(57)【要約】【課題】  ＳＣＭ方式における３次歪みによるＣＮＲまたはＳＮＲの劣化を回避し、ＦＭ−ＡＭ一括変調方式を用いずにクリッピングノイズを低減するq 【解決手段】  ベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を乗算し、ＲＦ変調信号を出力する乗算器と、ＲＦ変調信号の片側帯波を切り出して出力するフィルタと、入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ＲＦ変調信号の片側帯波を入力し、対数的に変換したＲＦ変調信号を出力する対数増幅器と、対数的に変換されたＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、乗算器から出力されるＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器とを備える。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を乗算し、ＲＦ変調信号を出力する乗算器と、
入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、前記ＲＦ変調信号を入力し、対数的に変換したＲＦ変調信号を出力する対数増幅器と、
前記対数的に変換されたＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、前記乗算器から出力される前記ＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器と
を備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ベースバンド多重信号を入力し、対数的に変換されたベースバンド多重信号を出力する第１の対数増幅器と、
入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ＲＦ搬送波を入力し、対数的に変換されたＲＦ搬送波を出力する第２の対数増幅器と、
前記対数的に変換されたベースバンド多重信号と前記対数的に変換されたＲＦ搬送波を加算し、対数的に変換されたＲＦ変調信号を出力する加算器と、
前記加算器から出力される前記対数的に変換されたＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、対数的に変換する前のＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器と
を備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項３】
周波数が互いに異なる複数のＲＦ搬送波にベースバンド信号が重畳された複数のＲＦ変調信号を入力し、それらを加算して多重ＲＦ変調信号を出力する加算器と、
入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、前記多重ＲＦ変調信号を入力し、対数的に変換された多重ＲＦ変調信号を出力する対数増幅器と、
前記対数的に変換された多重ＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、対数的に変換する前の多重ＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器と
を備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項４】
それぞれ入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、周波数が互いに異なる複数のＲＦ搬送波にベースバンド信号が重畳された複数のＲＦ変調信号をそれぞれ入力し、対数的に変換された複数のＲＦ変調信号を出力する複数の対数増幅器と、
前記対数的に変換された複数のＲＦ変調信号を加算して対数的に変換された多重ＲＦ変調信号を出力する加算器と、
前記対数的に変換された多重ＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、対数的に変換する前の多重ＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器と
を備えたことを特徴とする光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバでＲＦ（無線周波数）変調信号を伝送するための光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の光送信器の第１の構成例を示す。
図において、本構成の光送信器は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 等のベースバンド多重信号でＲＦ搬送波を変調したＲＦ変調信号により光変調器を駆動し、光キャリア（ＣＷ光）を変調するＳＣＭ（サブキャリア変調）方式を実現するものである。すなわち、乗算器１１はベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を乗算し、フィルタ１２は乗算器１１から出力されるＲＦ変調信号の片側帯波を切り出し、増幅器１３はＲＦ変調信号の片側帯波を増幅してＬＮ変調器１４に入力し、ＬＮ変調器１４は光キャリア（ＣＷ光）をＲＦ変調信号で光強度変調して変調光を出力する。なお、ＬＮ変調器１４は、電気光学効果をもつニオブ酸リチウム(LN:LiNbO3) の結晶を用いた光変調器である。
【０００３】
ＬＮ変調器１４の変調特性は、入力電圧に対して光出力が正弦波的に変化するため、変調光には図１の変調光スペクトルに示すようにＲＦ変調信号の３次歪み成分が現れる。このため、ＬＮ変調器１４の変調特性の線形部分を利用して３次歪み成分を低減するように、ＲＦ変調信号の電圧が調整される。しかし、ＬＮ変調器１４の変調特性の線形部分は狭いため、光キャリア成分に対するＲＦ変調成分が小さくなり、ＣＮＲまたはＳＮＲを大きく設定することが困難であった。
【０００４】
図２は、従来の光送信器の第２の構成例を示す。
図において、本構成の光送信器は、レーザダイオード（ＬＤ）１５の直接変調を用いて、ＲＦ変調信号を光キャリアに重畳する構成である。ＲＦ変調信号は、図１と同様の乗算器１１、フィルタ１２、増幅器１３を用いて生成され、バイアスＴ１６でバイアス電圧を付加してＬＤ１５を駆動する。ＬＤ１５のＩ−Ｌ特性（注入電流対光出力特性）は、概ね直線性を有しているが、ＬＤの閾値以下のＲＦ変調電流に対しては歪み（クリッピングノイズ）を生じることになる（非特許文献１）。
【０００５】
図３は、従来の光送信器の第３の構成例を示す。
図において、本構成の光送信器は、図２の構成においてクリッピングノイズを低減するために、フィルタ１２と増幅器１３との間にＦＭ−ＡＭ一括変調器１７を配置し、時間的に変化するＲＦ変調信号（ＡＭ信号）をＦＭ信号に変換する。このＦＭ−ＡＭ一括変調方式により、振幅変化を周波数変化に置き換え、閾値以下のＲＦ変調電流変化が生じないようにしている（非特許文献２）。受信器では、ＦＭ復調器により、もとのＲＦ変調信号に変換する。
【非特許文献１】A.A.M.SALEH,"FUNDAMENTAL LIMIT ON NUMBER OF CHANNELS IN SUBCARRIER-MULTIPLEXED LIGHTWAVE CATV SYSTEM", ELECTRONICS LETTERS 8th June 1989, Vol.25, No.12, pp.776-777
【非特許文献２】R.Omoto et al.,"Dynamic range improvement technique for fiber-optic microcell radio system", GLOCOM, pp.260-265, 1993
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＲＦ変調信号を光キャリアに重畳するＳＣＭ方式を実現する上で、従来技術の構成では３次歪みやクリッピングノイズの問題があった。すなわち、３次歪みにより良好なＣＮＲまたはＳＮＲを得ることが困難であった。また、クリッピングノイズの問題はＦＭ−ＡＭ一括変調方式が考案されているが、広帯域なＲＦ変調信号に対応するＦＭ−ＡＭ一括変調器を実現することが困難であった。
【０００７】
本発明は、ＳＣＭ方式における３次歪みによるＣＮＲまたはＳＮＲの劣化を回避し、ＦＭ−ＡＭ一括変調方式を用いずにクリッピングノイズを低減することができる光送信器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明の光送信器は、ベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を乗算し、ＲＦ変調信号を出力する乗算器と、入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ＲＦ変調信号を入力し、対数的に変換したＲＦ変調信号を出力する対数増幅器と、対数的に変換されたＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、乗算器から出力されるＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器とを備える。
【０００９】
第２の発明の光送信器は、入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ベースバンド多重信号を入力し、対数的に変換されたベースバンド多重信号を出力する第１の対数増幅器と、入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ＲＦ搬送波を入力し、対数的に変換されたＲＦ搬送波を出力する第２の対数増幅器と、対数的に変換されたベースバンド多重信号と対数的に変換されたＲＦ搬送波を加算し、対数的に変換されたＲＦ変調信号を出力する加算器と、加算器から出力される対数的に変換されたＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、対数的に変換する前のＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器とを備える。
【００１０】
第３の発明の光送信器は、周波数が互いに異なる複数のＲＦ搬送波にベースバンド信号が重畳された複数のＲＦ変調信号を入力し、それらを加算して多重ＲＦ変調信号を出力する加算器と、入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、多重ＲＦ変調信号を入力し、対数的に変換された多重ＲＦ変調信号を出力する対数増幅器と、対数的に変換された多重ＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、対数的に変換する前の多重ＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器とを備える。
【００１１】
第４の発明の光送信器は、それぞれ入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、周波数が互いに異なる複数のＲＦ搬送波にベースバンド信号が重畳された複数のＲＦ変調信号をそれぞれ入力し、対数的に変換された複数のＲＦ変調信号を出力する複数の対数増幅器と、対数的に変換された複数のＲＦ変調信号を加算して対数的に変換された多重ＲＦ変調信号を出力する加算器と、対数的に変換された多重ＲＦ変調信号で光キャリアを変調し、対数的に変換する前の多重ＲＦ変調信号の振幅に比例した光強度変化を示す変調光を出力する電界吸収型変調器とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光送信器は、光変調器を駆動するＲＦ変調信号を増幅する増幅器として入力電圧対出力電圧が対数特性を有する対数増幅器を用い、電界吸収型変調器の変調特性の非線形性を補正することにより、変調光はＲＦ変調信号の振幅電圧に比例して変化することになり、３次歪みを低減することができる。これにより、変調光の３次歪みによるＣＳＲやＳＮＲの劣化を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の光送信器の第１の実施形態を示す。
図において、乗算器１１はベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を乗算し、フィルタ１２は乗算器１１から出力されるＲＦ変調信号の片側帯波およびＲＦ搬送波成分を切り出し、本発明の特徴とする対数増幅器２１に入力する。対数増幅器２１は、入力電圧対出力電圧が対数特性を有し、ＲＦ変調信号の片側帯波を増幅して電界吸収型（ＥＡ：Electro-Absorption）変調器２２に入力し、ＥＡ変調器２２は光キャリア（ＣＷ光）をＲＦ変調信号で光強度変調して変調光を出力する。なお、フィルタ１２は省いてもよい。
【００１４】
本実施形態の光送信器は、ＲＦ変調信号を対数増幅器２１で増幅することにより、ＲＦ変調信号の振幅電圧Ｖinを対数的に変換し、その出力電圧Ｖは、
Ｖ＝Ａ・logＶin
となる。ここで、Ａは定数（対数アンプゲイン）である。
【００１５】
ＥＡ変調器２２の変調特性は、ＲＦ変調信号の入力電圧Ｖ、変調光出力Ｐopt としたときに
Ｐopt ＝Ｐ0 exp[−(Ｖ／Ｖ0)] 
となる。ここで、Ｐ0 、Ｖ0 は定数である。ＥＡ変調器２２の入力電圧Ｖは、対数増幅器２１でＲＦ変調信号の振幅電圧Ｖinを対数的に変換したものであるので、Ａを調整することで得られる変調光出力Ｐopt はＲＦ変調信号の振幅電圧Ｖinに比例して変化することになり、３次歪みを低減することができる。
【００１６】
なお、対数増幅器は、一般に演算増幅器（オペアンプ）のフィードバック素子として非線形性をもつバイポーラトランジスタを用い、入出力電圧間に対数の関係をもたせたものである。その用途には、ＲＦ信号の強度を対数変換し、平滑化したエンベロープを出力するものがあり、パワーメータやスペクトルアナライザの表示回路に利用されている。本発明の光送信器で用いる対数増幅器２１は、出力がエンベロープにならないくらい従来の対数増幅器を高速化したものを用いる必要がある。そのためには、例えばＳi 系ＣＭＯＳなどで設計される演算増幅器をＩn Ｐなどの化合物半導体で実現するなど、高速回路設計技術を用いて実現することができる。
【００１７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の光送信器の第２の実施形態を示す。
本実施形態の光送信器では、ベースバンド多重信号およびＲＦ搬送波をそれぞれ対数増幅器２３，２４で増幅し、それぞれ対数的に変換されたベースバンド多重信号およびＲＦ搬送波を生成する。加算器２５はこの対数的に変換されたベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を加算してＲＦ変調信号を生成し、フィルタ１２でそのＲＦ変調信号の片側帯波およびＲＦ搬送波成分を切り出すことにより、第１の実施形態の乗算器１１、フィルタ１２および対数増幅器２１を介して出力される対数的に変換されたＲＦ変調信号と同等のものを生成してＥＡ変調器２２に入力する。なお、フィルタ１２は省いてもよい。
【００１８】
対数的に変換されたＲＦ変調信号とＥＡ変調器２２の変調特性の関係は第１の実施形態と同様であり、ＲＦ変調信号の振幅電圧Ｖinに比例して変化する３次歪みの小さい変調光を出力することができる。
【００１９】
なお、第１の実施形態はベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を乗算したものを対数変換しており、本実施形態は対数変換したベースバンド多重信号とＲＦ搬送波を加算しており、ベースバンド多重信号をＢ、ＲＦ搬送波をＲとすると、両者は
log(Ｂ×Ｒ)= logＢ＋logＲ
の関係により等価である。
【００２０】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の光送信器の第３の実施形態を示す。
本実施形態の光送信器は、周波数が互いに異なる複数のＲＦ搬送波にベースバンド信号が重畳された複数のＲＦ変調信号１〜Ｎがあり、それらを加算器２６で加算して多重ＲＦ変調信号を生成し、さらに対数増幅器２７を介して対数的に変換された多重ＲＦ変調信号を生成してＥＡ変調器２２に入力する。
【００２１】
対数的に変換された多重ＲＦ変調信号とＥＡ変調器２２の変調特性の関係は第１の実施形態と同様であり、対数的に変換する前の多重ＲＦ変調信号の振幅電圧に比例して変化する３次歪みの小さい変調光を出力することができる。
【００２２】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の光送信器の第４の実施形態を示す。
本実施形態の光送信器は、周波数が互いに異なる複数のＲＦ搬送波にベースバンド信号が重畳された複数のＲＦ変調信号１〜Ｎがあり、それぞれ対数増幅器２８−１〜２８−Ｎを介して対数的に変換されたＲＦ変調信号を生成し、それらを加算器２６で加算して多重ＲＦ変調信号を生成してＥＡ変調器２２に入力する。
【００２３】
対数的に変換された多重ＲＦ変調信号とＥＡ変調器２２の変調特性の関係は第１の実施形態と同様であり、対数的に変換する前の多重ＲＦ変調信号の振幅電圧に比例して変化する３次歪みの小さい変調光を出力することができる。
【００２４】
なお、本実施形態の対数増幅器２８は、第３の実施形態の対数増幅器２７に比べて狭帯域のものでよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の光送信器の第１の構成例を示図。
【図２】従来の光送信器の第２の構成例を示図。
【図３】従来の光送信器の第３の構成例を示図。
【図４】本発明の光送信器の第１の実施形態を示す図。
【図５】本発明の光送信器の第２の実施形態を示す図。
【図６】本発明の光送信器の第３の実施形態を示す図。
【図７】本発明の光送信器の第４の実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１１  乗算器
１２  フィルタ
１３  増幅器
１４  ＬＮ変調器
１５  レーザダイオード（ＬＤ）
１６  バイアスＴ
１７  ＦＭ−ＡＭ一括変調器
２１，２３，２４，２７，２８  対数増幅器
２２  電界吸収型（ＥＡ）変調器
２５，２６  加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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