0MHz、スペース信号が600MHzに設定され゛た
ときに正しい信号が復調される。そこで電力分岐器9で
分岐された残りの2つの信号はそれぞれ中心周波数40
0MHz、600MHz、帯域200MHzの11.1
2のバンドパスフィルタ11.12を通ったのち、第1
.第2のピーク値検出回路13.14でピーク値検出さ
れて比較回路15に入力される。この比較回路15は2
つの人力がそれぞれある一定以上のレベルになっている
場合で、しかも中心周波数600MHzに対応したピー
ク値のほうが大きいと判断した場合に、第1の制御信号
16を出力し、中間周波数安定化系19を作動させる。
また同時に比較回路15からの第2の制御信号17は、
バイアス回路18が局部発振光源5へ注入する電流値を
一定値にクランプする信号となる。一方、比較回路15
への人力が上記の条件を満足しない場合、第2の制御信
号17はバイアス回路18からの注入電流を掃引させる
ような信号となっており、これにより局部発振光源5の
発振周波数が変化する。この注入電流の掃引は局部発振
光R5の発振周波数が、適切な位置に設定されるまで続
く。
局部発振光源5の発振周波数が適切な位置に設定された
場合の中間周波数安定化系19の動作は次のとおりであ
る。第1の制御信号16が出力された場合、スイッチ2
0がオンとなり周波数弁別回路21に中心周波数400
MHzの中間周波信号が導ひかれる。ここで周波数弁別
回路21の零点は400MHzに合わせである。従って
その出力は中間周波中心周波数の400MHzからのず
れに対応した誤差信号となっている。この誤差信号を局
部発振光源5の注入電流に帰還することにより、中間周
波数の安定化が行なわれる。
実際に復調系を動作させたところ、第2の制御信号17
によりバイアス回路18からの局部発振光源5への注入
電流がまず徐々に増大し、これにより、局部発振光源5
の発振周波数が低周波側へシフトした。このとき局部発
振光源5として分布帰還形半導体レーザを用いているの
でレーザは常に単一モードで発振し、モードジャンプも
なく発振周波数は連続的に変化した。局部発振光源5の
発振周波数が正しい位置に設定された時点で、比較回路
15から第1の制御信号16が出力され、また第2の制
御信号17も局部発振光源5への注入電流を一定値にク
ランプする信号となり、中間周波数の安定化が行なわれ
た。このとき周波数弁別検波系10で復調された信号は
符号反転していることもなく正しく復調されており、局
部発振光源5の発振周波数が自動的に正しい位置に設定
されたことが確S忍された。
第3図は第1図の装置において実施される本発明の第2
の実施例の各部におけるスペクトルおよび周波数特性を
示した図である。
本発明の第2の実施例では、400Mb/sのFSK変
調を行ないその周波数偏移はIGHzとした。受信系の
中間周波数は、マーク信号を600MHzi;ニスペー
ス信号を1.6GHzに設定した。本実施例の構成は第
1の実施例と同様であり、ぞの動作が第1の実施例と大
きく異なる点は次のような点である。本実施例で送信時
のマーク信号。
スペース信号間の強度比は、周波数偏移が大きいので大
きく、第3図(a)に示されるようにスペース信号はマ
ーク信号の2倍であった。ここで受信系を考えると本実
施例では21:、Hz程度の帯域が必要となる。ここで
光受信器7に用いられる光検出器や増幅素子の周波数応
答、また光受信器7の低雑音化等を考えると、光受信器
7の帯域幅はできるだけ狭いほうが良い。そこで本実施
例では第3図ら)に示されるように光受信器7の3dB
帯域を1.6GHzとした。しかし送信側でマーク・ス
ペース信号間に3dBの強度比があるので、光受信器7
の出力ではマーク・スペース信号のピーク値は第3図(
C)に示されるようにほぼ同レベルとなった。
そこで比較回路15は2つの人力信号がほぼ等しいとき
に第1.第2の制御信号16.17が中間周波数を安定
化するように働く。この場合も第1の実施例と同様に局
部発振光源5の発振周波数が自動的に正しい位置に設定
された。
本発明には以上の実施例の他にも様々な変形例が考えら
れる。例えば強度変調も同時に加わったFSK変調を実
現する方法としては、互いに発振周波数1強度ともに異
なる2つの光源の光をスイッチングするという方法も考
えられる。また信号光源1として半導体レーザを単体で
用いた場合でFSX変調時にマーク・スペース信号間に
強度差があまりつかない場合には、強度変調器を同時に
用い、FSK変調信号と同期した信号で強度変調器を駆
動することにより強度差をつけることも考えられる。ま
た信号の復調方法としては、周波数弁別検波系10のみ
ならずデュアルフィルタ検波系等の使用も考えられる。
局部発振光源5の発振周波数の掃引、安定化のためには
、注入電流のみならず温度、外部共振器長等を制御して
もよい。マーク・スペース信号間に強度差をつける方法
としては、マーク率一定の信号を用い、マーク、スペー
スのパルスの占有率を変えることも考えられる。
この場合の受信部における強度差の検出方法としては、
平均値検出等の方法が考えられる。
多値FSX変調の場合には次のようにして局部発振光源
5の発振周波数の設定を行なうことができる。例えば送
信側で送信信号光の最も高い周波数成分と最も低い周波
数成分の間に強度差をつけておく。受信側では得られる
べき中間周波信号成分の最も高い周波数成分と最も低い
周波数成分の比較を行ない、両者が一定レベル以上に達
している場合にその強度差の比較を行なって制御信号を
出力するようにすれば、二値FSK変調の場合と同様に
局部発振光源の発振周波数を正しい周波数に設定するこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明では、送信信号の各周波数成分間に
強度差をつけているので、受信側で局部発振光の発振周
波数の設定位置についての情報を得ることができる。従
って局部発振光源の発振周波数を常に正しい位置に設定
することができ、FSX変調された信号を復調する場合
、符号反転を生じることなく正しい信号の復調が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を説明するためのブロッ
ク図、 第2図は信号光と局部発振光の発振周波数の相対的な関
係と受信側での中間周波スペクトルを示した図、 第3図は本発明の第2の実施例の各部におけるスペクト
ル及び周波数特性を示した図である。 1・・・・・・・・・・・・信号光源 2 ・・・・・・・・・・・・ ミラー5・・・・・・
・・・・・・局部発振光源7・・・・・・・・・・・・
光受信器 10・・・・・・・・・・・・周波数弁別検波系11.
12・・・・・・バンドパスフィルタ13.14・・・
・・・ピーク値検出回路15・・・・・・・・・・・・
比較回路16.17・・・・・・制御信号 18・・・・・・・・・・・・バイアス回路21・・・
・・・・・・・・・周波数弁別回路代理人 弁理士 岩
 佐 義 幸 光           中馴困j皮 (b) 第2図 スC−ス (a) (b) 亭 (C) 第3v!i

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)送信部において情報信号に対応して送信信号光の
    周波数を周波数偏移変調することにより情報を伝送し、
    受信部において局部発振光源を用いて前記送信信号光を
    ヘテロダイン検波して信号を復調する光周波数変調光通
    信方法において、周波数偏移変調された信号の各周波数
    成分間に強度差をつけ、この強度差から前記局部発振光
    源の発振周波数を正しい周波数に設定するための情報を
    得ることを特徴とする光周波数変調光通信方法。
JP60155961A 1985-07-17 1985-07-17 光周波数変調光通信方法 Pending JPS6218133A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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