(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを通じたレーザ通信を行う前補償回路であって、
情報通信用の電気信号を発生させる信号入力手段と、
前記電気信号を光信号に変換するために前記電気信号を用いて分布帰還型レーザによりレーザビームを変調する前に、前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて前記電気信号を電気的に変形し、前記レーザビームと前記光ファイバとの間の相互作用が原因の前記光信号の光ファイバの伝送に起因する奇数次の歪みを補償するインライン前補償手段と、
変形した電気信号を、前記レーザビームを変調する手段に供給する信号出力手段とを具え、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記インライン前補償手段は、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とする前補償回路。
【請求項２】
前記前補償手段が、直接変調式の当該分布帰還型レーザの変調に起因する歪みも補償し、
前記前補償手段が、前記レーザビームの変調に起因する前記光信号の奇数次の歪みも補償し、
前記前補償手段が、約１３１０ｎｍでゼロの分散の標準単一モードの光ファイバの伝送に起因する歪みも補償し、
前記前補償手段が、約１５００−１６１０ｎｍの波長のレーザビームの光ファイバの伝送に起因する歪みも補償し、
前記前補償手段が、前記光ファイバの伝送の互いに相違する長さを補償するために前記歪みも動的に調整し、
前記調整をフロントパネルから行うことができ、
前記調整が、前記前補償手段への調整信号の供給を有し、
前記前補償手段が、前記電気信号を用いた前記レーザビームの変調に起因する偶数次の歪みも補償し、
前記前補償手段が、前記電気信号の光ファイバの伝送に起因する偶数次の歪みも補償することを特徴とする請求項１記載の前補償回路。
【請求項３】
光ファイバを通じたレーザ通信を行う前補償回路であって、
情報通信用の電気信号を発生させる信号入力手段と、
前記電気信号を光信号に変換するために前記電気信号を用いて分布帰還型レーザによりレーザビームを変調する前に、前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて前記電気信号を動的に変形し、前記光信号の前記光ファイバの伝送に起因する光信号の奇数次の歪みを補償する前補償手段と、
前記分布帰還型レーザからの前記光ファイバの末端の受信機における前記光信号の歪みを減少させるために、前記光ファイバの互いに相違する長さの歪みを動的に調整する調整手段と、
変形した電気信号を前記分布帰還型レーザに供給して、レーザビームを発生させる信号出力手段とを具え、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記前補償手段は、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とする前補償回路。
【請求項４】
前記調整手段が、前記前補償回路の動作中の歪みも調整し、
前記調整手段が、フロントパネルからの歪みを調整し、
前記前補償手段が、インライン前補償回路を有し、
前記前補償手段を、前記レーザビームの変調に起因する前記光信号の奇数次の歪みを補償するように適合させ、
前記前補償手段を、前記分布帰還型レーザからの前記光ファイバの末端における前記光信号の光受信機からの戻り信号に応じて前記光受信機の前記光信号の歪みを減少させるために、前記歪みを自動的に調整して、電気的な入力情報信号に対する前記光受信器からの電気的な情報信号出力の歪みを最小にするように適合させ、
前記前補償手段を、前記歪みを補償するよう調整するために、前記光ファイバの長さを表す信号を発生させるように適合させたことを特徴とする請求項３記載の前補償回路。
【請求項５】
第１及び第２の光受信機におけるそれぞれの電気情報信号を生成するために、前記光信号を光ファイバを介して前記第１及び第２の光受信機に送信する手段と、
前記分布帰還型レーザと前記第１の光受信機との間の光ファイバの長さが、前記分布帰還型レーザと前記第２の光受信機との間の光ファイバの長さとは異なっており、
前記生成される電気情報信号のうちの少なくとも１つを変形させて、前記分布帰還型レーザから前記第１の光受信機までの距離と、前記分布帰還型レーザから前記第２の光受信機までの距離との間の長さの違いによって生じる歪みを補償する手段とを備える、請求項１又は３に記載の前補償回路。
【請求項６】
前記前補償手段は、電気信号を用いたレーザビームの変調に起因する奇数次の歪みを補償するために電気信号を変形させる第１のインライン補償手段と、前記光ファイバ中の光信号の伝送に起因する奇数次の歪みを補償するために電気信号を更に変形させる第２のインライン補償手段とを有する、請求項１又は３に記載の前補償回路。
【請求項７】
光ファイバを通じたレーザ通信を行う前補償回路であって、
情報通信用の電気出力信号を発生する信号出力手段と、
前記電気出力信号を光出力信号に変換するために前記電気出力信号を用いてレーザビームを変調する前に、前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて前記電気出力信号を電気的に変形し、前記レーザビームと前記光ファイバとの間の相互作用が原因の前記光信号の光ファイバの伝送に起因する奇数次の歪みを補償する前補償手段と、
変形した電気出力信号を、前記レーザビームを変調する手段に供給する信号出力手段とを具え、
前記前補償手段が、直接変調式の当該分布帰還型レーザの変調に起因する歪みも補償し、
前記前補償手段が、前記レーザビームの変調に起因する前記光信号の奇数次の歪みも補償し、
前記前補償手段が、約１３１０ｎｍでゼロの分散の標準単一モードの光ファイバの伝送に起因する歪みも補償し、
前記前補償手段が、約１５００−１６１０ｎｍの波長のレーザビームの光ファイバの伝送に起因する歪みも補償し、
前記前補償手段が、前記光ファイバの伝送の互いに相違する長さを補償するために前記歪みも動的に調整し、
前記調整をフロントパネルから行うことができ、
前記調整が、前記前補償器への調整信号の供給を有し、
前記前補償手段が、前記電気出力信号を用いた前記レーザビームの変調に起因する偶数次の歪みも補償し、
前記前補償手段が、前記電気出力信号の光ファイバの伝送に起因する偶数次の歪みも補償する、前補償回路であって、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記前補償手段は、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とする前補償回路。
【請求項８】
電気信号を発生させる信号入力手段と、
予め設定された光の波長を有するレーザビームを発生させる分布帰還型レーザと、
前記電気信号を光信号に変換するために前記電気信号を用いて前記レーザビームを変調する前に、前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて前記電気信号を動的に変形し、ゼロ発散の光ファイバの光信号の伝送に起因する奇数次の歪みを補償するインライン前補償手段と、
前記レーザビームを変調する手段と、
変調されたレーザビームを光ファイバに向ける光学系とを具え、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記インライン前補償手段は、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とするレーザ送信器。
【請求項９】
前記分布帰還型レーザを、前記レーザ及び前記レーザビームを変調する手段を一体にするために、直接変調式の分布帰還型レーザとし、
前記分布帰還型レーザが、約１５００−１６１０ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項８記載のレーザ送信器。
【請求項１０】
光ファイバのネットワークと、
光ファイバのネットワークを通じた通信を行う第１ノード及び第２ローカルノードとを具え、その各々が、
電気的な出力情報信号を発生させる手段と、
前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて、変形した電気信号を発生させるために前記電気的な出力信号を電気的に変形し、前記光ファイバのネットワークを通じた前記第１ノードから前記第２ローカルノードへの光出力信号の伝送に起因する奇数次の歪みを補償するインライン前補償回路手段と、
予め設定された光の波長の出力レーザビームを発生させる分布帰還型レーザと、
変形した電気信号を有する出力レーザビームを変調する手段と、
前記光出力信号を伝送するために、変調した出力レーザビームを、出力側の光ファイバとして前記光ファイバのうちの第１のものに向ける光学系と、
光入力信号を電気入力信号に変換する光検出器と、
前記電気信号を用いた前記レーザビームの変調に起因する偶数次の歪みを電気的に補償し、かつ、前記光ファイバを通じた前記第１ノードから第２ローカルノードへの伝送に起因する偶数次の歪みを補償する他の補償手段とを具え、
これによって、光信号が、前記第１ノードと第２ローカルノードとの間で双方向通信を行い、前記変調する手段における光信号の歪みが前記光検出器おける光信号の歪みに比べて大きくなり、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記インライン前補償回路手段は、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とする情報通信システム。
【請求項１１】
第３ローカルノードと、
前記出力光信号を前記第１ノードから前記第２及び第３ローカルノードに供給するスプリッタとを更に具え、
前記第１ノードと第３ローカルノードとの間の光ファイバの長さが、前記第１ノードと第２ローカルノードとの間の光ファイバの長さと異なり、
前記第１ノードから第２ローカルノードまでの距離と前記第１ノードから第３ローカルノードまでの距離との差に起因する奇数次の歪みを補償する電子回路を有する後補償手段を更に具えることを特徴とする請求項１０記載の情報通信システム。
【請求項１２】
光ファイバのネットワークと、
先端部とを有し、先端部が、
複数のテレビ番組を受信するプログラム手段と、
電話通信の送受信を行う電話網及びコンピュータ情報の送受信を行うコンピュータネットワークを含む他のタイプのネットワークとデータ通信を行うゲートウェイ手段と、
テレビ番組を変調し、前記ゲートウェイ手段から受信したデータ通信が複数の搬送波を有し、各テレビ番組が、互いに相違する周波数の搬送波を有し、前記データ通信が、互いに相違する周波数を有する複数の搬送波を使用する変調手段と、
複数の搬送波を一つ以上の電気的な送り信号に結合する結合手段と、
各送り信号に対応し、予め設定された光の波長の送りレーザビームを発生させる分布帰還型レーザと、
前記電気的な送り信号を光学的な送り信号に変換するために、前記電気的な送り信号を用いて各レーザビームを変調する手段と、
前記電気的な送り信号にそれぞれ対応し、前記電気的な信号を用いて前記送りレーザビームを変調する前に前記電気的な送り信号を変形する電子回路を有し、前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて前記光ファイバを通じた前記光学的な送り信号の伝送に起因する奇数次の歪みを補償するインライン前補償手段と、
各分布帰還型レーザにそれぞれ対応し、変調された送りレーザビームを各レーザビームに対する光ファイバのうちの対応するものに向ける光学系と、
前記光ファイバのうちの対応するものからの一つ以上の光学的な戻り信号を電気的な戻り信号に変換する検出手段と、
電話通信としての戻り信号及びコンピュータ情報を伝送するために、データ通信としての電気的な戻り信号を前記ゲートウェイ手段に供給する手段とを有し、
複数の個別の同軸ケーブルネットワークツリーと、
一つ以上の光ファイバ及び一つ以上の同軸ケーブルネットワークにそれぞれ接続された複数のローカルノードとを更に具え、各ローカルノードが、
前記光ファイバのうちの対応するものからの一つ以上の光学的な送り信号を、一つ以上の同軸ケーブルネットワークへの電気的な送り信号にそれぞれ変換する手段を有し、
各同軸ケーブルネットワークにそれぞれ対応するダイプレックスフィルタを有し、各同軸ケーブルネットワークの電気的な送り信号から戻りデータ信号を分離する戻り信号分離手段と、
各電気的な戻り信号に対応し、予め設定された光の波長の戻りレーザビームをそれぞれ発生させる戻りレーザと、
各電気的な戻り信号にそれぞれ対応し、前記電気的な戻り信号を光学的な戻り信号に変換するために前記電気的な信号を用いて前記戻りレーザビームを変調する前に前記電気的な戻り信号を変形する電子回路を有し、前記戻りレーザビームの変調に起因する奇数次の歪みを補償するとともに、前記光学的な戻り信号の光ファイバの伝送に起因する奇数次の歪みを補償する戻り前補償手段と、
前記同軸ケーブルネットワークツリーに接続され、前記送り情報信号を受信するとともに前記戻り情報信号を送信する複数の顧客インタフェースユニットとを更に具え、その顧客インタフェースユニットがそれぞれ、
前記テレビ番組を表示するために、前記同軸ケーブルネットワークツリーにテレビジョンディスプレイを接続する手段と、
電話通信を行うために電話機を同軸ケーブルネットワークに接続するとともに、コンピュータ情報を送受信するためにコンピュータ機器を前記同軸ケーブルネットワークに接続する手段とを具え、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記戻り前補償手段は、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とするケーブルテレビジョンネットワーク。
【請求項１３】
電気情報信号を受信するステップと、
前記情報信号が伝送される光ファイバの長さに対して前補償回路を調整するステップと、
前記光ファイバの末端からの戻り信号に基づいて前記光ファイバを通じた光信号の伝送に起因する光信号の奇数次の歪みを補償するために前記電気情報信号を前補償し、分布帰還型レーザからの光ファイバの端部における受信器の奇数次の歪みを減少させる前補償ステップと、
分布帰還型レーザを用いてレーザビームを発生させるステップと、
前記電気情報信号を用いて前記レーザビームを変調して、光情報信号を発生させるステップと、
前記光ファイバを通じた光情報信号を光受信機に送信するステップとを具え、
これによって、前記光受信機における前記光情報信号の奇数次の歪みが、変調時のものよりも小さくなり、
前記光ファイバが複数の双方向性の光ファイバからなり、該双方向の光ファイバの各々における送り信号及び戻り信号は略同一の波長を有するが、該双方向の光ファイバにおける第１の光ファイバの信号の波長は該双方向の光ファイバにおける第２の光ファイバの波長とは相違しており、前記前補償ステップは、当該光ファイバの長さに応じて歪みを有する該戻り信号に基づく前記変形した電気信号を用いて当該送り信号及び戻り信号の相違を調整することによって、該送り信号を補償することを特徴とする光通信方法。
【請求項１４】
前記光ファイバの長さに応じて前記歪みを調整するステップと、
前記電気情報信号による前記レーザビームの変調に起因する奇数次の歪みを補償するステップと、
前記レーザビームの変調に起因する前記光信号の偶数次の歪み及び前記光ファイバを通じた前記光信号の伝送に起因する前記光信号の偶数次の歪みを補償するステップとを更に具えることを特徴とする請求項１３記載の光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術の分野】
本発明は、広帯域ケーブルテレビジョンシステムの分野に関するものであり、更に詳細には、そのようなシステムのレーザ光通信リンクに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
ケーブルテレビジョンシステムにおいて、テレビ番組は中央中継局(central head-end)で提供される。番組は、光ファイバツリーネットワークを通じて中継局から各地域の複数のローカルノードに分配され、その後、同軸ケーブルツリーネットワークを通じて、ローカルノードから、ケーブル端末とも称される顧客インタフェースユニット（ＣＩＵ）にも分配される。近年、これらシステムの多くは、ケーブルテレビジョンシステムを通じて、電話サービス及び／又はコンピュータネットワーキングサービス（例えばインターネット接続）のような他の通信サービスを提供し始めている。電話ネットワーキングサービス及びコンピュータネットワーキングサービスは、ケーブルテレビジョンシステムにおいて双方向通信を必要とする。送りデータ信号は、既に説明したようにテレビジョン信号と同様に送信され、戻りデータ信号は、同一経路を逆方向に送信される。すなわち、戻り信号は、同軸ケーブルツリーネットワークを通じて、ＣＩＵからローカルノードに収集され、ローカルノードから逆方向に光ファイバツリーネットワークを通じて、中継局に戻される。
【０００３】
中継局では、テレビジョン通信、電話通信及びコンピュータ通信に対する複数の電気的な送り情報信号が、互いに相違する周波数の搬送波信号をそれぞれ変調するのに用いられる。変調された搬送波信号は、送りレーザビームを変調するのに使用される電気的な送り信号に結合され、送りレーザビームによって搬送される光学的な送り信号を発生させる。光学的な送り信号を出射する変調されたレーザビームは、光ファイバネットワークを通じて複数のローカルノードに送信される。各ローカルノードでは、光検出器が、光学的な送り信号を電気的な送り信号に再変換する。再変換された電気的な送り信号は、同軸導体のツリーネットワークを通じてローカルノードから顧客の家又は職場のＣＩＵに送信される。
【０００４】
顧客の電話機及びコンピュータ機器は、顧客によってＣＩＵに接続され、顧客の機器は、ＣＩＵによって同軸ツリーに送信される戻り信号を発生させる。戻り信号は、送り信号と同様なマルチキャリア変調信号である。戻り信号は、同軸ツリーネットワークを通じてローカルノードに戻される。ローカルノードでは、戻り信号が、ダイプレックスフィルタによって送り信号から分離される。分離された戻り信号は、戻りレーザビームを変調し、戻りレーザビームから出射した光学的な戻り信号を発生させるのに使用される。光学的な戻り信号は、光ファイバツリーネットワークを通じて中継局に戻され、この場合、光学的な戻り信号は、戻り信号に対する光検出器によって電気的な戻り信号に再変換される。電気的な戻り信号は、復調されるとともに、電話通信及びコンピュータ通信に用いられる。
【０００５】
当業者は以下の引用例に注意が向けられる。ブローベルト(Blauvelt)による米国特許番号第４，９９２，７４５号は、半導体レーザのような伝送装置の２次、３次及びそれ以上の次数の歪みを補償する前歪みネットワークを開示しており、グラブ(Glaab)による米国特許番号第５，２５７，１２４号は、偶数次の歪みを相殺するデュアル光リンクを開示している。リトル(Little)による米国特許番号第５，４３０，５６８号は、各々が１オクターブ未満の互いに相違する周波数帯域を有する種々のマルチキャリア信号を４個の独立したレーザが送信するシステムを開示している。光受信機において、２次の歪みは、４個の信号の各々からフィルタ処理され、これらの信号が組み合わされて、単一の５４−５００ＭＨｚのマルチキャリア信号となる。２対のレーザを用いて４個の信号を送信する。レーザの各対に対して、１３１０ｎｍの波長の第１のレーザは、第１の光ファイバに第１の信号を送信し、１５５０ｎｍの波長の第２のレーザは、第２の光ファイバに第２の信号を送信する。波長分割多重化（ＷＤＭ）を用いて、第１及び第２の光ファイバからの二つの信号を、第１の共通の１３１０のゼロ分散の光ファイバで結合する。受信前に、ＷＤＭを用いて、第１及び第２の信号を個別の第３及び第４の光ファイバに分離し、個別の受信機を用いて各信号を受信する。電気的及び／又は光学的な補償素子を設けて、上記周波数をグループ分けすることによって除去されない分散が原因の歪みを補償する。各レーザの入力部の電気的な補償素子は、２次の歪みがフィルタ処理されているので３次の歪みを補償するだけでよい。第２又は第３の光ファイバに対する光学的な補償素子は、１３１０ｎｍゼロ歪み光ファイバの１５５０ｎｍ信号の分散を補償する。光学的に補償する素子を、受信機のロケーションまで標準的な１３１０ｎｍ光ファイバ上を伝送する光信号によって示される分散プロファイルとは異なる分散プロファイルを有する、分散を補償する光ファイバとすることができる。そのようなプロファイルは、合成２次うなり又は合成３次うなりとしてそれぞれ既知である２次高調波歪み及び３次高調波歪みを表す。
上記参照文献は、参照することによってここに完全に組み込まれる。
【０００６】
【発明の開示】
本発明の一例において、電気情報信号を用いてレーザビームを変調して、光信号を形成し、その光信号を、光ファイバツリーネットワークを通じて光検出器に伝送し、光信号を電気情報信号に戻す。前補償回路は、信号を用いてレーザビームを変調する前に、電気情報信号を変形する。前補償回路は、光ファイバを通じた光信号の伝送に起因する奇数次の歪み及び電気信号を用いたレーザビームの変調に起因する奇数次の歪みを補償する。レーザビームの変調によって発生した光信号は、光ファイバの遠方の端部よりはレーザビーム変調器で変形が大きくなる。変形された信号が光ファイバを伝播すると、その歪みが小さくなる。前補償回路及びレーザを、入力情報信号を送信する光送信機の構成要素とする。光検出器を、送信器の入力情報信号をほぼ再現した電子情報信号を出力する光受信機の構成要素とする。前補償回路の３次の歪みは、光受信機から出力される電子信号の全体的な奇数次の歪みを減少させるように選択される。
【０００７】
好適には、レーザを、１５００ｎｍと１６１０ｎｍとの間で選択した光波長で伝送を行う直接変調される分布帰還型（ＤＦＢ）レーザとし、光ファイバは、約１３１０ｎｍでほぼゼロの分散を有する。前補償回路は、レーザビームの変調及び光ファイバの伝送に起因する偶数次の歪みも補償する。
好適には、前補償回路は、光信号を電子信号に戻す光検出器に起因する歪みも補償する。前補償回路は、レーザ変調前に要求される電気的な変調、光検出後の電気出力信号に要求される電気的な変調、光信号に対して要求される光学的な変調も補償する。
【０００８】
本発明の他の例において、前補償回路は、光ファイバを通じた光信号の伝送に起因する奇数次の歪みを補償し、前補償回路によって発生した歪みのレベルは、光ファイバの長さに応じて調整可能である。
好適には、前補償回路は、入力電子信号の一部に対応する受信機からの戻り信号に応じて調整可能である。また、前補償回路は、歪みのレベルをマニュアル的に変更させるフロントパネルの入力部と、補償回路が調整される光ファイバの長さを決定することができる出力部とを有する。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
図１に示す光通信リンクの実施の形態において、光送信機(optical transmitter)１０１は、光ファイバ１０３を通じて光信号を光受信機１０２に送信する。光送信機は、奇数次の歪みを補償する前補償器(pre-compressor)１１１に向かう送信ライン１１０を通じて、電気出力情報信号を受信する。前補償器は、電気出力信号を用いたレーザビームの変調中に奇数次の歪みを補償するために電気出力信号を変形させる第１のインライン補償器１１２と、光ファイバ中の光信号の伝送中に奇数次の歪みを補償するために電気出力信号を更に変形させる第２のインライン補償器１１３とを有する。前補償器は、光ファイバ１０３の長さに応じて歪みを調整するための第２の補償器に対する出力部を有する調整器１１４も有する。調整器は、光ファイバの長さに応じた信号をマニュアル入力するために、フロントパネル１４０からの入力部１１５を有する。後に図２を参照して説明するように、受信器１０２からのリターン信号に基づいた自動調整用の入力部１１６も設け、第２の補償器を調整するために光ファイバ長を決定することができる信号用の出力部１１７も設ける。
【００１０】
奇数次の歪みを補償する回路は従来既知であり、当業者は、これら既知の回路に基づいて第１及び第２の補償器を設けることができる。第１及び第２の補償器並びに調整器用の回路を、図示したように個別の回路とすることができ、また、これら個別の回路のうちの二つ以上の機能を実行する単一の回路を設けることもできる。長さ入力信号を、図示したようなフロントパネルのポテンシオメータの調整のようなマニュアル入力又は後に説明するような光受信器からのリターン信号とすることができる。
【００１１】
変形した信号１２０は、前補償器１１１から出力され、レーザ１２１に向けられ、レーザビーム１２２を直接変調して、変形した電気信号を、レーザビームによって光信号に変換する。光学系１２３は、光ファイバを通じて光信号を光受信機１０２に送信するために、レーザビームを光ファイバの端部に収束するレンズを有する。残留側波帯振幅変調（ＶＳＢ−ＡＭ）信号、又は３２レベル信号を有する４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ−３２）信号に対して、光信号を、１００ｋｍの距離に亘って、光ファイバを通じて光送信機から光受信機に送信する。
【００１２】
好適には、レーザを、図示したような直接変調式のレーザとするが、外部に変調器を設けることもできる。また、好適には、レーザを、図示したような分布帰還型（ＤＦＢ）レーザとするが、他のタイプのレーザを用いることもできる。レーザビームを光ファイバに向ける光学系は周知である。光ファイバのタイプを、好適には、約１３１０ｎｍの光波長でほぼゼロの分散の単一モードとする。本発明の一部は、偶数次の歪み及び奇数次の歪みを減少させるためにここに開示したステップを実行する際に、ゼロの分散のファイバを通じて光信号を伝送すると、伝送距離が重要となる奇数次の高調波となるという認識にある。本発明の一部は、光送信機の光ファイバ中の光信号が光受信機の光ファイバ中の光信号よりも高い奇数次の歪みを有することにある。
【００１３】
光受信機１０２は、光送信機から離間した光ファイバ１０３の他端に接続した光検出器１３０を有する。光検出器は、光信号を、電気情報信号に変換する。光受信機は、伝送ライン１３２に電気入力信号を発生させるために電気信号を線形化するインライン後補償器１３１を有し、それは、前補償器に供給された電気出力信号に対して最小の歪みを有する。すなわち、光受信機の送信ライン１３２の電気入力信号は、光送信機の送信ライン１１０の電気出力信号をほぼ再現する。
【００１４】
光検出器を、アバランシェホトダイオード、好適にはＰＩＮホトダイオードとし、又は他のタイプの雑音の小さい光検出器とする。後補償器は、偶数次の歪みを含む信号を線形化する電子回路を有する。場合によっては、臨界信号(critical signal)に対する搬送周波数を１オクターブの範囲内に保持して、これら搬送波によって生じた全ての２次の歪みが搬送周波数の１オクターブの外側に存在するようにし、後補償器が、これら２次の歪みをフィルタ処理する帯域通過フィルタを有する。そのようなフィルタ処理を行う帯域通過回路は、当業者には周知である。場合によっては、前補償器に偶数次の歪みを発生させる回路を設けることによって、及び／又は、背景技術で説明したＧｌａａｂによる特許のような１個の反転信号を有するデュアル信号経路を用いることによって、偶数次の歪みを減少させることができる。
【００１５】
前補償器１１１及び後補償器１３１は、レーザビーム変調及び光ファイバの伝送に起因する歪みの他に、光増幅器に起因する歪みや、電気的な増幅器、光検出器、変調器、復調器及び伝送リンク中に奇数次又は偶数次の歪みを発生させるおそれがある他の電子部品に起因する歪みを補償する回路も有してもよい。
【００１６】
図１に示すＤＢＦレーザを、図２に示すような個別のレーザ及び個別のレーザビーム変調器に置換することもできる。適切に選択する場合、個別のレーザ及び変調器の組合せによって、レーザビーム変調に起因する最小の２次の歪みを有する光信号を発生させることができる。しかしながら、そのようなシステムは更に高価かつ複雑なものとなる。
図１は、図２に示すような更に一般的な並列の補償器以外のインライン補償器を示す。インライン補償器は、比較的高い周波数で動作するとともに回路が簡単になるので好適である。
【００１７】
図２は、本発明の他の実施の形態のノード２００の一部を示し、この場合、光送信機２０１は光信号を送信し、光受信機２０２は、他のノードからの信号を共通の光ファイバ２０３から受信する。波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＷＤＭＤ）は、各方向で複数の光信号を搬送する共通の光ファイバ２０３と、各々が単一波長を有する双方向の信号を搬送する複数の双方向性の光ファイバ２０４及び２０５との間で、互いに相違する波長を有する同一方向に搬送される信号の接続を行う。すなわち、光ファイバ２０４のような双方向の光ファイバの各々の送り信号と戻り信号はほぼ同一の波長を有する。光ファイバ２０４の信号の波長は、光ファイバ２０５の波長とは異なる。スプリッタ２０６及び２０７はそれぞれ、出力側の光ファイバ２０８及び２０９を通じた光送信機２０１からの光出力信号を、単一波長ファイバ２０４及び２０５に向ける。スプリッタはそれぞれ、入力側の光ファイバ２１０及び２１１を通じた単一波長の光ファイバ２０４及び２０５からの光入力信号を、光受信機２０２に向ける。レーザからの光出力経路は、入力信号がレーザビームの変調すなわち波長に影響を及ぼさないように光アイソレータ（図示しない）を有してもよい。
【００１８】
伝送ライン２２０は、電気出力情報信号を光送信機２０１に供給する。光送信機において、信号は、スプリッタ２２１によって二つの伝送ライン２２２及び２２３に分離され、これらは、出力信号を、インバータ２２４を除いて同一である二つの伝送回路に向ける。
【００１９】
送信回路の詳細の一部を、図を簡単にするために同一回路の一つにおいてのみ示し、送信回路の同一部分を、説明を簡単にするために回路の一つのみを参照して説明する。各送信回路は、電子的な出力信号を変調する変調器２２５を有する。変調した信号は、レーザ変調及び光ファイバの伝送に起因する歪みを含む信号経路で後に発生する歪みを信号に対して補償する前補償器２２７によって変形される。変形された出力信号は、前置増幅器２２９及び１個以上の電力増幅器２３１によって増幅される。
【００２０】
レーザ送信器(laser transmitter)２３３は、変形され、変調され、かつ、増幅された出力信号を、光出力信号に変換する。増幅された出力信号を用いて、レーザ２３５から発生したレーザビーム２３３を変調し、光学系２３７は、レーザビームを光ファイバ２０８の直前の端部２３９に向かわせる。各前補償器２２７，２２８は、レーザビームの変調及び光ファイバのツリーネットワークを通じた光出力信号の伝送に起因する出力信号の奇数次の歪みを補償するために電気出力信号を変形する奇数次の前補償器２５０を有する。また、各前補償器は、レーザビームの変調及び光ファイバのツリーネットワークを通じた光出力信号の伝送に起因する出力信号の偶数次の歪みを補償するために電気出力信号を変形する偶数次の前補償器２５２を有する。前補償器２２７は、奇数次の前補償器及び偶数次の補償器によって生じる同一遅延で歪みのない出力信号を遅延させる遅延回路２５４も有する。補償器２５０及び２５２は、遅延回路２５４を通じた主経路に平行な経路を提供する。したがって、これらは、本発明において好適であるインライン補償器ではないが、インライン補償の利点が重要でない場合に用いることができる。
【００２１】
光送信機２０１は、入力信号に応じて出力信号に制御信号を発生させるコントローラ２６０も有する。入力信号は、（図示しない）他のノードによって受信されるような、このノードの出力信号に依存して（図示しない）他のノードで発生したそのような制御信号も有する。
【００２２】
レーザ制御部２６２は、入力信号の制御信号を用いて、レーザ２３５の動作を制御する。補償調整器２６４も、入力信号の制御信号を用いて、他のローカルノードの他の入力信号の歪みを最小にするために前補償器によって行われた補償を調整する。送信機のフロントパネルのマニュアル入力部２６５は、最初に補償調整を較正する調整を行う。
【００２３】
光受信器２０２は、同様に、電気入力信号を形成するために結合器２４８によって端部で接続した二つの受信回路を有する。これら二つの受信回路は、各々が受信回路の一方の端部にあるインバータ２７０及びイコライザ２７１を除いて同一である。ここでも、送信回路の詳細の一部を、図を簡単にするために同一回路の一つにおいてのみ示し、送信回路の同一部分を、説明を簡単にするために回路の一つのみを参照して説明する。各受信回路は、入力側の光ファイバ２１０に接続した光検出器２７２を有する。光検出器は、光ファイバの光信号を電気入力信号に変換する。電気信号は、前置増幅器２７４及び１個以上の電力増幅器２７６によって増幅される。増幅された信号は、光ファイバの互いに相違する長さに起因する歪みを含む。その理由は、同一の光信号が二つ以上のローカルノードに対して送信され、送信ノードと受信ノードとの間の光ファイバの長さが典型的には互いに相違する受信ノードに対して変動するからである。後補償器２７８は、実際の伝送長と信号が前補償された伝送長との間の差を補償するために入力信号を線形化する。線形化された信号は、信号の周波数帯域の外側の相互変調信号を除去するために帯域通過フィルタ２８０によってフィルタ処理される。偶数次の歪みを最小にするためにシステムが好適には反転信号デュアルリンクを用いるとしても、直接のレーザ変調、光検出及び偶数次の歪み補償に起因する偶数次の歪みは正確に等しくなく、デュアル信号の波長が互いに相違するので、光ファイバの伝送及び光増幅に起因する偶数次の歪みは互いに相違し、その結果、偶数次の歪みを更に減少させることが重要になる。好適には、出力信号及び入力信号を、臨界信号（例えば、アナログテレビジョン信号）の全ての搬送周波数が１オクターブ内にあるマルチキャリアマルチレベルＱＡＭ信号(multi-carrier multi-level QAM signal)とし、その結果、大抵の偶数次の歪みを信号からフィルタ処理することができる。更に好適には、全ての搬送周波数が半オクターブ内に存在し、その結果、４次の歪みもフィルタ処理される。信号は、臨界信号に対して用いられる周波数のオクターブの外側にある搬送周波数を有する非臨界信号（less-critical signal：例えばデジタル信号）も有してもよく、これら非臨界信号は帯域通過フィルタを通過しない。非臨界信号を処理する受信回路の部分は、帯域通過フィルタ処理が重要でない点を除いて臨界信号の処理とほぼ同一である。フィルタ処理された信号は、復調器２８２によって復調され、復調された信号は、イコライザによって等化されるとともに結合器２４８によって他の入力信号に結合され、その結果、偶数次の歪みが更に減少する。
【００２４】
後補償器２７８及び２７９を同一にしてもよいが、簡単に図示するために後補償器２７８の詳細のみ示す。各後補償器は、奇数次の歪みを補償する後補償器２９０と、偶数次の歪みを補償する後補償器２９１と、後補償器の遅延と同一量だけ非線形信号を遅延させる遅延器２９２とを有する。後補償器は、互いに相違する伝送距離を有する二つ以上のローカルノードに信号を送信するシステムにおいてのみ必要とされる。互いに相違する受信ノードに対して送信ノードが互いに相違する補償を行う必要がないように受信機で補償器を用いることによって受信機の補償に起因する歪みを補償するのも便利である。図２の後補償器２９０，２９１も、図１に示すような好適なインライン後補償器１３１とならないように遅延回路２９２を有する並列回路を形成するが、インライン後補償の利点が必要でなく、かつ、重要でない場合、図示した並列配置を用いることができる。
【００２５】
光ファイバの伝送に起因する光信号の奇数次の歪みは、予め認識されず又は無視される。その理由は、レーザ変調に起因する歪み及び光ファイバの伝送に起因する偶数次の歪みが光ファイバの伝送に起因する奇数次の歪みを圧倒するからである。本実施の形態の回路の偶数次の歪みが大幅に減少した結果、分散がゼロの光ファイバの伝送に起因する奇数次の歪みが重大であるとともに、本発明ではそのような奇数次の歪みも補償されることを、出願が発見した。
【００２６】
ここに示すデュアルリンク反転信号は、偶数次の歪みを大幅に減少させる。デュアル回路内で増幅及び奇数次の補償を行う回路を有することによって、これら回路に起因する偶数次の歪みも大幅に減少させることができる。同様に、１オクターブ内に全ての搬送周波数を設けることによって、好適には、半オクターブ内に全ての搬送周波数を設けることによって、偶数次の歪みも大幅に減少させる。また、前補償及び／又は偶数次の歪みに対する後補償によって、偶数次の歪みを大幅に減少させる。これらの方法の二つ以上を組み合わせることによって実際のシステム上で歪みを減少させることができるというこれらの方法の各々の利点及び限定を、本発明者は認識している。デュアルリンク形態は、共通の光ファイバの長さの変化に依存せず、高次の歪みを除去するが、全ての偶数次の歪みを除去しない。その理由は、各リンクの電気回路が互いに相違するからである。レーザや、光検出器や、他の電子回路のような電子部品は、特定の許容誤差範囲内で変化するからである。フィルタ処理形態も、共通の光ファイバの長さの変化に依存しないが、２次及び場合によっては４次の歪みを除去する場合にのみ実用的である。高次の偶数次の歪みの大部分はフィルタ処理後に残ったままである。偶数次の歪みに対する前補償を、歪みを最小にするように光ファイバの長さを調整することができるが、高次の偶数次の歪みを正確に相殺する回路が複雑になる。ＣＡＴＶシステムにおいても、ノードの一部が先端から互いに相違する距離となり、その結果、偶数次の歪みに対するある程度の後補償が必要となり、システムがコースを変更する際に共通の光ファイバの長さを変更するよう調整可能とする必要もある。ケーブルの長さは、構成及びアップグレーディングのためにしばしば変更される。これらの方法を互いに組み合わせることによって、偶数次の歪みをシステム中で最小にすることができる。
【００２７】
図３−５は、本発明の広帯域通信システムの実施の形態を示す。図３において、先端部３００は、電話ゲートウェイ３０２、コンピュータゲートウェイ３０３及びテレビジョンゲートウェイ３０４と通信を行うマルチメディアアクセスコントローラ３０１を有する。電話ゲートウェイは電話ネットワークと電話通信を行い、その結果、広帯域通信システムに接続した顧客は、広帯域通信システムの外側の電話ネットワークに接続した人又はコンピュータシステムと電話機を用いて通信することができる。コンピュータゲートウェイは、インターネットのようなコンピュータシステムと高速通信を行う。電話ゲートウェイを、そのようなコンピュータシステムに対して低速アクセスを行うのに用いることもできる。テレビジョンゲートウェイは、例えばテレビスタジオからの衛星ダウンロードによってテレビ番組を受信する。さらに、ゲートウェイは、システムの外側の分布に対するアンリンクに対して広帯域通信システムの顧客の一人からテレビ番組を提供してもよい。テレビジョンゲートウェイは、広帯域のネットワークの顧客に対して対話型テレビジョンを提供することもできる。
【００２８】
電気情報信号は、アクセスコントローラから、各情報信号に対して互いに相違する周波数の搬送信号を変調する変調器３０８に送られる。変調された信号は、結合器３０９によって結合されて、マルチキャリア信号を発生させる。変調器及び結合器を、一つ以上の回路に組合せ又は図示したように個別にする。この場合、変調されたマルチキャリア信号は、レーザ変調及び光ファイバの伝送に起因する奇数次の歪みを補償するために、変調された電気情報信号を変形させるインライン前補償器３１０に送られる。前補償された信号はレーザ送信器３１１−３１４に送られ、この場合、前補償された信号は、各レーザのレーザビームを変調して、光情報信号を発生させる。光情報信号は、波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサＷＤＭＤ３１８−３１９に送られ、これらは、レーザビームを共通の光ファイバ３２８，３２９で結合するとともに、後に説明する各ハブに送信される。ＷＤＭＤは、ハブから受信した光信号を分離する。受信した信号は光受信器３２０−３２３に送られ、光受信器は、受信した光信号を電気情報信号にそれぞれ変換する。受信した電気信号は、信号を分離するためにチューナ又はセパレータ３２４に送られ、その後、信号をベースバンド信号に変換する復調器３２５に送られる。セパレータ及び復調器を一つ以上の回路に組み込むこともできる。ベースバンド信号はアクセスコントローラ３０１に送られ、この場合、その信号を用いてアクセスコントローラを制御し又はその信号を正確なゲートウェイに供給する。
【００２９】
図４は、ローカルノード３４１−３４３に接続したハブ３４０を示す。ハブは、共通の光ファイバを通じて先端部と通信する共通のＷＤＭＤ３４５を有する。共通のＷＤＭＤは、ハブに接続した各ローカルノードに対して各ＷＤＭＤ３４６−３４７と通信を行う。
【００３０】
ローカルノード３４１−３４３を同一にすることができるが、図示及び説明を簡単にするために関連の詳細をローカルノード３４１に対してのみ示す。ローカルノード３４１は、ローカルノードに対して波長分割デマルチプレクサ（ＷＤＤ）３５０を有する。ＷＤＤ３５０は、光波長に従って光信号を分離する。分離された光信号は、光信号を電気的な送り信号に変換する光受信器３５１−３５２に送られる。電気的な送り信号は、互いに相違するローカルノードに対する光ファイバの伝送の長さの相違を補償するために、電気的な送り信号を線形化する後補償器３５３に送られる。電気的な送り信号は、後に説明するように、同軸ケーブルツリーネットワーク（３６９−３７０）を通じて図５の顧客インタフェースユニットに送信される。
【００３１】
ローカルノードにおいて、顧客インタフェースユニットからの戻り信号は、個別のダイプレックスフィルタ(diplex filter)３５７−３５８によって同軸ケーブルネットワークの送り信号から分離される。ダイプレックスフィルタを帯域通過フィルタとすることができ、この場合、戻り信号は、送り信号とは異なる帯域内に周波数を有する。戻り信号は、後に説明する顧客インタフェースユニットからの変調されたマルチキャリア信号となる。分離された電気的な戻り信号は、戻り信号によるレーザビームの変調及び光ファイバを通じたレーザビーム中の変調された光信号の送信に起因する奇数次の歪みを補償するために、戻り信号を変形させる前補償器３６０に送られる。レーザ送信器３６１−３６２は、戻り信号によってそれぞれ変調されたレーザビームをそれぞれ発生させる。レーザビームは、互いに相違する光波長を有し、ハブ３４０に戻すよう単一の共通の光ファイバ３４８で結合させる波長分割マルチプレクサＷＤＭ３６３に送られ、先端部３００に戻される。
【００３２】
図５は、図４に示すローカルノードと顧客インタフェースユニット３８１−３８５との間に信号を送る同軸ツリーネットワーク３８０を示す。各顧客インタフェースユニットは、同軸ケーブルネットワーク、各顧客のテレビジョンネットワーク３９０、コンピュータネットワーク３９２、電話ネットワーク３９１及びアプリアンスネットワーク３９３との間の接続を行う。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光ファイバによって相互接続した光送信機及び光受信機を有する本発明のネットワークを示す。
【図２】  同一ノードに対する光送信機及び光受信機を有する本発明の他の実施の形態を示す。
【図３】  本発明のケーブルテレビジョンネットワークの先端部を示す。
【図４】  図３のケーブルテレビジョンネットワークのハブ及びローカルノードを示す。
【図５】  図３のケーブルテレビジョンネットワークの顧客インタフェースユニットを示す。
【図１】
0004459457.tif 000002
【図２】
0004459457.tif 000003
【図３】
0004459457.tif 000004
【図４】
0004459457.tif 000005
【図５】
0004459457.tif 000006