(57)【要約】【課題】周波数帯域外の信号の振幅を制御することにより、周囲温度の変化に対する干渉ノイズの増加を抑制する光変調方式およびこれを備えた光送信器を提供する。【解決手段】周波数帯域外信号発生回路１と高周波信号経路への結合器５の間に減衰器４とサーミスタ３を組合せた振幅補正回路を搭載する。これにより周囲温度変化に対し周波数帯域外信号振幅が最適値に制御されることにより、周囲温度変化による干渉ノイズの増加が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電流でレーザダイオードを発光させ、バイアス電流に加えられた高周波信号により直接出力光を強度変調して伝送する光変調方式において、散乱光による干渉ノイズの低減を目的として重畳された周波数帯域外信号振幅を制御し、周囲温度変化に対する干渉ノイズの増加が抑制されることを特徴とする光変調方式。
【請求項２】
前記周波数帯域外信号振幅を周波数帯域外信号経路に挿入されたサーミスタの周囲温度に対する抵抗値変化により減衰させて制御することを特徴とする光変調方式。
【請求項３】
請求項２に記載の周波数帯域外信号制御をインピーダンス整合された減衰器とサーミスタを組合せた回路にて行うことを特徴とする光変調方式。
【請求項４】
前記周波数帯域外信号振幅を周囲温度変化に対し、周波数帯域外信号発生回路出力を変化させて制御することを特徴とする光変調方式。
【請求項５】
請求項４に記載の周波数帯域外信号発生回路においてサーミスタの周囲温度に対する抵抗値変化により電源電圧を変化させて周波数帯域外信号発生回路出力を制御することを特徴とする光変調方式。
【請求項６】
請求項４に記載の周波数帯域外信号発生回路においてサーミスタの周囲温度に対する抵抗値変化により増幅器利得を変化させて周波数帯域外信号発生回路出力を制御することを特徴とする光変調方式。
【請求項７】
前期周波数帯域外信号振幅を請求項２から請求項６に記載の方法を複合して制御したことを特徴とする光変調方式。
【請求項８】
バイアス電流でレーザダイオードを発光させ、バイアス電流に加えられた高周波信号により直接出力光を強度変調して伝送する光変調方式において、高周波信号の存在を検知し、散乱光による干渉ノイズの低減を目的として重畳される周波数帯域外信号を高周波信号が存在しない場合のみ重畳し、高周波信号と周波数帯域外信号との間に発生する歪が排除されることを特徴とする光変調方式。
【請求項９】
請求項８に記載の光変調方式において、高周波信号の存在を検知し、高周波信号の存在する場合は周波数帯域外信号発生回路電源を遮断することを特徴とする光変調方式。
【請求項１０】
請求項８に記載の光変調方式において、高周波信号の存在を検知し、高周波信号の存在する場合は周波数帯域外信号経路を遮断することを特徴とする光変調方式。
【請求項１１】
請求項１から請求１０に記載の光変調方式を特徴とする光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ伝送システムに関するものである。特にＣＡＴＶ光伝送システムを例とするアナログ直接光強度変調方式に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送システムは光ファイバを媒体とし、送受信器にて電気・光変換を行うことにより変調された光信号を伝送するシステムである。ＣＡＴＶシステムに代表されるアナログ高周波伝送システムでは、光送信器にて高周波電気信号から直接レーザダイオードのバイアス電流を変調する直接光強度変調方式が用いられる。
【０００３】
図８に光送信器の機能ブロックを示す。入力された高周波信号は信号増幅・制御回路１３にて振幅の増幅、周波数特性の補正を行った後、レーザダイオードモジュール６の信号入力部へ入力される。レーザダイオードモジュール６はバイアス回路１８からのバイアス電流に、入力された高周波信号を重畳する。光送信器はレーザダイオードのバイアス電流を直接変調することにより光信号の変調を行う（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしこの光ファイバ伝送システムでは、高周波信号が入力されない場合、散乱光による干渉ノイズが発生するという問題がある。光ファイバ７内を信号光が通過する際、搬送波とレーリー散乱波が干渉し、ノイズ光が発生する。ノイズ光は光ファイバの双方向に作用するため、戻り光として光送信器出力部に到達する。レーザダイオードモジュール６内部には戻り光による異常発振防止を目的として、戻り光を遮断するためのアイソレータ１９が存在するが、戻り光を完全に遮断することは不可能であるため、戻り光の一部がレーザダイオード素子２０に到達することとなる。その結果として、戻り光とレーザダイオードの発振が干渉することによってノイズ光が増大し、光ファイバ伝送システムとしての特性を著しく劣化させることとなる。
【０００５】
通常、高周波信号が入力されている場合にはレーザダイオードのチャーピング現象によって信号光のスペクトル幅が増加することにより干渉ノイズが低減されている。この現象を利用して、周波数帯域外信号発生回路１で常時周波数帯域外信号を発生し、ローパスフィルタ２で高調波成分をカットした後、結合器５にて高周波信号に重畳を行っている。高周波信号の有無に関係なく常時チャーピング現象を発生させることにより干渉ノイズの低減を行っている。
【特許文献１】特開平０３−２１４９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光送信器は中継器として屋外に設置されることが多く、光送信器内部の温度は周囲環境の影響を大きく受けることになる。光送信器内部の温度が上昇、または低下した場合にはレーザダイオードモジュール内部のアイソレータ特性が低下する傾向がある。結果としてレーザダイオード素子に到達する戻り光が増大することにより、干渉ノイズが増大することとなる。
【０００７】
干渉ノイズをより低減させる手段として周波数帯域外信号振幅を増加することによりチャーピング現象を大きくすることが相応であるが、高周波信号と周波数帯域外信号との間で歪が発生するため、伝送特性劣化の一因となる。
【０００８】
本発明は周囲温度変化による干渉ノイズの増加を最低限の周波数帯域外信号振幅によって低減し、最適な伝送特性を実現するための変調方式を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するため、本発明では周囲温度により周波数帯域外信号振幅の補正を行う。温度によって抵抗値の変化するサーミスタを用い、周囲温度による干渉ノイズの増加傾向に合わせて周波数帯域外信号振幅が増加するように定数設定を行う。
【００１０】
また、周囲温度によって干渉ノイズが減少する場合には周波数帯域外信号振幅をその傾向に合わせて減少させるように定数を設定する。
【００１１】
結果として周囲温度に対する干渉ノイズの増減傾向と周波数帯域外信号振幅の増減を一致させることにより周囲温度に対し干渉ノイズを一定に保つことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により周囲温度に関係なく、光ファイバ伝送システムで発生する干渉ノイズを一定に保つことが可能となる。
【００１３】
また、周波数帯域外信号を常時最適な振幅で重畳させることにより、高周波信号との間に発生する歪も最低限に抑制することが可能となり、最適な伝送特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における機能説明図である。図１において図８と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１６】
周波数帯域外信号発生回路１と結合器５の間に振幅温度補正回路を挿入する。本回路はπ型減衰器４とサーミスタ３を組合せた回路であり、周囲温度が上昇した場合には設定された定数にしたがって、周波数帯域外信号振幅減衰量が減少し、周囲温度が低下した場合には減衰量を増加する働きをする。
【００１７】
本回路において周波数帯域外信号振幅の減衰量を決定する定数は所定の温度で最適な周波数帯域外信号振幅と回路インピーダンスから計算し決定される。
【００１８】
また図２のようにＴ型減衰器８と組合せれば、周囲温度上昇に対して周波数帯域外信号振幅減衰量を増加、周囲温度の低下に対して減衰量を減少することも可能である。
【００１９】
減衰器にサーミスタを組合せる位置は任意に決定可能であり、インピーダンス整合が必要ない場合であれば、他の回路構成とすることも可能である。
【００２０】
なお、従来技術としてサーミスタを用いてレーザダイオード素子の温度を制御する技術、フォトダイオードを用いて光出力を一定に保つ技術、光信号の消光比または変調度を一定に保つ技術等が存在するが、本発明は周波数帯域外信号振幅を制御して、周囲温度による干渉ノイズの増加を抑制することを目的としており、従来とは異なる技術である。
【００２１】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における機能説明図であり、周波数帯域外信号発生器１内部の発振回路例を示す。
【００２２】
発振回路を構成するインバータ回路１０の電源電圧を増加すると、周波数帯域外信号振幅も増加する。この特性を利用し、周囲温度変化に対してサーミスタ３を用いた分圧回路９にてインバータ電源電圧を制御する。
【００２３】
周囲温度が上昇し干渉ノイズが増加した場合には、サーミスタ抵抗値が減少し、分圧比が変化することによりインバータ電源電圧が増加する。結果として周波数帯域外信号振幅が増加し、干渉ノイズ増加を抑制する。
【００２４】
また分圧回路を図４のような構成とすれば周囲温度の低下に対して周波数帯域外信号振幅を増加することも可能である。
【００２５】
分圧回路の定数は所定の温度で最適なインバータ電圧から計算され、インバータの仕様電源電圧を超過しないように決定される。電源電圧の制御回路構成は周囲温度によってインバータ電源電圧を制御可能であれば他の回路構成とすることも可能である。
【００２６】
また、本発明の説明としてインバータ回路を使用した発振回路を例として用いたが、他の発振回路構成であっても電源電圧の制御、増幅器利得の制御等により周波数帯域外信号振幅を制御することが可能である。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における機能説明図であり、実施の形態１と実施の形態２を組合せた構成である。
【００２８】
インバータ電源電圧２１を周囲温度上昇時に増加する構成とし、周囲温度低下時に振幅温度補正回路２２の減衰量が減少する構成とする。
【００２９】
インバータ電源電圧２１、振幅温度補正回路２２双方の効果により、周囲温度の上昇および低下時において周波数帯域外信号振幅を増加することが可能である。干渉ノイズが周囲温度の上昇および低下時双方にて増加する場合において効果があり、回路定数は双方のバランスによって決定される。
【００３０】
構成はインバータ電源電圧を周囲温度低下時に増加、周囲温度上昇時に振幅温度補正回路減推量が減少する方向としても良い。
【００３１】
また、インバータ電源電圧制御、振幅温度補正回路の効果を周囲温度に対して同方向とすることにより、本発明の効果をさらに強化することも可能である。
【００３２】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における機能説明図である。
【００３３】
実施の形態１〜３では周囲温度変化による干渉ノイズ増加に対し、周波数帯域外信号振幅の増加により改善を行ったが、実施の形態４は、高周波信号が入力されない場合のみ周波数帯域外信号の重畳を行うことにより歪の発生を防止する手段である。
【００３４】
装置内部の高周波信号は分波器１２において分波され、検波回路１４に入力される。
【００３５】
検波回路１４は高周波信号振幅に応じた直流電圧を、コンパレータ回路１５へ出力する。
【００３６】
コンパレータ回路１５は高周波信号が存在しない場合はＨＩＧＨ出力であるが、高周波信号が存在し、一定レベル以上の直流電圧が入力された場合にＬＯＷ出力として駆動回路１６に出力される。コンパレータ回路１５はチャタリングを防止するためにヒステリシス特性を持つことが望ましい。
【００３７】
駆動回路１６はＬＯＷ入力時に周波数帯域外信号発生回路１の電源電圧を遮断し、ＨＩＧＨ入力時は周波数帯域外信号発生回路１の電源電圧を印加する構成とする。
【００３８】
本構成により常に高周波信号または周波数帯域外信号の一方が存在するため、干渉ノイズの発生を抑制可能であり、かつ同時に双方が存在することが無くなるため、歪による伝送特性劣化も防止される。周波数帯域外信号は高周波信号との歪によって制限されることが無いため、干渉ノイズ抑制に必要な振幅に設定可能となる。
【００３９】
周波数帯域外信号出力の切替え手段としては図７のように周波数帯域外信号発生回路１と結合器５との間に電気制御スイッチ１７を挿入し、コンパレータ回路１５の出力よりＬＯＷが入力された場合は周波数帯域外信号を遮断し、ＨＩＧＨが入力された場合は周波数帯域外信号を通過させる構成としても良い。
【００４０】
なお、従来技術として信号振幅を検知して出力信号振幅を一定に保つ技術、歪成分を検知してレーザダイオードのバイアス電流を制御する技術等が存在するが、本発明は干渉ノイズが課題となる無信号状態を検知し、無信号時のみ周波数帯域外信号を重畳することにより高周波信号と周波数帯域外信号との歪を防止することを目的としたものであり、従来とは異なる技術である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかるレーザダイオード変調方式は周囲温度変化による干渉ノイズ増加を抑制し、かつアナログ伝送における歪発生を最低限に抑制する効果を有し、光ファイバ伝送システムとして有用であり、特にアナログ直接光強度変調方式に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における機能説明図
【図２】本発明の実施の形態１における他の減衰器説明図
【図３】本発明の実施の形態２における機能説明図
【図４】本発明の実施の形態２における他の分圧回路説明図
【図５】本発明の実施の形態３における機能説明図
【図６】本発明の実施の形態４における機能説明図
【図７】本発明の実施の形態４における他の切替え手段説明図
【図８】従来の変調方式説明図
【符号の説明】
【００４３】
１    周波数帯域外信号発生回路
２    ローパスフィルタ
３    サーミスタ
４    π型減衰器
５    結合器
６    レーザダイオードモジュール
７    光ファイバ
８    Ｔ型減衰器
９    分圧回路
１０    インバータ回路
１１    発振子
１２    分波器
１３    信号増幅・制御回路
１４    検波回路
１５    コンパレータ回路
１６    駆動回路
１７    電気制御スイッチ
１８    バイアス回路
１９    アイソレータ
２０    レーザダイオード素子
２１    インバータ電源電圧
２２    振幅温度補正回路
【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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