(57)【要約】【課題】  固有の非直線性のために出力が入力から歪まされる振幅変調送信装置から直線的出力を発生するための電子回路を提供する。【解決手段】  分散型光ファイバーリンクを経て送信される変調された光学信号を発生するための光学送信器であって、半導体レーザをアナログ信号入力で直接変調するための変調回路に広帯域のアナログ高周波信号入力が印加されるような光学送信器が開示される。この送信器は、更に、レーザ付近の温度センサと、この温度センサに結合されて、直線性のようなレーザの出力特性に応答してレーザの温度を調整するための負のフィードバック制御回路とを備えている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型光ファイバーリンクを経てリモート受信器へ送信される変調された光学信号を発生するための光学送信器において、
広帯域のアナログ高周波信号入力を受け取るための入力と、
光ファイバーを経て送信されるべき光学信号を発生するための半導体レーザと、
前記レーザをアナログ信号で直接変調するための変調回路であって、前記光ファイバーリンクの受信器端に存在する信号の歪を減少するための予歪回路を含む変調回路と、
を備えた光学送信器。
【請求項２】
前記レーザは、外部空洞レーザである請求項１に記載の送信器。
【請求項３】
前記レーザの光出力の波長は、１５３０から１５７０ｎｍ範囲である請求項１に記載の送信器。
【請求項４】
前記広帯域のアナログ信号入力は、１オクターブより大きい帯域巾を有すると共に、複数の別々の情報搬送チャンネルを含む請求項１に記載の送信器。
【請求項５】
前記予歪回路は、前記レーザの非直線的応答を補償する請求項１に記載の送信器。
【請求項６】
前記予歪回路は、受信器端で決定された分散型光ファイバーリンクを経て周波数変調された光学信号を送信することにより生じる歪を補償する請求項１に記載の送信器。
【請求項７】
前記予歪回路は、前記分散型光ファイバーリンクにより生じる歪を前記リンクの長さに基づいて補償するように選択的に調整可能である請求項１に記載の送信器。
【請求項８】
前記予歪回路は、前記分散型光ファイバーリンクにより生じる歪を前記リンクの長さに基づいて補償するように所定の値に工場でセットされる請求項１に記載の送信器。
【請求項９】
前記変調回路は、更に、前記分散型光ファイバーリンクの刺激ブリュアン散乱スレッシュホールドを高めるために低周波信号変調器を備えた請求項１に記載の送信器。
【請求項１０】
前記予歪回路は、アナログ信号経路に沿って順次に配置された複数のインライン歪発生回路素子を含んでいて、これらインライン歪発生回路素子の組合せからの歪の寄与を加算的に結合することにより、適切な実数及び虚数歪が、回路において、レーザの非直線性による歪を実質的に打消すか又は減少するに充分な程度まで合成され、更に、前記インライン歪発生回路素子内では、アナログ信号を、基本的な信号経路と、それとは別の個別の歪発生経路とに分離することが行なわれない請求項１に記載の送信器。
【請求項１１】
前記変調回路は、ＡＭ−ＶＳＢ変調器である請求項１に記載の送信器。
【請求項１２】
前記変調回路は、直角振幅変調器である請求項１に記載の送信器。
【請求項１３】
前記半導体レーザの出力に接続されて、光学キャリア信号の平均出力電力を調整し、この電力が前記分散型光ファイバーリンクの刺激ブリュアン散乱スレッシュホールドの電力より低くなるようにする出力電力調整手段を更に備えた請求項１に記載の送信器。
【請求項１４】
前記出力電力調整手段は、位相変調器である請求項１３に記載の送信器。
【請求項１５】
前記出力電力調整手段は、ニオブ酸リチウム位相変調器である請求項１３に記載の送信器。
【請求項１６】
前記出力電力調整手段は、圧電位相変調器である請求項１３に記載の送信器。
【請求項１７】
分散型光ファイバーリンクを経てリモート受信器へ送信される変調された光学信号を発生するための光学送信器において、
広帯域のアナログ高周波信号入力を受け取るための入力と、
光ファイバーを経て送信されるべき光学信号を発生するための半導体レーザと、
前記レーザをアナログ信号で直接変調するための変調回路と、
前記レーザの付近にあって前記レーザの温度を監視するための温度センサと、
前記温度センサに結合されて、前記レーザの出力特性に応答して前記レーザの温度を調整するための制御回路と、
を備えた光学送信器。
【請求項１８】
前記レーザの出力特性は、前記レーザへの入力信号の関数としての前記光学信号の直線性である請求項１７に記載の送信器。
【請求項１９】
前記レーザの出力特性は、前記レーザへの入力としてパイロットトーンを使用しそして出力における相互変調積を検査して、前記レーザへの入力信号の関数としての出力信号の直線性を決定することにより、測定される請求項１７に記載の送信器。
【請求項２０】
前記レーザは、外部空洞レーザである請求項１７に記載の送信器。
【請求項２１】
前記レーザの光出力の波長は、１５３０から１５７０ｎｍの範囲である請求項１７に記載の送信器。
【請求項２２】
前記広帯域のアナログ信号入力は、１オクターブより大きい帯域巾を有すると共に、複数の別々の情報搬送チャンネルを含む請求項１７に記載の送信器。
【請求項２３】
前記変調回路は、更に、前記分散型光ファイバーリンクの刺激ブリュアン散乱スレッシュホールドを高めるために低周波信号変調器を備えた請求項１７に記載のシステム。
【請求項２４】
分散型光ファイバーリンクを経てリモート受信器へ送信される変調された光学信号を発生するための光学送信器において、
広帯域のアナログ高周波信号入力を受け取るための入力と、
光ファイバーを経て送信されるべき光学信号を発生するための半導体レーザと、
前記レーザをアナログ信号で直接変調するための変調回路と、
前記半導体レーザの出力に接続されて、光学キャリア信号の平均出力電力を調整し、この電力が前記分散型光ファイバーリンクの刺激ブリュアン散乱スレッシュホールドの電力より低くなるようにする出力電力調整手段と、
を備えた光学送信器。
【請求項２５】
前記出力電力調整手段は、位相変調器である請求項２３に記載の送信器。
【請求項２６】
前記出力電力調整手段は、ニオブ酸リチウム位相変調器である請求項２３に記載の送信器。
【請求項２７】
前記出力電力調整手段は、圧電位相変調器である請求項２３に記載の送信器。
【請求項２８】
前記レーザは、外部空洞レーザである請求項２３に記載の送信器。
【請求項２９】
前記レーザの光出力の波長は、１５３０から１５７０ｎｍの範囲である請求項２３に記載の送信器。
【請求項３０】
前記広帯域のアナログ信号入力は、１オクターブより大きい帯域巾を有すると共に、複数の別々の情報搬送チャンネルを含む請求項２３に記載の送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号のための光学送信システムに係り、より詳細には、直接変調型ソリッドステートレーザに係る。特に、本発明は、固有の非直線性のために出力が入力から歪まされる半導体レーザのような振幅変調送信装置から直線的な出力を発生するための電子回路の使用に係る。非直線性装置の歪は、その非直線性装置の入力に予め歪んだ信号を印加することで補償される。この予歪は、非直線性装置の歪が、歪のない信号を回復して、長さの長い分散型光ファイバー媒体にわたり１５５０ｎｍで送信を行なえるように選択される。
【背景技術】
【０００２】
音声及び映像信号のようなアナログ信号を光ファイバーで送信するために当該技術で知られている最も簡単な方法の中で、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は半導体レーザのアナログ強度を電気的信号で直接変調することが考えられる。このようなアナログ技術は、デジタルパルスコード変調、或いはアナログ又はパルス周波数変調よりも必要な帯域巾が著しく狭くてよいという利点を有するが、振幅変調は、ノイズや光源の非直線性の影響を受けることがある。
【０００３】
この理由で、直接変調技術は、１３１０ｎｍレーザに関連して使用されており、これは、ゼロ分散の光ファイバーリンクを使用する短い送信リンクに適用される。メトロや長距離搬送のファイバー送信リンクの用途では、リンクのロスを低くするために、外部変調の１５５０ｎｍレーザを使用することが要求されるが、このような外部変調技術は、複雑で且つ高価である。それ故、本発明は、アナログ光学出力をメトロや長距離搬送の光学ネットワークに使用できるように１５５０ｎｍでレーザを直接変調するための簡単且つ低コストのシステムを提供するという問題に向けられる。
【０００４】
１５５０ｎｍでのレーザの直接変調は、高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）システム等のデジタル光学送信システムに使用するものが知られている。
１５５０ｎｍのアナログ光学送信システムに使用するのに適した低チャープレーザは、従来技術では知られていない。低チャープレーザの１つの形式は、デジタル光学送信システムに使用される外部空洞レーザで、これは、商業的に入手できる製品である。
【０００５】
１５５０ｎｍのアナログ光学送信システムに要求される低チャープ特性に加えて、システムは、非常に直線的でなければならない。あるアナログ送信器に固有の歪は、直線的な電気的変調信号が光学信号に直線的に変換されるのを妨げ、むしろ、信号を歪ませる。これらの作用は、チャンネルが互いに干渉するのを防止するために優れた直線性を要求する多チャンネル映像送信にとって特に不利益である。高度に直線化されたアナログ光学システムは、商業ＴＶ送信、ＣＡＴＶ、双方向ＴＶ及びビデオ電話送信に広く適用できる。
【０００６】
光学及び他の非直線性送信器の直線化は、時々研究されるが、提案される解決策は、実際的な欠点で悩まされている。ほとんどの用途は、実際の使用に対して帯域巾が大き過ぎる。フィードフォワード技術は、光学電力合成器や多数の光源のような複雑なシステムコンポーネントを要求する。準光学フィードフォワード技術は、同様の複雑さの問題で悩まされている上に、非常に良好にマッチングした部品を必要とする。
【０００７】
レーザ又は他の非直線性装置の固有の歪を減少するために過去に使用されている１つの方法は、予歪である。この技術では、変調信号が、非直線性装置の固有の歪と大きさは等しいが符号が逆の信号と結合される。非直線性装置がその結合信号を変調するときに、装置の固有の歪が結合信号の予歪により打消され、ソース信号の直線的部分だけが送信される。この予歪信号は、通常、入力基本周波数の加算的及び減算的結合の形態である。というのは、これらの相互変調積がアナログ信号送信における最も豊富な歪ソースを構成するからである。例えば、ケーブルテレビのためのＡＭ信号の配信においては、しばしば特定帯域に４０個程度の周波数があり、これら周波数の二次及び三次の相互変調積の機会が豊富にある。
【０００８】
これらの予歪技術は、現在の１３１０ｎｍの光学送信器に使用されており、参考としてここに援用する米国特許第６，２８８，８１４号に例示されている。
初期の予歪技術の幾つかは、一般に、入力信号を２つ以上の電気的経路に分割し、そして非直線性送信装置の固有の歪に良く似た予歪を１つ以上の経路に発生する。発生された予歪は、非直線性装置の固有歪の逆数であり、入力信号と再結合されたときに装置の固有歪の影響を打消すように働く。
【０００９】
信号を再結合して非直線性装置へ変調のために送信する前に、減衰を使用して、予歪の大きさを装置の固有歪特性の大きさに一致させることができる。しかしながら、この方法は、非直線性装置の振幅及び位相歪特性がしばしば変調信号の周波数に依存するので、未完成なことで悩まされている。更に近年の技術は、これらの周波数依存非直線性を補償する手段を与える。
【００１０】
歪の周波数依存性に対する補正を無視すると、帯域巾が比較的狭い多くのシステムや信号にとって極めて許容し易い結果となる。しかしながら、それらは、電気的ＴＶ信号を、ケーブル送信のための光学信号に変換するときに、特に厄介なことになる。このようなケーブルＴＶのための信号は、４０以上の入力周波数をもつことがあり、その全てがクオリティの高い振幅変調信号でなければならない。このような信号の送信装置は、著しく高度な直線性を有していなければならない。
【００１１】
広範囲な非直線性装置の出力を直線化するための進歩型の多経路予歪回路は、柔軟性があって且つ非常に有効である。このような多経路予歪回路の１つが、Ｂｌａｕｖｅｌｔ氏等の米国特許第４，９９２，７５４号に開示されている。この回路は、周波数に依存する非直線性を補償するための周波数特有の歪積を発生することができ、例えば、ＣＡＴＶ用途のような著しく高度な直線性を要求する用途に有用である。
【００１２】
多経路予歪回路は、広範囲の様々な用途に使用できるが、これら回路の設計が比較的複雑である。この複雑さは、中程度の直線化しか必要としない用途に対してしばしば高価となり過ぎる回路についてそれ自体明白である。当業者は、限定された用途のための比較的簡単な設計の低コスト回路を希望し、特に、このような回路が、信号送信用途に一般に使用される既存の低コストコンポーネントから製造されることを希望するであろう。
【００１３】
ここに述べる回路は、周波数依存性の三次歪を発生することができる。理想的なダイオードにより発生されるような簡単な三次歪は、歪が真のもので、周波数とは独立した特性を有する。しかしながら、多くの非直線性送信器又は増幅器は、インダクタンス、キャパシタンス又は遅延のような無効要素を含み、装置が入力及び出力周波数や歪周波数に基づいて歪を生じるようにさせる。Ｎａｚａｒａｔｈｙ氏の米国特許第５，１６１，０４４号は、該特許の図１５に、本質的に真の、周波数独立の予歪を発生する回路を開示している。Ｎａｚａｒａｔｈｙ氏の特許では、バイアスの目的で且つＤＣ及びＡＣ電流を阻止するためにキャパシタ及びインダクタが追加される。しかしながら、Ｎａｚａｒａｔｈｙ氏により開示された回路は、各組の入力周波数に対して、非直線性装置により生じる歪と実質的に大きさが同じで且つ符号が逆の正しい位相又は周波数依存性をもたないことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明は、１５５０ｎｍレーザアナログ光学送信システムを動作する際に見られるこれら及び他の問題に向けられる。
【００１５】
本発明の目的は、直接変調レーザを使用する改良された光学送信システムを提供することである。
本発明の別の目的は、１５５０ｎｍアナログ光学送信システムに使用するための低チャープレーザを提供することである。
本発明の別の目的は、１５５０ｎｍアナログ光学送信システムに使用するための予歪回路を提供することである。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、長距離搬送の分散型光ファイバー媒体に適した低チャープの高直線性アナログ光学送信システムを提供することである。
本発明の更に別の目的は、長距離搬送の分散型光ファイバー媒体に適したアナログ光学送信システムにおいて低チャープレーザを制御するためのフィードバック回路を提供することである。
又、本発明の目的は、広帯域のアナログ光学送信システムにおける直接変調及び歪補償プロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
簡単に且つ一般的に述べると、本発明は、分散型光ファイバーリンクにわたって使用するための光学送信システムであって、アナログ信号入力と、低チャープレーザと、該レーザを直接変調するための変調回路と、半導体レーザの歪の周波数独立成分を減少するための予歪回路とを備えた光学送信システムを提供する。
【００１８】
本発明は、更に、レーザのような非直線性装置により形成される二次及びそれより高次の歪積を減少するための予歪回路を好ましくは含む低コストの直接変調技術を提供する。
本発明の１つの態様において、低チャープレーザは、「Ｃ帯域」において１５３０ｎｍから１５７０ｎｍの範囲で動作する外部空洞レーザである。
【００１９】
本発明の別の態様において、アナログ信号の送信における歪を減少するための予歪回路であって、入力変調信号を、１つが一次で１つが二次の２つの電気的経路に分割する予歪回路が提供される。二次経路にある予歪増幅器は、入力信号の二次又はそれより高次の相互変調歪積を発生する。このように発生される歪即ち予歪は、信号が印加される非直線性変調装置の固有の歪に対して実質的に大きさが等しく符号が逆となるように調整される。予歪信号は、非直線性装置による歪の周波数依存性に一致するように振幅及び位相が調整される。信号の位相は、一方の電気的経路において遅延又は位相調整素子により同期される。一次及び二次信号は、次いで、再結合されて、相互変調積歪を含む単一の変調信号が発生される。従って、予歪回路は、非直線性送信装置の固有の歪を打消すことにより変調信号の送信をほぼ直線化し、分散型光ファイバーリンクを経て送信するのに適したアナログ信号にする。
【００２０】
本発明の更に別の目的、効果及び新規な特徴は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から当業者に明らかとなろう。本発明は、好ましい実施形態を参照して以下に説明するが、これに限定されるものではないことを理解されたい。当業者であれば、ここに開示する教示を読めば、本発明の範囲内に包含される付加的な用途、変更、及び他の分野での実施が容易に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のこれら及び他の特徴及び効果は、添付図面を参照した以下の詳細な説明を参照することにより良く理解されるであろう。
本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に規定する。しかしながら、本発明それ自体と、他の特徴及び効果は、添付図面を参照した特定実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより最も良く理解されよう。
【００２２】
例示的な態様及びその実施形態を含む本発明の詳細を以下に説明する。添付図面及び以下の説明では、同じ参照番号を使用して、同じ又は機能的に同様の要素を識別すると共に、実施形態の主要な特徴を非常に簡単に概略的に示す。更に、添付図面は、実施形態の各々の特徴を示すものでなく、又、示された素子の相対的な寸法を示すものでもなく、且つ正しいスケールで示していない。
【００２３】
図１は、本発明による光学送信システム１００の非常に簡単なブロック図である。複数の個別の通信信号を含む広帯域信号のようなアナログＲＦ信号入力ソース１０１が示されている。ＲＦ入力は、ＲＦコンディショニング回路１０２に印加される。ＲＦコンディショニング回路１０２の出力は、図４を参照して詳細に述べる予歪回路１０３に印加される。この予歪回路１０３は、ＤＣレーザドライバ又は制御回路１０４に制御信号を与え、この信号は、レーザ１０５に印加されて、光学出力１０７を制御する。デジタル制御回路１０６も、制御回路１０４及びレーザ１０５を制御する。
【００２４】
図２は、図１のシステムに使用される半導体レーザの断面図である。
図３は、従来技術で知られている外部空洞レーザのブロック図である。外部反射器は、光学的に狭帯域であるか又は広帯域である。その具現化は、ミラー、回折格子、ファイバーブラッグ格子、又は他の適当な技術により行なわれてもよい。レーザと外部反射器との間の伝播は、自由空間内で行なってもよいし、又は導波管内に閉じ込められてもよい。
【００２５】
図４ａ及び４ｂは、図１のシステムに使用される予歪回路の好ましい実施形態を示す非常に簡単な回路図である。
図４を参照すれば、入力ソース信号１２は、方向性カプラー１０に供給され、そして一次電気経路１３及び二次電気経路１４に分割される。通常、一次電気経路における信号の部分は、二次電気経路における信号より電力が実質的に大きい。例えば、１１ｄＢの方向性カプラーを使用してこの結果を得ることができる。
【００２６】
二次電気経路は、歪発生器１５と、振幅調整ブロック１７と、「傾斜」即ち周波数調整ブロック１９と、位相微調整ブロック２１とを直列回路で備えている。これらの要素は、本発明の機能的目的から逸脱せずに二次電気経路に沿って順序を変更し得る。
【００２７】
一実施形態では、二次電気経路における信号は、歪発生器に最初に供給される。歪発生器の出力は、入力周波数の相互変調歪を含む。二次又は二次以上の歪が発生されてもよい。理想的には、基本的周波数が歪発生器において打消し、フィルタリング又は他の手段により抑制される。このようにして発生される相互変調積は、入力信号に対して位相が逆である。本発明は、歪発生器内で達成されてもよいし、又は個別のインバータ要素（図示せず）で発生されてもよい。
【００２８】
歪発生器からの歪んだ出力は、出力信号２５を受け取る送信装置（図１に示さず）で予想される固有の歪の大きさと大きさが一致される。この一致機能は、振幅調整ブロック１７で行なわれ、この調整は、例えば、可変減衰器により手動で行なわれてもよいし、又は自動利得制御要素で動的に行なわれてもよい。それ故、振幅調整ブロック１７の出力は、入力信号の小さな部分の相互変調歪を含み、予歪回路の出力信号２５を受け取る非直線性送信装置の固有歪と実質的に大きさが等しく符号が逆である。この出力即ち予歪信号は、非直線性装置の歪の周波数独立成分を効果的に減少する。
【００２９】
二次電気経路に予歪信号を発生することは、通常、一次電気経路に対して時間遅延を伴う。一次及び二次経路が再結合される前に、二次経路の電気的信号の位相に対する一次経路の電気的信号の相対的位相をセットするように調整がなされ、その結果、非直線性装置の固有歪が最良に打消される。この位相一致は、一次電気経路において、方向性カプラー１０により分割された信号１３の一次部分を受け取る外部遅延２３により行なわれる。時間遅延は、手動で調整されてもよいし、自動的に調整されてもよい。この遅延の一例は、適当な遅延を導入するように選択された長さの単なる送信線でよい。
【００３０】
図は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）増幅器３０と、ＣＡＴＶハイブリッド増幅器３２と、ＲＦインバータ３４と、レーザのような非直線性装置に先行するバラクタ３６とを直列に含む実際のインライン予歪回路の実施形態を示す。インライン経路における信号は、予歪の実数成分を一次的に発生するために例えばＭＭＩＣ増幅器のようなシングルエンドの増幅器に先ず供給される。ＭＭＩＣ増幅器は、ＲＦ回路設計に通常使用される低コストコンポーネントである。ＭＭＩＣは、低コストであるという利点を有するが、ハイブリッド集積回路として構成されるか又は個別コンポーネントから構成された増幅器からも同様の性能が得られる。ＭＭＩＣ増幅器の出力は、入力信号周波数の増幅された入力基本周波数及び相互変調歪を含む。主として二次相互変調歪がＭＭＩＣ増幅器により発生される。
【００３１】
ＭＭＩＣ増幅器からの歪んだ出力の実数成分の振幅は、好ましくは、非直線性送信装置に予想される固有歪の実数成分の振幅と一致される。しかしながら、ＭＭＩＣ増幅器は、非直線性レーザに比例する歪特性しか示さないことが分かっており、調整を必要とする。ＭＭＩＣ増幅器からの歪は、一般に、等しい入力信号レベルに対し非直線性レーザで発生される歪より大きさが大きい。歪の振幅を一致させるために、ＭＭＩＣからの出力信号レベルを、レーザへの入力信号レベルより低くしなければならない。これは、ＭＭＩＣとレーザとの間に利得ブロックを使用することを必要とする。又、ＭＭＩＣが各コンポーネントを電流信号レベルで動作させる前に減衰器３８により減衰を導入することも要求される。
【００３２】
低コストで、同軸配布ネットワークに広く使用され、且つ当該入力周波数にわたって直線的出力が得られるために、ＣＡＴＶハイブリッド増幅器３２は、ＭＭＩＣ増幅器の出力信号をブーストするのに適している。ＣＡＴＶ増幅器は、最も低い信号レベルから中程度の信号レベルまで無視できるほどの歪しか発生しない。高い信号レベルでは、ＣＡＴＶ増幅器は、歪を示すことがある。しかしながら、これは問題とならない。というのは、歪が生じる信号レベルは、典型的な非直線性レーザ装置を変調するための当該レベルより一般に高いからである。
【００３３】
減衰の量及びＣＡＴＶ増幅器の利得は、入力変調信号に歪積を発生するように必要に応じて変化してもよい。ＭＭＩＣにおける歪の大きさは、入力信号の強度により決定される。歪は、信号強度が高いほど大きい。従って、大きな歪が望まれる場合には、入力信号の減衰を少なくし、ＣＡＴＶハイブリッド増幅器の利得を減少する。同様に、歪の相対的振幅を変化させるようにＭＭＩＣ増幅器及びＣＡＴＶ増幅器のバイアスを調整してもよい。ＭＭＩＣ増幅器をより激しく駆動することにより、入力信号が小さい場合より大きな歪が得られる（信号強度に対して）。
【００３４】
ＣＡＴＶ増幅器により適切なレベルに調整された予歪信号は、非直線性装置の歪の実数成分を打消すのに使用できる信号を与えるために、ＲＦインバータ３４において必要に応じて反転される。
【００３５】
予歪信号の虚数成分は、ここに示す実施形態では、バラクタ３６により主として発生され、このバラクタは、典型的な実施形態では、抵抗６８及び接地されたダイオード７２により形成される。電圧と共に変化するキャパシタンスを有するバラクタは、入力信号の周波数の２乗と共に増加し且つ基本的信号と位相が９０°ずれた高調波歪積を発生する。バラクタを抵抗器なしに使用するときには、発生される歪が純粋な虚数となり、歪信号の周波数に比例して振幅が増加する。抵抗器を含ませると、小さな実数成分が導入され、これは、抵抗器の値を変えることにより変化させることができる。
【００３６】
バラクタにより発生される予歪信号の虚数成分は、外部ソースからバラクタ入力７４へ送られる電圧を変化させることにより制御される。電圧が増加するにつれて、高い逆方向バイアスの電圧でキャパシタンスの変化が小さくなるために、小さな歪が発生される。低い電圧では、ダイオードが大きな歪を示す。このバラクタの調整は、振幅の調整と同様に、手動で行なってもよいし自動的に行なってもよい。バラクタを通るインライン経路に簡単な正弦波が入力されると仮定すれば、正弦波の山が時間的に前方にシフトし、谷が後方にシフトする。
【００３７】
ＭＭＩＣ増幅器は、歪の実数成分を発生するのに主として使用されるが、歪に対して種々のメカニズムをもつことができ、そのあるものは、周波数に依存し、そしてそのあるものは、歪の位相をシフトする。これら異なるメカニズムは、異なるバイアス電圧において優勢となり得る。バイアス入力７６、７８を経て増幅器へ送られるバイアス電圧、及び入力７４におけるバラクタへの入力電圧を変化させることにより、ほとんどの場合に必要に応じて歪を調整して非直線性装置を補償することができる。
【００３８】
振幅、周波数及び位相の手動調整は、通常、数分以内に完了されることが分かっている。非直線性装置の出力における歪を観察しながら適当な調整が行なわれる。この調整は、非直線性装置の最終歪を最小にすることを求める。最適な調整は、予歪信号が非直線性装置の固有の歪と同じ大きさで且つ予歪がその歪と厳密に１８０°位相ずれしたときである。このような調整は、例えば、フィードバック制御回路の使用により自動的に行なわれてもよい。特定装置の非直線性特性は前もって分かるか又は測定可能であるから、ＭＭＩＣ増幅器、ＣＡＴＶ増幅器及びバラクタのバイアス電圧を、より迅速に電子的に同調させることができる。
【００３９】
インライン電気経路の予歪信号の実数及び虚数成分がセットされると、信号が非直線性送信装置へ出力される。
例示的な送信装置は、出力信号により変調される半導体レーザ又はＬＥＤでよい。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに多数の変更及び修正が当業者に明らかであろう。例えば、レーザ又は発光ダイオードを変調するＴＶ信号について図示して説明したが、増幅器のような他の非直線性装置も、その固有の歪をこの技術によりほぼ打消すことができる。ここに示す実施形態では、一次及び二次経路における信号の相対的位相の微調整が二次経路で行われるが、一次経路において粗調整を行なってもよい。二次経路が好ましいのは、一次経路における遅延がこの経路に対して不適切なインピーダンスを生じ得るからである。
【００４０】
図５は、変調信号の波形に対する予歪の作用を示す。図の上部は、ＲＦ信号が処理される本発明のシステムにおける一連のコンポーネントを示し、そして図の下半分の対応電圧図は、入力の関数として出力電圧を表わす。
【００４１】
図６は、最小又は最適な歪動作点での動作を確保するようにレーザ温度を調整するための負のフィードバックループのブロック図である。
図６は、光ファイバーリンクの受信器端に存在する歪を最小にするように歪の温度を制御するためにレーザの付近に温度コントローラを使用する場合を示す。この温度コントローラは、通常、当該技術でよく知られたペルチェ熱電冷却器である。レーザには、温度と共に変化する多数の物理的パラメータが関連している。これらの変数が重要である用途では、外部環境温度に関わらずレーザの実際の温度を制御できることが重要である。本発明は、ホトダイオードでレーザの出力を監視し、その信号を制御信号に変換してレーザ出力モニタ制御回路に結合し、これは、レーザの出力に応答してレーザの温度を調整するための温度コントローラに結合された負のフィードバック制御回路を備えている。
【００４２】
本発明の技術及び装置の種々の態様は、デジタル回路、又はコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組合せで具現化されてもよい。本発明の回路は、プログラム可能なプロセッサにより実行するためにマシン読み取り可能な記憶装置において具体的に実施されるコンピュータ製品で具現化されてもよいし、或いはネットワークノード又はウェブサイトに配置されて自動的に又は需要に応じてコンピュータ製品にダウンロードされるソフトウェアで具現化されてもよい。上述した技術は、例えば、入力データに対して動作して出力を発生することにより一連の信号又は命令のプログラムを実行して本発明の機能を遂行するための単一の中央プロセッサ、マルチプロセッサ、１つ以上のデジタル信号プロセッサ、論理ゲートのゲートアレー、又はハードワイヤド論理回路により遂行されてもよい。又、方法は、データ記憶システム、少なくとも１つの入力／出力装置、及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受け取り、且つそれらにデータ及び命令を送信するように結合された少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステムにおいて実行できる１つ以上のコンピュータプログラムで具現化されるのが効果的である。各コンピュータプログラムは、高レベル手順又はオブジェクト指向のプログラミング言語で実施されてもよいし、或いは必要に応じてアッセンブル又はマシン言語で実施されてもよく、そしていずれの場合にも、言語は、コンパイル又は解釈された言語でよい。適当なプロセッサは、例えば、汎用及び特殊目的の両方のマイクロプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、リードオンリメモリ及び／又はランダムアクセスメモリから命令及びデータを受け取る。コンピュータプログラム命令及びデータを具体的に実施するのに適した記憶装置は、あらゆる形式の不揮発性メモリを含み、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリデバイスのような半導体デバイスや、内部ハードディスク及び取り外し可能なディスクのような磁気ディスクや、磁気−光学ディスクや、ＣＤ−ＲＯＭディスクを含む。これらはいずれも、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣＳ）により補足されてもよいし、それらに合体されてもよい。
【００４３】
上述した要素の各々、或いは２つ以上を、上述した形式とは異なる他の形式の構成で有用に適用できることを理解されたい。
本発明は、光学送信システムにおいて実施されるものとして図示して説明したが、本発明の精神から逸脱せずに種々の変更や構造上の修正がなされ得るので、ここに示す詳細に限定されるものではない。
【００４４】
以上の説明は、従来技術の観点から、本発明の一般的な又は特定の態様の本質的な特徴を公正に構成する特徴を省くことなく、他の者が現在の知識を適用することで種々の用途に容易に適応させられるように本発明の要旨を充分に露呈しており、それ故、このような適応は、特許請求の範囲の意味の中及びその等効物の範囲内に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による光学送信システムの非常に簡単なブロック図である。
【図２】図１のシステムに使用される半導体レーザの断面図である。
【図３】従来技術で知られた外部空洞レーザのブロック図である。
【図４ａ】図１のシステムに使用される予歪回路の好ましい実施形態を示すブロック図である。
【図４ｂ】図１のシステムに使用される予歪回路の好ましい実施形態を示すブロック図である。
【図５】変調信号の波長に対する予歪の作用を示す図である。
【図６】最小又は最適な歪動作点での動作を確保するようにレーザ温度を調整するための負のフィードバックループのブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００：光学送信システム
１０１：アナログＲＦ信号入力ソース
１０２：ＲＦコンディショニング回路
１０３：予歪回路
１０４：ＤＣレーザドライバ又は制御回路
１０５：レーザ
１０６：デジタル制御回路
１０７：光学出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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