(57)【要約】【課題】光ファイバ伝送路中の複数の反射点間の距離に応じて、レーザに重畳するチャープ信号の周波数を可変することにより、信号品質の劣化を抑圧可能とする。【解決手段】チャープ信号を発生するチャープ信号発生器８と、チャープ信号発生器８により発生されたチャープ信号をレーザに入力されるアナログ信号に合成する合成手段９と、光ファイバ伝送路２を伝送した変調光の一部を反射し、当該光ファイバ伝送路２を往復させる反射手段４と、反射手段４により反射され光ファイバ伝送路２を往復した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する光電変換手段６と、光電変換手段６により復調されたアナログ信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタし、当該レベルに応じてチャープ信号発生器８により発生されるチャープ信号の周波数を制御する信号処理手段７とを備えた。【選択図】図１
2014116679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたアナログ信号で変調された変調光を出力するレーザと、前記レーザから出力された変調光を遠方に伝送する光伝送路と、前記光伝送路を伝送した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する光電変換手段とを備えたアナログ光伝送装置において、
チャープ信号を発生するチャープ信号発生手段と、
前記チャープ信号発生手段により発生されたチャープ信号を前記レーザに入力されるアナログ信号に合成する合成手段と、
前記光伝送路を伝送した変調光の一部を反射し、当該光伝送路を往復させる反射手段と、
前記反射手段により反射され前記光伝送路を往復した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する第２の光電変換手段と、
前記第２の光電変換手段により復調されたアナログ信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタし、当該レベルに応じて前記チャープ信号発生手段により発生されるチャープ信号の周波数を制御する信号処理手段と
を備えたことを特徴とするアナログ光伝送装置。
【請求項２】
入力されたアナログ信号で変調された変調光を出力するレーザと、前記レーザから出力された変調光を遠方に伝送する光伝送路と、前記光伝送路を伝送した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する光電変換手段とを備えたアナログ光伝送装置において、
チャープ信号を発生するチャープ信号発生手段と、
前記チャープ信号発生手段により発生されたチャープ信号を前記レーザに入力されるアナログ信号に合成する合成手段と、
前記光伝送路内で反射された変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する第２の光電変換手段と、
前記第２の光電変換手段により復調されたアナログ信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタし、当該レベルに応じて前記チャープ信号発生手段により発生されるチャープ信号の周波数を制御する信号処理手段と
を備えたことを特徴とするアナログ光伝送装置。
【請求項３】
入力されたアナログ信号で変調された変調光を出力するレーザと、前記レーザから出力された変調光を遠方に伝送する光伝送路と、前記光伝送路を伝送した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する光電変換手段とを備えたアナログ光伝送装置において、
チャープ信号を発生するチャープ信号発生手段と、
前記チャープ信号発生手段により発生されたチャープ信号を前記レーザに入力されるアナログ信号に合成する合成手段と、
前記光電変換手段により復調されたアナログ信号の一部で変調され、前記レーザから出力された変調光とは異なる波長帯の変調光を出力する第２のレーザと、
前記第２のレーザから出力された変調光を、前記レーザから出力された変調光の伝送方向とは逆方向に、当該光伝送路を伝送させる光路選択手段と、
前記光路選択手段により前記光伝送路を伝送した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する第２の光電変換手段と、
前記第２の光電変換手段により復調されたアナログ信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタし、当該レベルに応じて前記チャープ信号発生手段により発生されるチャープ信号の周波数を制御する信号処理手段と
を備えたことを特徴とするアナログ光伝送装置。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記モニタしたレベルが最小となる方向に前記チャープ信号の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のアナログ光伝送装置。
【請求項５】
前記チャープ信号発生手段は、周波数をスイープさせながらチャープ信号を発生し、
前記信号処理手段は、前記チャープ信号発生手段によりスイープさせながら発生されたチャープ信号の周波数ごとに、前記第２の光電変換手段により復調されたアナログ信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタし、当該レベルが最小となるチャープ信号の周波数を検出し、当該周波数の近傍で前記チャープ信号の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のアナログ光伝送装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、前記チャープ信号の周波数に加え振幅を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のアナログ光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線信号などのアナログ信号で光波を変調し、光ファイバを用いて伝送するＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ  ｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）システムなどのアナログ光伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバを用いたアナログ光伝送装置が実用化されている。光ファイバを用いることで、様々な信号の広帯域伝送、長距離伝送が実現できる。さらに、光ファイバは細く、軽いことから敷設も容易になる。
この種のシステムとしては、携帯電話基地局用の無線信号伝送システム（ＲｏＦ）やＣＡＴＶ（Ｃａｂｌｅ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）システムなど、広く使用されている。
【０００３】
この種の光伝送システムでは、光アナログ伝送が使用されることが多い。これらのシステムを新規に構築する場合、敷設コストを抑えるために、空いている既設の光ファイバ伝送路（ダークファイバ）が利用されることが多い。
ダークファイバは、ネットワークベンダからユーザ（例えば通信事業者）に貸し出され、ユーザはダークファイバに独自の支線ファイバを接続して、独自のネットワークを構築する。
光ファイバ間は、融着、あるいはコネクタなどの光部品による接合によりお互いに接続される。また、ダークファイバ自体も様々な距離でコネクタなどにより接続されていることが多い。
【０００４】
ここで、光ファイバの接合部分や受光器などの光部品で光信号が僅かでも反射し、これが複数の箇所で繰り返えされると、多重反射となる。このため、受光器では、直接伝送光のほかに多重反射光が重畳されるため、伝送品質が劣化する。
【０００５】
従来、このような多重反射による伝送品質劣化を抑えるために、レーザ出力光の周波数を変調（チャーピング）してレーザ出力光のスペクトルを拡大し、無線周波数出力帯域内や隣接する帯域内に含まれる雑音および歪み成分を帯域外に押し出されるようにし、信号品質の劣化を抑制する装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１０４８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のアナログ光伝送装置において、光源のチャーピングにより多重反射による信号劣化を抑圧する場合、そのチャープ信号の周波数は、多重反射が生じる反射点の位置（反射点間の距離）に依存する。従って、チャープ信号の周波数は、伝送路中の反射点の位置に応じて最適な周波数を選択すると良い。また、反射点の数が増えれば、多重反射を起こす点の組み合わせは多数存在するため、チャープ信号も複数の周波数を用いると良い。
【０００８】
しかしながら、反射点の位置が事前に分からない場合、使用する光ファイバ伝送路に適した周波数を選択することは難しい。また、光ファイバ伝送路の敷設の温度変動により、ファイバが伸び縮みして光路長が変動すると、反射点間の距離も変わるため、最適なチャープ信号の周波数も変動する。そのため、光ファイバ伝送路毎に最適な周波数を設定することが難しいという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、光ファイバ伝送路中の複数の反射点間の距離に応じて、レーザに重畳するチャープ信号の周波数を可変することにより、信号品質の劣化を抑圧可能とするアナログ光伝送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るアナログ光伝送装置は、チャープ信号を発生するチャープ信号発生手段と、チャープ信号発生手段により発生されたチャープ信号をレーザに入力されるアナログ信号に合成する合成手段と、光伝送路を伝送した変調光の一部を反射し、当該光伝送路を往復させる反射手段と、反射手段により反射され光伝送路を往復した変調光を光電変換し、アナログ信号に復調する第２の光電変換手段と、第２の光電変換手段により復調されたアナログ信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタし、当該レベルに応じてチャープ信号発生手段により発生されるチャープ信号の周波数を制御する信号処理手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、上記のように構成したので、光ファイバ伝送路中の複数の反射点間の距離に応じて、レーザに重畳するチャープ信号の周波数を可変することができ、信号品質の劣化を抑圧可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアナログ光伝送装置の概略構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るアナログ光伝送装置の概略構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るアナログ光伝送装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアナログ光伝送装置について、図１を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るアナログ光伝送装置の概略構成を示す図である。
アナログ光伝送装置は、図１に示すように、レーザ１、光ファイバ伝送路（光伝送路）２、光電変換手段３、反射手段４、光サーキュレータ５、光電変換手段（第２の光電変換手段）６、信号処理手段７、チャープ信号発生器（チャープ信号発生手段）８および合成手段９から構成されている。
【００１４】
レーザ１は、無線周波数信号（アナログ信号）を入力として、当該無線周波数信号で強度変調された変調光を出力するものである。
光ファイバ伝送路２は、レーザ１から出力された変調光を遠方に伝送するものであり、複数（図１では２つ）の光コネクタ１０を有する。
【００１５】
光電変換手段３は、光ファイバ伝送路２を伝送した変調光を入力として、光電変換を行い無線周波数信号に復調するものである。
反射手段４は、光電変換器３の近傍に設けられ、光ファイバ伝送路２を伝送した変調光の一部を反射して伝送路を往復させるものである。
【００１６】
光サーキュレータ５は、入力された光波の光路を選択的に切替えるものである。ここで、レーザ１からの変調光が入力された場合には、当該変調光を光ファイバ伝送路２側へ出力し、反射手段４で反射され光ファイバ伝送路２を往復した反射光が入力された場合には、当該反射光を光電変換手段６側へ出力する。
光電変換手段６は、光サーキュレータ５から出力された反射光を入力として、光電変換を行い無線周波数信号に復調するものである。
【００１７】
信号処理手段７は、光電変換手段６から出力された無線周波数信号（電気信号）を入力として、当該無線周波数信号の周波数の周辺帯域のレベル（強度）をモニタし、当該レベルに応じて、チャープ信号発生器８により発生される高周波信号（チャープ信号）の周波数・振幅を制御するものである。
チャープ信号発生器８は、信号処理手段７による制御に応じて、高周波信号を発生するものである。
合成手段９は、チャープ信号発生器８により発生された高周波信号を、レーザ１に入力される無線周波数信号に合成するものである。
【００１８】
次に、この実施の形態１に係るアナログ光伝送装置の動作について図面を参照しながら説明する。
無線周波数信号の角周波数をωＲＦとおくと、無線周波数信号はｃｏｓ（ωＲＦ・ｔ）とおける（振幅・初期位相は省略している）。また、レーザ１の角周波数をωｃとおく。すると、レーザ１からは、上記無線周波数信号で強度変調されることで、下式（１）に示すように角周波数ωｃに対して角周波数ωＲＦがオフセットされたスペクトルの変調光が発生する。なお、３次以上の高次の項は、通常レベルが低いので式（１）では省略している。
ｃｏｓ（ωｃ・ｔ），ｃｏｓ（ωｃ＋ωＲＦ）ｔ，ｃｏｓ（ωｃ−ωＲＦ）ｔ，ｃｏｓ（ωｃ＋２ωＲＦ）ｔ，ｃｏｓ（ωｃ−２ωＲＦ）ｔ    （１）
【００１９】
そして、通常、光ファイバ伝送路２内での多重反射などなければ、レーザ１から出力された変調光は光電変換手段３にて２乗検波され、角周波数ωＲＦの無線周波数信号に復調される。
なお、レーザ１の角周波数ωｃが時間的に変動しても、変調光も同時に変動するため、光電変換手段３に入力される光スペクトルもωＲＦでオフセットされるので、復調された無線周波数信号の周波数はωＲＦのままである。
【００２０】
一方、レーザ１の周波数が時間ｔ０により変動する場合の角周波数をωｃ（ｔ０）とおき、図１のように光ファイバ伝送路２中に複数の光コネクタ１０があり、当該光コネクタ１０端で光波の一部が反射する場合について以下に示す。
例えば、図１のように反射点（光コネクタ１０）が２か所あり、それらの間の光学長がｌの場合、光電変換手段３には、下式（２）に示す直接伝送光と、多重反射して到達時間の異なる下式（３）に示す多重反射光とが入射される（多重反射による往復のため、２ｌとなる）。なお、ｃは光速である。振幅は１とした。
ｃｏｓ（ωｃ（ｔ０）・ｔ），ｃｏｓ（（ωｃ（ｔ０）＋ωＲＦ）ｔ，ｃｏｓ（（ωｃ（ｔ０）−ωＲＦ）ｔ    （２）
ｃｏｓ（ωc（ｔ０−２ｌ／ｃ）・ｔ），ｃｏｓ（（ωｃ（ｔ０−２ｌ／ｃ）＋ωＲＦ）ｔ，ｃｏｓ（（ωｃ（ｔ０−２ｌ／ｃ）−ωＲＦ）ｔ    （３）
【００２１】
ここで、レーザ１の発振周波数は、例えば一般的な半導体レーザの場合にはＭＨｚ以上の広がりがあり、さらに駆動電流により波長が変動する。そのため、直接変調した場合は、変調周波数および変調深度によりレーザの線幅はさらに広がる。従って、半導体レーザの直接変調の場合、前記のように発振波長（角周波数）の時間変動が生じる。
このため、光電変換手段３では、式（２）の各成分と式（３）の各成分とのビートが発生する。そして、多重反射光成分により、角周波数ωＲＦの成分以外に例えば、角周波数 ωＲＦ＋ωｃ（ｔ０−２ｌ／ｃ）−ωｃ（ｔ０） などの不要波成分が角周波数ωＲＦ付近に発生するため、これがシステムのダイナミックレンジを劣化させる要因となる。
【００２２】
それに対して本発明では、レーザ１から出力され、光電変換手段３に入力される変調光の一部を反射手段４によりレーザ１側に往復させる。
図１では復路の光進行方向を破線で表す。なお、一般的に光コネクタ１０などの反射は可逆性がある。そのため、復路の光路においても、往復光の他に、復路での多重反射による遅延波が重畳される。
【００２３】
そして、伝送路を往復し、多重反射による遅延波が重畳された往復光（反射光）は、光サーキュレータ５にて光路が切替えられ、光電変換手段６により光電変換されて、無線周波数信号と同様の信号が出力される。この信号にも送信信号と同様の不要波成分が含まれる。光電変換手段６を出力した無線周波数信号は、信号処理手段７に入力される。
【００２４】
そして、信号処理手段７では、入力された無線周波数信号の周波数の隣接帯域あるいはさらに外側の帯域のレベルをモニタし、そのレベルが小さくなるように（すなわち、ダイナミックレンジが大きくなるように）チャープ信号発生器８により発生されるチャープ信号の周波数を制御する。例えば、チャープ信号の周波数を高くしたときに、上記レベルが小さくなる場合にはさらに周波数を高くし、また、上記レベルが大きくなる場合には周波数を低くする。
このように、ダイナミックレンジをモニタできるので、例えば、温度変化などによる環境変動により、反射点間の光路長が変動しても、その変動に応じてチャープ信号の周波数を設定することができる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、送信側（無線周波数信号入力側）で不要波成分のレベルをモニタして、チャープ信号発生器８により発生される高周波信号の周波数を制御するように構成したので、光ファイバ伝送路２中の複数の反射点間の距離に応じて、レーザ１に重畳するチャープ信号の周波数を可変することができ、信号品質の劣化を抑圧可能とすることができる。また、遠方で無線信号の状態をモニタする必要がなくなり、無線周波数信号出力側の装置を小型、簡易化することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係るアナログ光伝送装置の概略構成を示す図である。図２に示す実施の形態２に係るアナログ光伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係るアナログ光伝送装置から反射手段４を削除したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、図２では、光ファイバ伝送路２の送信側に設けられた光コネクタ１０を光コネクタ１０ａとし、受信側の光コネクタ１０を光コネクタ１０ｂとしている。
【００２７】
本構成の場合、各光コネクタ１０ａ，１０ｂなどの反射点での１回反射成分がレーザ１側の光電変換手段６に入力される。
このとき、実施の形態１のように多重反射成分とはならないが、第１の反射点（光コネクタ１０ａ）による反射光と、第２の反射点（光コネクタ１０ｂ）による反射光の遅延時間差は実施の形態１と同様に２ｌ／ｃとなるので、同様の効果が得られる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、反射手段４を削除し、各反射点での１回反射成分を用いて不要波成分のレベルをモニタするように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係るアナログ光伝送装置の概略構成を示す図である。図３に示す実施の形態３に係るアナログ光伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係るアナログ光伝送装置から反射手段４を削除し、レーザ（第２のレーザ）１１および光サーキュレータ（光路選択手段）１２を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
レーザ１１は、光電変換手段３から出力された無線周波数信号の一部を入力として、当該無線周波数信号で強度変調された変調光を出力するものである。ここで、レーザ１とレーザ１１から出力された変調光は異なる波長帯となるように設定されている。
【００３１】
光サーキュレータ１２は、入力された光波の光路を選択的に切替えるものである。ここで、光ファイバ伝送路２を伝送した変調光が入力された場合には、当該変調光を光電変換手段３側へ出力し、レーザ１１から出力された変調光が入力された場合には、当該変調光を光ファイバ伝送路２側へ出力する。
【００３２】
ここで、光ファイバ伝送路２において、往路の変調光と復路の変調光の波長帯が近い場合には、それらの干渉によりモニタ光が変動し得る。
そこで、本実施の形態３のように、レーザ１とレーザ１１から出力される変調光の波長帯を離すことで、上記の変動をなくすことができる。従って、安定した制御が可能となる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態３によれば、図１に示す反射手段４に代えて、光電変換手段３から出力された無線周波数信号の一部により強度変調され、レーザ１から出力された変調光とは異なる波長帯の変調光を出力するレーザ１１を備えるように構成したので、実施の形態１に対して安定した制御が可能となる。
【００３４】
実施の形態４．
通常、チャープ信号発生器８により発生された高周波信号による不要波信号レベルは、当該高周波信号の周波数により周期的に変化し、様々な周波数で極小値をとる。しかしながら、指定した極小値が最小となるとは限らず、ローカルミニマムとなることがある。
【００３５】
そこで、実施の形態１〜３の構成において、チャープ信号発生器８にて、システムの運用を開始した際に、周波数をスイープさせながら高周波信号を発生し、信号処理手段７にて、チャープ信号発生器８によりスイープさせながら発生された高周波信号の周波数ごとに、光電変換手段６により復調された無線周波数信号の周波数の周辺帯域のレベルをモニタするようにしてもよい。そして、当該レベルが最小となる（すなわち、ダイナミックレンジが最大となる）高周波信号の周波数を検出し、当該周波数の近傍で高周波信号の周波数を制御する。
このように、最初に広い範囲で高周波信号の周波数をスイープさせることにより、ローカルミニマムを誤検出する可能性を低減できる。
【００３６】
実施の形態５．
実施の形態１〜４の構成において、チャープ信号発生器８から複数の周波数の高周波信号を発生するようにしてもよい。これにより、反射点が３か所以上存在し、当該反射点の多重反射により複数の遅延信号が発生する場合であっても対応することができる。
【００３７】
また、以上の実施の形態では、無線信号周波数はωＲＦの単一周波数として説明しているが、広帯域信号でもよいことは言うまでもない。
また、アナログ信号としては、無線周波数信号に限らず、ビデオ信号などの入力信号を用いてもよいことは言うまでもない。
【００３８】
また、以上の実施の形態では、信号処理手段７はチャープ信号の周波数のみを制御していたが、周波数と共に振幅も制御してもよい。これは、光ファイバ伝送路２中の反射点の反射率の違いにより不要波のレベルが変わる（通常、反射率が高い方が不要波のレベルが高くなる）ため、反射光強度に応じてチャープ信号の振幅も変えることにより、不要波レベルの抑圧量が変化し得るためである。
【００３９】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  レーザ、２  光ファイバ伝送路、３  光電変換手段、４  反射手段、５  光サーキュレータ、６  光電変換手段（第２の光電変換手段）、７  信号処理手段、８  チャープ信号発生器（チャープ信号発生手段）、９  合成手段、１０  光コネクタ、１１  レーザ（第２のレーザ）、１２  光サーキュレータ（光路選択手段）。
【図１】
2014116679.tif 000003
【図２】
2014116679.tif 000004
【図３】
2014116679.tif 000005