JPS63276335A - 光伝送変復調装置 - Google Patents

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］ この発明は、光ファイバによる光データ伝送に用いて好
適の光伝送変復調装置に関するものである。

［従来の技術］ 伝送路（光ファイバ）による光伝送に際しては、発光素
子の光強度を原信号で直接変調して原信号の波形そのも
のを伝送する直接強度変調（ＩＭ：ｒ　ｎｔｅｎｓｉｔ
ｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式と、あるキャリア（光
搬送波）を原信号で予変調してこの予変調信号で発光素
子を強度変調する予変調方式とがある。

そして、予変調方式における原信号の予変調手段として
は、周波数変調（ＦＭ）、ＦＭ変調波をスライス（パル
ス化）するパルス化周波数変調、パルス間隔が原信号の
振幅に比例するパルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス幅が
原信号の振幅に比例するパルス幅変調（ＰＷＭ）、パル
ス繰返し周波数が原信号の振幅に比例するパルス周波数
変調（ＰＦＭ）。

パルス間隔の２乗が原信号の振幅に比例するパルス間隔
変調（Ｐ　Ｉ　Ｍ）などを用いている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしなから、上述した各変調方式による光伝送変復調
装置では、伝送速度、Ｓ／Ｎ比、伝送距離などに問題が
あり、また、予変調方式を用いる場合には原信号の予変
調を行なうための複雑な電子回路が必要で、装置が複雑
になるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、位相変調（Ｐ　Ｓ　Ｋ　：　ＰｈａｓｅＳｈ
ｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）方式を用い、簡素な構成で、Ｓ
／Ｎ比の改善や伝送速度、伝送距離の改善をはがった光
伝送変復調装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る光伝送変復調装置は、光変調器と光復調
器とをそなえており、上記光変調器が、単一周波数の光
信号を発振する光発振器と、同光発振器からの光を遅延
させる第１の遅延回路と、同第１の遅延回路からの光出
力を２値送信データに応じてオンオフする第１の光スイ
ッチと、上記光発振器からの光出力を上記２値送信デー
タに応じ上記第１の光スイッチと逆位相でオンオフする
第２の光スイッチと、上記の第１および第２の光スイッ
チからの出力を合成して変調波を出力する第１の光合成
器とを有して構成されるとともに、上記光復調器が、伝
送路を通じ入力される上記第１の光合成器からの変調波
出力を分配する光分配器と、同光分配器からの一方の光
出力を遅延させる第２の遅延回路と、同第２の遅延回路
からの光出力と上記光分配器からの他方の光出力とを合
成する第２の光合成器と、同第２の光合成器の出力から
上記２値送信データを復調する光受信回路とを有して構
成されたものである。

［作　　　用］ この発明における光伝送変復調装置では、光変調器にお
いて、第１の遅延回路により、光発振器からの出力波（
光信号）が所定位相だけ遅延されて遅延出力波が作られ
、２値送信データに応じた第１および第２の光スイッチ
のオン／オフ動作により各光スイッチを通過した上記の
遅延出方波と出力波とが、第１の光合成器において合成
されて、位相シフト変調波が作成される。

そして、この位相シフト変調波は、伝送路を通じて光復
調器における光分配器へ入力され、分配された一方の光
出力は、第２の遅延回路により所定位相だけ遅延されて
他方の光出力とともに第２の光合成器へ入力されて合成
され、光受信回路により光の有無（または強弱）を判別
することで２値送信データの復調出力が得られる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）において、１は単一周波数の光信号（出力波）
を発振する光発振器で、発光素子１ａとこの発光素子１
ａを駆動する駆動回路１ｂとから構成されている。２は
光発振器１からの出方波を２分の１波長だけ遅延させる
第１の遅延回路、３は２値送信データＳＤに応じオン／
オフ動作して遅延回路２からの遅延出力波を通過させる
第１の光スイッチ、４は２値送信データＳＤに応じ第１
の光スイッチ３と逆位相でオン／オフ動作し光発振器１
からの出力波を通過させる第２の光スイッチ、５は光ス
イッチ３，４を通過した遅延出力波と出力波とを合成し
て位相シフト変調波を出力する第１の光合成器、６は２
値送信データＳＤに応じて光スイッチ３，４をオンオフ
駆動するフリップフロップ、７は光合成器５からの位相
シフト変調波を伝送する伝送路（光ファイバ）、８は上
述した光発振器１．遅延回路２．光スイッチ３，４゜光
合成器５およびフリップフロップ６から構成される位相
変調（Ｐ　Ｓ　Ｋ）方式の光変調器である。

また、第１図（ｂ）において、９は伝送路７を通じて入
力される位相シフト変調波を２つの光出力に分配する光
分配器、１０は光分配器９からの一方の光出力を所定の
位相（光波長の整数倍または２分の整数倍）だけ遅延さ
せて出力する第２の遅延回路、１１はこの遅延回路１２
からの光出力と光分配器９からの他方の光出力とを合成
する第２の光合成器、１２はこの光合成器１１からの出
ヵを受けて光の有無（または強弱）から２値送信データ
ＳＤを復調し受信データＲＤを出力する光受信回路で、
受光素子１２ａ、受光回路１２ｂおよびインバータ１２
ｃから構成されている。そして、１３は上述の光分配器
９．遅延回路１０．光合成器１１および光受信回路１２
から構成される位相変調（Ｐ　Ｓ　Ｋ）方式の光復調器
である。

次に、本実施例の装置の動作について第２図（ａ）、（
ｂ）を参照しなから説明する。第２図（ａ）は本実施例
の装置の光変調器８を構成する各部の出力波形を示すタ
イミングチャート、第２図（ｂ）は本実施例の装置の光
復調器１３を構成する各部の出力波形を示すタイミング
チャートである。

光変調器８においては、常時、光発信器１から単一周波
数の出力波［光信号：第２図（ａ）のＳ工参照コが出力
されるとともに、遅延回路２により２分の１波長だけ遅
延された遅延出力波［第２図（ａ）の８２参照］が作ら
れ、これらの遅延出力波および出力波がそれぞれ光スイ
ッチ３，４に入力される。

そして、第２図（ａ）に示すような２値送信データＳＤ
を送信する場合、この２値送信データＳＤに応じて、フ
リップフロップ６により光スイッチ３．４がそれぞれオ
ンオフ駆動される。つまり、本実施例の場合、送信デー
タＳＤである２値１１１１１゜′“Ｏ・′が、第２図（
ａ）に示すような送信タイミング信号ＳＴ（光発振器１
から出力される光信号の３波長分の周期で出力され、送
信データＳＤのパルス幅となる）でサンプリングされ、
このサンプリング時に、送信データＳＤが１１０　＋＋
の場合には、フリップフロップ６からの出力極性を維持
する（ＬレベルであればＬレベルのまま、Ｈレベルであ
ればＨレベルのままとする）一方、送信データＳＤが１
″の場合には、フリップフロップ６からの出力極性を反
転させる（ＬレベルであればＨレベルに、Ｈレベルであ
ればＬレベルに変更する）。

従って、このようなフリップフロップ６のＱ端子からの
出力は第２図（ａ）の８６で示すようになり、このＱ端
子およびＱ端子に光スイッチ３，４がそれぞれ接続され
ているので、フリップフロップ６の出力がＨレベルのと
き、光スイッチ３がオンかつ光スイッチ４がオフとなる
一方、Ｌレベルのとき、光スイッチ３がオンかつ光スイ
ッチ４がオンとなり、遅延出力波と出力波とが交互に光
スイッチ３，４を通過する。

光スイッチ３，４をそれぞれ通過した遅延出力波［第２
図（ａ）のＳ、参照］と出力波［第２図（ａ）の８４参
照］とは光合成器５において合成され、位相シフト変調
波［第２図（ａ）のＳ、参照コが作成され伝送路７を通
じて光復調器１３へ伝送される。

一方、光復調器１３においては、伝送路７を通じ伝送さ
れてきた位相シフト変調波が、まず、光分配器９へ入力
され、２つの光出力［第２図（ｂ）のＳ、参照］に分配
されて、一方の光出力は、遅延回路１０において所定の
位相だけ遅延される。ここで、光復調器１３で復調され
て得られる受信データのパルス幅は、遅延回路１０での
位相遅延幅に応じて変化する。本実施例では、受信側で
も送信側と同一のパルス幅のデータを受信すべく、遅延
回路１０における位相遅延幅は、送信データＳＤのパル
ス幅と同じつまり光信号の３波長分としている。

そして、光分配器９からの光出力と、遅延回路１０で遅
延された光出力［第２図（ｂ）のＳ工。参照］とを、光
合成器１１へ入力して合成することで、位相変化点つま
り送信データＳＤの“１″に対応して、位相遅延幅だけ
光波形の無い（または強度の弱い）部分が作り出される
［第２図（ｂ）の８１□参照］。この光合成器１１から
の出力について、光受信回路１２の受光素子１２ａおよ
び受光回路１２ｂにより光の有無（または強弱）を判別
することで、光位相差出力［第２図（ｂ）のＳ　１２参
照：送信データＳＤとは全く逆位相のデータ］が得られ
、さらに、この出力をインバータ１２ｃに入力すること
で、光受信回路１２の出力として２値送信データの復調
出力つまり第２図（ｂ）に示すような受信データＲＤが
得られる。

なお、伝送路７として用いられる光ファイバの伝送特性
は第３図に示すとおりであり、光発振器１からの光信号
の出力周波数を１．３ＧＨｚ、送信データを０．４Ｇｂ
／ｓとすると、変調周波数基本成分はＱ、２ＧＨｚであ
り、必要周波数帯域幅はその２倍以上となる。例として
、必要周波数帯域を変調周波数基本成分の３倍確保して
１〜１．６ＧＨｚまでを利用することで、伝送路７がバ
ンドパスフィルタ効果を成し、０．４Ｇｂ／ｓ程度の高
速伝送を十分達成することが可能である。

このように、本実施例によれば、光変調器８において、
光発振器１からの出力波と遅延回路２により遅延された
遅延出力波とを適当に合成することで位相シフト変調波
を作成して伝送する一方、光変調器１３において、位相
シフト変調波と遅延回路１０により遅延された遅延変調
波とを合成することで復調出力が得られ、位相変調（Ｐ
　Ｓ　Ｋ）方式による光伝送が行なえるようになり、装
置構成を極めて簡素にしなから、Ｓ／Ｎ比を改善できる
とともに、高速伝送および長距離伝送を実現できるので
ある。

なお、上記実施例で説明した光復調器１３に代えて、第
４図に示すような光復調器１３Ａを用いてもよい、この
光復調器１３Ａは、復調時に位相の遅延を行なう第２の
遅延回路を一般化する目的で構成されたもので、この光
復調器１３Ａでは、第２の遅延回路１０Ａでの位相遅延
幅を光信号の１波長分とし、また、上記実施例のインバ
ータ１２ｃに代えてワンショットマルチ回路１２ｄを設
けている。

このような構成により、上記実施例とほぼ同様に、遅延
回路１０で遅延された光出力（第５図の８１゜Ａ参照）
と光分配器９からの光出力（第５図のＳ、参照）とを、
光合成器１１へ入力して合成することで、位相変化つま
り送信データＳＤの“１″に対応して、位相遅延幅つま
り１波長分だけ光波形の無い（または強度の弱い）部分
を作り出す（第５図のＳ　ｓｓ参照）、この光合成器１
１からの出力について、光受信回路１２の受光素子１２
ａおよび受光回路１２ｂにより光の有無（または強弱）
を判別することで、光位相差出力（第５図の８１２参照
）が得られ、さらに、この出力をワンショットマルチ回
路１２ｄに入力することで、光受信回路１２の復調出力
として、送信データＳＤのパルス幅と同じパルス幅をも
つ２値送信データの受信データＲＤが第５図に示すよう
に得られる。

この光復調器１３Ａを用いることで、第２の遅延回路１
０Ａにおくる位相遅延幅を送信データＳＤのパルス幅と
同一するような考慮を払う必要がなくなり、第２の遅延
回路の一般化をはかることができるほか、上記実施例と
同様の効果を奏する。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、光変調器において、
光発振器からの光信号と第１の遅延回路により遅延され
た光信号とを適当に合成することで変調波を作成して伝
送する一方、光変調器において、上記変調波と第２の遅
延回路により遅延された変調波とを合成することで復調
出力を得るように構成したので、位相変調（ｐ　Ｓ　Ｋ
）方式による光伝送が行なえるようになり、装置構成を
極めて簡素にしなから、Ｓ／Ｎ比を改善できるとともに
、高速伝送および長距離伝送を可能とした光伝送変復調
装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はこの発明の一実施例による光伝
送変復ＷＡ装置を示すもので、第１図（ａ）は上記実施
例における光変調器を示すブロック図、第１図（ｂ）は
上記実施例における光復調器を示すブロック図、第２図
（ａ）、（ｂ）はいずれも上記実施例の装置の動作を説
明するためのタイミングチャート、第３図は伝送路とし
ての光ファイバの伝送損失特性例を示すグラフ、第４図
はこの発明の他の実施例を示す光復調器のブロック図、
第５図は同光復調器の動作を説明するためのタイミング
チャートである。 図において、１−光発振器、２・−第１の遅延回路、３
−第１の光スイッチ、４−第２の光スイッチ、５−第１
の光合成器、７−伝送路、８−光変調器、９−光分配器
、１０．ｌ０Ａ−第２の遅延回路、１１−第２の光合成
器、１２−光受信回路、１３．１３Ａ・−光復調器。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単一周波数の光信号を発振する光発振器と、同光発振器
   からの光を遅延させる第１の遅延回路と、同第１の遅延
   回路からの光出力を２値送信データに応じてオンオフす
   る第１の光スイッチと、上記光発振器からの光出力を上
   記２値送信データに応じ上記第１の光スイッチと逆位相
   でオンオフする第２の光スイッチと、上記の第１および
   第２の光スイッチからの出力を合成して変調波を出力す
   る第１の光合成器とを有する光変調器をそなえるととも
   に、伝送路を通じ入力される上記第１の光合成器からの
   変調波出力を分配する光分配器と、同光分配器からの一
   方の光出力を遅延させる第２の遅延回路と、同第２の遅
   延回路からの光出力と上記光分配器からの他方の光出力
   とを合成する第２の光合成器と、同第２の光合成器の出
   力から上記２値送信データを復調する光受信回路とを有
   する光復調器をそなえて構成されたことを特徴とする光
   伝送変復調装置。