(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送すべき変調信号と、ミリ波帯のアップコンバート用局発信号とを含む光ファイバ伝送用の信号の発生装置であって、
光源からの出射光を、単一の変調信号または複数の変調信号を周波数多重した周波数多重信号で光ＳＳＢ変調する第１光ＳＳＢ変調手段と、
前記単一の変調信号または複数の変調信号を周波数多重した周波数多重信号より高い周波数のアップコンバート用局発信号を生成する高周波数局発信号生成手段と、
前記光源からの出射光を前記高周波数局発信号生成手段からの高周波数局発信号で光ＳＳＢ変調する第２光ＳＳＢ変調手段と、
前記第１光ＳＳＢ変調手段からの出力光および第２光ＳＳＢ変調手段からの出力光を光搬送波成分が打ち消し合うように合成し、出力する光合成手段とを具えたことを特徴とする光ファイバ伝送用信号の発生装置。
【請求項２】
請求項１の光ファイバ伝送用信号の発生装置と、
前記発生装置からの出力光を受光して、前記高周波数局発信号生成手段からの高周波数局発信号でアップコンバートされた前記単一の変調信号または複数の変調信号を周波数多重した周波数多重信号を取り出す光電変換手段とを具えたことを特徴とするアップコンバートシステム。
【請求項３】
請求項１の光ファイバ伝送用信号の発生装置からの出力光を、光ファイバに供給し、
前記光ファイバ上に設けた光電変換手段に前記出力光を分配することを特徴とする高周波信号の光ファイバ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送用信号の発生装置およびアップコンバートシステムならびに高周波信号の光ファイバ伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブル敷設が困難な建物等に対してミリ波など高い周波数帯の無線を利用してＣＡＴＶサービスを提供する検討が進められている（参考文献１：電通技審一部答申２３ＧＨｚ帯固定局無線設備の技術的条件９８．６．２９）。ミリ波の電波を長距離伝送することは難しいため、多数の中継点（有線系から無線系への変換地点）が必要となる。ＣＡＴＶの信号（伝送すべき情報を持った信号）を中継点まで低い周波数帯のまま伝送し、中継点でアップコンバートする方法が一般的な既知の技術である。
【０００３】
この場合、局発（ミリ波など高い周波数の信号を生成し、出力する手段であって、伝送すべき低い周波数帯の信号にミックスすることによって当該伝送すべき低い周波数帯の信号をアップコンバートする）に屋外での使用を想定した厳しい位相雑音特性や周波数安定度が要求されたアップコンバータが中継装置毎に必要となるため、ミリ波帯の信号を光ファイバで中継点に分配する技術が提案されている（参考文献２：H.Schmuck, R.Heidemann and Hofstetter :"Distribution of 60GHz signals to more than 1000 base stations", Electon. Lett., Vol.30, No.1, pp.59-60,1994.）。ミリ波等の高い周波数を通常の光強度変調により光ファイバ伝送する場合、光ファイバに波長分散があると、光上側波、光搬送波、光下側波に到着時間差が生じ、特定の伝送距離で受光すると干渉によりミリ波信号を受信できないという問題がある。これを解決するために、干渉の原因となる側波帯の一方、あるいは搬送波を送信しない方法が考えられている。前者は単一側波帯変調（ＳＳＢ:Single Side Band）（参考文献３：G. H. Smith, D. Novak and Z. Ahmed :"Novel technique for generation of optical SSB with carrier using a single MZM to overcome fiber chromatic dispersion“,MWP96, PDP-2,1996）、後者は両側波帯抑圧搬送波変調(ＤＳＢ−ＳＣ：Doub1e Side Band−Suppressed Carrier）と呼ばれている。
【０００４】
光伝送系にアップコンバータの機能を持たせた本発明の伝送方式と類似する方式として、非線形動作をするようにバイアスを設定したＭａｃｈ −Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器に正弦波とＲＦ（無線周波数）変調波を加え、非線形特性により得られた高調波成分を受光器で得るという方式がある（参考文献４：T.Young, J.Conadi and W.R. Tinga:“BER chractristics of π/4 DQPSK Microwave subcarrier signals on optical fiber using Mach-Zehnder modulator nonlinear upconversion"IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.8, No.11, pp.1552-1554, 1996）。また、レーザ光源からの光にＩＦ信号と正弦波を加え、非線形特性を利用して、正弦波の高調波となる周波数にアップコンバージョンする方式も報告されている（参考文献５：D.Mathoorasing at el:" High speed optical mixer for distribution of 16QAM or QPSK data signals over 38GHz“ Electron. Lett.,, Vol.33, No.8, pp.695-696  1997.）。これらの報告は希望信号の近傍周波数に不要成分が発生する。すなわち、一般的に、周波数ｆａのＩＦ（中間周波数）信号をアップコンバートするには、ＩＦ信号と共に周波数ｆｓの局発（局部発振手段）からの正弦波信号をミキサなどの非線形素子に導き、ｆｓ＋ｆａあるいはｆｓ−ｆａの周波数成分を希望信号としてＢＰＦ（バンドパスフィルタ）で抽出すればよいが、例えば周波数ｆｓ−ｆａ成分を希望信号とする場合には、非線形素子で発生するｆｓ＋ｆａ成分やｆｓ成分が不要成分となり、これらは除去する必要がある。
【０００５】
不要成分が発生しない方法として、ひとつの光源を２分し、それぞれを周波数シフタでｆｓとｆａずらして合成した後に、受光器でｆｓ＋ｆａ、あるいはｆｓ−ｆａ成分を得る方法が提案されている（参考文献６：西山,土屋,“光電イメージリジェクションミキサの提案",  信学技報,MWP98-10,pp.13-18,1999.）が、この方法は、合成をする前で、既に光搬送波がない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＦ信号の周波数ｆａが局発周波数ｆｓに比べてかなり小さい場合にアップコンバータを1個の周波数変換器で構成しようとすると、不要成分を除去するための急峻な減衰特性を持ったＢＰＦの製作が困難になるという問題がある。そこで、ＧＨｚ帯のＦＰＵの送信機や衛星放送の送信機では、１００ＭＨｚ程度のＩＦ信号を一旦１ＧＨｚ程度の周波数に変換して希望信号をＢＰＦで抜き出し、これをさらに所望の周波数に変換して希望信号をＢＰＦで抜き出すという２段階以上の周波数変換を行うのが一般的である。これには、ミキサ、局発、ＢＰＦや増幅器等の多数の高周波部品が必要となり構成が複雑となる。前述のＣＡＴＶの信号を中継点でアップコンバートしてミリ波で分配する場合には、中継点毎にアップコンバータが必要であり、しかも、屋外での使用を想定した位相雑音特性や周波数安定度の厳しい局発が各中継点毎のアップコンバータに必要となり、低廉化が図りにくい。図４は、そのようなアップコンバータの一例を示す。アップコンバータは、ＩＦ信号をミリ波帯の信号にアップコンバートするために、２つのミキサ２０，２１と、２つの局発２２，２３と、２つのＢＰＦとを具えなければならない。
【０００７】
参考文献４および５に示した従来技術は光強度変調を基本としているため、受光時に希望信号の他に多数のスプリアス成分が発生する。従って、これらの方式も不要成分を除去するためにミリ波帯のＢＰＦが必要である。
【０００８】
ミリ波の周波数多重信号で光ＳＳＢ変調を行う方法も考えられるが、光変調器に高い周波数での動作と優れた直線性という２つの要求を同時に課することとなり、低廉な実現が難しい。
【０００９】
参考文献６に示した従来技術では不要波は発生しないものの、一般的に用いられる音響光学光周波数シフタでは大きな周波数シフトを得ることができない。ＭＺ変調器でＤＳＢ−ＳＣ変調を施すことで大きな周波数シフトを得ることができるが、もう一方の不要な光側帯波を光フィルタ等で除去する必要がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は以上のような問題を解消した光ファイバ伝送用信号の発生装置およびアップコンバートシステムならびに高周波信号の光ファイバ伝送システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題を解決するには、受光器をミキサとして動作させる際に不要成分が発生しないように２つの光ＳＳＢ変調器を用意し、それぞれをＩＦ信号およびミリ波の正弦波で光ＳＳＢ変調した後に両者を光搬送波成分を打ち消す様に合成すれば良い、という知見を得た。
【００１２】
すなわち、本発明は、上記知見に基づくものであって、請求項１の発明は、伝送すべき変調信号と、ミリ波帯のアップコンバート用局発信号とを含む光ファイバ伝送用の信号の発生装置であって、光源からの出射光を、単一の変調信号または複数の変調信号を周波数多重した周波数多重信号で光ＳＳＢ変調する第１光ＳＳＢ変調手段と、前記単一の変調信号または複数の変調信号を周波数多重した周波数多重信号より高い周波数のアップコンバート用局発信号を生成する高周波数局発信号生成手段と、前記光源からの出射光を前記高周波数局発信号生成手段からの高周波数局発信号で光ＳＳＢ変調する第２光ＳＳＢ変調手段と、前記第１光ＳＳＢ変調手段からの出力光および第２光ＳＳＢ変調手段からの出力光を光搬送波成分が打ち消し合うように合成し、出力する光合成手段とを具えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の光ファイバ伝送用信号の発生装置と、前記発生装置からの出力光を受光して、前記高周波数局発信号生成手段からの高周波数局発信号でアップコンバートされた前記単一の変調信号または複数の変調信号を周波数多重した周波数多重信号を取り出す光電変換手段とを具えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の光ファイバ伝送用信号の発生装置からの出力光を、光ファイバに供給し、前記光ファイバ上に設けた光電変換手段に前記出力光を分配することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図1に示す。1は単一周波数ｆｃの光源、２は光源１から出射された光を分配する光分配器である。３，４は光ＳＳＢ変調器であって、光分配器２からの光を後述する各信号でＳＳＢ変調し、出力する。５は２つの光ＳＳＢ変調器３，４の出力光を合成する光合成器であって、２つの光ＳＳＢ変調器３，４の出力光のうち光搬送波を打ち消せるよう、合成する２つの光の位相差をπに設定する（すなわち、合成する２つの光のいずれかの位相を一方の光ＳＳＢ変調器に直流バイアスを印加することによって１８０度シフトさせる）。
【００１６】
光ＳＳＢ変調は、たとえば図２に示すようなＭＺ（Ｍａｃｈ −Ｚｅｈｎｄｅｒ）変調器１０において、光合成位相をπ／２に設定しておき、π／２の位相差を持った電気信号を電極１１，１３間および１２，１３間に供給して、ＭＺ変調器の2つの光導波路１４，１５で位相変調を施せば実現できる。
【００１７】
図１において、６は搬送波周波数ｆａの伝送すべき情報を持ったＩＦ信号発生器であり、その出力が光ＳＳＢ変調器３に供給される。７は周波数ｆｓのミリ波の正弦波信号発生器であり、その出力が光ＳＳＢ変調器４に供給され、局発として動作する。８は光合成器５から出力された光を伝送するシングルモード光ファィバであって、波長分散があっても良い。
【００１８】
図１に示すように、光ＳＳＢ変調器３からは、周波数ｆｃの光搬送波とその一方の側波帯であるｆｃ＋ｆａとが出力され、光ＳＳＢ変調器４からは、周波数ｆｃの光搬送波とその一方の側波帯であるｆｃ＋ｆｓとが出力され、両者が光合成器５で合成され、周波数ｆｃの光搬送波が打ち消され（抑圧され）た一方の側波帯成分ｆｃ＋ｆａおよびｆｃ＋ｆｓが光ファイバ８上を伝送される。
【００１９】
９は光ファイバ８上に設けられたミキサとして動作する受光器（光電変換手段）であって、光ファイバ８上を伝送された、側波帯成分ｆｃ＋ｆａおよびｆｃ＋ｆｓのみの信号を受光し、ミリ波帯の信号ｆｓ−ｆａを取り出す。尚、２つのＳＳＢ変調器では同一光源の光に変調を施こしているため、光源の光波長の変動や位相雑音は受光時にキャンセルされて、希望信号には影響を与えない。
【００２０】
本実施例をＣＡＴＶ信号のミリ波分配システムに適用した場合の例を従来の方法と比較して図３に示す。図３の（ａ）は従来システム、（ｂ）は本発明システムである。従来システムでは、光ファイバ３５上の各中継点毎に受光器３０と、例えば図４に示すようなアップコンバータ３１とを具えなければならない。これに対し、本発明では、図から分かるように、各中継点でアップコンバータを用いなくても、ミリ波帯のｆｓ−ｆａの信号が得られる。
【００２１】
本発明は不要成分が希望信号の近傍周波数に発生しないことが特徴で、この点は、従来技術と異なる。従来の光ＳＳＢ技術では送信信号の周波数と等しい低い（アップコンバートが必要な）周波数の信号が受信されるが、本発明では単一の局発でアップコンバートした信号を伝送し、これを受信することが従来技術と異なる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバ等の伝送路上に高周波数（例えばミリ波）の信号を不要成分を発生させることなく伝送させることができる。また、伝送すべき情報信号の周波数が高周波数（例えばミリ波）帯の信号に対して非常に低くくて電気回路では構成が複雑となるアップコンバータを単一の局発だけで不要成分を発生させることなく実現できる。さらに、高周波信号を光ファイバの波長分散の影響をうげないように伝送、分配できる。
【００２３】
本発明は受光後のＢＰＦが不要なので、ＩＦ帯で伝送する信号数の増加に伴う帯域幅の拡大やミリ波周波数の変更などに対して容易に対応ができ、高い拡張性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアップコンバートシステムを示す図である。
【図２】ＭＺ光変調器を用いた光ＳＳＢ変調器の構成法を示す図である。
【図３】（ａ）は、ＣＡＴＶ分配システムの従来方式を示す図であり、（ｂ）は同システムの本発明方式を示す図である。
【図４】アップコンバータの構成を示す図である。
【符号の説明】
１        光源
２        光分配器
３，４    光ＳＳＢ変調器
５        光合成器
６        ＩＦ信号発生器
７        正弦波信号発生器
８        シングルモード光ファィバ
９        受光器
【図１】
0004002048.tif 000002
【図２】
0004002048.tif 000003
【図３】
0004002048.tif 000004
【図４】
0004002048.tif 000005