(57)【要約】【課題】伝送距離を延長可能な光送信装置および光伝送システムを低コストで提供すること。【解決手段】アナログの入力電気信号１は分配器２により２分岐されてそれぞれ増幅器３，４により増幅されたのち、レーザダイオード５，６に入力される。レーザダイオード５，６は入力信号により直接変調され、その出力は偏波合成器７により偏波合成されて光ファイバ８に送出される。なおレーザダイオード５，６の発振周波数は互いに異なるものとし、入力電気信号１の帯域が３ＧＨｚ程度であれば、周波数軸上で少なくとも１００ＧＨｚ以上離すようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号を２分岐する分岐手段と、
この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第１および第２の増幅部と、
前記第１の増幅部の出力により変調駆動される第１のレーザダイオードと、
前記第２の増幅部の出力により変調駆動される第２のレーザダイオードと、
前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光を偏波合成して光伝送路に送出する偏波合成器とを具備し、
前記第１のレーザダイオードの発振周波数と前記第２のレーザダイオードの発振周波数とは少なくとも１００ＧＨｚ以上離間することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
伝送信号を２分岐する分岐手段と、
この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第１および第２の増幅部と、
前記第１の増幅部の出力により変調駆動される第１のレーザダイオードと、
前記第２の増幅部の出力により変調駆動され前記第１のレーザダイオードとは発振周波数の異なる第２のレーザダイオードと、
前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光を波長多重して光伝送路に送出する波長多重合波器とを具備し、
前記第１のレーザダイオードの発振周波数と前記第２のレーザダイオードの発振周波数とは少なくとも１００ＧＨｚ以上離間することを特徴とする光送信装置。
【請求項３】
さらに、前記分岐手段により分岐された伝送信号の少なくとも一方を遅延して前記光伝送路における遅延を補償する遅延手段を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項４】
前記第１のレーザダイオードの発振波長と前記第２のレーザダイオードの発振波長とを、前記光伝送路における分散による遅延時間が一致するように前記光伝送路の零分散波長に対する短波長側と長波長側とにそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項５】
光信号を光伝送路に送出する光送信装置と、前記光伝送路を介して前記光信号を受信する光受信装置とを具備する光伝送システムにおいて、
前記光送信装置は、
伝送信号を２分岐する分岐手段と、
この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第１および第２の増幅部と、
前記第１の増幅部の出力により変調駆動される第１のレーザダイオードと、
前記第２の増幅部の出力により変調駆動され前記第１のレーザダイオードとは少なくとも１００ＧＨｚ以上離間する発振周波数を有する第２のレーザダイオードと、
前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光を偏波合成して光伝送路に送出する偏波合成器と、
前記分岐手段により分岐された伝送信号の少なくとも一方を遅延して前記光伝送路における遅延を補償する遅延手段と、
前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光の前記光伝送路における伝搬遅延時間差よりも十分低い周波数のモニタ信号を前記伝送信号に重畳する重畳手段とを備え、
前記光受信装置は、
前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光に重畳された前記モニタ信号を抽出する抽出手段を備え、
前記光受信装置において抽出されたモニタ信号の伝搬遅延時間差に基づいて前記遅延手段における遅延量を制御する遅延量制御手段を具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
前記遅延量制御手段は、
前記光受信装置において抽出されたモニタ信号の遅延量を基準値と比較する手段と、
前記比較の結果を前記光送信装置に伝達する手段と、
前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光の前記光受信装置への到達時間が互いに一致すべく、前記遅延手段における遅延量を前記伝達された比較結果に基づいてフィードバック制御する手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アナログ信号により変調した光信号を光ファイバを介して伝送する光伝送システムとその光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバを用いた光アナログ伝送システムが注目されており、ＣＡＴＶ（Cable Television）ネットワークや移動通信網における中継システムとして適用され始めている。この種のシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称されることもある。  
光ファイバは少ない損失で光信号を伝送することができるが、伝送の過程においては種々の雑音が生じる。雑音には使用する光源（半導体レーザ）の出力のゆらぎによる相対雑音強度（Relative Intensity Noise：ＲＩＮ）、受信器の受光器（フォトダイオード等）で発生するショット雑音などがある。このほか、受信器の初段のアンプで発生する熱雑音もある。長距離伝送においては受信機の熱雑音が支配的となり、これが伝送距離を制限する。この制限を緩和して伝送距離を長くするには送信側の光出力強度を高くする必要があるが、高出力のレーザダイオードは高価であり、また、冷却のための構造と電力を必要とする。  
関連する技術が特許文献１に開示される。この文献には波長多重光伝送システムにおいてＣ／Ｎを改善する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１６４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上述べたように既存の光伝送システムでは、伝送距離を伸ばすためには送信側の光出力強度を高くする必要があるが、コストや構造などの面などから難しい。  
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、伝送距離を延長可能な光送信装置および光伝送システムを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】
【０００４】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、伝送信号を２分岐する分岐手段と、この分岐された伝送信号をそれぞれ増幅する第１および第２の増幅部と、前記第１の増幅部の出力により変調駆動される第１のレーザダイオードと、前記第２の増幅部の出力により変調駆動される第２のレーザダイオードと、前記第１および第２のレーザダイオードの各出力光を偏波合成して光伝送路に送出する偏波合成器とを具備し、前記第１のレーザダイオードの発振周波数と前記第２のレーザダイオードの発振周波数とは少なくとも１００ＧＨｚ以上離間することを特徴とする光送信装置が提供される。
【０００５】
このような手段を講じることにより、第１および第２のレーザダイオードの出力光強度の和に相当する強度の伝送光が受信側に達することになり、送受信間の強度差を拡大することができる。従って個々のレーザダイオードの出力が変わらずとも伝送過程における雑音の影響を低減でき、冷却構造などの高価なデバイスを要することなく伝送距離を延長することが可能になる。また各半導体レーザの発振周波数を少なくとも１００ＧＨｚ以上離すようにしたので、ビート信号の影響を避けることができる。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、伝送距離を延長可能な光送信装置および光伝送システムを低コストで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】
【０００７】
［第１の実施形態］
図１は、この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、アナログの入力電気信号１は分配器２により２分岐されてそれぞれ増幅器３，４により増幅されたのち、レーザダイオード５，６に入力される。レーザダイオード５，６は入力信号により直接変調され、その出力は偏波合成器７により偏波合成されて光ファイバ８に送出される。なおレーザダイオード５，６の発振周波数は互いに異なるものとし、入力電気信号１の帯域が３ＧＨｚ程度であれば、周波数軸上で少なくとも１００ＧＨｚ以上離すようにする。このように２つの発振周波数の間隔を広くとることにより、２つの発振周波数によるビート信号が雑音となることを防止できる。
【０００８】
上記構成において、レーザダイオード５，６の出力光強度をそれぞれＰｏとすると、偏波合成器７から２Ｐｏの強度を持つ光信号が光ファイバ８に出力される。これにより送受信間の強度差を簡易に拡大することができ、レーザダイオード５，６についてもペルチェ素子等の冷却機構を必要としないものを使用できる。従ってコストの低下を促せるとともに、ペルチェ素子に供給する電力を削除して装置全体としての消費電力を下げることができる。さらには、偏波による伝搬遅延の時間差は無視できるので、光に変調されている信号も２倍にすることができる。
【０００９】
［第２の実施形態］
図２は、この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。図２において、分配器２により２分岐された入力電気信号１は、それぞれ遅延回路９，１０により所定の遅延量で遅延されたうえで増幅器３，４に入力される。増幅器３，４の出力はレーザダイオード５，６の駆動信号となり、レーザダイオード５，６の出力は波長多重合波器１１により波長多重されて光ファイバ８に送出される。
【００１０】
図２の構成においてはレーザダイオード５，６の出力波長（周波数）が異なり、その波長の差により各出力光の伝搬時間が異なることを補正している。一般にシングルモードファイバの波長分散は１３１０ｎｍ付近で０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとされているが、これからずれる程に伝播遅延が大きくなる。例えば１３１０ｎｍと１３３０ｎｍとでは約２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの差があるので、１５ｋｍを伝送すると６００ｐｓの伝搬遅延時間差となる。２ＧＨｚのアナログ信号を伝送することを考えると、４３９度の位相が回る事になり、単純な合波では２つの信号の位相ズレ分だけ受信点での信号振幅が減ることになる。そこでこの実施形態では、分配器２で分岐後の入力電気信号１を遅延回路９，１０により遅延させ、光ファイバ８における遅延を補償することで受信側での信号強度が最大になるようにする。
【００１１】
図３は既存の光送信装置を示す模式図であり、レーザダイオード５単体での出力を稼ぐためにペルチェ素子１２などを用いた温度制御部１３を必要とする。このため、構成が煩雑になり、コストの上昇も招く。これに対し第１および第２の実施形態では、一つのレーザダイオードの出力を低く抑えることにより温度制御に係わるデバイスを不要とし、構成を簡易化してコストも低くすることができる。
【００１２】
［第３の実施形態］
図４は、この発明に係わる光伝送システムを示す機能ブロック図である。光送信装置は発振器２１と加算器２２とを備える。発振器２１は伝送距離による波長分散による遅延時間に対して１波長以下となる周波数のモニタ信号を発生させ、このモニタ信号は加算器２２により入力電気信号１に重畳される。
【００１３】
光送信装置から出力された２つの波長を含む光信号は光ファイバ８を介して光受信装置のフォトダイオード１５に達し、電気信号に変換される。この電気信号は増幅器１６を介して分岐器１７に入力され、帯域通過フィルタ１８への分岐出力と主信号１９とに分けられる。帯域通過フィルタ１８は各波長の光信号に基づくモニタ信号成分２０を抽出する。
【００１４】
モニタ信号の受信側における強度は２つの波長の伝搬時間が一致する場合に最大となる。そこでこの実施形態ではモニタ信号成分２０の強度が最大となるように、送信側の遅延回路９，１０の遅延量を調整する。モニタ信号として例えば１ＧＨｚの正弦波を用いればその１波長が１ｎｍであるので、第３の実施形態で述べた６００ｐｓ程度のズレを識別することが可能である。
【００１５】
［第４の実施形態］
図５はこの発明に係わる光伝送システムの他の例を示す機能ブロック図である。図５では、モニタ信号成分２０の強度を基準信号２４と比較器２３により比較し、その結果をレーザダイオード２５により光信号に変換して光ファイバ２６を介して光送信装置に伝達する。光送信装置においてはフォトダイオード２７により光／電変換した信号を制御器２８に与え、受信側でのモニタ信号成分２０の強度が最大となるように遅延回路９，１０の遅延量をフィードバック制御するようにする。このようにすると、経年変化などによる補正量のずれをより正確に補償することができる。なお光ファイバ２６の信号形式はアナログ形式でもディジタル形式でも良い。さらには、光伝送でなく、別の電気回線（例えば電話回線）を用いた伝送路でも実現は可能である。
【００１６】
［第５の実施形態］
この他、遅延時間差をより簡易に補正することもできる。例えば図１において偏波合波器７を波長多重合波器に変え、レーザダイオード５，６の出力光波長を適切に選ぶようにする。光ファイバ８の零分散の前後では波長分散値は正負の両方の値を取るが、信号の遅延としては同じ遅延時間が発生する。このため光ファイバ８の零分散波長から同じ波長だけ離れたところにレーザダイオード５，６の出力光波長を配置することにより、２つのレーザダイオード５，６から出力された信号の受信点までの遅延時間は同じになる。これにより送信側に遅延回路９，１０を設ける必要がなくなる。
【００１７】
図６に示すように、１．３１μｍのシングルモードファイバは零分散波長が１３１０ｎｍ付近にあるので、その前後となる１２９０ｎｍと１３１０ｎｍの半導体レーザを使用することにより、受信側の伝搬時間をほぼ一致させることができる。それぞれの波長分散値を、−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとすれば、２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍは、１５ｋｍの伝送距離では１３１０ｎｍに対して各々６００ｐｓの遅延時間が発生する。ただし、お互いの伝搬遅延時間は絶対値で効くので同じとなり、受信側では位相が一致して加算された信号出力が得られることになる。
【００１８】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、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】
【００１９】
【図１】この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】この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３】既存の光送信装置を示す模式図。
【図４】この発明に係わる光伝送システムを示す機能ブロック図。
【図５】この発明に係わる光伝送システムの他の例を示す機能ブロック図。
【図６】この発明の第５の実施形態を説明するための原理図。
【符号の説明】
【００２０】
１…入力電気信号、２…分配器、３，４…増幅器、５，６…レーザダイオード、７…偏波合成器、８…光ファイバ、９，１０…遅延回路、１１…波長多重合波器、１２…ペルチェ素子、１３…温度制御部、１５…フォトダイオード、１６…増幅器、１７…分岐器、１８…帯域通過フィルタ、１９…主信号、２０…モニタ信号成分、２１…発振器、２２…加算器、２３…比較器、２４…基準信号、２５…レーザダイオード、２６…光ファイバ、２７…フォトダイオード、２８…制御器
【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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