(57)【要約】【課題】２つのトーン信号を用いて位相変調をする場合に、各トーン信号の異なる次数の変調成分が近接して存在することで生じるＤＵ比の劣化を抑制する。【解決手段】位相変調信号生成部３０で周波数ｆ１とｆ２（＝ｎ・ｆ１または＝ｆ１／ｎ）の信号を生成して、この信号による位相変調とＣＡＴＶ信号による強度変調を光信号に施して送信する。ｆ１とｆ２の周波数関係を制御するため、位相変調信号生成部３０には、逓倍器若しくは分周器を利用し、またはＰＬＬ回路を使ったフィードバック制御を適用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生させて変調手段に供給する光源と、供給された光を変調する前記変調手段と、を備え、前記変調手段は、光を所定の周波数で位相変調して高次成分を生成する位相変調手段と、伝送するデータで光を強度変調する強度変調手段と、から構成され、前記変調手段によって変調された光信号を伝送路へ送出する光送信機であって、
前記位相変調手段は、
一方の周波数が他方の周波数のｎ倍（ｎは整数）となる周波数関係が満たされるよう２つの信号を制御する制御手段と、
前記制御手段を利用して周波数が制御された少なくとも２つの信号を生成する信号生成手段と、
を有し、前記生成された少なくとも２つの信号により光を位相変調する
ことを特徴とする光送信機。
【請求項２】
前記制御手段は、
入力される信号の周波数をｎ倍に変換する逓倍器から成り、
前記信号生成手段は、
１つの基準信号を生成するとともに、該基準信号を前記制御手段に入力して前記周波数関係を満足する信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項３】
前記制御手段は、
入力される信号の周波数を１／ｎ倍に変換する分周器から成り、
前記信号生成手段は、
１つの基準信号を生成するとともに、該基準信号を前記制御手段に入力して前記周波数関係を満足する信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【請求項４】
前記信号生成手段は、
互いに周波数の異なる信号を発生する少なくとも２つの信号源から成り、
前記制御手段は、
前記信号源からの各出力信号に基づいてそれぞれの信号源に対して周波数のフィードバック制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信機に係り、特にＣＡＴＶ伝送システムに適した光送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ＣＡＴＶ（Cable Television）システムは、光ファイバを使ってテレビの映像・音声信号をケーブル伝送するシステムであり、例えば約１１０ＣＨに及ぶＡＭ信号／ＱＡＭ信号（ＡＭ；Amplitude Modulation、ＱＡＭ；Quadrature Amplitude Modulation）を７０〜７７０ＭＨｚの周波数帯を利用し副搬送波多重して伝送する。
同システムでは、光変調デバイスや光検波器等の非線形応答に起因する非線形歪、マルチチャネル変調に起因する相互変調歪が発生する。これらの歪成分は、雑音帯域内に生成されると映像にビート雑音を生じさせ、映像品質を劣化させる原因となる。このため、出来るだけ歪成分は低減する必要がある。
従来、２次歪（ＣＳＯ；Composite Second Order beat）と３次歪（ＣＴＢ；Composite Triple Beat）の発生メカニズムと発生する周波数、歪電力等については理論的に解明されており、歪の補正・低減方法も提案されている（例えば、非特許文献１、２参照）。なお、ＣＳＯは２次高調波成分と２次相互変調歪の和、ＣＴＢは３次高調波成分と３次相互変調歪の和でそれぞれ定義される歪成分を表す。
【０００３】
一方、光ＣＡＴＶシステムでは、光ファイバ増幅器を用いて伝送信号のパワーを増大させることにより、伝送距離を伸ばし、あるいは各家庭への分配数を増やすことが可能である。しかし、高いピーク電力を持つ光信号をファイバへ入力すると、誘導ブリリュアン散乱（ＳＢＳ；Stimulated Brillouin Scattering）が生じ、伝送品質を劣化させる問題がある。
そこで、ＳＢＳの発生を回避する対策として、通常、位相変調によって光キャリアの電力を複数の周波数帯へ拡散させ、１つの光キャリア当たりのピーク電力を下げる方法がとられる。その一方式に、キャリア電力の拡散を十分効果的にするためトーン信号（位相変調に用いる信号）による位相変調の変調度を深くし、その上で周波数の異なる２つのトーン信号を利用する方式が提案されている。
より具体的には、第１トーン信号として、隣り合う次数のデータ変調成分が重ならないよう、データ変調周波数（７７０ＭＨｚ）の２倍より大きい周波数であるｆ１＝２ＧＨｚ程度の信号が選ばれる。また、第２トーン信号としては、第１トーン信号による位相変調で生じる２次高調波成分（４ＧＨｚ帯）との干渉を避けるため、ｆ１のほぼ３倍となる周波数ｆ２＝６ＧＨｚ程度の信号が選ばれる。
【非特許文献１】James C. Daly他、Fiber Optic Intermodulation Distortion、“IEEE Transactions on Communications”、１９８２年８月、Vol.Com-30、No.8
【非特許文献２】Yang-Han Lee他、The Impact of Laser Phase Noise on the Coherent Subcarrier Multiplexing System、“Journal of Lightwave Technology”、１９９１年３月、Vol.9、No.3
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、こうした２トーン信号を用いた位相変調方式では、実験の結果、受信信号に含まれる所要波と不要波の比であるＤＵ比が劣化し、伝送後の映像品質に悪影響を及ぼすことが判明した。特に、伝送経路中に光学的な反射点、例えば光ファイバと各伝送機器間の接続部やファイバ途中のスプライス部などが多く存在し、これらの場所において大きな反射を生じる光ＣＡＴＶシステムでは、伝送光と反射光との干渉によって寄生強度変調が起こり、２乗検波後の信号にこの寄生強度変調による強度変化も検波されてしまう。このときに従来の送信機では、周波数ｆ１とｆ２の関係は厳密に制御されていなかったために、周波数ｆ１の３次高調波成分と周波数ｆ２の１次成分との差周波に相当する成分が寄生強度として現れ、信号波を妨害していることが判明した。また、反射の起きない系（例えば専用線で構築した従来システム等）では、寄生強度変調が発生しないため上記の問題は顕在化していなかったことも判明した。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つのトーン信号を用いて位相変調をする場合に、各トーン信号の異なる次数の変調成分が近接して存在することで生じるＤＵ比の劣化を抑制することが可能な光送信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、光を発生させて変調手段に供給する光源と、供給された光を変調する前記変調手段と、を備え、前記変調手段は、光を所定の周波数で位相変調して高次成分を生成する位相変調手段と、伝送するデータで光を強度変調する強度変調手段と、から構成され、前記変調手段によって変調された光信号を伝送路へ送出する光送信機であって、前記位相変調手段は、一方の周波数が他方の周波数のｎ倍（ｎは整数）となる周波数関係が満たされるよう２つの信号を制御する制御手段と、前記制御手段を利用して周波数が制御された少なくとも２つの信号を生成する信号生成手段と、を有し、前記生成された少なくとも２つの信号により光を位相変調することを特徴とする光送信機である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光送信機において、前記制御手段は、入力される信号の周波数をｎ倍に変換する逓倍器から成り、前記信号生成手段は、１つの基準信号を生成するとともに、該基準信号を前記制御手段に入力して前記周波数関係を満足する信号を生成することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光送信機において、前記制御手段は、入力される信号の周波数を１／ｎ倍に変換する分周器から成り、前記信号生成手段は、１つの基準信号を生成するとともに、該基準信号を前記制御手段に入力して前記周波数関係を満足する信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光送信機において、前記信号生成手段は、互いに周波数の異なる信号を発生する少なくとも２つの信号源から成り、前記制御手段は、前記信号源からの各出力信号に基づいてそれぞれの信号源に対して周波数のフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一方の周波数が他方の周波数のｎ倍となるように位相変調信号の周波数が制御されるので、各トーン信号の変調成分が完全に重なり、ＤＵ比の劣化が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による光送信機の構成図である。光送信機１は、レーザダイオード（ＬＤ）１０と、変調器２０と、位相変調信号生成部３０と、ＣＡＴＶ信号生成部４０とを有している。レーザダイオード１０と変調器２０は光学的に接続され、２つの信号生成部３０、４０と変調器２０とは電気的に接続されている。レーザダイオード１０から出力される光信号は、変調器２０において位相変調とＣＡＴＶ信号による変調が施されて、光ファイバ伝送路（図示せず）へと送出される。
【００１２】
レーザダイオード１０は、シングルモード発振によって単一周波数の光信号を発生させて、変調器２０へ供給する。この周波数をｆ０とする。
変調器２０は、位相変調部２１と強度変調部２２を有しており、位相変調部２１側がレーザダイオード１０に接続される。また、位相変調部２１は位相変調信号生成部３０に、強度変調部２２はＣＡＴＶ信号生成部４０に、それぞれ繋がっている。各変調部２１、２２は、電気光学効果を有するＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）基板上に光導波路と電極を形成したものである。この光導波路に各電極から電界を印加することで、伝搬する光信号に位相変化が与えられる。
【００１３】
位相変調信号生成部３０は、周波数ｆ１の第１トーン信号と周波数ｆ２＝ｎ・ｆ１＋Δｆ（ただし、ｎは整数）の第２トーン信号の２つの電気信号を生成して位相変調部２１へ供給する。ここではｆ１＝２ＧＨｚ、ｎ＝３とする。なお、Δｆは後述する周波数制御によってΔｆ＝０が実現されるが、説明のため明示的に表記している。位相変調部２１を伝搬する光は、この第１および第２トーン信号でその位相を変調される。
【００１４】
ＣＡＴＶ信号生成部４０は、ＣＡＴＶの伝送データを強度変調部２２へ供給する。強度変調部２２の光導波路は、マッハツェンダー（ＭＺ）干渉系を構成している。その各アームを伝搬する光の位相を、上記伝送データで変調する。変調後の伝搬光が合波（干渉）され、強度変調された光信号が出力される。
【００１５】
図２は、本光送信機１から送信される信号の周波数スペクトルを示した図である。レーザダイオード１０の出力光が変調器２０へ入力され、位相変調部２１で周波数ｆ１とｆ２で位相変調を受けた後、強度変調部２２でＣＡＴＶ信号による強度変調を受けて伝送路へ出力されると、その光信号のスペクトルは同図（ａ）に示すようなものとなる。
【００１６】
図２（ａ）において、変調器２０へ入力された周波数ｆ０のメインキャリア光に加えて、位相変調部２１での位相変調によって、変調周波数ｆ１とｆ２に対応する複数のサブキャリア光（高調波成分）が現れる。すなわち、周波数ｆ１（＝２ＧＨｚ）の変調信号からは、周波数ｆ０±２ＧＨｚ、ｆ０±４ＧＨｚ、ｆ０±６ＧＨｚにそれぞれ１次、２次、３次のサブキャリア光が生成され、周波数ｆ２（＝６ＧＨｚ＋Δｆ）の変調信号からは、周波数ｆ０±６ＧＨｚ±Δｆに１次のサブキャリア光が生成される。なお、より高次の成分は省略する。さらに、これらのキャリア光のサブバンドに、ＣＡＴＶ信号によるブロードな変調スペクトルが現れる。
【００１７】
上記のスペクトルを有した光信号は、受信側でフォトダイオードによって２乗検波されて電気信号に変換される。２乗検波では、各サブキャリアスペクトル自身の積を加算した出力信号が得られる。反射がない伝送路の場合には、異なるサブキャリア積成分は、±成分の存在（例えばｆ０＋２ＧＨｚとｆ０−２ＧＨｚ）によりキャンセルされ余計な周波数成分を発生しない。反射がある伝送路の場合には、サブキャリアの位相関係が異なった光信号が加算されるため、図２（ｂ）の検波後スペクトルにおいて、各サブキャリアの差周波数に相当する信号成分が新たに寄生強度信号として発生してしまう。
【００１８】
Δｆがゼロでない場合には、周波数６ＧＨｚと６ＧＨｚ＋Δｆの差周波数であるΔｆの信号成分が現れ、これがＣＡＴＶ信号を妨害する不要波となる。一方、Δｆがゼロの場合には、発生する差周波数成分はＣＡＴＶ信号の帯域外となるため問題とならない。
【００１９】
図２（ｃ）は光検波後のＣＡＴＶ信号のスペクトルの一部を拡大して示しており、所定の周波数間隔で並んだ各ＣＨ信号（所要波）に加えて、±Δｆ離れた周波数に上記不要波が生じている。受信機内において所望のあるＣＨ信号をチューニングして切り出す際、この不要波も同時に切り取られて映像品質を劣化させる。
【００２０】
図３は、位相変調信号生成部３０の構成図である。位相変調信号生成部３０は、信号源３１と、逓倍器３２と、合成器３３とから構成される。
信号源３１は、周波数ｆ１の第１トーン信号を発生させて、それを逓倍器３２と合成器３３に入力する。逓倍器３２は、入力された信号周波数をｎ倍にして出力する既存のデジタル回路である。合成器３３には、信号源３１からの第１トーン信号と逓倍器３２からの周波数ｆ２＝ｎ・ｆ１の第２トーン信号が入力され、これらが合成されて出力される。
【００２１】
上記構成の位相変調信号生成部３０から出力される２つの信号は、一方の周波数が他方の周波数の厳密にｎ倍となる。すなわちΔｆ＝０である。
したがって、図２において不要波は発生しなくなる。
【００２２】
図４は、位相変調信号生成部３０の他の例の構成図であり、逓倍器３２に代えて分周器３４を用いたものである。分周器３４は、入力された信号周波数を１／ｎ倍にして出力する既存のデジタル回路である。この構成では、信号源３１からの周波数ｆ１の信号と分周器３４からの周波数ｆ２＝ｆ１／ｎの信号が得られ、Δｆ＝０が実現される。
【００２３】
図５は、位相変調信号生成部３０のさらに他の例の構成図である。この構成では、２つの信号源３５、３６と、ＰＬＬ回路３７と、合成器３３とが用いられる。
信号源３５と３６は、それぞれ周波数ｆ１とｆ２のトーン信号を発生している。この２つの信号は、ＰＬＬ回路３７へ入力される。ＰＬＬ回路３７は、入力信号の位相差を検出してその結果を信号源３５にフィードバックする。信号源３５は、ＰＬＬ回路３７からのフィードバック制御を受けて、出力信号の周波数がｆ１＝ｆ２／ｎとなるように制御される。このように制御された周波数ｆ１とｆ２の２つのトーン信号が、合成器３３で合成され出力される。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、位相変調信号生成部３０で周波数ｆ１とｆ２（＝ｎ・ｆ１または＝ｆ１／ｎ）の信号を生成して、この信号による位相変調とＣＡＴＶ信号による強度変調を光信号に施して送信する。ｆ１とｆ２の周波数関係を制御するため、位相変調信号生成部３０には、逓倍器３２若しくは分周器３４を利用し、またはＰＬＬ回路３７を使ったフィードバック制御を適用する。これにより、ｆ１とｆ２のそれぞれによる変調成分の異なる次数間に周波数のずれが生じなくなり、検波後の不要波が消え、その結果ＤＵ比が向上して映像品質の劣化を抑えることが出来る。
【００２５】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、変調器２０はＬＮ基板上に構成したものに限定されず、周知の種々の変調器に本発明を適用することが可能である。
また、位相変調信号生成部３０で生成した２つの信号ｆ１とｆ２のうち、一方をレーザダイオード１０に入力して直接変調を行う構成にすることもできる。
また、伝送するデータはＣＡＴＶ信号以外であってもよい。
また、位相変調の変調信号は２つより多くすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による光送信機の構成図である。
【図２】光送信機から送信される信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図３】位相変調信号生成部の構成図である。
【図４】他の位相変調信号生成部の構成図である。
【図５】さらに他の位相変調信号生成部の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…光送信機  １０…レーザダイオード  ２０…変調器  ２１…位相変調部  ２２…強度変調部  ３０…位相変調信号生成部  ３１…信号源  ３２…逓倍器  ３３…合成器  ３４…分周器  ３５、３６…信号源  ３７…ＰＬＬ回路  ４０…ＣＡＴＶ信号生成部
【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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