(57)【要約】雑音成分をキャンセルするとともに、従来よりも構築費用が安くなる光伝送システムを提供する。光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、反転増幅して出力電気信号を生成する第２処理部とを備える。
2004070976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、
前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、
前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、反転増幅して出力電気信号を生成する第２処理部と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記光送信装置は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する出力処理部を
備えることを特徴とする請求の範囲１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記第１処理部は、
前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号を、一定の周波数を有する変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、
生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部からなり、
前記第２処理部は、
前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する光電変換部と、
生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する反転増幅部とからなる
ことを特徴とする請求の範囲２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記第１処理部は、
マッハツェンダー型外部変調器で構成され、
前記第２処理部は、
バランス型光電気変換器で構成される
ことを特徴とする請求の範囲３に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、
前記変調電気信号は、局部発信信号であり、
前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、
前記光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、
前記反転増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする請求の範囲３に記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記出力処理部は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第３伝送光ファイバへ出力する生成部と、
前記第３伝送光ファイバを通じて前記光信号を受信し、受信した光信号の偏波状態をランダムに変化させて、前記光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する偏波スクランブラとを
備えることを特徴する請求の範囲２に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記第１処理部は、
前記光送信装置から前記光ファイバを介して偏波状態がランダムに変化する光信号を受信する
ことを特徴する請求の範囲６に記載の光伝送システム。
【請求項８】
前記光受信装置は、さらに、
前記光送信装置から前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号の偏波成分を、前記第１処理部が光信号を受信する際の偏波成分と一致するように前記光信号の偏波状態を制御し、偏波状態を制御した光信号を前記第１処理部へ出力する偏波制御部を備え、
前記第１処理部は、前記偏波制御部より偏波状態が制御された光信号を受信する
ことを特徴する請求の範囲１に記載の光伝送システム。
【請求項９】
前記光信号の偏波成分は、第１偏波と第２偏波とを有し、
前記第１処理部が光信号を受け取る際の偏波成分は、第１偏波であり、
前記偏波制御部は、
前記光信号を、第１偏波を有する第１偏波信号と、第２偏波を有する第２偏波信号とに分離する分離部と、
前記第２偏波信号の偏波状態が前記第１偏波となるように前記第２偏波を回転させ、前記第１偏波を有する第３偏波信号を生成する回転部と、
前記第１偏波信号と前記第３偏波信号とを合波して、前記第１偏波のみからなる合波光信号を生成する合波部とを備え、
前記偏波状態が制御された光信号は、前記合成波である
ことを特徴する請求の範囲８に記載の光伝送システム。
【請求項１０】
前記光送信装置は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して伝送光信号を生成し、生成した伝送光信号を第３伝送光ファイバへ出力する出力処理部と、
一定の周波数を有する変調電気信号を光変換して変調光信号を生成し、生成した変調光信号を第４伝送光ファイバへ出力する変換処理部と、
前記第３伝送光ファイバを通じて前記伝送光信号を、前記第４伝送光ファイバ前記変調光信号をそれぞれ受信し、受信した前記伝送光信号と、受信した前記変調光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する多重化処理部と
を備えることを特徴する請求の範囲１に記載の光伝送システム。
【請求項１１】
前記光受信装置は、さらに、
前記光ファイバを介して前記光送信装置から多重光信号を受信し、受信した多重光信号を前記伝送光信号と前記変調光信号とに分離し、分離した前記伝送光信号を前記第１処理部へ、分離した前記変調光信号を第５伝送光ファイバへ出力する光分離部と、
前記第５伝送光ファイバを通じて前記変調光信号を受信し、受信した前記変調光信号を電気変換して、変調電気信号を生成し、生成した変調電気信号を前記第１処理部へ出力する第１光電変換部とを備え、
前記第１処理部が受信する光信号は、前記伝送光信号であり、
前記第１処理部は、
前記第１光電変換部より受信した前記伝送光信号を、前記変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部とからなり、
前記第２処理部は、
前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する第２光電変換部と、
生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する反転増幅部とからなる
ことを特徴する請求の範囲１０に記載の光伝送システム。
【請求項１２】
前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、
前記変調電気信号は、局部発信信号であり、
前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した伝送光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、
前記第２光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、
前記反転増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする請求の範囲１１に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、変調された電気信号により光信号の強度を変調して光伝送するアナログ光伝送技術、特に、光伝送系で生じる雑音成分を抑圧する技術に関する。
【背景技術】  光ファイバを用いて高速伝送を行う光伝送システムにおいて、高品質な光伝送を行う技術が、非特許文献１に開示されている。
これによると、光伝送システムは光送信装置と光受信装置とからなり、光送信装置と光受信装置とは２つの光ファイバにて接続されている。
光送信装置では、伝送すべき無線周波数信号（以下、「ＲＦ信号」という。）により、光受信装置へ送信する光信号の強度を変調し、さらに、強度変調した光信号から互いの位相関係が逆相の関係となる２つの光信号を生成し、生成した２つの光信号をそれぞれ個別の光ファイバを介して光受信装置へ出力する。
光受信装置では、個別の光ファイバを介して光送信装置より２つの光信号を受け取ると、受け取った２つの光信号をそれぞれ電気信号へ変換し、変換した電気信号のうち何れかの電気信号の位相を逆相にして他方の電気信号へ加算する。
これにより、光送信装置より受信した２つの光信号の強度変調成分であるＲＦ信号は逆相であるため、電気信号へそれぞれ変換した後、加算する際には同相となり、互いに加算されることになる。また、光送信装置より受信した２つの光信号雑音成分は同相であるため、加算する際には逆相となり、互いにキャンセルされることになる。これにより、高品質な光伝送を実現することができる。
上記に示す光伝送システムでは、雑音成分をキャンセルさせるためには、光送信装置と光受信装置との間に２本の光ファイバを設ける必要があり、光伝送システムを構築する際に費用が高くなるという原因になっている。そのため、従来の光伝送システムを商用のシステムへ導入することは困難である。
【非特許文献１】  「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ  ＴＨＥＯＲＹ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」、ＩＥＥＥ発行、ＶＯＬ．４６、ＮＯ．１２、ＰＰ．２０８３−２０９１、ＤＥＣＥＭＢＥＲ  １９９８
【発明の開示】
本発明は、雑音成分をキャンセルするとともに、従来よりも構築費用が安くなる光伝送システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、反転増幅して出力電気信号を生成する第２処理部とを備えることを特徴とする。
この構成によると、光伝送システムは、光受信装置にて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を生成し、生成した２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、反転増幅して出力電気信号を生成することができる。これにより、従来の光伝送システムのように、光受信装置側で、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を受信する必要がなくなる、つまり、光送信装置と光受信装置とを２本の光ファイバにて接続する必要がなくなり、構築費用が安くなる。さらに、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換して、変換された２つの電気信号の一方を反転すると、互いの電気信号は同相となり、互いの雑音成分は逆相とすることができる。これにより、出力電気信号を生成する際には、雑音成分の位相はキャンセルされ、高品質な出力電気信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、光伝送システム１の構成を示すブロック図である。
図２は、光学的周波数変換部２０２の構成を示す図である。
図３は、光学的周波数変換部２０２の断面図である。
図４は、バランス型光電気変換部２０３の構成を示すブロック図である。
図５は、光伝送システム１Ａの構成を示すブロック図である。
図６は、偏波スクランブラ１０３Ａの動作を示す図である。
図７は、光伝送システム１Ｂの構成を示すブロック図である。
図８は、偏波制御部２０５Ｂの構成を示す図である。
図９は、光伝送システム１Ｃの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】１．第１の実施の形態
本発明に係る第１の実施の形態としての光伝送システム１について説明する。
光伝送システム１は、図１に示すように、光送信装置１０、光受信装置２０及び光ファイバ３０から構成されている。光送信装置１０と光受信装置２０とは、光ファイバ３０にて接続されている。
光送信装置１０は、中間周波数信号（以下、「ＩＦ信号」という。）を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバ３０を介して光受信装置２０へ送信する。光受信装置２０は、光ファイバ３０を介して光送信装置１０より光信号を受け取り、受け取った光信号を用いて、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を携帯電話機４０へ送信する。ＩＦ信号とは、ＲＦ信号の周波数と異なる周波数を有する電気信号であり、一般には、ＲＦ信号より低い周波数を有する。
１．１  光送信装置１０の構成
光送信装置１０は、図１に示すように、ＩＦ信号入力部１０１及び電気光変換部１０２から構成されている。
（１）ＩＦ信号入力部１０１
ＩＦ信号入力部１０１は、光受信装置２０へ伝送すべき信号であるＩＦ信号の入力を受け付け、受け付けたＩＦ信号を電気光変換部１０２へ出力する。
（２）電気光変換部１０２
電気光変換部１０２は、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＩＦ信号入力部１０１よりＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ３０を介して光受信装置２０へ出力する。
ここで、電気光変換部１０２の実現方法を半導体レーザモジュールを用いて、以下に簡単に説明する。
半導体レーザモジュールは、通常、レーザチップと、光信号を一定出力にて動作するように制御するモニタＰＤと、温度制御するペルチェクーラと、反射光を防ぐアイソレータと、第１及び第２レンズを有している。
半導体レーザモジュールは、ＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号をレーザチップにより光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第１レンズ、アイソレータ及び第２レンズの順に通過させ、光ファイバへ出力する。
なお、上記にて示す半導体レーザモジュールは、アイソレータを有しているとしたが、これに限定されない。アイソレータを有していない半導体レーザモジュールであってもよい。このとき、半導体レーザモジュールは、生成した光信号を第１レンズ、第２レンズの順に通過させ、光ファイバへ出力する。なお、レンズも用いられず、直接光ファイバに結合される場合もある。
１．２  光受信装置２０の構成
光受信装置２０は、図１に示すように、ＬＯ信号入力部２０１、光学的周波数変換部２０２、バランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４から構成されており、光学的周波数変換部２０２とバランス型光電気変換部２０３とは、光ファイバ２１０、２１１にて接続されている。
（１）ＬＯ信号入力部２０１
ＬＯ信号入力部２０１は、光送信装置１０より受け取った光信号を強度変調するために一定の周波数を有する局部発信信号（以下、「ＬＯ信号」という。）の入力を受け付け、受け付けたＬＯ信号を光学的周波数変換部２０２へ出力する。
ここで、ＬＯ信号が有する周波数は、ＲＦ信号の周波数（以下、「ＲＦ周波数」という。）と同等である。
（２）光学的周波数変換部２０２
光学的周波数変換部２０２は、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、図２は光学的周波数変換部２０２の構成を示し、図３は図２のＸ１−Ｘ２における光学的周波数変換部２０２の断面を示す。
光学的周波数変換部２０２は、図２及び図３にて示すように、ニオブ酸リチウム結晶（以下、「ＬＮ」という。）にて生成されたＺカットのＬＮ基盤層３３０と、導波路３０１と、ホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、終端抵抗３２０と、偏光子３２１と、ＬＮブロック３２２と、ガラスキャピラリ３２３、３２４と、二酸化ケイ素からなるバッファ層３３１とを有している。
導波路３０１は、チタン（Ｔｉ）をＬＮ基盤層３３０の表面に熱拡散することにより形成されている。導波路３０１の一端は、偏光子３２１を介して光ファイバ３０と接続され、他端はＹ分岐３０２にて２つの導波路（以下、「第１同波路」、「第２導波路」という。）に分岐され、分岐された第１及び第２導波路は、結合点３０３にて結合され、結合後、Ｙ分岐３０４にて、再び２つの導波路（以下、「第３同波路」、「第４導波路」という。）に分岐され、分岐された第３及び第４導波路は、それぞれガラスキャピラリ３２３、３２４を介して、光ファイバ２１０及び光ファイバ２１１へ接続される。
ここで、導波路３０１は、Ｙ分岐３０２において、導波路３０１が光ファイバより光信号を受け取る受取点から第１及び第２導波路に分岐される点までの長さを完全結合長の半分とする。また、Ｙ分岐３０４においても、結合点３０３から第３及び第４導波路に分岐される点までの長さを完全結合長の半分とする。これにより、Ｙ分岐３０２、３０４は、３ｄＢ結合器と同様の働きをすることになる。つまり、Ｙ分岐３０２、３０４は、受け取った光電力を半分ずつに分岐することができる。光電力を半分ずつに分岐する原理は公知であるため、説明は省略する。
さらに、ＬＮ基盤層３３０がＺカットである場合には、図３にて示すように光学的周波数変換部２０２のホット電極３１０及びグランド電極３１１は、Ｙ分岐３０２にて分岐された２つの導波路３０１の真上になる配置となるため（なお、ここでは、グランド電極３１１が第１導波路の真上にあり、ホット電極３１０が第２導波路の真上にあるとする。）、第１及び第２導波路を通過する光の電極金属による吸収損を避けるために、バッファ層３３１がホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、ＬＮ基盤層３３０との間に設けられている。なお、図２では、光学的周波数変換部２０２の構成を分かりやすくするために、ホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、ＬＮ基盤層３３０との間のバッファ層３３１が省略されているが、実際には、バッファ層３３１は、図３にて示すように、ホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、ＬＮ基盤層３３０との間に設けられている。
ホット電極３１０の一端は、ＬＯ信号入力部２０１と接続しており、他端は、終端抵抗３２０と接続している。また、グランド電極３１１、３１２は、接地されている。
光学的周波数変換部２０２は、光ファイバ３０を介して光送信装置１０より光信号を受け取ると、Ｙ分岐３０２にて、受け取った光信号の光電力が等しくなるように、受け取った光信号を第１導波路及び第２導波路へ分岐する。次に、光学的周波数変換部２０２は、ＬＯ信号入力部２０１にて受け付けたＬＯ信号をホット電極３１０に印加することにより、ホット電極３１０とグランド電極３１１との間、及びホット電極３１０とグランド電極３１１との間に電界を生じさせる。これにより、第１及び第２導波路の屈折率が変化し、第１及び第２導波路を通過するそれぞれの光信号は、それぞれΦと−Φの位相変化を受ける。光学的周波数変換部２０２は、結合点３０３にて、位相変化を受けた２つの光信号を結合、干渉して、光送信装置１０より受け取った光信号の強度を変調し、強度変調した光信号（以下、「強度変調光信号」という。）を生成する。このとき、ホット電極３１０にＬＯ信号を印加することにより、強度変調成分は、ＩＦ信号の周波数（以下、「ＩＦ周波数」という。）からＲＦ周波数に変換されている。
次に、光学的周波数変換部２０２は、Ｙ分岐３０４では、強度変調光信号は、３ｄＢ結合器と同様の働きによる影響と、第１及び第２導波路にてＬＯ信号を印加した影響とにより、強度変調成分が強度変調光信号の強度変調成分と逆相の光信号（以下、「第１光信号」という。）３４０と、強度変調成分が強度変調光信号の強度変調成分と同相の光信号（以下、「第２光信号」という。）３４１とに分岐され、第１光信号３４０は、第３導波路を通過し、光ファイバ２１０を介してバランス型光電気変換部２０３へ出力され、第２光信号３４１は、第４導波路を通過し、光ファイバ２１１を介してバランス型光電気変換部２０３へ出力される。
なお、強度変調の原理と、第１光信号３４０及び第２光信号３４１との強度変調成分が逆位相の関係となる原理とは、公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。これに関する詳細な説明は、小西良弘監修、山本杲也著による「マルチメディア伝送技術選書  光ファイバ通信技術」（日刊工業新聞社）に記述されている。
（３）バランス型光電気変換部２０３
バランス型光電気変換部２０３は、光学的周波数変換部２０２から光ファイバ２１０及び２１１を介して、受信した第１及び第２光信号をそれぞれ電気信号に電気変換し、電気変換した２つの電気信号から、ＲＦ信号を生成する。なお、以降では、第１及び第２光信号を電気変換した電気信号をそれぞれ第１ＲＦ信号及び第２ＲＦ信号という。
バランス型光電気変換部２０３は、一例として図４にて示すように、第１フォトダイオード（以下、「第１ＰＤ」という。）３５０、第２フォトダイオード（以下、「第２ＰＤ」という。）３５１と電源電圧部３５３とコンデンサ３５４とを有している。第１ＰＤと第２ＰＤとは接続部３５２にて直列接続され、第１ＰＤの他端は接地され、第２ＰＤの他端は電源電圧部３５３と接続されている。
第１ＰＤ３５０は、光学的周波数変換部２０２より光ファイバ２１０を介して、第１光信号３４０を受光すると、受光した第１光信号３４１を電気変換して第１ＲＦ信号を生成し、第２ＰＤ３５１は、光学的周波数変換部２０２より光ファイバ２１１を介して、第２光信号３４１を受光すると、受光した第２光信号３４１を電気変換して第２ＲＦ信号を生成する。
接続部３５２において、第１ＲＦ信号と第２ＲＦ信号とが同相で加算され、ＲＦ信号が生成される。なぜなら、第１ＰＤ３５０にて生成した第１ＲＦ信号は、電源電圧部３５３の方向へ出力されるため、位相が反転することになる。つまり、第２ＰＤ３５１にて生成した第２ＲＦ信号と同相となる。
このとき、従来技術と同様に、バランス型光電気変換部２０３にて受け取った第１及び第２光信号に含まれる雑音成分の位相は同相の関係にあるため、第１ＰＤ３５０及び第２ＰＤ３５１から出力されるそれぞれの雑音成分の位相は逆相の関係となる。そのため、接続部３５２において、雑音成分は、互いにキャンセルされることになる。
さらに、バランス型光電気変換部２０３は、接続部３５２にて生成したＲＦ信号をコンデンサ３５４を介して送信部２０４へ出力する。
（４）送信部２０４
送信部２０４は、アンテナ２２０を有しており、バランス型光電気変換部２０３よりＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号をアンテナ２２０を介して携帯電話機４０へ送信する。
１．３  光伝送システム１の動作
光送信装置１０の電気光変換部１０２は、ＩＦ信号入力部１０１より伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を光受信装置２０へ光ファイバ３０を介して出力する。
光受信装置２０の光学的周波数変換部２０２は、光ファイバ３０を介して光送信装置１０より光信号を受け取り、受け取った光信号を強度変調して、強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号から第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０及び光ファイバ２１１を介してバランス型光電気変換部２０３へ出力する。
次に、バランス型光電気変換部２０３は、光学的周波数変換部２０２より第１及び第２光信号をそれぞれ第１ＰＤ３５０及び第２ＰＤ３５１にて受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して、第１及び第２ＲＦ信号を生成する。次に、バランス型光電気変換部２０３は、接続部３５２にて、第１ＲＦ信号と第２ＲＦ信号とを同相で加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４へ出力する。送信部２０４は、バランス型光電気変換部２０３よりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０を介して携帯電話機４０へ送信する。
これにより、２つの光信号の強度変調成分であるＲＦ信号は互いに加算され、雑音成分は互いにキャンセルされることとなり、高品質な光伝送を実現することができる。
１．４  第１の実施の形態のまとめ
以上説明したように、光伝送システム１において、光送信装置１０と光受信装置２０との間に１本の光ファイバを設けるだけでよいため、従来の光伝送システムよりも構築費用が安くなる。さらに、光送信装置１０では、光学的周波数変換部２０２とバランス型光電気変換部２０３とを用いて、雑音成分がキャンセルされたＲＦ信号を生成することができる。
また、従来の光伝送システムでは、光送信装置と光受信装置との間にて、個別の光ファイバを介して伝送される２つの光信号が光位相レベルで一致するように遅延時間の調整を行う必要があるが、光伝送システム１においては、遅延時間の調整を光受信装置２０側のみで行えばよく、集積化等により遅延時間の調整が容易となる。
なお、上記の光学的周波数変換部２０２において、第１同波路及び第２同波路の双方に電界が生じるような構成としたが、これに限定されない。第１同波路及び第２同波路のうち何れかの同波路のみに電界が生じるような構成としてもよい。
また、上記の光学的周波数変換部２０２ではホット電極を１つとしたが、これに限定されない。ホット電極を２つ備える２電極型であってもよい。２電極型の場合の動作は、上記に示したホット電極が１つの場合と同様であり、強度変調によって生成される強度変調光信号の強度変調成分はＲＦ周波数となる。
また、上記の光学的周波数変換部２０２は、チャープ型のマッハツェンダー型外部変調器であるとしたが、ゼロチャープ型のマッハツェンダー型外部変調器であってもよい。ゼロチャープ型のマッハツェンダー型外部変調器の動作は、チャープ型のマッハツェンダー型外部変調器の動作と同様である。
なお、バランス型光電気変換部２０３において、第１ＰＤの他端は接地され、第２ＰＤの他端は電源電圧部３５３と接続されているとしたが、これに限定されない。第１ＰＤの他端を電源電圧部３５３と接続し、第２ＰＤの他端を接地してもよい。この場合においても、雑音成分がキャンセルされたＲＦ信号を生成することができる。
なお、光送信装置１０より受信した光信号を分岐する場合に、Ｙ分岐を用いたが、Ｙ分岐の代わりに、受け取った光電力を半分ずつに分岐することができるデバイスであってもよい。また、強度変調光信号を分岐する場合も同様に、Ｙ分岐の代わりに、受け取った光電力を半分ずつに分岐することができるデバイスであってもよい。ここで、Ｙ分岐の代わりとなるデバイスの一例は、３ｄＢ結合器である。
２．第２の実施の形態
本発明に係る第２の実施の形態としての光伝送システム１Ａについて説明する。
光伝送システム１Ａは、図５に示すように、光送信装置１０Ａ、光受信装置２０Ａ及び光ファイバ３０Ａから構成されている。光送信装置１０Ａと光受信装置２０Ａとは、光ファイバ３０Ａにて接続されている。
光送信装置１０Ａは、ＩＦ信号を光信号に変換し、さらに、変換した光信号の偏波状態を無偏波状態にし、無偏波状態の光信号を光ファイバ３０Ａを介して光受信装置２０Ａへ送信する。光受信装置２０Ａは、光ファイバ３０Ａを介して光送信装置１０Ａより無偏波状態の光信号を受け取り、受け取った無偏波状態の光信号を用いて、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を携帯電話機４０Ａへ送信する。
２．１  光送信装置１０Ａの構成
光送信装置１０Ａは、図５に示すように、ＩＦ信号入力部１０１Ａ、電気光変換部１０２Ａ及び偏波スクランブラ１０３Ａから構成されており、電気光変換部１０２Ａと偏波スクランブラ１０３Ａとは、光ファイバ１１０Ａにて接続さている。
（１）ＩＦ信号入力部１０１Ａ
ＩＦ信号入力部１０１Ａは、光受信装置２０Ａへ伝送すべき信号であるＩＦ信号の入力を受け付け、受け付けたＩＦ信号を電気光変換部１０２Ａへ出力する。
（２）電気光変換部１０２Ａ
電気光変換部１０２Ａは、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＩＦ信号入力部１０１ＡよりＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を、光変換して偏波状態が直線偏波である光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ１１０Ａを介して偏波スクランブラ１０３Ａへ出力する。
（３）偏波スクランブラ１０３Ａ
偏波スクランブラ１０３Ａは、電気光変換部１０２Ａより光ファイバ１１０Ａを介して光信号を受け取り、受け取った光信号の偏波状態がランダムとなる無偏光状態に調整し、無偏光状態に調整した光信号を光ファイバ３０Ａを介して光受信装置２０Ａへ出力する。
ここで、羽鳥他著による「通信工学１」（コロナ社出版）を引用文献として、偏波スクランブラ１０３Ａについて、以下に説明する。
偏波スクランブラ１０３Ａは、具体的には、偏波変調器であり、直線偏波である入射光の入力点において、２つの直交する偏波すなわちＴＥ偏波及びＴＭ偏波を同時に与え、印加電圧によって両偏波間の位相差を変化させることにより、変調を行う。
ＴＥ偏波及びＴＭ偏波を同時発生させるために、入射光の偏波状態を直線偏波にして、偏波スクランブラの導波路断面の軸に対して４５度傾けて入射させる。
このとき、導波路における両偏波の伝搬速度が異なるため、出力端で見た両偏波の位相差は、印加電圧の大きさによって、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、１３５°、９０°、４５°、０°の順に変化する。
これに伴い、偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態は、直線偏波、楕円偏波、円偏波、楕円偏波、円偏波、直線偏波（最初の直線偏波と直交している）、そしてこの逆の順に変化する。
図６（ａ）は、出力端で見た両偏波の位相差が０度の場合、つまり偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態が直線偏波である場合を示す図であり、図６（ｂ）は、出力端で見た両偏波の位相差が９０度の場合、つまり偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態が円偏波である場合を示す図であり、図６（ｃ）は、出力端で見た両偏波の位相差が１８０度の場合、つまり偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態が直線偏波である場合を示す図である。なお、図６は、引用文献に記載されている図である。
偏波スクランブラ１０３Ａはこの変化を毎秒５×１０９回繰り返すことにより、偏波状態をランダム、つまり無偏波状態とすることができる。
２．２  光受信装置２０Ａの構成
光受信装置２０Ａは、図５に示すように、ＬＯ信号入力部２０１Ａ、光学的周波数変換部２０２Ａ、バランス型光電気変換部２０３Ａ及びアンテナ２２０Ａを有する送信部２０４Ａから構成されており、光学的周波数変換部２０２Ａとバランス型光電気変換部２０３Ａとは、光ファイバ２１０Ａ、２１１Ａにて接続されている。
ＬＯ信号入力部２０１Ａ、バランス型光電気変換部２０３Ａ及び送信部２０４Ａは、第１の実施の形態にて示したＬＯ信号入力部２０１、バランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４と同様であるため、説明は省略する。
（１）光学的周波数変換部２０２Ａ
光学的周波数変換部２０２Ａは、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様の構成である。
光学的周波数変換部２０２Ａは、光ファイバ３０Ａを介して光送信装置１０Ａより無偏光状態に調整した光信号を受け取る。次に、光学的周波数変換部２０２Ａは、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様に、ＬＯ信号入力部２０１Ａより受け取ったＬＯ信号を用いて、光送信装置１０Ａより受け取った無偏光状態に調整した光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号及び第２光信号を生成する。光学的周波数変換部２０２Ａは、生成した第１光信号を光ファイバ２１０Ａを介してバランス型光電気変換部２０３Ａへ出力し、生成した第２光信号を光ファイバ２１１を介してバランス型光電気変換部２０３Ａへ出力する。
２．３  光伝送システム１Ａの動作
光送信装置１０Ａの電気光変換部１０２Ａは、ＩＦ信号入力部１０１Ａより伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を偏波スクランブラ１０３Ａへ出力する。偏波スクランブラ１０３Ａは、電気光変換部１０２Ａより光信号を受け取ると、受け取った光信号の偏波状態を無偏光状態に調整し、無偏光状態に調整した光信号を光受信装置２０Ａへ光ファイバ３０Ａを介して出力する。
光受信装置２０Ａの光学的周波数変換部２０２Ａは、光ファイバ３０Ａを介して光送信装置１０Ａより無偏光状態に調整した光信号を受け取り、受け取った無偏光状態に調整した光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０Ａ及び光ファイバ２１１Ａを介してバランス型光電気変換部２０３Ａへ出力する。
次に、バランス型光電気変換部２０３Ａは、光学的周波数変換部２０２Ａより第１及び第２光信号を受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して、第１及び第２ＲＦ信号を生成し、生成した第１ＲＦ信号の位相を逆相にして、第２ＲＦ信号へ加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４Ａへ出力する。送信部２０４Ａは、バランス型光電気変換部２０３ＡよりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０Ａを介して携帯電話機４０Ａへ送信する。
通常、光学的周波数変換部２０２Ａなどの外部変調器においては、入力可能な光電力は、光信号の偏波面に依存する。そのため、入力される光信号の偏光状態によって、入力される光信号の割合を示す結合効率が大きく変わるので、入力される光信号を無偏光状態にすることによって、入力される光信号電力の１／２を結合させることができる。なぜなら、光信号を入射する際に、その偏波面が、外部変調器に入射される偏波面と直交している場合には入射電力が「０」となり、外部変調器に入射される偏波面と同一の場合にはその光信号の全ての光電力が入射される。全ての光電力が入射されるときの割合を「１」とすると、入力される光信号の偏波面がランダムになっていると、光信号は直交する２つの軸に分離すると、ちょうど電力が１／２ずつになるからである。
光信号の偏波状態を調整しない場合には、光送信装置１０Ａより出力される光信号は直線偏波であり、光ファイバ３０Ａの設置状態によっては、結合効率が大きく劣化する場合がある。そこで、光信号の偏波状態を無偏光状態に調整することにより、安定した結合効率の向上が実現できる。
２．４  第２の実施の形態のまとめ
以上説明したように、光伝送システム１Ａにおいて、光送信装置１０Ａと光受信装置２０Ａとの間に１本の光ファイバを設けるだけでよいため、従来の光伝送システムよりも構築費用が安くなる。さらに、光送信装置１０Ａでは、光学的周波数変換部２０２Ａとバランス型光電気変換部２０３Ａとを用いて、雑音成分がキャンセルされたＲＦ信号を生成することができる。
また、従来の光伝送システムでは、光送信装置と光受信装置との間にて、個別の光ファイバを介して伝送される２つの光信号が光位相レベルで一致するように遅延時間の調整を行う必要があるが、光伝送システム１Ａにおいては、遅延時間の調整を光受信装置２０Ａ側のみで行えばよく、集積化等により遅延時間の調整が容易となる。
また、光伝送システム１Ａにおいて、光送信装置１０Ａより光受信装置２０Ａへ出力する光信号の偏波状態を無偏光状態に調整して出力することにより、結合効率の向上をも実現できる。
２．５  第２の実施の形態の変形例
ここでは、第２の実施の形態の変形例としての光伝送システム１Ｂについて説明する。
光伝送システム１Ｂは、図７に示すように、光送信装置１０Ｂ、光受信装置２０Ｂ及び光ファイバ３０Ｂから構成されている。光送信装置１０Ｂと光受信装置２０Ｂとは、光ファイバ３０Ｂにて接続されている。
光送信装置１０Ｂは、ＩＦ信号を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバ３０Ｂを介して光受信装置２０Ｂへ送信する。光受信装置２０Ｂは、光ファイバ３０Ｂを介して光送信装置１０Ｂより光信号を受け取り、受け取った光信号を用いて、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を携帯電話機４０Ｂへ送信する。
２．５．１  光送信装置１０Ｂの構成
光送信装置１０Ｂは、図７に示すように、ＩＦ信号入力部１０１Ｂ及び電気光変換部１０２Ｂから構成されている。
ＩＦ信号入力部１０１Ｂ及び電気光変換部１０２Ｂは、第１の実施の形態で示したＩＦ信号入力部１０１及び電気光変換部１０２と同様であるため、説明は省略する。
２．５．２  光受信装置２０Ｂの構成
光受信装置２０Ｂは、図７に示すように、ＬＯ信号入力部２０１Ｂ、光学的周波数変換部２０２Ｂ、バランス型光電気変換部２０３Ｂ、アンテナ２２０Ｂを有する送信部２０４Ｂ及び偏波制御部２０５Ｂから構成されており、光学的周波数変換部２０２Ｂとバランス型光電気変換部２０３Ｂとは、光ファイバ２１０Ｂ、２１１Ｂにて接続され、光学的周波数変換部２０２Ｂと偏波制御部２０５とは、偏波保持ファイバ２１２Ｂにて接続されている。偏波保持ファイバ２１２Ｂの一例は、パンダ光ファイバである。
ＬＯ信号入力部２０１Ｂ、バランス型光電気変換部２０３Ｂ及び送信部２０４Ｂは、第１の実施の形態にて示したＬＯ信号入力部２０１、バランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４と同様であるため、説明は省略する。
また、光学的周波数変換部２０２Ｂなどの外部変調器においては、入力可能な光電力は、光信号の偏波面に依存する。なお、ここで示す光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波状態が水平偏波である光信号を受け取ることとし、以下説明する。
（１）偏波制御部２０５Ｂ
偏波制御部２０５Ｂは、受信した光信号から、偏波状態が水平偏波である水平光信号と偏波状態が垂直偏波である垂直光信号とに分離し、分離した水平光信号及び垂直光信号から偏波状態が水平偏波のみの光信号（以下、「合波光信号」という。）を生成する。
偏波制御部２０５Ｂは、一例として図８に示すようにコリメータレンズ４０１Ｂ、４０２Ｂ、４０３Ｂ、偏波分離素子４０４Ｂ、光信号の偏波状態を垂直偏波から水平偏波へと回転させる波長板４０５Ｂ及び偏波保持カプラ４０６Ｂから構成されている。コリメータレンズ４０１Ｂは、光ファイバ３０Ｂと接続されている。偏波保持カプラ４０６Ｂは、偏波保持ファイバ２１２Ｂと接続されている。偏波分離素子４０４Ｂは、一例として、ルチル結晶である。
偏波制御部２０５Ｂは、コリメータレンズ４０１Ｂにて光送信装置１０Ｂから光ファイバ３０を介して光信号を受信し、受信した光信号を偏波分離素子４０４Ｂにて、垂直光信号と水平光信号とに分離する。
分離された垂直光信号は、偏波分離素子４０４Ｂを通過後、波長板４０５Ｂにて、偏波状態が水平偏波となるように回転され、回転された垂直光信号（以下、「回転光信号」という。）は、コリメータレンズ４０２Ｂを介して偏波保持カプラ４０６Ｂへ入射される。
分離された水平光信号は、偏波分離素子４０４Ｂを通過後、コリメータレンズ４０３Ｂを介して偏波保持カプラ４０６Ｂへ入射される。
偏波保持カプラ４０６Ｂは、回転光信号と水平光信号とを合波して、合波光信号を生成し、生成した合波光信号を偏波保持ファイバ２１２Ｂを介して光学的周波数変換部２０２Ｂへ出力する。
（２）光学的周波数変換部２０２Ｂ
光学的周波数変換部２０２Ｂは、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様の構成である。
光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波制御部２０５Ｂより偏波保持ファイバ２１２Ｂを介して合波光信号を受け取る。次に、光学的周波数変換部２０２Ｂは、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様に、ＬＯ信号入力部２０１Ｂより受け取ったＬＯ信号を用いて、偏波制御部２０５Ｂより受け取った合波光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号及び第２光信号を生成する。光学的周波数変換部２０２Ｂは、生成した第１光信号を光ファイバ２１０Ｂを介してバランス型光電気変換部２０３Ｂへ出力し、生成した第２光信号を光ファイバ２１１Ｂを介してバランス型光電気変換部２０３Ｂへ出力する。
２．５．３  光伝送システム１Ｂの動作
光送信装置１０Ｂの電気光変換部１０２Ｂは、ＩＦ信号入力部１０１Ｂより伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を光受信装置２０Ｂへ光ファイバ３０Ｂを介して出力する。
光受信装置２０Ｂの偏波制御部２０５Ｂは、光ファイバ３０Ｂを介して光送信装置１０Ｂより光信号を受け取り、受け取った光信号の偏波状態を水平偏波に調整、つまり合波光信号を生成し、生成した合波光信号を光学的周波数変換部２０２Ｂへ出力する。光学的周波数変換部２０２Ｂは、合波光信号を偏波制御部２０５Ｂより受け取り、受け取った合波光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０Ｂ及び光ファイバ２１１Ｂを介してバランス型光電気変換部２０３Ｂへ出力する。
次に、バランス型光電気変換部２０３Ｂは、光学的周波数変換部２０２Ｂより第１及び第２光信号を受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して、第１及び第２ＲＦ信号を生成し、生成した第１ＲＦ信号の位相を逆相にして、第２ＲＦ信号に加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４Ｂへ出力する。送信部２０４Ｂは、バランス型光電気変換部２０３ＢよりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０Ｂを介して携帯電話機４０Ｂへ送信する。
２．５．４  光伝送システム１Ｂのまとめ
光伝送システム１Ｂにおいて、光受信装置２０Ｂ側にて、偏波制御部２０５Ｂを設けることにより、光学的周波数変換部２０２Ｂが受け取ることができる偏波状態となるように光信号の偏波状態を調整することができる。これにより、光学的周波数変換部２０２Ｂでの結合効率を高めること、つまり、光信号の結合状態を高めることができる。
なお、ここでは、光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波状態が水平偏波である光信号を受け取ることとしたが、光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波状態が垂直偏波である光信号を受け取ってもよい。このとき、偏波分離素子４０４Ｂを通過した水平光信号の偏波状態を回転させて、偏波状態が回転した水平光信号と垂直光信号とを合波して偏波状態が垂直偏波のみからなる光信号を生成し、生成した光信号を偏波保持ファイバ２１２Ｂへ出力するようにすればよい。
３．その他の変形例
なお、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記の実施の形態において、ＬＯ信号を光受信装置側にて入力する構成としたが、これに限定されない。
ＬＯ信号を光送信装置側で入力する構成としてもよい。このときの、光伝送システム１Ｃについて以下に説明する。
光伝送システム１Ｃは、図９に示すように、光送信装置１０Ｃ、光受信装置２０Ｃ及び光ファイバ３０Ｃから構成されている。光送信装置１０Ｃと光受信装置２０Ｃとは、光ファイバ３０Ｃにて接続されている。
光送信装置１０Ｃは、ＩＦ信号を光変換にてＩＦ光信号に変換、及びＬＯ信号を光変換にてＬＯ光信号に変換する。光送信装置１０Ｃは、ＩＦ光信号とＬＯ光信号とを多重化し、多重化した光信号を光ファイバ３０Ｃを介して光受信装置２０Ｃへ送信する。光受信装置２０Ｃは、光ファイバ３０Ｃを介して光送信装置１０Ｃより多重化した光信号を受け取り、受け取った多重化した光信号より、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を携帯電話機４０Ｃへ送信する。
（Ａ）光送信装置１０Ｃの構成
光送信装置１０Ｃは、図９に示すように、ＩＦ信号入力部１０１Ｃ、第１電気光変換部１０５Ｃ、ＬＯ信号入力部１０６Ｃ、第２電気光変換部１０７Ｃ、及び光多重部１０８Ｃから構成されている。第１電気光変換部１０５Ｃと光多重部１０８Ｃとは、光ファイバ１１１Ｃにて接続され，第２電気光変換部１０７Ｃと光多重部１０８Ｃとは、光ファイバ１１２Ｃにて接続されている。
ＩＦ信号入力部１０１Ｃは、光受信装置２０Ｃへ伝送すべき信号であるＩＦ信号の入力を受け付け、受け付けたＩＦ信号を第１電気光変換部１０５Ｃへ出力する。
第１電気光変換部１０５Ｃは、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＩＦ信号入力部１０１ＣよりＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して、ＩＦ光信号を生成し、生成したＩＦ光信号を光ファイバ１１１Ｃを介して光多重部１０８Ｃへ出力する。
ＬＯ信号入力部１０６Ｃは、ＬＯ信号の入力を受け付け、受け付けたＬＯ信号を第２電気光変換部１０７Ｃへ出力する。
第２電気光変換部１０７Ｃは、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＬＯ信号入力部１０６ＣよりＬＯ信号を受け取ると、受け取ったＬＯ信号を、ＩＦ光信号とは波長が異なる光を用いて光変換してＬＯ光信号を生成し、生成したＬＯ光信号を光ファイバ１１２Ｃを介して光多重部１０８Ｃへ出力する。
光多重部１０８Ｃは、具体的には、光合波器であり、第１電気光変換部１０５Ｃより光ファイバ１１１Ｃを介してＩＦ光信号を受け取り、さらに、第２電気光変換部１０７Ｃより光ファイバ１１２Ｃを介してＬＯ光信号を受け取る。受け取ったＩＦ光信号及びＬＯ光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を光ファイバ３０Ｃを介して光受信装置２０Ｃへ出力する。
（Ｂ）光受信装置２０Ｃの構成
光受信装置２０Ｃは、図９に示すように、光学的周波数変換部２０２Ｃ、バランス型光電気変換部２０３Ｃ、アンテナ２２０Ｃを有する送信部２０４Ｃ、光分離部２０６Ｃ及び光電気変換部２０７Ｃから構成されている。光学的周波数変換部２０２Ｃとバランス型光電気変換部２０３Ｃとは、光ファイバ２１０Ｃ、２１１Ｃにて接続され、光分離部２０６Ｃと光電気変換部２０７Ｃとは、光ファイバ２１３Ｃにて接続され、光分離部２０６Ｃと光学的周波数変換部２０２Ｃとは、光ファイバ２１４Ｃにて接続されている。
バランス型光電気変換部２０３Ｃ及び送信部２０４Ｃは、第１の実施の形態にて示したバランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４と同様であるため、説明は省略する。
光分離部２０６は、具体的には、光分波器であり、光ファイバ３０Ｃを介して光送信装置１０Ｃより多重光信号を受け取ると、受け取った多重光信号を分離して、ＩＦ光信号及びＬＯ光信号を取得する。光分離部２０６Ｃは、取得したＩＦ光信号を光ファイバ２１４Ｃを介して光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力し、取得したＬＯ光信号を光ファイバ２１３Ｃを介して光電気変換部２０７Ｃへ出力する。
光電気変換部２０７Ｃは、具体的には、フォトダイオードである。光電気変換部２０７Ｃは、光分離部２０６Ｃより光ファイバ２１３Ｃを介してＬＯ光信号を受け取り、受け取ったＬＯ光信号を電気変換して、ＬＯ信号を生成する。光電気変換部２０７Ｃは、生成したＬＯ信号を光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力する。
光学的周波数変換部２０２Ｃは、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様の構成である。光学的周波数変換部２０２Ｃは、光分離部２０６Ｃより光ファイバ２１４Ｃを介してＩＦ光信号を受け取り、光電気変換部２０７ＣよりＬＯ信号を受け取る。光学的周波数変換部２０２Ｃは、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様に、光電気変換部２０７Ｃより受け取ったＬＯ信号を用いて、光分離部２０６Ｃより受け取ったＩＦ光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号及び第２光信号を生成する。光学的周波数変換部２０２Ｂは、生成した第１光信号を光ファイバ２１０Ｃを介してバランス型光電気変換部２０３Ｃへ出力し、生成した第２光信号を光ファイバ２１１Ｃを介してバランス型光電気変換部２０３Ｃへ出力する。
（Ｃ）光伝送システム１Ｃの動作
光送信装置１０Ｃの第１電気光変換部１０５Ｃは、ＩＦ信号入力部１０１Ｃより伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換してＩＦ光信号を生成し、生成したＩＦ光信号を光多重部１０８Ｃへ出力する。
第２電気光変換部１０７Ｃは、ＬＯ信号入力部１０６ＣよりＬＯ信号を受け取ると、受け取ったＬＯ信号を光変換してＬＯ光信号を生成し、生成したＬＯ光信号を光多重部１０８Ｃへ出力する。光多重部１０８Ｃは、第１電気光変換部１０５ＣよりＩＦ光信号、第２電気光変換部１０７ＣよりＬＯ光信号をそれぞれ受け取ると、受け取ったＩＦ光信号とＬＯ光信号とを多重化して多重光信号を生成し、生成した多重光信号を光受信装置２０Ｃへ光ファイバ３０Ｃを介して出力する。
光受信装置２０Ｃの光分離部２０６Ｃは、光ファイバ３０Ｃを介して光送信装置１０Ｃより多重光信号を受け取り、受け取った多重光信号を分離してＩＦ光信号とＬＯ光信号とを取得する。光分離部２０６Ｃは、取得したＬＯ信号を光電気変換部２０７Ｃへ出力し、取得したＩＦ信号を光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力する。
光電気変換部２０７Ｃは、光分離部２０６ＣよりＬＯ光信号を受け取ると、受け取ったＬＯ光信号を電気変換してＬＯ信号を生成し、生成したＬＯ信号を光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力する。
光学的周波数変換部２０２Ｃは、光分離部２０６ＣよりＩＦ光信号を受け取ると、光電気変換部２０７Ｃより受け取ったＬＯ信号を用いて、ＩＦ光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０Ｃ及び光ファイバ２１１Ｃを介してバランス型光電気変換部２０３Ｃへ出力する。
次に、バランス型光電気変換部２０３Ｃは、光学的周波数変換部２０２Ｃより第１及び第２光信号を受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２ＲＦ信号を生成し、生成した第１ＲＦ信号の位相を逆相にして、第２ＲＦ信号に加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４Ｃへ出力する。送信部２０４Ｃは、バランス型光電気変換部２０３ＣよりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０Ｃを介して携帯電話機４０Ｃへ送信する。
（Ｄ）光伝送システム１Ｃのまとめ
光伝送システム１Ｃの光送信装置１０Ｃにおいて、ＩＦ信号とＬＯ信号とを同時に光伝送する構成とすることにより、システム全体のメンテナンス等を容易に行うことができる。
（２）なお、上記実施の形態では、光受信装置よりＲＦ信号を携帯電話機へ送信するとしているが、これに限定されない。光受信装置は、パーソナルコンピュータなどの通信を行うことのできるコンピュータ機器にＲＦ信号を送信してもよいし、テレビのチューナなどの放送受信装置に送信してもよい。
（３）上記実施の形態において、電気光変換部の具体例として、半導体レーザモジュールとしたが、これに限定されない。電気光変換部は、半導体レーザモジュールとマッハツェンダー型外部変調器とを組み合わせたものであってもよい。
また、上記（１）にて示した第１及び第２電気光変換部も同様に、半導体レーザモジュールとマッハツェンダー型外部変調器とを組み合わせたものであってもよい。
（４）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
４．発明の効果
以上説明したように、本発明は、光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、反転増幅して出力電気信号を生成する第２処理部とを備えることを特徴とする。
この構成によると、光伝送システムは、光受信装置にて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を生成し、生成した２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、反転増幅して出力電気信号を生成することができる。これにより、従来の光伝送システムのように、光受信装置側で、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を受信する必要がなくなる、つまり、光送信装置と光受信装置とを２本の光ファイバにて接続する必要がなくなり、構築費用が安くなる。さらに、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換して、変換された２つの電気信号の一方を反転すると、互いの電気信号は同相となり、互いの雑音成分は逆相とすることができる。これにより、出力電気信号を生成する際には、雑音成分の位相はキャンセルされ、高品質な出力電気信号を生成することができる。
ここで、前記光送信装置は、電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する出力処理部を備えるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光送信装置は、光信号を光受信装置へ１つの光ファイバを介して送信することができる。そのため、従来の光送信装置のように、２本の光ファイバへ個別に光信号を出力する必要がなくなる。
ここで、前記第１処理部は、前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号を、一定の周波数を有する変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部からなり、前記第２処理部は、前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する光電変換部と、生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する反転増幅部とからなるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、強度変調部にて、受信した光信号を強度変調して変調光信号を生成し、光分割部にて、生成した変調光信号より第１及び第２出力光信号を生成し、光電変換部にて、第１及び第２出力光信号から電気変換して第１及び第２出力電気信号を生成し、反転増幅部にて、生成した第１及び第２出力電気信号より出力電気信号を生成することができる。これにより、雑音成分がキャンセルされた出力電気信号を生成することができる。
ここで、前記第１処理部は、マッハツェンダー型外部変調器で構成され、前記第２処理部は、バランス型光電気変換器で構成されるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、マッハツェンダー型外部変調器とバランス型光電気変換器とから構成することができる。
ここで、前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、前記変調電気信号は、局部発信信号であり、前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、前記光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、前記反転増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成するとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、局部発信信号の周波数に基づいて、強度変調することにより、出力電気信号として無線周波数信号を生成することができる。これにより、光受信装置を、無線周波数信号を出力する装置として利用することができる。
ここで、前記出力処理部は、電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第３伝送光ファイバへ出力する生成部と、前記第３伝送光ファイバを通じて前記光信号を受信し、受信した光信号の偏波状態をランダムに変化させて、前記光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する偏波スクランブラとを備えるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光送信装置は、偏波状態がランダムに変化する光信号を光受信装置へ出力することができる。
ここで、前記第１処理部は、前記光送信装置から前記光ファイバを介して偏波状態がランダムに変化する光信号を受信するとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、偏波状態がランダムに変化する光信号を光送信装置より受信することができる。これにより、光受信装置は、安定した結合効率にて光信号を受信することができる。
ここで、前記光受信装置は、さらに、前記光送信装置から前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号の偏波成分を、前記第１処理部が光信号を受信する際の偏波成分と一致するように前記光信号の偏波状態を制御し、偏波状態を制御した光信号を前記第１処理部へ出力する偏波制御部を備え、前記第１処理部は、前記偏波制御部より偏波状態が制御された光信号を受信するとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、受信した光信号の偏波状態と、第１処理部が光信号を受け取る際の偏波状態とが一致するよう制御することができる。これにより、第１処理部は、安定した結合効率にて光信号を受信することができる。
ここで、前記光信号の偏波成分は、第１偏波と第２偏波とを有し、前記第１処理部が光信号を受け取る際の偏波成分は、第１偏波であり、前記偏波制御部は、前記光信号を、第１偏波を有する第１偏波信号と、第２偏波を有する第２偏波信号とに分離する分離部と、前記第２偏波信号の偏波状態が前記第１偏波となるように前記第２偏波を回転させ、前記第１偏波を有する第３偏波信号を生成する回転部と、前記第１偏波信号と前記第３偏波信号とを合波して、前記第１偏波のみからなる合波光信号を生成する合波部とを備え、前記偏波状態が制御された光信号は、前記合成波であるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムにおける光受信装置の偏波制御部は、偏波成分が第１偏波のみからなる合波光信号を生成することができ、第１処理部は、合波光信号から第１及び代２光信号を生成することができる。これにより、第１処理部は、安定した結合効率にて偏波状態が制御された光信号を受信することができる。
ここで、前記光送信装置は、電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して伝送光信号を生成し、生成した伝送光信号を第３伝送光ファイバへ出力する出力処理部と、一定の周波数を有する変調電気信号を光変換して変調光信号を生成し、生成した変調光信号を第４伝送光ファイバへ出力する変換処理部と、前記第３伝送光ファイバを通じて前記伝送光信号を、前記第４伝送光ファイバ前記変調光信号をそれぞれ受信し、受信した前記伝送光信号と、受信した前記変調光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する多重化処理部とを備えるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光送信装置は、伝送光信号と変調光信号とを１つの光ファイバを介して光受信装置へ伝送することができる。これにより、電気信号と変調電気信号とを光受信装置にて管理することができるため、メンテナンスが簡易になる。
ここで、前記光受信装置は、さらに、前記光ファイバを介して前記光送信装置から多重光信号を受信し、受信した多重光信号を前記伝送光信号と前記変調光信号とに分離し、分離した前記伝送光信号を前記第１処理部へ、分離した前記変調光信号を第５伝送光ファイバへ出力する光分離部と、前記第５伝送光ファイバを通じて前記変調光信号を受信し、受信した前記変調光信号を電気変換して、変調電気信号を生成し、生成した変調電気信号を前記第１処理部へ出力する第１光電変換部とを備え、前記第１処理部が受信する光信号は、前記伝送光信号であり、前記第１処理部は、前記第１光電変換部より受信した前記伝送光信号を、前記変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部とからなり、前記第２処理部は、前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する第２光電変換部と、生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する反転増幅部とからなるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、光送信装置から受信した多重光信号を受信し、受信した多重光信号を用いて、出力電気信号を生成することができる。そのため、光受信装置の管理等のメンテナンスが簡易にできる。
ここで、前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、前記変調電気信号は、局部発信信号であり、前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した伝送光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、前記第２光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、前記反転増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成するとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、局部発信信号の周波数に基づいて、強度変調することにより、出力電気信号として無線周波数信号を生成することができる。これにより、光受信装置は、無線周波数信号を出力する装置として利用することができる。
【産業上の利用の可能性】
上記において、説明した光伝送システムは、光ファイバによる通信システムを用いて、消費者へ情報、音声及び映像などを提供する産業において、経営的、つまり反復的かつ継続的に利用されうる。
【図１】
2004070976.tif 000003
【図２】
2004070976.tif 000004
【図３】
2004070976.tif 000005
【図４】
2004070976.tif 000006
【図５】
2004070976.tif 000007
【図６】
2004070976.tif 000008
【図７】
2004070976.tif 000009
【図８】
2004070976.tif 000010
【図９】
2004070976.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月9日(2005.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、
前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、
前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、差動増幅して出力電気信号を生成する第２処理部と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記光送信装置は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する出力処理部を
備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記第１処理部は、
前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号を、一定の周波数を有する変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、
生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部からなり、
前記第２処理部は、
前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する光電変換部と、
生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する差動増幅部とからなる
ことを特徴とする請求項２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記第１処理部は、
マッハツェンダー型外部変調器で構成され、
前記第２処理部は、
バランス型光電気変換器で構成される
ことを特徴とする請求項３に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、
前記変調電気信号は、局部発信信号であり、
前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、
前記光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、
前記差動増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記出力処理部は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第３伝送光ファイバへ出力する生成部と、
前記第３伝送光ファイバを通じて前記光信号を受信し、受信した光信号の偏波状態をランダムに変化させて、前記光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する偏波スクランブラとを
備えることを特徴する請求項２に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記第１処理部は、
前記光送信装置から前記光ファイバを介して偏波状態がランダムに変化する光信号を受信する
ことを特徴する請求項６に記載の光伝送システム。
【請求項８】
前記光受信装置は、さらに、
前記光送信装置から前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号の偏波成分を、前記第１処理部が光信号を受信する際の偏波成分と一致するように前記光信号の偏波状態を制御し、偏波状態を制御した光信号を前記第１処理部へ出力する偏波制御部を備え、
前記第１処理部は、前記偏波制御部より偏波状態が制御された光信号を受信する
ことを特徴する請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項９】
前記光信号の偏波成分は、第１偏波と第２偏波とを有し、
前記第１処理部が光信号を受け取る際の偏波成分は、第１偏波であり、
前記偏波制御部は、
前記光信号を、第１偏波を有する第１偏波信号と、第２偏波を有する第２偏波信号とに分離する分離部と、
前記第２偏波信号の偏波状態が前記第１偏波となるように前記第２偏波を回転させ、前記第１偏波を有する第３偏波信号を生成する回転部と、
前記第１偏波信号と前記第３偏波信号とを合波して、前記第１偏波のみからなる合波光信号を生成する合波部とを備え、
前記偏波状態が制御された光信号は、前記合波光信号である
ことを特徴する請求項８に記載の光伝送システム。
【請求項１０】
前記光送信装置は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して伝送光信号を生成し、生成した伝送光信号を第３伝送光ファイバへ出力する出力処理部と、
一定の周波数を有する変調電気信号を光変換して変調光信号を生成し、生成した変調光信号を第４伝送光ファイバへ出力する変換処理部と、
前記第３伝送光ファイバを通じて前記伝送光信号を、前記第４伝送光ファイバ前記変調光信号をそれぞれ受信し、受信した前記伝送光信号と、受信した前記変調光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する多重化処理部と
を備えることを特徴する請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項１１】
前記光受信装置は、さらに、
前記光ファイバを介して前記光送信装置から多重光信号を受信し、受信した多重光信号を前記伝送光信号と前記変調光信号とに分離し、分離した前記伝送光信号を前記第１処理部へ、分離した前記変調光信号を第５伝送光ファイバへ出力する光分離部と、
前記第５伝送光ファイバを通じて前記変調光信号を受信し、受信した前記変調光信号を電気変換して、変調電気信号を生成し、生成した変調電気信号を前記第１処理部へ出力する第１光電変換部とを備え、
前記第１処理部が受信する光信号は、前記伝送光信号であり、
前記第１処理部は、
受信した前記伝送光信号を、前記変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部とからなり、
前記第２処理部は、
前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する第２光電変換部と、
生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する差動増幅部とからなる
ことを特徴する請求項１０に記載の光伝送システム。
【請求項１２】
前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、
前記変調電気信号は、局部発信信号であり、
前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した伝送光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、
前記第２光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、
前記差動増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする請求項１１に記載の光伝送システム。
【請求項１３】
光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムに用いられる光伝送方法であって、
前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、
前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理を行い、第１及び第２伝送光ファイバとを用いて強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送し、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、差動増幅して出力電気信号を生成する第２処理を行う
ことを特徴とする光伝送システムに用いられる光伝送方法。
【請求項１４】
前記光送信装置は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する出力処理を行う
ことを特徴とする請求項１３に記載の光伝送方法。
【請求項１５】
前記第１処理は、
前記光ファイバを介して受信された光信号を、一定の周波数を有する変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調処理と、
生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割処理とを行い、
前記第２処理は、
前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信された第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する光電変換処理と、
生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する差動増幅処理とを行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の光伝送方法。
【請求項１６】
前記第１処理は、
マッハツェンダー型外部変調器にて行われ、
前記第２処理は、
バランス型光電気変換器にて行われる
ことを特徴とする請求項１５に記載の光伝送方法。
【請求項１７】
前記出力処理にて処理される電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、
前記変調電気信号は、局部発信信号であり、
前記強度変調処理は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、
前記光電変換処理は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、
前記差動増幅処理は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする請求項１５に記載の光伝送方法。
【請求項１８】
前記出力処理は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第３伝送光ファイバへ出力する生成処理と、
偏波スクランブラにより、前記第３伝送光ファイバを通じて前記光信号を受信し、受信した光信号の偏波状態をランダムに変化させて、前記光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力するスクランブラ処理とを行う
ことを特徴する請求項１４に記載の光伝送方法。
【請求項１９】
前記第１処理は、
前記光送信装置から前記光ファイバを介して偏波状態がランダムに変化する光信号を受信する
ことを特徴する請求項１８に記載の光伝送方法。
【請求項２０】
前記光受信装置は、さらに、
前記光送信装置から前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号の偏波成分を、前記第１処理が光信号を受信する際の偏波成分と一致するように前記光信号の偏波状態を制御し、偏波状態を制御した光信号を前記第１処理へ出力する偏波制御処理を行い、
前記第１処理は、前記偏波制御処理より偏波状態が制御された光信号を受信する
ことを特徴する請求項１３に記載の光伝送システム。
【請求項２１】
前記光信号の偏波成分は、第１偏波と第２偏波とを有し、
前記第１処理が光信号を受け取る際の偏波成分は、第１偏波であり、
前記偏波制御処理は、
前記光信号を、第１偏波を有する第１偏波信号と、第２偏波を有する第２偏波信号とに分離する分離処理と、
前記第２偏波信号の偏波状態が前記第１偏波となるように前記第２偏波を回転させ、前記第１偏波を有する第３偏波信号を生成する回転処理と、
前記第１偏波信号と前記第３偏波信号とを合波して、前記第１偏波のみからなる合波光信号を生成する合波処理とを行い、
前記偏波状態が制御された光信号は、前記合波光信号である
ことを特徴する請求項２０に記載の光伝送方法。
【請求項２２】
前記光送信装置は、
電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して伝送光信号を生成し、生成した伝送光信号を第３伝送光ファイバへ出力する出力処理と、
一定の周波数を有する変調電気信号を光変換して変調光信号を生成し、生成した変調光信号を第４伝送光ファイバへ出力する変換処理と、
前記第３伝送光ファイバを通じて前記伝送光信号を、前記第４伝送光ファイバ前記変調光信号をそれぞれ受信し、受信した前記伝送光信号と、受信した前記変調光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する多重化処理とを行う
ことを特徴する請求項１３に記載の光伝送方法。
【請求項２３】
前記光受信装置は、さらに、
前記光ファイバを介して前記光送信装置から多重光信号を受信し、受信した多重光信号を前記伝送光信号と前記変調光信号とに分離し、分離した前記伝送光信号を前記第１処理へ渡し、分離した前記変調光信号を第５伝送光ファイバへ出力する光分離処理と、
前記第５伝送光ファイバを通じて前記変調光信号を受信し、受信した前記変調光信号を電気変換して、変調電気信号を生成し、生成した変調電気信号を前記第１処理へ渡す第１光電変換処理とを行い、
前記第１処理にて処理される光信号は、前記伝送光信号であり、
前記第１処理は、
受信した前記伝送光信号を、前記変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調処理と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割処理とを行い、
前記第２処理は、
前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する第２光電変換処理と、
生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する差動増幅処理とを行う
ことを特徴する請求項２２に記載の光伝送方法。
【請求項２４】
前記出力処理にて処理される電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、
前記変調電気信号は、局部発信信号であり、
前記強度変調処理は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した伝送光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、
前記第２光電変換処理は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、
前記差動増幅処理は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成する
ことを特徴とする請求項２３に記載の光伝送方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調された電気信号により光信号の強度を変調して光伝送するアナログ光伝送技術、特に、光伝送系で生じる雑音成分を抑圧する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いて高速伝送を行う光伝送システムにおいて、高品質な光伝送を行う技術が、非特許文献１に開示されている。
これによると、光伝送システムは光送信装置と光受信装置とからなり、光送信装置と光受信装置とは２つの光ファイバにて接続されている。
光送信装置では、伝送すべき無線周波数信号（以下、「ＲＦ信号」という。）により、光受信装置へ送信する光信号の強度を変調し、さらに、強度変調した光信号から互いの位相関係が逆相の関係となる２つの光信号を生成し、生成した２つの光信号をそれぞれ個別の光ファイバを介して光受信装置へ出力する。
【０００３】
光受信装置では、個別の光ファイバを介して光送信装置より２つの光信号を受け取ると、受け取った２つの光信号をそれぞれ電気信号へ変換し、変換した電気信号のうち何れかの電気信号の位相を逆相にして他方の電気信号へ加算する。
これにより、光送信装置より受信した２つの光信号の強度変調成分であるＲＦ信号は逆相であるため、電気信号へそれぞれ変換した後、加算する際には同相となり、互いに加算されることになる。また、光送信装置より受信した２つの光信号雑音成分は同相であるため、加算する際には逆相となり、互いにキャンセルされることになる。これにより、高品質な光伝送を実現することができる。
【非特許文献１】「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ  ＴＨＥＯＲＹ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」、ＩＥＥＥ発行、ＶＯＬ．４６、ＮＯ．１２、ＰＰ．２０８３−２０９１、ＤＥＣＥＭＢＥＲ  １９９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に示す光伝送システムでは、雑音成分をキャンセルさせるためには、光送信装置と光受信装置との間に２本の光ファイバを設ける必要があり、光伝送システムを構築する際に費用が高くなるという原因になっている。そのため、従来の光伝送システムを商用のシステムへ導入することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、雑音成分をキャンセルするとともに、従来よりも構築費用が安くなる光伝送システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、差動増幅して出力電気信号を生成する第２処理部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この構成によると、光伝送システムは、光受信装置にて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を生成し、生成した２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、差動増幅して出力電気信号を生成することができる。これにより、従来の光伝送システムのように、光受信装置側で、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を受信する必要がなくなる、つまり、光送信装置と光受信装置とを２本の光ファイバにて接続する必要がなくなり、構築費用が安くなる。さらに、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換して、変換された２つの電気信号の一方を反転すると、互いの電気信号は同相となり、互いの雑音成分は逆相とすることができる。これにより、出力電気信号を生成する際には、雑音成分の位相はキャンセルされ、高品質な出力電気信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
１．第１の実施の形態
本発明に係る第１の実施の形態としての光伝送システム１について説明する。
光伝送システム１は、図１に示すように、光送信装置１０、光受信装置２０及び光ファイバ３０から構成されている。光送信装置１０と光受信装置２０とは、光ファイバ３０にて接続されている。
【０００８】
光送信装置１０は、中間周波数信号（以下、「ＩＦ信号」という。）を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバ３０を介して光受信装置２０へ送信する。光受信装置２０は、光ファイバ３０を介して光送信装置１０より光信号を受け取り、受け取った光信号を用いて、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を携帯電話機４０へ送信する。ＩＦ信号とは、ＲＦ信号の周波数と異なる周波数を有する電気信号であり、一般には、ＲＦ信号より低い周波数を有する。
【０００９】
１．１  光送信装置１０の構成
光送信装置１０は、図１に示すように、ＩＦ信号入力部１０１及び電気光変換部１０２から構成されている。
（１）ＩＦ信号入力部１０１
ＩＦ信号入力部１０１は、光受信装置２０へ伝送すべき信号であるＩＦ信号の入力を受け付け、受け付けたＩＦ信号を電気光変換部１０２へ出力する。
【００１０】
（２）電気光変換部１０２
電気光変換部１０２は、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＩＦ信号入力部１０１よりＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ３０を介して光受信装置２０へ出力する。
ここで、電気光変換部１０２の実現方法を半導体レーザモジュールを用いて、以下に簡単に説明する。
【００１１】
半導体レーザモジュールは、通常、レーザチップと、光信号を一定出力にて動作するように制御するモニタＰＤと、温度制御するペルチェクーラと、反射光を防ぐアイソレータと、第１及び第２レンズを有している。
半導体レーザモジュールは、ＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号をレーザチップにより光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第１レンズ、アイソレータ及び第２レンズの順に通過させ、光ファイバへ出力する。
【００１２】
なお、上記にて示す半導体レーザモジュールは、アイソレータを有しているとしたが、これに限定されない。アイソレータを有していない半導体レーザモジュールであってもよい。このとき、半導体レーザモジュールは、生成した光信号を第１レンズ、第２レンズの順に通過させ、光ファイバへ出力する。なお、レンズも用いられず、直接光ファイバに結合される場合もある。
【００１３】
１．２  光受信装置２０の構成
光受信装置２０は、図１に示すように、ＬＯ信号入力部２０１、光学的周波数変換部２０２、バランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４から構成されており、光学的周波数変換部２０２とバランス型光電気変換部２０３とは、光ファイバ２１０、２１１にて接続されている。
【００１４】
（１）ＬＯ信号入力部２０１
ＬＯ信号入力部２０１は、光送信装置１０より受け取った光信号を強度変調するために一定の周波数を有する局部発信信号（以下、「ＬＯ信号」という。）の入力を受け付け、受け付けたＬＯ信号を光学的周波数変換部２０２へ出力する。
ここで、ＬＯ信号が有する周波数は、ＲＦ信号の周波数（以下、「ＲＦ周波数」という。）と同等である。
【００１５】
（２）光学的周波数変換部２０２
光学的周波数変換部２０２は、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、図２は光学的周波数変換部２０２の構成を示し、図３は図２のＸ１−Ｘ２における光学的周波数変換部２０２の断面を示す。
光学的周波数変換部２０２は、図２及び図３にて示すように、ニオブ酸リチウム結晶（以下、「ＬＮ」という。）にて生成されたＺカットのＬＮ基盤層３３０と、導波路３０１と、ホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、終端抵抗３２０と、偏光子３２１と、ＬＮブロック３２２と、ガラスキャピラリ３２３、３２４と、二酸化ケイ素からなるバッファ層３３１とを有している。
【００１６】
導波路３０１は、チタン（Ｔｉ）をＬＮ基盤層３３０の表面に熱拡散することにより形成されている。導波路３０１の一端は、偏光子３２１を介して光ファイバ３０と接続され、他端はＹ分岐３０２にて２つの導波路（以下、「第１導波路」、「第２導波路」という。）に分岐され、分岐された第１及び第２導波路は、結合点３０３にて結合され、結合後、Ｙ分岐３０４にて、再び２つの導波路（以下、「第３導波路」、「第４導波路」という。）に分岐され、分岐された第３及び第４導波路は、それぞれガラスキャピラリ３２３、３２４を介して、光ファイバ２１０及び光ファイバ２１１へ接続される。
【００１７】
ここで、導波路３０１は、Ｙ分岐３０２において、導波路３０１が光ファイバより光信号を受け取る受取点から第１及び第２導波路に分岐される点までの長さを完全結合長の半分とする。また、Ｙ分岐３０４においても、結合点３０３から第３及び第４導波路に分岐される点までの長さを完全結合長の半分とする。これにより、Ｙ分岐３０２、３０４は、３ｄＢ結合器と同様の働きをすることになる。つまり、Ｙ分岐３０２、３０４は、受け取った光電力を半分ずつに分岐することができる。光電力を半分ずつに分岐する原理は公知であるため、説明は省略する。
【００１８】
さらに、ＬＮ基盤層３３０がＺカットである場合には、図３にて示すように光学的周波数変換部２０２のホット電極３１０及びグランド電極３１１は、Ｙ分岐３０２にて分岐された２つの導波路３０１の真上になる配置となるため（なお、ここでは、グランド電極３１１が第１導波路の真上にあり、ホット電極３１０が第２導波路の真上にあるとする。）、第１及び第２導波路を通過する光の電極金属による吸収損を避けるために、バッファ層３３１がホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、ＬＮ基盤層３３０との間に設けられている。なお、図２では、光学的周波数変換部２０２の構成を分かりやすくするために、ホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、ＬＮ基盤層３３０との間のバッファ層３３１が省略されているが、実際には、バッファ層３３１は、図３にて示すように、ホット電極３１０及びグランド電極３１１、３１２と、ＬＮ基盤層３３０との間に設けられている。
【００１９】
ホット電極３１０の一端は、ＬＯ信号入力部２０１と接続しており、他端は、終端抵抗３２０と接続している。また、グランド電極３１１、３１２は、接地されている。
光学的周波数変換部２０２は、光ファイバ３０を介して光送信装置１０より光信号を受け取ると、Ｙ分岐３０２にて、受け取った光信号の光電力が等しくなるように、受け取った光信号を第１導波路及び第２導波路へ分岐する。次に、光学的周波数変換部２０２は、ＬＯ信号入力部２０１にて受け付けたＬＯ信号をホット電極３１０に印加することにより、ホット電極３１０とグランド電極３１１との間、及びホット電極３１０とグランド電極３１１との間に電界を生じさせる。これにより、第１及び第２導波路の屈折率が変化し、第１及び第２導波路を通過するそれぞれの光信号は、それぞれΦと−Φの位相変化を受ける。光学的周波数変換部２０２は、結合点３０３にて、位相変化を受けた２つの光信号を結合、干渉して、光送信装置１０より受け取った光信号の強度を変調し、強度変調した光信号（以下、「強度変調光信号」という。）を生成する。このとき、ホット電極３１０にＬＯ信号を印加することにより、強度変調成分は、ＩＦ信号の周波数（以下、「ＩＦ周波数」という。）からＲＦ周波数に変換されている。
【００２０】
次に、光学的周波数変換部２０２は、Ｙ分岐３０４では、強度変調光信号は、３ｄＢ結合器と同様の働きによる影響と、第１及び第２導波路にてＬＯ信号を印加した影響とにより、強度変調成分が強度変調光信号の強度変調成分と逆相の光信号（以下、「第１光信号」という。）３４０と、強度変調成分が強度変調光信号の強度変調成分と同相の光信号（以下、「第２光信号」という。）３４１とに分岐され、第１光信号３４０は、第３導波路を通過し、光ファイバ２１０を介してバランス型光電気変換部２０３へ出力され、第２光信号３４１は、第４導波路を通過し、光ファイバ２１１を介してバランス型光電気変換部２０３へ出力される。
【００２１】
なお、強度変調の原理と、第１光信号３４０及び第２光信号３４１との強度変調成分が逆位相の関係となる原理とは、公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。これに関する詳細な説明は、小西良弘監修、山本杲也著による「マルチメディア伝送技術選書  光ファイバ通信技術」（日刊工業新聞社）に記述されている。
（３）バランス型光電気変換部２０３
バランス型光電気変換部２０３は、光学的周波数変換部２０２から光ファイバ２１０及び２１１を介して、受信した第１及び第２光信号をそれぞれ電気信号に電気変換し、電気変換した２つの電気信号から、ＲＦ信号を生成する。なお、以降では、第１及び第２光信号を電気変換した電気信号をそれぞれ第１ＲＦ信号及び第２ＲＦ信号という。
【００２２】
バランス型光電気変換部２０３は、一例として図４にて示すように、第１フォトダイオード（以下、「第１ＰＤ」という。）３５０、第２フォトダイオード（以下、「第２ＰＤ」という。）３５１と電源電圧部３５３とコンデンサ３５４とを有している。第１ＰＤと第２ＰＤとは接続部３５２にて直列接続され、第１ＰＤの他端は接地され、第２ＰＤの他端は電源電圧部３５３と接続されている。
【００２３】
第１ＰＤ３５０は、光学的周波数変換部２０２より光ファイバ２１０を介して、第１光信号３４０を受光すると、受光した第１光信号３４０を電気変換して第１ＲＦ信号を生成し、第２ＰＤ３５１は、光学的周波数変換部２０２より光ファイバ２１１を介して、第２光信号３４１を受光すると、受光した第２光信号３４１を電気変換して第２ＲＦ信号を生成する。
【００２４】
接続部３５２において、第１ＲＦ信号と第２ＲＦ信号とが同相で加算され、ＲＦ信号が生成される。なぜなら、第１ＰＤ３５０にて生成した第１ＲＦ信号は、電源電圧部３５３の方向へ出力されるため、位相が反転することになる。つまり、第２ＰＤ３５１にて生成した第２ＲＦ信号と同相となる。
このとき、従来技術と同様に、バランス型光電気変換部２０３にて受け取った第１及び第２光信号に含まれる雑音成分の位相は同相の関係にあるため、第１ＰＤ３５０及び第２ＰＤ３５１から出力されるそれぞれの雑音成分の位相は逆相の関係となる。そのため、接続部３５２において、雑音成分は、互いにキャンセルされることになる。
【００２５】
さらに、バランス型光電気変換部２０３は、接続部３５２にて生成したＲＦ信号をコンデンサ３５４を介して送信部２０４へ出力する。
（４）送信部２０４
送信部２０４は、アンテナ２２０を有しており、バランス型光電気変換部２０３よりＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号をアンテナ２２０を介して携帯電話機４０へ送信する。
【００２６】
１．３  光伝送システム１の動作
光送信装置１０の電気光変換部１０２は、ＩＦ信号入力部１０１より伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を光受信装置２０へ光ファイバ３０を介して出力する。
光受信装置２０の光学的周波数変換部２０２は、光ファイバ３０を介して光送信装置１０より光信号を受け取り、受け取った光信号を強度変調して、強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号から第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０及び光ファイバ２１１を介してバランス型光電気変換部２０３へ出力する。
【００２７】
次に、バランス型光電気変換部２０３は、光学的周波数変換部２０２より第１及び第２光信号をそれぞれ第１ＰＤ３５０及び第２ＰＤ３５１にて受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して、第１及び第２ＲＦ信号を生成する。次に、バランス型光電気変換部２０３は、接続部３５２にて、第１ＲＦ信号と第２ＲＦ信号とを同相で加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４へ出力する。送信部２０４は、バランス型光電気変換部２０３よりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０を介して携帯電話機４０へ送信する。
【００２８】
これにより、２つの光信号の強度変調成分であるＲＦ信号は互いに加算され、雑音成分は互いにキャンセルされることとなり、高品質な光伝送を実現することができる。
１．４  第１の実施の形態のまとめ
以上説明したように、光伝送システム１において、光送信装置１０と光受信装置２０との間に１本の光ファイバを設けるだけでよいため、従来の光伝送システムよりも構築費用が安くなる。さらに、光受信装置２０では、光学的周波数変換部２０２とバランス型光電気変換部２０３とを用いて、雑音成分がキャンセルされたＲＦ信号を生成することができる。
【００２９】
また、従来の光伝送システムでは、光送信装置と光受信装置との間にて、個別の光ファイバを介して伝送される２つの光信号が光位相レベルで一致するように遅延時間の調整を行う必要があるが、光伝送システム１においては、遅延時間の調整を光受信装置２０側のみで行えばよく、集積化等により遅延時間の調整が容易となる。
なお、上記の光学的周波数変換部２０２において、第１導波路及び第２導波路の双方に電界が生じるような構成としたが、これに限定されない。第１導波路及び第２導波路のうち何れかの導波路のみに電界が生じるような構成としてもよい。
【００３０】
また、上記の光学的周波数変換部２０２ではホット電極を１つとしたが、これに限定されない。ホット電極を２つ備える２電極型であってもよい。２電極型の場合の動作は、上記に示したホット電極が１つの場合と同様であり、強度変調によって生成される強度変調光信号の強度変調成分はＲＦ周波数となる。
また、上記の光学的周波数変換部２０２は、チャープ型のマッハツェンダー型外部変調器であるとしたが、ゼロチャープ型のマッハツェンダー型外部変調器であってもよい。ゼロチャープ型のマッハツェンダー型外部変調器の動作は、チャープ型のマッハツェンダー型外部変調器の動作と同様である。
【００３１】
なお、バランス型光電気変換部２０３において、第１ＰＤの他端は接地され、第２ＰＤの他端は電源電圧部３５３と接続されているとしたが、これに限定されない。第１ＰＤの他端を電源電圧部３５３と接続し、第２ＰＤの他端を接地してもよい。この場合においても、雑音成分がキャンセルされたＲＦ信号を生成することができる。
なお、光送信装置１０より受信した光信号を分岐する場合に、Ｙ分岐を用いたが、Ｙ分岐の代わりに、受け取った光電力を半分ずつに分岐することができるデバイスであってもよい。また、強度変調光信号を分岐する場合も同様に、Ｙ分岐の代わりに、受け取った光電力を半分ずつに分岐することができるデバイスであってもよい。ここで、Ｙ分岐の代わりとなるデバイスの一例は、３ｄＢ結合器である。
２．第２の実施の形態
本発明に係る第２の実施の形態としての光伝送システム１Ａについて説明する。
【００３２】
光伝送システム１Ａは、図５に示すように、光送信装置１０Ａ、光受信装置２０Ａ及び光ファイバ３０Ａから構成されている。光送信装置１０Ａと光受信装置２０Ａとは、光ファイバ３０Ａにて接続されている。
光送信装置１０Ａは、ＩＦ信号を光信号に変換し、さらに、変換した光信号の偏波状態を無偏波状態にし、無偏波状態の光信号を光ファイバ３０Ａを介して光受信装置２０Ａへ送信する。光受信装置２０Ａは、光ファイバ３０Ａを介して光送信装置１０Ａより無偏波状態の光信号を受け取り、受け取った無偏波状態の光信号を用いて、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を携帯電話機４０Ａへ送信する。
【００３３】
２．１  光送信装置１０Ａの構成
光送信装置１０Ａは、図５に示すように、ＩＦ信号入力部１０１Ａ、電気光変換部１０２Ａ及び偏波スクランブラ１０３Ａから構成されており、電気光変換部１０２Ａと偏波スクランブラ１０３Ａとは、光ファイバ１１０Ａにて接続さている。
（１）ＩＦ信号入力部１０１Ａ
ＩＦ信号入力部１０１Ａは、光受信装置２０Ａへ伝送すべき信号であるＩＦ信号の入力を受け付け、受け付けたＩＦ信号を電気光変換部１０２Ａへ出力する。
【００３４】
（２）電気光変換部１０２Ａ
電気光変換部１０２Ａは、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＩＦ信号入力部１０１ＡよりＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を、光変換して偏波状態が直線偏波である光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ１１０Ａを介して偏波スクランブラ１０３Ａへ出力する。
【００３５】
（３）偏波スクランブラ１０３Ａ
偏波スクランブラ１０３Ａは、電気光変換部１０２Ａより光ファイバ１１０Ａを介して光信号を受け取り、受け取った光信号の偏波状態がランダムとなる無偏光状態に調整し、無偏光状態に調整した光信号を光ファイバ３０Ａを介して光受信装置２０Ａへ出力する。
ここで、羽鳥他著による「光通信工学１」（コロナ社出版）を引用文献として、偏波スクランブラ１０３Ａについて、以下に説明する。
【００３６】
偏波スクランブラ１０３Ａは、具体的には、偏波変調器であり、直線偏波である入射光の入力点において、２つの直交する偏波すなわちＴＥ偏波及びＴＭ偏波を同時に与え、印加電圧によって両偏波間の位相差を変化させることにより、変調を行う。
ＴＥ偏波及びＴＭ偏波を同時発生させるために、入射光の偏波状態を直線偏波にして、偏波スクランブラの導波路断面の軸に対して４５度傾けて入射させる。
【００３７】
このとき、導波路における両偏波の伝搬速度が異なるため、出力端で見た両偏波の位相差は、印加電圧の大きさによって、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、１３５°、９０°、４５°、０°の順に変化する。
これに伴い、偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態は、直線偏波、楕円偏波、円偏波、楕円偏波、円偏波、直線偏波（最初の直線偏波と直交している）、そしてこの逆の順に変化する。
【００３８】
図６（ａ）は、出力端で見た両偏波の位相差が０度の場合、つまり偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態が直線偏波である場合を示す図であり、図６（ｂ）は、出力端で見た両偏波の位相差が９０度の場合、つまり偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態が円偏波である場合を示す図であり、図６（ｃ）は、出力端で見た両偏波の位相差が１８０度の場合、つまり偏波スクランブラ１０３Ａの出力光の偏波状態が直線偏波である場合を示す図である。なお、図６は、引用文献に記載されている図である。
【００３９】
偏波スクランブラ１０３Ａはこの変化を毎秒５×１０9回繰り返すことにより、偏波状態をランダム、つまり無偏波状態とすることができる。
２．２  光受信装置２０Ａの構成
光受信装置２０Ａは、図５に示すように、ＬＯ信号入力部２０１Ａ、光学的周波数変換部２０２Ａ、バランス型光電気変換部２０３Ａ及びアンテナ２２０Ａを有する送信部２０４Ａから構成されており、光学的周波数変換部２０２Ａとバランス型光電気変換部２０３Ａとは、光ファイバ２１０Ａ、２１１Ａにて接続されている。
【００４０】
ＬＯ信号入力部２０１Ａ、バランス型光電気変換部２０３Ａ及び送信部２０４Ａは、第１の実施の形態にて示したＬＯ信号入力部２０１、バランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４と同様であるため、説明は省略する。
（１）光学的周波数変換部２０２Ａ
光学的周波数変換部２０２Ａは、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様の構成である。
【００４１】
光学的周波数変換部２０２Ａは、光ファイバ３０Ａを介して光送信装置１０Ａより無偏光状態に調整した光信号を受け取る。次に、光学的周波数変換部２０２Ａは、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様に、ＬＯ信号入力部２０１Ａより受け取ったＬＯ信号を用いて、光送信装置１０Ａより受け取った無偏光状態に調整した光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号及び第２光信号を生成する。光学的周波数変換部２０２Ａは、生成した第１光信号を光ファイバ２１０Ａを介してバランス型光電気変換部２０３Ａへ出力し、生成した第２光信号を光ファイバ２１１を介してバランス型光電気変換部２０３Ａへ出力する。
【００４２】
２．３  光伝送システム１Ａの動作
光送信装置１０Ａの電気光変換部１０２Ａは、ＩＦ信号入力部１０１Ａより伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を偏波スクランブラ１０３Ａへ出力する。偏波スクランブラ１０３Ａは、電気光変換部１０２Ａより光信号を受け取ると、受け取った光信号の偏波状態を無偏光状態に調整し、無偏光状態に調整した光信号を光受信装置２０Ａへ光ファイバ３０Ａを介して出力する。
【００４３】
光受信装置２０Ａの光学的周波数変換部２０２Ａは、光ファイバ３０Ａを介して光送信装置１０Ａより無偏光状態に調整した光信号を受け取り、受け取った無偏光状態に調整した光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０Ａ及び光ファイバ２１１Ａを介してバランス型光電気変換部２０３Ａへ出力する。
【００４４】
次に、バランス型光電気変換部２０３Ａは、光学的周波数変換部２０２Ａより第１及び第２光信号を受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して、第１及び第２ＲＦ信号を生成し、生成した第１ＲＦ信号の位相を逆相にして、第２ＲＦ信号へ加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４Ａへ出力する。送信部２０４Ａは、バランス型光電気変換部２０３ＡよりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０Ａを介して携帯電話機４０Ａへ送信する。
【００４５】
通常、光学的周波数変換部２０２Ａなどの外部変調器においては、入力可能な光電力は、光信号の偏波面に依存する。そのため、入力される光信号の偏光状態によって、入力される光信号の割合を示す結合効率が大きく変わるので、入力される光信号を無偏光状態にすることによって、入力される光信号電力の１／２を結合させることができる。なぜなら、光信号を入射する際に、その偏波面が、外部変調器に入射される偏波面と直交している場合には入射電力が「０」となり、外部変調器に入射される偏波面と同一の場合にはその光信号の全ての光電力が入射される。全ての光電力が入射されるときの割合を「１」とすると、入力される光信号の偏波面がランダムになっていると、光信号は直交する２つの軸に分離すると、ちょうど電力が１／２ずつになるからである。
【００４６】
光信号の偏波状態を調整しない場合には、光送信装置１０Ａより出力される光信号は直線偏波であり、光ファイバ３０Ａの設置状態によっては、結合効率が大きく劣化する場合がある。そこで、光信号の偏波状態を無偏光状態に調整することにより、安定した結合効率の向上が実現できる。
２．４  第２の実施の形態のまとめ
以上説明したように、光伝送システム１Ａにおいて、光送信装置１０Ａと光受信装置２０Ａとの間に１本の光ファイバを設けるだけでよいため、従来の光伝送システムよりも構築費用が安くなる。さらに、光受信装置２０Ａでは、光学的周波数変換部２０２Ａとバランス型光電気変換部２０３Ａとを用いて、雑音成分がキャンセルされたＲＦ信号を生成することができる。
【００４７】
また、従来の光伝送システムでは、光送信装置と光受信装置との間にて、個別の光ファイバを介して伝送される２つの光信号が光位相レベルで一致するように遅延時間の調整を行う必要があるが、光伝送システム１Ａにおいては、遅延時間の調整を光受信装置２０Ａ側のみで行えばよく、集積化等により遅延時間の調整が容易となる。
また、光伝送システム１Ａにおいて、光送信装置１０Ａより光受信装置２０Ａへ出力する光信号の偏波状態を無偏光状態に調整して出力することにより、結合効率の向上をも実現できる。
【００４８】
２．５  第２の実施の形態の変形例
ここでは、第２の実施の形態の変形例としての光伝送システム１Ｂについて説明する。
光伝送システム１Ｂは、図７に示すように、光送信装置１０Ｂ、光受信装置２０Ｂ及び光ファイバ３０Ｂから構成されている。光送信装置１０Ｂと光受信装置２０Ｂとは、光ファイバ３０Ｂにて接続されている。
【００４９】
光送信装置１０Ｂは、ＩＦ信号を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバ３０Ｂを介して光受信装置２０Ｂへ送信する。光受信装置２０Ｂは、光ファイバ３０Ｂを介して光送信装置１０Ｂより光信号を受け取り、受け取った光信号を用いて、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を携帯電話機４０Ｂへ送信する。
２．５．１  光送信装置１０Ｂの構成
光送信装置１０Ｂは、図７に示すように、ＩＦ信号入力部１０１Ｂ及び電気光変換部１０２Ｂから構成されている。
【００５０】
ＩＦ信号入力部１０１Ｂ及び電気光変換部１０２Ｂは、第１の実施の形態で示したＩＦ信号入力部１０１及び電気光変換部１０２と同様であるため、説明は省略する。
２．５．２  光受信装置２０Ｂの構成
光受信装置２０Ｂは、図７に示すように、ＬＯ信号入力部２０１Ｂ、光学的周波数変換部２０２Ｂ、バランス型光電気変換部２０３Ｂ、アンテナ２２０Ｂを有する送信部２０４Ｂ及び偏波制御部２０５Ｂから構成されており、光学的周波数変換部２０２Ｂとバランス型光電気変換部２０３Ｂとは、光ファイバ２１０Ｂ、２１１Ｂにて接続され、光学的周波数変換部２０２Ｂと偏波制御部２０５Ｂとは、偏波保持ファイバ２１２Ｂにて接続されている。偏波保持ファイバ２１２Ｂの一例は、パンダ光ファイバである。
【００５１】
ＬＯ信号入力部２０１Ｂ、バランス型光電気変換部２０３Ｂ及び送信部２０４Ｂは、第１の実施の形態にて示したＬＯ信号入力部２０１、バランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４と同様であるため、説明は省略する。
また、光学的周波数変換部２０２Ｂなどの外部変調器においては、入力可能な光電力は、光信号の偏波面に依存する。なお、ここで示す光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波状態が水平偏波である光信号を受け取ることとし、以下説明する。
【００５２】
（１）偏波制御部２０５Ｂ
偏波制御部２０５Ｂは、受信した光信号から、偏波状態が水平偏波である水平光信号と偏波状態が垂直偏波である垂直光信号とに分離し、分離した水平光信号及び垂直光信号から偏波状態が水平偏波のみの光信号（以下、「合波光信号」という。）を生成する。
偏波制御部２０５Ｂは、一例として図８に示すようにコリメータレンズ４０１Ｂ、４０２Ｂ、４０３Ｂ、偏波分離素子４０４Ｂ、光信号の偏波状態を垂直偏波から水平偏波へと回転させる波長板４０５Ｂ及び偏波保持カプラ４０６Ｂから構成されている。コリメータレンズ４０１Ｂは、光ファイバ３０Ｂと接続されている。偏波保持カプラ４０６Ｂは、偏波保持ファイバ２１２Ｂと接続されている。偏波分離素子４０４Ｂは、一例として、ルチル結晶である。
【００５３】
偏波制御部２０５Ｂは、コリメータレンズ４０１Ｂにて光送信装置１０Ｂから光ファイバ３０を介して光信号を受信し、受信した光信号を偏波分離素子４０４Ｂにて、垂直光信号と水平光信号とに分離する。
分離された垂直光信号は、偏波分離素子４０４Ｂを通過後、波長板４０５Ｂにて、偏波状態が水平偏波となるように回転され、回転された垂直光信号（以下、「回転光信号」という。）は、コリメータレンズ４０２Ｂを介して偏波保持カプラ４０６Ｂへ入射される。
【００５４】
分離された水平光信号は、偏波分離素子４０４Ｂを通過後、コリメータレンズ４０３Ｂを介して偏波保持カプラ４０６Ｂへ入射される。
偏波保持カプラ４０６Ｂは、回転光信号と水平光信号とを合波して、合波光信号を生成し、生成した合波光信号を偏波保持ファイバ２１２Ｂを介して光学的周波数変換部２０２Ｂへ出力する。
【００５５】
（２）光学的周波数変換部２０２Ｂ
光学的周波数変換部２０２Ｂは、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様の構成である。
光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波制御部２０５Ｂより偏波保持ファイバ２１２Ｂを介して合波光信号を受け取る。次に、光学的周波数変換部２０２Ｂは、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様に、ＬＯ信号入力部２０１Ｂより受け取ったＬＯ信号を用いて、偏波制御部２０５Ｂより受け取った合波光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号及び第２光信号を生成する。光学的周波数変換部２０２Ｂは、生成した第１光信号を光ファイバ２１０Ｂを介してバランス型光電気変換部２０３Ｂへ出力し、生成した第２光信号を光ファイバ２１１Ｂを介してバランス型光電気変換部２０３Ｂへ出力する。
【００５６】
２．５．３  光伝送システム１Ｂの動作
光送信装置１０Ｂの電気光変換部１０２Ｂは、ＩＦ信号入力部１０１Ｂより伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を光受信装置２０Ｂへ光ファイバ３０Ｂを介して出力する。
光受信装置２０Ｂの偏波制御部２０５Ｂは、光ファイバ３０Ｂを介して光送信装置１０Ｂより光信号を受け取り、受け取った光信号の偏波状態を水平偏波に調整、つまり合波光信号を生成し、生成した合波光信号を光学的周波数変換部２０２Ｂへ出力する。光学的周波数変換部２０２Ｂは、合波光信号を偏波制御部２０５Ｂより受け取り、受け取った合波光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０Ｂ及び光ファイバ２１１Ｂを介してバランス型光電気変換部２０３Ｂへ出力する。
【００５７】
次に、バランス型光電気変換部２０３Ｂは、光学的周波数変換部２０２Ｂより第１及び第２光信号を受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して、第１及び第２ＲＦ信号を生成し、生成した第１ＲＦ信号の位相を逆相にして、第２ＲＦ信号に加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４Ｂへ出力する。送信部２０４Ｂは、バランス型光電気変換部２０３ＢよりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０Ｂを介して携帯電話機４０Ｂへ送信する。
【００５８】
２．５．４  光伝送システム１Ｂのまとめ
光伝送システム１Ｂにおいて、光受信装置２０Ｂ側にて、偏波制御部２０５Ｂを設けることにより、光学的周波数変換部２０２Ｂが受け取ることができる偏波状態となるように光信号の偏波状態を調整することができる。これにより、光学的周波数変換部２０２Ｂでの結合効率を高めること、つまり、光信号の結合状態を高めることができる。
【００５９】
なお、ここでは、光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波状態が水平偏波である光信号を受け取ることとしたが、光学的周波数変換部２０２Ｂは、偏波状態が垂直偏波である光信号を受け取ってもよい。このとき、偏波分離素子４０４Ｂを通過した水平光信号の偏波状態を回転させて、偏波状態が回転した水平光信号と垂直光信号とを合波して偏波状態が垂直偏波のみからなる光信号を生成し、生成した光信号を偏波保持ファイバ２１２Ｂへ出力するようにすればよい。
３．その他の変形例
なお、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【００６０】
（１）上記の実施の形態において、ＬＯ信号を光受信装置側にて入力する構成としたが、これに限定されない。
ＬＯ信号を光送信装置側で入力する構成としてもよい。このときの、光伝送システム１Ｃについて以下に説明する。
光伝送システム１Ｃは、図９に示すように、光送信装置１０Ｃ、光受信装置２０Ｃ及び光ファイバ３０Ｃから構成されている。光送信装置１０Ｃと光受信装置２０Ｃとは、光ファイバ３０Ｃにて接続されている。
【００６１】
光送信装置１０Ｃは、ＩＦ信号を光変換にてＩＦ光信号に変換、及びＬＯ信号を光変換にてＬＯ光信号に変換する。光送信装置１０Ｃは、ＩＦ光信号とＬＯ光信号とを多重化し、多重化した光信号を光ファイバ３０Ｃを介して光受信装置２０Ｃへ送信する。光受信装置２０Ｃは、光ファイバ３０Ｃを介して光送信装置１０Ｃより多重化した光信号を受け取り、受け取った多重化した光信号より、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を携帯電話機４０Ｃへ送信する。
【００６２】
（Ａ）光送信装置１０Ｃの構成
光送信装置１０Ｃは、図９に示すように、ＩＦ信号入力部１０１Ｃ、第１電気光変換部１０５Ｃ、ＬＯ信号入力部１０６Ｃ、第２電気光変換部１０７Ｃ、及び光多重部１０８Ｃから構成されている。第１電気光変換部１０５Ｃと光多重部１０８Ｃとは、光ファイバ１１１Ｃにて接続され，第２電気光変換部１０７Ｃと光多重部１０８Ｃとは、光ファイバ１１２Ｃにて接続されている。
【００６３】
ＩＦ信号入力部１０１Ｃは、光受信装置２０Ｃへ伝送すべき信号であるＩＦ信号の入力を受け付け、受け付けたＩＦ信号を第１電気光変換部１０５Ｃへ出力する。
第１電気光変換部１０５Ｃは、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＩＦ信号入力部１０１ＣよりＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換して、ＩＦ光信号を生成し、生成したＩＦ光信号を光ファイバ１１１Ｃを介して光多重部１０８Ｃへ出力する。
【００６４】
ＬＯ信号入力部１０６Ｃは、ＬＯ信号の入力を受け付け、受け付けたＬＯ信号を第２電気光変換部１０７Ｃへ出力する。
第２電気光変換部１０７Ｃは、具体的には、半導体レーザモジュールであり、ＬＯ信号入力部１０６ＣよりＬＯ信号を受け取ると、受け取ったＬＯ信号を、ＩＦ光信号とは波長が異なる光を用いて光変換してＬＯ光信号を生成し、生成したＬＯ光信号を光ファイバ１１２Ｃを介して光多重部１０８Ｃへ出力する。
【００６５】
光多重部１０８Ｃは、具体的には、光合波器であり、第１電気光変換部１０５Ｃより光ファイバ１１１Ｃを介してＩＦ光信号を受け取り、さらに、第２電気光変換部１０７Ｃより光ファイバ１１２Ｃを介してＬＯ光信号を受け取る。受け取ったＩＦ光信号及びＬＯ光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を光ファイバ３０Ｃを介して光受信装置２０Ｃへ出力する。
【００６６】
（Ｂ）光受信装置２０Ｃの構成
光受信装置２０Ｃは、図９に示すように、光学的周波数変換部２０２Ｃ、バランス型光電気変換部２０３Ｃ、アンテナ２２０Ｃを有する送信部２０４Ｃ、光分離部２０６Ｃ及び光電気変換部２０７Ｃから構成されている。光学的周波数変換部２０２Ｃとバランス型光電気変換部２０３Ｃとは、光ファイバ２１０Ｃ、２１１Ｃにて接続され、光分離部２０６Ｃと光電気変換部２０７Ｃとは、光ファイバ２１３Ｃにて接続され、光分離部２０６Ｃと光学的周波数変換部２０２Ｃとは、光ファイバ２１４Ｃにて接続されている。
【００６７】
バランス型光電気変換部２０３Ｃ及び送信部２０４Ｃは、第１の実施の形態にて示したバランス型光電気変換部２０３及び送信部２０４と同様であるため、説明は省略する。
光分離部２０６Ｃは、具体的には、光分波器であり、光ファイバ３０Ｃを介して光送信装置１０Ｃより多重光信号を受け取ると、受け取った多重光信号を分離して、ＩＦ光信号及びＬＯ光信号を取得する。光分離部２０６Ｃは、取得したＩＦ光信号を光ファイバ２１４Ｃを介して光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力し、取得したＬＯ光信号を光ファイバ２１３Ｃを介して光電気変換部２０７Ｃへ出力する。
【００６８】
光電気変換部２０７Ｃは、具体的には、フォトダイオードである。光電気変換部２０７Ｃは、光分離部２０６Ｃより光ファイバ２１３Ｃを介してＬＯ光信号を受け取り、受け取ったＬＯ光信号を電気変換して、ＬＯ信号を生成する。光電気変換部２０７Ｃは、生成したＬＯ信号を光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力する。
光学的周波数変換部２０２Ｃは、具体的には、チャープ型であるマッハツェンダー型外部変調器であり、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様の構成である。光学的周波数変換部２０２Ｃは、光分離部２０６Ｃより光ファイバ２１４Ｃを介してＩＦ光信号を受け取り、光電気変換部２０７ＣよりＬＯ信号を受け取る。光学的周波数変換部２０２Ｃは、第１の実施の形態にて示した光学的周波数変換部２０２と同様に、光電気変換部２０７Ｃより受け取ったＬＯ信号を用いて、光分離部２０６Ｃより受け取ったＩＦ光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号及び第２光信号を生成する。光学的周波数変換部２０２Ｃは、生成した第１光信号を光ファイバ２１０Ｃを介してバランス型光電気変換部２０３Ｃへ出力し、生成した第２光信号を光ファイバ２１１Ｃを介してバランス型光電気変換部２０３Ｃへ出力する。
【００６９】
（Ｃ）光伝送システム１Ｃの動作
光送信装置１０Ｃの第１電気光変換部１０５Ｃは、ＩＦ信号入力部１０１Ｃより伝送すべきＩＦ信号を受け取ると、受け取ったＩＦ信号を光変換してＩＦ光信号を生成し、生成したＩＦ光信号を光多重部１０８Ｃへ出力する。
第２電気光変換部１０７Ｃは、ＬＯ信号入力部１０６ＣよりＬＯ信号を受け取ると、受け取ったＬＯ信号を光変換してＬＯ光信号を生成し、生成したＬＯ光信号を光多重部１０８Ｃへ出力する。光多重部１０８Ｃは、第１電気光変換部１０５ＣよりＩＦ光信号、第２電気光変換部１０７ＣよりＬＯ光信号をそれぞれ受け取ると、受け取ったＩＦ光信号とＬＯ光信号とを多重化して多重光信号を生成し、生成した多重光信号を光受信装置２０Ｃへ光ファイバ３０Ｃを介して出力する。
【００７０】
光受信装置２０Ｃの光分離部２０６Ｃは、光ファイバ３０Ｃを介して光送信装置１０Ｃより多重光信号を受け取り、受け取った多重光信号を分離してＩＦ光信号とＬＯ光信号とを取得する。光分離部２０６Ｃは、取得したＬＯ光信号を光電気変換部２０７Ｃへ出力し、取得したＩＦ光信号を光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力する。
光電気変換部２０７Ｃは、光分離部２０６ＣよりＬＯ光信号を受け取ると、受け取ったＬＯ光信号を電気変換してＬＯ信号を生成し、生成したＬＯ信号を光学的周波数変換部２０２Ｃへ出力する。
【００７１】
光学的周波数変換部２０２Ｃは、光分離部２０６ＣよりＩＦ光信号を受け取ると、光電気変換部２０７Ｃより受け取ったＬＯ信号を用いて、ＩＦ光信号を強度変調して強度変調光信号を生成し、生成した強度変調光信号より第１光信号と第２光信号とを生成し、生成した第１及び第２光信号をそれぞれ光ファイバ２１０Ｃ及び光ファイバ２１１Ｃを介してバランス型光電気変換部２０３Ｃへ出力する。
【００７２】
次に、バランス型光電気変換部２０３Ｃは、光学的周波数変換部２０２Ｃより第１及び第２光信号を受光すると、受光した第１及び第２光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２ＲＦ信号を生成し、生成した第１ＲＦ信号の位相を逆相にして、第２ＲＦ信号に加算して、ＲＦ信号を生成し、生成したＲＦ信号を送信部２０４Ｃへ出力する。送信部２０４Ｃは、バランス型光電気変換部２０３ＣよりＲＦ信号を受け取ると、受け取ったＲＦ信号をアンテナ２２０Ｃを介して携帯電話機４０Ｃへ送信する。
【００７３】
（Ｄ）光伝送システム１Ｃのまとめ
光伝送システム１Ｃの光送信装置１０Ｃにおいて、ＩＦ信号とＬＯ信号とを同時に光伝送する構成とすることにより、システム全体のメンテナンス等を容易に行うことができる。
（２）なお、上記実施の形態では、光受信装置よりＲＦ信号を携帯電話機へ送信するとしているが、これに限定されない。光受信装置は、パーソナルコンピュータなどの通信を行うことのできるコンピュータ機器にＲＦ信号を送信してもよいし、テレビのチューナなどの放送受信装置に送信してもよい。
【００７４】
（３）上記実施の形態において、電気光変換部の具体例として、半導体レーザモジュールとしたが、これに限定されない。電気光変換部は、半導体レーザモジュールとマッハツェンダー型外部変調器とを組み合わせたものであってもよい。
また、上記（１）にて示した第１及び第２電気光変換部も同様に、半導体レーザモジュールとマッハツェンダー型外部変調器とを組み合わせたものであってもよい。
【００７５】
（４）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
４．発明の効果
以上説明したように、本発明は、光送信装置から光受信装置まで光信号で伝送し、伝送途中に混入する雑音成分をキャンセルする処理を施して後、出力電気信号を出力する光伝送システムであって、前記光受信装置と前記光送信装置の間は、１つの光ファイバにて結合され、当該光ファイバを通じて強度変調前の光信号が伝送され、前記光受信装置は、受信した光信号を強度変調し、強度変調成分が互いに逆位相の２つの光信号に変換する第１処理部と、強度変調成分が互いに逆位相の光信号を伝送する第１及び第２伝送光ファイバと、伝送端で、２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、差動増幅して出力電気信号を生成する第２処理部とを備えることを特徴とする。
【００７６】
この構成によると、光伝送システムは、光受信装置にて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を生成し、生成した２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換し、差動増幅して出力電気信号を生成することができる。これにより、従来の光伝送システムのように、光受信装置側で、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号を受信する必要がなくなる、つまり、光送信装置と光受信装置とを２本の光ファイバにて接続する必要がなくなり、構築費用が安くなる。さらに、強度変調成分が互いに逆相となる２つの光信号をそれぞれ電気信号に変換して、変換された２つの電気信号の一方を反転すると、互いの電気信号は同相となり、互いの雑音成分は逆相とすることができる。これにより、出力電気信号を生成する際には、雑音成分の位相はキャンセルされ、高品質な出力電気信号を生成することができる。
【００７７】
ここで、前記光送信装置は、電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する出力処理部を備えるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光送信装置は、光信号を光受信装置へ１つの光ファイバを介して送信することができる。そのため、従来の光送信装置のように、２本の光ファイバへ個別に光信号を出力する必要がなくなる。
【００７８】
ここで、前記第１処理部は、前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号を、一定の周波数を有する変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部からなり、前記第２処理部は、前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する光電変換部と、生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する差動増幅部とからなるとしてもよい。
【００７９】
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、強度変調部にて、受信した光信号を強度変調して変調光信号を生成し、光分割部にて、生成した変調光信号より第１及び第２出力光信号を生成し、光電変換部にて、第１及び第２出力光信号から電気変換して第１及び第２出力電気信号を生成し、差動増幅部にて、生成した第１及び第２出力電気信号より出力電気信号を生成することができる。これにより、雑音成分がキャンセルされた出力電気信号を生成することができる。
【００８０】
ここで、前記第１処理部は、マッハツェンダー型外部変調器で構成され、前記第２処理部は、バランス型光電気変換器で構成されるとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、マッハツェンダー型外部変調器とバランス型光電気変換器とから構成することができる。
ここで、前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、前記変調電気信号は、局部発信信号であり、前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、前記光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、前記差動増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成するとしてもよい。
【００８１】
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、局部発信信号の周波数に基づいて、強度変調することにより、出力電気信号として無線周波数信号を生成することができる。これにより、光受信装置を、無線周波数信号を出力する装置として利用することができる。
ここで、前記出力処理部は、電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して光信号を生成し、生成した光信号を第３伝送光ファイバへ出力する生成部と、前記第３伝送光ファイバを通じて前記光信号を受信し、受信した光信号の偏波状態をランダムに変化させて、前記光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する偏波スクランブラとを備えるとしてもよい。
【００８２】
この構成によると、光伝送システムの光送信装置は、偏波状態がランダムに変化する光信号を光受信装置へ出力することができる。
ここで、前記第１処理部は、前記光送信装置から前記光ファイバを介して偏波状態がランダムに変化する光信号を受信するとしてもよい。
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、偏波状態がランダムに変化する光信号を光送信装置より受信することができる。これにより、光受信装置は、安定した結合効率にて光信号を受信することができる。
【００８３】
ここで、前記光受信装置は、さらに、前記光送信装置から前記光ファイバを介して光信号を受信し、受信した光信号の偏波成分を、前記第１処理部が光信号を受信する際の偏波成分と一致するように前記光信号の偏波状態を制御し、偏波状態を制御した光信号を前記第１処理部へ出力する偏波制御部を備え、前記第１処理部は、前記偏波制御部より偏波状態が制御された光信号を受信するとしてもよい。
【００８４】
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、受信した光信号の偏波状態と、第１処理部が光信号を受け取る際の偏波状態とが一致するよう制御することができる。これにより、第１処理部は、安定した結合効率にて光信号を受信することができる。
ここで、前記光信号の偏波成分は、第１偏波と第２偏波とを有し、前記第１処理部が光信号を受け取る際の偏波成分は、第１偏波であり、前記偏波制御部は、前記光信号を、第１偏波を有する第１偏波信号と、第２偏波を有する第２偏波信号とに分離する分離部と、前記第２偏波信号の偏波状態が前記第１偏波となるように前記第２偏波を回転させ、前記第１偏波を有する第３偏波信号を生成する回転部と、前記第１偏波信号と前記第３偏波信号とを合波して、前記第１偏波のみからなる合波光信号を生成する合波部とを備え、前記偏波状態が制御された光信号は、前記合波光信号であるとしてもよい。
【００８５】
この構成によると、光伝送システムにおける光受信装置の偏波制御部は、偏波成分が第１偏波のみからなる合波光信号を生成することができ、第１処理部は、合波光信号から第１及び第２光信号を生成することができる。これにより、第１処理部は、安定した結合効率にて偏波状態が制御された光信号を受信することができる。
ここで、前記光送信装置は、電気信号を受信し、受信した電気信号を光変換して伝送光信号を生成し、生成した伝送光信号を第３伝送光ファイバへ出力する出力処理部と、一定の周波数を有する変調電気信号を光変換して変調光信号を生成し、生成した変調光信号を第４伝送光ファイバへ出力する変換処理部と、前記第３伝送光ファイバを通じて前記伝送光信号を、前記第４伝送光ファイバ前記変調光信号をそれぞれ受信し、受信した前記伝送光信号と、受信した前記変調光信号とを多重化して、多重光信号を生成し、生成した多重光信号を前記光ファイバを介して前記光受信装置へ出力する多重化処理部とを備えるとしてもよい。
【００８６】
この構成によると、光伝送システムの光送信装置は、伝送光信号と変調光信号とを１つの光ファイバを介して光受信装置へ伝送することができる。これにより、電気信号と変調電気信号とを光受信装置にて管理することができるため、メンテナンスが簡易になる。
ここで、前記光受信装置は、さらに、前記光ファイバを介して前記光送信装置から多重光信号を受信し、受信した多重光信号を前記伝送光信号と前記変調光信号とに分離し、分離した前記伝送光信号を前記第１処理部へ、分離した前記変調光信号を第５伝送光ファイバへ出力する光分離部と、前記第５伝送光ファイバを通じて前記変調光信号を受信し、受信した前記変調光信号を電気変換して、変調電気信号を生成し、生成した変調電気信号を前記第１処理部へ出力する第１光電変換部とを備え、前記第１処理部が受信する光信号は、前記伝送光信号であり、前記第１処理部は、受信した前記伝送光信号を、前記変調電気信号の周波数に基づいて、強度変調して変調光信号を生成する強度変調部と、生成した変調光信号から、互いの強度変調成分が逆位相となる第１出力光信号と第２出力光信号とを生成し、生成した第１及び第２出力光信号をそれぞれ前記第１及び前記第２伝送光ファイバへ出力する光分割部とからなり、前記第２処理部は、前記第１及び前記第２伝送光ファイバを介して受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して第１及び第２電気信号を生成する第２光電変換部と、生成した第２電気信号の位相を反転して、前記第１電気信号に加算して、出力電気信号を生成する差動増幅部とからなるとしてもよい。
【００８７】
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、光送信装置から送信された多重光信号を受信し、受信した多重光信号を用いて、出力電気信号を生成することができる。そのため、光受信装置の管理等のメンテナンスが簡易にできる。
ここで、前記出力処理部が受信する電気信号は、無線周波数信号の周波数と異なる周波数を有する中間周波数信号であり、前記変調電気信号は、局部発信信号であり、前記強度変調部は、前記局部発信信号の周波数に基づいて、受信した伝送光信号を強度変調して、強度変調成分が無線周波数信号の周波数となる変調光信号を生成し、前記第２光電変換部は、受信した第１及び第２出力光信号をそれぞれ電気変換して無線周波数信号の成分を持つ第１及び第２電気信号を生成し、前記差動増幅部は、生成した第２電気信号の位相を逆相にして、前記第１電気信号に加算して、無線周波数信号を生成するとしてもよい。
【００８８】
この構成によると、光伝送システムの光受信装置は、局部発信信号の周波数に基づいて、強度変調することにより、出力電気信号として無線周波数信号を生成することができる。これにより、光受信装置は、無線周波数信号を出力する装置として利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
上記において、説明した光伝送システムは、光ファイバによる通信システムを用いて、消費者へ情報、音声及び映像などを提供する産業において、経営的、つまり反復的かつ継続的に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】光伝送システム１の構成を示すブロック図である。
【図２】光学的周波数変換部２０２の構成を示す図である。
【図３】光学的周波数変換部２０２の断面図である。
【図４】バランス型光電気変換部２０３の構成を示すブロック図である。
【図５】光伝送システム１Ａの構成を示すブロック図である。
【図６】偏波スクランブラ１０３Ａの動作を示す図である。
【図７】光伝送システム１Ｂの構成を示すブロック図である。
【図８】偏波制御部２０５Ｂの構成を示す図である。
【図９】光伝送システム１Ｃの構成を示すブロック図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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