(57)【要約】【課題】光受信部及びＦＭ復調部を大幅に設計変更することなく、多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を行える光伝送装置を提供する。【解決手段】光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３は、光源１１が出力する光信号ｆａを外部入力する電気信号ｆｃの振幅に応じて光ＳＳＢ−ＳＣ変調し、光強度変調信号を出力する。光位相変調部１４は、外部入力する周波数ｆ１〜ｆｎの第１〜第ｎの電気信号の振幅レベルに応じて光信号ｆａを光位相変調し、光位相変調信号として出力する。光合波部１５は、光強度変調信号と光位相変調信号とを合波する。光検波部１６は、合波された光強度変調信号と光位相変調信号とを自乗検波によって光ホモダイン検波し、２つの光信号間の差ビート信号である広帯域変調信号を生成する。合波部１７は、この広帯域変調信号と周波数ｆｏ〜ｆｔの第ｏ〜第ｔの電気信号とを合波し、広帯域変調信号として出力する。【選択図】図１
2008042255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気信号を光送信する光送信器であって、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号と、前記周波数ｆ１〜ｆｎとは異なる周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号とを合波する合波部と、
前記合波部で合波された変調信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備える、光送信器。
【請求項２】
複数の電気信号を光送信する光送信器であって、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
周波数ｆｃの電気信号と周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号とを乗算する乗算部と、
前記乗算部で乗算された信号から周波数ｆｃ〜ｆｃ＋ｆｔの信号成分のみを抽出するフィルタと、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を前記フィルタで抽出された所定周波数の電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆｏ〜ｆｔとは異なる周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備える、光送信器。
【請求項３】
複数の電気信号を光送信する光送信器であって、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号及び周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆｏ〜ｆｔとは異なる周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調し、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備える、光送信器。
【請求項４】
前記周波数ｆｃと、前記光角度変調信号が有する帯域幅ｆｗと、前記周波数ｆｔとが、ｆｔ＜ｆｃ−ｆｗ／２の条件を満たすことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の光送信器。
【請求項５】
前記光検波部で変換された変調信号から、周波数ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｗ／２の信号成分のみを抽出し、抽出した信号成分を前記光送信部へ出力するフィルタをさらに備える、請求項４に記載の光送信器。
【請求項６】
前記光強度変調部が行う光強度変調が、光搬送波抑圧単一側波帯光強度変調又は光搬送波抑圧両側波帯光強度変調であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の光送信器。
【請求項７】
複数の電気信号を光送信する光送信器と光信号を受信する光受信器とで構成される光伝送装置であって、
前記光送信器は、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号と、前記周波数ｆ１〜ｆｎとは異なる周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号とを合波する合波部と、
前記合波部で合波された信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備え、
前記光受信器は、
前記光送信部が送信する光信号を受信し、変調信号に変換する光受信部と、
前記光受信部で変換された変調信号を２つに分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐された一方の信号から周波数ｆ１〜ｆｎの信号成分のみを抽出する第１のフィルタと、
前記分岐部で分岐された他方の信号から周波数ｆｏ〜ｆｔの信号成分のみを抽出する第２のフィルタと、
前記第１のフィルタで抽出された電気信号をＦＭ復調するＦＭ復調部とを備える、光伝送装置。
【請求項８】
複数の電気信号を光送信する光送信器と光信号を受信する光受信器とで構成される光伝送装置であって、
前記光送信器は、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
周波数ｆｃの電気信号と周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号とを乗算する乗算部と、
前記乗算部で乗算された信号から周波数ｆｃ〜ｆｃ＋ｆｔの信号成分のみを抽出する第１のフィルタと、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を前記第１のフィルタで抽出された所定周波数の電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆｏ〜ｆｔとは異なる周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備え、
前記光受信器は、
前記光送信部が送信する光信号を受信し、変調信号に変換する光受信部と、
前記光受信部で変換された変調信号を２つに分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐された一方の信号から周波数ｆ１〜ｆｎの信号成分のみを抽出する第２のフィルタと、
前記分岐部で分岐された他方の信号から周波数ｆｏ〜ｆｔの信号成分のみを抽出する第３のフィルタと、
前記第２のフィルタで抽出された電気信号をＦＭ復調するＦＭ復調部とを備える、光伝送装置。
【請求項９】
複数の電気信号を光送信する光送信器と光信号を受信する光受信器とで構成される光伝送装置であって、
前記光送信器は、
複数の電気信号を光送信する光送信器であって、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号及び周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆｏ〜ｆｔとは異なる周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備え、
前記光受信器は、
前記光送信部が送信する光信号を受信し、変調信号に変換する光受信部と、
前記光受信部で変換された変調信号を２つに分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐された一方の信号から前記周波数ｆ１〜ｆｎの信号成分のみを抽出する第２のフィルタと、
前記分岐部で分岐された他方の信号から前記周波数ｆｏ〜ｆｔの信号成分のみを抽出する第３のフィルタと、
前記第２のフィルタで抽出された電気信号をＦＭ復調するＦＭ復調部とを備える、光伝送装置。
【請求項１０】
複数の電気信号を光送信する光送信器と光信号を受信する光受信器とで構成される光伝送装置であって、
前記光送信器は、
無変調の光信号を出力する光源と、
前記光信号を２つに分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する光強度変調部と、
前記光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する光角度変調部と、
前記光強度変調信号と前記光角度変調信号とを光合波する光合波部と、
前記光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する光検波部と、
前記光検波部で変換された変調信号と、前記周波数ｆ１〜ｆｎとは異なる周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号とを合波する合波部と、
前記合波部で合波された変調信号を光信号に変換して送信する光送信部とを備え、
前記光受信器は、
前記光送信部が送信する光信号を２つに分岐する光分岐部と、
前記分岐部で分岐された一方の光信号を受信し、変調信号に変換する第１の光受信部と、
前記分岐部で分岐された他方の光信号を受信し、変調信号に変換する第２の光受信部と、
前記第１の光受信部で変換された変調信号をＦＭ復調するＦＭ復調部と、
前記ＦＭ復調部でＦＭ復調された信号から前記周波数ｆ１〜ｆｎの信号成分のみを抽出する第１のフィルタと、
前記第２の光受信部で変換された変調信号から前記周波数ｆｏ〜ｆｔの信号成分のみを抽出する第２のフィルタとを備える、光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器及び光伝送装置に関し、より特定的には、多チャンネルの映像信号を元信号として光広帯域変調信号を生成する光送信器、及びこの光送信器を構成に含む光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多チャンネルの映像信号を加入者宅へ伝送・分配するシステムが、様々に提案されている。例えば、光ＣＡＴＶでは、ＢＳデジタル、ＢＳアナログ、及びＣＳデジタル等の衛星放送のＩＦ信号（周波数：１〜２．６ＧＨｚ程度）を、ダウンコンバータで低い周波数に変換し、多チャンネル映像信号の周波数を７７０ＭＨｚ以下として伝送するシステムが提案されている。しかしながら、放送メディアのデジタル化が進むと共に番組数は増加するため、映像信号の帯域が不足するという問題があった。
【０００３】
この問題に対して、例えば、衛星放送等の高い周波数の信号を周波数変換することなく伝送でき、また雑音特性を改善しつつ高周波数かつ広帯域な変調を実現する方式が検討されている（特許文献１及び特許文献２を参照）。図１１は、従来の光伝送装置１００の構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図１１において、従来の光伝送装置１００は、光送信器１１０と光受信器１５０とが光ファイバ１７０で接続された構成である。光送信器１１０は、光源１１１と、光分岐部１１２と、光強度変調部１１３と、光位相変調部１１４と、光合波部１１５と、光検波部１１６と、光送信部１１８とを備える。光受信器１５０は、光受信部１５１と、ＦＭ復調部１５５とを備える。光強度変調部１１３は、例えば、光搬送波抑圧単一側波帯強度（光ＳＳＢ−ＳＣ：Single Side Band with Suppressed Carrier）変調器等で構成される。
図１２は、従来の光伝送装置１００における各箇所（１２ａ〜１２ｇ）の信号スペクトラムの一例を示した模式図である。
【０００５】
まず、光送信器１１０の各構成の動作を説明する。
光源１１１は、周波数ｆａ（波長λａ）の無変調光信号（以下、光信号ｆａと記す）を出力する。光分岐部１１２は、この光信号ｆａを２つに分岐し、光強度変調部１１３及び光位相変調部１１４へそれぞれ入力する。また、光強度変調部１１３には、周波数ｆｃの電気信号（以下、電気信号ｆｃと記す）が入力される（図１２（１２ａ））。また、光位相変調部１１４には、周波数ｆ１〜ｆｎの第１〜第ｎの電気信号（第１の多チャンネル信号）と、周波数ｆｏ〜ｆｔの第ｏ〜第ｔの電気信号（第２の多チャンネル信号）とが入力される（図１２（１２ｃ））。
【０００６】
光強度変調部１１３は、入力される光信号ｆａを電気信号ｆｃの振幅に応じて光強度変調（又は光振幅変調）し、光強度変調信号として出力する（図１２（１２ｂ））。光位相変調部１１４は、第１の多チャンネル信号、及び第２の多チャンネル信号の振幅レベルに応じて光信号ｆａを光位相変調（又は光周波数変調）し、光位相変調信号として出力する（図１２（１２ｄ））。
【０００７】
光合波部１１５は、光強度変調部１１３から出力された光強度変調信号と、光位相変調部１１４から出力された光位相変調信号とを、合波する（図１２（１２ｅ））。光検波部１１６は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成され、光合波部１１５で合波された光強度変調信号と光位相変調信号とを自乗検波によって光ホモダイン検波し、２つの光信号間の差ビート信号である広帯域変調信号を生成する。この広帯域変調信号は、光位相変調部１１４から出力される光位相変調信号がダウンコンバートされた位相変調信号であって、その中心周波数はｆｃとなる（図１２（１２ｆ））。光送信部１１８は、例えば半導体レーザ等で構成され、光検波部１１６が出力する広帯域変調信号を元信号として第１〜第ｔの電気信号に所定の変調、例えば光強度変調を施し、光広帯域変調信号として光ファイバ１７０へ送出する。
【０００８】
次に、光受信器１５０の各構成の動作を説明する。
光受信部１５１は、光ファイバ１７０を通じて伝送された光広帯域変調信号を受信し、光電変換を行って広帯域変調信号を出力する。ＦＭ復調部１５５は、この広帯域変調信号をＦＭ復調し、第１の多チャンネル信号と第２の多チャンネル信号とが混合した多チャンネル信号を出力する（図１２（１２ｇ））。
【特許文献１】特開２００４−２２４１４６号公報（第１０頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−１３３８２４号公報（第２５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の光伝送装置１００のように、第２の多チャンネル信号に示されるような高い周波数の信号や、さらに高い周波数の信号、例えば周波数が約２．６ＧＨｚ程度までの信号を入力して伝送しようとした場合、広帯域変調信号の帯域幅が広くなる。このため、今までの光受信部１５１やＦＭ復調部１５５では帯域が不足するため、部品の交換等が必要となる。光送信器１１０で生成される広帯域変調信号の帯域幅Ｂ＿ＦＭは、下記式（１）で示される駒井・カーソン則から導出される。なお、ｐは多チャンネル信号の最大振幅（ピーク電力）と平均的な振幅（平均電力）との比を表すピークファクタ、△Ｆは周波数偏移量［Ｈｚ／ｃｈ］、Ｎはチャンネル数、ｆ＿ｍａｘは、多チャンネル信号の最高周波数［Ｈｚ］である。
Ｂ＿ＦＭ ＝ ２×（ｐ・△Ｆ・√Ｎ＋ｆ＿ｍａｘ）  …  （１）
【００１０】
多チャンネル映像信号として、周波数が約２．６ＧＨｚまでの信号を約１００チャンネル分、周波数偏移量を４０ＭＨｚ／ｃｈ、ピークファクタ３．３として入力した場合、光送信器１１０から出力される広帯域変調信号の帯域幅は、約７．８ＧＨｚ程度となる。従って、光受信部１５１やＦＭ復調部１５５の広帯域化が必要となる。さらに、ＦＭ復調部１５５からは、広帯域変調信号に準じた成分が出力されるという現象が生じるため、これにより、例えばＦＭ復調部１５５にて復調された多チャンネル信号成分の特性を劣化させる。従って、この成分劣化を回避すべく、広帯域変調信号の中心周波数を約１６．５ＧＨｚ程度という非常に高い周波数に設定する必要がある。そのため、光受信器１５０内に用いられていた光受信部１５１やＦＭ復調部１５５に加え、レベル調整用に用いるアンプ等の部品の変更等を行う必要があるといった問題が発生してしまう。
【００１１】
それ故に、本発明の目的は、光受信部及びＦＭ復調部を大幅に設計変更することなく、多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送が可能な光送信器及び光送信器を構成に含む光伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数の電気信号を光送信する光送信器及びこの光送信器を構成に含む光伝送装置に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の基本的な光送信器は、光源、光分岐部、光強度変調部、光角度変調部、光合波部、光検波部、合波部、及び光送信部で構成される。
【００１３】
光源は、無変調の光信号を出力する。光分岐部は、光信号を２つに分岐する。光強度変調部は、光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成する。光角度変調部は、光分岐部で分岐された他方の光信号を周波数ｆ１〜ｆｎ（ｆ１＜ｆｎ）の複数の電気信号で光角度変調して、光角度変調信号を生成する。光合波部は、光強度変調信号と光角度変調信号とを光合波する。光検波部は、光合波部で合波された光信号を自乗検波し、変調信号に変換する。合波部は、光検波部で変換された変調信号と、周波数ｆ１〜ｆｎとは異なる周波数ｆｏ〜ｆｔ（ｆｏ＜ｆｔ）の複数の電気信号とを合波する。光送信部は、合波部で合波された変調信号を光信号に変換して送信する。
【００１４】
また、本発明の他の光送信器の構成としては、周波数ｆｃの電気信号と周波数ｆｏ〜ｆｔの複数の電気信号とを乗算する乗算部と、乗算部で乗算された信号から周波数ｆｃ〜ｆｃ＋ｆｔの信号成分のみを抽出するフィルタとを備え、光強度変調部が、光分岐部で分岐された一方の光信号を第１のフィルタで抽出された所定周波数の電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成するようにしてもよい。
【００１５】
又は、本発明の他の光送信器の構成としては、光強度変調部が、光分岐部で分岐された一方の光信号を周波数ｆｃの電気信号及び周波数ｆｏ〜ｆｔの複数の電気信号で光強度変調して、光強度変調信号を生成するようにしてもよい。
【００１６】
周波数ｆｃと、光角度変調信号が有する帯域幅ｆｗと、周波数ｆｔとは、ｆｔ＜ｆｃ−ｆｗ／２の条件を満たすことが好ましい。また、光検波部で変換された変調信号から、周波数ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｗ／２の信号成分のみを抽出し、抽出した信号成分を光送信部へ出力するフィルタをさらに備えてもよい。さらに、光強度変調部が行う典型的な光強度変調は、光搬送波抑圧単一側波帯光強度変調、又は光搬送波抑圧両側波帯光強度変調である。
【００１７】
一方、光伝送装置を構成する基本的な光受信器は、光送信部が送信する光信号を受信し、変調信号に変換する光受信部と、光受信部で変換された変調信号を２つに分岐する分岐部と、分岐部で分岐された一方の信号から周波数ｆ１〜ｆｎの信号成分のみを抽出する第１のフィルタと、分岐部で分岐された他方の信号から周波数ｆｏ〜ｆｔの信号成分のみを抽出する第２のフィルタと、第１のフィルタで抽出された電気信号をＦＭ復調するＦＭ復調部とで構成される。
【００１８】
又は、光送信器は、光送信部が送信する光信号を２つに分岐する光分岐部と、分岐部で分岐された一方の光信号を受信し、変調信号に変換する第１の光受信部と、分岐部で分岐された他方の光信号を受信し、変調信号に変換する第２の光受信部と、第１の光受信部で変換された変調信号をＦＭ復調するＦＭ復調部と、ＦＭ復調部でＦＭ復調された信号から周波数ｆ１〜ｆｎの信号成分のみを抽出する第１のフィルタと、第２の光受信部で変換された変調信号から周波数ｆｏ〜ｆｔの信号成分のみを抽出する第２のフィルタとで構成される。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明によれば、ＦＭ復調部の広帯域化を含めた光受信器の大幅な設計変更をすることなく、入力する多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置１の構成を示すブロック図である。光伝送装置１は、光送信器１０と光受信器５０とが光ファイバ７０で接続された構成である。光送信器１０は、光源１１と、光分岐部１２と、光強度変調部１３と、光位相変調部１４と、光合波部１５と、光検波部１６と、合波部１７と、光送信部１８とを備える。光受信器５０は、光受信部５１と、分岐部５２と、第１及び第２のフィルタ５３及び５４と、ＦＭ復調部５５とを備える。光伝送装置１に用いられる光強度変調部１３は、光ＳＳＢ−ＳＣ変調を行うため、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３と記載する。
図２は、光伝送装置１における各箇所（２ａ〜２ｉ）の信号スペクトラムの一例を示した模式図である。
【００２１】
まず、光送信器１０の各構成の動作を説明する。
光源１１は、周波数ｆａ（波長λａ）の無変調光信号（光信号ｆａ）を出力する。光分岐部１２は、この光信号ｆａを２つに分岐し、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３及び光位相変調部１４へそれぞれ入力する。また、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３には、周波数ｆｃの電気信号（電気信号ｆｃ）が入力される（図２（２ａ））。また、光位相変調部１４には、周波数ｆ１〜ｆｎの第１〜第ｎの電気信号（第１の多チャンネル信号）が入力される（図２（２ｃ））。
【００２２】
図３は、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３の内部構成の一例を示した模式図である。図３において、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３は、第１〜第３のマッハツェンダ型干渉計１３１〜１３３と、分岐部１３４と、第１及び第２の位相反転部１３５及び１３６とを備える。光分岐部１２から出力される光信号ｆａは、分岐されて第１のマッハツェンダ型干渉計１３１及び第２のマッハツェンダ型干渉計１３２にそれぞれ入力される。分岐部１３４は、電気信号ｆｃを入力し、位相０°の電気信号ｆｃと位相９０°の電気信号ｆｃとに分岐する。第１の位相反転部１３５は、この位相０°の電気信号ｆｃを入力し、位相１８０°の電気信号ｆｃを反転生成して、位相０°の電気信号ｆｃと位相１８０°の電気信号ｆｃとを第１のマッハツェンダ型干渉計１３１の各電極へ供給する。一方、第２の位相反転部１３６は、上記位相９０°の電気信号ｆｃを入力し、位相２７０°の電気信号ｆｃを反転生成して、位相９０°の電気信号ｆｃと位相２７０°の電気信号ｆｃとを第２のマッハツェンダ型干渉計１３２の各電極へ供給する。
【００２３】
第１のマッハツェンダ型干渉計１３１は、位相０°の電気信号ｆｃ及び位相１８０°の電気信号ｆｃを元信号として光信号ｆａを変調し、第１のバイアス電圧によって位相を調整した後、第１の光変調信号として出力する。第２のマッハツェンダ型干渉計１３２は、位相９０°の電気信号ｆｃ及び位相２７０°の電気信号ｆｃを元信号として光信号ｆａを変調し、第２のバイアス電圧によって位相を調整した後、第２の光変調信号として出力する。第３のマッハツェンダ型干渉計１３３は、第１及び第２の光変調信号の位相を第３のバイアス電圧によって調整した後、２つの光変調信号を合波して出力する。この結果、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３から、搬送波抑圧単一側波帯変調（光ＳＳＢ−ＳＣ変調）が施された光強度変調信号が出力される（図２（２ｂ））。すなわち、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３は、入力される光信号ｆａを電気信号ｆｃの振幅に応じて光ＳＳＢ−ＳＣ変調し、光強度変調信号を生成する。
【００２４】
光位相変調部１４は、第１の多チャンネル信号の振幅レベルに応じて光信号ｆａを光位相変調し、光位相変調信号を生成する。ここで、光位相変調部１４へ入力する第１の多チャンネル信号、すなわち第１〜第ｎの電気信号は、全ての周波数において同じ周波数偏移量を得るために、低い周波数の信号は大きい振幅レベルに、高い周波数の信号は小さい振幅レベルに、それぞれ設定する必要がある。よって、図２（２ｃ）に示したように、周波数に応じた振幅レベル差を有した第１〜第ｎの電気信号が、光位相変調部１４に入力される。すなわち、光位相変調部１４は、第１の多チャンネル信号を元信号とした帯域幅ｆｗの光位相変調信号を出力する（図２（２ｄ））。なお、この光位相変調部１４に代えて、角度変調方式として同義である光周波数変調部を設けてもよい。
【００２５】
光合波部１５は、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３から出力された光強度変調信号と、光位相変調部１４から出力された光位相変調信号とを、合波する（図２（２ｅ））。光検波部１６は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成され、光合波部１５で合波された光強度変調信号と光位相変調信号とを自乗検波によって光ホモダイン検波し、２つの光信号間の差ビート信号である広帯域変調信号を生成する。この広帯域変調信号は、光位相変調部１４から出力される光位相変調信号がダウンコンバートされた位相変調信号であって、その中心周波数はｆｃとなる（図２（２ｆ））。
【００２６】
合波部１７には、光検波部１６から出力される広帯域変調信号と、周波数ｆｏ〜ｆｔの第ｏ〜第ｔの電気信号（第２の多チャンネル信号）とが、入力される（図２（２ｇ））。そして、合波部１７は、この広帯域変調信号と第２の多チャンネル信号とを合波し、広帯域変調信号として出力する（図２（２ｈ））。
【００２７】
光送信部１８は、例えば半導体レーザ等で構成され、合波部１７が出力する広帯域変調信号を元信号として第ｏ〜第ｔの電気信号に所定の変調、例えば光強度変調を施し、光広帯域変調信号として光ファイバ７０へ送出する。
【００２８】
次に、光受信器５０の各構成の動作を説明する。
光受信部５１は、光ファイバ７０を通じて伝送された光広帯域変調信号を受信し、光電変換を行って広帯域変調信号を出力する。分岐部５２は、光受信部５１が出力する広帯域変調信号を２つに分岐し、第１及び第２のフィルタ５３及び５４にそれぞれ入力する。第１のフィルタ５３は、分岐部５２から出力される広帯域変調信号から位相変調信号を抽出する。例えば、第１のフィルタ５３は、位相変調信号のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）や遮断周波数がｆｔ以上かつ（ｆｃ−ｆｗ／２）以下のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を想定している。図２（２ｈ）の一点鎖線は、第１のフィルタ５３の通過帯域の一例を示している。この場合、第１のフィルタ５３から出力される信号のスペクトルは、図２（２ｆ）に示したスペクトルとなる。
【００２９】
ＦＭ復調部５５は、第１のフィルタ５３から出力された位相変調信号をＦＭ復調し、第１の多チャンネル信号を出力する（図２（２ｉ））。位相変調と周波数変調とは、ほぼ同義の角度変調方式であるため、ＦＭ復調部５５によって第１の多チャンネル信号を復調することができる。ここで、第１の多チャンネル信号は、同じ周波数偏移量に設定されているため、ＦＭ復調後の振幅レベルは、全ての周波数において同一となる。
【００３０】
第２のフィルタ５４は、分岐部５２から出力される広帯域変調信号から第２の多チャンネル信号を抽出する。例えば、第２のフィルタ５４は、第２の多チャンネル信号のみを通過させるＢＰＦや遮断周波数がｆｔ以上かつ（ｆｃ−ｆｗ／２）以下のローパスフィルタ（ＬＰＦ）を想定している。図２（２ｈ）の二点鎖線は、第２のフィルタ５４の通過帯域の一例を示している。この場合、第２のフィルタ５４から出力される信号のスペクトルは、図２（２ｇ）に示したスペクトルとなる。
【００３１】
ここで、具体的な数値を例示して、従来の場合と本発明の場合とを比較する。例えば、第１の多チャンネル信号を、ＡＭ帯とＱＡＭ帯との周波数多重信号（周波数：９０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）とし、第２の多チャンネル信号を、ＢＳ／ＣＳ放送の衛星放送信号（周波数：１ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚ）とする。この場合、光検波部１６から出力される位相変調信号の帯域幅は、前述の式（１）から約２ＧＨｚ程度となる。そこで、少なくとも、第２の多チャンネル信号と位相変調信号が重ならず（ｆｔ＜ｆｃ−ｆｗ／２）、かつ、位相変調信号の帯域がＦＭ復調部５５の有する帯域を超えない様に（ｆｃ＋ｆｗ／２＜ｆＦＭ）、電気信号ｆｃの周波数を設定する。
【００３２】
例えば、電気信号ｆｃの周波数をｆｃ＝４ＧＨｚとした場合、光検波部１６から出力される位相変調信号の周波数は、約３〜５ＧＨｚに広がる。第２の多チャンネル信号の周波数は、１〜２．６ＧＨｚであるから、これら２つの信号は重ならない。さらに、広帯域変調信号の周波数帯域が５ＧＨｚ程度までに収まることから、ＦＭ復調部５５として従来の光伝送装置１００で用いられているＦＭ復調部１５５を用いても、従来と何ら変わりない復調動作が行われ、光受信器５０から出力される第１の多チャンネル信号の所要搬送波対雑音比特性を得ることができる。また、第２のフィルタ５４で抽出した第２の多チャンネル信号も、他の信号が重なっていないため、特性の劣化が起きることはない。
【００３３】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置１によれば、低い周波数の信号を光位相変調によって位相変調信号へ一括変換し、高い周波数の信号と多重する。これにより、ＦＭ復調部５５の広帯域化を含めた光受信器５０の大幅な設計変更をすることなく、多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を行うことができる。
【００３４】
なお、上記第１の実施形態では、光強度変調部１３に光ＳＳＢ−ＳＣ変調を用いた例を示したが、光搬送波抑圧両側波帯強度（光ＤＳＢ−ＳＣ：Double Side Band with Suppressed Carrier）変調を用いてもよい。図４は、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３に代えて光ＤＳＢ−ＳＣ変調部１９を用いた場合の、第１の実施形態に係る光伝送装置１’の構成を示したブロック図である。図５は、光伝送装置１’における各箇所（５ａ〜５ｄ）の信号スペクトラムの一例を示した模式図である。
【００３５】
光ＤＳＢ−ＳＣ変調部１９から出力される光強度変調信号（図５（５ａ））は、光周波数ｆａの光搬送波が抑圧された光ＤＳＢ−ＳＣ変調信号となる。この光ＤＳＢ−ＳＣ変調信号と光位相変調信号とを合波し、光ホモダイン検波をすることで、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を用いた場合とほぼ同じ位相変調信号を得ることができる。光検波部１６から出力される位相変調信号のスペクトルは、図５（５ｂ）のようになる。従って、電気信号ｆｃの周波数を、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を用いた場合と同様に選択することで、入力する多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を行うことができる。この場合、２つの側波帯との差ビート成分によって位相変調信号が生成されるため、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を用いた場合に比べ、位相変調信号の搬送波対雑音比特性が改善される。
【００３６】
なお、第２の多チャンネル信号を、予めｆｃ＋ｆｗ／２＜２×ｆｃ−ｆｔという条件を満たした上で、周波数（２×ｆｃ＋ｆｏ〜２×ｆｃ＋ｆｔ）又は（２×ｆｃ−ｆｔ〜２×ｆｃ−ｆｏ）を有する信号としてもよい。図５（５ｃ）は、例えば、第２の多チャンネル信号を周波数（２×ｆｃ＋ｆｏ〜２×ｆｃ＋ｆｔ）とした場合の、合波部１７から出力される広帯域変調信号のスペクトルの一例を示した模式図である。この広帯域変調信号を光送信部１８によって、光広帯域変調信号として光受信器５０へ伝送すると、光受信部５１において、周波数２×ｆｃの信号と、周波数２×ｆｃ＋ｆｏ〜２×ｆｃ＋ｆｔとの差ビート成分が生成され、周波数ｆｃ〜ｆｔの成分が出力される。図５（５ｄ）は、光受信部５１から出力される信号のスペクトルの一例を示した模式図である。従って、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を用いた場合と略同一の周波数の信号を光受信器５０の出力として得ることができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置２の構成を示すブロック図である。光伝送装置２は、光送信器２０と光受信器５０とが光ファイバ７０で接続された構成である。光送信器２０は、光源１１と、光分岐部１２と、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３と、乗算部２１と、第１のフィルタ２２と、光位相変調部１４と、光合波部１５と、光検波部１６と、第２のフィルタ２３と、光送信部１８とを備える。光受信器５０は、上記第１の実施形態と同じ構成である。
図７は、光伝送装置２における各箇所（７ａ〜７ｆ）の信号スペクトラムの一例を示した模式図である。
【００３８】
この第２の実施形態に係る光伝送装置２は、合波部１７に代えて、乗算部２１、第１のフィルタ２２、及び第２のフィルタ２３を用いたことが、上記第１の実施形態に係る光伝送装置１と異なる。従って、光伝送装置２の基本的な動作は、光伝送装置１とほぼ同様であるため、光伝送装置１と同じ構成については同じ参照符号を付して説明を省略し、上記異なる構成を中心に光伝送装置２の動作を説明する。
【００３９】
乗算部２１は、電気信号ｆｃと周波数ｆｏ〜ｆｔの第ｏ〜第ｔの電気信号とを入力し、これらの電気信号を乗算した乗算信号を出力する（図７（７ａ））。この乗算部２１は、例えば一般的に入手可能なミキサー等で構成される。図７（７ａ）に示すように、この乗算信号は、電気信号ｆｃと第２の多チャンネル信号との和の成分（ｆｃ＋ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｔ）、電気信号ｆｃと第２の多チャンネル信号との差の成分（ｆｃ−ｆｔ〜ｆｃ−ｆｏ）、第２の多チャンネル信号の成分、及び電気信号ｆｃの成分から構成される。
【００４０】
第１のフィルタ２２は、乗算部２１から出力される乗算信号の内、一部の周波数帯の信号のみを通過させる。ここで、第１のフィルタ２２は、例えば周波数ｆｃ〜ｆｃ＋ｆｔの成分のみを通過させるＢＰＦであると想定する。図７（７ａ）の破線は、第１のフィルタ２２の通過帯域の一例を示している。この場合、乗算部２１から出力された乗算信号は、第１のフィルタ２２を通過することによって、図７（７ｂ）に例示したスペクトルのように、周波数ｆｃ〜ｆｃ＋ｆｔの信号成分だけが抽出される。
【００４１】
光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３は、第１のフィルタ２２から出力される電気信号の振幅レベルに応じて、入力される光信号ｆａを光ＳＳＢ−ＳＣ変調し、光強度変調信号として出力する（図７（７ｃ））。図７（７ｃ）に示すように、光強度変信号は、光周波数がｆｏの光搬送波が抑圧された、電気信号ｆｃと第２の多チャンネル信号が周波数変換された信号とを元信号とする単一側波帯の光強度変調信号となる。
【００４２】
光合波部１５は、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３から出力された光強度変調信号と、光位相変調部１４から出力された光位相変調信号とを、合波する（図７（７ｄ））。光検波部１６は、広帯域変調信号を出力する（図７（７ｅ））。この広帯域変調信号は、光位相変調部１４から出力される光位相変調信号がダウンコンバートされ、その中心周波数がｆｃの位相変調信号と、中心周波数がｆｃ＋ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｔである複数の位相変調信号と、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３から出力された光強度変調信号がダウンコンバートされて生成される第２の多チャンネル信号が周波数多重された信号である。
【００４３】
第２のフィルタ２３は、広帯域変調信号の内、第２の多チャンネル信号と中心周波数がｆｃの位相変調信号のみを通過させる。ここで、第２のフィルタ２３は、例えば周波数ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｗ／２の信号成分のみを通過させるＢＰＦを想定している。図７（７ｅ）の破線は、第２のフィルタ２３の通過帯域の一例を示している。この場合、広帯域変調信号は、第２のフィルタ２３を通過することによって、図７（７ｆ）に示すように、第２の多チャンネル信号と、光位相変調部１４から出力される第２の光信号とがダウンコンバートされ、その中心周波数がｆｃである位相変調信号となる。
【００４４】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置２によれば、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３へ入力する第１のフィルタ２２から出力される電気信号を、電気信号と第２の多チャンネル信号とから生成して、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３へ入力する。これにより、光受信器５０においてダウンコンバート用の周波数変換部を設けることなく、多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を行うことができる。
もちろん、第２の実施形態に係る光伝送装置２の光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を、上記第１の実施形態で述べた光ＤＳＢ−ＳＣ変調部１９に代えても構わない。
【００４５】
なお、第２のフィルタ２３を省いて、広帯域変調信号を光送信部１８へ直接入力してもよい。この場合、図７（７ｅ）に示しているスペクトルの内、その中心周波数がｆｃ＋ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｔである位相変調信号は、第２の多チャンネル信号やその中心周波数がｆｃである位相変調信号に対してレベルが十分小さいため、その中心周波数がｆｃ＋ｆｏ〜ｆｃ＋ｆｔである位相変調信号による特性の劣化は小さい。光受信器５０側では、第１のフィルタ５３や第２のフィルタ５４があるため、光受信器５０からこれらの成分は出力されることはない。この場合、従来の光送信器１１０において、光検波部１１６と光送信部１１８との間の群遅延の調整等が必要なくなるため、より簡易に多チャンネル信号の広帯域化を図ることもできる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置３の構成を示すブロック図である。光伝送装置３は、光送信器３０と光受信器５０とが光ファイバ７０で接続された構成である。光送信器３０は、光源１１と、光分岐部１２と、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１と、光位相変調部１４と、光合波部１５と、光検波部１６と、フィルタ２３と、光送信部１８とを備える。光受信器５０は、上記第１及び第２の実施形態と同じ構成である。
【００４７】
この第３の実施形態に係る光伝送装置３は、乗算部２１、第１のフィルタ２２、及び光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１に代えたことが、上記第２の実施形態に係る光伝送装置２と異なる。従って、光伝送装置３の基本的な動作は、光伝送装置２とほぼ同様であるため、光伝送装置２と同じ構成については同じ参照符号を付して説明を省略し、上記異なる構成を中心に光伝送装置３の動作を説明する。
【００４８】
図９は、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１の内部構成の一例を示した模式図である。図９において、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１は、第１〜第３のマッハツェンダ型干渉計１３１〜１３３と、分岐部１３４と、第１〜第３の位相反転部１３５、１３６、及び３１１とを備える。図９で分かるように、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１は、第３の位相反転部３１１を備えることが光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３と異なる。
【００４９】
第３の位相反転部３１１は、周波数ｆｏ〜ｆｔの第ｏ〜第ｔの電気信号を入力し、位相０°の第ｏ〜第ｔの電気信号と位相１８０°の第ｏ〜第ｔの電気信号とを、第３のマッハツェンダ型干渉計１３３の各電極へ供給する。第３のマッハツェンダ型干渉計１３３は、第１及び第２の光変調信号の位相を第３のバイアス電圧によって調整した後、２つの光変調信号を合波して出力する。この場合、光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１から出力される光強度変調信号のスペクトルの一例は、図７（７ｃ）に示した光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３から出力される光強度変調信号と略同一となる。
【００５０】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置３によれば、乗算部２１及び第１のフィルタ２２を設けることなく、多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を行うことができる。
もちろん、第３の実施形態に係る光伝送装置３の光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１を、上記第１の実施形態で述べた光ＤＳＢ−ＳＣ変調部１９に代えても構わない。
【００５１】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置４の構成を示すブロック図である。光伝送装置４は、光送信器１０と光受信器６０とが光ファイバ７０で接続された構成である。光送信器１０は、上記第１の実施形態と同じ構成である。光受信器６０は、光分岐部６１と、第１及び第２の光受信部５１及び６２と、ＦＭ復調部５５と、第１及び第２のフィルタ５３及び５４とを備える。
【００５２】
この第４の実施形態に係る光伝送装置４は、光分岐部６１及び第２の光受信部６２をさらに加えたことが、上記第１の実施形態に係る光伝送装置１と異なる。従って、光伝送装置４の基本的な動作は、光伝送装置１とほぼ同様であるため、光伝送装置１と同じ構成については同じ参照符号を付して説明を省略し、上記異なる構成を中心に光伝送装置４の動作を説明する。
【００５３】
光分岐部６１は、光ファイバ７０を通じて光広帯域変調信号を受信し、２つの光広帯域変調信号に分岐して第１及び第２の光受信部５１及び６２へそれぞれ入力する。第１の光受信部５１は、光広帯域変調信号を光電変換し、第１の広帯域変調信号として出力する。この第１の広帯域変調信号は、図２（２ｈ）に示した広帯域変調信号と略同一である。第２の光受信部６２は、光広帯域変調信号を光電変換し、第２の広帯域変調信号として出力する。この第２の広帯域変調信号も、図２（２ｈ）に示した広帯域変調信号と略同一である。
【００５４】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置４によれば、光分岐部６１で分岐するため、光受信部５１の後にＦＭ復調部５５を配置する従来の構成を、変更なくそのまま活用することが可能となる。
もちろん、この光受信器６０の構成は、上記第２及び第３の実施形態の光受信器５０に代えて用いてもよい。また、第４の実施形態に係る光伝送装置４の光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３を、上記第１の実施形態で述べた光ＤＳＢ−ＳＣ変調部１９に代えても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、多チャンネルの映像信号を扱う光伝送装置（例えば、映像信号分配用システム）等に利用可能であり、特に、光受信部及びＦＭ復調部を大幅に設計変更することなく、多チャンネル信号の広帯域化及び一括伝送を実現したい場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置１の構成を示すブロック図
【図２】光伝送装置１における各箇所の信号スペクトラムの一例を示した模式図
【図３】光ＳＳＢ−ＳＣ変調部１３の内部構成の一例を示した模式図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る他の光伝送装置１’の構成を示すブロック図
【図５】光伝送装置１’における各箇所の信号スペクトラムの一例を示した模式図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置２の構成を示すブロック図
【図７】光伝送装置２における各箇所の信号スペクトラムの一例を示した模式図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光伝送装置３の構成を示すブロック図
【図９】光ＳＳＢ−ＳＣ変調部３１の内部構成の一例を示した模式図
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る光伝送装置４の構成を示すブロック図
【図１１】従来の光伝送装置１００の構成例を示すブロック図
【図１２】従来の光伝送装置１００における各箇所の信号スペクトラムの一例を示した模式図
【符号の説明】
【００５７】
１、１’、２、３、４、１００  光伝送装置
１０、１０’、２０、３０、１１０  光送信器
１１、１１１  光源
１２、６１、１１２  光分岐部
１３、３１、１１３  光強度変調部（光ＳＳＢ−ＳＣ変調部、光ＤＳＢ−ＳＣ変調部）
１４、１１４  光位相変調部
１５、１１５  光合波部
１６、１１６  光検波部
１７  合波部
１８、１１８  光送信部
１９  光ＤＳＢ−ＳＣ変調部
２１  乗算部
２２、２３、５３、５４  フィルタ
５０、６０、１５０  光受信器
５１、６２、１５１  光受信部
５２、１３４  分岐部
５５、１５５  ＦＭ復調部
７０、１７０  光ファイバ
１３１〜１３３  マッハツェンダ型干渉計
１３５、１３６、３１１  位相反転部
【図１】
2008042255.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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