WO2023162213A1 - 光送信装置及び送信方法 - Google Patents

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WO2023162213A1
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optical
signal
output light
electrical signal
laser diode
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PCT/JP2022/008243
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English (en)
French (fr)
Inventor
暁弘 田邉
陽一 深田
利明 下羽
遼 宮武
智暁 吉田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • 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.
  • optical transmission device that collectively converts multiple carrier signals into FM (Frequency Modulation) as input signals, optically modulates the converted signals, and transmits them.
  • This optical transmitter collectively converts analog RF (Radio Frequency) signals of a plurality of frequencies input via a coaxial cable or the like into FM signals.
  • An analog RF signal is a signal used as a carrier signal in radio signals for television receivers and the like.
  • the optical transmitter further converts the converted FM signal into an optical signal and outputs the optical signal (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a video transmission network using the FM batch conversion method.
  • the video transmission network includes a headend facility 100, an optical transmitter 200 (Tx), a plurality of optical transmitters 300 (V-OLT), and an optical receiver 400 (V-ONU). , and a TV-set 450 .
  • the optical transmission device 200 receives the electrical signals of frequency-multiplexed multi-channel video output from the head-end equipment 100, and batches the electrical signals into one-channel broadband frequency modulation ( FM) signal. Furthermore, 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. On the other hand, 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.
  • FM broadband frequency modulation
  • the head-end equipment 100 receives radio waves carrying video signals transmitted from a broadcasting station via transmission towers on the ground, artificial satellites, etc., and adjusts the received radio waves such as amplification.
  • the headend equipment 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.
  • An optical transmission line is divided into a relay transmission section and an access transmission section.
  • the relay transmission section is a communication network that connects the optical transmission device 200 and the optical transmission line of the access network transmission section.
  • the optical transmission device 300 functioning as a relay amplifier is configured in multiple stages.
  • Each optical transmission device 300 transmits the amplified optical signal to another optical transmission device 300 in the subsequent stage, to a device such as the optical reception device 400 via an access transmission section, or to an optical coupler.
  • the optical signal is branched and sent to both the other equipment such as the optical transmission device 300 and the optical reception device 400 in the subsequent stage.
  • the access transmission section is a communication network that connects the optical transmission line of the relay transmission section and each optical receiver 400 that terminates the optical signal.
  • a PON Passive Optical Network; passive optical network
  • an optical transmission system using heterodyne detection shown in FIG. 5 (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • An optical transmission system using heterodyne detection generates an FM signal centered at a frequency equal to the oscillation frequency difference between two laser diodes.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical transmission device 200a (Tx) of an optical transmission system using heterodyne detection.
  • the optical transmission device 200a includes an FM batch conversion function section 201a and an electrical/optical conversion function section 202.
  • the FM batch conversion function unit 201a includes an optical multiplexer 4, a photodiode 5 (PD), a distributor 8, a phase shifter 9, an amplifier 16 (AMP), a laser diode 21 (LD), and a laser diode. 22 (LD).
  • the electrical/optical conversion function unit 202 includes an optical intensity modulator 6, an optical amplifier 17 (AMP), and a laser diode 23 (LD).
  • the electric signal (FDM video RF signal) input to the optical transmitter 200 a is amplified by the amplifier 16 and then input to the input terminal of the distributor 8 .
  • the distributor 8 divides the input electric signal into two.
  • One of the electrical signals split into two by the distributor 8 is input to the input terminal of the laser diode 21 .
  • the other of the two-divided electrical signals is input to the input terminal of the phase shifter 9 .
  • the electrical signal input to the phase shifter 9 is input to the input terminal of the laser diode 22 after being phase-shifted by 180 degrees.
  • the electrical signals input to the laser diodes 21 and 22 are converted into direct modulation optical signals, respectively, and the converted optical signals are input to the optical multiplexer 4 .
  • Frequency chirping occurs (ie, frequency modulation occurs) by directly modulating the optical signal with the input signal.
  • the phase shifter 9 for one of the electrical signals split by the distributor 8 it is possible to input electrical signals having phases opposite to each other to the laser diodes 21 and 22, respectively. . This suppresses the remaining intensity modulation component.
  • the optical signal input to the optical multiplexer 4 is multiplexed and then input to the photodiode 5 .
  • the photodiode 5 performs 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.
  • the signal light generated by intensity modulation is amplified by the optical amplifier 17 and then transmitted to the optical receiver 400 through the transmission fiber.
  • the optical intensity modulator 6 may adjust the amplitude or bias of the input electrical signal to control the amount of modulation.
  • an amplifier, an attenuator, and a bias tee may be used in the optical transmission device 200a.
  • the optical transmitter 200a uses an optical amplifier for amplifying the generated optical signal to a certain level.
  • CNR Carrier to Noise Ratio
  • V-ONU optical receiver 400
  • the factors that cause the CNR to deteriorate are those that occur during the signal transmission process in the optical transmission network, or those that occur inside the optical transmission device.
  • One of the CNR deterioration factors generated inside the optical transmitter is relative intensity noise (RIN) generated in a laser diode. In order to improve the CNR value, it is important to suppress the RIN value generated in the laser diode.
  • the present invention has been made in view of the above technical background, and aims to provide a technique that can suppress deterioration of transmission quality.
  • One aspect of the present invention includes a divider that divides an input first electrical signal into a second electrical signal and a third electrical signal, and a phase shifter that shifts the phase of the third electrical signal by 180 degrees.
  • a first laser diode that directly modulates the second electrical signal output from the distributor and converts it into an optical signal; and directly modulates the third electrical signal output from the phase shifter.
  • a second laser diode for converting into an optical signal, and a first output generated by giving a phase difference between the output light from the first laser diode and the output light from the second laser diode.
  • an optical multiplexer for outputting light and a second output light; a first photodiode for converting the first output light into a first heterodyne detection signal; and a second heterodyne for the second output light. a second photodiode for converting into a detection signal; and a light intensity for intensity-modulating output light from a third laser diode based on a combined component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal. and a modulator.
  • One aspect of the present invention includes a dividing step of dividing an input first electrical signal into a second electrical signal and a third electrical signal, and a phase shifting of the third electrical signal by 180 degrees.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a balanced receiver according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the optical transmitter 200 according to the embodiment of the present invention
  • 1 is a diagram showing an example of the configuration of a video transmission network using the FM batch conversion method
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical transmission device 200a (Tx) of an optical transmission system using heterodyne detection;
  • the optical transmission device 200 described below is an optical transmission device used in an FTTH-type CATV system, which is a network system for distributing video to subscribers' homes.
  • the FM batch conversion system is used as the optical transmission system.
  • the optical transmission device 200 includes a 2-input 2-output optical multiplexer 41 and two photodiodes (a photodiode 51 and a photo
  • An FM batch conversion function unit 201 is provided that includes a diode 51) and a multiplexer 15 that multiplexes the electrical signals output from the two photodiodes.
  • the optical multiplexer 41 applies a phase difference of 90 degrees to the input of the two optical signals by means of a 90-degree optical hybrid. 52 respectively.
  • the photodiode 51 and the photodiode 52 each perform heterodyne detection, and the electrical signals output as a result of this are combined by the combiner 15, after which optical intensity modulation is performed.
  • the optical transmission device 200 of this embodiment having such a configuration, fluctuations in light intensity (intensity noise) that cause RIN are transmitted in the direction in which the power supply is connected, and in the direction of current output. is not transmitted.
  • the optical transmitter 200 can reduce the RIN value, thereby improving the CNR value in the optical receiver 400 (V-ONU).
  • the configuration of the optical transmission device 200 according to this embodiment will be described in more detail below.
  • the configuration of the network system (the system of the FTTH type CATV system) in this embodiment is the same as the configuration of the video transmission network using the conventional FM batch conversion method shown in FIG. do.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical transmitter 200 according to an embodiment of the invention.
  • the optical transmission device 200 includes an FM batch conversion function section 201 and an electrical/optical conversion function section 202 .
  • the FM batch conversion function unit 201 includes a distributor 8, a phase shifter 9, a multiplexer 15, an amplifier 16 (AMP), a laser diode 21 (LD), a laser diode 22 (LD), and an optical multiplexer. It includes a device 41, a photodiode 51 (PD), and a photodiode 52 (PD).
  • the electrical/optical conversion function unit 202 includes an optical intensity modulator 6, an optical amplifier 17 (AMP), and a laser diode 23 (LD).
  • An electric signal (FDM video RF signal) input to the optical transmitter 200 is amplified by the amplifier 16 and then input to the input terminal of the distributor 8 .
  • the distributor 8 divides the input electric signal into two.
  • One of the electrical signals split into two by the distributor 8 is input to the input terminal of the laser diode 21 .
  • the other of the two-divided electrical signals is input to the input terminal of the phase shifter 9 .
  • the electrical signal input to the phase shifter 9 is input to the input terminal of the laser diode 22 after being phase-shifted by 180 degrees.
  • the electrical signals input to the laser diodes 21 and 22 are respectively converted into direct modulation optical signals, and the converted optical signals are input to the optical multiplexer 41 .
  • Frequency chirping occurs (ie, frequency modulation occurs) by directly modulating the optical signal with the input signal.
  • the phase shifter 9 for one of the electrical signals split by the distributor 8 it is possible to input electrical signals having phases opposite to each other to the laser diodes 21 and 22, respectively. . This suppresses the remaining intensity modulation component.
  • the optical multiplexer 41 has two input terminals and two output terminals. One of two input terminals of the optical multiplexer 41 is connected to the laser diode 21 and the other is connected to the laser diode 22 . One of the two output terminals of the optical multiplexer 41 is connected to the photodiode 51 and the other is connected to the photodiode 52 .
  • the optical multiplexer 41 applies a 90-degree phase difference to the two optical signals input from the laser diode 21 and the laser diode 22 by means of the 90-degree optical hybrid, and then converts one of these two optical signals into One is output to the photodiode 51 and the other is output to the photodiode 52, respectively.
  • the photodiodes 51 and 52 each perform heterodyne detection on the optical signal input from the optical multiplexer 41 and output the resulting electrical signal (heterodyne detection signal) to the multiplexer 15 .
  • the multiplexer 15 multiplexes the electrical signals respectively input from the photodiodes 51 and 52 .
  • the multiplexer 15 outputs the multiplexed electrical signal to the optical intensity modulator 6 .
  • the optical intensity modulator 6 intensity-modulates the output light from the laser diode 23 for transmission based on the electrical signal multiplexed by the multiplexer 15 .
  • the intensity-modulated signal light is amplified by the optical amplifier 17 and then transmitted to the optical receiver 400 through the transmission fiber.
  • the optical intensity modulator 6 may adjust the amplitude or bias of the input electrical signal to control the amount of modulation.
  • the optical transmitter 200 may use an amplifier, an attenuator, and a bias tee. Also, the optical transmitter 200 may use an optical amplifier for amplifying the generated optical signal to a certain level.
  • the optical transmission device 200 can reduce the value of RIN.
  • the mechanism by which RIN is reduced will now be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a balanced receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the two photodiodes 51 and 52 described above constitute a balanced receiver.
  • As a method of configuring a balanced receiver for example, as shown in FIG. Is there a way to output
  • the cathode of the photodiode 51 is connected to a power source, and the anode of the photodiode 52 is grounded.
  • FIG. 2B As another method of constructing a balanced receiver, for example, as shown in FIG. 2B, the anode of the photodiode 51 is grounded and the cathode of the photodiode 52 is connected to a power source.
  • the light intensity fluctuation (intensity noise) that causes RIN is transmitted in the direction in which the power supply is connected, so it is not transmitted in the current output direction.
  • the optical transmitter 200 can reduce the RIN value, thereby improving the CNR value in the optical receiver 400 (V-ONU).
  • the output electric field E a (t) of the laser diode 21 that outputs an optical signal by direct modulation is expressed by the following equation (1).
  • E0 a is the average electric field of the laser diode 21
  • m is the degree of modulation of direct modulation
  • V(t) is the electrical signal input to the laser diode 21 (sum of electrical signals of each carrier)
  • e a (t ) represents the amplitude fluctuation of the output electric field.
  • ⁇ a represents the angular frequency of the electric field during non-modulation
  • ⁇ represents the degree of FM modulation
  • t represents time.
  • ⁇ this operator gives an averaged value to components that fluctuate at angular frequencies equal to or higher than ⁇ a or ⁇ b .
  • the secondary components ea 2 (t), ea (t) eb (t), and eb 2 (t) are minute values Therefore, the value was set to 0 approximately.
  • cos2( ⁇ a t+ ⁇ V(t)), cos2( ⁇ b t ⁇ V(t)), and cos(( ⁇ a + ⁇ b )t) are the high frequency components of the optical signal. , is not detected at the photodiode 5 .
  • the fourth term is a signal element of FM batch conversion, and "W(t)W'(t)+W'(t) ea (t)+W(t) eb (t)" is a signal component and represents the beat component, and ⁇ a - ⁇ b represents the center frequency of the FM batch converted signal.
  • E B (t) on the side 52 is E aB (t), which is half the electric field on the output signal side of the laser diode 21, and half the electric field on the output signal side of the laser diode 22. It is the sum of E bB (t) and is represented by the following equation (6).
  • a current I A (t) of a heterodyne detection signal output as a result of heterodyne detection performed by the photodiode 51 is expressed by the following equation (7).
  • the current I B (t) of the output heterodyne detection signal as a result of the heterodyne detection performed by the photodiode 52 is represented by the following equation (8).
  • ⁇ this operator gives an averaged value to components that fluctuate at angular frequencies equal to or higher than ⁇ a or ⁇ b .
  • the secondary components ea 2 (t), ea (t) eb (t), and eb 2 (t) are minute , the value was set to 0 approximately.
  • cos2( ⁇ a t+ ⁇ V(t)) and cos2( ⁇ b t ⁇ V(t)) are high frequency components of the optical signal, and in the photodiodes 51 and 52, Not detected.
  • the third term is a signal element of FM batch conversion, and "W(t)W'(t)+W'(t) ea (t)+W(t) eb (t)" is a signal component and a beat component. and ⁇ a - ⁇ b represents the center frequency of the FM batch converted signal.
  • the components multiplied by e a (t) and e b (t) are intensity noise. Since these terms are not found in the equation (9), it can be seen that the intensity noise is reduced by the optical transmission device 200 of this embodiment.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the optical transmitter 200 according to the embodiment of the present invention.
  • the operation of the optical transmission device 200 shown in this flowchart starts when an electrical signal is input to the optical transmission device 200 .
  • An electric signal (FDM video RF signal) input to the optical transmitter 200 is amplified by the amplifier 16 and then input to the input terminal of the distributor 8 .
  • the distributor 8 divides the electrical signal into two, inputs one electrical signal to the input terminal of the laser diode 21, and inputs the other electrical signal to the input terminal of the phase shifter 9 (step S01).
  • the phase shifter 9 phase-shifts the electrical signal output from the distributor 8 by 180 degrees, and then inputs the electrical signal to the input terminal of the laser diode 22 (step S02).
  • the laser diode 21 converts the input electrical signal into a direct modulation optical signal (step S03).
  • the laser diode 21 inputs an optical signal to the optical multiplexer 41 .
  • the laser diode 22 converts the input electrical signal into a direct modulation optical signal (step S04).
  • the laser diode 22 inputs an optical signal to the optical multiplexer 41 .
  • the optical multiplexer 41 applies a 90-degree phase difference to the two optical signals input from the laser diode 21 and the laser diode 22 by means of the 90-degree optical hybrid, and then converts one of these two optical signals into One is output to the photodiode 51 and the other is output to the photodiode 52, respectively. (Step S05).
  • the photodiode 51 performs heterodyne detection on the first output light output from the optical multiplexer 41 (step S06). Also, the photodiode 52 performs heterodyne detection on the second output light output from the optical multiplexer 41 (step S07).
  • the multiplexer 15 multiplexes the electrical signals respectively input from the photodiodes 51 and 52 .
  • the multiplexer 15 outputs the multiplexed electrical signal to the optical intensity modulator 6 (step S08).
  • the optical intensity modulator 6 intensity-modulates the light output from the laser diode 23 based on the electrical signal output from the multiplexer 15 (step S09).
  • the optical transmitter 200 amplifies the intensity-modulated signal light by the optical amplifier 17, and then outputs it to the transmission fiber (step S10).
  • the operation of the optical transmission device 200 shown in the flowchart of FIG. 3 is completed.
  • the optical transmission device 200 uses separate photodiodes (photodiode 51 and photodiode 52) to output two light beams output from the two-input/two-output optical multiplexer 41. ) to heterodyne-detect each signal and convert them into electric signals, and then multiplex the electric signals by a multiplexer 15.
  • the optical multiplexer 41 gives a 90° phase difference to the two input optical signals by a 90° optical hybrid.
  • the optical transmission device 200 transmits fluctuations in light intensity (intensity noise) that cause RIN in the direction in which the photodiode power source is connected. so that current is not transmitted in the output direction.
  • the optical transmitter 200 can reduce the RIN value, thereby improving the CNR value in the optical receiver 400 (V-ONU).
  • the optical transmission device includes a distributor, a phase shifter, a first laser diode, a second laser diode, an optical multiplexer, a first photodiode, a second and a light intensity modulator.
  • the optical transmitter is the optical transmitter 200 in the embodiment
  • the distributor is the distributor 8 in the embodiment
  • the phase shifter is the phase shifter 9 in the embodiment
  • the first laser diode is the laser diode 21 in the embodiment
  • the second laser diode is the laser diode 22 in the embodiment
  • the optical multiplexer is the optical multiplexer 41 in the embodiment
  • the first photodiode is the The second photodiode is the photodiode 52 in the embodiment
  • the light intensity modulator is the light intensity modulator 6 in the embodiment.
  • the above distributor distributes the input first electrical signal into the second electrical signal and the third electrical signal.
  • the first electrical signal is the electrical signal input from the amplifier 16 in the embodiment to the distributor 8
  • the second electrical signal is the electrical signal output from the distributor 8 in the embodiment to the laser diode 31
  • the third electrical signal is an electrical signal output from the distributor 8 to the laser diode 31 in the embodiment.
  • the phase shifter described above phase-shifts the third electrical signal by 180 degrees.
  • the above first laser diode directly modulates the second electrical signal output from the distributor and converts it into an optical signal.
  • the second laser diode mentioned above directly modulates the third electrical signal output from the phase shifter and converts it into an optical signal.
  • the optical multiplexer outputs first output light and second output light generated by giving a phase difference to output light from the first laser diode and output light from the second laser diode.
  • the first output light is the output light output from the optical multiplexer 41 in the embodiment to either the photodiode 51 or the photodiode 52
  • the second output light is the optical multiplexer 41 in the embodiment. is the output light output from the photodiode 51 or the photodiode 52 to the other.
  • the first photodiode converts the first output light into a first heterodyne detection signal.
  • the second photodiode converts the second output light into a second heterodyne detection signal.
  • the optical intensity modulator described above intensity-modulates the output light from the third laser diode based on the synthesized component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal.
  • the composite component of the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal is an optical signal input from the combiner 15 to the optical intensity modulator 6 in the embodiment
  • the third laser diode is It is the laser diode 23 in the embodiment.
  • the optical multiplexer produces a phase difference of 90 degrees between the output light from the first laser diode and the input light from the second laser diode by a 90-degree optical hybrid.
  • a 90-degree optical hybrid may generate a first output light and a second output light by providing .
  • the above optical transmission device may further include a multiplexer.
  • the multiplexer is the multiplexer 15 in the embodiment.
  • the multiplexer connects the anode of one of the first photodiode and the cathode of the second photodiode to the cathode of the other, and generates the first heterodyne detection signal and the second heterodyne detection signal. are combined.
  • the cathode of the photodiode to which the anode is connected to the multiplexer may be connected to a power source, and the anode of the photodiode to which the cathode is connected to the multiplexer may be grounded. good.
  • the above optical transmission device may further include an amplifier that amplifies the first electrical signal or the second electrical signal.
  • the above optical transmission device may further include an attenuator that attenuates the first electrical signal or the second electrical signal.
  • the above optical transmission device may further include a bias tee for adjusting the bias of the first electrical signal or the second electrical signal.
  • a part or all of the optical transmission device 200 in the above-described embodiment 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” refers to a program that dynamically retains programs 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
  • Optical multiplexer 5 Photodiode 6
  • Optical intensity modulator 8 Distributor 9
  • Phase shifter 15 Multiplexer 16
  • Amplifier 17 Optical amplifier 21, 22, 23
  • Laser diode 41 Optical multiplexer 51, 52
  • Electric/optical conversion function unit 300 Optical transmission device 400 ...optical receiver

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Abstract

光送信装置は、入力された第１の電気信号を第２の電気信号と第３の電気信号とに分配する分配器と、第３の電気信号を１８０度移相する移相器と、分配器から出力された第２の電気信号を直接変調し光信号に変換する第１のレーザダイオードと、移相器から出力された第３の電気信号を直接変調し光信号に変換する第２のレーザダイオードと、第１のレーザダイオードからの出力光と第２のレーザダイオードからの出力光とに位相差を与えることにより生成された第１の出力光と第２の出力光とを出力する光合波器と、第１の出力光を第１のヘテロダイン検波信号に変換する第１のフォトダイオードと、第２の出力光を第２のヘテロダイン検波信号に変換する第２のフォトダイオードと、第１のヘテロダイン検波信号と第２のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、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。
　複数のキャリア信号を入力信号としてＦＭ（Frequency Modulation）一括変換し、変換された信号を光変調して送信する光送信装置がある。この光送信装置は、同軸ケーブル等によって入力された複数の周波数のアナログＲＦ（Radio Frequency）信号を一括してＦＭ信号に変換する。アナログＲＦ信号は、キャリア信号として、テレビ受像機向けの無線信号等において用いられる信号である。光送信装置は、変換されたＦＭ信号をさらに光信号に変換して出力する（例えば、非特許文献１参照）。
　図４は、ＦＭ一括変換方式を用いた映像伝送ネットワークの構成の一例を示す図である。図４に示されるように、映像伝送ネットワークは、ヘッドエンド設備１００と、光送信装置２００（Ｔｘ）と、複数の光伝送装置３００（Ｖ－ＯＬＴ）と、光受信装置４００（Ｖ－ＯＮＵ）と、ＴＶ－ｓｅｔ４５０とを含んで構成される。
　ＦＭ一括変換方式では、光送信装置２００は、ヘッドエンド設備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。
　ヘッドエンド設備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、ヘッドエンド設備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、中継伝送区間とアクセス伝送区間とに分けられる。
　中継伝送区間は、光送信装置２００とアクセスネットワーク伝送区間の光伝送路との間をつなぐ通信ネットワークである。中継伝送区間では、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光伝送装置３００が多段構成される。各々の光伝送装置３００は、増幅した光信号を、後段の他の光伝送装置３００へ送出したり、アクセス伝送区間を介して光受信装置４００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光伝送装置３００及び光受信装置４００等の機器の双方へ送出したりする。
　一方、アクセス伝送区間は、中継伝送区間の光伝送路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。アクセス伝送区間では、中継伝送区間の光伝送路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。
　従来、ＦＭ一括変換方式の一例として、図５に示されるヘテロダイン検波を用いた光伝送方式がある（例えば、非特許文献２参照）。ヘテロダイン検波を用いた光伝送方式では、２つのレーザダイオードの発振周波数差に等しい周波数を中心とするＦＭ信号が生成される。
　図５は、ヘテロダイン検波を用いた光伝送方式の光送信装置２００ａ（Ｔｘ）の構成の一例を示すブロック図である。図５に示されるように、光送信装置２００ａは、ＦＭ一括変換機能部２０１ａと、電気・光変換機能部２０２とを含んで構成される。ＦＭ一括変換機能部２０１ａは、光合波器４と、フォトダイオード５（ＰＤ）と、分配器８と、移相器９と、増幅器１６（ＡＭＰ）と、レーザダイオード２１（ＬＤ）と、レーザダイオード２２（ＬＤ）とを含んで構成される。電気・光変換機能部２０２は、光強度変調器６と、光増幅器１７（ＡＭＰ）と、レーザダイオード２３（ＬＤ）とを含んで構成される。
　光送信装置２００ａに入力された電気信号（ＦＤＭ映像ＲＦ信号）は、増幅器１６によって増幅された後、分配器８の入力端子に入力される。分配器８は、入力された電気信号を２分割する。分配器８によって２分割された電気信号の一方は、レーザダイオード２１の入力端子に入力される。また、２分割された電気信号のもう一方は、移相器９の入力端子に入力される。移相器９に入力された電気信号は、１８０度移相された後に、レーザダイオード２２の入力端子に入力される。
　レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２に入力された電気信号は、直接変調方式の光信号にそれぞれ変換され、変換された光信号は光合波器４に入力される。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、分配器８によって分岐された電気信号の一方に移相器９が用いられることで、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。
　光合波器４に入力された光信号は合波された後、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、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、光増幅器１７によって増幅された後、伝送ファイバによって光受信装置４００へ伝送される。
　なお、光強度変調器６は、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。この場合、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。また、光送信装置２００ａに、生成された光信号を一定のレベルまで増幅するための光増幅器が用いられる場合がある。
"Transmission equipment for transferring multi-channel television signals over optical access networks by frequency modulation conversion", Recommendation ITU-T J.185, p.8, p.16, June 2012 柴田宣　他，　「ＦＭ一括変換方式を用いた光映像分配システム」，　電子情報通信学会論文誌　Ｂ，　Ｖｏｌ．Ｊ８３－Ｂ，　Ｎｏ．７　ｐｐ９４８－９５９，　２０００年７月 「知識ベース」，　５群（通信・放送）－３編（光伝送技術），　２章　光加入者系／メトロ系伝送システム，　電子情報通信学会，　ｐｐ．８－１１，　２０１７年９月，　［令和４年２月１８日検索］，　インターネット（URL: http://www.ieice-hbkb.org/files/05/05gun_03hen_02.pdf),
　光受信装置４００（Ｖ－ＯＮＵ）から出力される映像信号の品質を表すＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）には既定の値があり、この既定の値以上であれば映像視聴が可能である。一般的に、ＣＮＲが劣化する要因は、光伝送ネットワークにおける信号伝送過程において発生するものであるか、もしくは、光送信装置の内部で発生するものである。光送信装置の内部で発生するＣＮＲの劣化要因の一つに、レーザダイオードで発生する相対強度雑音（ＲＩＮ；Relative Intensity Noise）がある。ＣＮＲの値を向上させるためには、レーザダイオードで発生するＲＩＮの値を抑えることが重要である。
　しかしながら、従来技術では、例えば非特許文献３に示されるように、強度変調成分を抑圧することを目的として、２つのレーザダイオードが使用されている。そのため、２つのレーザダイオードが使用される従来技術では、１つのレーザダイオードが使用される場合と比べてＲＩＮの値が増大し、伝送品質が劣化するという課題があった。
　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、伝送品質の劣化を抑制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、入力された第１の電気信号を、第２の電気信号と第３の電気信号とに分配する分配器と、前記第３の電気信号を１８０度移相する移相器と、前記分配器から出力された前記第２の電気信号を直接変調し、光信号に変換する第１のレーザダイオードと、前記移相器から出力された前記第３の電気信号を直接変調し、光信号に変換する第２のレーザダイオードと、前記第１のレーザダイオードからの出力光と前記第２のレーザダイオードからの出力光とに位相差を与えることにより生成された第１の出力光と第２の出力光とを出力する光合波器と、前記第１の出力光を第１のヘテロダイン検波信号に変換する第１のフォトダイオードと、前記第２の出力光を第２のヘテロダイン検波信号に変換する第２のフォトダイオードと、前記第１のヘテロダイン検波信号と前記第２のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、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、入力された第１の電気信号を、第２の電気信号と第３の電気信号とに分配する分配ステップと、前記第３の電気信号を１８０度移相する移相ステップと、前記第２の電気信号を直接変調により光信号に変換して出力する第１の直接変調ステップと、前記第３の電気信号を直接変調により光信号に変換して出力する第２の直接変調ステップと、前記第１の直接変調ステップによって出力された出力光と前記第２の直接変調ステップによって出力された出力光とに位相差を与えることにより生成された第１の出力光と第２の出力光とを出力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前記第１の出力光を、第１のフォトダイオードにより第１のヘテロダイン検波信号に変換する第１の変換ステップと、前記光合波ステップによって合波された前記第２の出力光を、第２のフォトダイオードにより第２のヘテロダイン検波信号に変換する第２の変換ステップと、前記第１のヘテロダイン検波信号と前記第２のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、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、伝送品質の劣化を抑制することができる技術を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る光送信装置２００の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るバランスド受信器の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る光送信装置２００の動作を示すフローチャートである。 ＦＭ一括変換方式を用いた映像伝送ネットワークの構成の一例を示す図である。 ヘテロダイン検波を用いた光伝送方式の光送信装置２００ａ（Ｔｘ）の構成の一例を示すブロック図である。
＜実施形態＞
　以下、本発明の実施形態における光送信装置２００について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する光送信装置２００は、加入者宅へ映像を配信するネットワークシステムであるＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムにて用いられる光送信装置である。本実施形態におけるＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムでは、光伝送方式として、ＦＭ一括変換方式が用いられる。
　本実施形態における光送信装置２００は、２入力２出力の光合波器４１と、当該光合波器４１の２つの出力端子の各々に１つずつ接続された２つのフォトダイオード（フォトダイオード５１及びフォトダイオード５１）と、当該２つのフォトダイオードからそれぞれ出力された電気信号を合波する合波器１５とを含んで構成されるＦＭ一括変換機能部２０１を備えている。
　光合波器４１は、２つの光信号の入力に対して９０度光ハイブリッドにより９０度の位相差を与えた後、これら２つの光信号のうち、一方をフォトダイオード５１へ、もう一方をフォトダイオード５２へそれぞれ出力する。フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２は、それぞれヘテロダイン検波を行い、この結果としてそれぞれ出力される電気信号を合波器１５が合波し、その後、光強度変調が行われる。
　このような構成を有する本実施形態の光送信装置２００によれば、ＲＩＮの原因となる光強度の揺らぎ（強度雑音）は、電源が接続されている方向へ伝送されていき、電流出力方向へは伝送されない。これにより、光送信装置２００は、ＲＩＮの値を低減させることができるため、光受信装置４００（Ｖ－ＯＮＵ）におけるＣＮＲの値を向上させることができる。
　以下、本実施形態における光送信装置２００の構成について更に詳しく説明する。なお、本実施形態におけるネットワークシステム（ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムのシステム）の構成は、前述の図４に示される従来のＦＭ一括変換方式を用いた映像伝送ネットワークの構成と同様であるため、説明を省略する。
［光送信装置の構成］
　以下、本発明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、本発明の実施形態に係る光送信装置２００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２００は、ＦＭ一括変換機能部２０１と、電気・光変換機能部２０２とを含んで構成される。
　ＦＭ一括変換機能部２０１は、分配器８と、移相器９と、合波器１５と、増幅器１６（ＡＭＰ）と、レーザダイオード２１（ＬＤ）と、レーザダイオード２２（ＬＤ）と、光合波器４１と、フォトダイオード５１（ＰＤ）と、フォトダイオード５２（ＰＤ）とを含んで構成される。電気・光変換機能部２０２は、光強度変調器６と、光増幅器１７（ＡＭＰ）と、レーザダイオード２３（ＬＤ）とを含んで構成される。
　光送信装置２００に入力された電気信号（ＦＤＭ映像ＲＦ信号）は、増幅器１６によって増幅された後、分配器８の入力端子に入力される。分配器８は、入力された電気信号を２分割する。分配器８によって２分割された電気信号の一方は、レーザダイオード２１の入力端子に入力される。また、２分割された電気信号のもう一方は、移相器９の入力端子に入力される。移相器９に入力された電気信号は、１８０度移相された後に、レーザダイオード２２の入力端子に入力される。
　レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２に入力された電気信号は、直接変調方式の光信号にそれぞれ変換され、変換された光信号は光合波器４１に入力される。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、分配器８によって分岐された電気信号の一方に移相器９が用いられることで、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。
　光合波器４１は、２つの入力端子と２出力端子とを備えている。光合波器４１の２つの入力端子の一方はレーザダイオード２１に接続されており、もう一方はレーザダイオード２２に接続されている。また、光合波器４１の２つの出力端子の一方はフォトダイオード５１に接続されており、もう一方はフォトダイオード５２に接続されている。
　光合波器４１は、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２から入力された２つの光信号の入力に対して、９０度光ハイブリッドにより９０度の位相差を与えた後、これら２つの光信号の一方をフォトダイオード５１へ、もう一方をフォトダイオード５２へそれぞれ出力する。
　フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２は、光合波器４１から入力された光信号に対してヘテロダイン検波をそれぞれ行い、結果として生成される電気信号（ヘテロダイン検波信号）を合波器１５へそれぞれ出力する。
　合波器１５は、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ入力された電気信号を合波する。合波器１５は、合波された電気信号を光強度変調器６へ出力する。
　光強度変調器６は、伝送用のレーザダイオード２３からの出力光を、合波器１５によって合波された電気信号に基づいて強度変調する。強度変調された信号光は、光増幅器１７によって増幅された後、伝送ファイバによって光受信装置４００へ伝送される。
　なお、光強度変調器６は、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。この場合、光送信装置２００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。また、光送信装置２００に、生成された光信号を一定のレベルまで増幅するための光増幅器が用いられる場合がある。
　このような構成を備えることで、光送信装置２００は、ＲＩＮの値を低減させることができる。ＲＩＮが低減する仕組みを、図２を参照しながら説明する。
　図２は、本発明の実施形態に係るバランスド受信器の構成を示す図である。上記の２つのフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２は、バランスド受信器を構成している。バランスド受信器を構成する方法として、例えば図２の（ａ）に示されるように、フォトダイオード５１のアノードとフォトダイオード５２のカソードとを接続し、その接続点である合波器１５から電流を出力する方法がある。図２の（ａ）に示されるように、フォトダイオード５１のカソードには電源が接続され、フォトダイオード５２のアノードは接地される。
　また、バランスド受信器を構成する他の方法として、例えば図１５の（ｂ）に示されるように、フォトダイオード５１のカソードとフォトダイオード５２のアノードとを接続し、その接続点である合波器１５から電流を出力する方法がある。図２の（ｂ）に示されるように、フォトダイオード５１のアノードは接地され、フォトダイオード５２のカソードには電源が接続される。
　ここで、ＲＩＮの原因となる光強度の揺らぎ（強度雑音）は、電源が接続されている方向へと伝送されていくため、電流の出力方向へは伝送されない。これにより、光送信装置２００は、ＲＩＮの値を低減させることができるため、光受信装置４００（Ｖ－ＯＮＵ）におけるＣＮＲの値を向上させることができる。
［レーザダイオードの出力電界］
　以下、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の出力電界について説明する。なお、図１に示される本実施形態における光送信装置２００のレーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の出力電界、及び、図５に示される従来の光送信装置２００ａのレーザダイオード２１及びレーザダイオード２２の出力電界のいずれも、以下の通りである。
　直接変調によって光信号を出力するレーザダイオード２１の出力電界Ｅａ（ｔ）は、以下の（１）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｅ０ａはレーザダイオード２１の平均電界を、ｍは直接変調の変調度を、Ｖ（ｔ）はレーザダイオード２１への入力電気信号（各キャリアの電気信号和）を、ｅａ（ｔ）は出力電界の振幅ゆらぎを表す。また、ωａは無変調時の電界の角周波数を、βはＦＭ変調の変調度を、ｔは時間を表す。
　レーザダイオード２２の出力電界Ｅｂ（ｔ）は、レーザダイオード２２への入力電気信号が１８０度ずれることから、Ｖｂ（ｔ）＝－Ｖ（ｔ）となり、以下の（２）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
［従来の光合波器４の出力電界］
　以下、図５に示される従来の光送信装置２００ａの光合波器４の出力電界について説明する。上記の（１）式及び（２）式によって算出された電界を有する、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２からの信号を入力とする光合波器４の出力信号の電界Ｅ（ｔ）は、以下の（３）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
［従来のフォトダイオード５の出力電流］
　以下、図５に示される従来の光送信装置２００ａのフォトダイオード５の出力電流について説明する。フォトダイオード５で行われるヘテロダイン検波の結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流Ｉ（ｔ）は、以下の（４）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　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、ωａ又はωｂ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。なお、ＩＡ（ｔ）、ＩＢ（ｔ）の計算において、２次成分ｅａ ２（ｔ）、ｅａ（ｔ）ｅｂ（ｔ）、及び、ｅｂ ２（ｔ）は微小な値となることから、近似的に値を０とした。
　上記の（４）式において、ｃｏｓ２（ωａｔ＋βＶ（ｔ））、ｃｏｓ２（ωｂｔ－βＶ（ｔ））、及びｃｏｓ（（ωａ＋ωｂ）ｔ）は、光信号の高周波要素であり、フォトダイオード５においては検知されない。また、第４項は、ＦＭ一括変換の信号要素であり、“Ｗ（ｔ）Ｗ’（ｔ）＋Ｗ’（ｔ）ｅａ（ｔ）＋Ｗ（ｔ）ｅｂ（ｔ）”は信号成分及びビート成分を表し、ωａ－ωｂはＦＭ一括変換信号の中心周波数を表す。
［本実施形態の光合波器４１の出力電界］
　以下、図１に示される本実施形態における光送信装置２００の光合波器４１の出力電界について説明する。上記の（１）式及び（２）式によって算出された電界を有する、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２からの信号を入力とする光合波器４１の２つの出力信号のうち、フォトダイオード５１側の出力電界ＥＡ（ｔ）は、レーザダイオード２１の出力信号側の電界の１／２であるＥａＡ（ｔ）、及び、レーザダイオード２２の出力信号側の電界の１／２であるＥｂＡ（ｔ）の和となり、以下の（５）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　光合波器４１の２つの出力光の位相は相対的に９０度差を持つため、電界ＥｂＡ（ｔ）における後半項はｓｉｎとなる。
　同様に、上記の（１）式及び（２）式によって算出された電界を有する、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２からの信号を入力とする光合波器４１の２つの出力信号のうち、フォトダイオード５２側の出力電界ＥＢ（ｔ）は、レーザダイオード２１の出力信号側の電界の１／２であるＥａＢ（ｔ）、及び、レーザダイオード２２の出力信号側の電界の１／２であるＥｂＢ（ｔ）の和となり、以下の（６）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　光合波器４１の２つの出力光の位相は相対的に９０度差を持つため、電界ＥａＢ（ｔ）における後半項はｓｉｎとなる。
［本実施形態のフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２の出力電流］
　以下、図１に示される本実施形態における光送信装置２００のフォトダイオード５１及びフォトダイオード５２の出力電流について説明する。
　フォトダイオード５１で行われるヘテロダイン検波の結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流ＩＡ（ｔ）は、以下の（７）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
同様に、フォトダイオード５２で行われるヘテロダイン検波の結果、出力されるヘテロダイン検波信号の電流ＩＢ（ｔ）は、以下の（８）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、“＜・・・＞”は、フォトダイオード５１又はフォトダイオード５２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、ωａ又はωｂ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。なお、ＩＡ（ｔ）、ＩＢ（ｔ）の計算において、２次成分ｅａ ２（ｔ）、ｅａ（ｔ）ｅｂ（ｔ）、及び、ｅｂ ２（ｔ）は、微小な値となることから、近似的に値を０とした。
　以上のことから、合波器１５で結合される電流Ｉ（ｔ）は、以下の（９）式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　上記の（９）式において、ｃｏｓ２（ωａｔ＋βＶ（ｔ））、及び、ｃｏｓ２（ωｂｔ－βＶ（ｔ））は、光信号の高周波要素であり、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２においては検知されない。また第３項はＦＭ一括変換の信号要素であり、“Ｗ（ｔ）Ｗ’（ｔ）＋Ｗ’（ｔ）ｅａ（ｔ）＋Ｗ（ｔ）ｅｂ（ｔ）”は信号成分及びビート成分を表し、ωａ－ωｂはＦＭ一括変換信号の中心周波数を表す。
　ＦＭ一括変換の信号要素及び光信号の高周波要素を除いて、上記の（４）式と（９）式とを比較した場合、（４）式のみに見られる成分として、以下の（１０）式～（１１）式によって示される２項がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　これらのうち、ｅａ（ｔ）、ｅｂ（ｔ）が掛かる成分は強度雑音である。これらの項が（９）式には見られないことから、本実施形態における光送信装置２００によれば、強度雑音が軽減されることが分かる。
［光送信装置の動作］
　以下、本発明の実施形態に係る光送信装置２００の動作の一例について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る光送信装置２００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２００の動作は、電気信号が光送信装置２００に入力された際に開始する。光送信装置２００に入力された電気信号（ＦＤＭ映像ＲＦ信号）は、増幅器１６によって増幅された後、分配器８の入力端子に入力される。分配器８は、電気信号を２分割し、一方の電気信号をレーザダイオード２１の入力端子に入力し、もう一方の電気信号を移相器９の入力端子に入力する（ステップＳ０１）。
　移相器９は、分配器８から出力された電気信号を１８０度移相した後に、当該電気信号をレーザダイオード２２の入力端子に入力する（ステップＳ０２）。
　レーザダイオード２１は、入力された電気信号を、直接変調方式の光信号に変換する（ステップＳ０３）。レーザダイオード２１は、光信号を光合波器４１に入力する。また、レーザダイオード２２は、入力された電気信号を、直接変調方式の光信号に変換する（ステップＳ０４）。レーザダイオード２２は、光信号を光合波器４１に入力する。
　光合波器４１は、レーザダイオード２１及びレーザダイオード２２から入力された２つの光信号の入力に対して、９０度光ハイブリッドにより９０度の位相差を与えた後、これら２つの光信号の一方をフォトダイオード５１へ、もう一方をフォトダイオード５２へそれぞれ出力する。（ステップＳ０５）。
　フォトダイオード５１は、光合波器４１から出力された第１の出力光に対し、ヘテロダイン検波を行う（ステップＳ０６）。また、フォトダイオード５２は、光合波器４１から出力された第２の出力光に対し、ヘテロダイン検波を行う（ステップＳ０７）。
　合波器１５は、フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２からそれぞれ入力された電気信号を合波する。合波器１５は、合波された電気信号を光強度変調器６へ出力する（ステップＳ０８）。
　光強度変調器６は、レーザダイオード２３が出力した光を、合波器１５から出力された電気信号に基づいて強度変調する（ステップＳ０９）。光送信装置２００は、強度変調された信号光を、光増幅器１７によって増幅した後、伝送ファイバへ出力する（ステップＳ１０）。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、本発明の実施形態に係る光送信装置２００は、２入力・２出力の光合波器４１から出力される２つの出力光を別々のフォトダイオード（フォトダイオード５１及びフォトダイオード５２）でそれぞれヘテロダイン検波して電気信号に変換した後、当該電気信号を合波器１５によって合波するＦＭ一括変換機能部２０１を備える。光合波器４１は、入力された２つの光信号に対し、９０°光ハイブリッドにより９０°の位相差を与える。
　このような構成を備えることで、本発明の実施形態に係る光送信装置２００は、ＲＩＮの原因となる光強度の揺らぎ（強度雑音）を、フォトダイオードの電源が接続されている方向へ伝送させるようにし、電流の出力方向へは伝送させないようにすることができる。これにより、光送信装置２００は、ＲＩＮの値を低減させることができるため、光受信装置４００（Ｖ－ＯＮＵ）におけるＣＮＲの値を向上させることができる。
　上述した実施形態によれば、光送信装置は、分配器と、移相器と、第１のレーザダイオードと、第２のレーザダイオードと、光合波器と、第１のフォトダイオードと、第２のフォトダイオードと、光強度変調器とを備える。例えば、光送信装置は、実施形態における光送信装置２００であり、分配器は、実施形態における分配器８であり、移相器は、実施形態における移相器９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であり、光合波器は、実施形態における光合波器４１であり、第１のフォトダイオードは、実施形態におけるフォトダイオード５１であり、第２のフォトダイオードは、実施形態におけるフォトダイオード５２であり、光強度変調器は、実施形態における光強度変調器６である。
　上記の分配器は、入力された第１の電気信号を、第２の電気信号と第３の電気信号とに分配する。例えば、第１の電気信号は、実施形態における増幅器１６から分配器８に入力される電気信号であり、第２の電気信号は、実施形態における分配器８からレーザダイオード３１へ出力される電気信号であり、第３の電気信号は、実施形態における分配器８からレーザダイオード３１へ出力される電気信号である。上記の移相器は、第３の電気信号を１８０度移相する。
　上記の第１のレーザダイオードは、分配器から出力された第２の電気信号を直接変調し、光信号に変換する。上記の第２のレーザダイオードは、移相器から出力された第３の電気信号を直接変調し、光信号に変換する。光合波器は、第１のレーザダイオードからの出力光と第２のレーザダイオードからの出力光とに位相差を与えることにより生成された第１の出力光と第２の出力光とを出力する。例えば、第１の出力光は、実施形態における光合波器４１からフォトダイオード５１又はフォトダイオード５２のうち一方へ出力される出力光であり、第２の出力光は、実施形態における光合波器４１からフォトダイオード５１又はフォトダイオード５２のうち他方へ出力される出力光である。
　上記の第１のフォトダイオードは、第１の出力光を第１のヘテロダイン検波信号に変換する。上記の第２のフォトダイオードは、第２の出力光を第２のヘテロダイン検波信号に変換する。上記の光強度変調器は、第１のヘテロダイン検波信号と第２のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、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１のヘテロダイン検波信号と第２のヘテロダイン検波信号との合成成分は、実施形態における合波器１５から光強度変調器６に入力される光信号であり、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、上記の光送信装置において、光合波器は、入力された第１のレーザダイオードからの出力光と第２のレーザダイオードからの出力光とに対して９０度光ハイブリッドにより９０度の位相差を与えることにより、第１の出力光と第２の出力光とを生成するようにしてもよい。
　なお、上記の光送信装置は、合波器をさらに備えていてもよい。例えば、合波器は、実施形態における合波器１５である。上記の合波器は、第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードとを接続し、第１のヘテロダイン検波信号と前記第２のヘテロダイン検波信号とを合波する。
　なお、上記の光送信装置において、アノードに合波器が接続されたフォトダイオードのカソードには電源が接続され、カソードに合波器が接続されたフォトダイオードのアノードは接地されるようにしてもよい。
　なお、上記の光送信装置は、第１の電気信号又は第２の電気信号を増幅する増幅器をさらに備えていてもよい。
　なお、上記の光送信装置は、第１の電気信号又は第２の電気信号を減衰させる減衰器をさらに備えていてもよい。
　なお、上記の光送信装置は、第１の電気信号又は第２の電気信号のバイアスを調整するバイアスティーをさらに備えていてもよい。
　上述した実施形態における光送信装置２００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。
４…光合波器、５…フォトダイオード、６…光強度変調器、８…分配器、９…移相器、１５…合波器、１６…増幅器、１７…光増幅器、２１，２２，２３…レーザダイオード、４１…光合波器、５１，５２…フォトダイオード、２００，２００ａ…光送信装置、２０１，２０１ａ…ＦＭ一括変換機能部、２０２…電気・光変換機能部、３００…光伝送装置、４００…光受信装置

Claims (8)

  1. 　入力された第１の電気信号を、第２の電気信号と第３の電気信号とに分配する分配器と、
    　前記第３の電気信号を１８０度移相する移相器と、
    　前記分配器から出力された前記第２の電気信号を直接変調し、光信号に変換する第１のレーザダイオードと、
    　前記移相器から出力された前記第３の電気信号を直接変調し、光信号に変換する第２のレーザダイオードと、
    　前記第１のレーザダイオードからの出力光と前記第２のレーザダイオードからの出力光とに位相差を与えることにより生成された第１の出力光と第２の出力光とを出力する光合波器と、
    　前記第１の出力光を第１のヘテロダイン検波信号に変換する第１のフォトダイオードと、
    　前記第２の出力光を第２のヘテロダイン検波信号に変換する第２のフォトダイオードと、
    　前記第１のヘテロダイン検波信号と前記第２のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、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. 　前記光合波器は、入力された前記第１のレーザダイオードからの出力光と前記第２のレーザダイオードからの出力光とに対して９０度光ハイブリッドにより９０度の位相差を与えることにより、前記第１の出力光と前記第２の出力光とを生成する
    　請求項１に記載の光送信装置。
  3. 　前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードのうち、いずれか一方のアノードと他方のカソードとを接続し、前記第１のヘテロダイン検波信号と前記第２のヘテロダイン検波信号とを合波する合波器
    　をさらに備える請求項１又は２に記載の光送信装置。
  4. 　アノードに前記合波器が接続されたフォトダイオードのカソードには電源が接続され、カソードに前記合波器が接続されたフォトダイオードのアノードは接地される
    　請求項３に記載の光送信装置。
  5. 　前記第１の電気信号又は前記第２の電気信号を増幅する増幅器
    　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１の電気信号又は前記第２の電気信号を減衰させる減衰器
    をさらに備える請求項１から５のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
  7. 　前記第１の電気信号又は前記第２の電気信号のバイアスを調整するバイアスティー
    をさらに備える請求項１から６のうちいずれか一項に記載の光送信装置。
  8. 　入力された第１の電気信号を、第２の電気信号と第３の電気信号とに分配する分配ステップと、
    　前記第３の電気信号を１８０度移相する移相ステップと、
    　前記第２の電気信号を直接変調により光信号に変換して出力する第１の直接変調ステップと、
    　前記第３の電気信号を直接変調により光信号に変換して出力する第２の直接変調ステップと、
    　前記第１の直接変調ステップによって出力された出力光と前記第２の直接変調ステップによって出力された出力光とに位相差を与えることにより生成された第１の出力光と第２の出力光とを出力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前記第１の出力光を、第１のフォトダイオードにより第１のヘテロダイン検波信号に変換する第１の変換ステップと、
    　前記光合波ステップによって合波された前記第２の出力光を、第２のフォトダイオードにより第２のヘテロダイン検波信号に変換する第２の変換ステップと、
    　前記第１のヘテロダイン検波信号と前記第２のヘテロダイン検波信号との合成成分に基づいて、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。
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