(57)【要約】【課題】  高周波帯域における受光素子（ＰＤ）の歪特性劣化要因を解明し、受光素子の歪特性の周波数依存性を抑制することにより、広帯域のキャリア多重信号を高品質で光伝送することができる光伝送方法、光送信器及び光受信器並びに光送受信装置を提供する。【解決手段】  送信すべき光送信部１０Ａ側の伝送信号を、複数のキャリア信号からなる周波数多重したキャリア多重信号α1で変調し、この変調した信号光βを光ファイバ１から伝送し、光受信部１０Ｂ側で受信する信号光βからＯ／Ｅ変換後に伝送信号γ1を取り出す光伝送方法において、光送信部１０Ａ側から信号光βを伝送するのに先立ち、キャリア信号の周波数が高くなるにつれて、各キャリア信号のレベルが増大するようにレベル調整する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信部側において複数のキャリア信号からなる周波数多重されたキャリア多重信号を振幅変調信号として電気−光変換された信号光を、伝送路を介して伝送するとともに、前記信号光を受信する光受信部側において光−電気変換された信号を取り出す光伝送方法において、
前記光送信部側から前記信号光を伝送するのに先立ち、前記キャリア信号の周波数が高くなるにつれて、前記キャリア信号の強度レベルが増大するように前記キャリア多重信号の強度レベルを調整する光伝送方法。
【請求項２】
前記光受信部側で光−電気変換された前記信号は、周波数が高くなるにつれて透過率が低くなるように前記信号の強度レベルを調整する請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項３】
複数のキャリア信号が周波数多重されたキャリア多重信号で振幅変調された信号光を出射する発光素子を備えた光送信器において、
前記キャリア多重信号の各キャリア信号の強度レベルを、周波数が高くなるにつれて増大させる第１レベル調整回路を有する光送信器。
【請求項４】
前記第１レベル調整回路が出力する各キャリア信号の強度レベルは、前記キャリア信号の周波数の２乗に比例して増加する２次関数値と定数値との合算値である請求項３に記載の光送信器。
【請求項５】
複数のキャリア信号が周波数多重されたキャリア多重信号で振幅変調された信号光を入射し、光−電気変換された信号を出力する受光素子を備えた光受信器において、
前記光−電気変換された信号を、周波数が高くなるにつれて低くなる透過率で透過させる第２レベル調整回路を有する光受信器。
【請求項６】
請求項３又は４記載の光送信器と、請求項５記載の光受信器を有する光送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送によって信号の送受信を行う光伝送方法、この光伝送方法に使用する光送信器及び光受信器並びに光送受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多チャンネル映像信号伝送用や移動体通信用などの有線伝送システムでは、周波数多重された高周波信号をレーザの光強度に重畳させる光ファイバ伝送技術が利用されている。また、このような光ファイバ伝送にあっては、複数のキャリア信号（主搬送信号）を周波数多重した周波数多重信号（これを、サブキャリア多重信号とよぶ）として伝送する方法（副搬送多重方式；ＳＣＭ（Sub Carrier Multiplexing）方式）が知られている。
【０００３】
ところで、この周波数多重信号などのようなアナログ信号の伝送品質を示す指標として、「歪特性」と「雑音特性」が知られている。また、この「歪特性」や「雑音特性」についての劣化原因としては、電気増幅器、レーザ（ＬＤ）、受光素子（ＰＤ）などによる特性劣化が知られており、伝送信号の品質を高めるには、いかにしてこれらの素子の特性劣化を抑制するかが重要な課題となっている。
【０００４】
さらに、このような伝送品質の劣化原因としては、前述した素子などの特性劣化の他に、伝送方式に起因する特有のものも存在する。例えば、振幅変調（ＡＭ）信号を周波数変調（ＦＭ）信号に変換して伝送するＦＭ変調方式では、ＦＭ信号帯域内の雑音レベルが周波数にほぼ比例すること（これを「三角雑音」とよぶ）が知られており、信号周波数が高くなるほど雑音レベルが高くなる。そこで、この「三角雑音」が「雑音特性」に与える影響のなかに周波数依存性が含まれないようにするために、伝送すべき信号のレベル自体に周波数依存性を持たせる方法（エンファシス）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、このエンファシス方法は、ＦＭ変調方式に特有のものである。
【０００５】
次に、このエンファシスを用いた従来例として、特許文献１に記載されている光伝送方法について説明する。
この光伝送方法では、図９に示すように、光送信部１００Ａ側において、プリエンファシス回路１０１でキャリア多重信号の高周波側の強度を高くしたのち、ＡＭ／ＦＭ変換回路（ＦＭ変調器）１０２でＡＭ／ＦＭ変換し、そのＦＭ変調された信号を発光素子（ＬＤ）１０３の変調信号として入力する。そして、この光強度変調された信号光が発光素子１０３から伝送路である光ファイバ１０４を介して光受信部へ伝送される。
一方、この光受信部１００Ｂ側では、信号光を受光素子（ＰＤ）１０５で受信してＯ／Ｅ（光学−電気）変換するとともにＦＭ／ＡＭ変換回路（ＡＭ復調器）１０６でＦＭ／ＡＭ復調したのち、ディエンファシス回路１０７で元のキャリア多重信号を生成する。なお、同図において、δは前述した三角雑音を示す。
【０００６】
しかしながら、このような光伝送方法にあっては、前述したように、プリエンファシス回路１０１、ＦＭ変調器１０２、ＡＭ復調器１０６、ディエンファシス回路１０７などの各種回路が必要となっている。
【０００７】
一方、キャリア多重信号をＡＭ信号のままで送信するＡＭ変調方式も知られている。このＡＭ変調方式では、本質的に、雑音レベルが周波数により変化することがないため、エンファシス回路を使用する必要がなく、ＦＭ／ＡＭ変換回路も不要なため伝送システムが安価となるものの、ＦＭ変調方式に比べて雑音耐力が低い。
ＡＭ変調方式においても、伝送品質を高めるための対策として、ＦＭ変調方式と同様に各構成部品の特性改善を図ることと、歪補償回路を追加することが求められている。
【０００８】
光伝送システムにおける特有の歪特性劣化要因としては、前述したように、発光素子（半導体レーザ）や受光素子（フォトダイオード）などの各種素子における歪特性劣化が知られているが、このような歪特性劣化をもたらす各種素子のうち、特に発光素子（半導体レーザ）は受光素子に比べて歪特性劣化の影響力が大きい。このため、従来は、専らレーザの歪劣化を抑える技術の開発或いは歪劣化の少ないレーザの開発などが各種試みられている。
【特許文献１】特許第３００３５７５号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来のキャリア多重信号の光伝送システムにあっては、歪特性劣化に関して、レーザの歪特性劣化の影響が大部分であり、支配的であったため、受光素子での歪特性劣化に関しては、評価及び劣化原因の解明などが殆どなされていなかった。
【００１０】
ところで、最近の多チャンネル映像信号は、主に、周波数帯域が０〜８００ＭＨｚの間でキャリア多重されることが多いが、今後はＢＳ（Broadcasting Satellite；放送衛星）やＣＳ（Communication Satellite；通信衛星）などによる放送のように、より多様なサービスを一層広い帯域で周波数多重する技術の要求が高まっている。こういった事情から、１ＧＨｚ以上の高周波の帯域では、今後、発光素子であるレーザなどだけでなく受光素子についても、その歪特性の劣化による影響を無視できなくなっている。
【００１１】
本発明は、上記した課題を解決するもので、高周波帯域における受光素子の歪特性劣化をもたらしている要因を解明し、受光素子の歪特性劣化を抑制することにより、広帯域のキャリア多重信号を高品質で光伝送することができる光伝送方法とこの方法を用いた光送信器及び光受信器並びに光送受信装置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】
【００１２】
本発明の光伝送方法は、光送信部側において複数のキャリア信号からなる周波数多重されたキャリア多重信号を振幅変調信号として電気-光変換（以下、これを「Ｅ／Ｏ変換」とよぶ）された信号光を、伝送路を介して伝送するとともに、前記信号光を受信する光受信部側において光-電気変換（以下、これを「Ｏ／Ｅ変換」とよぶ）された信号を取り出す光伝送方法において、
前記光送信部側から前記信号光を伝送するのに先立ち、前記キャリア信号の周波数が高くなるにつれて、前記キャリア信号の強度レベルが増大するように前記キャリア多重信号の強度レベルを調整するものである。
【００１３】
本発明の光伝送方法では、Ｏ／Ｅ変換時に発生する歪レベルの周波数特性を考慮し、光送信部側では、高周波側のキャリア信号の値を低周波側よりも大きくしている。この構成により、歪特性の周波数依存性をなくすことができ、キャリア多重信号を効率よく伝送できる。一方、光受信部側では、周波数依存性がない元のレベルのキャリア多重信号に戻すことができる。これにより、受光素子で発生する高周波数側での歪特性劣化によるキャリア多重信号への影響を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の光伝送方法は、前記光受信部側でＯ／Ｅ変換された前記信号が、周波数が高くなるにつれて透過率が低くなるように前記信号の強度レベルを調整するものである。
【００１５】
この構成により、信号レベルの周波数依存性があるキャリア多重信号を元のレベルのキャリア信号に戻すことができる。
【００１６】
本発明の光送信器は、複数のキャリア信号が周波数多重されたキャリア多重信号で振幅変調した信号光を出射する発光素子を備えた光送信器において、
前記キャリア多重信号の各キャリア信号の強度レベルを、周波数が高くなるにつれて増大させる第１レベル調整回路を有するものである。
【００１７】
本発明の光送信器では、Ｏ／Ｅ変換時に発生する歪レベルの周波数特性を考慮し、光送信部側では、高周波側のキャリア信号の値を低周波側よりも大きくしている。この構成により、歪特性の周波数依存性をなくすことができ、キャリア多重信号を効率よく伝送できる。一方、光受信部側では、周波数依存性がない元のレベルのキャリア多重信号に戻すことができる。これにより、受光素子で発生する高周波数側での歪特性劣化によるキャリア多重信号への影響を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の光送信器は、前記第１レベル調整回路が出力する各キャリア信号の強度レベルが、前記キャリア信号の周波数の２乗に比例して増加する２次関数値と定数値との合算値である。
【００１９】
この構成により、ＰＤの歪特性劣化の周波数依存性をほぼ打ち消すことが可能となる。
【００２０】
本発明の光受信器は、複数のキャリア信号が周波数多重されたキャリア多重信号で振幅変調した信号光を入射し、Ｏ／Ｅ変換された信号を出力する受光素子を備えた光受信器において、
前記Ｏ／Ｅ変換された信号を、周波数が高くなるにつれて低くなる透過率で透過させる第２レベル調整回路を有するものである。
【００２１】
この構成により、信号レベルの変動の中に周波数依存性があるキャリア多重信号を周波数依存性がない元のレベルのキャリア信号に戻すことができる。
【００２２】
本発明の光送受信装置は、本発明に係る光送信器と、本発明に係る光受信器を有するものである。
【００２３】
この構成により、Ｏ／Ｅ変換時に発生する歪レベルの周波数特性を考慮し、光送信部側では、高周波側のキャリア信号の値を低周波側よりも大きくしている。この構成により、歪特性の周波数依存性をなくすことができ、キャリア多重信号を効率よく伝送できる。一方、光受信部側では、周波数依存性がない元のレベルのキャリア多重信号に戻すことができる。これにより、受光素子で発生する高周波数側での歪特性劣化によるキャリア多重信号への影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明は、複数のキャリア信号を周波数多重させたキャリア多重信号を伝送する光伝送システムにおいて、レーザへの変調信号入力の前に、周波数が高くなるにつれてキャリア多重信号の各キャリア信号レベルが高くなるようなレベル調整回路を追加することで、高周波側でのＰＤの歪特性劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明における実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
初めに、本発明に係る光伝送方法について、図1を参照しながら説明する。
本発明の光伝送方法は、第１ステップＳ１〜第６ステップＳ６を有しており、第１ステップＳ１から第３ステップＳ３の処理が光送信部で行われるとともに、第５ステップＳ５および第６ステップＳ６が光受信部で行われる。
（Ｉ）光送信部において：
光送信部では、第１ステップＳ１で複数のキャリア信号を周波数多重したキャリア多重信号（α1）、例えば多チャンネル映像信号などを生成し、第２ステップＳ２で各キャリア信号のレベル調整を行う。第３ステップＳ３では、レベル調整されたキャリア多重信号（α2）を直接強度変調信号として発光素子（ＬＤ）の光強度変調を行う。これにより形成する信号光（β）を、伝送路（光ファイバ）内で伝送させる（第４ステップＳ４）。
（ＩＩ）光受信部において：
光受信部では、第５ステップＳ５で信号光（β）を受信した受光素子（ＰＤ）がＯ／Ｅ変換を行って受信信号（γ1）を出力すると、第６ステップＳ６でその受信信号のレベル調整（γ2）を行う。
なお、本実施形態では、発光素子への注入電流を変調して出射光の光強度を行う、直接変調方式を適用しているが、同様の効果が得られるようであれば、周波数チャーピング（光パワーだけでなく、光周波数も変化する現象）を回避するために光変調器（例えば、ＬＮ変調器やＥＡ変調器など）を用いた外部変調方式であってもよい。
【００２６】
次に、信号レベルの具体的な調整方法及びその原理について、以下、光送信部と光受信部にそれぞれ分けて詳細に説明する。
（Ｉ−Ｉ）．光送信部側での信号レベルの調整について：
本発明の光伝送方法では、光送信部側において、複数のキャリア信号を周波数多重したキャリア多重信号の各キャリア信号レベルに対して、（例えば、図２に示す第１のレベル調整回路によって）周波数が高くなるにつれて大きくなるようなレベル調整を行い、そのキャリア多重信号で発光素子（ＬＤ）の光強度変調する。この構成により、光受信部側において、受光素子（ＰＤ）の高周波数側で発生する歪特性劣化の影響を抑制することができる。
【００２７】
この理由について、以下に説明する。なお、一般的に３次歪に比べて２次歪の方が大きいので、以下では２次歪劣化の対策に限定するものとする。
初めに、受光素子（例えば、ＰＤ）に２つの異なるキャリア周波数（これを周波数ｆ1とｆ2とする。但し、ｆ1、ｆ2は、ｆ2＞ｆ1とする変数。）のキャリア信号を入力したときに発生する２次歪（ＩＭ２）について、その一例（測定結果）を以下に示す。
なお、ここで、キャリア周波数の差（ｆ2−ｆ1）つまり差周波数の２次歪を（ＩＭ２−）、キャリア周波数の和（ｆ1＋ｆ2）つまり和周波数の２次歪を（ＩＭ２＋）と記すことにする。
【００２８】
（１）例えば、ｆ1＝１４０［ＭＨｚ］、ｆ2＝１９０［ＭＨｚ］のときは、実験による測定結果により、
差周波数（ｆ2−ｆ1＝）６０［ＭＨｚ］の２次歪（ＩＭ２−）は、−８７［ｄＢ］、
和周波数（ｆ1＋ｆ2＝）２３０［ＭＨｚ］の２次歪（ＩＭ２＋）は、−７４［ｄＢ］
であった。
（２）また、ｆ1＝２．１［ＧＨｚ］、ｆ2＝２．３［ＧＨｚ］のときは、実験による測定結果により、
差周波数０．２［ＧＨｚ］の２次歪は、−７５［ｄＢ］、
和周波数４．４［ＧＨｚ］の２次歪は、−５２［ｄＢ］
であった。
【００２９】
上記のＰＤの２次歪の評価結果から、
i）差周波数の２次歪（ＩＭ２−）に比べて、和周波数の２次歪（ＩＭ２＋）の方が１０［ｄＢ］以上大きい、
ii）キャリア周波数ｆ1、ｆ2が高いほど、２次歪が大きい
といった知見が得られた。これは、電気増幅器や発光素子（例えば、ＬＤ）などでは今まで観測されたことがないＰＤ特有の性質である。
【００３０】
そこで、この性質について、本発明に係る発明者が、前述の評価結果について物理的及び数学的な各種解析などを行ってみたところ、ＰＤでの吸収飽和効果を想定（考慮）することで、以下のように理論的に説明できることが判明した。
【００３１】
即ち、このＰＤの歪劣化要因は、短時間の光吸収過程(入射光子を吸収した空乏層で電子と正孔が生成され、電子がｎ型領域へ正孔がｐ型領域へ移動する)で定まるものであるため、レーザの歪特性などとは異なり、ＰＤ素子単体で抑制することは困難である。
【００３２】
さらに、本発明の発明者による理論的な計算によると、
（キャリア信号強度）∝Ｖ2                                ・・・（１）
（歪強度）∝Ｖ4・（ｆ2−ｆ1）2＝（ＩＭ２−）レベル
Ｖ4・（ｆ2＋ｆ1）2＝（ＩＭ２＋）レベル    ・・・（２）
となり、ＰＤの２次歪、つまり（ＩＭ２−）と（ＩＭ２＋）は、ｄＢ単位で次式、
（ＩＭ２−）＝１０・ＬＯＧ［ａＶ2（ｆ2−ｆ1）2］      ・・・（３）
（ＩＭ２＋）＝１０・ＬＯＧ［ａＶ2（ｆ1＋ｆ2）2］      ・・・（４）
但し、ＬＯＧ；常用対数(底は１０)
ａ；正の定数
ｆ1、ｆ2；キャリア周波数
Ｖ；変調信号振幅
により、一意的に決定されることが判明した。
従って、（３）、（４）式は、それぞれ差周波数、和周波数の単調増加関数であるので、和周波数や差周波数が高いほど２次歪（ＩＭ２）は大きくなる。
【００３３】
また、ＰＤの２つの２次歪の差、つまりΔＩＭ２＝（ＩＭ２＋）−（ＩＭ２−）は、前述した（３）、（４）式より、
ΔＩＭ２＝１０・ＬＯＧ［（ｆ1＋ｆ2）2／（ｆ2−ｆ1）2］
・・・（５）
であり、
（ｆ1＋ｆ2）／（ｆ2−ｆ1）＞１                        ・・・（６）
であるから、次式、
（ＩＭ２＋）＞（ＩＭ２−）                                ・・・（７）
つまり、和周波数の２次歪（ＩＭ２＋）の方が差周波数の２次歪（ＩＭ２−）より大きいことも説明できる。
【００３４】
前述したように、ＰＤの２次歪（ＩＭ２）の関数としての性質を考慮すると、複数のキャリア信号からなるキャリア多重信号の２次歪は、高周波になるにつれて大きくなることがわかる。そこで、高周波数での２次歪劣化の影響を抑制するには、高周波数側で予めキャリア信号レベルを大きくするようなキャリア信号レベル調整手段（例えば、後述する図２に示す第１レベル調整回路２）を通過させて信号光の光強度変調を行い、伝送路を伝送後の信号光をＰＤで受信したのち復調し、キャリア信号レベルを元に戻すことで解決することができる。
従って、上記のように、キャリア信号レベル調整手段（第１レベル調整回路）により、高周波側においてＰＤで発生する歪特性劣化の影響を抑制できることがわかった。
【００３５】
（Ｉ−ＩＩ）．光送信側での信号レベルの具体的調整について：
また、本発明では、キャリア信号レベル調整手段（第１レベル調整回路）により、予め高周波数側でキャリア信号レベルを増大させるための具体的な実現方法として、キャリア信号パワーがキャリア周波数の２乗に比例して増大させるようにしている。つまり、キャリア信号のパワー関数を、キャリア周波数についての２次関数として構成することができる。
このような構成とすることにより、受光素子（ＰＤ）で発生するキャリア信号の高周波数帯での歪特性劣化の影響に関して、ほとんど周波数依存性が発生しないように抑制することができる。以下にその理由を説明する。
【００３６】
(Ｉ−Ｉ)において説明したように、２次歪の発生する周波数及び２次歪の値は、前述の（３）式と（４）式を用いて具体的に計算できるが、キャリア信号が複数の場合は、複合歪が発生するため、２次歪のレベルは信号帯域やキャリア周波数間隔などの条件に大きく依存する。
例えば、２次歪（ＩＭ２）は、複数のキャリア信号のうち、任意の２つのキャリア周波数（ｆ1、ｆ2）の組み合わせから発生するため、特定の周波数の２次歪（ＩＭ２）が複数組のキャリアから発生することがあり、歪レベルの大きさは周波数に対して一様ではない。
しかしながら、高周波においてＰＤ歪（ＰＤで発生する歪）が歪劣化の支配的要因であり、かつ、キャリアの複数組で発生する２次歪を全て独立なものと仮定した単純なモデルでは、以下のように簡単なレベル調整回路により、高周波側のＰＤの歪劣化をほぼ抑制することができる。
【００３７】
ｎ１とｎ２を１からＮ（Ｎはキャリア数）の整数とすると、
ＩＭ２＋の周波数は、Ｆn1＋Ｆn2、
ＩＭ２−の周波数は、Ｆn2−Ｆn1、
但し、Ｆn1、Ｆn2；定数（前述のキャリア周波数（ｆ1、ｆ2）と同じ                                  周波数であるが、それぞれ固有の一定値）
となる。
【００３８】
各キャリア信号の偏重振幅が一定（＝Ｖ）であるとき、（１）、（２）式より
（ＩＭ２＋）の歪レベル（強度）∝Ｖ4・（Ｆn1＋Ｆn2）2
・・・（８）
（ＩＭ２＋）の歪レベル（強度）∝Ｖ4・（Ｆn2−Ｆn1）2
・・・（９）
となる。
なお、キャリア信号の変調振幅に周波数依存性がよる時は、近似的にＶの代わりに、Ｖ・（キャリア信号変調振幅の平均値）で置き換えればよい。
【００３９】
従って、ＩＭ２−とＩＭ２＋の歪レベルは、いずれも２次歪発生周波数Ｆ（Ｆn1＋Ｆn2又はＦn2−Ｆn1）の２乗に比例して増大するものである。
即ち、２次歪レベルは、ＰＤ以外の要因による歪をＡとすると、次式のようなＦについて２次関数、
ＩＭ２（歪レベルの線形量）＝Ａ＋（Ｂ・Ｆ2）            ・・・（１０）
但し、Ａ、Ｂ；定数
として表すことができる。
【００４０】
次に、周波数０［Ｈｚ］での２次歪レベルを１としたときに、２次歪レベルの線形量の相対値の周波数依存性の一例を示すグラフを、図８に示す。
ここで、キャリア信号レベルが、図６と同様のグラフ（同一関数、ここでは２次関数）で変化する周波数依存性となるようにレベル調整すれば、キャリア信号レベルに対する２次歪レベルの比（＝２次歪）が一定となる。
すなわち、高周波数側において、前述の（１０）式に示すように、キャリア信号レベルを周波数の２乗に比例して大きくすると、ＰＤ歪特性劣化に起因する周波数依存性をほぼ打ち消すことができる。
【００４１】
（ＩＩ）光受信側での信号レベル調整について：
また、本発明では、キャリア多重信号を受信する受光素子とともに第２のキャリア信号レベル調整手段（例えば、後述する図２に示す第２レベル調整回路５）を備えており、このキャリア信号レベル調整手段は、受光素子からの入力信号の周波数が高くなるにつれて透過率が小さくなるような機能を有する。この構成により、前述した（Ｉ）と同様の原理により、第２のキャリア信号レベル調整手段により、信号レベルに周波数依存性があるキャリア多重信号に対して、ＰＤ歪特性劣化に起因する周波数依存性をほぼ打ち消すことができるようになり、周波数依存性がない元のキャリア信号レベルに戻すことができる。
【００４２】
次に、前述した本発明の光伝送方法を適用した光伝送装置について、以下に具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光伝送装置１０を示すものであり、この光伝送装置１０は、図示外の情報信号（例えば映像信号や移動体無線信号など）発生源からの信号を入力する光送信器１０Ａと、光受信器１０Ｂとを備えており、これら光送信器１０Ａ及び光受信器１０Ｂは光伝送路である光ファイバ１を介して光学的に接続されている。
【００４３】
なお、光伝送路１には、例えば１．５５μｍ帯のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）として非零分散シフト光ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）や波長分散を抑えた分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）などを用いてもよいが、ＧＩ型などのマルチモード光ファイバも適用可能である。
【００４４】
光送信器１０Ａには、光送信部において、図示外の変調回路と、第１レベル調整回路２と、発光素子３などを備える一方、光受信器１０Ｂには、光受信部において、受光素子４と、第２レベル調整回路５と、図示外の増幅回路及び復調回路などを備えている。
【００４５】
このうち、第１レベル調整回路２は、複数のキャリア信号を周波数多重したキャリア多重信号に対して、前記周波数が高くなるにつれて各キャリア信号レベルが大きくなるようなような機能を有するものであり、フィルタを用いているが、電気増幅器に周波数依存性がある場合には、電気増幅器で代用可能である。
【００４６】
ここで、キャリア多重信号の周波数配置の一例を、図３に示す。但し、このキャリア多重信号の周波数は、Ｆ1からＦN（＝Ｆ1＋（Ｎ×Δｆ））の帯域内で、等間隔（Δｆ）のＮ個のキャリア信号での周波数とする。このとき、
ｉ）和周波数（ｆ1＋ｆ2）に関する２次歪（ＩＭ２＋）は、２Ｆ１〜（２×Ｆ1＋Δｆ×ｎ１）（但し、ｎ１は０から２×Ｎまでの整数）の周波数（これを「２次歪周波数」とよぶ）により、
ii）差周波数（ｆ2−ｆ1）に関する２次歪（ＩＭ２−）は、０〜Δｆ×ｎ２（但し、ｎ２は１からＮまでの整数）の周波数（同じく、これを「２次歪周波数」とよぶ）により、
それぞれ、発生する。
なお、Ｎ×Δｆ＞Ｆ1のときには、２次歪周波数がキャリア周波数帯域内に入るため、２次歪対策が必要となる。
【００４７】
次に、インダクタＬと容量Ｃと抵抗Ｒの周波数依存性を用いて構成した第１レベル調整回路２の一例について図４を参照しながら説明する。
図４に示す第１レベル調整回路２は、ＬとＣの共振周波数ｆｒ＝１／（２π√ＬＣ）でインピーダンスが極大になることを利用したフィルタであり、キャリア信号帯域が共振周波数ｆｒに比べて小さいところで使用する。この第１レベル調整回路２である本フィルタは、周波数Ｆが共振周波数ｆｒに比べて小さいところでは、透過率Ｔは周波数Ｆの２乗で変化する成分を持つ。すなわち、本フィルタでは、透過率Ｔと周波数Ｆとの間に、次式のようなＦについての２次関数、
Ｔ（Ｆ）＝Ｃ＋（Ｄ・Ｆ2）                              ・・・（１１）
但し、Ｃ、Ｄ；定数
が成立している。
なお、このフィルタ透過特性が、後述するＰＤの歪の周波数依存性（図８に示す）と一致するように（（１０）、（１１）式の係数が同値となるように）定数Ｃ、Ｄを決定すれば、つまり、図６に示す透過特性となるようにＣ＝Ａ、Ｄ＝Ｂ（Ａ、Ｂは、（１０）式参照）とすれば、キャリアレベルと歪レベルの比において周波数依存性を打ち消すことができるようになる。
【００４８】
発光素子３には、例えば１．５５μｍ帯または１．３μｍ帯の長波長の信号光を出射する半導体レーザ（ＬＤ）、例えば単一縦モードで発振し高速伝送が可能な分布帰還（ＤＦＢ）型半導体レーザを用いてもよいが、多数の縦モード発振を伴うファブリーペロー（ＦＰ）型半導体レーザや（多）量子井戸半導体レーザなどでもよい。また、インコヒーレント光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）などであっても可能である。
【００４９】
受光素子４には、発光素子３からの（キャリア多重信号が重畳された）信号光を受信するとＯ／Ｅ（光電）変換を行って所定の電気的な信号を出力するＰＩＮフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いることができる。
【００５０】
第２レベル調整回路５は、受光素子５から出力される電気信号を入力すると、この入力信号の周波数が高くなるにつれて透過率が小さくなるような機能を有するものであり、電気的なフィルタを用いているが、電気増幅器に周波数依存性がある場合には、電気増幅器で代用可能である。但し、電気増幅器の利得は一般に高周波側で小さくなるため、第１レベル調整回路２のように高周波側で信号レベルが大きくなる回路の代用として用いることは困難である。
【００５１】
ここで、第２レベル調整回路５の一例について、図５を参照しながら説明する。
この第２レベル調整回路５では、例えば、Ｒ２＝５［Ω］、Ｌ２＝０．５［ｎＨ］、Ｃ２＝１［ｐＦ］の値を有する各素子を用いることにより、本回路の透過特性は、図７のようになり、図４の縦軸を示すフィルタ透過率の逆数に比例する周波数特性（例えば、双方の透過率どうしの積が１となるように）とすることができる。これにより、前述の第１レベル調整回路２で発生したキャリアレベルの周波数依存性を元に戻すことができる。
【００５２】
次に、本実施形態に係る光伝送装置１０の作用について説明する。
光送信器１０Ａでは、各キャリアのレベルが均一なキャリア多重信号を、高周波側で大きくなるように第１レベル調整回路２を通過させる。この第１レベル調整回路２は、図８に示すＰＤの２次歪レベルの周波数依存性と同じ関数となるように構成している。そして、第１レベル調整回路での出力信号で発光素子（ＬＤ）を直接変調することにより、Ｅ／Ｏ（電気−光）変換で発生する光強度変調された信号光を、光ファイバ１を介して伝送する。
一方、光受信器１０Ｂでは、受光素子（ＰＤ）でＯ／Ｅ（光−電気）変換された電気信号を、第２レベル調整回路５を通過させることで、キャリアレベルが等しい元のキャリア信号を得ることができる。これにより、ＰＤで発生する歪特性の周波数依存性を小さくできる。
【００５３】
なお、図５は、図３に示す第１レベル調整回路２において、Ｒ１＝１１．５［Ω］、Ｒ２＝５．５［Ω］、Ｃ１＝３［ｐＦ］、Ｌ１＝０．６［ｎＨ］とした時の第１レベル調整回路２の透過特性の一例であり、本実施形態によれば、図８に示す２次歪の周波数依存性と同様な特性（同じ関数曲線）が得られた。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、図８に示すＰＤ歪特性の周波数依存性は、図４に示す第１レベル調整回路２と、図５に示す第２レベル調整回路５とを用いて、ほぼ抑制することができる。つまり、信号レベルに周波数依存性があるキャリア多重信号を、周波数依存性がない元のキャリア信号レベルに戻すことができるわけである。
【００５５】
また、本実施形態では、一般に３次歪に比べて２次歪が大きいので、上記では２次歪の劣化対策に限定して述べたが、３次歪も２次歪と同様に高周波数で歪レベルが大きいことがわかっており、図１に示す光送受信装置により歪劣化抑制が可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の光伝送方法は、光送信部側で、高周波側のキャリア信号レベルを大きくしているおり、歪レベルに周波数依存性をなくすことができ、キャリア多重信号を効率よく伝送できる。一方、光受信部側では、信号レベルに周波数依存性があるキャリア多重信号を周波数依存性がない元のキャリア信号レベルに戻すことができるので、受光素子で発生するキャリア信号の高周波数側での歪特性劣化の影響を抑制することが可能になる。これにより、広帯域のキャリア多重信号を高品質で光伝送することができ、光送信器及び光受信器並びに光送受信装置への適用に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る光伝送方法を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態に係る光送受信装置の概略構成図
【図３】本発明の実施形態に係るキャリア多重信号の周波数配置を示す説明図であって、（Ａ）は複数のキャリア信号の周波数、（Ｂ）は２次歪発生周波数
【図４】本発明の実施形態に係る第１レベル調整回路を示す回路図
【図５】本発明の実施形態に係る第２レベル調整回路を示す回路図
【図６】本発明の実施形態に係る第１レベル調整回路の透過特性を示すグラフ
【図７】本発明の実施形態に係る第２レベル調整回路の透過特性を示すグラフ
【図８】本発明の実施形態に係る歪特性の周波数依存性を示すグラフ
【図９】従来例の光伝送方法を示す概略構成図
【符号の説明】
【００５８】
１  光伝送路（光ファイバ）
２  第１レベル調整回路
３  発光素子（ＬＤ）
４  受光素子（ＰＤ）
５  第２レベル調整回路
１０  光伝送装置
１０Ａ  光送信器
１０Ｂ  光受信器
α1  キャリア多重信号
α2  レベル調整後のキャリア多重信号
β  信号光（光強度変調後）
γ1  受信信号
γ2  レベル調整後の受信信号
δ  三角雑音
ε  歪レベル
【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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【図８】
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【図９】
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