(57)【要約】  光伝送装置（２１）は、入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器（４０）と、高周波帯の送信信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより光送信信号を生成する電光変換回路（６０）と、前記光送信信号を光伝送路（３１）に送出し、光受信装置から前記光送信信号の一部である反射信号を受信する光入出力部（６８）と、前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器（７０）と、光電変換器（７０）の高周波出力を基準信号源（１００）から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路（８１）と、前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記送信信号として生成する信号生成回路（４１）とを備える。
2020026347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送装置であって、前記位相同期回路は、前記光電変換器の出力の周波数を前記較正信号の周波数だけ高周波数側にシフトさせて前記周波数変換信号を生成する周波数変換回路を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記位相同期回路は、
入力された分周制御信号に応じて定められる可変分周数で前記周波数変換信号を分周する分周器と、
前記分周器の出力と前記基準信号源から入力された当該基準信号との間の位相差を検出し、当該検出された位相差に基づいて前記発振制御信号を生成する制御信号生成回路と
を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、前記信号生成回路は、入力された制御信号に応じた可変周波数を有し、かつ前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として出力するプログラマブルＰＬＬ回路からなることを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光伝送装置であって、
前記プログラマブルＰＬＬ回路は、
入力された制御電圧に応じた発振周波数を有する高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として出力する電圧制御発振器と、
前記制御信号に応じて定められる第１の可変分周数で前記較正信号を分周する第１の分周器と、
前記制御信号に応じて定められる第２の可変分周数で前記電圧制御発振器の出力を分周する第２の分周器と、
前記第１の分周器の出力と前記第２の分周器の出力との間の位相差を検出する位相比較器と、
前記位相比較器の出力に基づいて前記制御電圧を生成するループフィルタと
を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記電光変換回路は、
前記伝送信号を第１の光信号に変換する第１の電光変換器と、
前記較正信号を第２の光信号に変換する第２の電光変換器と、
前記第１の光信号及び前記第２の光信号を合波して前記光伝送信号を生成する光カプラと
を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記電光変換回路は、
前記伝送信号と前記較正信号とを合波する合波器と、
前記合波器の出力を前記光伝送信号に変換する電光変換器と
を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器をさらに備え、
前記電光変換回路は、前記パルス信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する、ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記信号生成回路の出力とを互いに混合して前記伝送信号を生成するミキサと
をさらに備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力する第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記信号生成回路の出力とを互いに混合することにより、第１の伝送信号として使用される前記伝送信号を生成する第１のミキサと、
前記基準信号と位相同期し、第１の信号生成回路として使用される前記信号生成回路の出力周波数と同じ出力周波数を有する高周波信号を出力する第２の信号生成回路と、
前記基準信号を動作クロックとして動作して、前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力周波数と同じ出力周波数を有する高周波信号を出力する第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記第２の信号生成回路の出力とを互いに混合して第２の伝送信号を生成する第２のミキサと、
前記第２の伝送信号を、第１の光伝送信号として使用される前記光伝送信号とは別の第２の光伝送信号に変換し、第１の光伝送路として使用される前記光伝送路とは別の第２の光伝送路に、前記光受信装置に向けて前記第２の光伝送信号を送出する電光変換器と、
前記第１の光伝送信号と前記第２の光伝送信号との間の位相差を示す位相差データを前記光受信装置から受信するデータ受信部と、
前記位相差データに基づいて前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力の位相を制御する伝送制御部と
をさらに備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器と、
第１の信号生成回路として使用される前記信号生成回路とは別の第２の信号生成回路と、
前記パルス信号と前記第２の信号生成回路の出力とを合波して前記伝送信号を生成する合波器と
をさらに備え、
前記第２の信号生成回路は、入力された制御信号に応じた可変周波数を有し、かつ前記較正信号と位相同期した高周波信号を出力するプログラマブルＰＬＬ回路からなる、
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器と、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記パルス信号と前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力とを合波して前記伝送信号を生成する合波器と
をさらに備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記信号生成回路の出力とを互いに混合するミキサと、
前記光電変換器の出力のうち前記第１の伝送信号の周波数と同じ周波数を有する信号成分と前記基準信号との位相差を検出する位相検波器と、
当該検出された位相差に基づいて前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力の位相を制御する伝送制御部と
を備え、
前記電光変換回路は、
前記ミキサの出力を前記光伝送信号の一部をなす第１の光伝送信号に変換し、当該第１の光伝送信号を、前記光受信装置に向けて前記光伝送路の一部をなす第１の光伝送路に送出する第１の電光変換器と、
前記較正信号を前記光伝送信号の他の一部をなす第２の光伝送信号に変換する第２の電光変換器とを含み、
前記光入出力部は、前記第２の光伝送信号を、前記光受信装置に向けて前記光伝送路の他の一部をなす第２の光伝送路に送出し、当該第２の光伝送路から、前記第１の光伝送信号の一部及び前記第２の光伝送信号の一部を含む光信号を前記反射信号として受信する、
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項に記載の光伝送装置と、前記光受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載の光伝送装置と前記光受信装置とを備え、
前記光受信装置は、
前記第１の光伝送信号を前記高周波帯の第１の受信信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第２の光伝送信号を前記高周波帯の第２の受信信号に変換する第２の光電変換器と、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号との間の位相差を検出する位相検波器と、
当該検出された位相差を示すデータを前記位相差データとして前記光伝送装置に送信するデータ送信部と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１６】
光周波数帯よりも低い高周波帯の第１の伝送信号を前記光周波数帯の第１の光伝送信号に変換し、当該第１の光伝送信号を第１の光受信装置に向けて第１の光伝送路に送出する第１の光伝送装置と、
前記高周波帯の第２の伝送信号を前記光周波数帯の第２の光伝送信号に変換し、当該第２の光伝送信号を第２の光受信装置に向けて第２の光伝送路に送出する第２の光伝送装置と、
前記第１の光伝送路の伝送遅延時間と前記第２の光伝送路の伝送遅延時間とを互いに比較して比較結果を得る遅延比較器とを備え、
前記第１の光伝送装置は、
入力された第１の発振制御信号に応じた第１の出力周波数を有する第１の較正信号を出力する第１の制御発振器と、
第１のトリガ信号を生成する第１のトリガ生成器と、
前記第１のトリガ信号に応じて前記第１の伝送信号から第１のパルス信号を生成する第１のパルス生成器と、
前記第１のパルス信号及び前記第１の較正信号を光波に重畳することにより前記第１の光伝送信号を生成する第１の電光変換回路と、
前記第１の光伝送信号を前記第１の光伝送路に送出し、前記第１の光伝送路から前記第１の光伝送信号の一部である第１の反射信号を受信する第１の光入出力部と、
前記第１の反射信号を高周波信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第１の較正信号を用いて、前記第１の光電変換器の出力のうち前記第１の出力周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて第１の周波数変換信号を生成し、当該第１の周波数変換信号を第１の基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記第１の発振制御信号を生成する第１の位相同期回路と、
前記第１の較正信号と位相同期した高周波信号を前記第１の伝送信号の全部または一部として生成する第１の信号生成回路と、
前記第１の光電変換器の出力のうち前記第１の伝送信号と同じ周波数を有する信号成分と前記第１のパルス信号とから前記第１の光伝送路の伝送遅延時間を検出する第１の遅延検出回路とを有しており、
前記第２の光伝送装置は、
入力された第２の発振制御信号に応じた第２の出力周波数を有する第２の較正信号を出力する第２の制御発振器と、
第２のトリガ信号を生成する第２のトリガ生成器と、
前記第２のトリガ信号に応じて前記第２の伝送信号から第２のパルス信号を生成する第２のパルス生成器と、
前記第２のパルス信号及び前記第２の較正信号を光波に重畳することにより前記第２の光伝送信号を生成する第２の電光変換回路と、
前記第２の光伝送信号を前記第２の光伝送路に送出し、前記第２の光伝送路から前記第２の光伝送信号の一部である第２の反射信号を受信する第２の光入出力部と、
前記第２の反射信号を高周波信号に変換する第２の光電変換器と、
前記第２の較正信号を用いて、前記第２の光電変換器の出力のうち前記第２の出力周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて第２の周波数変換信号を生成し、当該第２の周波数変換信号を第２の基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記第２の発振制御信号を生成する第２の位相同期回路と、
前記第２の較正信号と位相同期した高周波信号を前記第２の伝送信号の全部または一部として生成する第２の信号生成回路と、
前記第２の光電変換器の出力のうち前記第２の伝送信号と同じ周波数を有する信号成分と前記第２のパルス信号とから前記第２の光伝送路の伝送遅延時間を検出する第２の遅延検出回路とを有しており、
前記遅延比較器は、前記比較結果に基づき、前記第１のトリガ生成器及び前記第２のトリガ生成器それぞれの動作を制御することにより前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号がそれぞれ生成されるべきタイミングを制御する、
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光伝送システムであって、
前記第１の光伝送装置は、前記第１の光電変換器の出力から、前記第１の出力周波数を有する当該信号成分と前記第１の伝送信号と同じ周波数を有する当該信号成分とを分離する第１の周波数分離器をさらに有し、
前記第２の光伝送装置は、前記第２の光電変換器の出力から、前記第２の出力周波数を有する当該信号成分と前記第２の伝送信号と同じ周波数を有する当該信号成分とを分離する第２の周波数分離器をさらに有する、
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１８】
光周波数帯よりも低い高周波帯の第１の伝送信号及び第２の伝送信号を前記光周波数帯の第１の光伝送信号及び第２の光伝送信号にそれぞれ変換し、当該第１の光伝送信号及び当該第２の光伝送信号を光受信装置に向けて第１の光伝送路及び第２の光伝送路にそれぞれ送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記第１の伝送信号を出力する信号生成回路と、
前記第１の伝送信号を前記第１の光伝送信号に変換する第１の電光変換器と、
前記較正信号を前記第２の伝送信号とし、前記較正信号を前記第２の光伝送信号に変換する第２の電光変換器と、
前記第２の光伝送信号を前記第２の光伝送路に送出し、前記第２の光伝送路から前記第２の光伝送信号の一部である反射信号成分と前記第１の光伝送信号の一部とを含む光信号を受信する光入出力部と、
前記光入出力部で受信された光信号を前記高周波帯のフィードバック信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて、前記フィードバック信号のうち前記制御発振器の出力周波数と同じ周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を、基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と
を備え、
前記信号生成回路は、前記フィードバック信号のうち前記第１の伝送信号の周波数と同じ周波数を有する信号成分と前記較正信号との間の位相差を低減させるように前記第１の伝送信号を生成する、
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項１９】
光周波数帯よりも低い高周波帯の第１の伝送信号及び第２の伝送信号を前記光周波数帯の第１の光伝送信号及び第２の光伝送信号にそれぞれ変換し、当該第１の光伝送信号及び当該第２の光伝送信号を光受信装置に向けて第１の光伝送路及び第２の光伝送路にそれぞれ送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
基準信号源から入力された基準信号と位相同期した高周波信号を出力する第１の信号生成回路と、
前記基準信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力する第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記第１の信号生成回路の出力とを互いに混合して前記第１の伝送信号を生成する第１のミキサと、
前記第１の伝送信号を前記第１の光伝送信号に変換する第１の電光変換器と、
前記較正信号を前記第２の光伝送信号に変換する第２の電光変換器と、
前記第２の光伝送信号を前記第２の光伝送路に送出し、前記第２の光伝送路から前記第２の光伝送信号の一部である反射信号成分と前記第１の光伝送信号の一部とを含む光信号を受信する光入出力部と、
前記光入出力部で受信された光信号を前記高周波帯のフィードバック信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて、前記フィードバック信号のうち前記制御発振器の出力周波数と同じ周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を前記基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を出力する第２の信号生成回路と、
前記較正信号と同期して動作して高周波信号を出力する第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記第２の信号生成回路の出力とを互いに混合する第２のミキサと、
前記フィードバック信号のうち前記第１の伝送信号の周波数と同じ周波数を有する信号成分と前記第２のミキサの出力との位相差を検出する位相検波器と、
当該検出された位相差に基づいて前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザ及び前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザそれぞれの出力の位相を制御する伝送制御部と
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の光伝送装置であって、
前記位相同期回路は、
前記較正信号の周波数を逓倍する逓倍器と、
前記フィードバック信号の周波数を、当該逓倍された周波数だけ低周波数側にシフトさせて前記周波数変換信号を生成する周波数変換回路と
を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２１】
請求項１８または請求項１９に記載の光伝送装置と、前記光受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯などの高周波帯の信号を光信号に変換し、当該光信号を光ファイバなどの光伝送路を通じて伝送する信号伝送技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波帯などの高周波帯の高周波信号を光信号に変換し、当該光信号を光ファイバなどの光伝送路を通じて伝送する信号伝送技術の研究開発が行われている。ＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ−ｏｖｅｒ−Ｆｉｂｅｒ）と呼ばれる信号伝送技術では、光伝送装置は、高周波帯の信号を光信号に変換し、当該光信号を光受信装置に向けて光ファイバに送出する。光受信装置は、その光伝送装置から受信された光信号を検波して受信信号（高周波信号）を生成することができる。【０００３】
そのような信号伝送技術では、光伝送路の特性が劣化すると、受信信号の位相が変動することにより受信信号品質が劣化するという課題がある。たとえば、ＲｏＦシステムの光ファイバ中を光波が伝搬する場合に、その光ファイバの周辺温度の変動に伴う光伝搬媒質（光ファイバコア）の伸縮が光路長の変動を生じさせることがある。このような光路長の変動は、受信信号の位相を変動させる要因となる。受信信号の位相を安定化させるためには、光路長の変動を補償することが必要である。【０００４】
ＲｏＦシステムの光路長の変動を補償するために、たとえば、下記の非特許文献１に開示されている技術が利用可能である。この技術は、光ファイバを往復伝搬した光波の位相誤差を検出する位相検出器（ｐｈａｓｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、当該検出された位相誤差を打ち消すように光ファイバの実長を調整するファイバ・ストレッチャ（ｆｉｂｅｒ  ｓｔｒｅｔｃｈｅｒ）とを使用して光波の位相変動を抑制している。【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示されている技術では、光ファイバの光路長の変動量に対する調整可能範囲は、ファイバ・ストレッチャによる光ファイバの可変長範囲に制限され、ミリメートルのオーダである。たとえば、光ファイバの遅延時間の温度変動係数を、標準的な光ファイバの参考値１００ｐｓ／ｋｍ／Ｋと仮定した場合、伝送路長１ｋｍ及び温度変動１Ｋの条件下での調整可能範囲は３３ｍｍに相当する。このファイバ・ストレッチャの調整可能範囲では、上述の光路長の変動を十分に補償することができるとは限らない。【０００６】
特許文献１（特開２０１４−２１６８０４号公報）は、ファイバ・ストレッチャを使用せずに、光ファイバの光路長の変動を補償することができるＲｏＦシステムを開示している。このＲｏＦシステムでは、光伝送装置（送信元）は、パルス変調信号または周波数チャープ信号などの変調信号である中間周波数（ＩＦ）信号を第１の光信号にＥ／Ｏ変換し、連続（ＣＷ）波である局部発振（ＬＯ）信号を伝送用ＬＯ信号と位相比較用ＬＯ信号とに分岐させ、伝送用ＬＯ信号を第２の光信号にＥ／Ｏ変換する。光伝送装置は、それら第１の光信号と第２の光信号とを２本の光ファイバにそれぞれ送出し、あるいは、第１の光信号と第２の光信号とを合波して１本の光ファイバに送出する。光受信装置（送信先）は、光伝送装置から受信された第１の光信号を受信ＩＦ信号にＯ／Ｅ変換し、光伝送装置から受信された第２の光信号の一部を反射させて光伝送装置に戻すと同時に、その第２の光信号の残部を受信ＬＯ信号にＯ／Ｅ変換する。光受信装置は、受信ＬＯ信号と受信ＩＦ信号とを混合することにより受信ＩＦ信号を周波数変換して受信信号を得る。【０００７】
特許文献１に開示されている光伝送装置は、光受信装置から戻ってきた第２の光信号の一部を用いて光ファイバの光路長変動を補償することができる構成を有する。すなわち、光伝送装置は、光受信装置から戻ってきた第２の光信号の一部を高周波信号（以下「往復ＬＯ信号」という。）に変換するＯ／Ｅ変換手段と、当該往復ＬＯ信号と前記位相比較用ＬＯ信号とを混合することにより当該往復ＬＯ信号を２逓倍するマイクロ波ミキサと、マイクロ波ミキサの出力信号を分周する分周手段と、分周手段の出力信号と基準信号との間の位相誤差を検出する位相比較手段と、当該検出された位相誤差を示す誤差信号の帯域を制限して制御電圧を生成するループフィルタと、その制御電圧に応じた周波数及び位相を有する発振信号を前記ＬＯ信号として出力する電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＶＣＯ）とを有する。このように光伝送装置は、往復ＬＯ信号の位相を基準信号の位相と同期させる位相同期回路を有しているので、光受信装置において、光ファイバの光路長変動に起因する受信ＬＯ信号の位相変動を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−２１６８０４号公報（たとえば、図１，２及び段落［００２２］〜［００２８］参照）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】M. Musha, Y. Sato, K. Nakagawa, K. Ueda, A. Ueda, and M. Ishiguro, "Robust and precise length correction of 25-km fiber for distribution of local oscillator," 2005 Digest of LEOS Summer Topical meetings, TuB4.4, pp. 123-124, 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示されている構成では、光受信装置（送信先）における受信ＬＯ信号の位相変動を抑制することはできるが、受信ＩＦ信号の位相変動を抑制することが難しい。このため、光ファイバでの光伝送距離が長くなるほど、あるいは、環境変動幅が大きくなるほど、受信ＩＦ信号の位相変動量が大きくなり、受信信号の品質を劣化させるという課題がある。【００１１】
上記に鑑みて本発明の目的は、マイクロ波帯などの高周波帯の信号を光信号に変換して当該光信号を光伝送路を通じて伝送する場合に、ファイバ・ストレッチャなどの光路長調整部材を使用せずに、当該光伝送路の光路長の変動を高精度に補償することができる光伝送装置及び光伝送システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様による光伝送装置は、光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、ファイバ・ストレッチャなどの光路長調整部材を使用せずに光伝送路の光路長の変動を高精度に補償することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施の形態１の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】光受信装置の部分反射器の第１の構成例を示す図である。
【図３】光受信装置の部分反射器の第２の構成例を示す図である。
【図４】光受信装置の部分反射器の第３の構成例を示す図である。
【図５】光受信装置の部分反射器の第４の構成例を示す図である。
【図６】実施の形態１における光伝送装置の電光変換器の第１の構成例を示す図である。
【図７】実施の形態１における光伝送装置の電光変換器の第２の構成例を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態２の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る実施の形態３の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態４の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態５の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態６の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態７の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態８の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態９の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態１０の光伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る種々の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面全体において同一符号を付された構成要素は、同一構成及び同一機能を有するものとする。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の光伝送システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、光伝送システム１は、光周波数帯よりも低い高周波帯（たとえば、マイクロ波帯）の伝送信号を光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置１３１に向けて光伝送路３１に送出する光伝送装置２１と、光ファイバなどの光伝送路３１と、光伝送装置２１から光伝送路３１を介して伝送された光信号を受信する光受信装置１３１とを備えて構成されている。
【００１７】
光伝送装置２１は、図１に示されるように、入力された発振制御信号に応じた出力周波数ωｃ（角周波数）を有する較正信号を出力する電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＶＣＯ）４０と、高周波帯の伝送信号及び較正信号を光波に重畳することにより光伝送信号を生成する電光変換回路（Ｅ／Ｏ変換回路）６０と、光伝送信号を光伝送路３１に送出した後に当該光伝送路３１から光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部として機能する光サーキュレータ６８と、当該反射信号を位相同期回路８１へのフィードバック信号に変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ変換器）７０と、高周波帯の基準信号を供給する基準信号源１００と、電圧制御発振器４０から供給された較正信号を用いて光電変換器７０の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号と位相同期させるように発振制御信号を生成する位相同期回路８１と、電圧制御発振器４０から供給された較正信号と位相同期した高周波信号を伝送信号として生成する信号生成回路４１と、信号生成回路４１及び位相同期回路８１の動作を制御する伝送制御部４９とを備える。
【００１８】
光サーキュレータ６８は、光非相反素子の一種である。すなわち、光サーキュレータ６８は、電光変換回路６０から出力された光伝送信号を光伝送路３１に送出するが、当該光伝送信号を光電変換器７０に出力しない。また、光サーキュレータ６８は、光受信装置１３１で反射された反射信号（往復信号）を光伝送路３１から受信すると、当該反射信号を光電変換器７０に出力するが、当該反射信号を電光変換回路６０に出力しない。光サーキュレータ６８に代えて、他の種類の光非相反素子が使用されてもよい。
【００１９】
光受信装置１３１は、光伝送路３１から入力された光伝送信号の一部を反射させる部分反射器１４０と、部分反射器１４０を透過した光信号を電気信号すなわち受信信号に変換する光電変換器（Ｏ／Ｅ変換器）１５０とを含んで構成される。
【００２０】
位相同期回路８１は、電圧制御発振器４０から供給された較正信号を用いた周波数変換（自己周波数オフセット）を実行して周波数変換信号を生成する周波数変換回路と、当該周波数変換信号を基準信号と位相同期させるように発振制御信号を生成する制御信号生成回路とを含んでいる。具体的には、図１に示されるように、位相同期回路８１の周波数変換回路は、周波数（角周波数）ω０を有する局部発振信号を出力する局部発振器８５と、局部発振信号を用いて光電変換器７０の出力周波数ωｃを周波数ω０だけ低周波数側にシフトさせるダウンコンバータとして機能するミキサ８６と、較正信号を用いてミキサ８６の出力周波数を周波数ωｃだけ高周波数側にシフトさせるアップコンバータとして機能するミキサ８７と、局部発振信号を用いてミキサ８７の出力周波数を周波数ω０だけ低周波数側にシフトさせるダウンコンバータとして機能するミキサ８８とで構成される。
【００２１】
また、位相同期回路８１は、伝送制御部４９から入力された分周制御信号に応じて可変に定められる分周数Ｎａでミキサ８８の出力（周波数変換信号）を分周する分周器８９と、分周器８９の出力と基準信号との間の位相差を検出する位相比較器９０と、当該検出された位相差を示す誤差信号に基づいて、電圧制御発振器４０に供給されるべき発振制御信号を生成するループフィルタ９１とを有する。位相比較器９０とループフィルタ９１とによって制御信号生成回路が構成される。
【００２２】
なお、位相同期回路８１において、図１では、周波数変換をミキサ８６〜８８の３段構成で実現されているが、段数は３段に限定されるものではない。何段の構成としてもよく、この場合の各ミキサの周波数変換は、用途（補正したい位相量）に応じてアップコンバージョン（高周波数側に入力周波数をシフトさせる周波数変換）あるいはダウンコンバージョン（低周波数側に入力周波数をシフトさせる周波数変換）のいずれでもよい。また、位相同期回路８１において、図１では周波数変換において局部発振器８５を用いた周波数変換が実行されているが、このような周波数変換が実行されない形態もありうる。さらに、位相同期回路８１において、図１では分周器８９により位相及び周波数の比較前にフィードバック信号の分周が実行されている。このときの分周数Ｎａを１として分周なしとしてもよい。
【００２３】
次に、信号生成回路４１は、たとえば、図１に示すように、伝送制御部４９から入力された制御信号に応じた可変周波数を有し、かつ較正信号と位相同期した高周波信号を伝送信号として出力するプログラマブルＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路からなる。より具体的には、図１に示されるように、信号生成回路４１は、入力された制御電圧に応じた発振周波数を有する高周波信号を伝送信号として出力する電圧制御発振器（ＰＬＬ発振源）５０と、当該制御信号に応じて可変に定められる分周数（第１の可変分周数）Ｎｂで較正信号を分周する分周器５３（第１の分周器）と、当該制御信号に応じて可変に定められる分周数（第２の可変分周数）Ｎｃで電圧制御発振器５０の出力を分周する分周器５４（第２の分周器）と、分周器５３，５４の出力間の位相差を検出する位相比較器５６と、位相比較器５６の出力に基づいて、電圧制御発振器５０に供給されるべき制御電圧を生成するループフィルタ５８とを含んで構成されている。ここで、分周数Ｎｃ，Ｎｂの一方または双方を１として分周なしとしてもよい。
【００２４】
部分反射器１４０は、光伝送信号に重畳された高周波信号（たとえば、変調信号）のエネルギーの一部を光信号として反射できる構成を有していればよい。部分反射器１４０は、たとえば、光反射器により構成可能である。
【００２５】
図２は、部分反射器１４０の構成例を示す図である。図２に示される部分反射器１４０は、光伝送路３１から入力された光伝送信号から、光電変換器１５０に出力されるべき光波と、光反射器１４２に出力されるべき光波とを分離する光カプラ１４１と、光カプラ１４１から入力された光波を反射させる光反射器１４２とで構成することができる。光カプラ１４１は、光反射器１４２で反射された光波を光伝送路３１に結合する。
【００２６】
図３〜図５は、部分反射器１４０の他の構成例を示す図である。図３に示される部分反射器１４０Ａは、光カプラ１４１と、光伝送路３１から入力された光伝送信号を光カプラ１４１に出力する光サーキュレータ１４３とを有する。光カプラ１４１は、光サーキュレータ１４３から入力された光波から、光電変換器１５０に出力されるべき光波と、光サーキュレータ１４３にフィードバックさせるべき光波とを分離する。光サーキュレータ１４３は、光カプラ１４１からフィードバックされた光波を光伝送路３１に結合する。図４に示される部分反射器１４０Ｂは、部分反射器１４０Ａの構成に加えて、さらに光電変換器１４４及び電光変換器１４５を有するものである。光電変換器１４４は、光カプラ１４１からフィードバックされた光波を電気信号に変換し、当該電気信号を電光変換器１４５に出力する。電光変換器１４５は、当該電気信号を光信号に変換し、当該光信号を光サーキュレータ１４３に出力する。また、図５に示される部分反射器１４０Ｃの構成は、図４に示した光サーキュレータ１４３に代えて波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＷＤＭ）カプラ１４６を有する点を除いて、図４に示した部分反射器１４０Ｂの構成と同じである。ＷＤＭカプラ１４６は、光サーキュレータ１４３から入力された多重波長を有する光波のうち波長λ１の成分を光カプラ１４１に出力し、電光変換器１４５から入力された光波のうち波長λ２の成分を光伝送路３１に出力する。ＷＤＭカプラ１４６として、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カプラが使用されてもよい。
【００２７】
図６は、電光変換回路６０の構成例を示す図である。電光変換回路６０は、図６に示されるように、信号生成回路４１から入力された伝送信号を光信号に変換する電光変換器（第１の電光変換器）６２と、電圧制御発振器４０から入力された較正信号を光信号に変換する電光変換器（第２の電光変換器）６３と、それら光信号を合波して光伝送信号を生成する光カプラ６５とを含んで構成されている。また、図６に示した構成例に代えて、図７に示される構成例を使用してもよい。図７に示される電光変換回路６０Ａは、信号生成回路４１から入力された伝送信号と電圧制御発振器４０から入力された較正信号とを合波する合波器６６と、合波器６６の出力を光伝送信号に変換する電光変換器６４とを含んで構成されている。
【００２８】
また、部分反射器１４０，１４０Ａ〜１４０Ｃ及び電光変換回路６０，６０Ａに含まれる電光変換器１４４，１４５，６２，６３，６４としては、レーザ光源の注入電流を変調する直接変調方式の電光変換器が使用されてもよいし、あるいは、レーザ光源の出力光を、マッハツェンダー型変調器（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）または電界吸収型光変調器などの変調器で変調する外部変調方式の電光変換器が使用されてもよい。また、複数の電光変換器が集積された集積型波長可変レーザアセンブリ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｔｕｎａｂｌｅ Ｌａｓｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が使用されてもよい。
【００２９】
光電変換器１５０，７０，１４４は、たとえば、それぞれフォトダイオードにより構成可能である。
【００３０】
次に、本実施の形態の光伝送システム１の動作について説明する。以下、マイクロ波が使用されるものとする。まず、マイクロ波の位相φと角周波数ωの間には一般に次の関係式（１）がある。
2020026347.tif 000003
【００３１】
したがって、角周波数ωの制御により位相変動Δφが制御可能である．以下、光ファイバなどの光伝送路３１の実長変動以外、光伝送路３１は位相安定（すなわち、理想的に瞬時位相変動なし）と仮定して動作説明を行う。また、以下「角周波数」を単に「周波数」と呼ぶことがある。
【００３２】
電圧制御発振器４０の出力（較正信号）の瞬時周波数を次式（２）のとおりに定義する。
2020026347.tif 000004
ここで、ωｃは、電圧制御発振器４０の発振周波数であり、Δφc0は、電圧制御発振器４０の、位相同期時における出力瞬時周波数の制御位相成分及び位相雑音成分であり、Δｔは微小時間区間である。
【００３３】
電圧制御発振器４０の出力信号（周波数ωｃ）は、電光変換回路６０により光信号に変換され、光サーキュレータ６８及び光伝送路３１を介して部分反射器１４０まで伝送される。その後、部分反射器１４０で反射された光信号は、再度、光伝送路３１及び光サーキュレータ６８を介して光電変換器７０に伝搬し、光電変換器７０により電気信号（フィードバック信号）に変換される。ここで、光伝送路３１の実長変動による瞬時位相変動をΔφ*Fと定義する。瞬時位相変動Δφ*Fは、光信号に重畳する周波数により異なる値である。このとき、光電変換器７０により得られた電気信号の瞬時周波数は、光伝送路３１の周波数ωｃに対する位相変動成分ΔφωｃＦの往復分を受けて次式（３）に示す瞬時周波数成分に変化する。
2020026347.tif 000005
ここで、ΔφωｃＦに係る係数「２」は、光信号の往復分を表す。
【００３４】
次に、図１に示される位相同期回路８１の構成について、局部発振器８５の出力信号（局部発振信号）の瞬時周波数を次式（４）で定義する。
2020026347.tif 000006
ここで、ω０は局部発振器８５の周波数、Δφ００は局部発振器８５の位相雑音成分である。
【００３５】
ミキサ８６は、光電変換器７０の出力の瞬時周波数を局部発振信号の瞬時周波数だけ低周波数側にシフトさせてダウンコンバージョン成分を生成する。ミキサ８６により得られたダウンコンバージョン成分の瞬時周波数は次式（５）となる（ωｃ＞ω０と仮定する。）。
2020026347.tif 000007
【００３６】
さらに、ミキサ８７は、ミキサ８６の出力の瞬時周波数を較正信号の瞬時周波数だけ高周波数側にシフトさせてアップコンバージョン成分を生成する。ミキサ８７において、電圧制御発振器４０の出力信号（較正信号）を用いた周波数変換（自己周波数オフセット）により得られたアップコンバージョン成分は次式（６）となる。
2020026347.tif 000008
【００３７】
さらに、ミキサ８８は、ミキサ８７の出力の瞬時周波数を局部発振信号の瞬時周波数だけ高周波数側にシフトさせてアップコンバージョン成分を生成する。ミキサ８８において、局部発振器８５の出力信号を用いた周波数変換により得られたアップコンバージョン成分は次式（７）となる。
2020026347.tif 000009
【００３８】
分周器８９は、ミキサ８８の出力信号をＮａ分周して（分周数Ｎａで分周して）、次式（８）に示される瞬時周波数成分を生成する。
2020026347.tif 000010
【００３９】
基準信号源１００により発生される基準信号の瞬時周波数を次式（９）と定義する。
2020026347.tif 000011
ここで、ωｒ、Δφｒ０はそれぞれ、基準信号源１００により発生される基準信号の周波数及び位相雑音成分である。
【００４０】
位相比較器９０は、分周器８９の出力信号と基準信号源１００の出力信号との位相及び周波数を比較し、その比較結果を示す誤差信号を出力する。ループフィルタ９１は、誤差信号を積分して電圧制御発振器４０のための制御信号を生成することで位相同期を確立することができる。このとき、式（８）と（９）の位相及び周波数が比較され、次式（１０）が成立するように位相同期がなされる。
2020026347.tif 000012
【００４１】
次に、信号生成回路４１は、電圧制御発振器４０の出力信号を基準信号として動作する。信号生成回路４１の構成が図１に示す構成である場合、電圧制御発振器４０の出力信号は分周器５３により分周される。このとき分周器５３の分周数をＮｂとすると、分周器５３の出力信号の瞬時周波数は次式（１１）となる。
2020026347.tif 000013
【００４２】
信号生成回路４１はプログラマブルＰＬＬ回路として動作する。信号生成回路４１の発振源である電圧制御発振器（ＶＣＯ）５０の出力信号の瞬時周波数を次式（１２）のように定義する。
2020026347.tif 000014
【００４３】
ＶＣＯ５０の出力信号は、信号生成回路４１の構成内でフィードバック信号として分周器５４に入力される。分周器５４の分周数をＮｃとすると、分周器５４の出力信号の瞬時周波数は次式（１３）となる。
2020026347.tif 000015
【００４４】
位相比較器５６は、分周器５３の出力信号と分周器５４の出力信号との位相及び周波数を比較し、その比較結果を示す誤差信号を出力する。ループフィルタ５８は、誤差信号を積分してＶＣＯ５０のための制御信号を生成することで信号生成回路４１の位相同期を確立することができる。このとき、式（１１）と（１３）の間で位相及び周波数が比較され、次式（１４）が成立するように位相同期がなされる。
2020026347.tif 000016
【００４５】
信号生成回路４１から出力された伝送信号は、電光変換回路６０により光信号に変換され、電圧制御発振器４０の発振周波数を有する較正信号とともに光信号に重畳され、光伝送路３１を介して部分反射器１４０まで伝送される。部分反射器１４０を透過した光信号は光電変換器１５０にて電気信号（受信信号）に変換される。このとき、光電変換器１５０の出力信号のうち、信号生成回路４１の出力信号の瞬時周波数ω１＋Δφ１０／Δtの成分は、光伝送路３１における周波数ω１に対する位相変動成分Δφω１Ｆを片道分だけ受けて次式（１５）に示す瞬時周波数成分に変化する。
2020026347.tif 000017
【００４６】
ここで、光伝送路３１における位相変動成分は、温度変動、振動、あるいは光伝送路３１を構成する光ファイバに作用する引っ張りなどによる実長変動ΔＬに起因する成分が主であるため、周波数ωｃ，ω１に対する位相変動成分については次式（１６）が成立する。
2020026347.tif 000018
【００４７】
さらに、位相同期により式（１４）が成立しているため、式（１５）は次式（１７）に変形できる。
2020026347.tif 000019
【００４８】
したがって、光伝送路３１の変動成分を除去した伝送信号を伝送することができることが分かる。伝送信号の周波数は、信号生成回路４１の分周数Ｎｂ，Ｎｃと発振源である電圧制御発振器５０の帯域とで決定することができるので、伝送信号の周波数可変かつ広帯域化が実現可能である。
【００４９】
以上に説明したとおり、実施の形態１の光伝送システム１では、位相安定かつ広帯域な周波数可変信号を伝送信号として伝送することができる。ファイバ・ストレッチャなどの光路長調整部材を使用せずに光伝送路３１の光路長の変動を高精度に補償することが可能である。また、伝送周波数ごとの位相同期回路８１の設計変更が不要であり、設計共通化が可能であるという利点もある。
【００５０】
また、実施の形態１の構成では、伝送元（光伝送装置２１）で周波数可変信号を生成することができるため、伝送先（光受信装置１３１）で可変周波数を実現するための位相同期回路及び周波数変換回路が不要であり、伝送先の回路構成が簡略化し、光受信装置１３１の省電力化及び小型化が可能という効果がある。
【００５１】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。図８は、本発明に係る実施の形態２の光伝送システム２の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態の光伝送システム２は、光伝送装置２２、光伝送路３１及び光受信装置１３１を備える。実施の形態２の光伝送システム２の構成は、実施の形態１の光伝送システム１の構成において、信号生成回路４１の出力信号からパルス信号を生成するパルス生成器６９を光伝送装置２２に導入した構成である。
【００５２】
パルス生成器６９は、たとえば、ＲＦスイッチで構成可能である。また、たとえば、パルス生成器６９の構成は、ミキサを用いて信号生成回路４１の出力を矩形信号と掛け合わせる機能によっても実現可能である。実施の形態１の光伝送システム１の動作と同様にして信号生成回路４１を発振させると、信号生成回路４１の出力信号（発振信号）がパルス生成器６９によりパルス化される。電光変換回路６０には、パルス生成器６９の出力信号（パルス信号）が重畳された光信号を光伝送信号として生成する。光伝送信号は、光サーキュレータ６８と光伝送路３１を介して光電変換器１５０まで伝送される。
【００５３】
このように実施の形態２では、周波数可変で位相安定なパルス信号の伝送が可能な光伝送システム２が得られる。実施の形態１では、伝送先でパルス信号を生成するためには、伝送先にパルス化手段を必要とし、パルス化タイミング信号の別途の伝送も必要である。これに対し、実施の形態２の光伝送システム２では、伝送元（光伝送装置２２）のパルス生成器６９でパルス化処理が実行されるため、伝送先の光受信装置１３１の構成の簡略化及び小型化が可能である。
【００５４】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３について説明する。図９は、本発明に係る実施の形態３の光伝送システム３の概略構成を示すブロック図である。図９に示されるように、この光伝送システム３は、Ｎ個の光伝送装置２３１〜２３Ｎと、光伝送装置２３１〜２３Ｎにそれぞれ接続された、光ファイバなどの光伝送路３１１〜３１Ｎと、光伝送路３１１〜３１Ｎにそれぞれ接続されたＮ個の光受信装置１３１１〜１３１Ｎと、遅延比較器７６とで構成されている。ここで、Ｎは、２以上の整数である。光受信装置１３１１〜１３１Ｎの各々の構成は、実施の形態１の光受信装置１３１の構成と同じである。
【００５５】
実施の形態３の光伝送システム３における光伝送装置２３１〜２３Ｎの各々の構成は、実施の形態２の光伝送システム２における光伝送装置２２の構成に加えて、パルス生成器６９のパルス化タイミングを指定するトリガ信号を生成するトリガ生成器７５と、光電変換器７０から出力されたフィードバック信号のパルス化された信号から、伝送信号周波数ω１の成分と較正信号周波数ωｃの成分とを分離して、較正信号周波数ωｃの成分を位相同期回路８１に入力させる周波数分離器７２と、周波数分離器７２により分離された伝送信号周波数ω１の成分の振幅を検波する振幅検波器７３と、トリガ生成器７５から入力されたトリガ信号の立ち上がりと振幅検波器７３により検出されたパルス立ち上がりとから当該光伝送路の伝送遅延時間を検出する遅延検出器７４とを備えている。本実施の形態の光伝送システム３では、第１から第Ｎの光伝送装置２３１〜２３ＮがＮ系統で並列化されている。
【００５６】
また、光伝送システム３は、第１から第Ｎの光伝送装置２３１〜２３Ｎの遅延検出器７４，…，７４により検出された伝送遅延時間を相互に比較し、その結果得られた遅延時間差に基づいて第１から第Ｎの光伝送装置２３１〜２３Ｎ内のトリガ生成器７５，…，７５におけるタイミング（遅延量）を制御する遅延比較器７６を備える。
【００５７】
たとえば、第１の光伝送装置２３１及び第Ｎの光伝送装置２３Ｎのトリガ信号を生成するタイミング（トリガタイミング）を、時刻ｔ０に対してそれぞれ、ｔ１，ｔＮと定義する。このとき、遅延比較器７６は、トリガタイミングｔ１，ｔＮを、遅延比較器７６による伝送遅延時間の比較結果に基づいて設定できる。今、第１の光伝送装置２３１におけるパルス生成器６９からの出力パルス信号が電光変換回路６０により光信号に変換され、光電変換器１５０まで光伝送路３１１を介して、走行時間Ｔ１で伝送するとする。このとき、走行時間Ｔ１の主要素においては、光伝送路３１１の長さに起因する遅延量として、光伝送路３１１以外の遅延量が無視できると仮定する。光受信装置１３１１内の部分反射器１４０で反射され、光伝送装置２３１の光電変換器７０により電気信号に変換された後に、周波数分離器７２で分離されるパルス信号の成分は、振幅検波器７３で検波される。振幅検波器７３で立ち上がりを検波するタイミングは、光伝送路３１１における光信号の往復分を考慮して、ｔ１＋２Ｔ１となる。したがって、遅延検出器７４で検出されるトリガタイミングｔ１に対する伝送遅延時間は２Ｔ１となる。また、光受信装置１３１１の光電変換器１５０によりパルス信号成分が出力されるタイミングはｔ１＋Ｔ１となる。
【００５８】
同様に、第Ｎの光伝送装置２３Ｎに対応する光伝送路３１Ｎの伝送遅延時間をＴＮとすると、第Ｎの光伝送装置２３Ｎの遅延検出器７４で検出される、トリガタイミングｔＮに対する伝送遅延時間は２ＴＮとなり、光受信装置１３１Ｎの光電変換器１５０によりパルス信号成分が出力されるタイミングはｔＮ＋ＴＮとなる。
【００５９】
ここで、遅延比較器７６は、ｔ１＋Ｔ１＝ｔＮ＋ＴＮ、となるように、遅延検出器７４，７４により検出された伝送遅延時間２Ｔ１，２ＴＮに基づいて、ｔＮ＝ｔ１＋Ｔ１−ＴＮと設定すれば、第１の光受信装置１３１１と第Ｎの光受信装置１３１Ｎにおける光電変換器１５０，１５０からそれぞれ出力されるパルス信号を互いに同タイミングとなるように伝送することができる。
【００６０】
なお、信号の伝送経路の主な遅延要素を光ファイバなどの光伝送路の伝送遅延時間と仮定されたが、これに限定されるものではない。光伝送路以外の電気回路及び光回路による遅延を考慮する場合は、事前に当該電気回路及び光回路の遅延量を測定しておき、その測定遅延量に基づいてトリガタイミングｔｎをオフセット補正することで、パルス化のタイミングをより厳密に管理し制御することができる。
【００６１】
以上に説明したように実施の形態３では、周波数可変で位相安定かつ伝送先での立ち上がりタイミングを制御できるパルス信号の伝送が可能な光伝送システム３が得られる。
【００６２】
また、同一構成の複数の光伝送装置２３１〜２３Ｎが並列に配置されている場合、伝送先である光受信装置１３１１〜１３１Ｎに同一タイミングで位相安定なパルス信号を伝送することが可能である。光ファイバなどの光伝送路３１１〜３１Ｎが長距離となる場合、光伝送路３１１〜３１Ｎの製造誤差による遅延量の個体差が生じるが、同一タイミングのパルス信号伝送が可能となる。
【００６３】
実施の形態４．
次に、本発明に係る実施の形態４について説明する。図１０は、本発明に係る実施の形態４の光伝送システム４の概略構成を示すブロック図である。図１０に示されるように、光伝送システム４は、光伝送装置２４と光伝送路３１と光受信装置１３１とを備えて構成されている。
【００６４】
実施の形態４の光伝送装置２４の構成は、実施の形態１の光伝送装置２２の構成に加えて、電圧制御発振器４０の出力信号をクロック信号（動作クロック）として動作するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）４５と、このＤＤＳ４５の、振幅、位相及び変調方式などに関する動作状態を設定する制御信号を供給する伝送制御部４９Ａと、信号生成回路４１の出力信号とＤＤＳ４５の出力信号とを周波数混合するミキサ（周波数混合器）１１０とを備えている。電光変換回路６０は、信号生成回路４１からの出力信号に代わって、ミキサ１１０から出力される、信号生成回路４１の出力信号とＤＤＳ４５の出力信号との周波数混合成分が入力される。伝送制御部４９Ａは、実施の形態１の伝送制御部４９の制御機能と同じ制御機能をも有する。
【００６５】
電圧制御発振器４０の発振動作は、実施の形態１の光伝送システム１の場合と同様である。ＤＤＳ４５の出力信号の瞬時周波数を次式（１８）のように定義する。
2020026347.tif 000020
【００６６】
ここで、ω２は、ＤＤＳ４５の出力信号の中心周波数であり、Δφ２０はＤＤＳ４５の位相雑音成分である。ＤＤＳ４５の出力信号の位相雑音は、ＤＤＳ４５の出力信号の中心周波数とクロック信号の中心周波数との比率を、当該クロック信号の位相雑音に乗算した値となるため、ＤＤＳ４５の出力信号の中心周波数とクロック信号の中心周波数との比率ω２／ωｃをＤと定義するとき（Ｄ＝ω２／ωｃ）、式（１８）は、次式（１９）のように表される。
2020026347.tif 000021
【００６７】
次に、ミキサ１１０は、信号生成回路４１の出力信号とＤＤＳ４５の出力信号とを混合することで、たとえば次式（２０）で示される瞬時周波数を有するアップコンバートされた成分を出力する。
2020026347.tif 000022
【００６８】
式（２０）で表される瞬時周波数の出力信号が電光変換回路６０により光信号に変換され、光受信装置１３１の光電変換器１５０まで伝送されたとき、光電変換器１５０は、光伝送路３１の周波数ω1＋ω2に対する位相変動成分Δφ(ω1+ω2)Fの位相変動を受けて次式（２１）の瞬時周波数を有する信号を出力する。
2020026347.tif 000023
【００６９】
ここで、光伝送路３１の位相変動成分は、温度変動、振動、あるいは光ファイバの引っ張りなどにより実長変動ΔＬに起因する成分を主とするため、周波数ωｃ，ω１に対する位相変動成分については次式（２２）が成立する。
2020026347.tif 000024
【００７０】
式（２１）は次式（２３）のように変形できる。
2020026347.tif 000025
【００７１】
したがって、本実施の形態の光伝送システム４は、基準信号源１００により発生した基準信号の周波数と位相雑音に基づいた位相安定な信号を伝送することが可能である。
【００７２】
以上に説明したように実施の形態４では、ＤＤＳ４５の出力周波数は動作クロックの分解能で設定可能なので、周波数可変な伝送信号の周波数の微調整が可能となるので、信号生成回路４１のみを使う場合に比べて、周波数の選択性が広くなる。また、ＤＤＳ４５は、位相同期されず、オフセット位相が設定可能であるため、複数の光伝送システム４を用いる場合には、光伝送システム４ごとに個別に位相設定が可能である。
【００７３】
したがって、ＤＤＳ４５の出力振幅に変調をかけることでパルス化を実現すること、並びに、位相または周波数がチャープされるチャープ信号などの変調信号の位相安定化伝送が可能である。よって、本実施の形態の光伝送システム４を高度な変調信号を用いたアプリケーションに適用できるという効果がある。
【００７４】
実施の形態５．
次に、本発明に係る実施の形態５について説明する。図１１は、本発明に係る実施の形態５の光伝送システム５の概略構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、光伝送システム５は、光伝送装置２５、２系統の光伝送路（第１及び第２の光伝送路）３１，３２、データ伝送路３４及び光受信装置１３３を備えて構成されている。実施の形態５の光伝送システム５の構成は、実施の形態４の光伝送システム４と比べると、光受信装置１３３、光伝送路３２、データ伝送路３４、データ受信部１０２、逓倍器１０１、電光変換器１１５、ミキサ１１２、信号生成回路４２、ＤＤＳ４６及び伝送制御部４９Ｂを有する点で相違する。光受信装置１３３における光電変換器１５０から出力される信号は、実施の形態４における光電変換器１５０から出力される信号と同様である。信号生成回路４２の構成は、信号生成回路４１のそれと同じである。
【００７５】
実施の形態５の光伝送装置２５は、実施の形態４の光伝送装置２４の構成と比べて、さらに、基準信号源１００により発生した基準信号と位相同期するプログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４２と、基準信号源１００により発生した基準信号を逓倍する逓倍器１０１と、逓倍器１０１の出力信号をクロック信号（動作クロック）として動作するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）４６と、信号生成回路４２の出力信号とＤＤＳ４６の出力信号とを周波数混合するミキサ１１２と、ミキサ１１２の出力を光信号に変換する電光変換器１１５と、電光変換器１１５から出力された光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路３２とを備える。伝送制御部４９Ｂは、ＤＤＳ４６の、振幅、位相及び変調方式などに関する動作状態を設定する制御信号を供給する制御機能を有し、実施の形態４の伝送制御部４９Ａの制御機能と同じ制御機能をも有する。一方、光受信装置１３３は、光伝送路３２から伝送された光信号を電気信号に変換する光電変換器１６０と、光電変換器１６０から出力された信号を増幅する増幅器１６１と、増幅器１６１からの出力信号を分配する分配器１６２と、光電変換器１５０と分配器１６２の出力信号の位相差を検出する位相検波器１５１と、位相検波器１５１で検出された位相差を示す位相差データを送信するデータ送信部１５２と、その位相差データを伝送するデータ伝送路３４と、データ伝送路３４により伝送された位相差データを受信するデータ受信部１０２とを有する。
【００７６】
データ送信部１５２及びデータ受信部１０２は、たとえば、デジタル光トランシーバ（ＳＦＰ＋光トランシーバ）により構成できる。この場合、データ伝送路３４は、光ファイバにより構成される。なお、データ送信部１５２、データ受信部１０２及びデータ伝送路３４は、有線通信伝送路あるいは無線通信伝送路のいずれでもよく、光信号通信伝送路あるいは無線信号通信伝送路のどちらでもよい。
【００７７】
光受信装置１３３において、光電変換器１５０から出力される信号の瞬時周波数は実施の形態４と同様に式（２３）で表される。
【００７８】
一方、伝送制御部４９Ｂは、信号生成回路４２の出力信号周波数とＤＤＳ４６の出力信号周波数をそれぞれ、信号生成回路４１の出力信号周波数ω１とＤＤＳ４５の出力信号周波数ω２と同じになるように設定する。このとき、ミキサ１１２により周波数変換された信号の瞬時周波数は、基準信号源１００により発生された基準信号に同期した形となり、次式（２４）で表される。
2020026347.tif 000026
【００７９】
ミキサ１１２の出力信号は、電光変換器１１５により光信号に変換され、光伝送路３２の周波数ω１＋ω２に対する位相変動成分Δη(ω１＋ω２)Ｆの位相変動を受ける。このとき、光受信装置１３３の光電変換器１６０により出力される電気信号は、次式（２５）の瞬時周波数を有するように出力される。
2020026347.tif 000027
【００８０】
次に、光電変換器１６０から出力された信号は、増幅器１６１により増幅され、分配器１６２により分配されて位相検波器１５１に入力される。増幅器１６１の位相変動成分をΔθと定義すると、位相検波器１５１に入力される信号の瞬時周波数は、次式（２６）で表される。
2020026347.tif 000028
【００８１】
したがって、位相検波器１５１で検波される位相は、式（２３），（２６）の差分であり、次式（２７）となる。
2020026347.tif 000029
【００８２】
ここで、信号生成回路４１，４２の周波数が一致しており、ＤＤＳ４５，４６の周波数が一致していることから、次式（２８）が成り立つ。
2020026347.tif 000030
【００８３】
ゆえに、式（２７）は、次式（２９）のように整理することができる。位相検波器１５１は、ミキサ１１２の出力信号に対する増幅器１６１を含む伝送経路の位相変動成分を検出できる。
2020026347.tif 000031
【００８４】
式（２９）に基づいて、伝送制御部４９Ｂは、ＤＤＳ４６に次の位相を設定することができる。
−Δη(ω１＋ω２)Ｆ／Δｔ−Δθ/Δt
【００８５】
これにより、分配器１６２の出力信号の瞬時周波数は、次式（３０）のようになるため、位相安定な信号伝送が可能である。
2020026347.tif 000032
【００８６】
以上に説明したように実施の形態５では、実施の形態４に比べて、電圧制御発振器４０を制御する位相同期ループ外の経路の位相変動をモニタしてそれを補正することができる。増幅器１６１などの、環境あるいは周波数により位相変動が大きい要素の位相変動量も補正することが可能である。さらに、増幅器１６１の位相変動量成分も補正できるため、高出力な位相安定信号の伝送が可能である。
【００８７】
実施の形態６．
次に、本発明に係る実施の形態６について説明する。図１２は、本発明に係る実施の形態６の光伝送システム６の概略構成を示すブロック図である。図１２に示されるように、光伝送システム６は、光伝送装置２６、光伝送路３１及び光受信装置１３１を備えて構成されている。
【００８８】
実施の形態６の光伝送装置２６は、実施の形態２の光伝送装置２２と同様に、基準信号源１００、電圧制御発振器４０、信号生成回路４１、パルス生成器６９、電光変換回路６０、光サーキュレータ６８及び光電変換器７０を有する。本実施の形態の光伝送装置２６は、プログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４１に加えて、さらに電圧制御発振器４０の出力信号を基準信号とするプログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４３と、パルス生成器６９により出力されたパルス信号と信号生成回路４３の出力信号とを合波する合波器５２と、信号生成回路４１，４３及び位相同期回路８１の動作を制御する伝送制御部４９Ｃとを有する。信号生成回路４３の構成は、信号生成回路４１のそれと同じである。電光変換回路６０には、パルス生成器６９からの出力信号に代えて合波器５２の出力信号が入力される。
【００８９】
本実施の形態の構成では、信号生成回路４１により生成された信号の瞬時周波数は、実施の形態１と同様に、光電変換器１５０で光伝送路３１の位相変動成分が除去された形となり、次式（３１）で表される。
2020026347.tif 000033
【００９０】
また、信号生成回路４３の構成は、たとえば実施の形態１の信号生成回路４１と同様の構成であるので、分周数Ｎｂ，Ｎｃに代えて、信号生成回路４３に設定する分周数をＭｂ，Ｍｃとすると、次式（３２）が得られる。
2020026347.tif 000034
【００９１】
光受信装置１３１においては、伝送信号に対して、光電変換器１５０としてフォトダイオードが使用された場合、自乗検波が実行される。このため、強度変調された光信号が検波される際、次式（３３）で表される、式（３１）と式（３２）の和周波数成分も出力される。
2020026347.tif 000035
【００９２】
したがって、伝送先（光受信装置１３１）の光電変換器１５０に周波数変換の機能を付与して動作させることが可能である。
【００９３】
以上に説明したように実施の形態６では、伝送元（光伝送装置２６）の電光変換回路６０に要求される応答周波数は、信号生成回路４１，４３の出力周波数で応答するものであればよく、周波数変換後の応答周波数は不要である。このため、光電変換回路６０に要求される応答周波数特性が緩和され、低コスト化に寄与する。
【００９４】
実施の形態７．
次に、本発明に係る実施の形態７について説明する。図１３は、本発明に係る実施の形態７の光伝送システム７の概略構成を示すブロック図である。図１３に示されるように本実施の形態の光伝送システム７は、光伝送装置２７、光伝送路３１及び光受信装置１３１を備えて構成されている。実施の形態７の光伝送装置２７は、実施の形態６の光伝送装置２６と比べて、信号生成回路４３に代えて、ＤＤＳ４７（図１３）を採用した構成を有する。
【００９５】
本実施の形態の構成では、信号生成回路４１により生成された信号の瞬時周波数は、実施の形態１と同様に、光電変換器１５０で光伝送路３１の位相変動成分が除去された形となり、次式（３４）で表される。
2020026347.tif 000036
【００９６】
また、ＤＤＳ４７の出力信号の瞬時周波数は、式（１９）と同様に次式（３５）のようになる。
2020026347.tif 000037
【００９７】
光受信装置１３１の光電変換器１５０では、光伝送路３１の位相変動成分が除去された形となる、次式（３６）で表される瞬時周波数成分が得られる。
2020026347.tif 000038
【００９８】
このような伝送信号に対して、光電変換器１５０としてフォトダイオードが使用された場合、自乗検波が実行される。このため、強度変調された光信号が検波される際、次式（３７）で表される、式（３１）と式（３２）の和周波数成分も出力される。
2020026347.tif 000039
【００９９】
したがって、伝送先（光受信装置１３１）の光電変換器１５０に周波数変換の機能を付与して動作させることが可能である。
【０１００】
実施の形態７では、伝送元（光伝送装置２７）の電光変換回路６０に要求される応答周波数は、信号生成回路４１の出力周波数とＤＤＳ４７の出力周波数とで応答するものであればよく、周波数変換後の応答周波数は不要である。このため、光電変換回路６０の応答周波数特性が緩和され、低コスト化に寄与する。また、ＤＤＳ４７により、位相及び振幅を個別に制御してチャープ信号などの変調信号を送信することが可能となる。
【０１０１】
実施の形態８．
次に、本発明に係る実施の形態８について説明する。図１４は、本発明に係る実施の形態８の光伝送システム８の概略構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、光伝送システム８は、光伝送装置２８、２系統の光伝送路（第１及び第２の光伝送路）３１，３３及び光受信装置１３４を備えて構成されている。
【０１０２】
実施の形態８の光伝送装置２８は、電圧制御発振器４０と、電圧制御発振器４０の信号を用いた周波数変換（自己周波数オフセット）を実行してフィードバックし位相同期する位相同期回路８１と、電圧制御発振器４０の出力信号を光信号に変換する電光変換器６０Ｅと、電光変換器６０Ｅの出力光信号の伝搬経路において経路分離する光サーキュレータ６８とを備える。光伝送路３１は、電光変換器６０Ｅから光サーキュレータ６８を介して出力された光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路である。一方、本実施の形態の光受信装置１３４は、光伝送路３１から伝送した光を分岐する光分岐合波器である光カプラ１４７と、光カプラ１４７により分岐された光を反射する光反射器１４８とを備える。光カプラ１４７は、光反射器１４８で反射された光信号を光伝送路３１に結合する。部分反射器１４０Ｄは、光カプラ１４７と光反射器１４８とで構成されている。また、光伝送装置２８は、部分反射器１４０Ｄにより反射された後に光サーキュレータ６８により分離された光信号を電気信号に変換して、位相同期回路８１へのフィードバック信号を出力する光電変換器７０と、位相同期回路８１に基準信号を供給する基準信号源１００と、電圧制御発振器４０の出力信号を基準信号として動作する信号生成回路４１と、電圧制御発振器４０の出力信号を動作クロックとして動作するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）４５と、ＤＤＳ４５のパラメータを設定する伝送制御部４９Ｅと、信号生成回路４１の出力信号とＤＤＳ４５の出力信号とを周波数混合するミキサ（周波数混合器）１２０と、周波数混合器１２０の出力信号を光信号に変換する電光変換器１２１とを備える。光伝送路３３は、電光変換器１２１から出力される光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路である。一方、光受信装置１３４は、光伝送路３３により伝送された光信号を電気信号に変換する光電変換器１７０と、光電変換器１７０の出力信号を増幅する増幅器１７１と、増幅器１７１からの出力信号を分配する分配器１７２と、分配器１７２により分配された信号を光信号に変換し、光分岐合波器１４７に入力して光伝送路３１に伝送させる電光変換器１７３と、光電変換器７０の出力信号から、位相同期回路８１にフィードバックする較正信号周波数と、信号生成回路４１の出力信号とＤＤＳ４５の出力信号との周波数混合成分とを分離する周波数分離器７７と、周波数分離器７７から出力される、周波数混合器１２０により出力される周波数成分の位相を基準信号源１００から供給される基準信号に基づいて位相検波し、検波した位相情報に基づいて伝送制御部４９ＥによるＤＤＳ設定位相を決定するための当該位相情報を供給する位相検波器７８とで構成される。
【０１０３】
電圧制御発振器４０の位相同期及び発振方法は、実施の形態１と同様である。また、プログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４１及びＤＤＳ４５の発振及び信号生成に関しては、実施の形態４と同様であり、周波数混合器１２０により出力される信号は、アップコンバージョン成分として、式（２０）と同様に次式（３８）の瞬時周波数で定義する。
2020026347.tif 000040
【０１０４】
周波数混合器１２０の出力信号が電光変換器１２１により光信号に変換され、光伝送路３３中を伝送し、光電変換器１７０から出力される電気信号の瞬時周波数は、光伝送路３３の周波数ω１＋ω２に対する位相変動成分Δρ(ω１＋ω２)Ｆの位相変動を受けて次式（３９）の瞬時周波数で出力される。
2020026347.tif 000041
【０１０５】
次に、増幅器１７１の位相変動量をΔθと仮定すると、分配器１７２から出力される信号の瞬時周波数は次式（４０）となる。
2020026347.tif 000042
【０１０６】
この瞬時周波数を有する信号が電光変換器１７３により光信号に変換され、光伝送路３１の周波数ω１＋ω２に対する位相変動成分Δφ(ω１＋ω２)Fの位相変動を受ける。このとき、光電変換器７０から出力される電気信号の瞬時周波数は次式（４１）となる。
2020026347.tif 000043
【０１０７】
ここで、実施の形態４で示した場合と同様に次式（４２）が成り立つ。
2020026347.tif 000044
【０１０８】
したがって、式（４１）は次式（４３）のように変形できる。
2020026347.tif 000045
【０１０９】
次に、位相検波器７８では、基準信号の瞬時周波数ωｒ＋Δφｒ０／Δｔにしたがって位相検波が可能なので、光伝送路３３及び増幅器１７１の位相変動成分Δρ(ω１＋ω２)Ｆ＋Δθを検出できる。検出した位相に基づいて、伝送制御部４９ＥによりＤＤＳ４５の初期位相をΔρ(ω１＋ω２)Ｆ＋Δθ分だけオフセット補正することを繰り返すことで、分配器１７２からの出力を、次式（４４）に示すように基準信号にしたがった位相安定な信号とすることができる。
2020026347.tif 000046
【０１１０】
以上に説明したように実施の形態８では、電圧制御発振器４０を制御する位相同期ループ外の経路の位相変動をモニタして補正することができ、増幅器１７１など、環境あるいは周波数により位相変動が大きい要素の位相変動量も補正することが可能である。また、増幅器１７１の位相変動量成分も補正できるため、高出力な位相安定信号の伝送が可能である。
【０１１１】
実施の形態９．
次に、本発明に係る実施の形態９について説明する。図１５は、本発明に係る実施の形態９の光伝送システム９の概略構成を示すブロック図である。図１５に示されるように本実施の形態の光伝送システム９は、光伝送装置２９、２系統の光伝送路（第１及び第２の光伝送路）３１，３３及び光受信装置１３４を備えて構成されている。
【０１１２】
実施の形態９の光伝送装置２９は、電圧制御発振器４０と、電圧制御発振器４０の信号を用いた周波数変換（自己周波数オフセット）を実行してフィードバックし位相同期する位相同期回路８２と、電圧制御発振器４０の出力信号を光信号に変換する電光変換器６０Ｅと、電光変換器６０Ｅの出力光信号の経路において経路分離する光サーキュレータ６８とを備える。光伝送路３１は、電光変換器６０Ｅから光サーキュレータ６８を介して出力された光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路である。一方、本実施の形態の光受信装置１３４は、光伝送路３１から伝送した光を分岐する光分岐合波器である光カプラ１４７と、光カプラ１４７により分岐された光を反射する光反射器１４８とを備える。光カプラ１４７は、光反射器１４８で反射された光信号を光伝送路３１に結合する。部分反射器１４０Ｄは、光カプラ１４７と光反射器１４８とで構成されている。光伝送装置２９は、部分反射器１４０Ｄにより反射された後に光サーキュレータ６８により経路分離された光信号を電気信号に変換して、位相同期回路８２へのフィードバック信号を出力する光電変換器７０と、位相同期回路８２に基準信号を供給する基準信号源１００と、電圧制御発振器４０の出力信号を基準信号として動作する信号生成回路４４と、信号生成回路４４の出力信号を光信号に変換する電光変換器１２１とを備える。光伝送路３３は、電光変換器１２１から出力される光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路である。光受信装置１３４は、光伝送路３３により伝送された光信号を電気信号に変換する光電変換器１７０と、光電変換器１７０の出力信号を増幅する増幅器１７１と、増幅器１７１からの出力信号を分配する分配器１７２と、分配器１７２により分配された信号を光信号に変換し光分岐合波器１４７に入力させて光伝送路３１を伝送させる電光変換器１７３とを備える。一方、光伝送装置２９は、光電変換器７０の出力信号から、位相同期回路８２にフィードバックさせる較正信号周波数ωｃの成分と信号生成回路４４に供給すべき周波数ω１の成分を分離する周波数分離器７７と、伝送制御部４９Ｆとを備えている。
【０１１３】
ここで、図１５では、位相同期回路８２は、たとえば、局部発振器８５と、局部発振器８５の出力信号により周波数変換を行うミキサ８６Ｆ及びミキサ８８Ｆと、電圧制御発振器４０の出力信号を逓倍（×３）する逓倍器９２と、電圧制御発振器４０の出力信号を逓倍した信号を用いた周波数変換（自己周波数オフセット）を行うミキサ８７Ｆと、ミキサ８８Ｆにより周波数変換された信号を分周数Ｎａで分周する分周器８９と、分周器８９の出力信号と基準信号源１００により発生した基準信号とを比較する位相比較器９０と、位相比較器９０で検出した誤差信号を電圧制御発振器４０の制御信号にするループフィルタ９１を備える。
【０１１４】
信号生成回路４４は、たとえば、図１の実施の形態１の場合と同様に、図１５に示すように、基準信号を分周する分周器５３と、フィードバック信号を分周する分周器５４と、分周器５３，５４から出力される信号間で位相及び周波数を比較して誤差信号を出力する位相比較器５６と、位相比較器５６からの誤差信号を積分して制御信号とするループフィルタ５８と、ループフィルタ５８から出力される制御信号により制御される電圧制御発振器（ＶＣＯ）５０を有する。分周器５４には、周波数分離器７７により分離された、光伝送路３１及び光伝送路３１を含む経路を伝送した信号成分が入力するように構成される。
【０１１５】
電圧制御発振器４０の出力信号（周波数ωｃ）は、電光変換器６０Ｅにより光信号に変換され、光サーキュレータ６８、光伝送路３１を介して部分反射器１４０まで伝送され、再度、光伝送路３１、光サーキュレータ６８を介して、光電変換器７０により電気信号に変換される。ここで、光伝送路３１の実長変動による瞬時位相変動をΔφ*Ｆと定義する。Δφ*Ｆは光信号に重畳する周波数により異なる値である。このとき、光電変換器７０により変換された電気信号の瞬時周波数は、光伝送路３１の周波数ωｃに対する位相変動成分ΔφωｃＦを往復分受けて次式（４５）となる。
2020026347.tif 000047
ここで、ΔφωｃFに対する係数「２」は、往復分を表す。
【０１１６】
次に、位相同期回路８２の構成が図１５に示す構成である場合、光電変換器７０から出力された信号に基づいてミキサ８６Ｆにより得られたダウンコンバージョン成分の瞬時周波数は、次式（４６）となる（ωｃ＞ω０と仮定した。）。
2020026347.tif 000048
【０１１７】
さらに、ミキサ８７Ｆは、電圧制御発振器４０の出力信号を３逓倍して得られた信号とミキサ８６Ｆの出力信号とを周波数混合して、次式（４７）に示されるように、周波数シフト（自己周波数オフセット）された差周波成分を得る。
2020026347.tif 000049
【０１１８】
さらに、ミキサ８８Ｆは、ミキサ８７Ｆの出力信号と局部発振器８５の出力信号とを混合して、次式（４８）の瞬時周波数を有するダウンコンバージョン成分を得る。
2020026347.tif 000050
【０１１９】
ミキサ８８Ｆの出力信号を分周器８９によりＮａ分周すると、瞬時周波数成分は次式（４９）となる。
2020026347.tif 000051
【０１２０】
分周器８９の出力信号と基準信号源１００の出力信号は、位相比較器９０により位相及び周波数が比較され、結果として誤差信号が出力される。ループフィルタ９１は、誤差信号を積分して電圧制御発振器４０の制御信号を生成することで位相同期を確立することができる。このとき、式（４９）と（９）の位相及び周波数が比較され、次式（５０）が成立するように位相同期される。
2020026347.tif 000052
【０１２１】
ここで、光伝送路３１の位相変動成分は、温度変動、振動、あるいは光ファイバの引っ張りなどにより実長変動ΔＬに起因する成分を主とするため、周波数ωｃ，ωｒに対する位相変動成分の間には次式（５１）が成立する。
2020026347.tif 000053
【０１２２】
したがって、式（５０）は次式（５２）のように変形できる。
2020026347.tif 000054
【０１２３】
次に、信号生成回路４４の発振源であるＶＣＯ５０の出力信号の瞬時周波数を実施の形態１と同様に次式（５３）のように定義する。
2020026347.tif 000055
【０１２４】
ＶＣＯ５０の出力信号が電光変換器１２１により光信号に変換され、光伝送路３３により、周波数ω１に対する位相変動成分Δρω１Ｆを受けて伝送され、光電変換器１７０により電気信号に変換される。光電変換器１７０により出力される信号は増幅器１７１による位相変動成分Δθを受けて、次式（５４）の瞬時周波数で表される信号となる。
2020026347.tif 000056
【０１２５】
この信号が分配器１７２により分配され、電光変換器１７３により光信号に変換され、光カプラ（光分岐合波器）１４７に入力し、光伝送路３１をω１に対する位相変動成分Δφω１Ｆを受けて伝送し、光サーキュレータ６８により経路分離され、光電変換器７０により電気信号に変換され、周波数分離器７７により分離され、信号生成回路４４にフィードバックされる。このときのフィードバック信号の瞬時周波数は次式（５５）となる。
2020026347.tif 000057
【０１２６】
次に、信号生成回路４４では、分周器５３により得られる、電圧制御発振器４０の出力信号をＮｂ分周した信号と、分周器５４により得られる式（５５）に示されるＮｃ分周した信号との間で位相及び周波数が比較されて位相同期が確立すると、次式（５６）が成り立つ。
2020026347.tif 000058
【０１２７】
ここで、式（５２）より、次式（５７）に変形できる。
2020026347.tif 000059
【０１２８】
また、式（５１）と同様に考えて、次式（５８）が成り立つ。
2020026347.tif 000060
【０１２９】
したがって、式（５７）は次式（５９）のように整理することができる。
2020026347.tif 000061
【０１３０】
式（５９）のように整理できるので、式（５４）で表される増幅器１７１から出力され、分配器１７２から出力される信号は、光ファイバなどの光伝送路の位相変動成分を除去した形で、基準信号源１００により発生される基準信号に基づいて、位相安定な信号となる。
【０１３１】
以上に説明したように実施の形態９では、プログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４４の周波数可変な発振信号を伝送経路の光伝送路及び増幅器など、環境あるいは周波数により位相変動が大きい要素の位相変動量もアナログ的な位相同期によりリアルタイムに高速に補正して伝送することが可能である。また、増幅器１７１の位相変動量成分も補正できるため、高出力な位相安定信号の伝送が可能である。
【０１３２】
実施の形態１０．
次に、本発明に係る実施の形態１０について説明する。図１６は、本発明に係る実施の形態１０の光伝送システム１０の概略構成を示すブロック図である。図１６に示されるように本実施の形態の光伝送システム１０は、光伝送装置３０、２系統の光伝送路（第１及び第２の光伝送路）３１，３３及び光受信装置１３４を備えて構成されている。
【０１３３】
実施の形態１０の光伝送装置３０は、電圧制御発振器４０と、前記電圧制御発振器４０の信号を用いた周波数変換（自己周波数オフセット）を実行してフィードバックし位相同期する位相同期回路８２と、電圧制御発振器４０の出力信号を光信号に変換する電光変換器６０Ｅと、電光変換器６０Ｅの出力光信号の経路において経路分離する光サーキュレータ６８とを備える。光伝送路３１は、電光変換器６０Ｅから光サーキュレータ６８を介して出力された光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路である。一方、本実施の形態の光受信装置１３４は、光伝送路３１から伝送した光を分岐する光分岐合波器である光カプラ１４７と、光カプラ１４７により分岐された光を反射する光反射器１４８とを備える。光カプラ１４７は、光反射器１４８で反射された光信号を光伝送路３１に結合する。部分反射器１４０Ｄは、光カプラ１４７と光反射器１４８とで構成されている。光伝送装置３０は、部分反射器１４０Ｄにより反射された後に光サーキュレータ６８により経路分離された光信号を電気信号に変換して、位相同期回路８２へのフィードバック信号を出力する光電変換器７０と、位相同期回路８２に基準信号を供給する基準信号源１００と、電圧制御発振器４０の出力信号を基準信号として動作する信号生成回路４１と、電圧制御発振器４０の出力信号をクロック信号（動作クロック）として動作するＤＤＳ４５と、信号生成回路４１の出力信号とＤＤＳ４５の出力信号とを周波数混合するミキサ（周波数混合器）１１３と、基準信号源１００から供給される信号を基準信号として動作するプログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４２と、基準信号源１００から供給される信号をクロック信号（動作クロック）として動作するＤＤＳ４６と、信号生成回路４２の出力信号とＤＤＳ４６の出力信号とを周波数混合するミキサ（周波数混合器）１１２と、ミキサ１１２から出力される信号を光信号に変換する電光変換器１２１とを備える。光伝送路３３は、電光変換器１２１から出力される光信号を伝送する光ファイバなどの光伝送路である。光受信装置１３４は、光伝送路３３により伝送された光信号を電気信号に変換する光電変換器１７０と、光電変換器１７０の出力信号を増幅する増幅器１７１と、増幅器１７１からの出力信号を分配する分配器１７２と、分配器１７２により分配された信号を光信号に変換して光分岐合波器１４７に入力し、光ファイバなどの光伝送路３１を伝送させる電光変換器１７３とを備える。光伝送装置３０は、光電変換器７０の出力信号から、位相同期回路８２にフィードバックすべき較正信号周波数の成分と位相検波器７９に供給すべき混合周波数ω１＋ω２の成分とを分離する周波数分離器７７と、周波数分離器７７から出力される信号とミキサ１１３から出力される信号との位相差を検出する位相検波器７９と、位相検波器７９により検出した位相差に基づいて、ＤＤＳ４５，４６のパラメータ設定を行う伝送制御部４９Ｇとを備える。
【０１３４】
電圧制御発振器４０の発振方法及び同期方法は実施の形態９と同様である。このとき、信号生成回路４１から出力される信号とＤＤＳ４５から出力される信号とに基づいてミキサ１１３で得られるアップコンバージョン成分は次式（６０）となる。
2020026347.tif 000062
【０１３５】
ここで、ω１，Δφ１０は信号生成回路４１の発振周波数と位相雑音成分であり、ω２，Δφ２０はＤＤＳ４５の生成信号周波数と位相雑音成分である。信号生成回路４１の構成が実施の形態１と同様のとき、式（１４）と同様に、信号生成回路４１の瞬時周波数と電圧制御発振器４０の瞬時周波数と基準信号源１００の瞬時周波数には次の関係式（６１）が成り立つ。
2020026347.tif 000063
【０１３６】
なお、式（６１）では、位相同期回路８２が実施の形態９と同様であることを考慮して、ΔφωｃＦの符号が反転する。また、実施の形態４と同様に、ＤＤＳによる生成信号の瞬時周波数と電圧制御発振器４０の瞬時周波数には次の関係が成り立つ。ＤＤＳの出力信号の中心周波数とクロック信号の中心周波数の比率ω２／ωｃ＝Ｄと定義すると、次式（６２）のように表される。
2020026347.tif 000064
【０１３７】
よって、式（６０）は次式（６３）のように変形できる。
2020026347.tif 000065
【０１３８】
次に、基準信号源１００から供給された基準信号にしたがって動作する信号生成回路４２とＤＤＳ４６の出力信号の中心周波数を信号生成回路４１とＤＤＳ４５と一致させた場合、ミキサ１１２によってアップコンバートされた出力信号の瞬時周波数は次式（６４）となる。
2020026347.tif 000066
【０１３９】
ここで、Δη１０，Δη２０は、信号生成回路４２とＤＤＳ４６の位相雑音成分であり、Ｋは、ωｒとω1＋ω2の比率を表す定数であり、Ｎａ／２（Ｄ＋Ｎｃ／Ｎｂ）に等しい。したがって、式（６４）は次式（６５）となる。
2020026347.tif 000067
【０１４０】
この瞬時周波数成分の信号が電光変換器１２１により光信号に変換され、光伝送路３３を周波数ω１＋ω２に対する位相変動成分Δρ(ω１＋ω２)Ｆを受けて伝送し、光電変換器１７０により電気信号に変換され、増幅器１７１による位相変動成分Δθを受け、分配器１７２から出力されると、次式（６６）の瞬時周波数を有する信号が得られる。
2020026347.tif 000068
【０１４１】
分配器１７２から出力された信号が、電光変換器１７３により光信号に変換され、光分岐合波器１４７に入力され、光伝送路３１を周波数ω１＋ω２に対する位相変動成分Δφ(ω1+ω2)Fを受けて伝送し、光電変換器７０により電気信号に変換され、周波数分離器７７により経路分離されて位相検波器７９に入力される。このときの瞬時周波数は次式（６７）となる。
2020026347.tif 000069
【０１４２】
ここで、光伝送路３１の位相変動成分は、温度変動、振動、あるいは光ファイバの引っ張りなどにより実長変動ΔＬに起因する成分を主とするため、周波数ωｃ，ω1に対する位相変動成分には次式（６８）が成立する。
2020026347.tif 000070
【０１４３】
よって、式（６７）は次式（６９）のように変形できる。
2020026347.tif 000071
【０１４４】
位相検波器７９では、式（６３）と式（６９）の間の位相差を検出することができるため、検出される位相差は次式（７０）となり、光伝送路３３と増幅器１７１の位相変動成分を検出可能である。
2020026347.tif 000072
【０１４５】
伝送制御部４９Ｇは、光伝送路３３と増幅器１７１の検出した位相変動成分に基づいて、ＤＤＳ４６の位相オフセットを設定することで、分配器１７２から出力される信号を位相安定化させることができる。
【０１４６】
以上に説明したように実施の形態１０では、プログラマブルＰＬＬ回路である信号生成回路４２の周波数可変な発振信号を伝送経路の光ファイバ及び増幅器など、環境や周波数により位相変動が大きい要素の位相変動量も補正して伝送することが可能である。また、ＤＤＳ４６での変調により、チャープ信号など高度な変調信号の伝送においても位相安定な信号伝送が実現できる。さらに、増幅器１７１の位相変動量成分も補正できるため、高出力な位相安定信号の伝送が可能である。
【０１４７】
以上、図面を参照して本発明に係る実施の形態１〜１０について述べたが、実施の形態１〜１０は本発明の例示であり、実施の形態１〜１０以外の様々な形態もあり得る。本発明の範囲内において、上記実施の形態１〜１０の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明に係る光伝送装置及び光伝送システムは、マイクロ波帯などの高周波帯域の信号を光信号に変換して当該光信号を光伝搬経路を通じて低損失で伝送することを可能にするので、たとえば、電波天文に使用される超長基線電波干渉法（Ｖｅｒｙ  Ｌｏｎｇ  Ｂａｓｅｌｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，ＶＬＢＩ）システムあるいは光ファイバ通信システムなどの長距離光伝送システムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１４９】
１〜１０  光伝送システム、２１，２２，２３１〜２３Ｎ，２４〜３０  光伝送装置、３１，３１１〜３１Ｎ，３２  光伝送路、３４  データ伝送路、４０，５０  電圧制御発振器、４１〜４４  信号生成回路（プログラマブルＰＬＬ回路）、４５〜４７  ＤＤＳ（ダイレクト・デジタル・シンセサイザ）、４９，４９Ａ〜４９Ｇ  伝送制御部、５２  合波器、５３，５４  分周器、５６  位相比較器、５８  ループフィルタ、６０，６０Ａ  電光変換回路、６２〜６４，６０Ｅ  電光変換器、６５  光カプラ、６６  合波器、６８  光サーキュレータ（光入出力部）、６９  パルス生成器、７０  光電変換器、７２  周波数分離器、７３  振幅検波器、７４  遅延検出器、７５  トリガ生成器、７６  遅延比較器、７７  周波数分離器、７８，７９  位相検波器、８１，８２  位相同期回路、８５  局部発振器、８６，８７，８８，８６Ｆ，８７Ｆ，８８Ｆ  ミキサ、８９  分周器、９０  位相比較器９１  ループフィルタ、９２，１０１  逓倍器、１００  基準信号源、１０１  逓倍器、１０２  データ受信部、１１０  ミキサ、１１２，１１３  ミキサ、１１５  電光変換器、１２０  ミキサ（周波数混合器）、１２１  電光変換器、１３１，１３１１〜１３１Ｎ，１３３，１３４  光受信装置、１４０，１４０Ａ〜１４０Ｄ  部分反射器、１４１  光カプラ、１４２  光反射器、１４３  光サーキュレータ、１４４  光電変換器、１４５  電光変換器、１４６  ＷＤＭカプラ、１４７  光カプラ（光分岐合波器）、１４８  光反射器、１５０  光電変換器、１５１  位相検波器、１５２  データ送信部、１６０  光電変換器、１６１  増幅器、１６２  分配器、１７０  光電変換器、１７１  増幅器、１７２  分配器、１７３  電光変換器。
【図１】
2020026347.tif 000073
【図２】
2020026347.tif 000074
【図３】
2020026347.tif 000075
【図４】
2020026347.tif 000076
【図５】
2020026347.tif 000077
【図６】
2020026347.tif 000078
【図７】
2020026347.tif 000079
【図８】
2020026347.tif 000080
【図９】
2020026347.tif 000081
【図１０】
2020026347.tif 000082
【図１１】
2020026347.tif 000083
【図１２】
2020026347.tif 000084
【図１３】
2020026347.tif 000085
【図１４】
2020026347.tif 000086
【図１５】
2020026347.tif 000087
【図１６】
2020026347.tif 000088
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月17日(2020.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一態様による光伝送装置は、光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器と、を備え、前記電光変換回路は、前記パルス信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、
前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器と、を備え、
前記電光変換回路は、前記パルス信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する、ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記信号生成回路の出力とを互いに混合して前記伝送信号を生成するミキサと
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力する第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記信号生成回路の出力とを互いに混合することにより、第１の伝送信号として使用される前記伝送信号を生成する第１のミキサと、
前記基準信号と位相同期し、第１の信号生成回路として使用される前記信号生成回路の出力周波数と同じ出力周波数を有する高周波信号を出力する第２の信号生成回路と、
前記基準信号を動作クロックとして動作して、前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力周波数と同じ出力周波数を有する高周波信号を出力する第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記第２の信号生成回路の出力とを互いに混合して第２の伝送信号を生成する第２のミキサと、
前記第２の伝送信号を、第１の光伝送信号として使用される前記光伝送信号とは別の第２の光伝送信号に変換し、第１の光伝送路として使用される前記光伝送路とは別の第２の光伝送路に、前記光受信装置に向けて前記第２の光伝送信号を送出する電光変換器と、
前記第１の光伝送信号と前記第２の光伝送信号との間の位相差を示す位相差データを前記光受信装置から受信するデータ受信部と、
前記位相差データに基づいて前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力の位相を制御する伝送制御部と
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、
前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器と、
第１の信号生成回路として使用される前記信号生成回路とは別の第２の信号生成回路と、
前記パルス信号と前記第２の信号生成回路の出力とを合波して前記伝送信号を生成する合波器と、を備え、
前記第２の信号生成回路は、入力された制御信号に応じた可変周波数を有し、かつ前記較正信号と位相同期した高周波信号を出力するプログラマブルＰＬＬ回路からなる、
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、
前記信号生成回路の出力からパルス信号を生成するパルス生成器と、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記パルス信号と前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力とを合波して前記伝送信号を生成する合波器と
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項６】
光周波数帯よりも低い高周波帯の伝送信号を前記光周波数帯の光伝送信号に変換し、当該光伝送信号を光受信装置に向けて光伝送路に送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
前記伝送信号及び前記較正信号を光波に重畳することにより前記光伝送信号を生成する電光変換回路と、
前記光伝送信号を前記光伝送路に送出し、前記光伝送路から前記光伝送信号の一部である反射信号を受信する光入出力部と、
前記反射信号を高周波信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて前記光電変換器の出力の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を前記伝送信号の全部または一部として生成する信号生成回路と、
前記較正信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記信号生成回路の出力とを互いに混合するミキサと、
前記光電変換器の出力のうち第１の伝送信号の周波数と同じ周波数を有する信号成分と前記基準信号との位相差を検出する位相検波器と、
当該検出された位相差に基づいて前記ダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力の位相を制御する伝送制御部と、を備え、
前記電光変換回路は、
前記ミキサの出力を前記光伝送信号の一部をなす第１の光伝送信号に変換し、当該第１の光伝送信号を、前記光受信装置に向けて前記光伝送路の一部をなす第１の光伝送路に送出する第１の電光変換器と、
前記較正信号を前記光伝送信号の他の一部をなす第２の光伝送信号に変換する第２の電光変換器とを含み、
前記光入出力部は、前記第２の光伝送信号を、前記光受信装置に向けて前記光伝送路の他の一部をなす第２の光伝送路に送出し、当該第２の光伝送路から、前記第１の光伝送信号の一部及び前記第２の光伝送信号の一部を含む光信号を前記反射信号として受信する、
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の光伝送装置であって、前記位相同期回路は、前記光電変換器の出力の周波数を前記較正信号の周波数だけ高周波数側にシフトさせて前記周波数変換信号を生成する周波数変換回路を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の光伝送装置と、前記光受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
請求項３に記載の光伝送装置と前記光受信装置とを備え、
前記光受信装置は、
前記第１の光伝送信号を前記高周波帯の第１の受信信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第２の光伝送信号を前記高周波帯の第２の受信信号に変換する第２の光電変換器と、
前記第１の受信信号と前記第２の受信信号との間の位相差を検出する位相検波器と、
当該検出された位相差を示すデータを前記位相差データとして前記光伝送装置に送信するデータ送信部と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】
光周波数帯よりも低い高周波帯の第１の伝送信号を前記光周波数帯の第１の光伝送信号に変換し、当該第１の光伝送信号を第１の光受信装置に向けて第１の光伝送路に送出する第１の光伝送装置と、
前記高周波帯の第２の伝送信号を前記光周波数帯の第２の光伝送信号に変換し、当該第２の光伝送信号を第２の光受信装置に向けて第２の光伝送路に送出する第２の光伝送装置と、
前記第１の光伝送路の伝送遅延時間と前記第２の光伝送路の伝送遅延時間とを互いに比較して比較結果を得る遅延比較器とを備え、
前記第１の光伝送装置は、
入力された第１の発振制御信号に応じた第１の出力周波数を有する第１の較正信号を出力する第１の制御発振器と、
第１のトリガ信号を生成する第１のトリガ生成器と、
前記第１のトリガ信号に応じて前記第１の伝送信号から第１のパルス信号を生成する第１のパルス生成器と、
前記第１のパルス信号及び前記第１の較正信号を光波に重畳することにより前記第１の光伝送信号を生成する第１の電光変換回路と、
前記第１の光伝送信号を前記第１の光伝送路に送出し、前記第１の光伝送路から前記第１の光伝送信号の一部である第１の反射信号を受信する第１の光入出力部と、
前記第１の反射信号を高周波信号に変換する第１の光電変換器と、
前記第１の較正信号を用いて、前記第１の光電変換器の出力のうち前記第１の出力周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて第１の周波数変換信号を生成し、当該第１の周波数変換信号を第１の基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記第１の発振制御信号を生成する第１の位相同期回路と、
前記第１の較正信号と位相同期した高周波信号を前記第１の伝送信号の全部または一部として生成する第１の信号生成回路と、
前記第１の光電変換器の出力のうち前記第１の伝送信号と同じ周波数を有する信号成分と前記第１のパルス信号とから前記第１の光伝送路の伝送遅延時間を検出する第１の遅延検出回路とを有しており、
前記第２の光伝送装置は、
入力された第２の発振制御信号に応じた第２の出力周波数を有する第２の較正信号を出力する第２の制御発振器と、
第２のトリガ信号を生成する第２のトリガ生成器と、
前記第２のトリガ信号に応じて前記第２の伝送信号から第２のパルス信号を生成する第２のパルス生成器と、
前記第２のパルス信号及び前記第２の較正信号を光波に重畳することにより前記第２の光伝送信号を生成する第２の電光変換回路と、
前記第２の光伝送信号を前記第２の光伝送路に送出し、前記第２の光伝送路から前記第２の光伝送信号の一部である第２の反射信号を受信する第２の光入出力部と、
前記第２の反射信号を高周波信号に変換する第２の光電変換器と、
前記第２の較正信号を用いて、前記第２の光電変換器の出力のうち前記第２の出力周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて第２の周波数変換信号を生成し、当該第２の周波数変換信号を第２の基準信号源から入力された基準信号と位相同期させるように前記第２の発振制御信号を生成する第２の位相同期回路と、
前記第２の較正信号と位相同期した高周波信号を前記第２の伝送信号の全部または一部として生成する第２の信号生成回路と、
前記第２の光電変換器の出力のうち前記第２の伝送信号と同じ周波数を有する信号成分と前記第２のパルス信号とから前記第２の光伝送路の伝送遅延時間を検出する第２の遅延検出回路とを有しており、
前記遅延比較器は、前記比較結果に基づき、前記第１のトリガ生成器及び前記第２のトリガ生成器それぞれの動作を制御することにより前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号がそれぞれ生成されるべきタイミングを制御する、
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光伝送システムであって、
前記第１の光伝送装置は、前記第１の光電変換器の出力から、前記第１の出力周波数を有する当該信号成分と前記第１の伝送信号と同じ周波数を有する当該信号成分とを分離する第１の周波数分離器をさらに有し、
前記第２の光伝送装置は、前記第２の光電変換器の出力から、前記第２の出力周波数を有する当該信号成分と前記第２の伝送信号と同じ周波数を有する当該信号成分とを分離する第２の周波数分離器をさらに有する、
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１２】
光周波数帯よりも低い高周波帯の第１の伝送信号及び第２の伝送信号を前記光周波数帯の第１の光伝送信号及び第２の光伝送信号にそれぞれ変換し、当該第１の光伝送信号及び当該第２の光伝送信号を光受信装置に向けて第１の光伝送路及び第２の光伝送路にそれぞれ送出する光伝送装置であって、
入力された発振制御信号に応じた出力周波数を有する較正信号を出力する制御発振器と、
基準信号源から入力された基準信号と位相同期した高周波信号を出力する第１の信号生成回路と、
前記基準信号を動作クロックとして動作して高周波信号を出力する第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記第１の信号生成回路の出力とを互いに混合して前記第１の伝送信号を生成する第１のミキサと、
前記第１の伝送信号を前記第１の光伝送信号に変換する第１の電光変換器と、
前記較正信号を前記第２の光伝送信号に変換する第２の電光変換器と、
前記第２の光伝送信号を前記第２の光伝送路に送出し、前記第２の光伝送路から前記第２の光伝送信号の一部である反射信号成分と前記第１の光伝送信号の一部とを含む光信号を受信する光入出力部と、
前記光入出力部で受信された光信号を前記高周波帯のフィードバック信号に変換する光電変換器と、
前記較正信号を用いて、前記フィードバック信号のうち前記制御発振器の出力周波数と同じ周波数を有する信号成分の周波数をシフトさせて周波数変換信号を生成し、当該周波数変換信号を前記基準信号と位相同期させるように前記発振制御信号を生成する位相同期回路と、
前記較正信号と位相同期した高周波信号を出力する第２の信号生成回路と、
前記較正信号と同期して動作して高周波信号を出力する第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザと、
前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザの出力と前記第２の信号生成回路の出力とを互いに混合する第２のミキサと、
前記フィードバック信号のうち前記第１の伝送信号の周波数と同じ周波数を有する信号成分と前記第２のミキサの出力との位相差を検出する位相検波器と、
当該検出された位相差に基づいて前記第１のダイレクト・デジタル・シンセサイザ及び前記第２のダイレクト・デジタル・シンセサイザそれぞれの出力の位相を制御する伝送制御部と
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光伝送装置であって、
前記位相同期回路は、
前記較正信号の周波数を逓倍する逓倍器と、
前記フィードバック信号の周波数を、当該逓倍された周波数だけ低周波数側にシフトさせて前記周波数変換信号を生成する周波数変換回路と
を含むことを特徴とする光伝送装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光伝送装置と、前記光受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【国際調査報告】
2020026347.tif 000089
2020026347.tif 000090
2020026347.tif 000091