(57)【要約】【課題】本発明の目的は、位相変調−直接検波方式を用いたアナログＲＯＦ技術において、広帯域の信号に対しても上記の歪みの影響を受けない技術を実現することである。【解決手段】本発明に係る光受信機は、アナログ信号が光位相変調された位相変調光を微分する光微分回路（２１０）と、光微分回路（２１０）からの出力光を電気信号に変換する光電変換器（２２０）と、光電変換器（２２０）からの電気信号を積分する積分回路（２３０）と、を備える。光微分回路としては、微分回路と同等の周波数伝達特性を有する光フィルタを用いる【選択図】図１
2013258558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号で位相変調された位相変調光を微分する光微分回路と、
前記光微分回路からの出力光を電気信号に変換する光電変換器と、
前記光電変換器からの電気信号を積分する積分回路と、
を備える光受信機。
【請求項２】
前記光微分回路は、微分回路と同等の周波数伝達特性を有する光フィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の光受信機。
【請求項３】
前記光フィルタは、非対称のマッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項２に記載の光受信機。
【請求項４】
前記光フィルタは、ファブリペロー干渉計であることを特徴とする請求項２に記載の光受信機。
【請求項５】
アナログ信号が光位相変調された位相変調光を微分して電気信号に変換し、当該電気信号を積分することによって前記アナログ信号を取り出す光受信方法。
【請求項６】
微分回路と同等の周波数伝達特性を有する光フィルタを通過させることによって、位相変調光の微分を行うことを特徴とする請求項５に記載の光受信方法。
【請求項７】
前記光フィルタとして非対称のマッハツェンダ干渉計を用いることを特徴とする請求項６に記載の光受信方法。
【請求項８】
前記光フィルタとしてファブリペロー干渉計を用いることを特徴とする請求項６に記載の光受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアナログ信号が光位相変調された光位相変調信号を受信する光受信機および光受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバ無線（Ｒａｄｉｏ  ｏｖｅｒ  Ｆｉｂｅｒ：ＲＯＦ）技術は、無線装置を変復調部分と無線送受信部分に分け、それらの間で無線変調信号を光ファイバ上で伝送する技術である。このＲＯＦ技術を活用することにより、無線装置配置の柔軟化、集約化が可能となり、高機能な無線ネットワークを実現することができる。
【０００３】
ＲＯＦの実現手段として広く用いられるのが、無線変調信号で光を直接変調するアナログＲＯＦ方式であり、無線送受信部分が実装されるリモート局の構成が簡易になるという特徴がある。アナログＲＯＦ方式において、変調方法としては、強度変調、周波数変調および位相変調があるが、近年、位相変調−直接検波方式を用いた雑音特性、歪み特性に優れた方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
この位相変調−直接検波方式では、図８に示すように、光送信機１００が光源１１０からの光をアナログ信号で位相変調した位相変調光を送信し、光受信機２００がマッハツェンダ干渉計を用いた光微分回路２１０で遅延検波を行い、光電変換器２２０で電気信号に変換してアナログ信号を抽出する。マッハツェンダ干渉計を用いた光微分回路２１０で遅延検波を行う際、光源１１０の強度雑音成分が大幅に相殺されるため、高い品質で信号を伝送することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｖ．Ｊ．Ｕｒｉｃｋ他，“  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｓ  ａｎ  Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｗｉｔｈ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｎａｌｏｇ−Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｌｉｎｋｓ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  ｖｏｌ．５５，  ｎｏ．９，  ｐｐ．１９７８−１９８５，  ２００７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マッハツェンダ干渉計を用いる際に、復調波形にはその周波数伝達特性に応じた歪みが生じる。これまでに検討されている位相変調−直接検波方式では、図１０に示すように、無線搬送波周波数と無線信号帯域幅の比帯域が十分に大きいため、この点については特に考慮されていない。しかし、比帯域が小さい場合は、図１１に示すように、周波数伝達特性に応じた歪みの影響を受けてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、位相変調−直接検波方式を用いたアナログＲＯＦ技術において、広帯域の信号に対しても上記の歪みの影響を受けない技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光受信機は、アナログ信号で位相変調された位相変調光を微分する光微分回路と、前記光微分回路からの出力光を電気信号に変換する光電変換器と、前記光電変換器からの電気信号を積分する積分回路と、を備える。
【０００９】
本発明に係る光受信機では、前記光微分回路は、微分回路と同等の周波数伝達特性を有する光フィルタを備えていてもよい。
【００１０】
本発明に係る光受信機では、前記光フィルタは、非対称のマッハツェンダ干渉計であってもよい。
【００１１】
本発明に係る光受信機では、前記光フィルタは、ファブリペロー干渉計であってもよい。
【００１２】
本発明に係る光受信方法は、アナログ信号が光位相変調された位相変調光を微分して電気信号に変換し、当該電気信号を積分することによって前記アナログ信号を取り出す。
【００１３】
本発明に係る光受信方法では、微分回路と同等の周波数伝達特性を有する光フィルタを通過させることによって、位相変調光の微分を行ってもよい。
【００１４】
本発明に係る光受信方法では、前記光フィルタとして非対称のマッハツェンダ干渉計を用いてもよい。
【００１５】
本発明に係る光受信方法では、前記光フィルタとしてファブリペロー干渉計を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、位相変調光を微分した後に電気信号に変換し、その後電気信号を積分することで、マッハツェンダ干渉計の周波数伝達特性に応じた歪みを防ぐことができる。このため、本発明によれば、位相変調−直接検波方式を用いたアナログＲＯＦ技術において、広帯域の信号に対しても上記の歪みの影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す。
【図２】マッハツェンダ干渉計を用いた受信機構成の一例を示す。
【図３】第１の実施形態におけるコンスタレーションの一例を示す。
【図４】積分回路の第１例を示す。
【図５】積分回路の第２例を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す。
【図７】第２の実施形態におけるファブリペロー干渉計の透過特性の一例を示す。
【図８】位相変調−直接検波方式を用いたアナログＲＯＦ技術の構成例を示す。
【図９】コンスタレーションの比較例を示す。
【図１０】比帯域が大きい場合の周波数伝達特性例を示す。
【図１１】比帯域が小さい場合の周波数伝達特性例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態の構成を示す。
光送信機１００において、光源１１０から出力された光は、光位相変調器１２０においてアナログ入力信号で光位相変調され出力される。光受信機２００では、光伝送路３００を伝送された位相変調光を光微分回路２１０に入力し、光電変換器２２０で電気信号に変換する。この電気信号を積分回路２３０で積分処理することにより、もとのアナログ信号を復元する。光微分回路２１０は、光位相変調信号の時間波形を時間に関して微分する回路である。光微分回路２１０は、微分回路と同等の周波数伝達特性を有する光フィルタを用いることができ、そのような光フィルタとしては例えばマッハツェンダ干渉計又はファブリペロー干渉計がある。
【００２０】
光微分回路２１０として図２に示すマッハツェンダ干渉計２１１による光フィルタを用いる場合の動作の詳細を、数式を用いて以下に示す。
位相変調光Ｓ（ｔ）を等価低域表現で表すと、次式となる。
【数１】
2013258558.tif 000003
【００２１】
ここで、ｓ（ｔ）は｜ｓ（ｔ）｜≦１となるように正規化されたアナログ入力信号、ｍは変調度（ｍ≦１）である。マッハツェンダ干渉計２１１の遅延時間差をτとし、位相差π／２を付加するとすると、光電変換器２２０として用いられるバランスド光受信回路２２１の２つのフォトダイオード２２１ａ，２２１ｂの出力Ｐ１（ｔ）、Ｐ２（ｔ）はそれぞれ、次式となる。
【数２】
2013258558.tif 000004
【００２２】
バランスド光受信回路２２１出力Ｐ（ｔ）は、
【数３】
2013258558.tif 000005
となる。
【００２３】
ここで、ｍπ（ｓ（ｔ）−ｓ（ｔ−τ））≒０とすると、
【数４】
2013258558.tif 000006
と近似される。
【００２４】
さらに１／τがｓ（ｔ）の信号帯域幅より十分に大きいとすると、
【数５】
2013258558.tif 000007
となる。
【００２５】
したがって、この信号を積分回路２３０に通すことにより、
【数６】
2013258558.tif 000008
となり、もとのアナログ信号が復元される。
【００２６】
本実施形態に対する数値シミュレーション結果として、搬送波周波数６２５ＭＨｚ、伝送レート１５６．２５Ｍｂ／ｓ、遅延時間１００ｐｓ、変調度０．０５の場合のＱＰＳＫ信号伝送時の伝送後のコンスタレーションを図３に示す。図より、本方式によって従来方式よりコンスタレーションの広がりが抑えられていることが分かる。誤差ベクトル振幅（ＥＶＭ）で比較すると、従来方式が３０．４ｄＢであるのに対して、本実施形態では３４．７ｄＢに改善されている。
【００２７】
本実施形態を用いることにより、位相変調−直接検波システムにおいて、光フィルタの特性に影響されることなく、アナログ信号を伝送することが可能となる。
【００２８】
本実施形態における積分回路としては、図４に示すような単純なＲＣフィルタのカットオフ周波数より高い周波数での使用や図５に示すオペアンプを用いた積分回路が使用可能である。また、本方式を無線リンクの上り側に適用する場合、バランスド受信出力をＡＤ変換した後にデジタル信号処理で積分演算することも可能である。
【００２９】
（第２の実施形態）
図６に本発明の第２の実施形態を示す。第１の実施形態との違いは、光微分回路としてファブリペロー干渉計２１２による光フィルタを用いている点である。ファブリペロー干渉計２１２の周波数伝達関数Ｔ（ｆ）は次式で与えられる。
【数７】
2013258558.tif 000009
ここで、Ｒは反射率、Δｌは干渉計の長さ、ｃは光速である。
【００３０】
式７より、図９に示すような周波数伝達関数は周期的な透過特性を示す。このとき、位相変調光の周波数を透過特性の上りスロープの一部分とすることにより、微分特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１００：光送信機
１１０：光源
１２０：光位相変調器
２００：光受信機
２１０：光微分回路
２１１：マッハツェンダ干渉計
２１２：ファブリペロー干渉計
２２０：光電変換器
２２１：バランスド光受信回路
２２１ａ，２２１ｂ：フォトダイオード
２３０：積分回路
３００：光伝送路
【図１】
2013258558.tif 000010
【図２】
2013258558.tif 000011
【図３】
2013258558.tif 000012
【図４】
2013258558.tif 000013
【図５】
2013258558.tif 000014
【図６】
2013258558.tif 000015
【図７】
2013258558.tif 000016
【図８】
2013258558.tif 000017
【図９】
2013258558.tif 000018
【図１０】
2013258558.tif 000019
【図１１】
2013258558.tif 000020