WO2022185400A1 - 光送信装置及び送信方法 - Google Patents

光送信装置及び送信方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022185400A1
WO2022185400A1 PCT/JP2021/007862 JP2021007862W WO2022185400A1 WO 2022185400 A1 WO2022185400 A1 WO 2022185400A1 JP 2021007862 W JP2021007862 W JP 2021007862W WO 2022185400 A1 WO2022185400 A1 WO 2022185400A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
electrical signal
phase
signal input
laser diode
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/007862
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
陽一 深田
利明 下羽
暁弘 田邉
遼 宮武
智暁 吉田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to PCT/JP2021/007862 priority Critical patent/WO2022185400A1/ja
Priority to JP2023503817A priority patent/JPWO2022186130A1/ja
Priority to PCT/JP2022/008272 priority patent/WO2022186130A1/ja
Publication of WO2022185400A1 publication Critical patent/WO2022185400A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission device and a transmission method.
  • FIG. 11 shows an example of a network configuration of a conventional FTTH type CATV system 1.
  • the FTTH type CATV system 1 includes, for example, a head end 100 (Head-End), an optical transmitter 200 (Tx), an amplifier 300 (V-OLT), and each subscriber's home. and an optical receiving device 400 (V-ONU) installed in, for example.
  • Head-End head end 100
  • Tx optical transmitter 200
  • V-OLT amplifier 300
  • V-ONU optical receiving device 400
  • the head end 100 receives radio waves carrying video signals transmitted from broadcasting stations via transmission towers on the ground, artificial satellites, etc., and adjusts the received radio waves such as amplification.
  • the headend 100 then outputs an electrical signal based on the video signal to the optical transmission device 200 .
  • the optical transmission device 200 converts the obtained electrical signal into an optical signal, and transmits the optical signal to an optical transmission line constructed with optical fibers.
  • the optical transmission line is divided into a section of the relay network 500 and a section of the access network 600 .
  • the relay network 500 is a communication network that connects the optical transmitter 200 and the access network 600 .
  • amplifiers 300 functioning as relay amplifiers are configured in multiple stages when the transmission distance is long.
  • Each amplifier 300 (V-OLT) transmits the amplified optical signal to another amplifier 300 in the subsequent stage, or to equipment such as the optical receiver 400 (V-ONU) within the section of the access network 600.
  • an optical coupler splits the optical signal and sends it to both the other amplifier 300 in the subsequent stage and the equipment in the section of the access network 600 .
  • the access network 600 is a communication network that connects the relay network 500 and each optical receiver 400 that terminates the optical signal.
  • the access network 600 generally has a PON (Passive Optical Network) configuration in order to distribute the optical signal output from the relay network 500 to the optical receivers 400 installed in the homes of a plurality of subscribers. Applies.
  • an amplifier (not shown) is also provided in the access network 600 for the purpose of compensating the loss caused by the distribution of the optical signal due to the PON configuration and the loss caused by the branching of the optical signal by the amplifier 300. amplifier) may be used.
  • an FM (Frequency Modulation) batch conversion system is used as an optical transmission system (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the optical transmitter 200 receives the electrical signals of frequency-multiplexed multi-channel video output from the head end 100, and collectively converts the electrical signals into one-channel broadband frequency modulation ( FM) signal.
  • the optical transmission device 200 converts the converted FM signal into an optical signal by intensity modulation, and transmits the optical signal to the optical transmission line.
  • the optical receiver 400 upon receiving an optical signal from the optical transmission line, the optical receiver 400 converts the optical signal into an electrical FM signal and demodulates it. As a result, the optical receiver 400 can extract the electric signal of the frequency-multiplexed multi-channel video.
  • FIG. 12 shows the configuration of an optical transmitter 200 (Tx) disclosed in Non-Patent Document 2.
  • the frequency-multiplexed multi-channel electrical signals are input to the optical transmission device 200 separately for each band.
  • the electrical signal A is input to the electrical signal input terminal 11 and the electrical signal C is input to the electrical signal input terminal 13 .
  • the electrical signal A is input to the optical phase modulator 31 connected to the rear stage of the laser diode 21 (LD) to phase-modulate the optical signal.
  • the electrical signal C is branched into two by the splitter 8 and then directly modulated into an optical signal by the laser diodes 21 and 22 .
  • Frequency chirping occurs (ie, frequency modulation occurs) by directly modulating the optical signal with the input signal.
  • a phase shifter 9 on one side of the electrical signal C split by the distributor 8
  • electrical signals having opposite phases are sent to the laser diodes 21 and 22, respectively. You can make it enter. This suppresses the remaining intensity modulation component.
  • the optical signals output from the laser diodes 21 and 22 are multiplexed by the optical multiplexer 4 and input to the photodiode 5 (PD).
  • the photodiode 5 performs optical heterodyne detection, and the photodiode 5 outputs an FM signal centered at a frequency equal to the oscillation frequency difference between the laser diodes 21 and 22 .
  • the FM signal is input to the optical intensity modulator 6 and intensity-modulates the output light from the laser diode 23 for transmission.
  • a signal light generated by intensity modulation is transmitted to the optical receiver 400 through a transmission fiber.
  • the design of the optical transmission device 200 is simplified. For example, consider the case where electrical signal A is of low frequency and electrical signal C is of high frequency. In this case, if the electrical signal A and the electrical signal C are input to the optical transmission device 200 without being separated, the processing circuit (for example, an electrical amplifier, etc.) in the optical transmission device 200 is The processing circuit must be able to process both the signal A and electric signal C bands. Therefore, the design of the optical transmitter 200 becomes complicated.
  • the configuration is such that the electrical signal A and the electrical signal C are separated and input to the optical transmission device 200, a processing circuit that processes the band of the electrical signal A and a processing circuit that processes the band of the electrical signal C. It is only necessary to prepare the circuit separately. Therefore, the design of the optical transmitter 200 is simplified.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional optical transmitter 200. As shown in FIG. However, components not directly related to the modulation of the electrical signal A are omitted from the description.
  • E 1 (t) and E 2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t.
  • E 1 and E 2 are the maximum values of the electric field.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated.
  • the electric signal ⁇ 1 (t) is an electric signal input from the electric signal input terminal 11 (however, this electric signal is subject to losses and phase shift changes between the electric signal input terminal 11 and the optical phase modulator 31). is the same as the electrical signal input to the optical phase modulator 31).
  • m is a constant representing the modulation efficiency of the optical phase modulator 31 .
  • ⁇ ...> is an operator that performs averaging processing according to the band of the photodiode 5. That is, this operator gives an averaged value to components that fluctuate at angular frequencies equal to or higher than ⁇ 1 or ⁇ 2.
  • the role of the laser diode 21 is to output carrier light for superimposing the electric signal ⁇ 1 (t). Also, as is clear from the above equation (2), the role of the laser diode 22 is to output local light for coherently receiving the electric signal ⁇ 1 (t).
  • the phase is proportional to the electric signal ⁇ 1 (t) input to the optical phase modulator 31. It is in the form of modulation.
  • ITU-T J.185 Transmission equipment for transferring multi-channel television signals over optical access networks by frequency modulation conversion
  • International Telecommunication Union June 2012.
  • Toshiaki Shimoba, et al. "Optical Video Distribution Technology Using FM Batch Conversion Method"
  • the configuration of processing for each of the electrical signals (electrical signal A and electrical signal C) whose bands are separated is different.
  • it is difficult to design, develop, and standardize production means for the processing circuit that performs the processing That is, there are different requirements for optimizing phase modulation for electrical signal A and optimizing intensity modulation in opposite phase by two laser diodes (laser diode 21 and laser diode 22) for electrical signal C. Desired. Therefore, there is a problem that the design, development, and production of processing circuits for processing respective electrical signals with separated bands become more troublesome.
  • the present invention has been made in view of the technical background as described above, and provides a technique that enables common design, development, and production means for a plurality of processing circuits that perform processing for different bands. for the purpose.
  • a first optical phase modulator for phase-modulating output light from a first laser diode based on a first electrical signal input to a first electrical signal input section; a second optical phase modulator for phase-modulating the output light from the second laser diode based on the second electrical signal input to the electrical signal input section 2; and the output light from the second optical phase modulator, a photodiode for converting the output light from the optical multiplexer into a heterodyne detection signal, and the photodiode an optical intensity modulator for intensity-modulating the output light from the third laser diode based on the heterodyne detection signal output from the optical transmitter.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200a according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between bands of electrical signals according to the first embodiment of the present invention
  • 4 is a flow chart showing the operation of the optical transmitter 200a according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200b according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between bands of electrical signals according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200c according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200d according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of an optical transmission device 200e according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of an optical transmission device 200f according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200g according to a seventh embodiment of the present invention
  • 1 is a block diagram showing an example of a network configuration of an FTTH-type CATV system
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a conventional optical transmission device 200
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a conventional optical transmission device 200
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a conventional optical transmission device 200
  • Embodiments of the present invention will be described below.
  • the system configuration of the network system in each embodiment described below is the same as the network configuration of the conventional FTTH-type CATV system 1 shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200a according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200a has two electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 and 12), three laser diodes (laser diodes 21 and 23) (LD), and two light sources. It includes phase modulators (optical phase modulators 31 to 32), an optical multiplexer 4, a photodiode 5 (PD), an optical intensity modulator 6, and an optical signal output terminal .
  • An electrical signal A is taken into the optical transmitter 200 a from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the optical phase modulator 31 .
  • the electric signal B is taken into the optical transmitter 200 a from the electric signal input terminal 12 and inputted to the input terminal of the optical phase modulator 32 .
  • the light output from the laser diode 21 is phase-modulated by the electrical signal A in the optical phase modulator 31 .
  • the light output from the laser diode 22 is phase-modulated by the electric signal B in the optical phase modulator 32 .
  • These phase-modulated lights are combined by the optical combiner 4 and input to the photodiode 5 .
  • the photodiode 5 performs heterodyne detection.
  • An electrical signal (heterodyne detection signal) output from the photodiode 5 is input to an input terminal of the optical intensity modulator 6 .
  • the light output from the laser diode 23 is intensity-modulated by the electric signal output from the photodiode 5 in the optical intensity modulator 6 .
  • the intensity-modulated signal light is output from the optical signal output terminal 7 to the outside of the optical transmitter 200a.
  • the optical transmission device 200a detects the amplitude or The bias may be adjusted to control the amount of modulation. Therefore, an amplifier, an attenuator, and a bias tee may be used in the optical transmission device 200a.
  • E 1 (t) and E 2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t.
  • E 1 and E 2 are the maximum values of the electric field.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated.
  • the electric signal ⁇ 1 (t) and the electric signal ⁇ 2 (t) are electric signals input from the electric signal input terminal 11 and the electric signal input terminal 12, respectively (however, these electric signals are the electric signal input terminal 11 and the optical phase modulator 31, there is no loss or phase shift change, so it is the same as the electrical signal input to the optical phase modulator 31).
  • m is a constant representing the modulation efficiency of the optical phase modulators 31 and 32 .
  • a heterodyne detection is performed in the photodiode 5 based on these optical inputs.
  • the current I(t) of the output heterodyne detection signal is represented by the following equation (6).
  • ⁇ ...> is an operator that performs averaging processing according to the band of the photodiode 5. That is, this operator gives an averaged value to components that fluctuate at angular frequencies equal to or higher than ⁇ 1 or ⁇ 2.
  • the role of the laser diode 21 is to output carrier light for superimposing the electrical signal ⁇ 1 (t), and the role of the laser diode 22 is to This is the output of the carrier light for superimposing the electric signal ⁇ 2 (t). Then, the electric signal ⁇ 1 (t) superimposed on the carrier light output from the laser diode 21 is coherently received using the carrier light output from the laser diode 22 on which the electric signal ⁇ 2 (t) is superimposed. ing. Similarly, the electrical signal ⁇ 2 (t) superimposed on the carrier light output from the laser diode 22 is coherently received using the carrier light output from the laser diode 21 superimposed with the electrical signal ⁇ 1 (t). It is
  • the configuration of the optical transmission device 200a according to this embodiment is different from the configuration of the conventional optical transmission device 200 shown in FIG. 13 and formulas (1) and (2). Nevertheless, in the current I(t) output as a result of heterodyne detection shown in the above equation (6), the electrical signal ⁇ 1 (t) input to the optical phase modulator 31 and the optical The electrical signal ⁇ 2 (t) input to the phase modulator 32 is linearly summed and phase-modulated. Therefore, it can be seen that phase modulation is performed in the same manner as in the configuration of the conventional optical transmission device 200.
  • FIG. 2 shows two arrangement examples of the electric signal ⁇ 1 (t) and the electric signal ⁇ 2 (t) set in this way on the frequency axis.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the optical transmitter 200a according to the first embodiment of the present invention.
  • the operation of the optical transmitter 200a shown in this flowchart starts when the electrical signal A is input to the electrical signal input terminal 11 and the electrical signal B is input to the electrical signal input terminal 12.
  • the electrical signal input terminal 11 inputs the electrical signal A to the optical phase modulator 31 .
  • the electrical signal input terminal 12 inputs the electrical signal B to the optical phase modulator 32 (step S01).
  • the optical phase modulator 31 phase-modulates the light output from the laser diode 21 with the electrical signal A.
  • the optical phase modulator 32 phase-modulates the light output from the laser diode 22 with the electric signal B (step S02).
  • the optical multiplexer 4 multiplexes the output light from the optical phase modulator 31 and the output light from the optical phase modulator 32 (step S03).
  • the photodiode 5 performs heterodyne detection on the light multiplexed by the optical multiplexer 4 (step S04).
  • the optical intensity modulator 6 intensity-modulates the light output from the laser diode 23 with the electric signal output from the photodiode 5 (step S05).
  • the optical signal output terminal 7 outputs the intensity-modulated signal light to the relay network 500 .
  • the optical transmission device 200a includes the laser diode 21 and the optical phase modulator 31 that perform signal processing on the electrical signal ⁇ 1 (t), the electrical signal ⁇ 2 (t ) are provided with a laser diode 22 and an optical phase modulator 32, respectively.
  • the signal processing configuration for the electrical signal ⁇ 1 (t) and the signal processing configuration for the electrical signal ⁇ 2 (t) can be made the same as the signal processing configuration of the conventional optical transmitter 200 . Since the signal processing configuration for each electrical signal is the same, it becomes possible to share the design, development, and production means of the processing circuit for each electrical signal of the optical transmission device 200a.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200b according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200b has three electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 to 13), three laser diodes (laser diodes 21 to 23) (LD), and two light sources.
  • phase modulators optical phase modulators 31 to 32
  • an optical multiplexer 4 a photodiode 5 (PD)
  • PD photodiode 5
  • PD optical intensity modulator 6
  • optical signal output terminal 7 a distributor 8
  • an input signal and a phase shifter 9 that shifts the phase by 180 degrees.
  • An electrical signal A is taken into the optical transmitter 200 b from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the optical phase modulator 31 .
  • the electrical signal B is taken into the optical transmitter 200 b from the electrical signal input terminal 12 and input to the input terminal of the optical phase modulator 32 .
  • the electrical signal C is taken into the optical transmission device 200b from the electrical signal input terminal 13 and split into two by the distributor 8 .
  • One of the two divided electrical signals C is input to the driving current input terminal of the laser diode 21 and directly modulated.
  • the other half of the electric signal C divided into two is inputted to the driving current input terminal of the laser diode 22 after passing through the phase shifter 9 and directly modulated.
  • the light output from the laser diode 21 is phase-modulated by the electrical signal A in the optical phase modulator 31 .
  • the light output from the laser diode 22 is phase-modulated by the electric signal B in the optical phase modulator 32 .
  • These phase-modulated lights are combined by the optical combiner 4 and input to the photodiode 5 .
  • the photodiode 5 performs heterodyne detection.
  • An electrical signal output from the photodiode 5 is input to an input terminal of the optical intensity modulator 6 .
  • the light output from the laser diode 23 is intensity-modulated by the electric signal output from the photodiode 5 in the optical intensity modulator 6 .
  • the intensity-modulated signal light is output from the optical signal output terminal 7 to the outside of the optical transmitter 200b.
  • the optical transmission device 200b detects the amplitude of the electrical signal input from each electrical signal input terminal, or The bias may be adjusted to control the amount of modulation. Therefore, an amplifier, an attenuator, and a bias tee may be used in the optical transmission device 200b.
  • E 1 (t) and E 2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t.
  • E 1 and E 2 are the maximum values of the electric field.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated.
  • the electrical signal ⁇ 1 (t) and the electrical signal ⁇ 2 (t) are electrical signals input from the electrical signal input terminal 11 and the electrical signal input terminal 12, respectively (however, this electrical signal is the electrical signal input terminal 11 and the optical phase modulator 31, there is no loss or phase shift change, so it is the same as the electrical signal input to the optical phase modulator 31).
  • the electric signal ⁇ 3 (t) is an electric signal input from the electric signal input terminal 13 .
  • m is a constant representing the modulation efficiency of the optical phase modulators 31 and 32 .
  • M/2 is a value obtained by subtracting a constant representing the modulation efficiency of the laser diodes 21 and 22 by the branching loss of the distributor 8 .
  • the third term representing the effect of frequency modulation is expressed by integration (reference: Masahiro Morikura, edited and written, "OHM University Text Communication Method", Ohmsha, ISBN978-4-274-21473-8, pp.76-77, November 2013).
  • the sign added before the third term is "+" on the side of the path including the phase shifter 9 and "-" on the side of the path not including the phase shifter 9.
  • ⁇ ...> is an operator that performs averaging processing according to the band of the photodiode 5. That is, this operator gives an averaged value to components that fluctuate at angular frequencies equal to or higher than ⁇ 1 or ⁇ 2.
  • FIG. 5 shows six arrangement examples of the electric signal ⁇ 1 (t), the electric signal ⁇ 2 (t), and the electric signal ⁇ 3 (t) set in this manner on the frequency axis.
  • the signal processing configuration for the electrical signal ⁇ 1 (t) and the signal processing configuration for the electrical signal ⁇ 2 (t) can be can also be the same as the signal processing configuration of the conventional optical transmitter 200 . Since the signal processing configuration for each electrical signal is the same, it becomes possible to share the design, development, and production means of the processing circuit for each electrical signal of the optical transmission device 200a. Also, the third electrical signal ⁇ 3 (t) can be multiplexed, although it differs from the conventional signal processing configuration. That is, according to the optical transmission device 200b according to the second embodiment, it is possible to increase the number of multiplexed electrical signals compared to the conventional optical transmission device 200. FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200c according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200c has two electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 and 12), three laser diodes (laser diodes 21 and 23) (LD), and two light sources.
  • Phase modulators optical phase modulators 31 to 32
  • optical multiplexer 4 photodiode 5 (PD)
  • PD photodiode 5
  • optical intensity modulator 6 optical signal output terminal 7, two integration circuits (integration circuit 101 ⁇ 102).
  • the optical transmission device 200c has an integration circuit 101 and an integration circuit 102 added to the optical transmission device 200a according to the first embodiment shown in FIG. Configuration.
  • An electrical signal A is taken into the optical transmitter 200 c from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the integrating circuit 101 .
  • the electrical signal B is taken into the optical transmitter 200 c from the electrical signal input terminal 12 and input to the input terminal of the integrating circuit 102 .
  • Integration circuit 101 is arranged between electrical signal input terminal 11 and optical phase modulator 31 .
  • the integration circuit 102 is arranged between the electrical signal input terminal 12 and the optical phase modulator 32 .
  • the electric signal A( ⁇ 1 (t)) is phase-modulated with a value integrated over time
  • the same FM signal as when frequency-modulated with the electric signal ⁇ 1 (t) is obtained.
  • B( ⁇ 2 (t)) is phase-modulated by the time-integrated value
  • the same FM signal is obtained as if it were frequency-modulated by the electrical signal ⁇ 2 (t) (see above reference). Therefore, the electric signal ⁇ 1 (t) is integrated by the integration circuit 101 and the value ⁇ 0 t dt ⁇ 1 (t) is phase-modulated, and the electric signal ⁇ 2 (t) is integrated by the integration circuit 102 and the value ⁇ 0 t is obtained.
  • the current I(t) output from the photodiode 5 is expressed by the following equation (10).
  • E 1 (t) and E 2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t.
  • E 1 and E 2 are the maximum values of the electric field.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated.
  • the electrical signal ⁇ 1 (t) and the electrical signal ⁇ 2 (t) are electrical signals input from the electrical signal input terminal 11 and the electrical signal input terminal 12, respectively.
  • m is a constant representing the modulation efficiency of the optical phase modulators 31 and 32 .
  • the optical transmission device 200c when the electrical signal ⁇ 1 (t) and the electrical signal ⁇ 2 (t) are input, the output from the optical transmission device 200c is It becomes possible to change the modulation format of the optical signal to frequency modulation.
  • the optical transmitter 200c according to this embodiment can be applied to a network system using an optical receiver compatible with the demodulation format of frequency modulation.
  • the modulation format is unified, it is sufficient to prepare only the optical receiver corresponding to the demodulation format of the frequency modulation, so that costs such as device costs can be reduced.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200d according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200d has three electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 to 13), three laser diodes (laser diodes 21 to 23) (LD), and two light sources.
  • Phase modulators optical phase modulators 31-32
  • optical multiplexer 4 photodiode 5 (PD)
  • PD photodiode 5
  • optical intensity modulator 6 optical signal output terminal 7, distributor 8, phase shifter 9 and two integration circuits (integration circuits 101 and 102).
  • an optical transmission device 200d has an integration circuit 101 and an integration circuit 102 added to the optical transmission device 200b according to the second embodiment shown in FIG. Configuration.
  • An electrical signal A is taken into the optical transmitter 200 d from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the integrating circuit 101 .
  • the electrical signal B is taken into the optical transmitter 200 c from the electrical signal input terminal 12 and input to the input terminal of the integrating circuit 102 .
  • Integration circuit 101 is arranged between electrical signal input terminal 11 and optical phase modulator 31 .
  • the integration circuit 102 is arranged between the electrical signal input terminal 12 and the optical phase modulator 32 .
  • the electrical signal C is taken into the optical transmitter 200 d from the electrical signal input terminal 13 and input to the input terminal of the distributor 8 .
  • the electric signal A( ⁇ 1 (t)) is phase-modulated with a value integrated over time
  • the same FM signal as when frequency-modulated with the electric signal ⁇ 1 (t) is obtained.
  • B( ⁇ 2 (t)) is phase-modulated by the time-integrated value
  • the same FM signal is obtained as if it were frequency-modulated by the electrical signal ⁇ 2 (t) (see above reference). Therefore, the electric signal ⁇ 1 (t) is integrated by the integration circuit 101 and the value ⁇ 0 t dt ⁇ 1 (t) is phase-modulated, and the electric signal ⁇ 2 (t) is integrated by the integration circuit 102 and the value ⁇ 0 t is obtained.
  • the current I(t) of the heterodyne detection signal output from the photodiode 5 is expressed by the following equation (11).
  • E 1 (t) and E 2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t.
  • E 1 and E 2 are the maximum values of the electric field.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated.
  • Electric signal ⁇ 1 (t), electric signal ⁇ 2 (t), and electric signal ⁇ 3 (t) are electric signals input from electric signal input terminal 11, electric signal input terminal 12, and electric signal input terminal 13, respectively.
  • m is a constant representing the modulation efficiency of the optical phase modulators 31 and 32 .
  • the modulation format of the optical signal output from the optical transmitter 200d can be changed to frequency modulation.
  • the optical transmitter 200d according to this embodiment can be applied to a network system using an optical receiver compatible with the demodulation format of frequency modulation.
  • the modulation format is unified, it is sufficient to prepare only the optical receiver corresponding to the demodulation format of the frequency modulation, so that costs such as device costs can be reduced.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200e according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200e has three electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 to 13), three laser diodes (laser diodes 21 to 23) (LD), and two light sources.
  • Phase modulators optical phase modulators 31-32
  • optical multiplexer 4 photodiode 5 (PD)
  • PD photodiode 5
  • optical intensity modulator 6 optical signal output terminal 7, distributor 8, phase shifter 9 and a differentiating circuit 111 .
  • the optical transmission device 200e according to the present embodiment has a differentiating circuit 111 added to the optical transmission device 200b according to the second embodiment shown in FIG.
  • An electrical signal A is taken into the optical transmitter 200 e from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the optical phase modulator 31 .
  • the electrical signal B is taken into the optical transmitter 200 e from the electrical signal input terminal 12 and input to the input terminal of the optical phase modulator 32 .
  • the electrical signal C is taken into the optical transmitter 200 e from the electrical signal input terminal 13 and input to the input terminal of the differentiating circuit 111 .
  • Differentiating circuit 111 is arranged between electrical signal input terminal 13 and distributor 8 .
  • the electric signal C( ⁇ 3 (t)) is frequency-modulated by a value obtained by differentiating with respect to time, the same phase-modulated (PM) signal as when phase-modulated with the electric signal ⁇ 3 (t) is obtained. (see references above). Therefore, in the present configuration in which the electric signal ⁇ 3 (t) is differentiated by the differentiating circuit 111, the value (d/dt) ⁇ 3 (t) is used for frequency modulation.
  • the current I(t) of the heterodyne detection signal output from the photodiode 5 is expressed by the following equation (13).
  • E 1 (t) and E 2 (t) are the instantaneous values of the electric field at time t.
  • E 1 and E 2 are the maximum values of the electric field.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are the angular frequencies of the electric field when unmodulated.
  • Electric signal ⁇ 1 (t), electric signal ⁇ 2 (t), and electric signal ⁇ 3 (t) are electric signals input from electric signal input terminal 11, electric signal input terminal 12, and electric signal input terminal 13, respectively.
  • m is a constant representing the modulation efficiency of the optical phase modulators 31 and 32 .
  • the optical transmission device 200e As described above, according to the optical transmission device 200e according to the fifth embodiment, three electric signals (electrical signal ⁇ 1 (t), electric signal ⁇ 2 (t), and electric signal ⁇ 3 (t) ), it is possible to unify the modulation format of the optical signal at the time of output from the optical transmission device 200e to phase modulation.
  • By unifying the modulation format only the optical receiver corresponding to the demodulation format of the phase modulation needs to be prepared, so that costs such as device costs can be reduced.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200f according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200f has three electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 to 13), three laser diodes (laser diodes 21 to 23) (LD), and two light Phase modulators (optical phase modulators 31-32), optical multiplexer 4, photodiode 5 (PD), optical intensity modulator 6, optical signal output terminal 7, distributor 8, phase shifter 9 and two differentiation circuits (differentiation circuits 111 and 112).
  • an optical transmission device 200f has a differentiation circuit 111 and a differentiation circuit 112 added to the optical transmission device 200b according to the second embodiment shown in FIG. Configuration.
  • An electrical signal A is taken into the optical transmission device 200 f from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the optical phase modulator 31 .
  • the electric signal B is taken into the optical transmitter 200 f from the electric signal input terminal 12 and inputted to the input terminal of the optical phase modulator 32 .
  • the electrical signal C is taken into the optical transmitter 200 f from the electrical signal input terminal 13 and input to the input terminal of the distributor 8 .
  • a differentiation circuit 111 is arranged between the distributor 8 and the laser diode 21 .
  • the differentiating circuit 112 is arranged between the distributor 8 and the phase shifter 9 .
  • optical transmission device 200e according to the fifth embodiment shown in FIG. 8 described above distributes the electrical signal C after performing differentiation processing
  • the optical transmission device 200f according to this embodiment distributes the electrical signal C. Differential processing is performed later.
  • the only difference between the configuration of the optical transmission device 200e according to the fifth embodiment and the configuration of the optical transmission device 200f according to this embodiment is the above point.
  • the modulation format of the optical signal at the time of output from the optical transmission device 200f can be unified into phase modulation.
  • the modulation format By unifying the modulation format, only the optical receiver corresponding to the demodulation format of the phase modulation needs to be prepared, so that costs such as device costs can be reduced.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200g according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the optical transmitter 200g has three electrical signal input terminals (electrical signal input terminals 11 to 13), three laser diodes (laser diodes 21 to 23) (LD), and two light sources.
  • Phase modulators optical phase modulators 31-32
  • optical multiplexer 4 photodiode 5 (PD)
  • PD photodiode 5
  • optical intensity modulator 6 optical signal output terminal 7, distributor 8, phase shifter 9
  • two differentiation circuits differentialiation circuits 111 and 112
  • the optical transmission device 200g has differentiating circuits 111 and 112 added to the optical transmitting device 200b according to the second embodiment shown in FIG. Configuration.
  • An electrical signal A is taken into the optical transmission device 200 g from the electrical signal input terminal 11 and input to the input terminal of the optical phase modulator 31 .
  • the electric signal B is taken into the optical transmitter 200 g from the electric signal input terminal 12 and inputted to the input terminal of the optical phase modulator 32 .
  • the electrical signal C is taken into the optical transmitter 200 g from the electrical signal input terminal 13 and input to the input terminal of the distributor 8 .
  • a differentiation circuit 111 is arranged between the distributor 8 and the laser diode 21 .
  • the differentiating circuit 112 is arranged between the phase shifter 9 and the laser diode 22 .
  • optical transmission device 200e according to the fifth embodiment shown in FIG. 8 described above distributes the electrical signal C after performing differentiation processing
  • the optical transmission device 200g according to this embodiment distributes the electrical signal C. Differential processing is performed later.
  • the only difference between the configuration of the optical transmission device 200e according to the fifth embodiment and the configuration of the optical transmission device 200g according to this embodiment is the above point.
  • the modulation format of the optical signal output from the optical transmission device 200g is phase-modulated with respect to the three electric signals (electrical signal ⁇ 1 (t), electric signal ⁇ 2 (t), and electric signal ⁇ 3 (t)).
  • electric signal ⁇ 1 (t), electric signal ⁇ 2 (t), and electric signal ⁇ 3 (t) can be unified into
  • the optical receiver corresponding to the demodulation format of the phase modulation needs to be prepared, so that costs such as device costs can be reduced.
  • the signal processing configuration for the electrical signal ⁇ 1 (t) and the electrical signal ⁇ 2 (t) are The signal processing configuration can be the same. Since the signal processing configuration for each electrical signal is the same, it becomes possible to share the design, development, and production means of the processing circuit for each electrical signal in the optical transmitter.
  • optical transmitters 200a to 200g it is possible to unify the modulation format of optical signals at the time of output to frequency modulation or phase modulation.
  • unifying the modulation format it is only necessary to prepare an optical receiving device that supports either one of the frequency modulation and phase modulation demodulation formats, so costs such as device costs can be reduced.
  • the optical transmission device includes the first optical phase modulator, the second optical phase modulator, the optical multiplexer, the photodiode, and the optical intensity modulator.
  • the first optical phase modulator is the optical phase modulator 31 in the embodiment
  • the second optical phase modulator is the optical phase modulator 32 in the embodiment.
  • the first optical phase modulator phase-modulates the output light from the first laser diode based on the first electrical signal input to the first electrical signal input section.
  • the first electrical signal input unit is the electrical signal input terminal 11 in the embodiment
  • the first electrical signal is the electrical signal A in the embodiment
  • the first laser diode is the laser diode in the embodiment. is 21.
  • the second optical phase modulator phase-modulates the output light from the second laser diode based on the second electrical signal input to the second electrical signal input section.
  • the second electrical signal input section is the electrical signal input terminal 12 in the embodiment
  • the second electrical signal is the electrical signal B in the embodiment
  • the second laser diode is the laser diode in the embodiment. 22.
  • the optical multiplexer multiplexes the output light from the first optical phase modulator and the output light from the second optical phase modulator.
  • a photodiode converts the output light from the optical multiplexer into a heterodyne detection signal.
  • the third laser diode is laser diode 23 in the embodiment.
  • the optical transmission device may further include a distributor and a phase shifter.
  • the distributor distributes the third electrical signal input to the third electrical signal input section into the fourth electrical signal and the fifth electrical signal.
  • the third electrical signal input unit is the electrical signal input terminal 13 in the embodiment
  • the third electrical signal is the electrical signal C in the embodiment
  • the fourth electrical signal and the fifth electrical signal are , the electrical signal C split by the splitter 8 in the embodiment.
  • the phase shifter phase-shifts the fifth electrical signal by 180 degrees.
  • a fourth electrical signal output from the distributor is input to the drive current input terminal of the first laser diode.
  • the fifth electrical signal output from the phase shifter is input to the drive current input terminal of the second laser diode.
  • the optical transmitter may further include a first integration circuit and a second integration circuit.
  • the first integration circuit is the integration circuit 101 in the embodiment
  • the second integration circuit is the integration circuit 102 in the embodiment.
  • the first integration circuit performs integration processing on the first electrical signal input to the first electrical signal input section and outputs the result to the first optical phase modulator.
  • the second integration circuit performs integration processing on the second electrical signal input to the second electrical signal input section and outputs the result to the second optical phase modulator.
  • the optical transmitter may further include a differentiating circuit.
  • the differentiation circuit performs differentiation processing on the third electrical signal input to the third electrical signal input section and outputs the result to the distributor.
  • the optical transmitter may further include a first differentiating circuit and a second differentiating circuit.
  • the first differentiating circuit is the differentiating circuit 111 in the embodiment
  • the second differentiating circuit is the differentiating circuit 112 in the embodiment.
  • the first differentiation circuit performs differentiation processing on the fourth electrical signal output from the distributor and outputs the result to the first laser diode.
  • the second differentiating circuit differentiates the fifth electrical signal output from the distributor and outputs the result to the phase shifter.
  • the first electric signal, the second electric signal, and the third electric signal are electric signals whose frequencies do not overlap each other.
  • a part or all of the optical transmission devices 200a to 200g in each of the above-described embodiments may be realized by a computer.
  • a program for realizing this function may be recorded in a computer-readable recording medium, and the program recorded in this recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the "computer system” referred to here includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the term "computer-readable recording medium” refers to portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROMs and CD-ROMs, and storage devices such as hard discs incorporated in computer systems.
  • “computer-readable recording medium” means a medium that dynamically retains a program for a short period of time, like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include something that holds the program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or client in that case. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, or may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system. It may be implemented using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • SYMBOLS 1... FTTH type CATV system 4... Optical multiplexer, 5... Photodiode, 6... Optical intensity modulator, 7... Optical signal output terminal, 8... Distributor, 9... Phase shifter, 11, 12, 13... Electricity Signal input terminals 21, 22, 23... Laser diodes 31, 32... Optical phase modulators 100... Head ends 101, 102... Integration circuits 111, 112... Differentiation circuits 200, 200a to g... Optical transmitters , 300... amplifier, 400... optical receiver, 500... relay network, 600... access network

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

光送信装置は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、を備える。

Description

光送信装置及び送信方法
　本発明は、光送信装置及び送信方法に関する。
　加入者宅へ映像を配信するネットワークシステムとして、例えばＦＴＴＨ（Fiber to the Home）型ＣＡＴＶ（Cable Television）システムが知られている。図１１に、従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１のネットワーク構成の一例を示す。図１１に示されるように、ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１は、例えば、ヘッドエンド１００（Head-End）と、光送信装置２００（Tx）と、増幅器３００（V-OLT）と、各々の加入者宅等に設置される光受信装置４００（V-ONU）と、を含んで構成される。
　ヘッドエンド１００は、放送局から送信される映像信号を乗せた電波を地上の送信塔や人工衛星等を介して受信し、受信した電波に対して増幅等の調整を行う。そして、ヘッドエンド１００は、当該映像信号に基づく電気信号を光送信装置２００へ出力する。光送信装置２００は、取得した電気信号を光信号に変換し、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。光伝送路は、中継ネットワーク５００の区間とアクセスネットワーク６００の区間とに分けられる。
　中継ネットワーク５００は、光送信装置２００とアクセスネットワーク６００との間をつなぐ通信ネットワークである。中継ネットワーク５００では、伝送距離が長距離に及ぶ場合等において、中継用アンプとして機能する増幅器３００が多段構成される。各々の増幅器３００（V-OLT）は、増幅した光信号を、後段の他の増幅器３００へ送出したり、アクセスネットワーク６００の区間内の例えば光受信装置４００（V-ONU）等の機器へ送出したり、あるいは、光カプラによって光信号を分岐させて後段の他の増幅器３００及びアクセスネットワーク６００の区間内の機器の双方へ送出したりする。
　一方、アクセスネットワーク６００は、中継ネットワーク５００と光信号を終端する各光受信装置４００との間をつなぐ通信ネットワークである。アクセスネットワーク６００では、中継ネットワーク５００から出力された光信号を複数の加入者宅に設置された光受信装置４００へ分配するために、一般的に、ＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）構成が適用される。更に、図１１に示されるように、ＰＯＮ構成による光信号の分配に伴う損失及び増幅器３００による光信号の分岐に伴う損失等の補償を目的として、アクセスネットワーク６００にも不図示の増幅器（アクセス用アンプ）が用いられる場合がある。
　上記のようなネットワーク構成を有する従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１では、光伝送方式として、例えばＦＭ（Frequency Modulation；周波数変調）一括変換方式が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。このＦＭ一括変換方式では、光送信装置２００は、ヘッドエンド１００から出力された、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を受信し、当該電気信号を一括して１チャンネルの広帯域な周波数変調（ＦＭ）信号に変換する。更に、光送信装置２００は、変換されたＦＭ信号を、強度変調によって光信号に変換し、光伝送路へ送出する。一方、光受信装置４００は、光伝送路から光信号を受光すると、当該光信号を電気的なＦＭ信号へ変換し、更に復調する。これにより、光受信装置４００は、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を取り出すことができる。
　ここで、従来の光送信装置２００の構成の一例について説明する。図１２は、非特許文献２によって開示されている光送信装置２００（Tx）の構成である。周波数多重された多チャンネルの電気信号は、帯域毎に別々に光送信装置２００に入力される。ここでは、電気信号Ａが電気信号入力端子１１に入力され、電気信号Ｃが電気信号入力端子１３に入力される。電気信号Ａは、レーザダイオード２１（ＬＤ）の後段に接続された光位相変調器３１に入力され、光信号を位相変調する。一方、電気信号Ｃは、分配器８によって２分岐されたあと、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２にて光信号を直接変調する。光信号が入力信号によって直接変調されることによって、周波数チャーピングが生じる（すなわち、周波数変調が行われる）。このとき、図１２に示されるように、分配器８によって分岐された電気信号Ｃの一方に移相器９を用いることで、互いに逆位相となる電気信号をレーザダイオード２１及びレーザダイオード２２へそれぞれ入力させるようにすることができる。これにより、残留する強度変調成分が抑圧される。
　レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２から出力された光信号は光合波器４によって合波され、フォトダイオード５（ＰＤ）に入力される。フォトダイオード５では光ヘテロダイン検波が行われ、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の発振周波数差に等しい周波数を中心とするＦＭ信号がフォトダイオード５から出力される。ＦＭ信号は、光強度変調器６に入力され、伝送用のレーザダイオード２３からの出力光を強度変調する。強度変調によって生成された信号光は、伝送ファイバによって光受信装置４００へ伝送される。
　このように、光送信装置２００に入力される段階で帯域を分離して電気信号が入力される構成である場合、光送信装置２００の設計が簡易になるという利点がある。例えば、電気信号Ａが低周波、電気信号Ｃが高周波である場合を考える。この場合、電気信号Ａと電気信号Ｃとが分離されずに光送信装置２００に入力される構成であるならば、光送信装置２００内の処理回路（例えば、電気的な増幅器等）は、電気信号Ａ及び電気信号Ｃの双方の帯域について処理可能な処理回路である必要がある。そのため、光送信装置２００の設計が繁雑となる。一方、電気信号Ａと電気信号Ｃとが分離されて光送信装置２００に入力される構成であるならば、電気信号Ａの帯域について処理を行う処理回路と電気信号Ｃの帯域について処理を行う処理回路とが別個に用意されるだけでよい。そのため、光送信装置２００の設計が簡易となる。
　ここで、電気信号Ａを変調する際のレーザダイオード２１、レーザダイオード２２の役割について説明する。図１３は、従来の光送信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。但し、電気信号Ａの変調に直接関係しない構成要素については記載を省略している。
　フォトダイオード５の入力端における、光位相変調器３１からの出力光の電界Ｅ１（ｔ）、及びレーザダイオード２２からの出力光の電界Ｅ２（ｔ）は、それぞれ以下の（１）式及び（２）式によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）は、電気信号入力端子１１から入力される電気信号である（但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。ｍは、光位相変調器３１の変調効率を表す定数である。
　これらの光入力に基づいて、フォトダイオード５においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力される電気信号（ヘテロダイン検波信号）の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（３）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。
　ここで、上記の（１）式から明らかなように、レーザダイオード２１の役割は、電気信号φ１（ｔ）重畳用のキャリア光の出力である。また、上記の（２）式から明らかなように、レーザダイオード２２の役割は、その電気信号φ１（ｔ）をコヒーレント受信するための局発光の出力である。
　上記の（３）式に示されるように、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流Ｉ（ｔ）においては、光位相変調器３１に入力される電気信号φ１（ｔ）に比例する値で位相変調を行う形となっている。
"ITU-T J.185: Transmission equipment for transferring multi-channel television signals over optical access networks by frequency modulation conversion," International Telecommunication Union, June 2012. 下羽利明，他，「ＦＭ一括変換方式を用いた光映像配信技術」，電子情報通信学会，信学技報，CS2019-84，IE2019-64， 2019年12月
　しかしながら、上述の光送信装置２００（Tx）では、帯域が分離された電気信号（電気信号Ａ及びと電気信号Ｃ）のそれぞれに対する処理の構成が異なることから、電気信号Ａと電気信号Ｃに対する処理を行う処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が困難であるという課題がある。すなわち、電気信号Ａについては位相変調を最適化すること、電気信号Ｃついては２個のレーザダイオード（レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２）による逆位相での強度変調を最適化すること、という異なる要件が求められる。そのため、帯域が分離された電気信号に対する処理をそれぞれ行う処理回路の設計、開発、及び生産に掛かる手間がより大きくなるという課題がある。
　本発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであり、互いに異なる帯域に対する処理をそれぞれ行う複数の処理回路の設計・開発・生産手段を共通化することができる技術を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、を備える光送信装置である。
　本発明の一態様は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調ステップと、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調ステップと、前記第１の光位相変調ステップに位相変調された出力光と、前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、を合波する光合波ステップと、前記光合波ステップによって合波された出力光をヘテロダイン検波信号に変換する変換ステップと、前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、を有する送信方法である。
　本発明により、互いに異なる帯域に対する処理をそれぞれ行う複数の処理回路の設計・開発・生産手段を共通化することができる。
本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る電気信号の帯域の関係を表す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電気信号の帯域の関係を表す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆの構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇの構成を示すブロック図である。 ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムのネットワーク構成の一例を示すブロック図である。 従来の光送信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。 従来の光送信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態おけるネットワークシステムのシステム構成は、前述の図１１に示される従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム１のネットワーク構成と同様であるため、説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
　以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの構成を示すブロック図である。
　図１に示されるように、光送信装置２００ａは、２つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１２）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、を含んで構成される。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ａの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ａの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。
　レーザダイオード２１から出力された光は、光位相変調器３１において、電気信号Ａによって位相変調される。また、レーザダイオード２２から出力された光は、光位相変調器３２において、電気信号Ｂによって位相変調される。これらの位相変調された光は、光合波器４によって合波され、フォトダイオード５に入力される。
　フォトダイオード５ではヘテロダイン検波が行われる。フォトダイオード５から出力される電気信号（ヘテロダイン検波信号）は、光強度変調器６の入力端子に入力される。一方、レーザダイオード２３から出力された光は、光強度変調器６において、フォトダイオード５から出力される電気信号によって強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子７から光送信装置２００ａの外部へ出力される。
　なお、光送信装置２００ａは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２、あるいは、光強度変調器６が駆動する際に、各電気信号入力端子からそれぞれ入力される電気信号の振幅、あるいは、バイアスを調整し、変調量を制御することがある。そのため、光送信装置２００ａに、増幅器、減衰器、及びバイアスティーが用いられる場合がある。
　フォトダイオード５の入力端における、光位相変調器３１の出力光の電界Ｅ１（ｔ）、及び光位相変調器３２の出力光の電界Ｅ２（ｔ）は、それぞれ以下の（４）式及び（５）式によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である（但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
　これらの光入力に基づいて、フォトダイオード５においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（６）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。
　ここで、上記の（４）式及び（５）式から明らかなように、レーザダイオード２１の役割は電気信号φ１（ｔ）重畳用のキャリア光の出力であり、レーザダイオード２２の役割は及び電気信号φ２（ｔ）重畳用のキャリア光の出力である。そして、レーザダイオード２１から出力されたキャリア光に重畳された電気信号φ１（ｔ）は、電気信号φ２（ｔ）が重畳されたレーザダイオード２２から出力されたキャリア光を用いてコヒーレント受信されている。同様に、レーザダイオード２２から出力されたキャリア光に重畳された電気信号φ２（ｔ）は、電気信号φ１（ｔ）が重畳されたレーザダイオード２１から出力されたキャリア光を用いてコヒーレント受信されている。
　このように、本実施形態に係る光送信装置２００ａの構成は、図１３及び（１）～（２）式に示される従来の光送信装置２００の構成とは異なる。にもかかわらず、上記の（６）式に示される、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流Ｉ（ｔ）においては、光位相変調器３１に入力される電気信号φ１（ｔ）、及び光位相変調器３２に入力される電気信号φ２（ｔ）は、線形和された上で位相変調が行われる形となっている。したがって、位相変調は、従来の光送信装置２００の構成と同様に行われていることが分かる。
　但しここで、電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、周波数が互いに重複しないように設定される必要がある。このように設定がなされることで、これらの電気信号間における干渉を無くすことができる。また、このように設定がなされることで、これらの電気信号の線形和（すなわち、上記の（６）式におけるｍ(φ１（ｔ）－φ２（ｔ））の分離が容易になる。このように設定された電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）の、周波数軸上における２つの配置例を、図２に示す。
［光送信装置の動作］
　以下、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置の動作の一例について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る光送信装置２００ａの動作を示すフローチャートである。
　本フローチャートが示す光送信装置２００ａの動作は、電気信号Ａが電気信号入力端子１１に入力され、電気信号Ｂが電気信号入力端子１２に入力された際に開始する。電気信号入力端子１１は、電気信号Ａを光位相変調器３１に入力する。電気信号入力端子１２は、電気信号Ｂを光位相変調器３２に入力する（ステップＳ０１）。
　光位相変調器３１は、レーザダイオード２１が出力した光を電気信号Ａによって位相変調する。光位相変調器３２は、レーザダイオード２２が出力した光を電気信号Ｂによって位相変調する（ステップＳ０２）。
　光合波器４は、光位相変調器３１からの出力光と、光位相変調器３２からの出力光とを合波する（ステップＳ０３）。フォトダイオード５は、光合波器４によって合波された光に対しヘテロダイン検波を行う（ステップＳ０４）。
　光強度変調器６は、レーザダイオード２３が出力した光を、フォトダイオード５から出力された電気信号によって強度変調する（ステップＳ０５）。光信号出力端子７は、強度変調された信号光を中継ネットワーク５００へ出力する。以上で、図３のフローチャートが示す光送信装置２００の動作が終了する。
　以上説明したように、第１の実施形態に係る光送信装置２００ａは、電気信号φ１（ｔ）に対して信号処理を行うレーザダイオード２１及び光位相変調器３１と、電気信号φ２（ｔ）に対して信号処理を行うレーザダイオード２２及び光位相変調器３２とを、それぞれ備える。このような構成を備えることで、第１の実施形態に係る光送信装置２００ａによれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成、及び電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成を、いずれも従来の光送信装置２００の信号処理の構成と同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置２００ａの、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。
＜第２の実施形態＞
　以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第２の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂの構成を示すブロック図である。
　図４に示されるように、光送信装置２００ｂは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、入力信号を１８０度移相する移相器９と、を含んで構成される。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｂの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｂの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。
　また、電気信号Ｃは、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｂの内部に取り込まれ、分配器８で２分割される。２分割された電気信号Ｃの一方は、レーザダイオード２１の駆動電流入力端子に入力され直接変調される。２分割された電気信号Ｃのもう一方は、移相器９を透過した後にレーザダイオード２２の駆動電流入力端子に入力され直接変調される。
　レーザダイオード２１から出力された光は、光位相変調器３１において、電気信号Ａによって位相変調される。また、レーザダイオード２２から出力された光は、光位相変調器３２において、電気信号Ｂによって位相変調される。これらの位相変調された光は、光合波器４によって合波され、フォトダイオード５に入力される。
　フォトダイオード５ではヘテロダイン検波が行われる。フォトダイオード５から出力される電気信号は、光強度変調器６の入力端子に入力される。一方、レーザダイオード２３から出力された光は、光強度変調器６において、フォトダイオード５から出力される電気信号によって強度変調される。強度変調された信号光は、光信号出力端子７から光送信装置２００ｂの外部へ出力される。
　なお、光送信装置２００ｂは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２、あるいは、光強度変調器６が駆動する際に、各電気信号入力端子からそれぞれ入力される電気信号の振幅、あるいは、バイアスを調整し、変調量を制御することがある。そのため、光送信装置２００ｂに、増幅器、減衰器、及びバイアスティーを用いられる場合がある。
　フォトダイオード５の入力端における、光位相変調器３１の出力光の電界Ｅ１（ｔ）、及び光位相変調器３２の出力光の電界Ｅ２（ｔ）は、それぞれ以下の（７）式及び（８）式によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である（但し、この電気信号は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間において損失や移相変化がないため、光位相変調器３１に入力される電気信号と同じものである）。電気信号φ３（ｔ）は、電気信号入力端子１３から入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。Ｍ／２は、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の変調効率を表す定数を、分配器８の分岐損で減じた値である。
　なお、上記の通り、（７）式及び（８）式の右辺の演算子ｃｏｓ（）内において、周波数変調の効果を表す第３項は積分によって表される（参考文献：守倉正博　編著，「ＯＨＭ大学テキスト　通信方式」，オーム社，ISBN978-4-274-21473-8，pp.76-77，2013年11月）。また、第３項の前に付与される符号は、移相器９を含む経路側では「＋」となり、移相器９を含まない経路側では「－」となる。
　これらの光入力に基づいて、フォトダイオード５においてヘテロダイン検波が行われる。この結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（９）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、“<・・・>”は、フォトダイオード５の帯域に応じた平均化処理を行う演算子である。すなわち、この演算子は、ω1又はω２以上の角周波数で変動する成分に対し、平均化した値を与えるものである。
　上記の（９）式に示されるように、ヘテロダイン検波の結果として出力される電流Ｉ（ｔ）においては、光位相変調器３１及び光位相変調器３２に入力される電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）と、分配器８に入力される電気信号φ３（ｔ）の積分値∫０ ｔｄｔφ３（ｔ）は、線形和した上で位相変調を行う形となっている。したがって、電気信号φ１（ｔ）と電気信号φ２（ｔ）と電気信号φ３（ｔ）とが互いに周波数が重複しないように設定がなされることで、これらの電気信号間における干渉を無くすことができる。また、このように設定がなされることで、これらの電気信号の分離が容易になる。このように設定された電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ）の、周波数軸上における６つの配置例を、図５に示す。
　以上説明したように、第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂによれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成、及び電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成を、いずれも従来の光送信装置２００の信号処理の構成と同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置２００ａの、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。また、第３の電気信号φ３（ｔ）に対しては、従来の信号処理の構成とは異なるものの、多重することができる。すなわち、第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂによれば、従来の光送信装置２００に比べて、電気信号の多重数を増加させることが可能になる。
＜第３の実施形態＞
　以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第３の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃの構成を示すブロック図である。
　図６に示されるように、光送信装置２００ｃは、２つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１２）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、２つの積分回路（積分回路１０１～１０２）と、を含んで構成される。
　図６に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｃは、図４に示される第１の実施形態に係る光送信装置２００ａに対し、積分回路１０１と積分回路１０２とが追加された構成である。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｃの内部に取り込まれ、積分回路１０１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｃの内部に取り込まれ、積分回路１０２の入力端子に入力される。積分回路１０１は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間に配置される。また、積分回路１０２は、電気信号入力端子１２と光位相変調器３２との間に配置される。
　一般的に、電気信号Ａ（φ１（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ１（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られ、電気信号Ｂ（φ２（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ２（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られる（上記の参考文献を参照）。したがって、電気信号φ１（ｔ）を積分回路１０１で積分した値∫０ ｔｄｔφ１（ｔ）にて位相変調を行い、電気信号φ２（ｔ）を積分回路１０２で積分した値∫０ ｔｄｔφ２（ｔ）にて位相変調を行う本構成では、フォトダイオード５から出力される電流Ｉ（ｔ）は、以下の（１０）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）は、電気信号入力端子１１及び電気信号入力端子１２からそれぞれ入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
　以上説明したように、第３の実施形態に係る光送信装置２００ｃによれば、電気信号φ１（ｔ）及び電気信号φ２（ｔ）の入力に対し、光送信装置２００ｃからの出力時の光信号の変調形式を周波数変調に変更することが可能となる。これにより、本実施形態に係る光送信装置２００ｃは、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置が用いられるネットワークシステムに適用することができる。また、変調形式が統一されることで、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよいため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第４の実施形態＞
　以下、本発明の第４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第４の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄの構成を示すブロック図である。
　図７に示されるように、光送信装置２００ｄは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの積分回路（積分回路１０１～１０２）と、を含んで構成される。
　図７に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｄは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、積分回路１０１と積分回路１０２とが追加された構成である。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｄの内部に取り込まれ、積分回路１０１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｃの内部に取り込まれ、積分回路１０２の入力端子に入力される。積分回路１０１は、電気信号入力端子１１と光位相変調器３１との間に配置される。また、積分回路１０２は、電気信号入力端子１２と光位相変調器３２との間に配置される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｄの内部に取り込まれ、分配器８の入力端子に入力される。
　一般的に、電気信号Ａ（φ１（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ１（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られ、電気信号Ｂ（φ２（ｔ））を時間で積分した値によって位相変調を行った場合、電気信号φ２（ｔ）で周波数変調した場合と同じＦＭ信号が得られる（上記の参考文献を参照）。したがって、電気信号φ１（ｔ）を積分回路１０１で積分した値∫０ ｔｄｔφ１（ｔ）にて位相変調を行い、電気信号φ２（ｔ）を積分回路１０２で積分した値∫０ ｔｄｔφ２（ｔ）にて位相変調を行う本構成では、フォトダイオード５から出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（１１）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）及び電気信号φ３（ｔ）は、電気信号入力端子１１、電気信号入力端子１２、及び電気信号入力端子１３からそれぞれ入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
　以上説明したように、第４の実施形態に係る光送信装置２００ｄによれば、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｄからの出力時の光信号の変調形式を周波数変調に変更することが可能となる。これにより、本実施形態に係る光送信装置２００ｄは、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置が用いられるネットワークシステムに適用することができる。また、変調形式が統一されることで、周波数変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよいため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第５の実施形態＞
　以下、本発明の第５の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第５の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成を示すブロック図である。
　図８に示されるように、光送信装置２００ｅは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、微分回路１１１と、を含んで構成される。
　図８に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｅは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、微分回路１１１が追加された構成である。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｅの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｅの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｅの内部に取り込まれ、微分回路１１１の入力端子に入力される。微分回路１１１は、電気信号入力端子１３と分配器８との間に配置される。
　一般的に、電気信号Ｃ（φ３（ｔ））を時間で微分した値によって周波数変調を行った場合、電気信号φ３（ｔ）で位相変調した場合と同じ位相変調（ＰＭ）信号が得られる（上記の参考文献を参照）。したがって、電気信号φ３（ｔ）を微分回路１１１で微分した値（ｄ／ｄｔ）φ３（ｔ）にて周波数変調を行う本構成では、（以下の（１２）式によって表される処理を行うことになるため）フォトダイオード５から出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（１３）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ここで、ｔは、時刻である。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は、時刻ｔにおける電界の瞬間値である。Ｅ１及びＥ２は、電界の最大値である。ω１及びω２は、無変調時の電界の角周波数である。電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）及び電気信号φ３（ｔ）は、電気信号入力端子１１、電気信号入力端子１２、及び電気信号入力端子１３からそれぞれ入力される電気信号である。ｍは、光位相変調器３１及び光位相変調器３２の変調効率を表す定数である。
　以上説明したように、第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅによれば、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｅからの出力時の光信号の変調形式を位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、位相変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第６の実施形態＞
　以下、本発明の第６の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第６の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図９は、本発明の第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆの構成を示すブロック図である。
　図９に示されるように、光送信装置２００ｆは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの微分回路（微分回路１１１～１１２）と、を含んで構成される。
　図９に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｆは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、微分回路１１１と微分回路１１２とが追加された構成である。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｆの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｆの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｆの内部に取り込まれ、分配器８の入力端子に入力される。微分回路１１１は、分配器８とレーザダイオード２１との間に配置される。また、微分回路１１２は、分配器８と移相器９との間に配置される。
　前述の図８に示される第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅが電気信号Ｃを微分処理した後に分配するのに対し、本実施形態に係る光送信装置２００ｆは、電気信号Ｃを分配した後に微分処理を行う。第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成と本実施形態に係る光送信装置２００ｆの構成との差異は、上記の点のみである。
　以上説明したように、第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆによれば、前述の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅと同様に、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｆからの出力時の光信号の変調形式を位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、位相変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
＜第７の実施形態＞
　以下、本発明の第７の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明の第７の実施形態に係る光送信装置の構成について説明する。図１０は、本発明の第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇの構成を示すブロック図である。
　図１０に示されるように、光送信装置２００ｇは、３つの電気信号入力端子（電気信号入力端子１１～１３）と、３つのレーザダイオード（レーザダイオード２１～２３）（ＬＤ）と、２つの光位相変調器（光位相変調器３１～３２）と、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、光強度変調器６と、光信号出力端子７と、分配器８と、移相器９と、２つの微分回路（微分回路１１１～１１２）と、を含んで構成される。
　図１０に示されるように、本実施形態に係る光送信装置２００ｇは、図４に示される第２の実施形態に係る光送信装置２００ｂに対し、微分回路１１１と微分回路１１２とが追加された構成である。
　電気信号Ａが、電気信号入力端子１１から光送信装置２００ｇの内部に取り込まれ、光位相変調器３１の入力端子に入力される。また、電気信号Ｂが、電気信号入力端子１２から光送信装置２００ｇの内部に取り込まれ、光位相変調器３２の入力端子に入力される。また、電気信号Ｃが、電気信号入力端子１３から光送信装置２００ｇの内部に取り込まれ、分配器８の入力端子に入力される。微分回路１１１は、分配器８とレーザダイオード２１との間に配置される。また、微分回路１１２は、移相器９とレーザダイオード２２との間に配置される。
　前述の図８に示される第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅが電気信号Ｃを微分処理した後に分配するのに対し、本実施形態に係る光送信装置２００ｇは、電気信号Ｃを分配した後に微分処理を行う。第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅの構成と本実施形態に係る光送信装置２００ｇの構成との差異は、上記の点のみである。
　以上説明したように、第７の実施形態に係る光送信装置２００ｇによれば、前述の第５の実施形態に係る光送信装置２００ｅ及び第６の実施形態に係る光送信装置２００ｆと同様に、３つの電気信号（電気信号φ１（ｔ）、電気信号φ２（ｔ）、及び電気信号φ３（ｔ））に対し、光送信装置２００ｇからの出力時の光信号の変調形式を位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、位相変調の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
　以上説明したように、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ａ～２００ｇ）によれば、電気信号φ１（ｔ）に対する信号処理の構成と、電気信号φ２（ｔ）に対する信号処理の構成とを、同一にすることができる。各電気信号に対する信号処理の構成が同一となることによって、光送信装置の、各電気信号に対する処理回路の設計、開発、及び生産手段の共通化が可能となる。
　また、上述した各実施形態に係る光送信装置（光送信装置２００ａ～２００ｇ）によれば、出力時の光信号の変調形式を周波数変調又は位相変調に統一することが可能となる。変調形式が統一されることで、周波数変調又は位相変調のいずれか一方の復調形式に対応する光受信装置のみを用意すればよくなるため、装置コスト等のコストが削減される。
　上述した実施形態によれば、光送信装置は、第１の光位相変調器と、第２の光位相変調器と、光合波器と、フォトダイオードと、光強度変調器とを備える。例えば、第１の光位相変調器は、実施形態における光位相変調器３１であり、第２の光位相変調器は、実施形態における光位相変調器３２である。第１の光位相変調器は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する。例えば、第１の電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子１１であり、第１の電気信号は、実施形態における電気信号Ａであり、第１のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード２１である。第２の光位相変調器は、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する。例えば、第２の電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子１２であり、第２の電気信号は、実施形態における電気信号Ｂであり、第２のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード２２である。光合波器は、第１の光位相変調器からの出力光と、第２の光位相変調器からの出力光とを合波する。フォトダイオードは、光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換する。光強度変調器は、フォトダイオードから出力されるヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する。例えば、第３のレーザダイオードは、実施形態におけるレーザダイオード２３である。
　なお、光送信装置は、分配器と、移相器とをさらに備えていてもよい。この場合、分配器は、第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する。例えば、第３の電気信号入力部は、実施形態における電気信号入力端子１３であり、第３の電気信号は、実施形態における電気信号Ｃであり、第４の電気信号及び第５の電気信号は、実施形態における分配器８によって分配された電気信号Ｃである。移相器は、第５の電気信号を１８０度移相する。分配器から出力された第４の電気信号は、第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される。移相器から出力された第５の電気信号は、第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される。
　なお、光送信装置は、第１の積分回路と、第２の積分回路とをさらに備えていてもよい。例えば、第１の積分回路は、実施形態における積分回路１０１であり、第２の積分回路は、実施形態における積分回路１０２である。この場合、第１の積分回路は、第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号を、積分処理を行って第１の光位相変調器へ出力する。第２の積分回路は、第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号を、積分処理を行って第２の光位相変調器へ出力する。
　なお、光送信装置は、微分回路をさらに備えていてもよい。この場合、微分回路は、第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、微分処理を行って分配器へ出力する。
　なお、光送信装置は、第１の微分回路と、第２の微分回路とをさらに備えていてもよい。例えば、第１の微分回路は、実施形態における微分回路１１１であり、第２の微分回路は、実施形態における微分回路１１２である。この場合、第１の微分回路は、分配器から出力された第４の電気信号を、微分処理を行って第１のレーザダイオードへ出力する。第２の微分回路は、分配器から出力された第５の電気信号を、微分処理を行って移相器へ出力する。
　なお、第１の電気信号と第２の電気信号と第３の電気信号とは、互いに周波数が重複しない電気信号である。
　上述した各実施形態における光送信装置２００ａ～２００ｇの一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１…ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステム、４…光合波器、５…フォトダイオード、６…光強度変調器、７…光信号出力端子、８…分配器、９…移相器、１１，１２，１３…電気信号入力端子、２１，２２，２３…レーザダイオード、３１，３２…光位相変調器、１００…ヘッドエンド、１０１，１０２…積分回路、１１１，１１２…微分回路、２００，２００ａ～ｇ…光送信装置、３００…増幅器、４００…光受信装置、５００…中継ネットワーク、６００…アクセスネットワーク

Claims (8)

  1. 　第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調器と、
    　第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調器と、
    　前記第１の光位相変調器からの出力光と、前記第２の光位相変調器からの出力光と、を合波する光合波器と、
    　前記光合波器からの出力光をヘテロダイン検波信号に変換するフォトダイオードと、
    　前記フォトダイオードから出力される前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調器と、
    　を備える光送信装置。
  2. 　前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とは、互いに周波数が重複しない電気信号である
    　請求項１に記載の光送信装置。
  3. 　第３の電気信号入力部に入力された第３の電気信号を、第４の電気信号と第５の電気信号とに分配する分配器と、
    　前記第５の電気信号を１８０度移相する移相器と、
    　をさらに備え、
    　前記分配器から出力された前記第４の電気信号は、前記第１のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力され、
    　前記移相器から出力された前記第５の電気信号は、前記第２のレーザダイオードの駆動電流入力端子に入力される
    　請求項１に記載の光送信装置。
  4. 　前記第１の電気信号と前記第２の電気信号と前記第３の電気信号とは、互いに周波数が重複しない電気信号である
    　請求項３に記載の光送信装置。
  5. 　前記第１の電気信号入力部に入力された前記第１の電気信号を、積分処理を行って前記第１の光位相変調器へ出力する第１の積分回路と、
    　前記第２の電気信号入力部に入力された前記第２の電気信号を、積分処理を行って前記第２の光位相変調器へ出力する第２の積分回路と、
    　をさらに備える請求項１から４のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
  6. 　前記第３の電気信号入力部に入力された前記第３の電気信号を、微分処理を行って前記分配器へ出力する微分回路
    　をさらに備える請求項３又は４に記載の光送信装置。
  7. 　前記分配器から出力された前記第４の電気信号を、微分処理を行って前記第１のレーザダイオードへ出力する第１の微分回路と
    　前記分配器から出力された前記第５の電気信号を、微分処理を行って前記移相器へ出力する第２の微分回路と、
    　をさらに備える請求項３又は４に記載の光送信装置。
  8. 　第１の電気信号入力部に入力された第１の電気信号に基づいて、第１のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第１の光位相変調ステップと、
    　第２の電気信号入力部に入力された第２の電気信号に基づいて、第２のレーザダイオードからの出力光を位相変調する第２の光位相変調ステップと、
    　前記第１の光位相変調ステップに位相変調された出力光と、前記第２の光位相変調ステップによって位相変調された出力光と、を合波する光合波ステップと、
    　前記光合波ステップによって合波された出力光をヘテロダイン検波信号に変換する変換ステップと、
    　前記ヘテロダイン検波信号に基づいて第３のレーザダイオードからの出力光を強度変調する光強度変調ステップと、
    　を有する送信方法。
PCT/JP2021/007862 2021-03-02 2021-03-02 光送信装置及び送信方法 WO2022185400A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/007862 WO2022185400A1 (ja) 2021-03-02 2021-03-02 光送信装置及び送信方法
JP2023503817A JPWO2022186130A1 (ja) 2021-03-02 2022-02-28
PCT/JP2022/008272 WO2022186130A1 (ja) 2021-03-02 2022-02-28 光送信装置及び送信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/007862 WO2022185400A1 (ja) 2021-03-02 2021-03-02 光送信装置及び送信方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022185400A1 true WO2022185400A1 (ja) 2022-09-09

Family

ID=83153792

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/007862 WO2022185400A1 (ja) 2021-03-02 2021-03-02 光送信装置及び送信方法
PCT/JP2022/008272 WO2022186130A1 (ja) 2021-03-02 2022-02-28 光送信装置及び送信方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/008272 WO2022186130A1 (ja) 2021-03-02 2022-02-28 光送信装置及び送信方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022186130A1 (ja)
WO (2) WO2022185400A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09101548A (ja) * 1995-10-04 1997-04-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 位相変調器
JP2000354010A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Communication Research Laboratory Mpt 光伝送装置
JP2006049977A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 変調器、光送信器および光伝送装置
JP2006262452A (ja) * 2005-02-15 2006-09-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 自動分散補償型光伝送システム
JP2006276095A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Kddi Corp Ｏｏｋ／ｐｓｋ変換装置
JP2006287410A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光送信装置、光受信装置及び光伝送システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3339031B2 (ja) * 1996-02-02 2002-10-28 日本電信電話株式会社 光伝送装置
JP3371355B2 (ja) * 1996-04-05 2003-01-27 日本電信電話株式会社 変調方式変換回路及び光信号伝送装置
JPH1013354A (ja) * 1996-06-26 1998-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多チャンネル信号変復調装置
JPH10126339A (ja) * 1996-10-15 1998-05-15 Toshiba Corp 光伝送システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09101548A (ja) * 1995-10-04 1997-04-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 位相変調器
JP2000354010A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Communication Research Laboratory Mpt 光伝送装置
JP2006049977A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 変調器、光送信器および光伝送装置
JP2006262452A (ja) * 2005-02-15 2006-09-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 自動分散補償型光伝送システム
JP2006276095A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Kddi Corp Ｏｏｋ／ｐｓｋ変換装置
JP2006287410A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光送信装置、光受信装置及び光伝送システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022186130A1 (ja) 2022-09-09
JPWO2022186130A1 (ja) 2022-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4184474B2 (ja) 光伝送システムならびにそれに用いられる光送信装置および光受信装置
US5446574A (en) System and method for dispersion compensation in fibre optic high speed systems
US8131156B2 (en) Centralized lightwave WDM-PON employing intensity modulated downstream and upstream
TWI396033B (zh) Multi - frequency electrical signal of the photoelectric device
US5541757A (en) Optical fiber cable service system provided with video on demand service
US5212579A (en) Method and apparatus for communicating amplitude modulated signals over an optical communication path
US6459521B1 (en) Electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser transmitter
EP2149210A2 (en) Method and apparatus for low chirp transmitter for optical fiber communications
US9300399B2 (en) Optical communication systems and methods
US7474150B2 (en) Amplifier composite triple beat (CTB) reduction by phase filtering
JPH11205240A (ja) 光伝送装置
US5896216A (en) AM/PM converter and optical signal transmission system
US8428471B2 (en) Optical access system for dual service network
WO2022185400A1 (ja) 光送信装置及び送信方法
US6229632B1 (en) Broadband optical transmission system utilizing differential wavelength modulation
US5214524A (en) Optical communication system
WO2023162207A1 (ja) 光送信装置及び送信方法
WO2023162213A1 (ja) 光送信装置及び送信方法
JP2610667B2 (ja) 光通信システム
JP2006287433A (ja) Ｆｍ変調方法、ｆｍ変調装置及び光伝送システム
WO2023135651A1 (ja) 光受信装置、光受信方法及び光伝送システム
JP2775692B2 (ja) 光通信方式
JP2001264714A (ja) 光ファイバ伝送用信号の発生装置およびアップコンバートシステムならびに高周波信号の光ファイバ伝送システム
Fent et al. Distributed CATV inputs in FTTH-PON system
EP1184949B1 (en) Electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser transmitter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21928976

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21928976

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP