JP2000091999A

JP2000091999A - 光伝送システム

Info

Publication number: JP2000091999A
Application number: JP10259009A
Authority: JP
Inventors: Koichi Masuda; 浩一増田; Hiroyuki Sasai; 裕之笹井; Kazuki Maeda; 和貴前田; Masaru Fuse; 優布施; Susumu Morikura; 晋森倉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】送信側で外部変調部へ入力する電気信号（変
調された高周波信号）の電力をそれほど大きくしなくて
も、変調して得られる光信号の光変調度を十分に上げる
ことができ、その結果、受信側での光電気変換後の信号
電力を大きくすることができるような光伝送システムを
提供する。【解決手段】外部変調部１０３は、光分岐部１０２が
２分岐して得られる一方の光信号を、電気変調部１０７
の出力信号（変調された高周波信号）で強度変調する。
外部変調部１０３には、その出力信号の光パワーが最小
となるようなバイアス電圧が加えられており、そのた
め、搬送波成分が抑圧されて外部変調部１０３からは側
波帯のみが出力される。光増幅部１０４は、外部変調部
１０３の出力信号を増幅する。光合波部１０５は、光増
幅部１０４の出力信号と、光分岐部１０２が２分岐して
得られる他方の光信号とを合波する。

Description

【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、変調された高周波信号（特に、
ミリ波帯の信号）を光伝送するサブキャリア光伝送シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波帯、ミリ波帯など、高周波帯
の高周波信号を光伝送するサブキャリア光伝送システム
で用いられる光変調方式としては、直接変調方式、外部
変調方式の２通りの方式がある。ミリ波帯の高周波信号
には、外部変調方式を用いるのが一般的なので、ここで
は、外部変調方式を用いたシステムについて説明する。
なお、サブキャリア光伝送については、例えば、”Ｍｉ
ｃｒｏｗａｖｅａｎｄｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖ
ｅｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ
ｓｆｏｒｓｕｂｃａｒｒｉｅｒｔｒａｎｓｍｉｓ
ｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ”（ＨｉｒｏｙｏＯｇａｗ
ａ，ＩＥＩＣＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．Ｅ７６
−Ｂ，Ｎｏ．９，ｐｐ１０７８−１０９０，
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９３）に詳しく記述され
ている。

【０００３】外部変調方式を用いた従来の光伝送システ
ムを、図９に示す。図９において、従来の光伝送システ
ムは、光送信装置９０および光受信装置９２を備えてい
る。光送信装置９０と光受信装置９２とは、光ファイバ
９１を介して接続されている。光送信装置９０は、光源
９０１、外部変調部９０２、高周波発振器９０３、電気
変調部９０４、高周波増幅部９０５を含む。光受信装置
９２は、光電気変換部を含む。以下には、上記のように
構成された従来の光伝送システムにおいて、光送信装置
９０から光受信装置９２へ、光ファイバ９１を通じて光
信号が伝送される様子を説明する。光送信装置９０で
は、高周波信号（副搬送波）が高周波発振器９０３によ
って出力され、その高周波信号が電気変調部９０４にお
いて伝送されるべき電気信号で変調される。そして、高
周波増幅部９０５により所望のレベルまで増幅され、外
部変調部９０２に入力される。一方、高周波信号を搬送
するための光信号（主搬送波）が光源９０１から出力さ
れ、外部変調部９０２に与えられる。外部変調部９０２
は、入力された高周波信号に応じて、与えられた光信号
を強度変調する。このとき、外部変調部９０２には、図
１０に示すように、そこからの光出力が最大出力の半値
となるようなバイアス電圧が加えられており、外部変調
部９０２は、その電圧を基準点として強度変調動作を行
う（この電圧を、外部変調部９０２の動作点と呼ぶ）。
そうすることによって、外部変調部９０２の光出力特性
が最も線形に近くなるからである。このようにして変調
された光信号は、光ファイバ９１中を伝搬して、光受信
装置９２へと到達する。光受信装置９２では、到達した
光信号は、光電気変換部９２１によって光電気変換され
る。これにより、受信側では、光信号の強度変調成分と
して、高周波信号を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
光伝送システムにおいて高周波帯（特に、ミリ波帯）の
信号を光伝送する場合、光電気変換後の信号電力を大き
くするには、光電気変換部９２１に与える光信号の光変
調度を上げるか、またはその光信号の光パワーを大きく
する必要がある。図１１に、光電気変換部９２１に与え
る光信号の光変調度と光電気変換後の信号電力との関係
を、また、図１２に、光電気変換部９２１に与える光信
号の光パワーと光電気変換後の信号電力との関係を示
す。図１１、１２からわかるように、光信号の光変調度
を上げるほど、また、光信号の光パワーを大きくするほ
ど、光電気変換後の信号電力は大きくなる。

【０００５】しかしながら、光電気変換部９２１には、
入力可能な光パワーの最大値が存在するので、その値以
上大きなパワーの光信号を入力することはできない。

【０００６】一方、光信号の光変調度を上げるには、外
部変調部９０２への入力信号（変調された高周波信号）
のレベルを大きくすればよい。参考のため、図１３に、
外部変調部９０２への入力信号のレベルと、そこから出
力される光信号の光変調度との関係を示す。ところが、
入力信号のレベルを大きくしようとすれば、その前段の
高周波増幅部９０５が、高飽和点という厳しい条件を満
足するハイスペックなものでなければならない。

【０００７】それゆえに、本発明の目的は、送信側で外
部変調部へ入力する電気信号（変調された高周波信号）
の電力をそれほど大きくしなくても、変調して得られる
光信号の光変調度を十分に上げることができ、その結
果、受信側での光電気変換後の信号電力を大きくするこ
とができるような光伝送システムを提供することであ
る。

【０００８】

【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、変調された高周波信号を光伝送する光伝送シス
テムであって、送信側には、光源、光源から出力される
光信号を２分岐する光分岐部、高周波発振器、高周波発
振器から出力される高周波信号を、伝送すべき電気信号
で変調する電気変調部、その出力信号の光パワーが最小
となるようなバイアス電圧が加えられており、光分岐部
が２分岐して得られる一方の光信号を、電気変調部の出
力信号で強度変調する外部変調部、外部変調部の出力信
号を増幅する光増幅部、および光増幅部の出力信号と、
光分岐部が２分岐して得られる他方の光信号とを合波す
る光合波部を備えている。

【０００９】上記第１の発明では、外部変調部から側波
帯のみが出力されるので、側波帯を選択的に増幅するこ
とができる。従って、外部変調部へと入力する電気信号
（変調された高周波信号）の電力をそれほど大きくしな
くても、光増幅部の増幅率を高くすることによって、搬
送波成分のパワーと側波帯のパワーとの比で定義される
光変調度を十分に上げることができ、その結果、受信側
での光電気変換後の信号電力を大きくすることができ
る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、受信
側には、合波部の出力信号から搬送波成分、上側波帯お
よび下側波帯を抽出して、当該上側波帯および当該下側
波帯のうち一方の側波帯と、他方の側波帯および当該搬
送波成分とに分離する光分離部、一方の側波帯を光電気
変換する第１の光電気変換部、および他方の側波帯およ
び搬送波成分を光電気変換する第２の光電気変換部を備
えている。

【００１１】上記第２の発明によれば、高周波信号とベ
ースバンド信号との同時伝送が可能となる。

【００１２】第３の発明は、第２の発明において、光分
離部は、一方の側波帯を透過させ、かつ他方の側波帯お
よび搬送波成分を反射するようなファイバグレーティン
グを含んでいる。

【００１３】第４の発明は、第２の発明において、光分
離部は、一方の側波帯を反射し、かつ他方の側波帯およ
び搬送波成分を透過させるようなファイバグレーティン
グを含んでいる。

【００１４】上記第３または第４の発明によれば、上側
波帯および下側波帯のうち一方の側波帯と、他方の側波
帯および搬送波成分との分離を容易に行える。

【００１５】第５の発明は、第１の発明において、光増
幅部は、その出力信号の光パワーが他方の光信号のパワ
ーを超えないような増幅率を有することを特徴としてい
る。

【００１６】上記第５の発明によれば、光信号の光変調
度が１００％を超えないので、光電気変換時クリッピン
グが生じて、得られる電気信号の特性が劣化することが
なくなる。

【００１７】第６の発明は、第１の発明において、光増
幅部は、その出力信号の光パワーが他方の光信号のパワ
ーと一致するような増幅率を有することを特徴としてい
る。

【００１８】上記第６の発明によれば、光信号の光変調
度がちょうど１００％となるので、光信号を光電気変換
したとき、特性劣化のない電気信号としては最も電力の
大きい電気信号が得られる。

【００１９】第７の発明は、変調された高周波信号を光
伝送する光伝送システムであって、送信側には、光源、
光源から出力される光信号を３分岐する光分岐部、高周
波発振器、高周波発振器から出力される高周波信号を、
伝送すべき電気信号で変調する電気変調部、その出力信
号の光パワーが最小となるようなバイアス電圧が加えら
れており、光分岐部が３分岐して得られる第１の光信号
を、電気変調部の出力信号で強度変調する外部変調部、
外部変調部の出力信号を増幅する光増幅部、増幅部の出
力信号から上側波帯および下側波帯を抽出・分離する光
分離部、上側波帯と、光分岐部が３分岐して得られる第
２の光信号とを合波する光合波部、および下側波帯と、
光分岐部が３分岐して得られる第３の光信号とを合波す
る光合波部を備えている。

【００２０】上記第７の発明によれば、外部変調部から
側波帯のみが出力されるので、側波帯を選択的に増幅す
ることができる。従って、外部変調部へと入力する電気
信号（変調された高周波信号）の電力をそれほど大きく
しなくても、光増幅部の増幅率を高くすることによっ
て、搬送波成分のパワーと側波帯のパワーとの比で定義
される光変調度を十分に上げることができ、その結果、
受信側での光電気変換後の信号電力を大きくすることが
できる。また、上側波帯と下側波帯とを別々に伝送する
ことができるので、光ファイバ中を伝搬する両側波帯の
位相が互いに反転して受光時に信号が消滅する不都合が
なくなる。

【００２１】第８の発明は、第７の発明において、光分
離部は、上側波帯および下側波帯のうち一方の側波帯を
透過させ、かつ他方の側波帯を反射するようなファイバ
グレーティングを含んでいる。

【００２２】上記第８の発明によれば、上側波帯と下側
波帯との分離を容易に行える。

【００２３】第９の発明は、第７の発明において、光増
幅部は、その出力信号の光パワーが第２の光信号のパワ
ーおよび第３の光信号のパワーの和を超えないような増
幅率を有することを特徴としている。

【００２４】上記第９の発明によれば、光信号の光変調
度が１００％を超えないので、光電気変換時クリッピン
グが生じて、得られる電気信号の特性が劣化することが
なくなる。

【００２５】第１０の発明は、第７の発明において、光
増幅部は、その出力信号の光パワーが第２の光信号のパ
ワーおよび第３の光信号のパワーの和と一致するような
増幅率を有することを特徴としている。

【００２６】上記第１０の発明によれば、光信号の光変
調度がちょうど１００％となるので、光信号を光電気変
換したとき、特性劣化のない電気信号としては最も電力
の大きい電気信号が得られる。

【００２７】第１１の発明は、変調された高周波信号を
光伝送する光伝送システムであって、送信側には、光
源、光源から出力される光信号を２分岐する光分岐部、
高周波発振器、高周波発振器から出力される高周波信号
を、伝送すべき電気信号で変調する電気変調部、その出
力信号の光パワーが最小となるようなバイアス電圧が加
えられており、光分岐部が２分岐して得られる一方の光
信号を、電気変調部の出力信号で強度変調する外部変調
部、外部変調部の出力信号を増幅する光増幅部、増幅部
の出力信号から上側波帯および下側波帯を抽出・分離す
る光分離部、および上側波帯および下側波帯のうち一方
の側波帯と、光分岐部が２分岐して得られる他方の光信
号とを合波する光合波部を備え、受信側には、上側波帯
および下側波帯のうち他方の側波帯を光電気変換する第
１の光電気変換部、および合波部の出力信号を光電気変
換する第２の光電気変換部を備えている。

【００２８】上記第１１の発明によれば、外部変調部か
ら側波帯のみが出力されるので、側波帯を選択的に増幅
することができる。従って、外部変調部へと入力する電
気信号（変調された高周波信号）の電力をそれほど大き
くしなくても、光増幅部の増幅率を高くすることによっ
て、搬送波成分のパワーと側波帯のパワーとの比で定義
される光変調度を十分に上げることができ、その結果、
受信側での光電気変換後の信号電力を大きくすることが
できる。また、上側波帯と下側波帯とを別々に伝送する
ことができるので、光ファイバ中を伝搬する両側波帯の
位相が互いに反転して受光時に信号が消滅する不都合が
なくなる。さらには、高周波信号とベースバンド信号と
の同時伝送が可能となる。

【００２９】第１２の発明は、第１１の発明において、
光分離部は、上側波帯および下側波帯のうち一方の側波
帯を透過させ、かつ他方の側波帯を反射するようなファ
イバグレーティングを含んでいる。

【００３０】上記第１２の発明によれば、上側波帯と下
側波帯との分離を容易に行える。

【００３１】第１３発明は、第１１の発明において、光
増幅部は、一方の側波帯の光パワーが他方の光信号のパ
ワーを超えないような増幅率を有することを特徴として
いる。

【００３２】上記第１３の発明によれば、光信号の光変
調度が１００％を超えないので、光電気変換時クリッピ
ングが生じて、得られる電気信号の特性が劣化すること
がなくなる。

【００３３】第１４発明は、第１１の発明において、光
増幅部は、一方の側波帯の光パワーが他方の光信号のパ
ワーと一致するような増幅率を有することを特徴として
いる。

【００３４】上記第１４の発明によれば、光信号の光変
調度がちょうど１００％となるので、光信号を光電気変
換したとき、特性劣化のない電気信号としては最も電力
の大きい電気信号が得られる。

【００３５】

【発明の実施の形態】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。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光送信装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、光送信装置１０は、光源１０１、光分岐部１０
２、外部変調部１０３、光増幅部１０４、光合波部１０
５、高周波発振器１０６、電気変調部１０７を備えてい
る。なお、光送信装置１０は、光ファイバ１１を介して
光受信装置（図示せず）と接続されており、光受信装置
へ、光ファイバ１１を通じて光信号を送信する。

【００３６】光源１０１は、光信号を出力する。光分岐
部１０２は、光信号を２分岐する。高周波発振器１０６
は、高周波信号を出力する。電気変調部１０７は、高周
波信号を電気信号で変調する。外部変調部１０３は、光
分岐部１０２が２分岐して得られた一方の光信号を、変
調された高周波信号で変調する。光増幅部１０４は、変
調された光信号を増幅する。光合波部１０５は、光分岐
部１０２が２分岐して得られた他方の光信号と、増幅さ
れた光信号とを合波する。

【００３７】図２は、図１の光送信装置１０において、
Ａ〜Ｃの各点を伝送される光信号のスペクトラムを示す
模式図である。以下、上記のように構成された光送信装
置１０が光信号を送信する動作を、図２を用いて説明す
る。光送信装置１０において、最初、高周波発振器１０
６から高周波信号（副搬送波）が出力され、伝送される
べきベースバンド信号である電気信号と共に、電気変調
部１０７に与えられる。電気変調部１０７は、与えられ
た高周波信号を電気信号で変調する。こうして変調され
た高周波信号が、外部変調部１０３に与えられる。

【００３８】一方、光源１０１から、図２（１）に示す
ようなスペクトラムを持つ光信号（主搬送波）が出力さ
れる。周波数ｆｃにおいて搬送波成分を有する光信号
は、光分岐部１０２によって２分岐され、得られた一方
の光信号が外部変調部１０３に、他方の光信号は光合波
部１０５に与えられる。外部変調部１０３は、与えられ
た一方の光信号を、変調された高周波信号で強度変調す
る。

【００３９】外部変調部１０３には、その光出力が最小
となるようなバイアス電圧が加えられており、外部変調
部１０３は、その電圧を基準（振幅の中心）として強度
変調動作を行う（この電圧を、外部変調部１０３の動作
点と呼ぶ）。図３に外部変調部１０３の動作点を示す。
このとき、外部変調部１０３の出力は、図２（２）に示
すようなスペクトラムを持つ光信号となる。すなわち、
外部変調部１０３によって変調された光信号では、上記
の搬送波成分が抑圧され、その左右（すなわち、ｆｃよ
り高い周波数およびｆｃより低い周波数）においてそれ
ぞれ側波帯が生じている。これら各側波帯を、上側波
帯、下側波帯と呼ぶ。

【００４０】外部変調部１０３から出力された光信号
は、光増幅部１０４によって増幅された後、光合波部１
０５へと入力される。光合波部１０５は、光増幅部１０
４を通じて入力された光信号と、光分岐部１０２から与
えられた上記他方の光信号とを合波して、光ファイバ１
１中に送出する。このとき、光合波部１０５の出力は、
図２（３）に示すようなスペクトラムを持つ光信号とな
る。すなわち、光送信装置１０から送信される光信号に
は、上記の搬送波成分と増幅された両側波帯とが含まれ
ている。こうして光送信装置１０から送信された光信号
は、光ファイバ１１中を伝搬して光受信装置へと到達す
る。光受信装置では、到達した光信号を光電気変換する
処理が行われる。

【００４１】以上のように、光送信装置１０では、外部
変調部１０３の動作点を図３の位置に設定することによ
り、搬送波成分を抑圧して外部変調部１０３から側波帯
のみが出力されるようにしている。そうすることによっ
て、側波帯を選択的に増幅することができるようにな
り、その結果、搬送波成分のパワーと側波帯のパワーと
の比で定義される光変調度を上げることができる。従っ
て、従来の光送信装置（例えば、図９の光送信装置９
０）と異なり、外部変調部１０３へと入力する電気信号
（変調された高周波信号）の電力をそれほど大きくしな
くても、光増幅部１０４の増幅率を高くすることによっ
て、光信号の光変調度を十分に上げることができる。

【００４２】ここで、参考のため、従来の光送信装置９
０において、外部変調部９０２の直後に光増幅部を設け
た場合を考える。この場合、外部変調部９０２の動作点
が図１０の位置に設定されているので、外部変調部９０
２からは、搬送波成分と側波帯とが出力される。従っ
て、光増幅部では、搬送波成分と側波帯とが共に増幅さ
れることとなり、光変調度は上がらない。

【００４３】ところで、光送信装置１０では、光増幅部
１０４の増幅率を高くするだけで光信号の光変調度を容
易に上げることができるので、光受信装置側で光信号を
光電気変換したときに大きな電力の電気信号が得られる
ようになる一方、次のような問題が起こる。すなわち、
光増幅部１０４の増幅率が高すぎて光信号の光変調度が
１００％を超えた場合に、光電気変換時クリッピングが
生じて、得られる電気信号の特性が劣化する問題であ
る。このため、光信号の光変調度が１００％を超えない
よう、光増幅部１０４の増幅率を、両側波帯のパワーが
搬送波成分のパワー以下となるような値に設定すること
が好ましい。

【００４４】最も好ましいのは、光増幅部１０４の増幅
率を、両側波帯のパワーが搬送波成分のパワーと等しく
なるような値に設定し、それによって、光信号の光変調
度がちょうど１００％となるようにすることである。な
せなら、その場合に、光信号を光電気変換したとき、特
性劣化のない電気信号としては最も電力の大きい電気信
号が得られるからである。

【００４５】なお、本実施形態は、例えばミリ波帯の高
周波信号を用いた新たな無線通信システムへの適用が可
能である。その場合、光受信装置にアンテナを設けて、
高周波信号を空間に放射する。

【００４６】ところで、一般に使用されている１．３μ
ｍ帯の光信号用のシングルモードファイバを用いて１．
５μｍ帯の光信号を伝送する場合、その光信号がミリ波
帯程度の高周波信号で変調されたものであれば、波長分
散による変調成分の消滅が数ｋｍで生じることが、文献
（Ｕ．Ｇｌｉｅｓｅ，ｅｔａｌ．，”Ｃｈｒｏｍａｔ
ｉｃｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｎｆｉｂｒｅ−ｏｐ
ｔｉｃｍｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄｍｉｌｌｉｍｅ
ｔｅｒ−ｗａｖｅｌｉｎｋｓ”，ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙＴｅｃｈ．，
ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１０，１９９６）等に記されて
いる。ここで、波長分散による変調成分の消滅とは、具
体的には、次のような現象をいう。すなわち、光信号が
光ファイバ中を伝搬していく際、上記の上側波帯および
下側波帯の間に位相差が生じ、ついには逆相となる。こ
のような位相関係において光受信装置が光信号を受信し
た場合、受光時に、光搬送波と上側波帯とのビート成分
と、光搬送波と下側波帯とのビート成分とが互いに相殺
され、その結果、信号（の変調成分）が消滅してしま
う。以下に説明する第２の実施形態では、この波長分散
による信号の消滅を防ぐことができるような光送信装置
を開示する。

【００４７】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に係る光送信装置の構成を示すブロック図で
ある。図４において、光送信装置２０は、光源２０１、
光分岐部２０２、外部変調部２０３、光増幅部２０４、
２つの光合波部２０５ａおよび２０５ｂ、高周波発振器
２０６、電気変調部２０７および光分離部２０８を備え
ている。なお、光送信装置２０は、２本の光ファイバ２
１ａおよび２１ｂを介して２つの光受信装置（図示せ
ず）と接続されており、各光受信装置へ、各光ファイバ
（２１ａ，２１ｂ）を通じて光信号を送信する。

【００４８】光源２０１は、光信号を出力する。光分岐
部２０２は、光信号を３分岐する。高周波発振器２０６
は、高周波信号を出力する。電気変調部２０７は、高周
波信号を電気信号で変調する。外部変調部２０３は、光
分岐部２０２が３分岐して得られた第１の光信号を、変
調された高周波信号で変調する。光増幅部２０４は、変
調された光信号を増幅する。光分離部２０８は、光増幅
部２０４の出力から上側波帯と下側波帯とを抽出・分離
して、各光合波部（２０５ａ，２０５ｂ）に与える。光
合波部２０５ａは、光分岐部２０２が３分岐して得られ
た第２の光信号と、増幅された光信号（ここでは、上側
波帯）とを合波する。光合波部２０５ｂは、光分岐部２
０２が３分岐して得られた第３の光信号と、増幅された
光信号（ここでは、下側波帯）とを合波する。

【００４９】図５は、図４の光送信装置２０において、
ＤおよびＥの各点を伝送される光信号のスペクトラムを
示す模式図である。以下、上記のように構成された光送
信装置２０が光信号を送信する動作を、図２（第１の実
施形態参照）および図５を用いて説明する。図４の光送
信装置２０の動作は、原理的には、第１の実施形態で説
明した図１の光送信装置１０の動作と同様である。そこ
で、図１の装置と同様の動作については概略を説明する
に止め、異なる動作についてのみ詳細に説明する。光送
信装置２０において、最初、高周波発振器２０６から高
周波信号（副搬送波）が出力され、伝送されるべきベー
スバンド信号である電気信号と共に、電気変調部２０７
に与えられる。電気変調部２０７は、与えられた高周波
信号を電気信号で変調する。こうして変調された高周波
信号が、外部変調部２０３に与えられる。

【００５０】一方、光源２０１から、図２（１）に示す
ようなスペクトラムを持つ光信号（主搬送波）が出力さ
れる。周波数ｆｃにおいて搬送波成分を有する光信号
は、光分岐部２０２によって３分岐され、得られた第１
の光信号が外部変調部２０３に、第２および第３の光信
号は各光合波部（２０５ａ，２０５ｂ）に与えられる。
外部変調部２０３は、与えられた第１の光信号を、変調
された高周波信号で強度変調する。

【００５１】外部変調部２０３には、その光出力が最小
となるようなバイアス電圧が加えられており、外部変調
部２０３は、その電圧（動作点）を基準として強度変調
動作を行う。外部変調部２０３の動作点は、図３を示す
ものと同様である。このとき、外部変調部２０３の出力
は、図２（２）に示すようなスペクトラムを持つ光信号
となる。すなわち、外部変調部２０３によって変調され
た光信号では、上記の搬送波成分が抑圧され、その左右
において側波帯が生じている。

【００５２】外部変調部２０３から出力された光信号
は、光増幅部２０４によって増幅された後、光分離部２
０８へと入力される。図６は、図４の光分離部２０８の
構成を示すブロック図である。図６において、光分離部
２０８は、光サーキュレータ２０８１およびファイバグ
レーティング２０８２を含む。ファイバグレーティング
２０８２は、例えば円柱形状に形成された光学媒質に複
数の回折格子を刻んだものであって、特定の帯域（ここ
では、上記の上側波帯に相当する帯域）の信号を選択的
に通過させ、かつ他の帯域の信号を反射する性質を有す
る光学部品である。

【００５３】光分離部２０８へと入力された光信号は、
光サーキュレータ２０８１を通過して、ファイバグレー
ティング２０８２に到達する。ファイバグレーティング
２０８２に到達した光信号（上側波帯および下側波帯）
のうち上側波帯がそこを透過し、下側波帯は反射され
る。従って、透過された上側波帯は、光合波部２０５ａ
側に出力され、反射された下側波帯は、再び光サーキュ
レータ２０８１を通過して、光合波部２０５ｂ側に出力
される。

【００５４】光合波部２０５ａは、光分離部２０８を通
じて入力された光信号（上側波帯）と、光分岐部２０２
から与えられた上記第２の光信号（搬送波成分）とを合
波して、光ファイバ２１ａ中に送出する。このとき、光
合波部２０５ａの出力は、図５（１）に示すようなスペ
クトラムを持つ光信号となる。一方、光合波部２０５ｂ
は、光分離部２０８を通じて入力された光信号（下側波
帯）と、光分岐部２０２から与えられた上記第３の光信
号（搬送波成分）とを合波して、光ファイバ２１ｂ中に
送出する。このとき、光合波部２０５ｂの出力は、図５
（２）に示すようなスペクトラムを持つ光信号となる。

【００５５】すなわち、光ファイバ２１ａを通じて送信
される光信号には、上記の搬送波成分と増幅された上側
波帯とが含まれ、光ファイバ２１ｂを通じて送信される
光信号には、上記の搬送波成分と増幅された下側波帯と
が含まれている。こうして光送信装置２０から送信され
た２つの光信号は、各光受信装置へと到達する。各光受
信装置では、到達した光信号を光電気変換する処理が行
われる。

【００５６】以上のように、光送信装置２０では、従来
の光送信装置と異なり、外部変調部２０３へと入力する
電気信号（変調された高周波信号）の電力をそれほど大
きくしなくても、光増幅部２０４の増幅率を高くするこ
とによって、光信号の光変調度を十分に上げることがで
きる。

【００５７】また、光送信装置２０では、図１の光送信
装置１０と異なり、上側波帯と下側波帯とを別々の光フ
ァイバ（２１ａ、２１ｂ）を通じて送信することができ
るので、光ファイバ中を伝搬する両側波帯の位相が互い
に反転して受光時に信号が消滅する不都合がなくなる。

【００５８】なお、本実施形態は、例えばミリ波帯の高
周波信号を用いた新たな無線通信システムへの適用が可
能である。その場合、光受信装置にアンテナを設けて、
高周波信号を空間に放射する。

【００５９】さて、第２の実施形態では、上側波帯およ
び下側波帯を、それぞれ搬送波成分と合波して送信した
が、代わりに、上側波帯および下側波帯のいずれか一方
を搬送波成分と合波して送信し、他方を搬送波成分と合
波せずにそのまま送信することもできる。それによっ
て、高周波信号とベースバンド信号との同時伝送が可能
となる。以下に説明する第３の実施形態では、高周波信
号およびベースバンド信号を同時に伝送するような光伝
送システムを開示する。

【００６０】（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の構成を示すブロック
図である。図７において、光伝送システムは、光送信装
置３０および２つの光受信装置３２ａおよび３２ｂを備
えている。光送信装置３０は、光源３０１、光分岐部３
０２、外部変調部３０３、光増幅部３０４、光合波部３
０５、高周波発振器３０６、電気変調部３０７および光
分離部３０８を含む。光受信装置３２ａは、光電気変換
部３２１ａを含む。光受信装置３２ｂは、光電気変換部
３２１ｂを含む。光送信装置３０は、２本の光ファイバ
３１ａおよび３１ｂを介して２つの光受信装置３２ａお
よび３２ｂと接続されており、各光受信装置（３２ａ，
３２ｂ）へ、各光ファイバ（３１ａ，３１ｂ）を通じて
光信号を送信する。

【００６１】光送信装置３０において、光源３０１は、
光信号を出力する。光分岐部３０２は、光信号を２分岐
する。高周波発振器３０６は、高周波信号を出力する。
電気変調部３０７は、高周波信号を電気信号で変調す
る。外部変調部３０３は、光分岐部３０２が２分岐して
得られた一方の光信号を、変調された高周波信号で変調
する。光増幅部３０４は、変調された光信号を増幅す
る。光分離部３０８は、光増幅部３０４の出力から上側
波帯と下側波帯とを抽出・分離して、上側波帯および下
側波帯のいずれか一方（ここでは下側波帯）を光合波部
３０５に与え、他方（ここでは上側波帯）を光ファイバ
３１ａへと送出する。光合波部３０５は、光分岐部３０
２が２分岐して得られた他方の光信号と、増幅された光
信号（下側波帯）とを合波して光ファイバ３１ｂへと送
出する。

【００６２】光受信装置３２ａにおいて、光電気変換部
３２１ａは、光ファイバ３１ａを通じて送られてきた光
信号（上側波帯だけを含むベースバンド信号）を光電気
変換する。一方、光受信装置３２ｂにおいて、光電気変
換部３２１ｂは、光ファイバ３１ｂを通じて送られてき
た光信号（搬送波成分および下側波帯を含む高周波信
号）を光電気変換する。

【００６３】以下、上記のように構成された光伝送シス
テムにおいて、光送信装置３０が２つの光受信装置３２
ａおよび３２ｂへと光信号を送信する動作を、図２（第
１の実施形態参照）および図５（第２の実施形態参照）
を用いて説明する。図７の光送信装置３０の動作は、上
側波帯および下側波帯のいずれか一方を搬送波成分と合
波して送信し、他方を搬送波成分と合波せずにそのまま
送信する点を除き、第２の実施形態で説明した図４の光
送信装置２０の動作と同様である。そこで、図４の装置
と同様の動作については概略を説明するに止め、異なる
動作についてのみ詳細に説明する。光送信装置３０にお
いて、最初、高周波発振器３０６から高周波信号（副搬
送波）が出力され、伝送されるべきベースバンド信号で
ある電気信号と共に、電気変調部３０７に与えられる。
電気変調部３０７は、与えられた高周波信号を電気信号
で変調する。こうして変調された高周波信号が、外部変
調部３０３に与えられる。

【００６４】一方、光源３０１から、図２（１）に示す
ようなスペクトラムを持つ光信号（主搬送波）が出力さ
れる。周波数ｆｃにおいて搬送波成分を有する光信号
は、光分岐部３０２によって２分岐され、得られた一方
の光信号が外部変調部３０３に、他方の光信号は光合波
部３０５に与えられる。外部変調部３０３は、与えられ
た一方の光信号を、変調された高周波信号で強度変調す
る。

【００６５】外部変調部３０３には、その光出力が最小
となるようなバイアス電圧が加えられており、外部変調
部３０３は、その電圧（動作点）を基準として強度変調
動作を行う。外部変調部３０３の動作点は、図３を示す
ものと同様である。このとき、外部変調部３０３の出力
は、図２（２）に示すようなスペクトラムを持つ光信号
となる。すなわち、外部変調部３０３によって変調され
た光信号では、上記の搬送波成分が抑圧され、その左右
において側波帯が生じている。

【００６６】外部変調部３０３から出力された光信号
は、光増幅部３０４によって増幅された後、光分離部３
０８へと入力される。光分離部３０８は、図６に示すも
のと同様の構成を有する。すなわち、光分離部３０８に
は、特定の帯域（ここでは、上記の上側波帯に相当する
帯域）の信号を選択的に通過させ、かつ他の帯域の信号
を反射するファイバグレーティングと光サーキュレータ
とが含まれている。従って、光分離部３０８からは、光
信号（上側波帯および下側波帯）のうち下側波帯が光合
波部３０５側に出力され、上側波帯が光ファイバ３１ａ
中に出力される。

【００６７】光合波部３０５は、光分離部３０８を通じ
て入力された光信号（下側波帯）と、光分岐部３０２か
ら与えられた上記他方の光信号（搬送波成分）とを合波
して、光ファイバ３１ｂ中に送出する。このとき、光合
波部３０５の出力は、図５（２）に示すようなスペクト
ラムを持つ光信号となる。

【００６８】すなわち、光ファイバ３１ａを通じて送信
される光信号には、増幅された上側波帯が含まれ、光フ
ァイバ３１ｂを通じて送信される光信号には、上記の搬
送波成分と増幅された下側波帯とが含まれている。こう
して光送信装置３０から送信された２つの光信号は、各
光受信装置（３２ａ，３２ｂ）へと到達する。光受信装
置３２ａでは、光電気変換部３２１ａが、到達した光信
号（ベースバンド信号）を光電気変換する。一方、光受
信装置３２ｂでは、光電気変換部３２１ｂが、到達した
光信号（高周波信号）を光電気変換する。

【００６９】なお、光電気変換部３２１ｂでクリッピン
グが生じるのを防ぐために、光増幅部３０４の増幅率
は、増幅された下側波帯の光パワーが上記の搬送波成分
のパワーを超えないような値とするのが好ましい。最も
好ましいのは、光増幅部３０４の増幅率を、増幅された
下側波帯の光パワーが上記の搬送波成分のパワーと等し
くなるような値に設定し、それによって、光信号の光変
調度がちょうど１００％となるようにすることである。
なぜなら、その場合に、光信号を光電気変換したとき、
特性劣化のない電気信号としては最も電力の大きい電気
信号が得られるからである。

【００７０】以上のように、光送信装置３０では、従来
の光送信装置と異なり、外部変調部３０３へと入力する
電気信号（変調された高周波信号）の電力をそれほど大
きくしなくても、光増幅部３０４の増幅率を高くするこ
とによって、光信号の光変調度を十分に上げることがで
きる。

【００７１】また、光送信装置３０では、図１の光送信
装置１０と異なり、上側波帯と下側波帯とを別々の光フ
ァイバ（３１ａ，３１ｂ）を通じて送信することができ
るので、光ファイバ中を伝搬する両側波帯の位相が互い
に反転して受光時に信号が消滅する不都合がなくなる。

【００７２】さらには、光送信装置３０では、図４の光
送信装置２０と異なり、上側波帯および下側波帯のいず
れか一方を搬送波成分と合波して送信し、他方を搬送波
成分と合波せずにそのまま送信するので、高周波信号と
ベースバンド信号との同時伝送が可能となる。

【００７３】なお、本実施形態は、例えばミリ波帯の高
周波信号を用いた新たな無線通信システムへの適用が可
能である。その場合、光電気変換部３２１ｂにアンテナ
を接続して、高周波信号を空間に放射する。一方、光電
気変換部３２１ａからはディジタルデータが得られるの
で、パソコンを接続してデータ通信を行うことができ
る。

【００７４】さて、以下に説明する第４の実施形態で
は、第１の実施形態で開示した光送信装置１０と組み合
わせて用いることによって、第３の実施形態と同様の、
高周波信号とベースバンド信号との同時伝送を行えるよ
うな光伝送システムを実現する光受信装置を開示する。

【００７５】（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の構成を示すブロック
図である。図８において、光伝送システムは、光送信装
置１０および光受信装置１２を備えている。光送信装置
１０は、図１の光送信装置１０と同様のものである。光
送信装置１０は、光ファイバ１１を介して光受信装置１
２と接続されており、光受信装置１２へ、光ファイバ１
１を通じて光信号を送信する。

【００７６】光受信装置１２は、光分離部１２１、２つ
の光電気変換部１２２ａおよび１２２ｂを含む。光分離
部１２１は、光ファイバ１１を通じて送られてきた光信
号から搬送波成分、上側波帯および下側波帯を抽出し
て、上側波帯および下側波帯のうち一方の側波帯と、他
方の側波帯および搬送波成分とに分離し、一方の側波帯
（ここでは、上側波帯）を光電気変換部１２２ａに与
え、他方の側波帯（ここでは、下側波帯）および搬送波
成分を光電気変換１２２ｂ部に与える。２つの光電気変
換部１２２ａおよび１２２ｂの基本的な動作は、第３の
実施形態で説明したものと同様である。すなわち、光電
気変換部１２２ａは、与えられた光信号（上側波帯だけ
を含むベースバンド信号）を光電気変換する。光電気変
換部１２２ｂは、与えられた光信号（搬送波成分および
下側波帯を含む高周波信号）を光電気変換する。

【００７７】上記のように構成された光伝送システムに
おいて、光送信装置１０が光受信装置１２へと光信号を
送信する動作は、第１の実施形態で説明したものと同様
なので説明を省略し、以下、光受信装置１２の受信動作
だけを説明する。

【００７８】光受信装置１２へと到達した光信号は、光
分離部１２１へと入力される。光分離部１２１は、図６
に示すものと同様の構成を有する。すなわち、光分離部
１２１には、特定の帯域（ここでは、上記の上側波帯に
相当する帯域）の信号を選択的に通過させ、かつ他の帯
域の信号を反射するファイバグレーティングと光サーキ
ュレータとが含まれている。従って、光分離部１２１か
らは、光信号（搬送波成分、上側波帯および下側波帯）
のうち上側波帯が光電気変換部１２２ａ側に出力され、
搬送波成分および下側波帯が光電気変換部１２２ｂ側に
出力される。

【００７９】光電気変換部１２２ａは、与えられた光信
号（ベースバンド信号）を光電気変換する。一方、光電
気変換部１２２ｂは、与えられた光信号（高周波信号）
を光電気変換する。

【００８０】以上のように、光送信装置１０では、従来
の光送信装置と異なり、外部変調部３０３へと入力する
電気信号（変調された高周波信号）の電力をそれほど大
きくしなくても、光増幅部３０４の増幅率を高くするこ
とによって、光信号の光変調度を十分に上げることがで
きる。

【００８１】また、光受信装置１２では、送られてきた
光信号から上側波帯および下側波帯の一方の側波帯と搬
送波成分とを抽出して光電気変換し、高周波信号を得て
いる。また、他方の側波帯を光電気変換して、ベースバ
ンド信号を得ている。従って、結果として、第３の実施
形態同様、高周波信号とベースバンド信号との同時伝送
が可能となる。

【００８２】なお、本実施形態は、例えばミリ波帯の高
周波信号を用いた新たな無線通信システムへの適用が可
能である。その場合、光電気変換部１２２ｂにアンテナ
を接続して、高周波信号を空間に放射する。一方、光電
気変換部１２２ａからはディジタルデータが得られるの
で、パソコンを接続してデータ通信を行うことができ
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送信装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の光送信装置１０において、Ａ〜Ｃの各点
を伝送される光信号のスペクトラムを示す模式図であ
る。

【図３】図１の外部変調部１０３の動作点を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る光送信装置の構
成を示すブロック図である。

【図５】図４の光送信装置２０において、ＤおよびＥの
各点を伝送される光信号のスペクトラムを示す模式図で
ある。

【図６】図４の光分離部２０８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
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
の構成を示すブロック図である。

【図９】外部変調方式を用いた従来の光伝送システムの
構成を示すブロック図である。

【図１０】図９の外部変調部９０２の動作点を示す図で
ある。

【図１１】図９の光電気変換部９２１に与える光信号の
光変調度と光電気変換後の信号電力との関係を示す図で
ある。

【図１２】図９の光電気変換部９２１に与える光信号の
光パワーと光電気変換後の信号電力との関係を示す図で
ある。

【図１３】図９の外部変調部９０２への入力信号のレベ
ルと、そこから出力される光信号の光変調度との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０光送信装置１１，２１ａ，２１ｂ，３１ａ、３１ｂ光ファイバ１２，３２ａ，３２ｂ光受信装置１０１，２０１，３０１光源１０２，２０２，３０２光分岐部１０３，２０３，３０３外部変調部１０４，２０４，３０４光増幅部１０５，２０５ａ，２０５ｂ，３０５光合波部１０６，２０６，３０６高周波発振器１０７，２０７，３０７電気変調部１２１，２０８，３０８光分離部１２２ａ，１２２ｂ，３２１ａ，３２１ｂ光電気変換
部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/26 10/14 (72)発明者前田和貴大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者布施優大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者森倉晋大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5K002 AA02 BA05 BA21 CA13 CA14 CA16 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変調された高周波信号を光伝送する光伝
送システムであって、送信側には、光源、前記光源から出力される光信号を２分岐する光分岐部、高周波発振器、前記高周波発振器から出力される高周波信号を、伝送す
べき電気信号で変調する電気変調部、その出力信号の光パワーが最小となるようなバイアス電
圧が加えられており、前記光分岐部が２分岐して得られ
る一方の光信号を、前記電気変調部の出力信号で強度変
調する外部変調部、前記外部変調部の出力信号を増幅する光増幅部、および
前記光増幅部の出力信号と、前記光分岐部が２分岐して
得られる他方の光信号とを合波する光合波部を備える、
光伝送システム。
【請求項２】受信側には、前記合波部の出力信号から搬送波成分、上側波帯および
下側波帯を抽出して、当該上側波帯および当該下側波帯
のうち一方の側波帯と、他方の側波帯および当該搬送波
成分とに分離する光分離部、前記一方の側波帯を光電気変換する第１の光電気変換
部、および前記他方の側波帯および前記搬送波成分を光
電気変換する第２の光電気変換部を備える、請求項１に
記載の光伝送システム。
【請求項３】前記光分離部は、前記一方の側波帯を透
過させ、かつ前記他方の側波帯および前記搬送波成分を
反射するようなファイバグレーティングを含む、請求項
２に記載の光伝送システム。
【請求項４】前記光分離部は、前記一方の側波帯を反
射し、かつ前記他方の側波帯および前記搬送波成分を透
過させるようなファイバグレーティングを含む、請求項
２に記載の光伝送システム。
【請求項５】前記光増幅部は、その出力信号の光パワ
ーが前記他方の光信号のパワーを超えないような増幅率
を有することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送シ
ステム。
【請求項６】前記光増幅部は、その出力信号の光パワ
ーが前記他方の光信号のパワーと一致するような増幅率
を有することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送シ
ステム。
【請求項７】変調された高周波信号を光伝送する光伝
送システムであって、送信側には、光源、前記光源から出力される光信号を３分岐する光分岐部、高周波発振器、前記高周波発振器から出力される高周波信号を、伝送す
べき電気信号で変調する電気変調部、その出力信号の光パワーが最小となるようなバイアス電
圧が加えられており、前記光分岐部が３分岐して得られ
る第１の光信号を、前記電気変調部の出力信号で強度変
調する外部変調部、前記外部変調部の出力信号を増幅する光増幅部、前記増幅部の出力信号から上側波帯および下側波帯を抽
出・分離する光分離部、前記上側波帯と、前記光分岐部が３分岐して得られる第
２の光信号とを合波する光合波部、および前記下側波帯
と、前記光分岐部が３分岐して得られる第３の光信号と
を合波する光合波部を備える、光伝送システム。
【請求項８】前記光分離部は、前記上側波帯および前
記下側波帯のうち一方の側波帯を透過させ、かつ他方の
側波帯を反射するようなファイバグレーティングを含
む、請求項７に記載の光伝送システム。
【請求項９】前記光増幅部は、その出力信号の光パワ
ーが前記第２の光信号のパワーおよび前記第３の光信号
のパワーの和を超えないような増幅率を有することを特
徴とする、請求項７に記載の光伝送システム。
【請求項１０】前記光増幅部は、その出力信号の光パ
ワーが前記第２の光信号のパワーおよび前記第３の光信
号のパワーの和と一致するような増幅率を有することを
特徴とする、請求項７に記載の光伝送システム。
【請求項１１】変調された高周波信号を光伝送する光
伝送システムであって、送信側には、光源、前記光源から出力される光信号を２分岐する光分岐部、高周波発振器、前記高周波発振器から出力される高周波信号を、伝送す
べき電気信号で変調する電気変調部、その出力信号の光パワーが最小となるようなバイアス電
圧が加えられており、前記光分岐部が２分岐して得られ
る一方の光信号を、前記電気変調部の出力信号で強度変
調する外部変調部、前記外部変調部の出力信号を増幅する光増幅部、前記増幅部の出力信号から上側波帯および下側波帯を抽
出・分離する光分離部、および前記上側波帯および前記
下側波帯のうち一方の側波帯と、前記光分岐部が２分岐
して得られる他方の光信号とを合波する光合波部を備
え、受信側には、前記上側波帯および前記下側波帯のうち他方の側波帯を
光電気変換する第１の光電気変換部、および前記合波部
の出力信号を光電気変換する第２の光電気変換部を備え
る、光伝送システム。
【請求項１２】前記光分離部は、前記上側波帯および
前記下側波帯のうち一方の側波帯を透過させ、かつ他方
の側波帯を反射するようなファイバグレーティングを含
む、請求項１１に記載の光伝送システム。
【請求項１３】前記光増幅部は、前記一方の側波帯の
光パワーが前記他方の光信号のパワーを超えないような
増幅率を有することを特徴とする、請求項１１に記載の
光伝送システム。
【請求項１４】前記光増幅部は、前記一方の側波帯の
光パワーが前記他方の光信号のパワーと一致するような
増幅率を有することを特徴とする、請求項１１に記載の
光伝送システム。