(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
伝送信号を入力し第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
前記第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記伝送信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なっており、
前記パルス列の基本周波数は、各前記光送信回路に入力された前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値である、光送信装置。
【請求項２】
前記第１の変換回路は、前記伝送信号で発生光を直接強度変調する発光素子を含む、請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
前記第１の変換回路は、
一定パワーの光を出力する発光素子と、
前記発光素子の出力光を前記伝送信号で外部変調する光変調器とを含む、請求項１に記載の光送信装置。
【請求項４】
前記光変調器には、前記伝送信号に前記パルス列を重畳した信号が入力され、それによって
１つの光変調器を、前記第１および第２の変換回路として用いる、請求項３に記載の光送信装置。
【請求項５】
伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
伝送すべき情報を含む伝送信号で副搬送波を変調して電気変調信号を出力する変調回路と、
前記電気変調信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
前記第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記副搬送波の周波数は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されており、
前記パルス列の基本周波数は、各前記光送信回路で扱う前記副搬送波の最大周波数の２倍以上の値に選ばれている、光送信装置。
【請求項６】
伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
前記伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
所定の電気信号で副搬送波をパルス化ＦＭすることにより、パルス状の電気信号を出力するパルス化ＦＭ回路と、
前記第１の光変調信号を前記パルス状の電気信号で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記伝送信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されており、
前記副搬送波の周波数は、各前記光送信回路で扱う前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれている、光送信装置。
【請求項７】
前記副搬送波の周波数は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されている、請求項６に記載の光送信装置。
【請求項８】
前記所定の電気信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されている、請求項６に記載の光送信装置。
【請求項９】
伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
前記伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
前記第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記パルス列の基本周波数は、各前記光送信回路が扱う前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれており、
任意の２つの光送信回路で扱う前記パルス列の基本周波数の間隔は、当該２つの光送信回路で扱う前記伝送信号のそれぞれの占有周波数帯域の最大周波数の和よりも大きい値に選ばれている、光送信装置。
【請求項１０】
伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重し光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
パルス状の光信号を出力するパルス光発生回路と、
前記パルス状の光信号を前記伝送信号で強度変調して光変調信号に変換する変換回路とを備え、
前記伝送信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されており、
前記パルス状の光信号の基本周波数は、各前記光送信回路で扱う前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれている、光送信装置。
【請求項１１】
前記パルス光発生回路は、
パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、
前記パルス状の電気信号で発生光を直接強度変調する発光素子とを含む、請求項１０に記載の光送信装置。
【請求項１２】
前記パルス光発生回路は、
一定パワーの光を出力する発光素子と、
パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、
前記発光素子からの出力光を前記パルス状の電気信号で外部変調する光変調器とを含む、請求項１０に記載の光送信装置。
【請求項１３】
前記光変調器には、前記パルス状の電気信号に前記伝送信号を重畳した信号が入力され、それによって
１つの光変調器を、前記パルス光発生回路および前記変換回路として用いる、請求項１２に記載の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システムに関し、より特定的には、複数の光送信装置から出力された複数の光変調信号を多重して共通の光伝送路を介して伝送する光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電気信号を一括して光伝送する方式として、副搬送波周波数分割多重（ＳＣＭ：Ｓｕｂ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式が知られている。このＳＣＭ伝送方式は、同時に複数の電気信号を伝送することができるので、ＣＡＴＶ、映像監視システム、移動体通信用無線基地局間伝送等、様々な分野で用いられている。
【０００３】
従来から提案されているＳＣＭ伝送方式の１つとして、特開平１−２７３４４４号公報に開示された“多チャンネル信号光伝送装置”がある。この公開公報に開示されたＳＣＭ伝送方式では、複数の光送信装置が、それぞれ伝送すべき情報を含む電気信号で副搬送波を変調し、変調された副搬送波信号を光信号に変換する。そして、各光送信装置からの光信号を光結合器を用いて１本の光ファイバに集めて、光受信装置に同時に伝送する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＳＣＭ伝送方式では、各光送信装置に、発光素子として半導体レーザが用いられる。これらの半導体レーザの発光波長が同一波長帯の場合、各光送信装置から出力された光信号を光結合器で多重する際に、複数の光信号が相互に干渉し、いわゆるビート雑音が発生する。
【０００５】
また、発光素子は、入力される電気信号で光強度変調信号を生成する。しかしながら、光強度変調信号では、電気信号の電流値の変化で光の周波数変調が同時にかかる。この現象は、一般的にチャーピングと呼ばれている。例えば、発光素子に周波数ｆの副搬送波のみを入力すると、その光強度変調信号の光波長のスペクトルは、搬送波である光信号の光周波数からｆの整数倍の位置に分布する。これらのスペクトルが相互に干渉し合うことによってもビート雑音は生じる。
【０００６】
上記のようなビート雑音の周波数が副搬送波の周波数の近傍に分布すると、受信信号のＳＮ比が悪くなり、高品質な情報の伝送を妨げるという問題点があった。この問題点に関しては、特開平６−１７７８４０号公報、特開平６−２５２８５０号公報および特開平６−１０４８４３号公報などで解決策が提案されている。
【０００７】
特開平６−１７７８４０号公報に開示されている“光通信方式”では、送信端の光源素子から出力される光信号のキャリヤ波長を、周期的にかつ各送信端において独立的に変動させることによって、ビート雑音がサブキャリヤの周波数近傍に分布することを低減させている。なお、光信号の中心光周波数を変動させる方法としては、発光素子である半導体レーザの温度あるいはバイアス電流を変動させる構成を採っている。バイアス電流を変動させる方法としては、具体的には、伝送すべき信号に変調信号を重畳して、半導体レーザに入力している。
【０００８】
ビート雑音の大きさは、互いに干渉する２つの光信号の電界強度と、２つの光信号が有するそれぞれの偏波面がなす角度とに依存する。特開平６−２５２８５０号公報に開示されている“多局型光伝送方法”では、発光端局から発せられる光信号の偏波面を時間的に変動させることによって、ビート雑音の影響を分散させている。
【０００９】
特開平６−１０４８４３号公報に開示されている“光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置”では、伝送すべき信号にチャープ信号を重畳することで、レーザ光の光周波数を変調（チャーピング）してレーザ光のスペクトルを拡散させるようにしている。
【００１０】
上記のように、特開平６−１７７８４０号公報または特開平６−１０４８４３号公報の方式によると、伝送すべき信号に変調信号またはチャープ信号を重畳するようにしているため、半導体レーザに入力される電気信号の振幅値が大きくなり、そのままでは半導体レーザでの総合実効変調度が大きくなる。総合実効変調度が大きくなると、半導体レーザでクリッピング（非発光状態による波形のせん断現象）が生じる。クリッピングが起こると、相互変調歪みが急激に増加することが知られている（田辺他、“８０チャネルＡＭ−ＦＤＭ  ＴＶ信号光伝送装置”、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ、Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ．６、Ｄｅｃ．１９９０参照）。総合実効変調度を一定に保ちクリッピングを起こさないようにするためには、伝送すべき信号の光変調度を下げなければならない。しかし、光変調度を小さくすると、受信後の信号のＳＮ比が悪くなるという別の問題が生じる。
【００１１】
また、特開平６−２５２８５０号公報の方式によると、発光端局から発せられる光信号の偏波面を時間的に変動させるための構成が必要となる。このような構成は高価であり、システムのコストが上昇するという問題点があった。
【００１２】
本発明の他の目的は、クリッピングを起こすことなく、ビート雑音を低減することのできる光伝送システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送信号を入力し第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、伝送信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なっており、パルス列の基本周波数は、各光送信回路に入力された伝送信号の最大周波数の２倍以上の値であることを特徴とする。
【００１４】
上記第１の発明によれば、伝送信号を第１の光変調信号に変換した後、当該第１の光変調信号をさらにパルス列で強度変調するようにしているので、光信号のスペクトル分布が拡散して広がる。その結果、光信号のピーク値が減少するので、ビート雑音の影響を低減することができる。しかも、第１の変換回路には、伝送信号がそのまま入力されるので、従来のように伝送信号に他の信号を重畳して入力する場合に比べて入力信号の振幅値を大きくできる。その結果、光変調度を小さくすることなく、クリッピングが生じるのを防止できる。さらに、パルス列の基本周波数は、各光送信回路に入力された伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれているので、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。
【００１５】
上記第１の発明における第１の変換回路は、一例として、伝送信号で発生光を直接強度変調する発光素子で構成される。また、第１の変換回路は、一定パワーの光を出力する発光素子と、発光素子の出力光を伝送信号で外部変調する光変調器とで構成されてもよい。
【００１６】
上記第１の発明において、光変調器には、伝送信号にパルス列を重畳した信号が入力してもよい。これによって、１つの光変調器を、第１および第２の変換回路として用いることができるので、光系の構成を簡素化できる。
【００１７】
第２に発明は、伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送すべき情報を含む伝送信号で副搬送波を変調して電気変調信号を出力する変調回路と、電気変調信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、副搬送波の周波数は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されており、パルス列の基本周波数は、各光送信回路で扱う副搬送波の最大周波数の２倍以上の値に選ばれていることを特徴とする。
【００１８】
上記第２の発明によれば、伝送信号で副搬送波を変調した後、第１の光変調信号に変換するようにしているので、光信号のスペクトル分布が第１の発明よりも一層拡散して広がる。従って、より大きなビート雑音の低減効果を得ることができる。さらに、副搬送波の周波数は、各光送信回路で扱う副搬送波の最大周波数の２倍以上の値に選ばれているので、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。
【００１９】
第３の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、所定の電気信号で副搬送波をパルス化ＦＭすることにより、パルス状の電気信号を出力するパルス化ＦＭ回路と、第１の光変調信号をパルス状の電気信号で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、伝送信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されており、副搬送波の周波数は、各光送信回路で扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれていることを特徴とする。
【００２０】
上記第３の発明によれば、所定の電気信号で副搬送波をパルス化ＦＭすることにより得たパルス状の電気信号で第１の光変調信号をさらに強度変調するようにしているので、光信号のスペクトル分布が第１の発明よりも一層拡散して広がる。従って、より大きなビート雑音の低減効果を得ることができる。さらに、副搬送波の周波数は、各光送信回路で扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれているので、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。
【００２１】
上記第３の発明において、好ましい実施形態では、副搬送波の周波数は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されている。また、所定の電気信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されている。
【００２２】
第４の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、パルス列の基本周波数は、各光送信回路が扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれており、任意の２つの光送信回路で扱うパルス列の基本周波数の間隔は、当該２つの光送信回路で扱う伝送信号のそれぞれの占有周波数帯域の最大周波数の和よりも大きい値に選ばれていることを特徴とする。
【００２３】
上記第４の発明によれば、伝送信号を第１の光変調信号に変換した後、当該第１の光変調信号をさらにパルス列で強度変調するようにしているので、前述した第１の発明と同様の効果が得られる。
【００２４】
第５の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重し光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、パルス状の光信号を出力するパルス光発生回路と、パルス状の光信号を伝送信号で強度変調して光変調信号に変換する変換回路とを備え、伝送信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されており、パルス状の光信号の基本周波数は、各光送信回路で扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれていることを特徴とする。
【００２５】
上記のように、第５の発明では、先にパルス状の光信号を発生し、このパルス状の光信号を伝送信号で強度変調して光変調信号に変換するようにしている。この第５の発明は、前述した第１の発明と処理順が異なるだけであり、第１の発明と同様の効果を奏する。
【００２６】
上記第５の発明において、パルス光発生回路は、一例として、パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、パルス状の電気信号で発生光を直接強度変調する発光素子とで構成される。また、パルス光発生回路は、一定パワーの光を出力する発光素子と、パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、発光素子からの出力光をパルス状の電気信号で外部変調する光変調器とで構成されても良い。
【００２７】
また、上記第５の発明において、好ましい実施形態では、光変調器には、パルス状の電気信号に伝送信号を重畳した信号が入力される。これによって、１つの光変調器を、パルス光発生回路および変換回路として用いることができるので、光系の構成を簡素化できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、本光伝送システムには、光強度変調された光信号を生成する複数の光送信装置１０と、各光送信装置１０で生成された光信号を多重化する光結合器２０と、光結合器２０の出力信号を伝送する光ファイバ４０と、受信した光信号を復調する光受信装置３０とを備えている。なお、図１には、一例として、３局の光送信装置１０が図示されているが、接続される光送信装置の数は、これに限定されるものではない。
【００２９】
各光送信装置１０は、信号源１１と、パルス信号発生回路１２と、光変調器１３と、発光素子１４とを含む。発光素子１４は、半導体レーザなどで構成される。光変調器１３は、いわゆる外部光変調器であって、例えば、ＬｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム）を材料とする導波路型光強度変調器で構成される。
【００３０】
信号源１１は、伝送すべき情報を含む伝送信号（電気信号）を出力する。この例において、信号源１１の出力信号の波形は、図２（ａ）に示す通りであるとする。信号源１１から出力される伝送信号は、発光素子１４に入力され、光信号に変換される。すなわち、発光素子１４は、入力された信号の振幅に応じて強度変調された光信号を出力する。パルス信号発生回路１２は、所定の周期Ｔk を有する電気のパルス列を発生する。光伝送システム内に存在する全ての光送信装置１０における信号源１１の出力信号の最大周波数をｆmax 、パルス信号発生回路１２が発生するパルス列の基本周波数をｆk （＝１／Ｔk ）とした場合、当該パルス列の基本周波数ｆk は、当該最大周波数ｆmax の２倍以上であるとする。これによって、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。光変調器１３は、パルス信号発生回路１２からのパルス列で発光素子１４からの光信号を強度変調する。光変調器１３から出力される光信号の波形を図２（ｂ）に示す。パルス列で強度変調されたこの光信号は、光送信装置１０から出力された後、光結合器２０へ入力される。光結合器２０は、各光送信装置１０から出力された複数の光強度変調信号を多重し、光ファイバ４０に送信する。
【００３１】
光受信装置３０は、光復調器３１を含む。この光復調器３１は、光ファイバ４０からの光信号を電気信号に変換し、元の伝送信号を再生する。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す光信号を受光素子（光復調器３１内に含まれる）で電気信号に変換したときに得られる電気信号のスペクトル分布を示している。ここで、ｆk は、パルス列の基本周波数である。図２（ａ）に示す伝送信号のスペクトルは、周波数が「０」、「ｆk 」、「２ｆk 」、「３ｆk 」の近傍に分布する。
【００３２】
図１に示す各光送信装置１０からの信号を分離し、選択し、復調する方法を次に説明する。各光送信装置１０内の信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域は、それぞれ重複しないように予め設定しておく。
【００３３】
光復調器３１の構成の一例を図３に示す。図３において、受光素子３０１は、受信した光信号を電気信号に変換する。このときの電気信号のスペクトル分布を、図４に示す。図４において、ｆa 、ｆb 、ｆc は、それぞれ各光送信装置１０におけるパルス列の基本周波数である。帯域通過フィルタ３０２は、ベースバンドに分布する信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうちの所望の信号のみを抽出する。
【００３４】
なお、各光送信装置１０内のパルス信号発生回路１２で生成するパルス列の基本周波数ｆa 、ｆb 、ｆc は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００３５】
上記のように、第１の実施形態では、各光送信装置１０内の発光素子１４から出力される光信号（伝送信号に応じて強度変調されている）を、さらに光変調器１３において、パルス列で強度変調している。このような２重変調を行うことによって、光復調器３１で光信号を受信した後に発生するビート雑音のピーク値が低減する理由について、以下に説明する。
【００３６】
図１において、各光送信装置１０における３つの発光素子１４の無変調時の光信号の中心波長を、それぞれλa 、λb 、λc とする。すべての光送信装置１０内の光変調器１３を動作させずにスルー状態にしたときの光受信装置３０における光信号のスペクトル分布の様子を、図５（ａ）に示す。また、すべての光送信装置１０内の光変調器１３を動作させ各発光素子１４からの光信号をパルス列で強度変調したときの光受信装置３０における光信号のスペクトル分布の様子を、図５（ｂ）に示す。この図５から分かるように、各発光素子１４からの光信号をパルス列で再度強度変調することにより、各光信号のスペクトル分布は、中心光周波数からパルス列の基本周波数ｆk （ただし、ｋ；ａ，ｂ，ｃ）の整数倍離れた光周波数に離散化し、各光スペクトルのピーク値は減少する。受信後に発生するビート雑音のピーク値は、光スペクトルのピーク値に比例することから、光信号をさらにパルス列で強度変調することによって、ビート雑音のピーク値も減少する。パルス列の周期Ｔを短くする、パルス列におけるパルス幅を小さくするなどの方法により、光信号のスペクトル分布はより一層広がるので、ビート雑音のピーク値もより減少する。これによって、ＳＮＲをさらに改善することができる。
【００３７】
上記第１の実施形態において、光送信装置１０は、単一の信号源１１と単一のパルス信号発生回路１２とを備える構成になっているが、信号源１１を複数備えていてもよい。
【００３８】
また、第１の実施形態では、光変調器１３として、ＬｉＮｂＯ3 を材料とする導波路型光強度変調器を用いたが、光吸収型デバイス、導波路切換型光スイッチ、光コムジェネレータ（例えば、特開平７−５８３８６号公報参照）などを用いても良い。
【００３９】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実施形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００４０】
前述した第１の実施形態では、信号源１１からの伝送信号を発光素子１４へ入力し、当該発光素子１４で直接強度変調を行う構成とした。これに対し、第２の実施形態における光送信装置では、図６に示すように、信号源１１からの伝送信号を光強度変調器１３’に入力し、発光素子１４からの光信号を信号源１１からの伝送信号で外部強度変調する構成となっている。この場合の光強度変調器１３’は、光変調器１３と共用してもよいし、独立的に設けてもよい。ただし、光強度変調器１３’を光変調器１３と共用する場合、当該光変調器１３には、信号源１１からの伝送信号をパルス信号発生回路１２からのパルス列で変調する変調回路（図示せず）からの出力信号が与えられる。
第２の実施形態において、ビート雑音の低減効果は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００４１】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実施形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００４２】
図７において、本実形態の光送信装置は、信号源１１と、変調回路５１６と、パルス信号発生回路１２と、光変調器１３と、発光素子１４とを備えている。発光素子１４は、半導体レーザなどで構成される。
【００４３】
信号源１１から出力される伝送信号（伝送すべき情報を含む電気信号）は、変調回路５１６へ入力される。変調回路５１６は、周波数がｆs の副搬送波を、信号源１１から供給される伝送信号に応じて、振幅変調，周波数変調あるいはパルス変調して出力する。なお、変調回路５１６内で用いる副搬送波の周波数ｆs は、各光送信装置毎に互いに異なる値とする。変調回路５１６から出力される変調信号は、発光素子１４に入力される。発光素子１４は、入力される変調信号の振幅変動に応じて強度変調された光信号を出力する。パルス信号発生回路１２は、所定の周期Ｔk を有するパルス列を発生する。全ての光送信装置内の変調回路５１６における副搬送波の周波数ｆs のうちの最大周波数をｆs(max)、パルス信号発生回路１２から出力されるパルス列の基本周波数をｆk（＝１／Ｔk）とした場合、当該パルス列の基本周波数ｆk は、当該最大周波数ｆs(max)の２倍以上であるとする。光変調器１３は、入力されたパルス列で発光素子１４からの光信号を強度変調する。
【００４４】
第１の実施形態では信号源１１からの伝送信号の占有周波数帯域を各光送信装置１０間で互いに異なるように予め設定しておく必要があるが、第３の実施形態では信号源１１からの伝送信号の占有周波数帯域を各光送信装置間で重なるように設定してもよい。この点が第１の実施形態と異なっている。
【００４５】
なお、第３の実施形態において、受信側で受信信号を復調する方法は、前述した第１の実施形態とほぼ同様である。すなわち、図３において、受光素子３０１で光信号を電気信号に変換する。帯域通過フィルタ３０２で、ベースバンドに分布する信号のうち、所望の信号のみを抽出する。抽出後の信号は、振幅変調，周波数変調あるいはパルス変調された信号であるから、それを復調し、元の信号を再生する。
【００４６】
また、上記第３の実施形態において、ビート雑音の低減効果は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００４７】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実施形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００４８】
図８において、本実施形態の光送信装置は、第１の信号源１１と、第２の信号源５１８と、パルス化ＦＭ回路５１９と、光変調器１３と、発光素子１４とを備えている。発光素子１４は、半導体レーザなどで構成される。
【００４９】
第１の信号源１１は、伝送信号（伝送すべき情報を含む電気信号）を出力する。この伝送信号は、発光素子１４に入力される。発光素子１４は、与えられる伝送信号の振幅変動に応じて強度変調された光信号を出力する。第２の信号源５１８の出力信号の波形としては、正弦波、方形波、三角波等、様々な波形を採用可能である。また、その周波数も一定でなくても良い。すなわち、第２の信号源５１８の出力信号は、ランダム波であって良い。ただし、第２の信号源５１８の出力信号の占有周波数帯域は、第１の信号源１１の出力信号の占有周波数帯域と重ならないように設定する必要がある。ここでは、第２の信号源５１８の出力信号の波形は、便宜上、図９（ａ）に示す通り、一定周波数の正弦波であるとする。パルス化ＦＭ回路５１９は、周波数がｆp の副搬送波を第２の信号源５１８の出力信号の振幅変動に応じて、パルス化ＦＭして出力する。その出力信号波形を図９（ｂ）に示す。光変調器１３は、パルス化ＦＭ回路５１９の出力信号で発光素子１４からの光信号を強度変調する。光変調器１３から出力される光信号の波形を図９（ｃ）に示す。
【００５０】
上記第４の実施形態において、受信側での受信信号の復調方法は、前述した第１の実施形態と同様である。すなわち、図３において、受光素子３０１で光信号を電気信号に変換する。帯域通過フィルタ３０２で、ベースバンドに分布する信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうちの所望の信号のみを抽出する。なお、各光送信装置内の信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域は、それぞれ重複しないように予め設定しておく。
【００５１】
第１の実施形態ではパルス列の周期は一定としたが、第４の実施形態ではパルス列の周期および幅が特定の信号に応じて変化しているパルス化ＦＭ信号とした。パルス化ＦＭ信号は、周期が一定のパルス信号に比べて多くの周波数成分を有している。そのため、パルス化ＦＭ信号で強度変調した光信号のスペクトル分布は、周期が一定のパルス信号で強度変調した光信号の場合よりも広がるので、ビート雑音をより一層低減することができる。
【００５２】
上記第４の実施形態において、パルス化ＦＭ回路５１９の副搬送波信号の周波数ｆp は、各光送信装置毎で互いに異なっていてもよい。副搬送波信号の周波数ｆp が互いに異なっている方が、各光送信装置から出力される光信号のスペクトル分布の形状が互いに異なることから、ビート雑音のピーク値は低減する。また、第２の信号源５１８からの信号の占有周波数帯域が、各光送信装置毎で互いに異なる場合も、各光送信装置から出力される光信号のスペクトル分布の形状が互いに異なることから、ビート雑音のピーク値は低減する。
【００５３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成は、表面的には、第１の実施形態で用いられる光送信装置１０（図１参照）の構成と同じであるが、設定内容が第１の実施形態と異なっている。前述したように、第１の実施形態では、各光送信装置１０内の信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域を、それぞれ重複しないように予め設定しておき、パルス信号発生回路１２で生成するパルス列の基本周波数ｆa 、ｆb 、ｆc は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよいとした。これに対し、第５の実施形態の光伝送システムでは、各光送信装置内のパルス信号発生回路１２で生成するパルス列の基本周波数ｆa 、ｆb 、ｆc を、互いに異なるように設定する。さらに、信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域の最大周波数を、それぞれ、ｆsa(max) 、ｆsb(max) 、ｆsc(max) とすると、下式（８）〜（１０）の条件を満たすように、ｆa 、ｆb 、ｆc を設定する。
｜ｆa −ｆb ｜＞ｆsa(max) ＋ｆsb(max)   …（８）
｜ｆb −ｆc ｜＞ｆsb(max) ＋ｆsc(max)   …（９）
｜ｆc −ｆa ｜＞ｆsc(max) ＋ｆsa(max)   …（１０）
【００５４】
なお、入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００５５】
本実施形態に好適する光復調器３１の構成例を図１０に示す。図１０において、受光素子３０１は、受信した光信号を電気信号に変換する。このときの電気信号のスペクトル分布を図１１に示す。帯域通過フィルタ３１２は、周波数がｆa 、ｆb 、ｆc のいずれかの近傍の信号のみを抽出する。検波回路３１３は、同期検波あるいは包絡線検波を行って所望の信号を得る。なお、本実施形態で得られるビート雑音の低減効果は、第１の実施形態と同様である。
【００５６】
（第６の実施形態）
図１９は、本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００５７】
前述した第１〜第５の実施形態では、信号源１１からの信号を発光素子１４で光強度変調信号に変換し、光変調器１３でこの光強度変調信号をさらにパルス列で強度変調する構成とした。これに対し、第６の実施形態では、図１２に示すように、発光素子１４からはピークパワーが一定のパルス列の光信号を出力し、光変調器１３でこのパルス列の光信号を信号源１１からの伝送信号の振幅に応じて強度変調するようにしている。なお、第６の実施形態における光信号伝送後の復調方法、および得られる効果は、第１〜第５の実施形態と同様である。
【００５８】
なお、図１２の構成では、パルス信号発生回路１２からのパルス信号を発光素子１４に入力し、信号振幅に応じて発光素子１４の発光強度を変化させることにより、パルス列状の光信号を得ている。これに対し、発光素子１４に自励発振型半導体レーザを用いてもよい。すなわち、自励発振型半導体レーザは、直流電流を注入するだけで、レーザから出力される光信号の発光パワーが数ＧＨｚの周期でパルス状に変動する特徴を有する。これにより、パルス信号発生回路１２を備える必要がなく、回路構成をより簡単にすることができる。
【００５９】
（第７の実施形態）
上記第６の実施形態では、パルス信号発生回路１２からのパルス信号を発光素子１４へ入力し、発光素子１４で直接強度変調を行う構成としたが、図１３に示すように、パルス信号発生回路１２からのパルス信号を光強度変調器１３’に入力し、発光素子１４からの光信号を外部強度変調する構成としてもよい。この場合の光強度変調器１３’は、光変調器１３と共用してもよいし、独立的に設けてもよい。ただし、光強度変調器１３’を光変調器１３と共用する場合、当該光変調器１３には、信号源１１からの伝送信号パルスを信号発生回路１２からのパルス列で変調する変調回路（図示せず）からの出力信号が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光伝送システムの要部における信号波形とスペクトル分布を示す図である。
【図３】図１に示す光伝送システムの光受信装置における構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示す光受信装置における電気信号のスペクトル分布を示す図である。
【図５】図１に示す光伝送システムにおいて、パルス列による変調を行った場合と、行わなかった場合との光信号のスペクトル分布の違いを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す構成の光送信装置の要部における信号の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置に好適する光受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す受光素子から出力される電気信号のスペクトル分布を示す図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…光送信装置
１１…信号源
１２…パルス信号発生回路
１３，１３’…光変調器
１４…発光素子
２０…光結合器
３０…光受信装置
３１…光復調器
４０…ファイバ
５１６…変調回路
５１９…パルス化ＦＭ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】
0003791638.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003791638.tif 000009
【図９】
0003791638.tif 000010
【図１０】
0003791638.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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