(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数多重化された多チャネルＡＭ／ＱＡＭ信号を一括してＦＭ変調し、光伝送するＦＭ変調型光伝送装置であって、
多チャンネルのサブキャリア信号をＦＭ信号に変換するＦＭ変換機と、
前記ＦＭ変換機によってＦＭ信号に変換された信号を入力し、一括してＦＭ変調された光信号を出力する伝送用レーザと、
を有し、
前記ＦＭ変換機は、
局部発振用の光信号を発生する局部発振レーザと、
ＦＭ変調用のレーザであって、バイアス電流によって出力光の周波数が変化するＦＭレーザと、
前記局部発振レーザから出力される光信号と前記ＦＭレーザから出力される光信号とを合波する光合波器と、
前記光合波器から出力される光信号を電気信号に変換して前記局部発振レーザから出力される光信号と前記ＦＭレーザからの出力される光信号との周波数差に相当するビート信号を発生させる光検波装置とを有し、
前記ＦＭレーザの周波数変調帯域において出力光の大きさが入射光の周波数に依存して変化するエタロンフィルタであって、前記ＦＭレーザにおいて前記周波数が変調すると光パワーが変動する場合における出力光の大きさと周波数との依存関係が、前記ＦＭレーザから出力される光信号をエタロンフィルタに通過させる際に、前記ＦＭレーザの出力光の周波数に依存する光パワーの変動を相殺する方向の依存関係であるエタロンフィルタを、前記ＦＭレーザと光合波器との間に１つのみ設けたことを特徴とするＦＭ変調型光伝送装置。
【請求項２】
前記エタロンフィルタから出力される光信号を入力してその光出力の大きさに対応する電気信号に変換する光検波装置と、この光検波装置から出力される電気信号を前記ＦＭレーザにフィードバックさせてこのＦＭレーザの中心波長を前記光検波装置から出力される電気信号の大きさに対応させて変化させるフィードバック装置とを有し、
前記ＦＭレーザの中心波長がずれたときにそのずれに対応して前記エタロンフィルタから出力される光信号の大きさが変化することを利用し、
前記ずれに対応して変化する光信号の大きさの変化に対応する電気信号を前記フィードバック装置によって前記ＦＭレーザにフィードバックさせてこのＦＭレーザの中心波長を特定の波長に維持することを特徴とする請求項１に記載のＦＭ変調型光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＭ変調型光伝送装置に関し、ＡＭ／ＱＡＭ変調された広帯域信号を半導体レーザ装置等を利用して広帯域なＦＭ変調信号に変換して光伝送する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭ変調型光伝送装置としては、例えば、非特許文献１に記載されているものが知られている。図８は従来のＦＭ変調型光伝送装置の構成を示すブロック図である。図８において、符号２はバイアス電流によって光周波数が変化するＦＭ変調用のレーザ (以下、ＦＭレーザという)、３は局部発振レーザ、５は光合波器、６は光ヘテロダイン検波器であっ
て、これらによりＦＭ変換器１が構成されている。さらに、７は伝送用レーザ、また８は光ファイバである。
【０００３】
上記ＦＭ変調型光伝送装置においては、ＦＭ変換器１に入力された多チャネルのサブキャリア信号は一括してＦＭ信号に変換された後にＦＭレーザ２に入力され、ＦＭレーザ２により光周波数帯で一括ＦＭ変調される。このＦＭレーザ２から出力された光信号は、局部発振レーザ３から出力された光信号と光合波器５で合波される。合波された光信号が光ヘテロダイン検波器６で光信号から電気信号に変換されると、ＦＭレーザ２と局部発振レーザ３の光周波数の差に相当するビート信号が発生し、一括ＦＭ変調電気信号が生成される。このようにしてＦＭ変換器１により得られた一括ＦＭ変調信号は、伝送用レーザ７によって光強度変調され、光ファイバ８を用いて光伝送される。
【非特許文献１】電子情報通信学会、信学技報告(ＯＣＳ９５-９８)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来のＦＭ変調型光伝送装置においては、ＦＭレーザから出力される光信号の光周波数を変調するためにバイアス電流が変化することからＦＭレーザの光パワーが変動し、ＦＭ変換器出力の一括ＦＭ変調信号のパワーが変動し、一括ＦＭ変調信号を光伝送する際の光強度変調指数が変化する。図９はＦＭレーザの中心波長よりも局部発信レーザの波長が高周波数側にある場合のＦＭ変調回路によって生成されるＦＭ変調信号のスペクトルと波形の関係を示したもので、ＦＭ信号の周波数によって信号の強度が変化することを模式的に表したものである。
【０００５】
伝送後の受信側において、光／電気変換により再生される一括ＦＭ変調信号の信号電力は光強度変調指数の二乗に比例するため、上記の光強度変調指数の変動により一定の受信特性が得られないという問題点を有していた。本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、光伝送する際の光強度変調指数を安定し、ほぼ一定の受信特性を得ることができるＦＭ変調型光伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するための手段として、第１の手段は、
周波数多重化された多チャネルＡＭ／ＱＡＭ信号を一括してＦＭ変調し、光伝送するＦＭ変調型光伝送装置であって、
多チャンネルのサブキャリア信号をＦＭ信号に変換するＦＭ変換機と、
このＦＭ変換機によってＦＭ信号に変換された信号を入力し、一括してＦＭ変調された光信号を出力する伝送用レーザとを有し、
前記ＦＭ変換機は、
局部発振用の光信号を発生する局部発振レーザと、
この局部発振レーザから出力される光信号と前記ＦＭレーザから出力される光信号とを合波する光合波器と、
この光合波器から出力される光信号を電気信号に変換して前記局部発振レーザから出力される光信号と前記ＦＭレーザからの出力される光信号との周波数差に相当するビート信号を発生させる光検波装置とを有し、
前記ＦＭレーザの周波数変調帯域において出力光の大きさが入射光の周波数に依存して変化する光フィルタであって出力光の大きさと周波数との依存関係が、前記ＦＭレーザから出力される光信号を通過させたときに前記ＦＭレーザの出力光の周波数に依存する変動が相殺される方向の依存関係である光フィルタを、前記ＦＭレーザと光合波器との間に設けたことを特徴とするＦＭ変調型光伝送装置である。
第２の手段は、
前記光フィルタから出力される光信号を入力してその光出力の大きさに対応する電気信号に変換する光検波装置と、この光検波装置から出力される電気信号を前記ＦＭレーザにフィードバックさせてこのＦＭレーザの中心波長を前記光検波装置から出力される電気信号の大きさに対応させて変化させるフィードバック装置とを有し、前記ＦＭレーザの中心波長がずれたときにそのずれに対応して前記光フィルタから出力される光信号の大きさが変化することを利用し、前記ずれに対応して変化する光信号の大きさの変化に対応する電気信号を前記フィードバック装置によって前記ＦＭレーザにフィードバックさせてこのＦＭレーザの中心波長を特定の波長に維持することを特徴とする第１の手段にかかるＦＭ変調型光伝送装置である。
第３の手段は、
前記光フィルタが、エタロンフィルタであることを特徴とする第１又は第２の手段にかかるＦＭ変調型光伝送装置である。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段によれば、ＦＭレーザの後段に光フィルタを配置することによって、ＦＭレーザのバイアス電流の変化に伴ってＦＭレーザの光パワーが変動したときでも、光合波器に入力する光パワーがほぼ一定になるようにできる。これにより、一括ＦＭ変調信号を光伝送する際の光強度変調指数をほぼ一定に保つことができるため、安定した受信特性を得ることを容易に可能にする。また、光フィルタからの出力の一部を分岐してモニタすることで、ＦＭレーザの中心波長を安定させることができる。しかもこの場合、このように光強度変調指数を一定に保つ補償をしても、それに起因するノイズの増大や他の特性の劣化等がほとんどなく、加えて、これによって、ＦＭ変調型光伝送装置としての性能を飛躍的に改善できることがわかった。これは、光フィルタを採用したことにより、いわゆるパッシブタイプの素子を採用できるので、アクテイブ素子にした場合に比較して、ノイズ発生や信号の劣化を抑えながら光強度変調指数を一定に保つことによるＦＭ変調型光伝送装置全体の特性に与える影響が予想をはるかに超えるものであったためと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明のＦＭ変調型光伝送装置の第１実施形態を示すブロック図である。図１において、多チャンネルサブキャリア信号Ｓ１は、ＦＭ変換機１に加えられて一括ＦＭ変調信号に変換され、このＦＭ変換機１から出力される一括ＦＭ変調信号が、伝送用レーザ７に加えられ光強度変調された後、光ファイバ８によって伝送される。ＦＭ変換機１は、ＦＭレーザ２、局部発振レーザ３、光フィルタ４、光合波器５及び光検波器６によって構成されている。ＦＭレーザ２は、入力した多チャンネルサブキャリア信号Ｓ１を光周波数帯で一括ＦＭ変調する。
【０００９】
光フィルタ４は、上記ＦＭレーザ２から出される光信号であってその大きさが光周波数に依存して変化する光信号を入力し、その入力された光信号の大きさの変化を相殺して出
力するものである。光合波器５は、上記光フィルタから出力されるＦＭ変調光と局部発振レーザ３から出力された局部発振光信号とを合波するものである。光検波器６は、光合波器５からの光信号を検波して電気信号に変換することにより、ＦＭレーザ２と局部発振レーザ３の光周波数の差に相当するビート信号を発生させて一括ＦＭ変調電気信号を生成するものである。
【００１０】
ここで、上記ＦＭレーザ２と光合波器５との間に配置される光フィルタ４の機能は、次のとおりである。ＦＭレーザ２から出力される光信号の光周波数を変化させるためにバイアス電流を変えた場合、ＦＭレーザ２の光出力（大きさ）も変動する。光フィルタ４は、この光周波数の変化に伴う光パワー〈大きさ〉の変動をオフセットする周波数透過特性を有するものである。これによって、ＦＭレーザ２の光パワーが変動した場合においても，光フィルタ４を透過した光信号のパワーはほぼ一定となり、安定した受信感度を得ることができる。
【００１１】
この光フィルタ４としては、狭周波数帯域で光信号の透過率を制御する機能を持つ必要があるが、具体的な構成としては、たとえばエタロンフィルタが考えられる。エタロンフィルタの光周波数と透過率の関係は、次式で与えられる。
【数１】
0004564517.tif 000002
【００１２】
この実施の形態に用いるエタロンフィルタの具体例としては、例えば、端面の反射率が６０％、材料の屈折率が１.４６、厚さが１ｍｍのエタロンフィルタが挙げられる。図２
は端面の反射率が６０％、材料の屈折率が１.４６、厚さが１ｍｍのエタロンフィルタに
ついて法線方向から光を入射した場合の光周波数と透過率との関係示すグラフである。また、図３は図２に示したエタロンフィルタの光周波数と透過率との関係において、１９３,３０２〜１９３,３４２ＧＨｚ帯の特性を拡大したものである。図４は図２、３に示したエタロンフィルタの光周波数と透過率との関係において、さらに、１９３,３１７〜１９
３,３２２ＧＨｚ帯の特性を拡大したものである。
【００１３】
また、この実施の形態に用いるＦＭレーザ２の具体例としては、スロープ効率が０.０
３５ｍＷ／ｍＡ、ＦＭ変調効率が３５ＭＨｚ／ｍＡ、また、光周波数１９３,３２２ＧＨ
ｚの光信号を出力するときに１２.５ ｍＷの光パワーを出力する特性を持つレーザを挙げることができる。図５はスロープ効率が０.０３５ｍＷ／ｍＡ、ＦＭ変調効率が３５ＭＨ
ｚ／ｍＡ、また、光周波数１９３,３２２ＧＨｚの光信号を出力するときに１２.５ ｍＷ
の光パワーを出力する特性を持つレーザのバイアス電流を変えた場合の光周波数と光パワーの関係を示すグラフである。
【００１４】
上記エタロンフィルタは、上記レーザの光パワーの光周波数特性をほぼオフセットする特性を持っている。図６は実施形態にかかるエタロンフィルタを透過したＦＭレーザの光信号の光パワーを示すグラフである。図６に示されるように、エタロンフィルタを透過したＦＭレーザの光信号の光パワーはほぼ一定となる。これにより、受信特性を安定させることができる。
【００１５】
なお、上記ＦＭレーザおよびエタロンフィルタの各パラメータは、例として挙げたもので、ＦＭレーザの光周波数と光パワーの関係および光フィルタの光周波数と透過率の関係が互いにオフセットする組み合わせであれば、異なるパラメータのものでも良い。また、光フィルタとして同様の特性を持つものであれば、エタロン以外のフィルタでも良い。
【００１６】
（第２の実施の形態）
図７は本発明のＦＭ変調型光伝送装置の第２実施形態を示すブロック図である。図７に示されるように、この実施の形態では、光フィルタ４からの光出力の一部を分岐して、光検出器９で検出し、フィードバック回路１０でＦＭレーザ２にフィードバックをかけるものである。ＦＭレーザ２として１９３,３１９.５ＧＨｚの中心波長を持ち、また、光フィルタ４として、上述の図４に示す透過特性を持つエタロンフィルタを使用した場合、ＦＭレーザ２の中心波長が高い周波数側にドリフトするとフィルタの透過率が上がる。そうすると、光検出器９で検出される光パワーが高くなる。
【００１７】
また、ＦＭレーザ２の中心波長が低い周波数側にドリフトするとフィルタの透過率が下がる。そうすると、光検出器９で検出される光パワーが低くなる。したがって、ＦＭレーザ２と光合波器５の間に前述の特性を持つ光フィルタ４を配置し、また光検出器９で検出される光パワーをモニタすることによって、ＦＭレーザ２のバイアス電流を変えたときに光合波器に入力する光パワーを安定させることができるのと同時に、ＦＭレーザの波長のドリフトを検出することができ、フィードバックをかけることでＦＭレーザの波長を安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本願発明は、ＡＭ／ＱＡＭ変調された広帯域信号を広帯域なＦＭ変調信号に変換して光伝送する場合に広く利用することができ、例えば、ケーブルテレビジョン用の光信号伝送装置等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のＦＭ変調型光伝送装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】端面の反射率が６０％、材料の屈折率が１.４６、厚さが１ｍｍのエタロンフィルタについて法線方向から光を入射した場合の光周波数と透過率との関係示すグラフである。
【図３】図２に示したエタロンフィルタの光周波数と透過率との関係において、１９３,３０２〜１９３,３４２ＧＨｚ帯の特性を拡大したものである。
【図４】図２及び図３に示したエタロンフィルタの光周波数と透過率との関係において、さらに、１９３,３１７〜１９３,３２２ＧＨｚ帯の特性を拡大したものである。
【図５】スロープ効率が０.０３５ｍＷ／ｍＡ、ＦＭ変調効率が３５ＭＨｚ／ｍＡ、また、光周波数１９３,３２２ＧＨｚの光信号を出力するときに１２.５ ｍＷの光パワーを出力する特性を持つレーザのバイアス電流を変えた場合の光周波数と光パワーの関係を示すグラフである。
【図６】実施形態にかかるエタロンフィルタを透過したＦＭレーザの光信号の光パワーを示すグラフである。
【図７】本発明のＦＭ変調型光伝送装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図８】従来の広帯域ＦＭ変調型光伝送装置の一例を示すブロック図である。
【図９】ＦＭ変調信号のスペクトルと波形の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…ＦＭ変換器
２…ＦＭレーザ
３…局部発振レーザ
４…光フィルタ
５…光合波器
６…光検波器
７…伝送用レーザ
８…伝送用ファイバ
９…光検波器
１０…フィードバック回路
【図１】
0004564517.tif 000003
【図２】
0004564517.tif 000004
【図３】
0004564517.tif 000005
【図４】
0004564517.tif 000006
【図５】
0004564517.tif 000007
【図６】
0004564517.tif 000008
【図７】
0004564517.tif 000009
【図８】
0004564517.tif 000010
【図９】
0004564517.tif 000011