WO2005088877A1 - 光送信装置および光伝送システム - Google Patents

光送信装置および光伝送システム Download PDF

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WO2005088877A1
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transmission
optical transmission
transmission device
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PCT/JP2005/000366
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Sachiko Takeuchi
Susumu Kirii
Takeshi Miyawaki
Kazuhiro Nojima
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0226—Fixed carrier allocation, e.g. according to service

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission device and an optical transmission system that can be used for optical communication, optical CATV, and the like.
  • CATV via a metal cable (for example, a coaxial cable or the like) has become widespread, and a CATV transmitting station transmits a multi-channel video signal in which signals of various modulation schemes are multiplexed as a transmission signal. Is often sent.
  • a metal cable for example, a coaxial cable or the like
  • a multi-channel video signal is electrically frequency-multiplexed by a plurality of subcarriers (subcarriers) having different frequencies, and the frequency-multiplexed video signal is optically modulated. Is converted to an optical signal and transmitted through an optical fiber.
  • the direct current modulation is performed by changing the injection current to the semiconductor laser with a wideband frequency multiplexed video signal and performing electrical Z optical conversion (hereinafter, this is referred to as "EZO conversion").
  • EZO conversion electrical Z optical conversion
  • the wavelength gap that causes the oscillation wavelength of the laser to broaden is affected by the nonlinearity of the semiconductor laser (LD), optical amplifier, optical fiber transmission line, etc., and "intermodulation distortion” is generated.
  • multiplexing that is, the number of channels, the degree of optical modulation, and the transmission distance are limited.
  • an optical transmission system aimed at improving the distortion characteristics has been proposed.
  • a frequency-multiplexed electric signal is divided into a plurality of frequency bands.
  • LDs semiconductor lasers
  • the electric signal of the divided band is injected into the semiconductor laser.
  • an optical signal is generated by direct modulation.
  • Patent Document 1 a system in which optical signals in the above-mentioned different wavelength ranges, which are generated by directly modulating each divided band, are multiplexed into one and optically transmitted through an optical fiber.
  • an external modulation method is also known as a modulation method different from the direct modulation method.
  • this external modulation method when modulated by this external modulation method, nonlinear light scattering inside an optical fiber, for example, will be described in detail later. Susceptible to SBS (Stimulated Brillouin Scattering). For this reason, there is a limit on the frequency band in which multiplexing of SBS suppression signals is frequently performed. Under these circumstances, it is difficult to transmit a wideband multi-channel video signal.
  • the present invention has been made to solve the conventional problems, and has as its object to provide at low cost an optical transmission device capable of realizing further multi-channel transmission and an increase in transmission distance. You.
  • Another object of the present invention is to provide an optical transmission system capable of low-cost transmission.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-164868
  • the present invention firstly provides an optical transmitter for optically modulating a frequency multiplexed electric signal and transmitting the modulated signal.
  • First EZO conversion means for performing EZO conversion by an external modulation method to generate a first optical signal
  • second EZO conversion means for performing EZO conversion by a direct modulation method to generate a second optical signal
  • Multiplexing means for multiplexing the first optical signal and the second optical signal, and wherein the first EZO conversion means modulates the low frequency electric signal of the frequency multiplexed electric signal.
  • the second EZO converter generates the second optical signal modulated by an electric signal on the high frequency side of the frequency multiplexed electric signal.
  • An external modulation method is used for the first optical signal that is modulated by the transmission signal on the wave side.
  • the wavelength “chabing” wavelength spread
  • EZO conversion is performed by the direct modulation method.
  • the direct modulation type EZO conversion is cheaper than the external modulation type, so that the cost can be reduced.
  • the present invention provides that the transmission signal on the low frequency side is a multi-channel AM signal and a Z or QAM signal,
  • the transmission signal on the high frequency side is a multi-channel FM signal and a Z or PSK signal.
  • the transmission signal (first optical signal) in the UHFZVHF (described later) band that multiplexes terrestrial analog Z digital signals and the like.
  • the required level of noise characteristics and distortion characteristics is not so high, so that direct modulation can be adopted.
  • the frequency band is divided according to the superiority of the noise characteristic and the distortion characteristic, and the optical modulation is performed using different optical modulation methods, and then combined after the optical modulation. Therefore, it is possible to realize good multi-channel optical transmission with a single optical fiber without narrowing the frequency band.
  • the first optical signal modulated by the low-frequency side multi-channel AM signal and the Z or QAM signal is an optical transmission device for transmitting the optical signal to an optical receiving device.
  • the optical output level is higher than a required value by a value higher than the second optical signal modulated by the multi-channel FM signal on the high frequency side and the Z or PSK signal.
  • the noise characteristic requirement is so high.
  • the required CNR and, consequently, good reception characteristics can be secured.
  • the present invention includes an optical amplifier that amplifies the multiplexed optical signal.
  • the first optical signal at the time of optical input to the optical amplifier is set so that the first optical signal has a required value higher than the second optical signal by a required value or more at the time of output of the optical amplifier. It is characterized in that the optical input level is higher than a required value than the second optical signal.
  • an EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier: erbium-doped fiber amplifier
  • a specific phenomenon occurs in which the level difference decreases due to the gain saturation of the optical amplifier.
  • the level difference between the two wavelengths is set higher by an amount that allows for this specific phenomenon.
  • the optical receiver can input an optical signal of two wavelengths with a required level difference. Therefore, even if a high-power optical amplifier is used in the transmission means, the required CNR (carrier-to-noise power ratio) can be obtained. And good reception characteristics can be secured.
  • the present invention is characterized in that the degree of light modulation of the multi-channel FM signal on the high frequency side is set to a specific value or more.
  • the present invention is characterized in that the wavelength interval between the optical signals is set within a predetermined value range.
  • the wavelength spacing is too narrow, for example, the transmission characteristics of the optical fiber will be affected by the nonlinear effects peculiar to the optical fiber such as four-wave mixing (Cross Phase Modulation) and the like. Causes deterioration.
  • the wavelength interval is kept constant to avoid the above-described inconvenience.
  • a seventh aspect of the present invention is the optical transmission device described above,
  • a single optical fiber transmitting the first and second optical signals multiplexed by the multiplexing means
  • the subscriber's house can receive multi-channel video signals with a single OZE conversion means, so that it can be received by existing low-cost equipment and can transmit and receive multi-channel video signals over a wide band. It can be realized at low cost as an optical transmission system that can perform the above.
  • FIG. 1 is a configuration block diagram showing an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration block diagram showing an optical transmission device of the optical transmission system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration block diagram showing an optical receiver of the optical transmission system.
  • ⁇ 4 A graph showing the relationship between the wavelength distribution of the first and second optical signals used in the first embodiment of the present invention and the light intensity
  • FIG. 5 is a graph showing the optical level difference dependence of the CNR in the first optical signal in the first embodiment
  • FIG. 6 is a graph showing the optical modulation factor dependence of CNR in the second optical signal
  • FIG. 7 is a configuration block diagram showing an optical transmission system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the optical level difference dependency of CNR in the first optical signal in the second embodiment
  • FIG. 9 is a graph showing a correlation between gain and wavelength in the EDFA in the second embodiment.
  • Reference numeral 2 denotes a (wavelength multiplexing) optical transmitter
  • 20A to 20D are first to fourth signal output means (signal sources)
  • 20A is a terrestrial analog signal (AM signal)
  • 20B is a terrestrial digital signal (QAM Signal)
  • 20C is a CATV broadcast signal (AM and Z or Q AM signal)
  • 20D is a BS signal (FM signal)
  • 21 is an electric signal multiplexing means
  • 22 is a first EZO converter
  • 24 is a second EZO Conversion section
  • 25 is the attenuation section
  • 26 is the multiplexing section
  • optical transmission means optical fiber
  • 5 is a (wavelength multiplexing) optical receiver
  • 51 is an OZE converter
  • 52 is an amplifier
  • 54 is a tuner and a television receiver
  • 6, 6A and 6B are optical amplifiers
  • PI is the first optical signal (intensity)
  • P2 is the second optical signal (intensity)
  • FIG. 1 shows an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention.
  • This optical transmission system constitutes an optical CATV network system, and comprises an optical transmission device 2 and an optical transmission means. 3, a branching means 4, and an optical receiver 5.
  • an external modulation method that does not cause dispersion and has excellent noise and distortion characteristics is preferable.
  • the frequency band of this external modulation scheme is limited by a superimposed signal for receiving the influence of nonlinear effects such as SBS and for suppressing it immediately.
  • the transmission characteristic on the high frequency side (such as an FM signal) is required to have low transmission characteristics.
  • the optical modulation is performed by a direct modulation type EZO converter that is separately provided without superimposing on the optical signal. That is, in the present invention, the transmission signal is divided into two bands according to the frequency level and the required characteristics, and the transmission signal on the low frequency side is optically modulated by external modulation, and the transmission signal on the high frequency side is optically modulated by direct modulation.
  • two EZO converters are provided, and then these optically modulated optical signals are multiplexed.
  • the first to fourth signal output means 20 A to 20 D which are signal sources, and the first to third electric signals are multiplexed.
  • the broadcasting station S has a unit 21, a first EZO conversion unit 22 using an external modulation method, a second EZO conversion unit 24 using a direct modulation method, an attenuation unit 25, and a multiplexing unit 26. It has a configuration.
  • the optical transmitting apparatus 2 converts the optical signals of two wavelengths (11, ⁇ 2) in the 1.5 m band, each modulated by the frequency multiplexed video signal, into an optical wavelength multiplexed signal, which will be described later. Through one optical fiber 3, the optical power is transmitted to each subscriber's home ⁇ side at the broadcasting station building S side.
  • a transmission signal on the low frequency side is output.
  • the terrestrial analog AM signal, terrestrial digital QAM signal and CATV signal i.e., AM and Z or QAM signal, which are video signals
  • the electrical signal 1 is combined by the electrical signal 1 and is converted into a first optical signal having a first wavelength ⁇ 1 by being input to the EZO converter 22.
  • the first and third signal output means 20 ⁇ -20C respectively output AM signals such as analog signals for terrestrial broadcasting and QAM (Quadrature Amplitude Modulation; phase modulation and amplitude modulation) such as digital terrestrial signals.
  • a transmission signal (frequency multiplexed video signal) on the low frequency side such as a signal and a CATV signal is output to the electric signal multiplexing unit 21.
  • the respective outputs of the first to third signal output means 20A to 20C are connected to the input of the electric signal multiplexing unit 21.
  • a frequency multiplexed video signal obtained by multiplexing the electric signals on the low frequency side output from the electric signal multiplexing unit 21 is output to the first EZO conversion unit 22 using an external modulation method. For this reason, the output of the electric signal multiplexing unit 21 is connected to the input of the first EZO conversion unit 22.
  • the fourth signal output means 20 D outputs a high-frequency side transmission signal (frequency multiplexed video signal) to the second EZO conversion section 24.
  • the high frequency side frequency multiplexed video signal is, for example, an FM signal or a PSK signal such as a satellite broadcast (BS) signal, and is directly modulated by the second EZO conversion unit 24 using a second optical signal having a second wavelength ⁇ 2. Converted to a signal.
  • the first EZO converter 22 of the present embodiment includes, for example, a semiconductor laser (LD) as a light source and an external modulator (for example, an LN modulator or an EA modulator).
  • LD semiconductor laser
  • an external modulator for example, an LN modulator or an EA modulator
  • a distributed feedback semiconductor laser (DFB-LD) suitable for large-capacity long-distance communication by stable single-mode oscillation is used as the semiconductor laser (LD) as the light source of the present embodiment. ing.
  • the LN modulator uses a Mach-Zehnder external modulator that uses an electro-optic effect (specifically, the Pockels effect) in which the refractive index changes when a voltage is applied, and has a very wide band. Good light intensity modulation without "chabing" can be performed at high speed .
  • This Mach-Zehnder type external modulator has excellent intermodulation distortion characteristics, unlike a direct modulation type, since no wavelength chirp occurs in principle during modulation. Also, since the input / output characteristics of the modulator are sinusoidal, waveform distortion can be expressed by a simple expression, so that distortion compensation is easy.
  • chambering refers to a phenomenon in which, when direct modulation is performed by changing an injection current to a semiconductor laser, a refractive index changes internally, and as a result, a wavelength changes. When this chabbing occurs, the wavelength spectrum spreads, and is affected by the chromatic dispersion of the long-distance fiber, thereby limiting the transmission distance.
  • the EA modulator utilizes the electric field absorption effect of a semiconductor, and applies an electric field to the n- and p-type layers sandwiching the waveguide layer of the multiple quantum well structure to form a conduction band.
  • Light intensity modulation is performed by changing the energy level difference (band gap) in the valence band and changing the amount of photon absorption, enabling downsizing and realizing light intensity modulation at low voltage. it can
  • the second EZO converter 24 generates light (second optical signal) of the second wavelength 2 (1.560 m), and uses a semiconductor laser (LD). I have.
  • the second EZO converter 24 modulates the laser injection current with a frequency-multiplexed high-frequency electrical signal (frequency multiplexed video signal) such as a satellite broadcast (BS) signal, thereby obtaining a light intensity.
  • BS satellite broadcast
  • the modulation is performed, and the second optical signal is emitted at the optical output P2.
  • the wavelength interval between the first and second optical signals (the wavelength interval ⁇ between the two optical signals as shown in FIG. 4) is within a required fixed range (for example, 5 nm in the present embodiment). It has been adjusted.
  • the frequency band for optical modulation by the external modulation method is a low frequency band (about 70 to 770 MHz) including terrestrial analog and digital signals in the UHFZVHF band that generates the optical output P1 of the first wavelength. ) Only, excluding high frequency bands (approximately 1000-1350 MHz) including satellite broadcast (BS) signals. The frequency of the SBS suppression signal is considered to be effective outside the low frequency band, When transmitting only the frequency band, there is no need to perform down-conversion to narrow the band.
  • SBS satellite broadcast
  • the SBS Stimulated Brillion Scattering is a phenomenon in which, when an optical power of a certain intensity or more is input to an optical fiber, reflected light having a wavelength slightly shifted from the input wavelength is generated. , Means scattering by acoustic vibration (phonon).
  • the attenuator 25 provides a level difference greater than or equal to a required value in the optical output intensities of the first and second optical signals.
  • the multiplexing unit 26 multiplexes and couples the first and second two-wave optical signals ( ⁇ 1 and ⁇ 2), and includes an optical coupler, for example, an optical fiber power bra (other than this). For example, a planar waveguide type optical coupler may be used.
  • the first and second optical signals ( ⁇ 1, ⁇ 2) multiplexed by the multiplexing unit 26 are transmitted to each subscriber having the optical receiver 5 via one optical fiber as the optical transmission means 3. It is transmitted to the house all at once.
  • the optical transmission means 3 constitutes a part of a fiber to the home (FTTH) type optical CATV network using an SMF (Single Mode Fiber) optical fiber. Is optically connected to one end of the optical receiver 5, and the other end is connected to an O / converter 51 of the optical receiver 5 which will be described later.
  • FTTH fiber to the home
  • SMF Single Mode Fiber
  • the optical CATV network of the present invention is not limited to FTTH, but is connected to a building such as an office by an optical fiber, and a metal cable is used for drawing in beyond the FTTB (Fiber To The Building) or the like.
  • FTTC fiber to the curve
  • FTTC fiber to the curve
  • the branching means 4 is for branching an optical signal to each subscriber's house to be transmitted, and uses a light bra (optical branching device).
  • a light bra optical branching device
  • Various types such as a coupler type and a planar waveguide type are applicable.
  • the optical receiver 5 includes an OZE converter 51, an amplifier 52, and the like in an optical network unit (ONU; Optical Network Unit), a tuner, a television receiver 54, and the like. It has.
  • the OZE conversion unit 51 receives optical signals of the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 transmitted through the optical fiber as the optical transmission means 3 and collectively receives them.
  • ⁇ Convert That is, the ⁇ conversion unit 51 converts a terrestrial analog AM signal, a terrestrial digital QAM signal, a CATV signal, and a satellite signal from two optical signals output from a signal source and multiplexed as frequency-multiplexed video signals of each channel.
  • Each (video) electric signal corresponding to a broadcast (BS) signal or the like is converted into a frequency-multiplexed electric signal, and these electric signals are output to the amplifier 52.
  • BS broadcast
  • the OZE conversion unit 51 may be, for example, an APD photodiode having a higher sensitivity than a PIN photodiode used as a light receiving element.
  • the optical signal of the entire band is collectively received by one light receiving element, which is the OZE conversion unit 51. Therefore, a desired signal is extracted by a known means. Configure to be! /
  • the tuner and the television receiver 54 are connected to an optical network unit (ONU) via a coaxial cable or the like without using an STB (Set Top Box) or the like.
  • ONU optical network unit
  • STB Set Top Box
  • At least the light output intensity Pl [dB] from the first EZO converter 22 is higher than that from the second EZO converter 24 in order to secure sufficient transmission quality.
  • the optical output intensity is configured to be larger than P2 [dB].
  • the high-frequency band optical signal that is, the second optical signal
  • the high-frequency band optical signal is used in order to suppress the noise characteristic to a required level or less and to secure sufficient transmission quality. It is effective to improve the CNR by increasing the modulation factor.
  • the modulation degree is 3.3 [%] or more.
  • M2 Degree of direct light modulation in the second EZO converter 24
  • the wavelength interval ( ⁇ ) In order to prevent noise characteristics and distortion characteristics from deteriorating due to nonlinear effects such as modulation (Modulation), the wavelength interval ( ⁇ ) needs to be larger than a required range.
  • an optimum wavelength interval ( ⁇ ) is, for example, the condition of the following equation.
  • the optical transmission system according to the present embodiment differs from the first embodiment in that a multi-channel signal (frequency multiplexed video signal) is distributed to a large number of subscribers (or long-distance transmission may be performed). Therefore, as shown in FIG. 7, the point is that the optical amplifier 6 is provided in multiple stages (in this embodiment, two stages of optical amplifiers 6A and 6B). Thus, the first and second optical signals 1 and ⁇ 2 are configured to have a high output.
  • the optical amplifier 6 amplifies the optical signal according to the transmission characteristics of the optical transmission means (optical fiber) 3 for transmitting the first and second optical signals ⁇ 1 and ⁇ 2 of the two waves to the optical receiver.
  • the optical level of one optical signal (wavelength ⁇ 1) is higher than the second optical signal (wavelength ⁇ 2) by a required value or more.
  • an erbium-doped optical fiber amplifier that combines an erbium-doped optical fin having a transition corresponding to the 1.55 m band and a semiconductor laser is used. It is excellent in terms of characteristics and broadband.
  • the optical amplifier is not particularly limited to the EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier).
  • EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier
  • FSA optical fiber Raman amplifier
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • Various types are applicable.
  • At least the optical output intensity Pl [dB] of the first EZO converter 22 is higher than the second
  • the optical output intensity of the EZO converter 24 is configured to be larger than P2 [dB].
  • the level difference between the light intensities of the two waves output from the first and second EZO converters 22 and 24 is expressed by the following equation:
  • this is to check the correlation between the optical level difference between two waves at the time of light reception and the CNR (Carrier to Noise Power Ratio) using the optical transmission system.
  • CNR Carrier to Noise Power Ratio
  • the graph of FIG. 8 showing the CNR light level difference dependence also shows that the CNR is improved as the level difference increases.
  • the light output intensities Pl and P2 at the first and second EZO converters 22 and 24 must be 10.5 dB or more as shown in the above equation (4). It is necessary to make a difference.
  • the level difference at the time of optical output between the first and second EZO converters 22 and 24 (see FIG. 2) relating to the required two-wave separation is the same as that of the first embodiment. And different. The reason is as follows.
  • the optical amplifier 6 when the optical amplifier 6 is used in a high-output saturated state, light of two wavelengths ( ⁇ 1, 2) having a certain light level difference is input to the optical amplifier 6. In this case, a unique phenomenon occurs in which the difference between the light levels of the two wavelengths ( ⁇ 1, ⁇ 2) is reduced.
  • the light level difference is increased by at least 4 [dB] compared to the value of 6.5 [dB] in equation (1), and the light level difference is set to 10.5 [dB]. .
  • a no-power optical amplifier can be used.
  • the gain with respect to wavelength needs to set the wavelength interval to a certain value or less in order to obtain a stable amplification factor and the like. Therefore, in the present embodiment, the wavelength interval is set to, for example, 5 nm.
  • frequency conversion CATV original broadcast signals, BS broadcast signals, etc.
  • an external modulation method is used for a first optical signal modulated by a transmission signal on the low frequency side where good noise characteristics and distortion characteristics are required among wideband frequency multiplexed electric signals. Is adopted.
  • the wavelength “chabbing” (broadening of the wavelength) is small, so that deterioration of various transmission characteristics due to chromatic dispersion, such as distortion deterioration due to the spread of the optical signal spectrum, is avoided. it can.
  • EZO conversion is performed by the direct modulation method.
  • the direct modulation type EZO converter is compared with the external modulation type. It is inexpensive and can reduce costs. As a result, it is possible to further increase the number of channels and extend the transmission distance, as well as to reduce the cost of optical receivers and optical transmission systems, and to reduce the cost for optical communications such as optical communications and optical CATV. Useful for optical transmission systems.

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Abstract

　本発明の課題は、更なる多チャンネル化と伝送距離の拡大が低コストで実現可能になる光送信装置及び光伝送システムを提供することである。 　本発明において、広帯域の周波数多重電気信号のうち良好な雑音特性、歪特性が要求される低周波側の送信信号で変調する第１の光信号（λ１）に対しては、第１のＥ／Ｏ変換手段（２２）により外部変調方式で光変調する。一方、伝送特性の要求がそれほど高くない高周波側の送信信号で変調する第２の光信号（λ２）に対しては、第２のＥ／Ｏ変換手段（２４）により直接変調方式でＥ／Ｏ変換を行う。これにより、更なる広帯域、多チャンネル化と伝送距離の拡大が実現可能になる光送信装置及び光伝送システムが低コストで実現可能となる。

Description

明 細 書
光送信装置および光伝送システム
技術分野
[0001] 本発明は、光通信、光 CATVなどに用いることができる光送信装置および光伝送 システムに関するものである。
背景技術
[0002] 近年、メタルケーブル（例えば、同軸ケーブルなど）を介する CATVが普及しており 、この CATVの送信局からは、送信信号として多様な変調方式の信号が多重化され た、多チャネル映像信号を送信することが多い。
[0003] 一方、光ファイバを利用した光伝送システムも各種開発されており、例えば光 CAT Vなどでも、多チャンネルィ匕を実現するために、送信周波数の広帯域化が要求され ている。また、このような広帯域ィ匕の状況の下では、光ファイバでの低損失性、広帯 域特性を生かすため、副搬送波多重伝送方式 (以下、これを「SCM (Sub Carrier Multiplexing)光伝送方式」とよぶ。 )が有効である。
[0004] この SCM光伝送方式は、例えば多チャネルの映像信号を、各々周波数の異なる 複数のサブキャリア（副搬送波）によって電気的に周波数多重するとともに、その周波 数多重映像信号を光強度変調して光信号に変換し、それを光ファイバで伝送するも のである。
[0005] ところが、この SCM光伝送方式では、広帯域の周波数多重映像信号により半導体 レーザへの注入電流を変動させ、電気 Z光変換 (以下、これを「EZO変換」とよぶ） する「直接変調」を行うと、レーザの発振波長に広がりを生じる波長チヤープにより、 半導体レーザ (LD)、光アンプ、光ファイバ伝送路などの非線形性の影響を受け、「 相互変調歪」が発生する。この相互変調歪を抑制するためには、多重性、つまりチヤ ンネル数、光変調度、伝送距離に制限が生じる。
[0006] そこで、この歪特性の改善を目的とした光伝送システムも提案されて 、る。このよう な光伝送システムとしては、例えば、周波数多重された電気信号を複数の周波数帯 域に分割する。そして、複数の各半導体レーザ (LD)で ΕΖΟ変換する際に、前述の 分割した帯域の電気信号を半導体レーザに注入する。このようにして、直接変調によ つて光信号を生成する。その後、分割帯域ごとにそれぞれ直接変調して生成した前 述の異なる波長域の光信号をひとつに合波し、光ファイバで光伝送するといつたシス テムが知られている（例えば、特許文献 1参照)。
[0007] ところが、前述の歪改善を目的とした光伝送システムによれば、電気信号の変調方 式によらず、一様に直接変調方式により EZO変換するために、複数の半導体レー ザを使用することに対して、歪改善のコストパフォーマンスが良くな力つた。
[0008] 一方、この直接変調方式とは別の変調方式として、外部変調方式も知られて 、るが 、この外部変調方式で変調すると、光ファイバ内部での非線形光散乱、例えば後に 詳述する SBS (誘導ブリルアン散乱)などの影響を受けやすい。このため、 SBS抑制 用の信号を多重させることが多ぐ周波数帯域に制限がある。このような事情から、広 帯域の多チャネル映像信号は伝送するのが難 、。
[0009] 本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、更なる多チャンネルィ匕と 伝送距離の拡大が実現可能になる光送信装置を低コストで提供することを目的とす る。
また、本発明は、低コストィ匕が可能な光伝送システムを提供することを目的とする。
[0010] 特許文献 1：特開 2002— 164868号公報
発明の開示
[0011] 本発明は、第 1に、周波数多重電気信号で光変調して送信する光送信装置であつ て、
外部変調方式で EZO変換して第 1の光信号を生成する第 1の EZO変換手段と、 直接変調方式で EZO変換して第 2の光信号を生成する第 2の EZO変換手段と、 前記第 1の光信号と、前記第 2の光信号とを合波する合波手段とを備え、 前記第 1の EZO変換手段は、前記周波数多重電気信号のうちの低周波側の電気 信号によって、変調された前記第 1の光信号を生成し、
前記第 2の EZO変換手段は、前記周波数多重電気信号のうちの高周波側の電気 信号によって、変調された前記第 2の光信号を生成することを特徴として 、る。
広帯域の周波数多重電気信号のうち良好な雑音特性、歪特性が要求される低周 波側の送信信号で変調する第 1の光信号に対しては、外部変調方式を採用する。こ の外部変調方式により光変調を行うと、波長「チヤ一ビング」（波長の広がり）が小さい 。従って、例えば光信号のスペクトルが広がることによる歪劣化など、波長分散による 各種伝送特性の劣化を回避できる。
一方、伝送特性の要求がそれほど高くない高周波側の送信信号で変調する第 2の 光信号に対しては、直接変調方式により EZO変換を行う。一般に直接変調型の EZ O変 は外部変調型と比較して安価であるため、コストの削減が図れる。
[0012] また、本発明は、第 2に、前記低周波側の送信信号が、多チャンネル AM信号及び Z又は QAM信号であり、
前記高周波側の送信信号が、多チャンネル FM信号及び Z又は PSK信号であるこ とを特徴としている。
これにより、地上波アナログ Zデジタル信号等を多重する UHFZVHF (後述する） 帯の送信信号 (第 1の光信号）については、雑音特性、歪特性についての高特性を 確保できるようになる。一方、 BS放送信号等を多重する高周波帯の送信信号 (第 2 の光信号）に対しては、雑音特性、歪特性についての要求レベルがそれほど高くな いので、直接変調が採用可能となる。このように、雑音特性、歪特性の優劣に応じて 周波数帯域を分割して異なる光変調方式で光変調し、その光変調後に合波させて ある。従って、周波数帯域を狭めることなく広帯域のまま、 1本の光ファイバで多チヤ ンネルの良好な光伝送が実現可能となる。
[0013] また、本発明は、第 3に、前記低周波側の多チャンネル AM信号及び Z又は QAM 信号で変調する前記第 1の光信号が、前記光信号を光受信装置へ伝送する光伝送 手段の伝送特性に応じて、前記高周波側の多チャンネル FM信号及び Z又は PSK 信号で変調する前記第 2の光信号よりも、所要値以上光出力レベルが高いことを特 徴としている。
この構成により、雑音特性の要求が高い第 1の光信号に関して、雑音特性の要求 がそれほど高くな 、第 2の光信号よりも一定値以上高 、光レベルを確保することで、 受信の際に所要の CNR、延いては良好な受信特性が確保できる。
[0014] また、本発明は、第 4に、前記合波後の光信号を増幅する光アンプを備えるとともに 前記光アンプ出力時に前記第 1の光信号の方を前記第 2の光信号よりも所要値以上 光出力レベルを高くするよう、前記光アンプへ光入力時の前記第 1の光信号の方を 前記第 2の光信号よりも所要値以上光入力レベルを高くすることを特徴としている。 通常、光アンプとしてハイパワー出力が可能な後述の EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier；エルビウム添カ卩光ファイバ増幅器）などを使用し、この光アンプに光レベル 差がある 2波長の光信号を入力すると、光アンプの利得飽和によりレベル差が減少 する特有の現象を発生する。
そこで、本発明では、この特有現象を見込んだ分だけ 2波長のレベル差を高めに 設定している。これにより、光受信装置では、 2波長の光信号を所要のレベル差で入 力できるので、伝送手段中にハイパワーな光アンプを使用しても、所要の CNR (搬送 波対雑音電力比)が得られ、良好な受信特性が確保できる。
[0015] また、本発明は、第 5に、前記高周波側の多チャンネル FM信号の光変調度を特定 値以上とすることを特徴として 、る。
この構成により、高周波側の多チャンネル FM信号でも、所要の雑音特性を確保す ることがでさる。
[0016] また、本発明は、第 6に、前記各光信号の波長間隔を所定値の範囲内とすることを 特徴としている。
例えば、 2波長の光信号に対して、例えば波長間隔が狭すぎると後述する四光波 混合（Four Wave Mixing)や相互位相変調（Cross Phase Modulation)などの光フアイ バ特有の非線形効果によって伝送特性の劣化をもたらす。一方、波長間隔が広すぎ ると、光アンプの波長依存性などから、 2波長の光信号に対して良好な光増幅を行う ことが難しくなる。このような事情から、本発明では、波長間隔を一定に確保し、上記 した不都合が発生するのを回避して 、る。
[0017] 本発明は、第 7に、上記の光送信装置と、
上記の合波手段で合波された第 1および第 2の光信号とを伝送する単一の光フアイ バと、
第 1および第 2の光信号を一括受信する OZE変換手段を備える光受信装置とを有 することを特徴としている。
この構成により、加入者宅では、単一の OZE変換手段で多チャネル映像信号を受 信できるので、その分、低コストな既存の設備で受信でき、広帯域に亙る多チャネル 映像信号を送受信することができる光伝送システムとして低コストで実現可能となる。 図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る光伝送システムを示す構成ブロック図
[図 2]本発明の第 1の実施形態に係る光伝送システムの光送信装置を示す構成プロ ック図
[図 3]同光伝送システムの光受信装置を示す構成ブロック図
圆 4]本発明の第 1の実施形態に用いる第 1、第 2の光信号の波長分布と光強度の関 係を示すグラフ
[図 5]第 1の実施形態での同第 1の光信号における CNRの光レベル差依存性を示す グラフ
[図 6]同第 2の光信号における CNRの光変調度依存性を示すグラフ
[図 7]本発明の第 2の実施形態に係る光伝送システムを示す構成ブロック図
[図 8]第 2の実施形態での同第 1の光信号における CNRの光レベル差依存性を示す グラフ
[図 9]第 2の実施形態での EDFAにおける利得と波長との相関を示すグラフ 符号の説明
[0019] 2は (波長多重)光送信装置、 20A— 20Dは第 1一第 4の信号出力手段 (信号源)、 20Aは地上波アナログ信号 (AM信号）、 20Bは地上波デジタル信号 (QAM信号）、 20Cは CATV放送信号 (AM及び Z又は Q AM信号）、 20Dは BS信号 (FM信号）、 21は電気信号合波手段、 22は第 1の EZO変換部、 24は第 2の EZO変換部、 25 は減衰部、 26は合波部、
3は光伝送手段 (光ファイバ）、
4は分岐手段、
5は (波長多重)光受信装置、 51は OZE変換部、 52は増幅部、 54はチューナおよ びテレビジョン受像機、 6、 6A、 6Bは光アンプ、
PIは第 1の光信号 (強度)、 P2は第 2の光信号 (強度)、
λ ΐίま第 1の波長（1. 555 ^ m) , λ 2ίま第 2の波長（1. 560 μ m)
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
[第 1の実施の形態]
図 1は、本発明の第 1の実施形態である光伝送システムを示すものであり、この光伝 送システムは、光 CATVネットワークシステムを構成しており、光送信装置 2と、光伝 送手段 3と、分岐手段 4と、光受信装置 5とを備えている。
[0021] 一般に、光送信装置で送信信号を光変調する場合、原理上、分散が生じず雑音、 歪特性に優れる外部変調方式の方が好ましい。ところが、この外部変調方式は、 SB Sなどの非線形効果の影響を受けやすぐそれを抑制するための重畳信号により、周 波数帯域に制限がある。
そこで、特に周波数帯が広域ィ匕した送信信号などを用いる本発明では、（FM信号 などの）高周波側の送信信号については、要求される伝送特性が低いため、外部変 調方式の EZO変換器に重畳せず別途設けた直接変調方式の EZO変換器で光変 調させている。即ち、本発明では、送信信号を周波数の高低と要求特性に応じて 2帯 域に分け、低周波側の送信信号を外部変調によって光変調するとともに高周波側の 送信信号を直接変調により光変調するように、 EZO変換部を 2つ設けており、その 後でこれらの光変調された光信号どうしを合波させている。
[0022] 従って、図 2に示す光送信装置 2では、信号源である第 1一第 4の信号出力手段 20 A— 20Dと、第 1一第 3の電気信号を合波させる電気信号合波部 21と、外部変調方 式による第 1の EZO変換部 22と、直接変調方式による第 2の EZO変換部 24と、減 衰部 25と、合波部 26とを放送局舎 Sに備えた構成としている。そして、この光送信装 置 2は、周波数多重映像信号でそれぞれ変調した波長帯域が 1. 5 m帯の 2波長（ 1 1, λ 2)の光信号を、光波長多重信号として、後述する単一の光ファイバ 3を介し て、放送局舎 S側力 各加入者宅 Η側へ光送信して 、る。
[0023] 第 1一第 3の信号出力手段 20Α— 20Cからは、低周波側の送信信号 (周波数多重 映像信号)である地上波アナログ AM信号、地上波デジタル QAM信号および CAT V信号、つまり AM及び Z又は QAM信号が、電気信号合波部 21で合波されてひと つにまとめられた後、第 1の EZO変換部 22に入力して第 1の波長 λ 1の第 1の光信 号に変換される。
即ち、本実施形態では、第 1一第 3の信号出力手段 20Α— 20Cからは、それぞれ 地上放送用アナログ信号などの AM信号、地上波デジタル信号などの QAM ( Quadrature Amplitude Modulation;位相変調と振幅変調とを複合させた変調方式） 信号および CATV信号などの低周波側の送信信号 (周波数多重映像信号)が電気 信号合波部 21へ出力される。このため、これら第 1一第 3の信号出力手段 20A— 20 Cの各出力が、電気信号合波部 21の入力に接続されている。
また、この電気信号合波部 21から出力する低周波側の電気信号を合波した周波 数多重映像信号を外部変調方式による第 1の EZO変換部 22へ出力している。この ため、電気信号合波部 21の出力が第 1の EZO変換部 22の入力に接続している。
[0024] 一方、第 4の信号出力手段 20Dからは、高周波側の送信信号 (周波数多重映像信 号)を第 2の EZO変換部 24へ出力している。この高周波側周波数多重映像信号は 、例えば衛星放送 (BS)信号などの FM信号や PSK信号であって、第 2の EZO変換 部 24で直接変調方式で第 2の波長 λ 2の第 2の光信号に変換される。
[0025] 外部変調方式の第 1の ΕΖΟ変換部 22では、ひとつに合波された低周波側の多チ ヤンネル AMZQAM電気信号を用いて、光源からの光を外部変調させ、第 1の波長 λ 1 (= 1. 555 m)の光 (第 1の光信号)を光出力 P1で出射する。本実施形態の第 1の EZO変換部 22には、いずれも図示しないが、例えば光源である半導体レーザ（ LD)と、外部変調器 (例えば LN変調器や EA変調器など)などが設けられて 、る。
[0026] このうち、本実施形態の光源である半導体レーザ (LD)には、安定した単一モード の発振による大容量長距離通信に好適な分布帰還型の半導体レーザ (DFB - LD) を用いている。
[0027] 一方、 LN変調器には、電圧を印加すると屈折率が変化する電気光学効果 (具体 的には、ポッケルス効果)を利用したマッハツェンダー型外部変調器を用いており、 非常に広帯域で、「チヤ一ビング」のない良好な光強度変調を高速で行うことができる 。このマッハツェンダー型外部変調器は、直接変調方式のものとは異なり、変調時に 波長チヤープが原理上生じないため、相互変調歪特性が優れている。また、変調器 の入出力特性が正弦波状であるために生じる波形歪も入出力特性が簡単な式で表 せるため、歪補償も容易であるという特徴を有する。
なお、「チヤ一ビング」とは、半導体レーザへの注入電流を変化させて直接変調を 行うような場合に、内部で屈折率変化が生じ、その結果、波長が変化する現象のこと である。このチヤ一ビングが発生すると、波長スペクトルが広がるために長距離フアイ バの波長分散の影響を受け、伝送距離に制限をもたらす。
[0028] EA変調器は、半導体の電界吸収効果を利用したものであって、多重量子井戸構 造の導波層を挟んだ、 n、 p型層に電界を印加することで、伝導帯と荷電子帯にエネ ルギー準位差 (バンドギャップ)が変化し、光子吸収量が変化することで光強度変調 を行うものであり、小型化が可能であるとともに低電圧での光強度変調が実現できる
[0029] 第 2の EZO変換部 24は、第 2の波長え 2 (1. 560 m)の光 (第 2の光信号)を生 成するものであり、半導体レーザ (LD)が用いられている。また、この第 2の EZO変 換部 24では、衛星放送 (BS)信号などの周波数多重化された高周波側の電気信号 (周波数多重映像信号)でレーザの注入電流を変調することで、光強度変調を行うよ うになつており、第 2の光信号が光出力 P2で出射する。
なお、これら第 1、第 2の光信号の波長間隔（図 4に示すように、 2つの光信号の波 長間隔 Δ α )は、所要の一定範囲（例えば、本実施形態では、 5nm)に調整されてい る。
[0030] 一般に、外部変調方式で光変調する場合、前述したように、光波長スペクトルの幅 が狭いため、後述する「SBS」（誘導ブリルアン散乱)の影響を受けやすぐ SBS抑制 用の信号を多重させる必要がある。ところが、本実施形態では、外部変調方式で光 変調する周波数帯域としては、第 1の波長の光出力 P1を生成する UHFZVHF帯の 地上波アナログ、デジタル信号を含む低周波帯域（およそ、 70— 770MHz)のみで あり、衛星放送 (BS)信号を含む高周波帯域 (およそ、 1000— 1350MHz)を除いて ある。 SBS抑制用の信号の周波数は前記低周波帯域外が有効と考えられており、低 周波帯域のみを送信する場合は、帯域を狭めるダウンコンバートなども行う必要がな い。
[0031] なお、この SBS (Stimulated Brillion Scattering)とは、一定光量以上の強!、光パヮ 一を光ファイバに入力すると、入力波長力 少しずれた波長の反射光が発生する現 象であって、音響的振動 (フオノン）による散乱のことをいう。
[0032] 減衰部 25は、第 1、第 2の光信号の光出力強度に所要値以上のレベル差を設ける
(これについては、後に詳述する）ことにより、波長え 2の光信号による、波長 λ 1の光 信号の雑音特性の劣化を抑え、光受信装置 5の後述する ΟΖΕ変換部 51での 2波（ つまり、第 1、第 2の光信号（λ 1、 λ 2) )の ΟΖΕ変換後の雑音特性の確保を確実に 行うためのものであり、アツテネータ等が使用されている。
[0033] 合波部 26は、第 1、第 2の 2波の光信号（λ 1、 λ 2)を合波 ·結合させるものであり、 光結合器、例えば光ファイバ力ブラ (これ以外に、例えば平面導波型光結合器などで もよい）が用いられる。この合波部 26で合波された第 1、第 2の光信号（λ 1、 λ 2)は 、光伝送手段 3である 1本の光ファイバを介して光受信装置 5のある各加入者宅まで 一括して伝送される。
[0034] 光伝送手段 3は、 SMF (Single Mode Fiber)の光ファイバを使用して FTTH (Fiber To The Home)型の光 CATVネットワークの一部を構成しており、一端側が合波部 2 5の一端部に光学的に接続されているとともに、他端側が光受信装置 5の後述する O ,Ε変換部 51に接続されて!ヽる。
[0035] なお、本発明の光 CATVネットワークとしては、 FTTHに限らず、オフィスなどのあ るビルまで光ファイバで接続し、その先の引き込みにはメタルケーブルを使う FTTB ( Fiber To The Building)や、家庭の直前までは光ファイバで、その先の引き込みには メタルケーブルを使う FTTC (Fiber To The Curb)などでもよい。
[0036] 分岐手段 4は、伝送すべき各加入者宅への光信号の分岐を行うためのものであり、 光力ブラ (光分岐器)が使用されており、具体的には、光ファイバカップラ型、平面導 波路型などの各種タイプが適用可能である。
[0037] 光受信装置 5は、 OZE変換部 51と、増幅部 52などを光加入者線終端装置 (ONU ； Optical Network Unit)に備えるとともに、チューナおよびテレビジョン受像機 54など を備えている。
[0038] このうち、 OZE変換部 51は、光伝送手段 3である光ファイバを伝送して送り出され た第 1の波長 λ 1および第 2の波長 λ 2の光信号を一括受信し、これらを ΟΖΕ変換 させる。即ち、この ΟΖΕ変換部 51は、信号源から出力され各チャンネルの周波数多 重映像信号として多重化された 2波の光信号から、地上波アナログ AM信号、地上 波デジタル QAM信号、 CATV信号、衛星放送 (BS)信号等にそれぞれ対応する各 (映像)電気信号を周波数多重させたものに変換させるものであり、これらの電信信 号は増幅部 52へ出力する。
この OZE変換部 51には、本実施形態の場合、受光素子として具体的には、例え ば PINフォトダイオードが使用されている力 これより感度を高めた APDフォトダイォ ードでもよい。
[0039] なお、本実施形態では、この OZE変換部 51である 1個の受光素子により全帯域の 光信号を一括受信するようになっており、このため、公知の手段によって所望の信号 を抽出するように構成して！/、る。
[0040] チューナおよびテレビジョン受像機 54は、 STB (Set Top Box)などを介することなく 、光加入者線終端装置 (ONU)と同軸ケーブルなどで接続されて 、る。
[0041] 次に、本実施形態の光送信装置 2と光受信装置 5とを用いた光伝送システムにつ V、て、各要素 (パラメータ)の設定条件を具体的に説明する。
(I)本発明の光伝送システムでは、十分な伝送品質を確保するため、少なくとも、第 1の EZO変換部 22からの光出力強度 Pl [dB]のほうが、第 2の EZO変換部 24から の光出力強度 P2[dB]よりも大きくなるように構成している。
[0042] (I A)即ち、第 2の EZO変換部 24で EZO変換するのは、衛星放送 (BS)信号等 の、つまり高周波側の FM信号及び Z又は PSK信号であって、この FM信号及び Z 又は PSK信号は本質的に雑音の要求特性が低い。そこで、本実施形態では、この 第 2の EZO変換部 24の光出力強度 P2の方のレベルを低下させることで所要のレべ ル差を確保するように構成しており、光受信装置 5での 2波の OZE変換後の電気信 号の雑音特性確保を確実に行うようになって!/ヽる。
[0043] 特に、本実施形態では、例えば、第 1、第 2の EZO変換部 22、 24から光出力の際 のレベル差が、次式
Pl-P2>6. 5 [dB] · · · (1)
但し、 PI ;第 1の EZO変換部 22の出力
Ρ2；第 2の ΕΖΟ変換部 24の出力
を満足するように設定してある。
[0044] (Ι-Β)
この関係式の根拠を以下に述べる。本実施形態に力かる光伝送システムを用いて 受光時の 2波の光レベル差と CNR (Carrier to Noise Ratio :搬送波対雑音電力比）と の相関を調べる。そこで、これらの要素について計測してみたところ、図 5に示すよう な関係が得られた。
[0045] この CNR光レベル差依存性を示す図 5のグラフによれば、レベル差が大きくなるに つれて、 CNRが改善されることがわ力る。
例えば、 CNRとして、本実施形態の場合には 45 [dB]が必要であるとの知見を得 ている。そこで、この 45 [dB]を確保するには、第 1、第 2の EZO変換部 22、 24から 出力する 2波での光出力強度 Pl、 P2について、前述した（1)式のように、 6. 5 [dB] 以上のレベル差をつける必要があることがわかる。
[0046] (II)一方、高周波帯の光信号、つまり第 2光信号にっ 、ては、雑音特性を所要レべ ル以下に抑えて十分な伝送品質を確保するため、この高周波帯の光変調度を増大 させて CNRを改善する方法が有効である。
即ち、光変調度と CNRとの相関性を調べるために、これらの要素について計測して みたところ、図 6に示すような関係が得られた。この CNR変調度依存性を示す図 6の グラフにより、変調度が高くなるにつれて、 CNRが改善されることがわかる。
[0047] 例えば、高周波帯の CNRとして、例えば 17[dB]を確保するには、第 2の EZO変 換部 24での直接光変調の際に、変調度が 3. 3 [%]以上、つまり
M2>0. 033 · · · (2)
但し、 M2 ;第 2の EZO変換部 24での直接光変調度
にする必要があることがわかる。
[0048] (III)さらに、光強度が大きくなりすぎると、光の電界によって誘起され屈折率に影 響を与える分極が、電界の大きさに比例しなくなる (線形性が崩れる）現象を招く。い わゆる非線形性を発生する。そこで、これに対する対策も必要となる。
[0049] 例えば、 2つ以上の光が相互作用して新しい光を発生させる四光波混合 (Four
Wave Mixing)、他の光の強度により位相が変化する相互位相変調（Cross Phase
Modulation)などの非線形性効果による雑音特性、歪特性の劣化を防止するために は、波長間隔（Δ α )が、所要範囲以上あることが必要である。
[0050] 今回の CNR等の測定には最適な波長間隔（ Δ α )として例えば、次式の条件
Δ a = 5 [nm] …（3)
を満たすように設定した。
[0051] [第 2の実施形態]
次に、本発明の第 2の実施形態に係る光伝送システムについて、図 7—図 9を参照 しながら説明する。なお、本実施形態において、第 1の実施形態と同一部分には同 一符号を付して重複説明を避ける。
[0052] 本実施形態の光伝送システムが、第 1の実施形態と異なるのは、多数の加入者に 対応して多チャンネル信号 (周波数多重映像信号)を配信させる (あるいは、長距離 送信でもよい)ため、図 7に示すように、光アンプ 6を多段 (本実施形態では、 2段の光 アンプ 6A、 6B)に設けている点である。これにより、第 1、第 2の光信号え 1、 λ 2を高 出力化させるように構成して 、る。
[0053] 光アンプ 6は、 2波の第 1、第 2光信号 λ 1、 λ 2を光受信装置へ伝送する光伝送手 段 (光ファイバ） 3の伝送特性に応じて光増幅し、第 1光信号 (波長 λ 1)の方を第 2の 光信号 (波長 λ 2)よりも所要値以上光レベルを高くしている。
本実施形態の場合、 1. 55 m帯に対応した遷移を持つエルビウムドープ光フアイ ノ と半導体レーザを組み合わせたエルビウムドープ光ファイバ増幅器 (EDFA)が用 いられており、これは高出力、低雑音性、広帯域などの点で優れている。
[0054] なお、この光アンプには、特にこの EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)に限定さ れるものではなぐこれ以外に、例えば光ファイバラマン増幅器 (FRA)、半導体光増 幅器 (SOA)などの各種タイプのものが適用可能である。
[0055] 次に、本実施形態の光送信装置 2と光受信装置 5とを用いた光伝送システムにつ 、て、各要素 (パラメータ)の設定条件を具体的に説明する。
本実施形態の光伝送システムでは、第 1の実施形態で説明した (I)一 (III)と同様の 条件が課せられており、これについて以下に説明する。
(I)十分な伝送品質を確保するため、本実施形態でも第 1の実施形態と同様に、少 なくとも、第 1の EZO変換部 22の光出力強度 Pl [dB]のほうが、第 2の EZO変換部 24の光出力強度 P2[dB]よりも大きくなるように構成している。
[0056] 特に、本実施形態では、例えば、第 1、第 2の EZO変換部 22、 24 (図 2参照)から 出力する 2波の光強度のレベル差が、次式
Pl-P2> 10. 5 [dB] · · · (4)
を満足するように、設定してある。
[0057] 即ちこれは、本実施形態でも、光伝送システムを用いて受光時の 2波の光レベル差 と CNR (Carrier to Noise Ratio :搬送波対雑音電力比）との相関を調べるために、こ れらの要素について計測してみたところ、図 8に示すような関係が得られた。
そして、またこの CNR光レベル差依存性を示す図 8のグラフでも、レベル差が大き くなるにつれて、 CNRが改善されることがわ力る。
例えば、 CNRとして 45 [dB]を確保するには、第 1、第 2の EZO変換部 22、 24で の光出力強度 Pl、 P2について、前式 (4)に示すように、 10. 5dB以上の差をつける 必要がある。
[0058] このように、必要とする 2波分離に関する第 1、第 2の EZO変換部 22、 24 (図 2参照 )での光出力の際のレベル差については、第 1の実施形態の場合と異なる。この理由 は、以下の通りである。
即ち、本実施形態では、光アンプ 6を高出力の飽和状態で使用すると、この光アン プ 6に対してある一定の光レベル差をもった 2波長（ λ 1、 え 2)の光を入力させた場 合、 2波長（λ 1、 λ 2)の光レベル差が縮まる固有の現象を発生する。
[0059] 例えば、一定の光レベル差をもった 2波長（ λ 1、え 2)の光を入力させた場合、光ァ ンプ 6の一段当たり、およそ 2— 3dB程度の光レベル差が縮まる現象を発生する。そ こで、予めこの現象が発生することを見越して、光アンプの設置段数だけレベル差を 確保する必要がある。例えば、本実施形態では、 2段の光アンプを使用しているので 、 CNR45dBを確保するために、（1)式での値 6. 5 [dB]に比べて少なくとも 4[dB] 程度光レベル差を増大させて、光レベル差を 10. 5 [dB]としている。
これにより、ノ、ィパワー光アンプを使用することもできるようになる。
[0060] 次に、光強度が大きくなりすぎることにより発生する非線形現象に対する対策も必 要となるので、この非線形性効果による雑音特性、歪特性の劣化を防止するため、 波長間隔（Δ α )が、所要範囲内であることが必要である。
即ち、光アンプ 6に EDFA (Erbium Doped optical Fiber Amplifier)を使用する場合
、波長に対するゲインは、図 9に示すグラフに示すように、安定した増幅率等を得るた めに、波長間隔を一定値以下に設定する必要がある。そこで、本実施形態では、波 長間隔を例えば 5nmに設定して 、る。
[0061] なお、本発明では、周波数変換 (CATV独自の放送信号や BS放送の信号等を U
HF帯域や VHF帯域の信号に周波数変換して伝送 (送信)する)せずにパススルー ( 変調周波数を変えずに受信した放送 (電波)信号と同じ周波数で伝送する方式)で 送信するように構成してある。このため、多チャネル映像信号をそれぞれの加入者宅 で低コストな既存の設備で受信することができ、便宜である。
[0062] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
本出願は、 2004年 3月 10日出願の日本特許出願 (特許願 2004— 067017)、に 基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0063] 本発明によれば、広帯域の周波数多重電気信号のうち良好な雑音特性、歪特性 が要求される低周波側の送信信号で変調する第 1の光信号に対しては、外部変調 方式を採用する。この外部変調方式により光変調を行うと、波長「チヤ一ビング」（波 長の広がり）が小さいので、例えば光信号のスペクトルが広がることによる歪劣化など 、波長分散による各種伝送特性の劣化を回避できる。一方、伝送特性の要求がそれ ほど高くない高周波側の送信信号で変調する第 2の光信号に対しては、直接変調方 式により EZO変換を行う。一般に直接変調型の EZO変換器は外部変調型と比較し て安価であり、コストの削減が図れる。これにより、更なる多チャンネル化と伝送距離 の拡大を実現することが可能になるとともに、光受信装置、光伝送システムの低コスト 化が可能になり、光通信、光 CATVなどの光通信用の光伝送システムなどに有用で ある。

Claims

請求の範囲
[1] 周波数多重電気信号で光変調して送信する光送信装置であって、
外部変調方式で EZO変換して第 1の光信号を生成する第 1の EZO変換手段と、 直接変調方式で EZO変換して第 2の光信号を生成する第 2の EZO変換手段と、 前記第 1の光信号と、前記第 2の光信号とを合波する合波手段とを備え、 前記第 1の EZO変換手段は、前記周波数多重電気信号のうちの低周波側の電気 信号によって、変調された前記第 1の光信号を生成し、
前記第 2の EZO変換手段は、前記周波数多重電気信号のうちの高周波側の電気 信号によって、変調された前記第 2の光信号を生成することを特徴とする光送信装置
[2] 前記低周波側の送信信号は、多チャンネル AM信号及び Z又は QAM信号であり 前記高周波側の送信信号は、多チャンネル FM信号及び Z又は PSK信号であるこ とを特徴とする請求項 1に記載の光送信装置。
[3] 前記低周波側の多チャンネル AM信号及び Z又は QAM信号で変調する前記第 1 の光信号は、前記光信号を光受信装置へ伝送する光伝送手段の伝送特性に応じて 、前記高周波側の多チャンネル FM信号及び Z又は PSK信号で変調する前記第 2 の光信号よりも、所要値以上光出力レベルが高いことを特徴とする請求項 1または 2 に記載の光送信装置。
[4] 前記合波後の光信号を増幅する光アンプを備えるとともに、
前記光アンプ出力時に前記第 1の光信号の方を前記第 2の光信号よりも所要値以上 光出力レベルを高くするよう、前記光アンプへ光入力時の前記第 1の光信号の方を 前記第 2の光信号よりも所要値以上光入力レベルを高くすることを特徴とする請求項 1から 3のうちいずれか 1項に記載の光送信装置。
[5] 前記高周波側の多チャンネル FM信 ZPSK号の光変調度を特定値以上とすること を特徴とする請求項 2から 4のうちいずれか 1項に記載の光送信装置。
[6] 前記各光信号の波長間隔を所定値の範囲内とする請求項 1から 5のうちいずれか 1 項に記載の光送信装置。 請求項 1な!ヽし 6の ヽずれか 1項に記載の光送信装置と、
請求項 1ないし 6のいずれか 1項に記載の合波手段で合波された第 1および第 2の 光信号を伝送する単一の光ファイバと、
請求項 1ないし 6のいずれか 1項に記載の第 1および第 2の光信号を一括受信する OZE変換手段を備える光受信装置と
を有する光伝送システム。
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