(57)【要約】【課題】伝送光信号の帯域をコンパクト化できる光送信装置を、消光比の劣化の虞なく低コストで提供する。【解決手段】ＮＲＺＩ信号３をローパスフィルタ５により帯域制限して３値化信号４を生成し、３値化信号４と逆相の逆相信号７、および３値化信号４と同相の同相信号８を差動ドライバ６により生成する。逆相信号７をスライサ９により基準電圧源１３からの基準値のもとでスライスし、逆相信号７の最大レベルにおいてのみピークを持つ駆動信号を半導体レーザ１に与える。同様に同相信号８の最大レベルにおいてのみピークを持つ駆動信号を半導体レーザ２に与える。これにより３値化信号４の最大レベルで半導体レーザ２を発光させ、３値化信号４の最低レベルで半導体レーザ１を発光させる。これにより各半導体レーザ１，２を、ＮＲＺＩ信号３のビットレートよりも低い帯域で強度変調できるようにした。【選択図】      図１
2005143037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべきディジタルデータから第１乃至第ｎ（ｎは３以上の自然数）レベルを有するｎ値信号を生成する多値信号生成手段と、
個別に与えられる２値の駆動信号によりそれぞれ明滅駆動され互いに出力光周波数の異なる第１乃至第（ｎ−１）の発光素子と、
第１値および第２値を有する２値信号であり前記ｎ値信号が第ｍ（１≦ｍ≦ｎ−１）レベル以上のレベルである場合にそれぞれ前記第１値をとる第ｍ（１≦ｍ≦ｎ−１）駆動信号を生成し、これらの第１乃至第（ｎ−１）駆動信号を前記第１乃至第（ｎ−１）の発光素子にそれぞれ個別に与える駆動信号生成手段と、
前記第１乃至第（ｎ−１）の発光素子の出力光を合波して光伝送路に送出する合波器とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inverted）符号により表現される伝送信号の帯域を制限して高レベルから順に第１レベル乃至第３レベルを有する３値化信号を生成する３値化信号生成手段と、
互いに出力光周波数の異なる第１および第２半導体レーザと、
前記第１レベルの出現時に前記第１半導体レーザを発光駆動し、前記第３レベルの出現時に前記第２半導体レーザを発光駆動する駆動手段と、
前記第１および第２半導体レーザの出力光を合波して光伝送路に送出する合波器とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項３】
前記合波器から送出された光を受信する光受信装置が前記光伝送路に接続される場合に、
前記第１および第２半導体レーザの出力光周波数差は、前記光受信装置の受信帯域よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の光送信装置。
【請求項４】
前記第１および第２半導体レーザは、個別に与えられる駆動信号によりそれぞれ明滅駆動され、
前記駆動手段は、
前記３値化信号の逆相信号と同相信号とを生成する差動ドライバと、
前記逆相信号を基準値に基づきスライスして前記第３レベルの出現時にピークを示す２値の第１駆動信号を生成し、この第１駆動信号を前記第１半導体レーザに与える第１スライス手段と、
前記同相信号を基準値に基づきスライスして前記第１レベルの出現時にピークを示す２値の第２駆動信号を生成し、この第２駆動信号を前記第２半導体レーザに与える第２スライス手段とを具備することを特徴とする請求項２に記載の光送信装置。
【請求項５】
前記第１および第２半導体レーザは、個別に与えられる駆動信号によりそれぞれ明滅駆動され、
前記駆動手段は、
前記３値化信号と逆相の第１駆動信号と前記３値化信号と同相の第２駆動信号とを生成し、前記第１駆動信号を前記第１半導体レーザに与え、前記第２駆動信号を前記第２半導体レーザに与える差動ドライバと、
前記第１駆動信号の中間レベルを前記第１半導体レーザの発光閾値に一致させるべく前記第１半導体レーザにバイアス信号を印加する第１バイアス源と、
前記第２駆動信号の中間レベルを前記第２半導体レーザの発光閾値に一致させるべく前記第２半導体レーザにバイアス信号を印加する第２バイアス源とを具備することを特徴とする請求項２に記載の光送信装置。
【請求項６】
さらに、前記第１および第２半導体レーザの出力光周波数差に応じて前記第１および第２駆動信号の互いの位相差を可変する位相制御手段を具備することを特徴とする請求項４または５に記載の光送信装置。
【請求項７】
互いに周波数の異なる第１および第２変調光を出力する複数の光送信部と、
全ての前記光送信部から出力される前記第１および第２変調光を合波して光伝送路に送出する合波器とを具備し、
前記複数の光送信部の各々は、
ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inverted）符号により表現される伝送信号の帯域を制限して高レベルから順に第１レベル乃至第３レベルを有する３値化信号を生成する３値化信号生成手段と、
前記第１の変調光を出力する第１半導体レーザと、
前記第２の変調光を出力する第１半導体レーザと、
前記第１レベルの出現時に前記第１半導体レーザを発光駆動し、前記第３レベルの出現時に前記第２半導体レーザを発光駆動する駆動手段とを備え、
前記第１および第２変調光の周波数は、全ての前記光送信部にわたり異なることを特徴とする光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重光通信システムに用いられる直接変調方式の光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムにおけるデータ信号の高速化が著しく、これを受けて波長多重技術に関する研究が盛んになってきている。低コストで大容量の情報を伝送するには光信号を高密度に多重化することが有利であり、従って光送信装置から発せられる光信号の帯域をできる限りコンパクトにすることが望まれる。
【０００３】
光信号の帯域をコンパクト化するための手法として、光デュオバイナリ（Duo-Binary）方式が注目されている。この方式の一つには、２値の差動ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inverted）信号対をローパスフィルタによりそれぞれ帯域制限して（０，１，２）の３値化信号を生成する。そして、１レベルが入力されたときに出力光強度が最小となり、他のレベルが入力されたときに光強度が最大となるように、光強度変調器の駆動条件を揃えるという方式が有る。光変調器の駆動信号を、伝送信号のビットレートを下回るような帯域に制限することにより、光変調器の出力光帯域をコンパクト化することができる。
【０００４】
しかしながら一般に用いられる光強度変調器はＬｉＮｂＯ３を備え、その特性から高い駆動信号レベルを必要とするためにドライバ回路の負担が大きい。データ信号のビットレートが高くなるとさらに高速応答性がドライバ回路に要求され、従って低コスト化が難しくなる。また、光強度変調器の位相変調部の帯域がばらつくことがあり、このような場合にはばらつきに応じてカットオフ周波数を最適化したローパスフィルタを用意しなければならないため、コストがさらに増加する。
【０００５】
一方、光変調器を用いずにデータ信号によるレーザの直接変調法と光フィルタを併用して光信号帯域をコンパクトにする手法として、注入電流をデータ信号により直接変調された半導体レーザの出力光の周波数変調成分を狭帯域光フィルタによって検波し、強度変調成分に変換する手法が考えられている。しかしながらこの手法においては、数十Ｇｂ／ｓの高速変調が行える程度にまで半導体レーザの周波数変調帯域を広帯域化する必要があり、実現に困難が伴う。また、直接変調光の周波数偏移が瞬時的に大きくなるところでは、狭帯域光フィルタの群遅延特性により光信号の消光比が小さくなる虞が有る。
【０００６】
なお、関連する技術が特許文献１に開示されている。この文献には、一つの光源から出力される光信号を２分岐してそれぞれ外部変調することにより、高速光伝送システムに用いられる光送信装置の小型軽量化を実現するようにした光送信装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７７４５号公報（段落番号［００２５］〜［００３３］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上述べたように光デュオバイナリ方式に基づく既存の光送信装置には、伝送ビットレートが高くなると光変調器にシビアな特性を要求されるため、コスト増を余儀なくされるという不具合がある。また装置規模の縮小化のためレーザ直接変調法と光フィルタによる帯域抑圧法を併用した場合にも、狭帯域光フィルタの群遅延特性により光信号の消光比が小さくなるという不具合がある。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、伝送光信号の帯域をコンパクト化できる光送信装置を、消光比の劣化の虞なく低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、ＮＲＺＩ符号により表現される伝送信号の帯域を制限して高レベルから順に第１レベル乃至第３レベルを有する３値化信号を生成する３値化信号生成手段（例えばＬＦＰ５）と、互いに出力光周波数の異なる第１および第２半導体レーザ（例えばＬＤ１およびＬＤ２）と、前記第１レベルの出現時に前記第１半導体レーザを発光駆動し、前記第３レベルの出現時に前記第２半導体レーザを発光駆動する駆動手段（例えば差動ドライバ６、スライサ９，１０、および基準電圧源１３，１４）と、前記第１および第２半導体レーザの出力光を合波して光伝送路に送出する合波器（例えば光カプラ１１）とを具備することを特徴とする光送信装置が提供される。
【０００９】
このような手段を講じることにより、（０，１，２）符号で表される３値化信号において、例えば０レベルの出現時には第２半導体レーザが発光し、２レベルの出現時には第１半導体レーザが発光する。すなわち各半導体レーザは２値の駆動信号により明滅駆動される。これにより各半導体レーザの出力光は強度変調光となり、その変調レートはＮＲＺＩ符号により表現される伝送信号のビットレートよりも低くなる。すなわち光変調器を用いることなく強度変調光を得ることができ、従ってデバイスに与えるべき駆動電力を低減して低コスト化を図ることができる。また各半導体レーザの出力光周波数を異ならせることにより、強度変調光の受信側においてＮＲＺ信号を再生することができる。このように３値化信号から２値駆動信号を生成して複数の半導体レーザをそれぞれ駆動することにより、通常の光通信用の送受信デバイスをそのまま利用することができ、低コスト化を促すことができる。しかも光フィルタによる周波数変調成分から強度変調成分への変換が不要となることから、フィルタの群遅延特性が消光比に悪影響を及ぼす虞も無くすることができるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光強度変調器を不要としてコストの低下を図ることができ、また、伝送光信号の消光比の劣化を防止し得る光送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態につき説明する。  
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係わる光送信装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図である。図１において、２値のＮＲＺＩ信号３がローパスフィルタ（ＬＰＦ）５に入力される。ＮＲＺＩ信号３は、例えばＮＲＺ（Non Return to Zero）符号などにより表現されるディジタルデータをプリコーダ回路（図示せず）などにより変換して生成される。ＮＲＺＩ信号は、ＮＲＺデータ信号が１レベルとなるときにその符合が反転する信号である。ローパスフィルタ５は、ビットレートの略半分の周波数成分を半減するようにＮＲＺＩ信号３の帯域を制限する。これにより２値のＮＲＺＩ信号３は３値化信号４に変換され、そののち差動ドライバ６に入力される。差動ドライバ６は３値化信号４と逆相の逆相信号７、および３値化信号４と同相の同相信号８を生成する。逆相信号７はスライサ９に入力され、同相信号８はスライサ１０に入力される。
【００１２】
スライサ９は逆相信号７のレベルと基準電圧源１３の基準値とを比較し、逆相信号７が最大レベルである状態においてのみ１となる２値信号を出力する。この２値信号は適宜増幅されて半導体レーザ（ＬＤ）１に駆動信号として供給される。スライサ１０は同相信号８のレベルと基準電圧源１４の基準値とを比較し、同相信号８が最大レベルである状態においてのみ１となる２値信号を出力する。この２値信号は適宜増幅されて半導体レーザ２に駆動信号として供給される。なお半導体レーザ１の出力光周波数をｆ２とし、半導体レーザ２の出力光周波数をｆ２と異なるｆ４とする。
【００１３】
これにより半導体レーザ１は、３値化信号４の最高レベルの出現時においてのみ発光する。また半導体レーザ２は、３値化信号４の最低レベルの出現時においてのみ発光する。すなわち各半導体レーザ１，２は、それぞれ異なる２値信号により直接強度変調される。各半導体レーザ１，２の出力光信号は光カプラ１１により合波され、光ファイバを介して光受信器１２に伝送される。伝送された強度変調光は光受信器１２のフォトディテクタ（図示せず）などにより光電変換され、受信処理される。
【００１４】
上記構成において、各半導体レーザ１，２の出力光の間では、一方の半導体レーザの出力光強度が最大となる時点では他方の半導体レーザの出力光強度は必ず最小となる。すなわち半導体レーザ１，２が同時にオンされることはない。このとき、オフである半導体レーザの出力光強度は０であることが望ましいが、必ずしもそうなるとは限らない。このような場合には２つの半導体レーザ１，２から出力される光信号間で光干渉が起き得る。
【００１５】
そこで、図２に示されるように、半導体レーザ１の出力光周波数ｆ２と半導体レーザ２の出力光周波数をｆ４との差を光受信器１２の受信帯域よりも大きくするようにする。すなわち光受信器１２に備わるフォトディテクタ、フロントエンド増幅器などはそれぞれ帯域を有するが、それらの帯域が、ｆ２とｆ４との差よりも十分狭くなるようにする。このようにすることで、半導体レーザ１，２から発せられる光強度変調信号間のビート信号成分が、光受信器１２により受信されることを防止できる。すなわち半導体レーザ１，２から発せられるそれぞれの光強度変調信号の和成分のみが、光受信器１２により受信される。
【００１６】
上記構成において３値化信号４の帯域は、当然ながら２値のＮＲＺＩ信号３の帯域よりも狭い。従って逆相信号７および同相信号８の帯域は、いずれもＮＲＺＩ信号３の帯域よりも狭い。これにより伝送ビットレート周波数が半導体レーザ１，２の変調帯域の上限を超える場合であっても、半導体レーザ１，２を変調駆動することが可能である。本実施形態ではこのことを利用し、各半導体レーザ１，２を伝送ビットレート周波数よりも低い帯域で駆動しつつも、各半導体レーザ１，２の出力光周波数を異ならせ、各出力光を合波することにより、トータルで伝送ビットレート周波数を満たすようにしている。
【００１７】
通常、光通信に用いられるフォトディテクタの光強度対光電流の特性は、線形性に優れている。フォトディテクタにおいて波長の異なる２つの光信号を受光した場合、フォトディテクタへの入力光強度が大きいときには信号間のクロストークを生じることがある。これは、２つの光信号の中心周波数差をフォトディテクタの帯域よりも大きくしてビート成分を受信不可とした場合においても生じ得る。
【００１８】
しかしながら本実施形態によれば、一方の半導体レーザの発光時に、他方の半導体レーザの発光レベルが最低レベルとなるため、クロストークの影響をほとんど無くすることができる。
【００１９】
図３は、比較のため既存の光送信装置の構成を示す機能ブロック図である。図３の光送信装置は、デュオバイナリ方式により外部変調器を用いて強度変調光を得るようにしている。図３において、半導体レーザ１００から発せられる単一モード光１０１はプッシュプル型の光強度変調器１０２によって強度変調される。一方、図４（ａ）に示されるようなＮＲＺＩ信号１０５はローパスフィルタ１０６により帯域制限され、３値化される。これにより図４（ｂ）に示される３値化信号が生成される。この３値化信号は差動ドライバ１０７により差動増幅され、逆相信号１１３および同相信号１１４が生成される。
【００２０】
逆相信号１１３および同相信号１１４は、光強度変調器１０２の２つの光位相変調部に取り込まれる。光強度変調器１０２のＤＣバイアスレベルを調節することにより、逆相信号１１３および同相信号１１４が中間レベルであるときに光強度変調器１０２の光強度が最小となり、逆相信号１１３および同相信号１１４が最大・最小レベルであるときには光強度変調器１０２の光強度を最大とすることができる。
【００２１】
図３の構成により、光強度変調器１０２を３値化信号により駆動することにも拘わらず、図４（ｃ）に示されるような、既存の光受信器により識別可能な２値信号が生成される。また、３値化信号がローパスフィルタ１０６により帯域抑圧されているため、変調器駆動信号（逆相信号１１３および同相信号１１４）の帯域が狭くなり、光信号のスペクトル幅をコンパクトにすることが可能である。
【００２２】
しかしながらＬｉＮｂＯ３を用いた一般的な光強度変調器は、ドライバ回路に高い出力レベルを必要とするため、伝送信号のビットレートが高くなると低コスト化が難しくなる。
【００２３】
これに対し本実施形態によれば、ＮＲＺＩ信号３をローパスフィルタ５により帯域制限し、デュオバイナリ方式と同様の原理のもとで３値化信号４を生成する。そして、差動ドライバ６により３値化信号４と逆相の逆相信号７および３値化信号４と同相の同相信号８を生成する。ここまでは既存の光送信装置（図３）と同様である。しかしながら本実施形態では、それぞれ異なる周波数ｆ２，ｆ４で発光する半導体レーザ１，２を備え、逆相信号７の最大レベルにおいてのみ半導体レーザ１を発光駆動し、同相信号８の最大レベルにおいてのみ半導体レーザ２を発光駆動する。これによりＮＲＺＩ信号３のビットレートよりも低い帯域で各半導体レーザ１，２を強度変調できるようになる。
【００２４】
また、半導体レーザ１，２の出力光を光カプラ１１により合波して光ファイバに送出することで、波長光ｆ２およびｆ４が混在するものの、図４（ｃ）と同様の波形を持つ強度変調光、すなわちＮＲＺＩ信号３の情報量を失うことなく帯域をコンパクト化した強度変調光を得ることができる。
【００２５】
すなわち本実施形態によれば、帯域をコンパクト化した強度変調光を、半導体レーザ１，２を直接変調することにより生成することができる。従って光強度変調器を不要にできる。しかも半導体レーザ１，２の駆動信号レベルは光強度変調器を駆動するためのドライバ信号のレベルよりも格段に低くて済むので駆動電力を低減でき、ひいては低コスト化を促すことができる。さらには、狭帯域光フィルタを用いて周波数変調を強度変調に変換するといった作用を要しないので、狭帯域光フィルタの群遅延特性による光信号の消光比劣化といった不具合を生じることもない。これらのことから、伝送光信号の帯域をコンパクト化できる光送信装置を、消光比の劣化の虞なく低コストで提供することが可能となる。
【００２６】
［第２の実施形態］
図５は、本発明に係わる光送信装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。なお図５において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００２７】
図５においては、スライサ９と半導体レーザ１との間に、可変遅延器２０が設けられている点が特徴的である。すなわちスライサ９から出力される駆動信号は、可変遅延器２０により一定量遅延されたのち半導体レーザ１に供給される。可変遅延器２０は例えば可変遅延線路として実現され、半導体レーザ１，２の出力光周波数差（ここではｆ１−ｆ２）に応じて設定される遅延量を有し、各半導体レーザ１，２に与えられる駆動信号に位相差を持たせる。
【００２８】
本実施形態では２つの半導体レーザ１，２の発振中心周波数が異なる（ｆ１，ｆ２）ため、半導体レーザ１，２の出力光を合波して光ファイバに送出すると、各出力光の受信端への到達時間が光ファイバの色分散特性のために異なる。よって、フォトディテクタから出力される電気信号の波形は、２つの光信号のタイミングがずれた状態で足し算されるために大きく乱れることになる。
【００２９】
そこで本実施形態では、可変遅延器２０を片側の半導体レーザの駆動信号供給路に挿入し、光送信装置から受信端までのファイバ長と、２つの半導体レーザ１，２の発振周波数差に応じて遅延長を可変調節するようにする。これにより、受信端における光信号の到達タイミングを合わせる事が可能となる。これは、ファイバ色分散特性による波形変化が少ない場合には特に有効である。
【００３０】
また受信端までの伝送距離（ファイバ長）が長く色分散による波形劣化が無視できない状況では、伝送路内に分散補償器や分散補償ファイバなどを挿入すればよい。この場合、原理的には可変遅延器２０が不要になるが、現実には、半導体レーザ１，２の応答速度のばらつきが原因となって２つの光信号間でタイミングがずれる恐れがある。これに対処するには可変遅延器２０の線路長を適宜設定することをよって、２つの光信号間のタイミングを合わせるとよい。
【００３１】
以上をまとめると、半導体レーザ１，２は差動の２値化信号により直接変調されているので、一方の半導体レーザの出力光強度が１レベルにあれば、他方は必ず０レベルである。しかしながら、ファイバ伝送を行った場合には、ファイバの色分散特性によって２つの半導体レーザ出力光信号が光受信器までに到達する時間差が生じ、光受信器出力には符号間干渉が生じる。そこで本実施形態では、光送信装置の片側の駆動回路部に可変遅延器２０を設け、ファイバの伝送長と半導体レーザ１，２の発振周波数差により生じる時間差を補償するようにする。これにより第１の実施形態と同様の効果を得られるに加え、伝送路長が長い場合でも伝送波形の劣化を防止することが可能となる。またファイバ分散による波形の乱れが大きくない場合には、伝送路中に分散補償ファイバを設ける必要がなくなり、システムの低コスト化を促進することが可能になる。
【００３２】
［第３の実施形態］
図６は、本発明に係わる光送信装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図である。なお図６において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００３３】
第３の実施形態においては、光信号の占有光帯域を適切にすることで光帯域の利用効率を高めることの可能な形態を開示する。図６において、図１または図５に示される光送信装置を複数チャネル（図６では２チャネル分）分にわたり用意し、各チャネルの光送信装置から出力される強度変調光を光カプラ１１により多重して光ファイバに送出する。受信端においては光フィルタ３５により多重光を分離し、チャネルごとに設けられた光受信器３６−１，３６−２により各分離光を受信する。光送信装置の半導体レーザ３１，３２，３３，３４の出力光周波数をそれぞれｆ１，ｆ３，ｆ２，ｆ４とする。
【００３４】
図７は、図６の半導体レーザ３１，３２，３３，３４の出力光周波数ｆ１，ｆ３，ｆ２，ｆ４の配置を示す模式図である。図７おいて、チャネル１に対応する半導体レーザ３１，３２の周波数ｆ１，ｆ３（ハッチング無し）は、チャネル２に対応する半導体レーザ３３，３４の周波数ｆ２，ｆ４（ハッチング有り）と交互に配列される。すなわち一方の光送信装置からの２つの強度変調光スペクトル（ｆ１，ｆ３）が、他方の光送信装置からの２つの強度変調光スペクトル（ｆ２，ｆ４）と互い違いに配置されるようにする。
【００３５】
一方、受信端における光フィルタ３５には、マッハツェンダ干渉計や光インターリーバなどの、光周波数に対する透過率が周期的に変化するデバイスを用いるようにする。このようにすると、互い違いに合波された光信号をチャネル毎に分離でき、チャネル間クロスト−クを抑圧して良好な受信特性を実現することが可能となる。
【００３６】
なお図６においてはチャネル数が２であるが、チャネル数が増大しても本実施形態は有効である。また、受信端での光フィルタ３５として、透過率変動の周期が異なるような光フィルタを接続し、各受信器３６−１，３６−２内のフォトディテクタに所望チャネルの２つの光スペクトルのみを導くことにより、光ファイバにおける波長多重密度をさらに高めることが可能となる。
【００３７】
以上をまとめると本実施形態では、各チャネルの光送信装置に備わる２つの半導体レーザから波長の異なる２つの信号成分が送出されることにより、信号スペクトルの周波数間隔が広がることになる。そこで隣接チャネルの光信号の信号スペクトルを交互に周波数配置することにより、周波数利用効率を高めた波長多重伝送を実現することができる。
【００３８】
［第４の実施形態］
図８は、本発明に係わる光送信装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図である。なお図８において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００３９】
図８において、差動ドライバ６から出力される逆相信号７および正相信号８は、それぞれ半導体レーザ１，２に直接入力される。一方、半導体レーザ１，２にはそれぞれ直流バイアス源４３，４４が接続される。直流バイアス源４３は、逆相信号７の中間レベルを半導体レーザ１の発光閾値に一致させるべく半導体レーザ１にバイアス電流を印加する。直流バイアス源４４は、正相信号８の中間レベルを半導体レーザ２の発光閾値に一致させるべく半導体レーザ２にバイアス電流を印加する。
【００４０】
上記構成においては、２つの半導体レーザ１，２のしきい特性を利用して、ローパスフィルタ５から出力される３値化信号４２を２値化信号に変換するようにしている。これによりスライサ９，１０および基準電圧源１３，１４を省略することができる。
【００４１】
図９は、図８の半導体レーザ１，２の電流−出力光強度特性と、直流バイアスレベルとの関係を示す図である。図９に示されるように、３値化信号４の中央レベルと半導体レーザの発光閾値とが一致するように直流バイアスレベルを設定することにより、３値化信号の最高レベル（または最低レベル）においてのみ半導体レーザを発光駆動することができる。
【００４２】
よく知られているように、半導体レーザの注入電流にはしきい特性がある。すなわち半導体レーザは、閾値以下の駆動電流範囲ではＬＥＤモードで微弱な光が発光し、閾値以上の駆動電流範囲では半導体レーザ発振する。そこで本実施形態においては、＋１レベルにおいては３値化信号４が半導体レーザ１，２の閾値を超え、それ以外のレベルでは３値化信号４が閾値より十分小さくなるように、３値化信号４の振幅および半導体レーザ１，２の注入電流の直流バイアスレベルを設定するようにする。
【００４３】
なお半導体レーザを本実施形態に示すように駆動した場合には、注入電流に対する半導体レーザ光強度の非線形性のため光信号スペクトルに高次高調波成分が生じることがある。このような高調波成分は信号伝送には不必要であるので、受信端に光フィルタを設けて高調波成分を除去することにより、高調波成分間のビートによる受信特性への影響を抑圧することができる。
【００４４】
［第５の実施形態］
図１０は、本発明に係わる光送信装置の第５の実施形態を示す機能ブロック図である。なお図１０において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００４５】
本発明は多値信号の伝送にも応用することができ、図１０はその実現例を示すものである。図１０において、５値信号５１は、信号処理により４系統の２値信号５２−１〜５２−４に分解される。すなわちｎ値信号は、（ｎ−１）系統の２値信号に分解することができる。
【００４６】
複数の半導体レーザ５３−１〜５３−４は互いに異なる出力光周波数を有し、２値化信号５２−１〜５２−４により直接変調されてそれぞれ強度変調光を出力する。各強度変調光は光カプラ１１により合波されて光ファイバに送出される。各半導体レーザ５３−１〜５３−４間の発振周波数は、それぞれの発振周波数差がフォトディテクタ５４の帯域よりも十分大きくなるように設定される。光ファイバを介して受信端に到達した強度変調光はフォトディテクタ５４により光電変換され、多値化信号５６が受信再生される。
【００４７】
図１１は、図１０の信号処理部５５の構成を示す機能ブロック図である。図５において５値信号５１は４分岐されてそれぞれスライサ５５−１〜５５−４に入力される。スライサ５５−１〜５５−４はそれぞれ異なる基準電圧を発生する基準電圧源に接続され、５値信号５１が特定のレベルにある場合にのみピークを持つ２値の駆動信号を発生出力する。各駆動信号はそれぞれ半導体レーザ５３−１〜５３−４に供給され、半導体レーザ５３−１〜５３−４をオン／オフ駆動して強度変調光を発生させる。
【００４８】
図１２は、図１１の各半導体レーザ５３−１〜５３−４にそれぞれ印加される駆動信号と５値信号５１との関係を示す図である。５値信号５１は、時間の経過とともに、第１レベル（最高レベル）〜第５レベル（最低レベル）のいずれかのレベルをとる。
【００４９】
スライサ５５−１は、５値信号５１が第１レベルをとる場合にのみ、＋１レベルとなる駆動信号５２−１を生成し、この駆動信号５２−１を半導体レーザ５３−１に印加する。スライサ５５−２は、５値信号５１が第２レベル以上のレベルをとる場合にのみ、＋１レベルとなる駆動信号５２−２を生成し、この駆動信号５２−２を半導体レーザ５３−２に印加する。スライサ５５−３は、５値信号５１が第３レベル以上のレベルをとる場合にのみ、＋１レベルとなる駆動信号５２−３を生成し、この駆動信号５２−３を半導体レーザ５３−３に印加する。スライサ５５−４は、５値信号５１が第４レベル以上のレベルをとる場合にのみ、＋１レベルとなる駆動信号５２−４を生成し、この駆動信号５２−４を半導体レーザ５３−４に印加する。
【００５０】
例えば５値信号５１が第１レベルにある場合には、駆動信号５２−１〜５２−４の全てが＋１となり、全ての半導体レーザ５３−１〜５３−４がオンされる。逆に５値信号５１が第４レベルにある場合には、駆動信号５２−４のみが＋１となり、半導体レーザ５３−４だけがオンされる。このような駆動信号を生成することにより、５値信号５１の全ての状態を表す強度変調光を４つの半導体レーザ５３−１〜５３−４により生成することができる。
【００５１】
より一般的に表現すると、本実施形態では、送信すべきディジタルデータから第１レベル〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）レベルを有するｎ値信号を生成し、このｎ値信号から、当該ｎ値信号が第ｍ（１≦ｍ≦ｎ−１）レベル以上のレベルである場合にそれぞれ＋１レベルをとる第ｍ（１≦ｍ≦ｎ−１）駆動信号を生成する。そして、これらの第１〜第（ｎ−１）駆動信号を、互いに出力光周波数の異なる第１〜第（ｎ−１）の半導体レーザにそれぞれ個別に与え、各半導体レーザの出力光を合波して光伝送路に送出するようにしている。
【００５２】
このように、送信データから生成される多値信号の多値数を増やすほどに、半導体レーザの数が増えることと相反して、データ信号のビットレート周波数の３分の１、あるいは４分の１、…というように、半導体レーザの変調帯域を低減させることが可能になる。従って、超高密度光伝送をより低コストで実現することが可能となる。ちなみに本実施形態によれば、各半導体レーザ５３−１〜５３−４の変調帯域を、データ信号のビットレート周波数の５分の１にまで低減させることができる。
【００５３】
なおファイバの色分散特性により発生する各光信号間のタイミングずれなどは、図５に示されるように可変遅延器２０を設けることなどにより補正することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば半導体レーザ１，２に代えて、半導体レーザと電界吸収型光変調器（Electro Absorption optical modulator：ＥＡ変調器）とを一体化した半導体レーザモジュールを使用することもできる。この場合、ＥＡ変調器をスライサ９，１０の出力により駆動すると良い。
【００５５】
また上記各実施形態では、スライサ９，１０を用いて基準値との比較により半導体レーザ１，２の駆動信号を生成するようにした。これに代えて、ロジック回路を用いることもできる。すなわち、３値化信号のレベルが基準電圧源の電圧値を超えたときのみ１レベルを返すようなロジック回路を用いると良い。あるいは、フリップフロップ（ＦＦ）回路などを利用することもできる。ＦＦ回路を利用する場合には、３値化信号のレベルが（＋１）のときのみＦＦの出力がレベル１を返し、それ以外のレベル（０、−１）に対してはレベル０を返すようにＦＦの閾値レベルを設定すると良い。
【００５６】
さらに、本発明は実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係わる光送信装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１の半導体レーザ１の出力光周波数ｆ２と半導体レーザ２の出力光周波数ｆ４との関係を示す模式図。
【図３】比較のため既存の光送信装置の構成を示す機能ブロック図。
【図４】デュオバイナリ方式に係わるＮＲＺＩ信号、３値化信号、および強度変調出力光の各波形を示す模式図。
【図５】本発明に係わる光送信装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図。
【図６】本発明に係わる光送信装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図。
【図７】図６の半導体レーザ３１，３２，３３，３４の出力光周波数ｆ１，ｆ３，ｆ２，ｆ４の配置を示す模式図。
【図８】本発明に係わる光送信装置の第４の実施形態を示す機能ブロック図。
【図９】図８の半導体レーザ１，２の電流−出力光強度特性と、直流バイアスレベルとの関係を示す図。
【図１０】本発明に係わる光送信装置の第５の実施形態を示す機能ブロック図。
【図１１】図１０の信号処理部５５の構成を示す機能ブロック図。
【図１２】図１１の各半導体レーザ５３−１〜５３−４にそれぞれ印加される駆動信号と５値信号５１との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１，２…半導体レーザ、３…ＮＲＺＩ信号、４…３値化信号、５…ローパスフィルタ、６…差動ドライバ、７…逆相信号、８…同相信号、９，１０…スライサ、１１…光カプラ、１２…光受信器、１３，１４…基準電圧源、２０…可変遅延器、３１〜３４…半導体レーザ、３５…光フィルタ、３６−１，３６−２…光受信器、４３，４４…直流バイアス源、５３−１〜５３−４…半導体レーザ、５４…フォトディテクタ、５５…信号処理部、５５−１〜５５−４…スライサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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