(57)【要約】【課題】  光源の有する位相雑音に依存することなく、雑音特性、かつ歪み特性に優れた角度変調装置を実現すること。【解決手段】  角度変調装置１０は、第１の周波数変換部２０１と、第１の増幅部２０２とを備える。第１の周波数変換部２０１は、第１の乗算部２０１１と、第１のフィルタ２０１２とで構成される。第１の周波数変換部２０１は、光角度変調部１０４へ入力する変調信号の周波数を高周波側に周波数変換する。これによって、低い入力レベルで所望の周波数偏移量ΔＦが得られるようになる。従って、第１の増幅部２０２への入力レベルも小さくなるため、第１の増幅部２０２において発生する歪みも小さくなる。従って、角度変調装置１０は、雑音特性に加え、歪み特性にも優れた角度変調信号を出力することが可能となる。【選択図】  図１
2007036724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された変調信号を角度変調信号に変換するための角度変調装置であって、
光を出力する第１の光源と、
前記第１の光源から出力される光を分岐して、第１および第２の光として出力する光分岐部と、
前記第１の光に対して、所定周波数ｆｃを有する第１の電気信号を元信号とした光強度変調を施し、第１の光信号として出力する光強度変調部と、
前記変調信号である第２の電気信号を、所定周波数ｆＬｏを有する第３の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する第１の周波数変換部と、
前記第１の周波数変換部から出力される信号を増幅し、第４の電気信号として出力する第１の増幅部と、
前記第２の光に対して、前記第４の電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力する光角度変調部と、
前記第１の光信号と、前記第２の光信号とを合波する光合波部と、
自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された第１および第２の光信号を電気信号に変換し、前記第４の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃを有する前記角度変調信号を出力する光検波部とを備えることを特徴とする、角度変調装置。
【請求項２】
前記第１の周波数変換部は、
入力された前記第２の電気信号に対して、前記第３の電気信号を元信号として、周波数変換を施し出力する第１の乗算部と、
前記第１の乗算部から出力される複数の信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させて前記第１の増幅部に入力する第１のフィルタとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の角度変調装置。
【請求項３】
前記第１の周波数変換部は、入力された前記第２の電気信号に対して、前記第３の電気信号を元信号として、周波数変換を施し、周波数変換が施された信号を前記第１の増幅部に入力する第１の乗算部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の角度変調装置。
【請求項４】
さらに、所定周波数ｆｓを中心に所定周波数ｆｋでＦＭ変調されたＦＭ変調信号を出力するＦＭ信号発生源と、
前記第１の増幅部から出力される前記第４の電気信号と前記ＦＭ信号発生源から出力される前記ＦＭ変調信号とを合成する第１の合成部とを備え、
前記光角度変調部は、前記第２の光に対して、前記第１の合成部によって合成され、出力された電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力することを特徴とする、請求項２に記載の角度変調装置。
【請求項５】
さらに、入力された前記第２の電気信号を分岐して、第５および第６の電気信号として出力する第１の分岐部と、
前記第１の増幅部から出力される前記第４の電気信号と前記第６の電気信号とを合成する第２の合成部とを備え、
前記第１の周波数変換部は、前記第５の電気信号に対して、前記第３の電気信号を元信号とした周波数変換を施し、前記第１のフィルタを通過した信号を前記第１の増幅部に入力し、
前記光角度変調部は、前記第２の光に対して、前記第２の合成部によって合成され、出力された電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力することを特徴とする、請求項２に記載の角度変調装置。
【請求項６】
入力された光信号を電気信号に変換するための角度復調装置であって、
入力された前記光信号は、角度変調信号によって直接変調された光信号であり、
入力された前記光信号を、電気信号に変換する光電気変換部と、
前記光電気変換部から出力される電気信号をＦＭ復調し、第７の電気信号として出力するＦＭ復調部と、
前記第７の電気信号に対して、所定周波数ｆＬｏを有する第８の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する第２の周波数変換部とを備える、角度復調装置。
【請求項７】
前記第２の周波数変換部は、
入力された前記第７の電気信号に対して、前記第８の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する第２の乗算部と、
前記第２の乗算部から出力される複数の信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させる第２のフィルタとを含むことを特徴とする、請求項６に記載の角度復調装置。
【請求項８】
前記第２の周波数変換部は、さらに、入力された前記第７の電気信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させる第３のフィルタを含むことを特徴とする、請求項７に記載の角度復調装置。
【請求項９】
前記第７の電気信号を分岐して、第９および第１０の電気信号として出力する第２の分岐部をさらに備え、
前記第２の周波数変換部は、前記第９の電気信号に対して、前記第８の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力し、
さらに、前記第１０の電気信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させる第４のフィルタと、
前記第２の周波数変換部から出力される信号と前記第４のフィルタから出力される信号とを合成する第３の合成部とを備えることを特徴とする、請求項８に記載の角度復調装置。
【請求項１０】
前記第２の分岐部から前記第２の周波数変換部を経て前記第３の合成部に至る経路を通過する電気信号と、前記第２の分岐部から前記第４のフィルタを経て前記第３の合成部に至る経路を通過する電気信号とが、前記第３の合成部において合成される際、合成された信号の振幅レベルが最も大きくなるように伝搬路の位相量が調整されたことを特徴とする、請求項８に記載の角度復調装置。
【請求項１１】
前記第２の分岐部から前記第２の周波数変換部を経て前記第３の合成部に至る経路を通過する電気信号と、前記第２の分岐部から前記第４のフィルタを経て前記第３の合成部に至る経路を通過する電気信号とが、前記第３の合成部において合成される際、合成された信号の振幅レベルが最も大きくなるように、前記第２の分岐部から前記第３の合成部に至る経路のいずれか一方または双方の位相量を調整する位相調整部をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載の角度復調装置。
【請求項１２】
角度変調信号を光信号に変換して伝送するための光ファイバ伝送システムであって、
搬送波周波数ｆｃを有する前記角度変調信号を出力する角度変調装置と、
前記角度変調装置から出力される前記角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源と、
前記光源から出力された前記光信号を伝送するための光導波部と、
前記光導波部を伝送した前記光信号を電気信号に変換して、角度復調するための角度復調装置とを備え、
前記角度変調装置は、請求項２に記載の角度変調装置であり、
前記角度復調装置は、請求項７に記載の角度復調装置であることを特徴とする、光ファイバ伝送システム。
【請求項１３】
角度変調信号を光信号に変換して伝送するための光ファイバ伝送システムであって、
搬送波周波数ｆｃを有する前記角度変調信号を出力する角度変調装置と、
前記角度変調装置から出力される前記角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源と、
前記光源から出力された前記光信号を伝送するための光導波部と、
前記光導波部を伝送した前記光信号を電気信号に変換して、角度復調するための角度復調装置とを備え、
前記角度変調装置は、請求項１から５のいずれかに記載の角度変調装置であり、
前記角度復調装置は、請求項８に記載の角度復調装置であることを特徴とする、光ファイバ伝送システム。
【請求項１４】
角度変調信号を光信号に変換して伝送するための光ファイバ伝送システムであって、
搬送波周波数ｆｃを有する前記角度変調信号を出力する角度変調装置と、
前記角度変調装置から出力される前記角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源と、
前記光源から出力された前記光信号を伝送するための光導波部と、
前記光導波部を伝送した前記光信号を電気信号に変換して、角度復調するための角度復調装置とを備え、
前記角度変調装置は、請求項５に記載の角度変調装置であり、
前記角度復調装置は、請求項９から１１のいずれかに記載の角度復調装置であることを特徴とする、光ファイバ伝送システム。
【請求項１５】
角度変調信号を光信号に変換して送信するための光送信装置であって、
搬送波周波数ｆｃを有する前記角度変調信号を出力する角度変調装置と、
前記角度変調装置から出力される前記角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源とを備え、
前記角度変調装置は、
光を出力する角度変調装置内光源と、
前記角度変調装置内光源から出力される光を分岐して、第１および第２の光として出力する光分岐部と、
前記第１の光に対して、所定周波数ｆｃを有する第１の電気信号を元信号とした光強度変調を施し、第１の光信号として出力する光強度変調部と、
前記変調信号である第２の電気信号を、所定周波数ｆＬｏを有する第３の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する周波数変換部と、
前記第１の周波数変換部から出力される信号を増幅し、第４の電気信号として出力する増幅部と、
前記第２の光に対して、前記第４の電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力する光角度変調部と、
前記第１の光信号と、前記第２の光信号とを合波する光合波部と、
自乗検波特性を有し、前記光合波部から出力された第１および第２の光信号を電気信号に変換し、前記第４の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃを有する前記角度変調信号を出力する光検波部とを備え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、多チャンネルのアナログ映像信号やデジタル映像信号を伝送するための光ファイバ伝送システムならびにそれに用いられる角度変調装置および角度復調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多チャンネルの映像信号を加入者宅へ伝送・分配するシステムが様々提案されている。図１４は、多チャンネルの映像信号を加入者宅へ伝送・分配するシステムで用いられる従来の角度変調装置９０の構成を示すブロック図である。図１４に示すような角度変調装置は、非特許文献１にその動作などが詳しく記載されている。
【０００３】
図１４において、角度変調装置９０は、光周波数制御部９０１と、光変調部９０２と、局発光源９０３と、光合波部９０４と、光検波部９０５とを備える。
【０００４】
上記のように構成された角度変調装置９０において、第２の信号源９０５２は、角度変調すべき元信号となる多チャンネル（周波数はｆ１〜ｆｎ）の電気信号を出力する。光変調部９０２は、例えば半導体レーザで構成される。一般に、半導体レーザは、注入電流が一定であるという条件下において、所定の光周波数ｆａを有する光を発振する。また、半導体レーザに注入される電流が振幅変調されると、半導体レーザが出力する光の周波数も変調されるので、半導体レーザは、光周波数ｆａを中心とした光周波数変調信号を出力する。このような性質によって、光変調部９０２は、第２の信号源９０５２から出力された電気信号を光周波数変調信号に変換し、出力する。
【０００５】
局発光源９０３は、所定の光周波数ｆｂを有する無変調光を出力する。光変調部９０２から出力される光信号および局発光源９０３から出力される光は、光合波部９０４によって合波された後、光検波部９０５へ入力される。
【０００６】
光検波部９０５は、自乗検波特性を有するフォトダイオードなどによって構成される。光検波部９０５は、入力された２つの光の光周波数差に相当する周波数ｆｃ（＝｜ｆａ―ｆｂ｜）において、当該２つの光のビート信号を出力する。この動作は、光ヘテロダイン検波と呼ばれる。このようにして得られたビート信号は、第２の信号源９０５２から出力された電気信号を元信号とした、搬送波周波数ｆｃの角度変調信号（周波数変調信号）となる。
【０００７】
また、光周波数制御部９０１は、光変調部９０２から出力される光信号の中心光周波数ｆａおよび局発光源９０３から出力される光の中心光周波数ｆｂの一方ないし双方を制御し、光検波部９０５から出力される角度変調信号の中心周波数ｆｃを安定化する。
【０００８】
以上のように、従来の角度変調装置では、光信号処理による高い変調効率（一般の電気回路方式の場合と比較して１０倍以上の変調効率）を利用することによって、一般の電気回路では作成が困難な非常に周波数が高く、かつ広帯域な（周波数偏移量または位相偏移量の大きい）角度変調信号を容易に生成することができる。
【０００９】
しかし、半導体レーザ等の光源は、一般に電気発振器と比較して位相雑音（発振スペクトル線幅）が大きい。局発光源および光変調部から出力される光信号のビート信号として得られる角度変調信号は、２つの位相雑音の和に相当する位相雑音を有する。なぜなら、それぞれの光源から出力される光波の間には、位相レベルの相関性がないため、その位相雑音が単純に総和されるからである。角度変調信号が復調される時には、この位相雑音もまた復調され、大きな白色（強度）雑音となる。図１４に示すような従来の角度変調装置９０は、この雑音によって復調信号の品質が著しく劣化するという特有の問題を有している。
【００１０】
また、図１４に示すような従来の角度変調装置９０は、角度変調信号の周波数を安定化させるために、２つの光源の光周波数（またはそれらの差）を逐次監視して、調整しなければならない。したがって、従来の角度変調装置９０は、監視および調整のための制御回路等の複雑な構成を必要とするという特有の問題を有している。
【００１１】
上記のような問題に対して、光信号処理によって、非常に周波数が高く、かつ広帯域である角度変調を実現しながら、簡易な構成によって位相雑音を抑圧し、雑音特性を改善することができる角度変調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１５は、特許文献１に記載されている従来の角度変調装置８０の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１５において、角度変調装置８０は、第１の光源８０１と、光分岐部８０２と、光強度変調部８０３と、光角度変調部８０４と、光合波部８０７と、光検波部８０８とを備える。
【００１３】
図１６（ａ）〜（ｃ）は、角度変調装置８０の動作を説明するための図である。以下、図１６を参照しながら、角度変調装置８０の動作について説明する。角度変調装置８０において、光分岐部８０２は、第１の光源８０１から出力された無変調の光を分岐し、第１および第２の光として出力する。第１の光源８０１から出力される無変調の光の周波数（波長）は、ｆ０（λ０）であるとする。
【００１４】
第１の光は、光強度変調部８０３へ入力される。光強度変調部８０３は、第１の信号源８０５１から出力された所定周波数ｆｃを有する第１の電気信号の振幅に応じて、入力された第１の光を光強度変調（または光振幅変調）し、第１の光信号として出力する。図１６（ａ）は、光強度変調部８０３から出力される第１の光信号の光スペクトルの一例を示した模式図である。図１６（ａ）に示すように、第１の光信号は、光周波数がｆ０（光波長がλ０）の光搬送波が抑圧された単一側波帯の光変調信号となる。第１の光信号は、第１の光源８０１と同じ位相雑音を有する。
【００１５】
第２の光は、光角度変調部８０４へ入力される。第３の増幅部８０６は、光角度変調部８０４において必要な入力レベルになるよう、第２の信号源８０５２から出力された第２の電気信号のレベルを増幅する。光角度変調部８０４は、入力された第３の増幅部８０６から出力された信号の振幅に応じて、入力された第２の光を光角度変調（光位相変調または光周波数変調）し、第２の光信号として出力する。図１６（ｂ）は、光角度変調部８０４から出力される第２の光信号の光スペクトルの一例を示した模式図である。図１６（ｂ）に示すように、第２の光信号は、第２の電気信号を元信号とした光角度変調信号である。ここで、第２の電気信号は、周波数ｆ１〜ｆｎの帯域に配置された周波数多重信号等であるものとする。この第２の光信号もまた、第１の光源８０１と同じ位相雑音を有する。
【００１６】
光合波部８０７は、光強度変調部８０３から出力された第１の光信号と、光角度変調部８０４から出力された第２の光信号とを合波し、出力する。
【００１７】
光検波部８０８は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成される。したがって、光検波部８０８は、この自乗検波特性によって、光合波部８０７から出力された第１の光信号と第２の光信号とをホモダイン検波し、これらの信号間の差ビート信号を生成して、出力する。当該差ビート信号は、光角度変調部８０４から出力される第２の光信号がダウンコンバートされた角度変調信号であって、その中心周波数はｆｃとなる。図１６（ｃ）は、光検波部８０８から出力される差ビート信号の光スペクトルの一例を示した模式図である。当該差ビート信号は、第２の信号源８０５２を元信号とした角度変調信号であって、周波数ｆｃを中心とした広帯域な信号となる。
【００１８】
ここで、第１および第２の光信号は、共に第１の光源８０１と同じ位相雑音を有するため、当該差ビート信号である角度変調信号において、両位相雑音が相殺される。すなわち、第１の光信号における周波数が上下に揺らいだとしても、第２の光信号における周波数も全く同様に揺らぐので、これらの信号の周波数差は、周波数の変動にかかわらず常に一定になる。したがって、角度変調装置８０によれば、雑音特性の良好な角度変調信号を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１３３８２４号公報（第２５頁、図１）
【非特許文献１】ケー．キクシマ他（Ｋ．Ｋｉｋｕｓｈｉｍａ、ｅｔ．ａｌ），「オプティカル  スーパー  ワイドバンド  エフエム  モデュレーション  スキーム  アンド  イッツ  アプリケーション  トゥ  マルチチャネル  エイエム  ビデオ  トランスミッション  システムズ」（“Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ  ＦＭ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  ＡＭ  Ｖｉｄｅｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”），ＩＯＯＣ’９５  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，Ｖｏｌ．５  ＰＤ２−７，ｐｐ．３３−３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献１の構成では、光角度変調部８０４として、例えばニオブ酸リチウム基板等の結晶基板によって構成させる光位相変調器等が用いられる。しかし、このような光位相変調器の変調効率は低いので、変調信号として入力する第３の増幅部８０６からの入力レベルを大きくする必要がある。
【００２０】
ここで、光角度変調部８０４へ入力する変調信号の入力レベルについて明らかにする。図１４に示す従来の角度変調装置９０において、広帯域な変調信号を得るために必要な周波数偏移量ΔＦは、７０〜１００ＭＨｚ／ｃｈである。図１４に示す角度変調装置９０では、光変調部９０２として、変調効率が非常に高い半導体レーザを使用しているので、入力する変調信号の周波数に依存せずに、例えば−２０ｄＢｍといった小さな入力レベルで所望の周波数偏移量を実現している。
【００２１】
一般的に、光位相変調器を用いて発生させた変調信号を周波数復調器（以下、「ＦＭ復調器」と称する）を用いて復調する場合、復調時の微分動作によって、復調信号レベルが、周波数に依存して、変化してしまう。
【００２２】
ＦＭ復調後の復調信号における各キャリアのレベルは、各キャリアにおける信号の周波数偏移量ΔＦに比例する。光角度変調部８０４における光位相変調器の位相量をｍ［ｒａｄ］、光位相変調器へ入力する変調信号の周波数をｆ［Ｈｚ］、周波数ｆの信号を光位相変調器へ入力する時の入力レベルをＶｉｎ［Ｖ］、光位相変調器の半波長電圧をＶπ［Ｖ］とすると、周波数偏移量ΔＦは次式で求めることができる。
【数１】
2007036724.tif 000003
【００２３】
式（１）より、光位相変調を施した信号をＦＭ復調する構成では、周波数偏移量ΔＦは、入力する変調信号の周波数ｆに依存する。周波数偏移量ΔＦを入力する信号の周波数に依存せずに一定とするためには、光位相変調器の半波長電圧Ｖπは光位相変調器固有の値であり変更できないので、入力する信号の周波数に応じて、信号の入力レベルＶｉｎを変更する必要がある。このとき、入力信号の周波数と入力レベルとは反比例の関係にある。
【００２４】
ここで、光角度変調部８０４へ入力する変調信号について説明する。
【００２５】
光角度変調部８０４へ入力される変調信号は、例えばＡＭ４０チャンネル映像信号等であり、第２の信号源８０５２には例えば多チャンネル信号発生器が使用され、第２の信号源８０５２は４０チャネルの映像情報の周波数分割多重化されたアナログ信号（以下「ＦＤＭ信号」と称する）を生成する。４０チャネルのキャリアは、例えば、周波数軸上の９０ＭＨｚから３７０ＭＨｚの範囲内に６ＭＨｚ間隔で配置されている。
【００２６】
ここで、例えばＦＤＭ信号の内、周波数が一番小さく、入力レベルが一番大きいと予想される周波数９０ＭＨｚの信号では、例えば周波数偏移量ΔＦを７５ＭＨｚに設定するためには、例えば半波長電圧Ｖπが３Ｖの光位相変調器に対して、約０．８０Ｖ（約１１ｄＢｍ）の変調信号が入力されなければならない。
【００２７】
現在一般的に入手し得る多チャンネル信号発生器では、このような高出力を得ることができない。したがって、第２の信号源８０５２から出力される信号は、第３の増幅器８０６によって増幅した後に、光角度変調部８０４へ入力される。しかし、このような高いパワーの信号を多チャンネル分得るためには、非常に高性能なアンプが必要となる。しかし、現在一般的に入手し得る増幅器では、ＦＤＭ信号を増幅すると、非常に大きな相互変調歪みが発生し、伝送特性を劣化させるという課題を有しており、第３の増幅部８０６として使用することが難しかった。
【００２８】
このような課題に対して、特許文献１では、図１７に示すように、第１および第２の光角度変調部８０４１，８０４２を用意する。第２の信号源８０５２からの入力信号は、帯域分割部８０９によって周波数軸上で２分割され、それぞれ第４および第５の増幅部８０６１，８０６２で増幅されて、第１および第２の光角度変調部８０４１，８０４２に入力される。このように、特許文献１では、入力信号を周波数軸上で２分割（ｆ１〜ｆｂおよびｆｂ＋１〜ｆｎ）して、２分割された信号を別々に増幅して、光角度変調することによって、上記のような課題を解決しようとしている。
【００２９】
しかし、図１７に示すような構成であっても、各光角度変調部に入力される信号は、依然として高いレベルを維持しなければならず、高性能なアンプが必要となってしまう。また、光角度変調部を複数用意する必要があり、角度変調装置全体のコストアップも招来する。
【００３０】
それゆえ、本発明の目的は、光信号処理によって、非常に周波数が高く、かつ広帯域な角度変調を実現しながら、簡易な構成によって位相雑音を抑圧し、雑音特性を改善することができる角度変調装置において、光角度変調部へ入力する変調信号の入力レベルを低減し、伝送信号の歪み特性を改善することができる角度変調装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、このような角度変調装置に対応した角度復調装置、およびこれらを適用した光伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、入力された変調信号を角度変調信号に変換するための角度変調装置であって、光を出力する第１の光源と、第１の光源から出力される光を分岐して、第１および第２の光として出力する光分岐部と、第１の光に対して、所定周波数ｆｃを有する第１の電気信号を元信号とした光強度変調を施し、第１の光信号として出力する光強度変調部と、変調信号である第２の電気信号を、所定周波数ｆＬｏを有する第３の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する第１の周波数変換部と、第１の周波数変換部から出力される信号を増幅し、第４の電気信号として出力する第１の増幅部と、第２の光に対して、第４の電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力する光角度変調部と、第１の光信号と、第２の光信号とを合波する光合波部と、自乗検波特性を有し、光合波部から出力された第１および第２の光信号を電気信号に変換し、第４の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃを有する角度変調信号を出力する光検波部とを備える。
【００３２】
好ましくは、第１の周波数変換部は、入力された第２の電気信号に対して、第３の電気信号を元信号として、周波数変換を施し出力する第１の乗算部と、第１の乗算部から出力される複数の信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させて第１の増幅部に入力する第１のフィルタとを含むとよい。
【００３３】
好ましくは、第１の周波数変換部は、入力された第２の電気信号に対して、第３の電気信号を元信号として、周波数変換を施し、周波数変換が施された信号を第１の増幅部に入力する第１の乗算部を含むとよい。
【００３４】
好ましくは、さらに、所定周波数ｆｓを中心に所定周波数ｆｋでＦＭ変調されたＦＭ変調信号を出力するＦＭ信号発生源と、第１の増幅部から出力される第４の電気信号とＦＭ信号発生源から出力されるＦＭ変調信号とを合成する第１の合成部とを備え、光角度変調部は、第２の光に対して、前記第１の合成部によって合成され、出力された電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力するとよい。
【００３５】
好ましくは、さらに、入力された第２の電気信号を分岐して、第５および第６の電気信号として出力する第１の分岐部と、第１の増幅部から出力される第４の電気信号と第６の電気信号とを合成する第２の合成部とを備え、第１の周波数変換部は、第５の電気信号に対して、第３の電気信号を元信号とした周波数変換を施し、第１のフィルタを通過した信号を第１の増幅部に入力し、光角度変調部は、第２の光に対して、第２の合成部によって合成され、出力された電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力するとよい。
【００３６】
また、本発明は、入力された光信号を電気信号に変換するための角度復調装置であって、入力された光信号は、角度変調信号によって直接変調された光信号であり、入力された光信号を、電気信号に変換する光電気変換部と、光電気変換部から出力される電気信号をＦＭ復調し、第７の電気信号として出力するＦＭ復調部と、第７の電気信号に対して、所定周波数ｆＬｏを有する第８の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する第２の周波数変換部とを備える。
【００３７】
好ましくは、第２の周波数変換部は、入力された第７の電気信号に対して、第８の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する第２の乗算部と、第２の乗算部から出力される複数の信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させる第２のフィルタとを含むとよい。
【００３８】
好ましくは、第２の周波数変換部は、さらに、入力された第７の電気信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させる第３のフィルタを含むことよい。
【００３９】
好ましくは、第７の電気信号を分岐して、第９および第１０の電気信号として出力する第２の分岐部をさらに備え、第２の周波数変換部は、第９の電気信号に対して、第８の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力し、さらに、第１０の電気信号の内、所定の周波数の信号成分のみを通過させる第４のフィルタと、第２の周波数変換部から出力される信号と第４のフィルタから出力される信号とを合成する第３の合成部とを備えるとよい。
【００４０】
好ましくは、第２の分岐部から第２の周波数変換部を経て第３の合成部に至る経路を通過する電気信号と、第２の分岐部から第４のフィルタを経て第３の合成部に至る経路を通過する電気信号とが、第３の合成部において合成される際、合成された信号の振幅レベルが最も大きくなるように伝搬路の位相量が調整されているとよい。
【００４１】
好ましくは、第２の分岐部から第２の周波数変換部を経て第３の合成部に至る経路を通過する電気信号と、第２の分岐部から第４のフィルタを経て第３の合成部に至る経路を通過する電気信号とが、第３の合成部において合成される際、合成された信号の振幅レベルが最も大きくなるように、第２の分岐部から第３の合成部に至る経路のいずれか一方または双方の位相量を調整する位相調整部をさらに備えるとよい。
【００４２】
また、本発明は、角度変調信号を光信号に変換して伝送するための光ファイバ伝送システムであって、搬送波周波数ｆｃを有する角度変調信号を出力する角度変調装置と、角度変調装置から出力される角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源と、光源から出力された光信号を伝送するための光導波部と、光導波部を伝送した光信号を電気信号に変換して、角度復調するための角度復調装置とを備え、角度変調装置は、第１の周波数変換部に第１の乗算部と第１のフィルタとを含む上述の角度変調装置であり、角度復調装置は、第２の周波数変換部に第２の乗算部と第２のフィルタとを含む上述の角度復調装置であるとよい。
【００４３】
また、本発明は、角度変調信号を光信号に変換して伝送するための光ファイバ伝送システムであって、搬送波周波数ｆｃを有する角度変調信号を出力する角度変調装置と、角度変調装置から出力される角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源と、光源から出力された光信号を伝送するための光導波部と、光導波部を伝送した光信号を電気信号に変換して、角度復調するための角度復調装置とを備え、角度変調装置は、上記いずれかの角度変調装置であり、角度復調装置は、第２の周波数変換部にさらに第３のフィルタを含む角度復調装置であるとよい。
【００４４】
また、本発明は、角度変調信号を光信号に変換して伝送するための光ファイバ伝送システムであって、搬送波周波数ｆｃを有する角度変調信号を出力する角度変調装置と、角度変調装置から出力される角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源と、光源から出力された光信号を伝送するための光導波部と、光導波部を伝送した光信号を電気信号に変換して、角度復調するための角度復調装置とを備え、角度変調装置は、第１の分岐部と第２の分岐部とをさらに備える上述の角度変調装置であり、角度復調装置は、第４のフィルタをさらに備える上述の角度復調装置であるとよい。
【００４５】
また、本発明は、角度変調信号を光信号に変換して送信するための光送信装置であって、搬送波周波数ｆｃを有する角度変調信号を出力する角度変調装置と、角度変調装置から出力される角度変調信号によって光強度変調された光信号を出力する光源とを備え、角度変調装置は、光を出力する角度変調装置内光源と、角度変調装置内光源から出力される光を分岐して、第１および第２の光として出力する光分岐部と、第１の光に対して、所定周波数ｆｃを有する第１の電気信号を元信号とした光強度変調を施し、第１の光信号として出力する光強度変調部と、変調信号である第２の電気信号を、所定周波数ｆＬｏを有する第３の電気信号を元信号とした周波数変換を施し出力する周波数変換部と、第１の周波数変換部から出力される信号を増幅し、第４の電気信号として出力する増幅部と、第２の光に対して、第４の電気信号を元信号とした光角度変調を施し、第２の光信号として出力する光角度変調部と、第１の光信号と、第２の光信号とを合波する光合波部と、自乗検波特性を有し、光合波部から出力された第１および第２の光信号を電気信号に変換し、第４の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃを有する角度変調信号を出力する光検波部とを備える。
【発明の効果】
【００４６】
上記のような構成を有する角度変調装置では、光角度変調部へ入力される信号を高周波帯へ周波数変換することができるので、光角度変調部への入力レベルを低減することができる。これにより、第１の増幅部で発生する歪みを抑圧することが可能となり、第１の増幅部の所要性能を緩和することができる。
【００４７】
また、角度変調装置において、第１の周波数変換部における第１のフィルタが省かれていたり、ＦＭ信号発生源が発生するＦＭ変調信号と第４の電気信号とを合成して、合成された信号を光角度変調部に入力したり、分岐された第２の電気信号と第４の電気信号とを合成して、合成された信号を光角度変調部に入力したりすることによって、光角度変調部へ入力される第４の電気信号は、第２の電気信号の２倍以上の帯域を持つ信号となる。これにより、角度変調信号が、広帯域に拡がった信号となる。したがって、このような信号を光角度変調部へ入力することによって、中心周波数ｆｃ近傍にスペクトルが発生するので、角度変調信号が広がり、反射耐性が向上する。
【００４８】
また、上記のような構成を有する角度復調装置によって、上記のような構成を有する角度変調装置で用いられた変調信号を復調することができる。
【００４９】
また、ＦＭ復調して得られた信号の高周波成分を周波数変換後、伝搬路の位相を調整して、低周波側成分と合成することで、受信した変調信号成分を有効に利用することが可能となり、雑音特性が改善される。
【００５０】
以上、本発明の角度変調装置、角度復調装置、光ファイバ伝送システム、および光送信装置によれば、角度変調効率を向上させ、雑音特性に優れ、さらに歪み特性にも優れた広帯域な角度変調およびその復調を簡単な構成でかつ低コストで実現でき、また反射耐性に優れた光ファイバ伝送を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（角度変調装置の第１の実施形態）
図１は、本発明の角度変調装置の第１の実施形態に係る角度変調装置１０の構成を示すブロック図である。
【００５２】
図１において、角度変調装置１０は、第１の光源１０１と、光分岐部１０２と、光強度変調部１０３と、光角度変調部１０４と、光合波部１０７と、光検波部１０８と、第１の周波数変換部２０１と、第１の増幅部２０２とを備える。第１の周波数変換部２０１は、第１の乗算部２０１１と、第１のフィルタ２０１２とを含む。
【００５３】
第１の信号源１０５１は、周波数がｆｃの電気信号を第１の電気信号として出力し、光強度変調部１０３に入力する。第２の信号源１０５２は、周波数多重された周波数がｆ１〜ｆｎの信号（ＦＤＭ信号：第２の電気信号）を出力し、第１の乗算部２０１１に入力する。第３の信号源２０３は、周波数がｆＬｏの局発信号（第３の電気信号）を出力し、第１の乗算部２０１１に入力する。
【００５４】
第１の光源１０１は、無変調の光を出力する。第１の光源１０１が出力する光の周波数は、ｆ０であるとする。光分岐部１０２は、第１の光源１０１から出力された無変調の光を分岐し、第１および第２の光として出力する。第１の光は、光強度変調部１０３へ入力される。光強度変調部１０３は、第１の信号源１０５１から出力された所定周波数ｆｃを有する第１の電気信号の振幅に応じて、入力された第１の光を光強度変調（または光振幅変調）し、第１の光信号として出力する。
【００５５】
第２の光は、光角度変調部１０４へ入力される。光角度変調部１０４は、第１の増幅部２０２から出力される信号の振幅レベルに応じて、入力された第２の光を光角度変調（光位相変調または光周波数変調）し、第２の光信号として出力する。
【００５６】
光合波部１０７は、光強度変調部１０３から出力された第１の光信号と、光角度変調部１０４から出力された第２の光信号とを合波し、出力する。
【００５７】
光検波部１０８は、自乗検波特性を有するフォトダイオード等で構成される。したがって、光検波部１０８は、この自乗検波特性によって、光合波部１０７から出力された第１の光信号と第２の光信号とをホモダイン検波し、これらの信号間の差ビート信号を生成して、出力する。当該差ビート信号は、光角度変調部１０４から出力される第２の光信号がダウンコンバートされた角度変調信号であって、その中心周波数はｆｃとなる。
【００５８】
第１の乗算部２０１１は、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号と第３の信号源２０３から出力された局発信号とを乗算し、ＦＤＭ信号を周波数変換して出力する。第１のフィルタ２０１２は、第１の乗算部２０１１から出力される電気信号の内、一部の周波数帯の信号のみを通過させる。第１の増幅部２０２は、第１のフィルタ２０１２から出力された電気信号を増幅して、第４の電気信号として出力する。
【００５９】
図２は、角度変調装置１０の動作を説明するための図である。以下、図２を参照しながら、角度変調装置１０の動作について説明する。
【００６０】
図２（ａ）は、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号（周波数ｆ１〜ｆｎ）のスペクトルの一例を示している。式（１）より、全ての周波数において、同じ周波数偏移量を得るためには、周波数の低い信号の入力レベルは大きく、周波数の高い信号の入力レベルは小さく設定する必要がある。このため、第２の信号源１０５２は、図２（ａ）に示すように周波数に応じたレベル差を考慮して、ＦＤＭ信号を出力しなければならない。
【００６１】
図２（ｂ）は、第３の信号源２０３から出力された局発信号（周波数ｆＬｏ）のスペクトルの一例を示している。第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号と第３の信号源２０３から出力された局発信号とは、第１の乗算部２０１１へ入力される。第１の乗算部２０１１は、例えば一般的に入手可能なミキサー等で構成される。第１の乗算部２０１１は、周波数変換を行うことで、図２（ｃ）にその一例を示すようなスペクトルの信号を出力する。図２（ｃ）に示す信号は、ＦＤＭ信号と局発信号との和の成分（ｆ１＋ｆＬｏ〜ｆｎ＋ｆＬｏ）、ＦＤＭ信号と局発信号との差の成分（ｆＬｏ−ｆ１〜ｆＬｏ−ｆｎ）、ＦＤＭ信号の成分、および局発信号の成分から構成される。
【００６２】
第１のフィルタ２０１２は、例えば周波数ｆ１＋ｆＬｏ〜ｆｎ＋ｆＬｏの成分のみを通過させるバンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：以下ＢＰＦと称する）であると想定する。図２（ｃ）の破線は、この様なＢＰＦの通過帯域の一例を示す。この場合、第１の乗算部２０１１から出力された信号は、第１のフィルタ２０１２を通過することによって、図２（ｄ）に示すように、ｆ１＋ｆＬｏ〜ｆｎ＋ｆＬｏの周波数の成分のみとなる。
【００６３】
第１の増幅部２０２は、図２（ｄ）に示すような信号を所定の周波数偏移量ΔＦが得られる入力レベルになるように調整した後、調整後の信号を光角度変調部１０４へ入力する。
【００６４】
ここで、光角度変調部１０４は、例えば光位相変調器で構成されると想定する。このとき、所定の周波数偏移量ΔＦを得るために、光位相変調器への入力すべき信号のレベルについて考える。式（１）を見ると、所定の周波数偏移量ΔＦが全ての周波数において同一の値であるとすると、必要な入力レベルＶｉｎは、入力する変調信号の周波数に反比例することが分かる。つまり、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号（周波数ｆ１〜ｆｎ）を増幅して光位相変調器へ入力する場合（図１５に示す従来の場合）に比べて、周波数変換後の周波数ｆ１＋ｆＬｏ〜ｆｎ＋ｆＬｏの信号を増幅して光位相変調器へ入力する場合、例えば周波数ｆ１の信号では、入力レベルＶｉｎは、ｆ１／（ｆ１＋ｆＬｏ）倍でよい。
【００６５】
ここで、具体的な数値を例示して、従来の場合と本発明の場合とを比較する。例えば、ＦＤＭ信号の内、最も周波数の低い信号の周波数ｆ１を９０ＭＨｚとし、第３の信号源２０３から出力される局発信号の周波数ｆＬｏを９００ＭＨｚとし、所定の周波数偏移量ΔＦを７５ＭＨｚとし、光角度変調部１０４の半波長電圧Ｖπを３Ｖとする。９０ＭＨｚの信号を増幅した後、光角度変調部８０４に入力する従来の場合（図１５の場合）、光角度変調部８０４へ入力する信号のレベルは、約０．８０Ｖ（約１１．０ｄＢｍ）でなければならない。一方、本発明のように、９０ＭＨｚの信号を周波数変換して、９９０ＭＨｚの信号にして、光角度変調部１０４に入力する場合、光角度変調部１０４への入力信号のレベルは、約０．０７２Ｖ（約−９．８ｄＢｍ）でよい。このように、従来の場合と比べ、本発明の場合では、入力信号のレベルが約１／１０程度であっても、所定の周波数偏移量ΔＦを得ることができる。
【００６６】
このように、光角度変調部１０４に入力すべき変調信号の周波数を高周波側に周波数変換すれば、従来に比べ、低い入力レベルで、所望の周波数偏移量ΔＦを得ることができる。
【００６７】
光角度変調部１０４は、第２の光に対して、第１の増幅部２０２から入力される変調信号を用いて、光角度変調（光位相変調または光周波数変調）を施して、第２の光信号として出力する。
【００６８】
光強度変調部１０３から出力される第１の光信号と光角度変調部１０４から出力される第２の光信号とは、光合波部１０７によって合波される。合波された光信号は、光検波部１０８によって、ホモダイン検波される。これによって、光角度変調部１０４から出力される第２の光信号がダウンコンバートされた角度変調信号が得られる。当該角度変調信号の中心周波数はｆｃとなる。当該角度変調信号のスペクトルの一例を図２（ｅ）に示す。当該角度変調信号は、第４の電気信号を元信号とする搬送波周波数ｆｃを有する信号である。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、光角度変調部１０４へ入力する変調信号の周波数を高周波側に周波数変換することによって、低い入力レベルＶｉｎで所望の周波数偏移量ΔＦを得ることができる。したがって、第１の増幅部２０２および光角度変調部１０４へ入力する信号レベルを小さくすることが可能となるので、第１の増幅部２０２および光角度変調部１０４で発生する歪みを緩和することができる。従って、本実施形態に係る角度変調装置１０は、雑音特性に加え、歪み特性にも優れた角度変調信号を出力することが可能となる。
【００７０】
なお、本実施形態では、第１のフィルタ２０１２にＢＰＦを用いることとしたが、遮断周波数が局発信号の周波数ｆＬｏよりも大きいハイパスフィルタを用いることとしてもよい。この場合も、上記と同様の効果が得られる。
【００７１】
なお、本実施形態では、第３の信号源２０３から出力される局発信号の周波数を９００ＭＨｚとしたが、第１のフィルタ２０１２がＦＤＭ信号と局発信号との和の成分を通過させるとした場合、局発信号の周波数ｆＬｏは、少なくともｆｎ＜ｆＬｏ＜ｆｃ−ｆｎを満たせばよい。
【００７２】
なお、本実施形態では、第１のフィルタ２０１２は、ＦＤＭ信号と局発信号との和の成分を通過させることとしたが、ＦＤＭ信号と局発信号との差の成分を通過させるとしてもよい。このとき、局発信号の周波数ｆＬｏは、少なくとも２ｆｎ＜ｆＬｏ＜ｆｃ＋ｆ１を満たせばよい。このように第１のフィルタ２０１２がＦＤＭ信号と局発信号との差の成分を通過させるとした場合の、第１の乗算部２０１１から出力される信号のスペクトルの一例を図２（ｆ）に示す。例えば、ＦＤＭ信号は、ＡＭ４０チャンネル映像信号（周波数９０ＭＨｚ〜３７０ＭＨｚ）と、ＱＡＭ３０チャンネル（５９０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）との合成信号であるとする。ＱＡＭ帯の信号は、ＡＭ帯の信号に比べて、所要性能が緩い。したがって、ＱＡＭ帯の信号の入力レベルは、ＡＭ帯の信号に比べて、１０ｄＢ小さくすることができる。このような例において、第１のフィルタ２０１２は、ＦＤＭ信号と局発信号との差の成分（ＡＭ帯の信号と局発信号との差の成分およびＱＡＭ帯の信号と局発信号との差の成分）を通過させるとする。この場合、第１の乗算部２０１１での周波数変換後の信号において、ＱＡＭ帯の信号は、ＡＭ帯の信号に比べて、低周波側に配置されることとなる。つまり、ＱＡＭ帯の信号のように所要性能を満足するための入力レベルが低い信号を、光角度変調部１０４への入力レベルを高く設定する必要のある低周波側に配置することで、光角度変調部１０４へのトータルの入力レベルを小さくすることが可能となる。
【００７３】
なお、図３（ａ）は、第１の実施形態の変形例における角度変調装置２１の構成を示すブロック図である。図３（ａ）に示すように、第１の周波数変換部２１１において、第１のフィルタ２０１２は、用いられていない。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す場合の光検波部１０８から出力される中心周波数ｆｃの角度変調信号のスペクトルの一例を示す図である。図３（ｂ）から分かるように、中心周波数ｆｃ近傍にスペクトルが発生する。したがって、第１のフィルタ２０１２を配置した場合に比べて、図３（ａ）に示す角度変調装置２１では、角度変調信号が周波数軸上で広がることとなるので、光伝送路内での反射耐性が向上する。
【００７４】
（角度変調装置の第２の実施形態）
図４は、本発明の角度変調装置の第２の実施形態に係る角度変調装置３０の構成を示すブロック図である。図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳しい説明を省略する。
【００７５】
図４において、角度変調装置３０は、第１の光源１０１と、光分岐部１０２と、光強度変調部１０３と、光角度変調部１０４と、光合波部１０７と、光検波部１０８と、第１の周波数変換部２０１と、第１の増幅部２０２と、ＦＭ信号発生源３０１と、第１の合成部３０２とを備える。角度変調装置の第２の実施形態における角度変調装置３０は、前述した角度変調装置の第１の実施形態における角度変調装置１０に、ＦＭ信号発生源３０１と、第１の合成部３０２とを加えた構成となっている。従って、基本的な動作は、角度変調装置の第１の実施形態とほぼ同様であるため、以下には、相違点を中心に、角度変調装置の第２の実施形態の動作を説明する。
【００７６】
図５（ａ）は、中心周波数ｆｓの信号に周波数ｆｋでＦＭ変調を施したＦＭ信号発生源３０１から出力されるＦＭ変調信号のスペクトルの一例を示す図である。中心周波数ｆｓは、例えば第１のフィルタ２０１２から出力された信号の内、最も低い周波数の半分の周波数であるとする。
【００７７】
図５（ｂ）は、第１の合成部３０２によって出力された信号のスペクトルの一例を示す図である。第１の合成部３０２は、第１の増幅部２０２から出力された信号と、ＦＭ信号発生源３０１から出力されたＦＭ変調信号とを合成する。従って、第１の合成部３０２から出力された信号は、第１の周波数変換部２０１から出力された信号よりも広い周波数帯域に亘る信号成分を持った信号となる。従って、このような信号が光角度変調部１０４へ入力されることによって、中心周波数ｆｃ近傍にスペクトルが発生するので、角度変調信号が広がり、反射耐性が向上する。
【００７８】
なお、本実施形態では、中心周波数ｆｓは、第１のフィルタ２０１２から出力された信号の内、最も低い周波数の半分の周波数としている。しかし、ＦＭ変調信号のスペクトルが第１のフィルタ２０１２から出力された信号のスペクトルと重ならないように設定されていれば、中心周波数ｆｓおよび周波数ｆｋは、上記の例に限定されるものではない。
【００７９】
なお、本実施形態において、第１の増幅部２０２と第１の合成部３０２との配置位置を入れ替えても得られる効果は同じである。
【００８０】
（角度変調装置の第３の実施形態）
図６は、本発明の角度変調装置の第３の実施形態における角度変調装置４０の構成を示すブロック図である。図６において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳しい説明を省略する。
【００８１】
図６において、角度変調装置４０は、第１の光源１０１と、光分岐部１０２と、光強度変調部１０３と、光角度変調部１０４と、光合波部１０７と、光検波部１０８と、第１の周波数変換部２０１と、第１の増幅部２０２と、第１の分岐部４０１と、第２の合成部４０２とを備える。角度変調装置の第３の実施形態における角度変調装置４０は、前述した角度変調装置の第１の実施形態における角度変調装置１０に、第１の分岐部４０１と、第２の合成部４０２とを加えた構成となっている。従って、基本的な動作は、角度変調装置の第１の実施形態とほぼ同様であるため、以下には、相違点を中心に、角度変調装置の第３の実施形態の動作を説明する。
【００８２】
第１の分岐部４０１は、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号のレベルの一部を分岐して第５の電気信号として第１の乗算部２０１１に入力し、残りのレベルを第６の電気信号として第２の合成部４０２に入力する。第５の電気信号と第６の電気信号との分岐比は等しくても、異なっていてもよい。
【００８３】
第２の合成部４０２は、第１の増幅部２０２から出力された信号と第６の電気信号とを合成する。
【００８４】
従って、第２の合成部４０２から出力される信号は、第１の周波数変換部２０１から出力された信号よりも広い周波数帯域に亘る信号成分を持った信号となる。従って、このような信号を光角度変調部１０４へ入力することによって、中心周波数ｆｃ近傍にスペクトルが発生するので、角度変調信号が広がり、反射耐性が向上する。
【００８５】
なお、本実施形態において、第１の増幅部２０２と第２の合成部４０２との配置位置を入れ替えても得られる効果は同じである。
【００８６】
なお、上記全ての角度変調装置の実施形態において、光検波部１０８から出力される角度変調信号はＦＤＭ信号の情報が光信号の位相の変調量として含まれるので、受信器側に位相復調器を設ける必要がある。しかし、ＦＤＭ信号に対する積分回路を角度変調装置に付加しておけば、ＦＤＭ信号で位相変調された角度変調信号を、ＦＤＭ信号で周波数変調された角度変調信号と等価な信号に変換できる。このようにすれば、光受信器側には位相復調器を設ける必要はなく、従来のＦＭ復調器を用いて光受信器を構成することができる。従って、光角度変調部１０４への入力直前に、光角度変調部１０４へ入力される信号を積分する第１の積分回路が配置されていてもよい。
【００８７】
（角度復調装置の第１の実施形態）
図７は、本発明の角度復調装置の第１の実施形態における角度復調装置５０の構成を示すブロック図である。図７において、角度復調装置５０は、光電気変換部５０１と、ＦＭ復調部５０２と、第２の周波数変換部５０３とを備える。第２の周波数変換部５０３は、第２の乗算部５０３１と、第２のフィルタ５０３２とを含む。
【００８８】
図８は、角度復調装置５０の動作を説明するための図である。以下、図８を参照しながら、角度復調装置５０の動作について説明する。
【００８９】
光電気変換部５０１は、入力された光信号を電気信号に変換する例えばＰＤ（フォトダイオード）で構成される。光電気変換部５０１へ入力される光信号は、例えば、前述した角度変調装置の第１の実施形態において、第１のフィルタ２０１２が配置されている場合の角度変調装置１０から出力される角度変調信号によって直接変調された光信号とする。
【００９０】
図８（ａ）は、光電気変換部５０１から出力された角度変調信号のスペクトルの一例を示す図である。図８（ａ）に示すように、光電気変換部５０１は、周波数ｆｃを中心に広がった角度変調信号を出力する。
【００９１】
図８（ｂ）は、ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図である。ＦＭ復調部５０２は、光電気変換部５０１から出力される電気信号に対して、例えば従来から使用されているＦＭ復調器などによって、ＦＭ復調した結果を、第７の電気信号として出力する。ＦＭ復調部５０２によってＦＭ復調が施された結果、前述した角度変調装置の第１の実施形態において光角度変調部１０４へ入力した信号と同じ形状で、かつ同じ周波数成分の信号が、ＦＭ復調部５０２から出力される。
【００９２】
図８（ｃ）は、第４の信号源５０４から出力される信号のスペクトルの一例を示す図である。第４の信号源５０４は、例えば前述した角度変調装置の第１の実施形態において、第３の信号源２０３から出力された信号と同じ周波数ｆＬｏを有する信号（第８の電気信号）を出力する。
【００９３】
第２の周波数変換部５０３は、第７の電気信号に対して、所定の周波数ｆＬｏを有する第８の電気信号を元信号として周波数変換を施し出力する。
【００９４】
第２の乗算部５０３１は、一般的に入手可能なミキサー等で構成される。図８（ｄ）は、第２の乗算部５０３１から出力される信号のスペクトルの一例を示す図である。図８（ｄ）に示す信号は、ＦＭ復調信号と局発信号との和の成分（ｆ１＋２ｆＬｏ〜ｆｎ＋２ｆＬｏ）、ＦＭ復調信号と局発信号との差の成分（ｆ１〜ｆｎ）、ＦＭ復調信号の成分、および局発信号の成分を有している。第２のフィルタ５０３２は、例えば周波数ｆ１〜ｆｎの成分のみを通過させるＢＰＦであると想定する。図８（ｄ）の破線は、このようなＢＰＦの通過帯域の一例を示す。図８（ｄ）に示した信号が第２のフィルタ５０３２を通過すると、図８（ｅ）に示すような差の成分（ｆ１〜ｆｎ）、すなわち、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号と同一の信号が得られる。
【００９５】
このように、本実施形態によれば、角度変調装置の第１の実施形態で用いられたＦＤＭ信号を復調によって得ることができる角度復調装置が提供されることとなる。
【００９６】
なお、本実施形態では、光電気変換部５０１へ入力される光信号として、ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号が、周波数（ｆ１＋ｆＬｏ〜ｆｎ＋ｆＬｏ）の信号成分のみを有する場合について説明しているが、光電気変換部５０１へ入力される光信号は、これに限られるものではない。
【００９７】
なお、本実施形態では、一例として第２のフィルタ５０３２にＢＰＦを利用しているが、周波数ｆ１〜ｆｎの成分のみを通過させるローパスフィルタであってもよく、同等の効果が得られる。
【００９８】
（角度復調装置の第２の実施形態）
図９は、本発明の角度復調装置の第２の実施形態における角度復調装置６０の構成を示すブロック図である。図９において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳しい説明を省略する。
【００９９】
図９において、角度復調装置６０は、光電気変換部５０１と、ＦＭ復調部５０２と、第３の周波数変換部６０１とを備える。第３の周波数変換部６０１は、第３のフィルタ６０１１と、第２の乗算部５０３１と、第２のフィルタ５０３２とを含む。
【０１００】
図１０は、角度復調装置６０の動作を説明するための図である。以下、図１０を参照しながら、角度復調装置６０の動作について説明する。
【０１０１】
光電気変換部５０１へ入力される光信号は、例えば前述した角度変調装置の第２の実施形態において、角度変調装置３０から出力される角度変調信号によって直接変調された光信号であるとする。
【０１０２】
図１０（ａ）は、光電気変換部５０１から出力される電気信号に変換された角度変調信号のスペクトルの一例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、光電気変換部５０１は、周波数ｆｃを中心に広がった角度変調信号を出力する。
【０１０３】
図１０（ｂ）は、ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図である。ＦＭ復調部５０２によってＦＭ復調が施された結果、前述した角度変調装置の第２の実施形態において光角度変調部１０４へ入力した信号と同一の信号が、ＦＭ復調部５０２から出力される。ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号は、第３のフィルタ６０１１を通過する。ここで、第３のフィルタ６０１１は、例えば周波数ｆ１＋ｆＬｏ〜ｆｎ＋ｆＬｏの成分のみを通過させるＢＰＦであるとする。図１０（ｂ）の破線は、このようなＢＰＦの通過帯域の一例を示す。図１０（ｃ）は、第３のフィルタ６０１１から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図である。
【０１０４】
本実施形態の構成によって、第２の乗算部５０３１へ入力される電気信号は、前述した角度復調装置の第１の実施形態における第２の乗算部５０３１への入力信号と同一となる。したがって、第２のフィルタ５０３２から出力される電気信号は、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号と同一の信号となる。
【０１０５】
なお、本実施形態において、光電気変換部５０１へ入力される光信号は、角度変調装置の第１の実施形態に記述されている角度変調装置１０または２１から出力される角度変調信号によって変調された光信号、または角度変調装置の第３の実施形態に記述されている角度変調装置４０から出力される角度変調信号によって変調された光信号であってもよい。
【０１０６】
なお、本実施形態では、第３のフィルタ６０１１にＢＰＦを利用しているが、局発信号の周波数ｆＬｏよりも大きい遮断周波数を有するハイパスフィルタが第３のフィルタ６０１１に利用されても、同等の効果が得られる。
【０１０７】
なお、本実施形態では、第２のフィルタ５０３２にＢＰＦを利用しているが、周波数ｆ１〜ｆｎの成分のみを通過させるローパスフィルタであってもよく、同等の効果が得られる。
【０１０８】
（角度復調装置の第３の実施形態）
図１１（ａ）は、本発明の角度復調装置の第３の実施形態における角度復調装置７０の構成を示すブロック図である。図１１（ａ）において、図７や図９と同じ構成要素については同じ符号を用い、詳しい説明を省略する。
【０１０９】
図１１（ａ）において、角度復調装置７０は、光電気変換部５０１と、ＦＭ復調部５０２と、第２の分岐部７０１と、第３の周波数変換部６０１と、第４のフィルタ７０２と、第３の合成部７０３とを備える。
【０１１０】
図１２は、角度復調装置７０の動作を説明するための図である。以下、図１２を参照しながら、角度復調装置７０の動作について説明する。
【０１１１】
光電気変換部５０１へ入力される光信号は、例えば前述した角度変調装置の第３の実施形態において、角度変調装置４０から出力される角度変調信号によって直接変調された光信号であるとする。
【０１１２】
図１２（ａ）は、光電気変換部５０１から出力される電気信号に変換された角度変調信号のスペクトルの一例を示す図である。図１２（ａ）に示すように、光電気変換部５０１は、周波数ｆｃを中心に広がった角度変調信号を出力する。
【０１１３】
図１２（ｂ）は、ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図である。ＦＭ復調部５０２によってＦＭ復調が施された結果、前述した角度変調装置の第３の実施形態において、光角度変調部１０４へ入力した信号と同一の信号が得られることとなる。ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号は、第２の分岐部７０１に入力する。
【０１１４】
第２の分岐部７０１では、ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のレベルの一部を分岐し、第９の電気信号として第３のフィルタ６０１１に入力し、残りを第１０の電気信号として第４のフィルタ７０２に入力する。第９の電気信号と第１０の電気信号との分岐比は等しくても異なっていてもよい。第３の周波数変換部６０１は、前述した角度復調装置の第２の実施形態における第３の周波数変換部６０１と同じ動作を行う。したがって、第３の周波数変換部６０１から出力される電気信号は、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号と同一の信号となる。
【０１１５】
第４のフィルタ７０２は、例えば周波数ｆ１〜ｆｎの成分のみを通過させるＢＰＦによって構成されているとする。図１２（ｂ）の破線は、このようなＢＰＦの通過帯域の一例を示す。つまり、第４のフィルタ７０２から出力された電気信号も、第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号と同一の信号となる。
【０１１６】
第２の分岐部７０１から第３の周波数変換部６０１を経て第３の合成部７０３に至る経路を通過する電気信号と、第２の分岐部７０１から第４のフィルタ７０２を経て第３の合成部に至る経路を通過する電気信号とが、第３の合成部７０３において合成される際、合成された信号の振幅レベルが最も大きくなるように、それぞれの経路を介して伝送される２つの電気信号の位相量を設定することが望ましい。これにより、互いに同じ周波数成分の信号を持つ第３の周波数変換部６０１から出力される電気信号と第４のフィルタ７０２から出力される電気信号とは、第３の合成部７０３において、合成される。第３の合成部７０３は、２つの信号のレベルの和の電力を持った電気信号を出力する。
【０１１７】
従って、本実施形態において、角度復調装置７０は、光電気変換部５０１へ入力された光信号をＦＭ復調することによって得られた成分を、効率的に利用することができるので、雑音特性がさらに改善される。
【０１１８】
なお、本実施形態において、第２の分岐部７０１から第３の周波数変換部６０１を経て第３の合成部７０３に至る経路を通過する電気信号と、第２の分岐部７０１から第４のフィルタ７０２を経て前記第３の合成部に至る経路を通過する電気信号とが、第３の合成部７０３において合成される際、合成された信号の振幅レベルが最も大きくなるように、第２の分岐部７０１から第３の合成部７０３に至る経路の両方、もしくはどちらか一方に位相量を調整する位相調整部７１１が配置されていてもよい。図１１（ｂ）は、第４のフィルタ７０２と第３の合成部７０３との間に位相調整部７１１を配置している角度復調装置７１のブロック図である。このように、位相調整部を設けることによって、２つの経路の位相量を伝搬路の長さ等によって調整する必要がなくなるので、角度復調装置を小型化することが可能となる。
【０１１９】
なお、上記全ての角度復調装置の実施形態では、ＦＭ復調部５０２の出力側に、ＦＭ復調部５０２から出力される信号を積分する積分回路が配置されていてもよい。例えば、光電気変換部５０１から出力される角度変調信号において、ＦＤＭ信号の情報が光信号の位相の変調量として含まれる場合、光電気変換部５０１の出力側に、位相復調部を設ける必要がある。しかし、ＦＭ復調部５０２から出力される信号を積分するための積分回路を付加しておけば、ＦＤＭ信号によって位相変調された角度変調信号をＦＭ復調して、ＦＭ復調された信号を積分回路を用いて積分すれば、ＦＤＭ信号によって周波数変調された角度変調信号と等価な信号が得られる。従って、ＦＭ復調部５０２の出力側にＦＭ復調部５０２から出力される信号を積分する積分回路が配置されていてもよい。
【０１２０】
（光ファイバ伝送システムの実施形態）
図１３は、本発明の光ファイバ伝送システムの実施形態における光ファイバ伝送システム８１の構成を示すブロック図である。
【０１２１】
図１３において、光ファイバ伝送システム８１は、角度変調装置８１１と、第２の光源８１２と、第１の光導波部８１３と、光分配部８１４と、第２の光導波部８１５と、角度復調装置８１６とを備える。角度変調装置８１１と、第２の光源８１２とによって、光送信装置８１０が構成される。なお、第１および第２の光導波部８１３，８１５は、例えば一般的なシングルモードの光ファイバなどである。第１および第２の光導波部８１３，８１５と、光分配部８１４とは、公知の構成を備えていればよい。ここで、例えば、角度変調装置８１１は、角度変調装置の第１の実施形態で述べた角度変調装置１０で構成される。また、例えば、角度復調装置８１６は、角度復調装置の第１の実施形態で述べた角度復調装置５０で構成される。
【０１２２】
角度変調装置８１１の出力する電気信号は、第２の光源８１２へ入力される。第２の光源８１２は、例えば半導体ＬＤで構成される。第２の光源８１２は、入力された角度変調信号によって直接変調された光信号を出力する。第２の光源８１２から出力された光信号は、第１の光導波部８１３を介して伝送され、光分配部８１４で分配される。分配された光信号の一部は、さらに第２の光導波部８１５を介して伝送され、角度復調装置８１５で受光される。角度復調装置８１５は、受け取った光信号をＦＤＭ信号に復調する。
【０１２３】
本実施形態によれば、ＦＤＭ信号を角度変調信号に変換し光伝送するので、最小受光レベルが小さく、反射耐性が強くなる。また、ＦＤＭ信号を元の周波数よりも高周波帯に周波数変換しているため、光角度変調部への入力レベルを小さく抑えることができ、その結果、増幅部や角度変調部で発生する歪みを小さくすることが可能となり、高いＣＮＲで歪みの小さいＦＤＭ信号分配が実現できる。
【０１２４】
なお、本実施形態において、角度変調装置８１１は角度変調装置１０によって構成されるとし、角度復調装置８１６は角度復調装置５０によって構成されるとしたが、角度変調装置８１１は前述した角度変調装置のいずれかによって構成されるとし、角度復調装置８１６は角度復調装置６０によって構成されるとしてもよい。
【０１２５】
なお、本実施形態において、角度変調装置８１１は角度変調装置１０によって構成されるとし、角度復調装置８１６は角度復調装置５０によって構成されるとしたが、角度変調装置８１１は前述した角度変調装置４０によって構成されるとし、角度復調装置８１６は角度復調装置７０によって構成されるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明にかかる角度変調装置、角度復調装置、および光ファイバ伝送システムは、光角度変調部への入力装置が有する優れた雑音特性に加えて、優れた歪み特性という特徴を有し、映像信号分配用システム等として有用である。また、ミリ波、マイクロ波発生用装置等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の角度変調装置の第１の実施形態に係る角度変調装置１０の構成を示すブロック図
【図２（ａ）】第２の信号源１０５２から出力されたＦＤＭ信号（周波数ｆ１〜ｆｎ）のスペクトルの一例を示す図
【図２（ｂ）】第３の信号源２０３から出力された局発信号（周波数ｆＬｏ）のスペクトルの一例を示す図
【図２（ｃ）】第１の乗算部２０１１から出力される信号のスペクトルの一例を示す図
【図２（ｄ）】第１のフィルタ２０１２を通過する信号のスペクトルの一例を示す図
【図２（ｅ）】角度変調信号のスペクトルの一例を示す図
【図２（ｆ）】第１の乗算部２０１１から出力される信号のスペクトルの一例を示す図
【図３（ａ）】第１の実施形態の変形例における角度変調装置２１の構成を示すブロック図
【図３（ｂ）】図３（ａ）に示す場合の光検波部１０８から出力される中心周波数ｆｃの角度変調信号のスペクトルの一例を示す図
【図４】本発明の角度変調装置の第２の実施形態に係る角度変調装置３０の構成を示すブロック図
【図５（ａ）】中心周波数ｆｓの信号に周波数ｆｋでＦＭ変調を施したＦＭ信号発生源３０１から出力されるＦＭ変調信号のスペクトルの一例を示す図
【図５（ｂ）】第１の合成部３０２によって出力された信号のスペクトルの一例を示す図
【図６】本発明の角度変調装置の第３の実施形態における角度変調装置４０の構成を示すブロック図
【図７】本発明の角度復調装置の第１の実施形態における角度復調装置５０の構成を示すブロック図
【図８（ａ）】光電気変換部５０１から出力された角度変調信号のスペクトルの一例を示す図
【図８（ｂ）】ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図
【図８（ｃ）】第４の信号源５０４から出力される信号のスペクトルの一例を示す図
【図８（ｄ）】第２の乗算部５０３１から出力される信号のスペクトルの一例を示す図
【図８（ｅ）】第２のフィルタ５０３２を通過した信号のスペクトルの一例を示す図
【図９】本発明の角度復調装置の第２の実施形態における角度復調装置６０の構成を示すブロック図
【図１０（ａ）】光電気変換部５０１から出力される電気信号に変換された角度変調信号のスペクトルの一例を示す図
【図１０（ｂ）】ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図
【図１０（ｃ）】第３のフィルタ６０１１から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図
【図１１（ａ）】本発明の角度復調装置の第３の実施形態における角度復調装置７０の構成を示すブロック図
【図１１（ｂ）】第４のフィルタ７０２と第３の合成部７０３との間に位相調整部７１１を配置している角度復調装置７１のブロック図
【図１２（ａ）】光電気変換部５０１から出力される電気信号に変換された角度変調信号のスペクトルの一例を示す図
【図１２（ｂ）】ＦＭ復調部５０２から出力される電気信号のスペクトルの一例を示す図
【図１３】本発明の光ファイバ伝送システムの実施形態における光ファイバ伝送システム８１の構成を示すブロック図
【図１４】多チャンネルの映像信号を加入者宅へ伝送・分配するシステムで用いられる従来の角度変調装置９０の構成を示すブロック図
【図１５】特許文献１に記載されている従来の角度変調装置８０の構成を示すブロック図
【図１６（ａ）】光強度変調部８０３から出力される第１の光信号の光スペクトルの一例を示した模式図
【図１６（ｂ）】光角度変調部８０４から出力される第２の光信号の光スペクトルの一例を示した模式図
【図１６（ｃ）】光検波部８０８から出力される差ビート信号の光スペクトルの一例を示した模式図
【図１７】第１および第２の光角度変調部８０４１，８０４２が用意された特許文献１に記載されている従来の角度変調装置８０の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１２８】
１０，２１，３０，４０  角度変調装置
１０１  第１の光源
１０２  光分岐部
１０３  光強度変調部
１０４  光角度変調部
１０７  光合波部
１０８  光検波部
２０１  第１の周波数変換部
２０１１  第１の乗算部
２０１２  第１のフィルタ
２０２  第１の増幅部
１０５１  第１の信号源
１０５２  第２の信号源
２０３  第３の信号源
３０１  ＦＭ信号発生源
３０２  第１の合成部
４０１  第１の分岐部
４０２  第２の合成部
５０  角度復調装置
５０１  第１の光電気変換部
５０２  第１のＦＭ復調部
５０３  第２の周波数変換部
５０３１  第２の乗算部
５０３２  第２のフィルタ
５０４  第４の信号源
６０１  第３の周波数変換部
６０１１  第３のフィルタ
７０１  第２の分岐部
７０２  第４のフィルタ
７０３  第３の合成部
７１１  位相調整部
８１  光ファイバ伝送システム
８１０  光送信装置
８１１  角度変調装置
８１２  第２の光源
８１３  第１の光導波部
８１４  光分配部
８１５  第２の光導波部
８１６  角度復調装置
【図１】
2007036724.tif 000004
【図２（ａ）】
2007036724.tif 000005
【図２（ｂ）】
2007036724.tif 000006
【図２（ｃ）】
2007036724.tif 000007
【図２（ｄ）】
2007036724.tif 000008
【図２（ｅ）】
2007036724.tif 000009
【図２（ｆ）】
2007036724.tif 000010
【図３（ａ）】
2007036724.tif 000011
【図３（ｂ）】
2007036724.tif 000012
【図４】
2007036724.tif 000013
【図５（ａ）】
2007036724.tif 000014
【図５（ｂ）】
2007036724.tif 000015
【図６】
2007036724.tif 000016
【図７】
2007036724.tif 000017
【図８（ａ）】
2007036724.tif 000018
【図８（ｂ）】
2007036724.tif 000019
【図８（ｃ）】
2007036724.tif 000020
【図８（ｄ）】
2007036724.tif 000021
【図８（ｅ）】
2007036724.tif 000022
【図９】
2007036724.tif 000023
【図１０（ａ）】
2007036724.tif 000024
【図１０（ｂ）】
2007036724.tif 000025
【図１０（ｃ）】
2007036724.tif 000026
【図１１（ａ）】
2007036724.tif 000027
【図１１（ｂ）】
2007036724.tif 000028
【図１２（ａ）】
2007036724.tif 000029
【図１２（ｂ）】
2007036724.tif 000030
【図１３】
2007036724.tif 000031
【図１４】
2007036724.tif 000032
【図１５】
2007036724.tif 000033
【図１６（ａ）】
2007036724.tif 000034
【図１６（ｂ）】
2007036724.tif 000035
【図１６（ｃ）】
2007036724.tif 000036
【図１７】
2007036724.tif 000037