JP4041205B2 - 光伝送システム、光送信装置及び光受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送受信装置に関し、より特定的には、光送信装置と光受信装置とが光伝送可能に接続された光送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報を光に乗せて伝送する光伝送は、低損失・広帯域性から将来の高速通信網に広く用いられると、期待されている。例えば、電気的な高周波信号を光伝送するための光送受信装置（以下、第１光送受信装置と称する）や、ベースバンド信号を光伝送するための光送受信装置（以下、第２光送受信装置と称する）等が提案されている。以下、これらの２つの光送受信装置に関して、図面を参照して具体的に説明する。
【０００３】
まず、第１の光送受信装置について説明する。近年、携帯電話又はＰＨＳ(Personal Handyphone System ) 等の無線サービスが急速に拡大している。そのため、より一層高い周波数の利用が検討されており、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯を利用したマイクロセルシステム又はピコセルシステムが検討されつつある。かかるセルシステムでは、制御局と接続された多数の無線基地局からミリ波帯の高周波信号が放射され、無線サービスが提供される。このセルシステムは、様々な利点を有している。第１に、ミリ波帯の信号は、空間での伝搬損失が大きいため、隣り合うセルに対して悪影響を及ぼしにくい。また、第２に、ミリ波帯の信号は短波長であるため、制御局等に設置されるアンテナ等が小型化される。さらに、第３に、ミリ波帯の信号は高周波であるため、伝送容量を大きく取ることができる。これによって、従来の無線サービスでは実現が難しい高速伝送サービスを提供できる可能性がある。
【０００４】
しかしながら、かかるセルシステムを適用した無線通信システムでは、町中に多数の無線基地局が設置される。そのため、無線基地局は、小型かつ安価であることが要求される。そこで、無線通信システムには、研究・開発が近年盛んに行われているいわゆるサブキャリア光伝送方式を採用した第１の光送受信装置が適用される場合がある。なお、サブキャリア光伝送方式に関しては、例えば、"Microwave and millimeter-wave fiber optic technologies for subcarrier transmission systems"(Hiroyo Ogawa, IEICE Transactions on Communications, Vol. E76-B, No.9, pp1078-1090, September, 1993 ) に詳しく記述されている。 このサブキャリア光伝送方式では、音声信号及び／又は映像信号の情報を副搬送波に乗せて得られる変調信号で、典型的には無変調光である主搬送波の強度が変調され、これによって光信号が得られる。この光信号が有する強度の変化は、変調信号が有する振幅の変化、周波数の変化又は位相の変化に一意に対応している。サブキャリア光伝送方式では、非常に低損失の光ファイバが使用されるため、上記変調信号がミリ波帯である場合、当該変調信号がそのままの形態で遠隔地まで伝送されうる。
【０００５】
ここで、図１７は、典型的な第１光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１７において、第１光送受信装置は、光源１１０と、外部光変調部１２０と、光ファイバ１４０と、光電気変換部１５０と、周波数変換部１７１０と、復調部１７２０とを備えている。また、光源１１０と外部光変調部１２０とは光送信装置１０１を構成して無線基地局に、また、光電気変換部１５０と周波数変換部１７１０と復調部１７２０とは光受信装置１０２を構成して制御局に設置される。ただし、図１７においては、片方向の信号経路のみに関する構成を、つまり、無線基地局から制御局へと伝送される信号経路のみに関する構成を示している。この第１光送受信装置では、無線基地局から制御局へと伝送すべき電気信号は、典型的には、音声信号及び／又は映像信号等のベースバンド信号を副搬送波に乗せたミリ波帯の電気変調信号Ｓmod である。この電気変調信号Ｓmod は、無線基地局の外部を移動する携帯電話やＰＨＳ端末等からアンテナや増幅器（図示せず）を介して、光送信装置１０１の外部光変調部１２０に入力される。また、光源１１０は無変調光を主搬送波ＭＣとして発振し、当該主搬送波ＭＣもまた外部光変調部１２０に入力される。外部光変調部１２０は、外部光強度変調を行って、入力された主搬送波ＭＣの強度を、入力された電気変調信号Ｓmod が有する振幅の変化に基づいて変調し、これによって光信号ＯＳmod が得られる。外部光変調部１２０から光ファイバ１４０に出射されるこの光信号ＯＳmod は、それ自身が搬送波となり、電気変調信号Ｓmod をそのままの形態で光ファイバ１４０中を搬送しつつ、光受信装置１０２の光電気変換部１５０に入射される。この光電気変換部１５０は、光電気変換を行って、入射された光信号ＯＳmod を、その強度変調成分を含む電気信号に変換する。周波数変換部１７１０は、光電気変換部１５０から入力された電気信号を、中間周波数帯の電気信号にダウンコンバートする。復調部１７２０は、周波数変換部１７１０から入力された中間周波数帯の電気信号に基づいて、音声信号及び／又は映像信号等のベースバンド信号の情報を復調する。
【０００６】
次に、ベースバンド信号を光伝送する第２の光送受信装置について説明する。図１８は、典型的な第２の光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１８において、第２光送受信装置は、光源駆動部１８１０と、光源１１０と、光ファイバ１４０と、光電気変換部１５０とを備える。その内、光源駆動部１８１０と光源１１０とが光送信装置１０１を構成し、また光電気変換部１５０は光受信装置１０２を構成する。この第２光送受信装置において、光送信装置１０１から光受信装置１０２へと伝送すべきベースバンド信号ＳBBは、音声信号及び／又は映像信号等のディジタル情報と仮定する。光源駆動部１８１０には、ベースバンド信号ＳBBが入力される。光源駆動部１８１０は、光源１１０を駆動し、当該光源１１０から出力される光信号が有する強度を、入力されたベースバンド信号ＳBBに基づいて変調する（直接光変調方式）。この光信号は、光ファイバ１４０中を伝送された後、光電気変換部１５０で光電気変換され、これによって、元のベースバンド信号ＳBBが得られる。このような光伝送技術は、一般的であり、例えば昭和５５年に発行された「光通信技術読本」（島田編，オーム社出版）の第２章「光通信システムの実際」に記述されている。
【０００７】
しかしながら、図１７に示す光電気変換部１５０及び周波数変換部１７１０は、ミリ波帯の高周波信号を正確に光電気変換及び周波数変換しなければならないため、広帯域性を要求される。さもなければ、復調部１７２０が正確な復調処理を行えない。したがって、第１光送受信装置内では、高周波帯に対応する電気部品同士が接続されることとなる。この接続のためには、専用のコネクタや導波管又はセミリジットケーブルが用いられる。導波管やセミリジットケーブルは自由に加工することが困難であるため、第１の光送受信装置を製造が困難であるという問題点があった。また、ミリ波帯のような高周波の電気信号を低損失に伝送しようとすると、導波管の使用が必要となるが、当該導波管の大きさは同軸ケーブルに比べ大きいため、第１送受信装置の規模が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、第２光送受信装置（図１８参照）は、ディジタル情報のベースバンド信号ＳBBを有線で伝送するためによく用いられる。一方、第１光送受信装置（図１７参照）は、無線通信システムに適用されることが検討されている。このように、第１及び第２光送受信装置は、互いに用途が異なるので、別々のシステムとして検討されており、ベースバンド信号及び高周波の電気信号両方を同時に光伝送する光送受信装置については、さほど検討されていなかった。しかし、波長多重技術を用いれば、かかる光送受信装置を構築できる。つまり、図１８の光源１１０から出力される光信号と、図１７の外部光変調部１２０から出力される光信号とを送信側において波長多重する。これによって得られる波長多重信号は、光ファイバ１４０中を伝送され、光受信側で分離された後、別個に光電気変換され、これによって、受信側は、両方の信号が同時に得られる。しかしながら、波長多重技術を適用した光送受信装置は、光受信側で正確に波長多重された光信号を分離しなければならないため、送信側が互いに発振波長の異なる複数の光源１１０を必要とするので、当該光送受信装置の構築には相当のコストを要するという問題点があった。
【０００９】
なお、米国特許第５，５９６，４３６号には、サブキャリア多重光伝送方式が適用された光送受信装置が開示されており、本願に開示した一部の光送受信装置と一見似ている部分がある。しかしながら、この米国特許に係る光送受信装置では、まず最初に、各電気変調信号は、各ミキサで各副搬送波が各ベースバンド信号で変調されて生成される。多重化信号は、コンバイナ４０で各電気変調信号を多重化して生成される。外部光変調器４６は、この多重化信号で、レーザ４４からの無変調光を変調している。このような上記米国特許に係る光送信装置は、本願の光送信装置１０１と構成面で相違している。つまり、本願の光送信装置１０１において用いられる副搬送波は１波であるが、上記米国特許に係る光送信装置には複数の副搬送波が用いられている。したがって、双方の光送信装置から出射される光信号のスペクトラムは互いに相違し、上記米国特許に係る光信号においては、主搬送波の成分と各副搬送波の成分とが光周波数軸上で互いに近接するが、本願に係る光信号ＯＳ（後述）においては、主搬送波の成分と両側帯波の成分とが近接しない。これによって、本願に係る光受信装置は、上記米国特許に係るものと比較して、ベースバンド信号ＳBBの成分を簡単かつ正確に取り出すことができるという顕著な技術的効果も奏する。
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、電気的な高周波信号を光伝送できる光送受信装置であって、しかもその製造が簡単でありかつその大きさが小さい光送受信装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、ベースバンド信号及び高周波信号両方を同一の光源を用いて同時に光伝送できる光送受信装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の第１の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成する二重変調部とを備える。ここで、二重変調光信号のスペクトラムは、一定光周波数の位置に主搬送波の成分を、さらに当該一定光周波数から副搬送波の周波数だけ離れた位置に上側帯波及び下側帯波の成分を含む。光送信装置はさらに、二重変調部から入力される二重変調光信号を、上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を含む第１光信号と、主搬送波の成分並びに上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を含む第２光信号とに分割して、当該第１光信号と第２光信号を出力する光フ ィルタ部を備える。
【００１３】
また、第１の局面において、第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる第１光信号を光電気変換することにより、伝送すべき電気信号を得る第１光電気変換部を備え、第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる第２光信号を光電気変換することにより、伝送すべき電気信号で副搬送波が変調された信号を得る第２光電気変換部を備える。
【００１４】
上記第１光信号は、上記二重変調された二重変調光信号が含む一方の側帯波の成分を含んでおり、上記第１光電気変換部により光電気変換されることによって、伝送すべき電気信号に変換される。また、上記第２光信号は、上記二重変調された二重変調光信号の他方の側帯波及び主搬送波の成分を含んでおり、上記第２光電気変換部により光電気変換されることによって、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号に変換される。このように、上記第１の局面によれば、受信側では、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号両方を同時に得ることができる。さらに、上記を参照すれば明らかなように、無変調光１波で両方の信号を伝送できるので、波長多重技術のように複数の光源を必要とせず、上記第１の局面によれば、光送受信装置は低コストで構築できる。
【００１５】
また、光フィルタ部は、二重変調部から入力される二重変調光信号をそのまま出力する光サーキュレータ部と、光サーキュレータ部から入力される二重変調光信号のうち、上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を反射することにより第１光信号を生成して光サーキュレータ部に出力し、かつ主搬送波の成分並びに当該上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を透過することにより第２光信号を生成して第２光受信装置へ出力する光ファイバグレーティング部とを含み、光サーキュレータ部はさらに、光ファイバグレーティング部から入力される第１光信号を第１光受信装置へそのまま出力する。これにより、光フィルタ部が既存の光部品である光サーキュレータと光ファイバグレーティングとから構成されるため、光送受信装置が簡単にかつ低コストで構成される。
【００１６】
また、第２光受信装置は、光電気変換して得た伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を、空間へ放射するためのアンテナ部を備える。上記伝送すべき電気信号で変調された副搬送波は無線伝送に好適な信号である。そこで、第２光受信装置がこの副搬送波を空間に放射するアンテナ部を備えることにより、光送受信装置は無線伝送システムと容易に接続される。
【００１７】
また、本発明の第２の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムであって、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する二重変調部と、二重変調光信号を分岐して出力する光分岐部とを備える。第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第１光電記変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備える。第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させ、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００１８】
上記第２の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光伝送システムを低コストで構築できる。
【００１９】
また、本発明の第３の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する二重変調部とを備える。光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００２０】
上記第３の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光送受信装置を低コストで構築できる。
【００２１】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、伝送すべき電気信号で、局部発振部から入力される副搬送波を振幅変調することにより、変調電気信号を生成し出力する電気変調部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を出力する光源と、電気変調部から入力される変調電気信号で、光源から入力される主搬送波を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成する外部光変調部とを含む。このように、光送信装置は、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号を同時に受信側に送信するために、同一の光源を用いる。これによって、光伝送システムが低コストで構築される。
【００２２】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を出力する光源と、局部発振部から入力される副搬送波で、光源から入力される主搬送波を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する第１外部光変調部と、伝送すべき電気信号で、第１外部光変調部から入力される変調光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成する第２外部光変調部とを含む。上記のように、光送信装置は、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号を同時に受信側に送信するために、同一の光源を用いる。これによって、光送受信装置が低コストで構築される。
【００２３】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を出力する光源と、伝送すべき電気信号で、光源から入力される主搬送波を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する第１外部光変調部と、局部発振部から入力される副搬送波で、第１外部光変調部から入力される変調光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成する第２外部光変調部とを含む。上記のように、光送信装置は、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号を同時に受信側に送信するために、同一の光源を用いる。これによって、光送受信装置が低コストで構築される。
【００２４】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、単側帯波振幅変調方式により、主搬送波を、局部発振部から入力される副搬送波で変調する。ｋのように、単側帯波振幅変調方式を適用することにより、二重変調光信号が光伝送路としての光ファイバにおいて波長分散の影響を受けにくくなり、その伝送距離が長くなる。
【００２５】
また、本発明の第４の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受 信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、局部発振部から入力される副搬送波に基づいてモードロックされ、当該副搬送波に関連する光周波数間隔で発振することにより、モードロック光信号を生成し出力するモードロック光源と、外部から入力される伝送すべき電気信号で、モードロック光源から入力されるモードロック光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する外部光変調部と、外部光変調部から入力される二重変調光信号を分岐して出力する光分岐部とを備える。第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備える。また、第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００２６】
上記第４の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光送受信装置を低コストで構築できる。
【００２７】
また、本発明の第５の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、局部発振部から入力される副搬送波に基づいてモードロックされ、当該副搬送波に関連する光周波数間隔で発振することにより、モードロック光信号を生成し出力するモードロック光源と、外部から入力される伝送すべき電気信号で、モードロック光源から入力されるモードロック光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する外部光変調部とを備える。光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００２８】
上記第５の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光伝送システムを低コストで構築できる。
【００２９】
また、本発明の第６の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、第１光周波数を有する第１無変調光を出力する第１光源と、伝送すべき電気信号で、第１光源から入力される第１無変調光を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する外部光変調部と、第１光周波数から所定光周波数だけ異なる第２光周波数を有する第２無変調光を出力する第２光源と、外部光変調部から入力される変調光信号と、第２光源から入力される第２無変調光とを、当該変調光信号と当該第２無変調光との偏波が一致するように合波することにより、光信号を生成する光合波部と、光合波部から入力される光信号を分岐して出力する光分岐部とを備える。第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の 低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備える。第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部を備える。
【００３０】
第５及び第６の局面によれば、第１無変調光が伝送すべき電気信号で振幅変調されることにより、変調光信号が生成される。この変調光信号は、第２無変調光と合波されることにより、光信号が生成される。つまり、これら局面の光送信装置は電気光変換を１度しか行わない。このように、電気光変換の回数を少なくすることにより、低損失な光伝送を実現できる。さらに、これら局面の光送信装置は、副搬送波を伝送すべき電気信号で振幅変調するための電気部品を必要としない。つまり、本局面によれば、相対的に高周波である副搬送波帯に対応した高価で加工の難しい電気部品が不要となる。これに伴って、光送受信装置を簡単にかつ低コストで構成することが可能となる。
【００３１】
また、好ましくは、高域通過フィルタ部の後段には、当該高域通過フィルタ部から出力される伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を空間へ放射するためのアンテナ部が設置される。これにより、光伝送システムは無線伝送システムと簡単に接続される。
【００３２】
また、好ましくは、伝送すべき電気信号が、局部発振部から出力される副搬送波よりも低い周波数を有する中間周波数の搬送波を、アナログ情報又はディジタル情報で変調したものである。伝送すべき電気信号が上記のような電気信号の場合、受信側では、アナログ信号等で変調された中間周波数の搬送波と、これで副搬送波を変調した信号とが得られる。これによって、光送受信装置は変調形式によらない光伝送が可能となる。
【００３３】
また、本発明の第７の局面は、光信号を送信する光送信装置に向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成する二重変調部とを備える。二重変調光信号のスペクトラムは、一定光周波数の位置に主搬送波の成分を、さらに当該一定光周波数から副搬送波の周波数だけ離れた位置に上側帯波及び下側帯波の成分を含んでいる。また、光送信装置はさらに、二重変調部から入力される二重変調光信号を、上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を含む第１光信号と、主搬送波の成分並びに上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を含む第２光信号とに分割して、当該第１光信号と第２光信号を出力する光フィルタ部とを備える。
【００３４】
また、本発明の第８の局面は、光信号を受信する光受信装置に向けられており、光信号は、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、一定周波数の副搬送波とで二重に変調することにより生成されたものである。ここで、光受信装置は、光信号を受信し光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００３５】
【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送受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示す光送受信装置には、光送信装置１０１と、光受信装置１０２とが、光ファイバ１４０を介して光伝送可能に接続される。光送信装置１０１は、光源１１０と、外部光変調部１２０と、光フィルタ部１３０と、アンテナ部１９０とを備え、光受信装置１０２は光電気変換部１５０を備える。
また、図２（ａ−１）〜（ｄ−１）は、図１に示す光送受信装置の要部（ａ−１）〜（ｄ−１）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【００３６】
以下、図１に示す光送受信装置の動作を、図１及び図２に基づいて説明する。光送信装置１０１において、アンテナ部１９０には、一定周波数ｆ0 の電気的な副搬送波ＳＣが、周波数ｆ1 の伝送されるべきベースバンド信号ＳBBで振幅変調された信号（以下、変調電気信号Ｓmod と称す）が、外部から無線伝送されてくる。アンテナ部１９０は、この変調電気信号Ｓmod を受信して、外部光変調部１２０に出力する。今、このベースバンド信号ＳBBの電流波形をＩ（ｔ）とする。また、この振幅変調は、変調度ｍd で行われているとする。すると、この変調電気信号Ｓmod の電圧波形Ｖd （ｔ）は、次式（１）で表される。
Ｖd （ｔ）＝（１＋ｍd Ｉ（ｔ））ｃｏｓ（ω0 ｔ）…（１）
ここで、ω0 ＝２πｆ0 である。また、（１＋ｍd Ｉ（ｔ））をＤ（ｔ）と置くと、上式（１）は次式（２）で表される。
Ｖd （ｔ）＝Ｄ（ｔ）ｃｏｓ（ω0 ｔ）…（２）
【００３７】
光源１１０は、典型的には半導体レーザで構成されており、図２（ａ−１）に示すような一定光周波数νの無変調光を発振し、これを主搬送波ＭＣとして出力する。外部光変調部１２０は、例えばマッハツェンダ型の構成を有しており、アンテナ部１９０から入力される変調電気信号Ｓmod で、光源１１０から入力される主搬送波ＭＣを振幅変調し、これによって二重に変調された光信号（以下、二重変調光信号ＯＳdmodと称す）を生成する。より具体的には、マッハツェンダ型の外部光変調部１２０は、まず最初に、入力された主搬送波ＭＣを２分岐する。分岐された一方の主搬送波ＭＣは、入力された変調電気信号Ｓmod で光位相変調される。この光位相変調された主搬送波ＭＣは、分岐された他方の主搬送波ＭＣと合波され、これによって上記の二重変調光信号ＯＳdmodが生成される。二重変調光信号ＯＳdmodの振幅変化は、変調電気信号Ｓmod の振幅変化に一意に対応しており、その光スペクトラムは、図２（ｂ−１）に示すように、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ0 の整数倍の位置（図示は±ｆ0 のみ）に側帯波（上側帯波及び下側帯波）の成分を有する。この両側帯波成分の占有周波数帯域は、上記周波数ｆ1 に依存する。
【００３８】
次に、この二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）を数式化する。外部光変調部１２０から出力される二重変調光信号ＯＳdmodの振幅が０及び最大となる場合の入力電圧の差の最小値をＶπ とし、さらに、外部光変調部１２０内で合波される主搬送波ＭＣと、位相変調された主搬送波ＭＣとの間の位相差がπ／２に設定されていると仮定する。この仮定に従えば、二重変調光信号ＯＳdmodは、次式（３）で表される。
【００３９】
【数１】
【００４０】
ただし、ｋ＝π／２Ｖπ であり、δ1 は次式（４）で表される。
【００４１】
【数２】
【００４２】
例えば、ベースバンド信号ＳBBは正弦波であり、その電流波形がＩ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ）（ω1 ＝２πｆ1 ）と表されると仮定すると、δ1 は次式（５）で表され、上式（３）は次式（５）を用いると次式（６）のように展開できる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
【数４】
【００４５】
また、上式（６）において、光周波数νと、当該ν、ｆ1 及びｆ0 の１次の項までを考慮すると、最終的に、二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）は次式（７）で表される。
【００４６】
【数５】
【００４７】
ここで、Ｊ0 は０次のベッセル関数であり、またＪ1 は１次のベッセル関数である。
【００４８】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodが光フィルタ部１３０に入力される。光フィルタ部１３０の通過帯域は、図２（ｂ−１）に示す二重変調光信号ＯＳdmodが有する各成分の内、上側帯波の成分又は下側帯波の成分のみを抽出できるように設定されている。例えば、光フィルタ部１３０の通過帯域が、光周波数ν＋ｆ0 の近傍（図２（ｂ−１）中、点線で囲んだ部分参照）に設定されている場合には、上側帯波の成分のみが当該光フィルタ部１３０を光信号ＯＳとして通過する。この光信号ＯＳの光スペクトラムは、図２（ｃ−１）に示すように、上記上側帯波と同様の成分のみを有しており、光周波数ν＋ｆ0 の近傍の光周波数帯域に含まれる。
【００４９】
この光信号ＯＳの電界強度波形Ｅf （ｔ）は次式（８）で表される。また、次式（８）を整理すると、次式（９）が得られる。
【００５０】
【数６】
【００５１】
【数７】
【００５２】
ここで、上式（８）及び（９）において、ω＝２πνであり、上式（９）においてｍ'は次式（１０）で表され、Ｋは次式（１１）で表される。
【００５３】
【数８】
【００５４】
【数９】
【００５５】
以上数式及び図２（ｃ−１）を参照して説明した光信号ＯＳが、光フィルタ部１３０から光ファイバ１４０に出射され、光ファイバ１４０により伝送され、光受信装置１０２の光電気変換部１５０に入射される。これによって、光信号ＯＳは遠隔地へと伝送されることとなる。
この光電気変換部１５０は、入射された光信号ＯＳに対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。この光信号ＯＳは、図２（ｃ−１）を参照すれば、光周波数ν＋ｆ0 の搬送波が、伝送すべき情報であるベースバンド信号ＳBB（＝ｃｏｓ２πｆ1 ｔ）で振幅変調されたもの、と等価であることが分かる。したがって、光電気変換部１５０が出力する電気信号の電流波形Ｉpd（ｔ）は、次式（１２）で表される。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
ただし、ηは光電気変換部１５０の変換効率であり、Ｉpdは直流電流成分である。上式（１２）を参照すれば分かるように、光電気変換部１５０の出力電気信号から、ω1 の成分（周波数ｆ1 の成分）のみを抽出すれば、図２（ｄ−１）に示すように、光信号ＯＳが有する振幅変調成分が、つまりベースバンド信号ＳBBの電流波形Ｉ（ｔ）が、直接得られることになる。なお、ω1 の成分のみを抽出することは、光電気変換部１５０の後段にバンドパスフィルタを接続することにより容易に実現できる。このように、光電気変換部１５０は、周波数ｆ1 帯の周波数特性を有していればよく、通常のサブキャリア光伝送のような広帯域性を要求されない。
【００５８】
以上の説明では、ベースバンド信号ＳBBは、説明の簡素化の観点から、Ｉ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ）であると、つまり１チャネルの信号であると仮定した。しかしながら、ベースバンド信号ＳBBがマルチチャネルの信号であっても、つまりＩ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ）＋ｃｏｓ（ω2 ｔ）＋…と表されても、１チャネルの信号と同様に、本光送受信装置において復調することができる。 また、ベースバンド信号ＳBBが特にディジタル情報である場合には、変調電気信号Ｓmod の副搬送波ＳＣの成分は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）やオンオフキーイング（On Off Keying ）と呼ばれるディジタル振幅変調されることとなり、これによって本光送受信装置は高品質な情報を光伝送することができるようになる。
【００５９】
また、ディジタル情報のベースバンド信号ＳBB（＝Ｉ（ｔ））で副搬送波ＳＣが両側帯波変調されている場合には、変調電気信号Ｓmod の電圧波形Ｖd （ｔ）は次式（１３）で表される。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
また、この時、外部光変調部１２０から出力される二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）は、次式（１４）のように求められる。
【００６２】
【数１２】
【００６３】
上式（１４）で表される二重変調光信号ＯＳdmodは、光フィルタ部１３０を通過して光信号ＯＳとして光ファイバ１４０を光伝送された後、光電気変換部１５０に入射される。光電気変換部１５０は、上述したように、入射された光信号ＯＳに対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。電気信号の電流波形Ｉpd（ｔ）は、次式（１５）で表される。
【００６４】
【数１３】
【００６５】
上式（１５）において、ｋｍd Ｉ（ｔ）≪１となる。
【００６６】
このように、両側帯波変調の場合には、上式（１５）からも明らかなように、光電気変換部１５０の出力電流波形が、そのまま復調信号として得られることとなる。また、上式（１５）より、Ｉ（ｔ）の１次の変化に対して、Ｉpd（ｔ）は２次の変化を受けることが分かる。したがって、Ｍ−ＡＳＫ（多重ＡＳＫ変調方式）を採用すれば、Ｉ（ｔ）のしきい値間隔に比べて、Ｉpd（ｔ）のしきい値間隔がデシベルで２倍になるため、光信号ＯＳは、光伝送路（光ファイバ）上で発生するおそれがある雑音に対して強くなることが分かる。
【００６７】
なお、ここでは外部光変調部１２０内で合波される主搬送波ＭＣと位相変調された主搬送波との間の位相差をπ／２と仮定したが、位相差がπ／２以外の場合でも基本的には同じ効果が得られる。さらに、マッハツェンダ型の外部光変調器の代わりに電界吸収型の外部光変調器等を使用した場合でも、同じ効果が得られる。
【００６８】
以上説明したように、本光送受信装置では、光信号処理により、ミリ波帯という高周波の電気信号を光伝送し、さらにこの光信号に対して光信号処理をすることにより、従来の光送受信装置で必要であった高周波の電気部品（ミリ波帯のダウンコンバータや復調器）が不要となるのに加え、導波管やセミリジットケーブルといった取り扱いづらい高周波部品が全く不必要となる。これによって、光送受信装置の規模を非常に小型化することが可能となる。
【００６９】
また、ミリ波帯という高周波の電気信号で主搬送波を外部光変調するため、図２（ｂ−１）に示す光スペクトラムにおいて、主搬送波成分と側帯波成分との間の光周波数間隔が広く（ミリ波帯に相当）なり、これによって、光フィルタ部１３０は、現在の技術によって、側帯波成分のみを正確に抽出できる。
【００７０】
なお、第１の実施形態では、外部光変調部１２０は、顕著な技術的効果を奏するように、ミリ波帯の電気変調信号Ｓmod で主搬送波ＭＣを光変調するようにしていた。しかしながら、外部光変調部１２０が、それ以外の周波数帯の電気変調信号Ｓmod で光変調しても、光受信装置１０２は、電気部品（ダウンコンバータや復調器）を必要とすることなく、ベースバンド信号ＳBBを復調できる。つまり、第１の実施形態に係る光送受信装置は、ミリ波帯に限られることなく、より広い周波数帯域に適用できる。
【００７１】
また、第１の実施形態に係る光送受信装置は、ミリ波帯である変調電気信号Ｓmod で直接光変調することが、光源１１０の周波数応答特性を考慮すると難しいので、外部光変調方式を採用していた。しかし、変調電気信号Ｓmod が概ねマイクロ波帯以下であれば、上記周波数応答特性に関わらず、当該変調電気信号Ｓmod で光源１１０を直接駆動し、当該光源１１０の出力光の強度を直接変調することもできる。つまり、本光送受信装置は、直接光変調方式を採用することもできる。また、第１の実施形態に係る光送受信装置では、光送信装置１０１の光フィルタ部１３０が二重変調信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出して光ファイバ１４０に出射していた。しかし、光フィルタ部１３０は光受信装置１０２に備えられていてもよい。この場合、光送信装置１０１は、外部光変調部１２０で生成された二重変調光信号ＯＳdmodを直接光ファイバ１４０に出射する。光受信装置１０２は、前置されている光フィルタ部１３０により、光ファイバ１４０から入射された二重変調光信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出した後、後置されている光電気変換部１５０により、抽出された光信号ＯＳに対して光電気変換を行う。
【００７２】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図３に示す光送受信装置には、光送信装置１０１と、光受信装置１０２とが、光ファイバ１４０を介して光伝送可能に接続される。光送信装置１０１は、光源１１０と、第１及び第２外部光変調部１２０−１及び１２０−２と、光フィルタ部１３０と、局部発振部１７０とを備え、光受信装置１０２は、光電気変換部１５０を備える。
【００７３】
図４（ａ−３）〜（ｂ−３）は、図３に示す光送受信装置の要部（ａ−３）〜（ｂ−３）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【００７４】
以下、図３に示す光送受信装置の動作を、図３及び図４等に基づいて説明する。光送信装置１０１において、光源１１０は、典型的には半導体レーザで構成されており、図２（ａ−１）に示すような一定光周波数νの無変調光を発振し、これを主搬送波ＭＣとして第１外部光変調部１２０−１に出力する。また、局部発振部１７０は、ミリ波帯の一定周波数ｆ0 の電気的な副搬送波ＳＣを第１外部光変調部１２０−１に出力する。第１外部光変調部１２０−１は、例えばマッハツェンダ型の構成を有しており（第１の実施形態参照）、入力された主搬送波ＭＣ（図２（ａ−１）参照）を、入力された副搬送波ＳＣで振幅変調する。これによって、変調光信号ＯＳmod が生成され、第２外部光変調部１２０−２に出力される。この変調光信号ＯＳmod の光スペクトラムは、図４（ａ−３）に示すように、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ0 の整数倍の位置（図示は±ｆ0 のみ）に側帯波（上側帯波及び下側帯波）の成分を有する。
【００７５】
また、周波数ｆ1 の伝送されるべきベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から第２外部光変調部１２０−２に入力される。第２外部光変調部１２０−２もまた、例えばマッハツェンダ型の構成を有しており（第１の実施形態参照）、入力された変調光信号ＯＳmod （図４（ａ−３）参照）を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調する。これによって、二重変調光信号ＯＳdmodが生成される。この二重変調光信号ＯＳdmodの光スペクトラムは、図４（ｂ−３）に示すように、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ0 の整数倍の位置（図示は±ｆ0 のみ）に側帯波（上側帯波及び下側帯波）の成分を有する。また、両側帯波成分の占有周波数帯域は、周波数ｆ1 に依存する。なお、図４（ｂ−３）において、ベースバンド信号ＳBBの成分は主搬送波ＭＣに対しても発生する点で、図２（ｂ−１）に示したものと相違する。
【００７６】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodが光フィルタ部１３０に入力される。図３に示す光送受信装置において、光フィルタ部１３０以降の構成部分は、図１に示す光送受信装置において相当する構成部分と同様の動作を実行する。そのため、第２の実施形態では、上記相当する構成部分の説明を省略することとする。ただし、第２の実施形態の変調方法は、第１の実施形態のものと相違するため、当該第１の実施形態で用いた数式のほとんどが、当該第２の実施形態では適用されないことを注釈しておく。
【００７７】
なお、図３に示す光送受信装置では、第１外部光変調部１２０−１は副搬送波ＳＣを用いて変調し、第２外部光変調部１２０−２はベースバンド信号ＳBBを用いて変調していた。しかし、第１外部光変調部１２０−１がベースバンド信号ＳBBを用いて振幅変調し、第２外部光変調部１２０−２が副搬送波ＳＣを用いて振幅変調してもよい。
【００７８】
また、第２の実施形態に係る光送受信装置でも、光送信装置１０１の光フィルタ部１３０が二重変調信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出して光ファイバ１４０に出射していた。しかし、光フィルタ部１３０は光受信装置１０２に備えられていてもよい。この場合、光送信装置１０１は、第２外部光変調部１２０−２で生成された二重変調光信号ＯＳdmodを直接光ファイバ１４０に出射する。光受信装置１０２は、前置された光フィルタ部１３０により、光ファイバ１４０から入射された二重変調光信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出した後、後置された光電気変換部１５０により光信号ＯＳに対して光電気変換を行う。
【００７９】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。なお、図５には光受信装置を図示していないが、図１又は図３に示す光受信装置１０２を接続できる。
【００８０】
図５に示す光送信装置１０１は、局部発振部１７０と、モードロック光源５１０と、外部光変調部１２０と、光フィルタ部１３０とを備える。
【００８１】
以下、図５に示す光送信装置１０１を、図２、図４及び図５を参照して説明する。
局部発振部１７０は、上述と同様の副搬送波ＳＣを出力する。モードロック光源５１０は、入力された副搬送波ＳＣによりモードロックされ、多モード発振する。このモードロックの方法は、電気駆動又は光注入によるものがあるが、どちらの方法を用いてもよい。ここで、モードロックする周波数の間隔を副搬送波ＳＣの周波数に等しく設定しておけば、モードロック光源５１０からは、図４の（ａ−３）に示した変調光信号ＯＳmod と同様の光信号（正確には、さらに広い光周波数帯域に多モードで発振しているが、便宜上、この光信号も変調光信号ＯＳmod と称する）が、外部光変調部１２０に出力される。
【００８２】
また、上述と同様のベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から外部光変調部１２０に入力される。外部光変調部１２０は、入力された変調光信号ＯＳmod を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調することにより、図４の（ｂ−５）に示した二重変調光信号ＯＳdmodを生成し出力する。
【００８３】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodが光フィルタ部１３０に入力されるが、上述したように、光フィルタ部１３０以降の構成部分は、図１又は図３において相当する構成部分と同様であるため、その説明を省略する。
【００８４】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図６に示す光送受信装置は、図１に示す光送受信装置と比較すると、光分岐部３１０と、第２光電気変換部３２０と、波長制御部３３０とをさらに備える点で相違する。双方の光送受信装置の間にはそれ以外に相違点は無いので、相当する構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、図１に示す光電気変換部１５０、及び光ファイバ１４０を伝送される光信号ＯＳは、説明の便宜上、この第４の実施形態では、図６を参照すれば分かるように第１光電気変換部１５０及び第１光信号ＯＳ1 と称することを、ここで注釈しておく（図６参照）。
【００８５】
以下、第４の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図６に基づいて、図１に示す光送受信装置との相違点を中心に説明する。
【００８６】
図６において、光信号ＯＳは、第１の実施形態で説明したように、光フィルタ部１３０から出力され、光分岐部３１０に入力される。光分岐部３１０は、入力された光信号ＯＳを、第１光信号ＯＳ1 と第２光信号ＯＳ2 とに２分岐して、第１光信号ＯＳ1 を光ファイバ１４０へ出射し、第２光信号ＯＳ2 を第２光電気変換部３２０に出力する。この第１光信号ＯＳ1 は、光ファイバ１４０を伝送された後、第１光電気変換部１５０によって、第１の実施形態での説明と同様に処理される。
【００８７】
第２光電気変換部３２０もまた、入力された第２光信号ＯＳ2 に対して光電気変換を行って電気信号を出力する。以下、この電気信号を検出用信号Ｓdet と称する。
【００８８】
波長制御部３３０は、予め定められた時間間隔で、入力される検出用信号Ｓdet の平均値を検出する。そして、波長制御部３３０は、検出した平均値の中から最大値Ｖmax を選択して、当該最大値Ｖmax が常に検出されるように、光源１１０の温度又はバイアス電流を制御して、主搬送波ＭＣの波長（光周波数）を制御する。
【００８９】
光送受信装置では、経年変化や周囲温度の変化により、光源１１０の発振波長及び／又は光フィルタ部１３０の通過帯域が、予め定められた発振波長及び／又は通過帯域からずれる場合がある。このようなずれが生じると、光フィルタ部１３０は、二重変調光信号ＯＳdmodが含む各成分（主搬送波成分及び両側帯波成分）の中から、上側帯波の成分又は下側帯波の成分のみを正確に抽出できなくなる。しかしながら、第４の実施形態に係る光送受信装置によれば、波長制御部３３０が、光信号ＯＳをモニタして、光源１１０の発振波長をフィードバック制御しているので、上記のようなずれが生じても、これを補正することができ、これによって、光フィルタ部１３０は、一方の側帯波のみを常に正確に抽出できるようになる。
【００９０】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図７に示す光送受信装置は、大略的には、図１に示す光送受信装置と比較して、第２光ファイバ１４０−２を介して光送信装置１０１と光伝送可能に接続された第２光受信装置１０２−２をさらに備える点で相違する。双方の光送受信装置の間にはそれ以外に相違点は無いので、相当する構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明を簡素化する。なお、図１に示されていた光ファイバ１４０、光受信装置１０２及び光電気変換部１５０は、説明の便宜上、第５の実施形態では、第１光ファイバ１４０−１、第１光受信装置１０２−１及び第１光電気変換部１５０−１と称することを、また、図１に示されていた光信号ＯＳもまた、第１光信号ＯＳ1 と称することを、ここで注釈しておく。
【００９１】
また、図７に示す光送信装置１０１は、図１に示す光送信装置１０１と比較すると、光フィルタ部１３０に代えて、光フィルタ部７１０を備える点で相違する。さらに、第２光受信装置１０２−２は、第２光電気変換部１５０−２を備える。
【００９２】
図８（ａ−７）〜（ｆ−７）は、図７に示す光送受信装置の要部（ａ−７）〜（ｆ−７）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【００９３】
以下、第５の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図７及び図８に基づいて、図１に示す光送受信装置との相違点を中心に説明する。
光送信装置１０１において、ベースバンド変調部１８０は、第１の実施形態で説明したように、本光送信装置１０１の外部から入力されたベースバンド信号ＳBBで、局部発振部１７０から入力された副搬送波ＳＣを、変調度ｍd で振幅変調して、変調電気信号Ｓmod を生成する。今、このベースバンド信号ＳBBの電流波形をＩ（ｔ）とする。この変調電気信号Ｓmod の電圧波形Ｖd （ｔ）は、前式（２）で表され、外部光変調部１２０に出力される。
【００９４】
光源１１０は、図８（ａ−７）に示すような光スペクトラムの主搬送波ＭＣを出力する。なお、この図８（ａ−７）は図２（ａ−１）と同一である。外部光変調部１２０は、第１の実施形態で説明したように、ベースバンド変調部１８０から入力される変調電気信号Ｓmod で、光源１１０から入力される主搬送波ＭＣを振幅変調して、図８（ｂ−１）に示すような光スペクトラムの二重変調光信号ＯＳdmodを生成して出力する。なお、図８（ｂ−７）の光スペクトラムは、図２（ｂ−１）のものと同一である。また、この二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）は、第１の実施形態で説明したように、最終的に前式（７）のように数式化される。
【００９５】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodは光フィルタ部７１０に入力される。光フィルタ部７１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを、図８（ｂ−７）に示すように、帯域Ｂ1 に含まれる下側帯波の成分と、帯域Ｂ2 に含まれる上側帯波及び主搬送波の成分とに分割するように、その通過光周波数帯域を設定されている。光フィルタ部７１０は、分割された下側帯波の成分を、第１光信号ＯＳ1 として第１光ファイバ１４０−１に出射し、また、分割された上側帯波及び主搬送波の成分を、第２光信号ＯＳ2 として第２光ファイバ１４０−２に出射する。
【００９６】
ここで、光フィルタ部７１０の詳細な構成及び動作を、図８及び図９に基づいて説明する。図９において、光フィルタ部７１０は、端子１、２及び３を有する光サーキュレータ部９１０と、光ファイバグレーティング部９２０とを含む。ここで、端子１、２及び３は、外部光変調部１２０、光ファイバグレーティング部９２０及び光ファイバ１４０−１と接続される。
【００９７】
外部光変調部１２０から光サーキュレータ部９１０の端子１に入力された二重変調光信号ＯＳdmodは、端子２に接続される光ファイバグレーティング部９２０のみにそのまま出力される。光ファイバグレーティング部９２０は、狭帯域の光ノッチフィルタであって、入力される二重変調光信号ＯＳdmodのうち、図８（ｂ−７）に示す帯域Ｂ1 に含まれる成分のみを反射するように設定されている。したがって、上記第１光信号ＯＳ1 が反射され、その結果、端子２から再び光サーキュレータ部９１０に入射され、端子３に接続される第１光ファイバ１４０−１のみにそのまま出射される。
【００９８】
また、光ファイバグレーティング部９２０では、入力される二重変調光信号ＯＳdmodのうち、反射帯域外（帯域Ｂ1 以外）の成分を透過するので、上記第２光信号ＯＳ2 が第２光ファイバ１４０−２に出射される。
【００９９】
以上のように、光フィルタ部７１０は、既存の光部品である光サーキュレータと光ファイバグレーティングとを組み合わせることによって、簡単な構成で狭帯域の光フィルタリング処理を実現できる。
【０１００】
この第１光信号ＯＳ1 の光スペクトラムは、図８（ｃ−７）に示すように、光周波数ν−ｆ0 の近傍の光周波数帯域に含まれる。この第１光信号ＯＳ1 の電界強度波形ＥOS1 （ｔ）は次式（１６）で表される。また、次式（１６）を整理すると、次式（１７）が得られる。
【０１０１】
【数１４】
【０１０２】
【数１５】
【０１０３】
ここで、上式（１６）においてｍ'及びＫは前式（１０）及び（１１）で表される。
また、上記第２光信号ＯＳ2 の光スペクトラムは、図８（ｄ−１）に示すように、光周波数ν近傍からν＋ｆ0 近傍の光周波数帯域に含まれる。この第２光信号ＯＳ2 の波形ＥOS2 （ｔ）は次式（１８）で表される。
【０１０４】
【数１６】
【０１０５】
また、上式（１８）を、ｍ'及びＫを用いて整理すると、次式（１９）が得られる。
【０１０６】
【数１７】
【０１０７】
以上、数式及び図８等に基づいて説明したような、第１光信号ＯＳ1 及び第２光信号ＯＳ2 が、第１光ファイバ１４０−１及び第２光ファイバ１４０−２により伝送され、第１光受信装置１０２−１及び第２光受信装置１０２−２に入射される。これによって、両光信号ＯＳ1 及びＯＳ2 は遠隔地へと伝送される。
【０１０８】
まず、第１光受信装置１０２−１において、第１光電気変換部１５０−１は、入射された第１光信号ＯＳ1 に対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。この第１光信号ＯＳ1 は、図８（ｃ−７）を参照すれば、光周波数ν−ｆ0 の搬送波が、ベースバンド信号ＳBB（＝ｃｏｓ２πｆ1 ｔ）で振幅変調されたもの、と等価であることが分かる。したがって、第１光電気変換部１５０−１が出力する電気信号の電流波形Ｉpd1 （ｔ）は、前式（１２）と同様に、次式（２０）で表される。
【０１０９】
【数１８】
【０１１０】
ただし、η1 は第１光電気変換部１５０−１の変換効率であり、Ｉpd1 は直流電流成分である。上式（２０）を参照すれば理解できるように、第１光電気変換部１５０−１が出力する電気信号から、バンドパスフィルタ等を用いて周波数ｆ1 の成分のみを抽出すれば、図８（ｅ−７）に示すように、第１光信号ＯＳ1 が有する振幅変調成分が、つまりベースバンド信号ＳBBの電流波形Ｉ（ｔ）が、直接得られることになる。なお、周波数ｆ1 の成分のみを抽出することは、光電気変換部１５０の後段にバンドパスフィルタを接続することにより容易に実現できる。ここで、第１光電気変換部１５０−１には、このベースバンド信号ＳBBを得られるだけの周波数帯域があればよい。
【０１１１】
次に、第２光受信装置１０２−２において、第２光電気変換部１５０−２は、入射された第２光信号ＯＳ2 に対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。この第２光信号ＯＳ2 は、図８（ｆ−７）を参照すれば、主搬送波ＭＣが前述の電気変調信号Ｓmod （ベースバンド信号ＳBBで副搬送波ＳＣを振幅変調した信号）で単側帯波変調（Single SideBand Modulation）されたもの、と等価であることが分かる。したがって、第２光電気変換部１５０−２が出力する電気信号の電流波形Ｉpd2 （ｔ）は、次式（２１）で表される。
【０１１２】
【数１９】
【０１１３】
ここで、η2 は第２光電気変換部１５０−２の変換効率であり、Ｉpd2 は直流電流成分である。上式（２１）を参照すれば理解できるように、第２光電気変換部１５０−２が出力する電気信号から、バンドパスフィルタ等を用いて周波数ｆ0 の成分のみを抽出すれば、図８（ｆ−７）に示すように、第２光信号ＯＳ2 が有する振幅変調成分が、つまり周波数ｆ0 帯の電気変調信号Ｓmod が、直接にかつ当然に得られることになる。なお、周波数ｆ0 帯の成分のみを抽出することは、光電気変換部１５０の後段にバンドパスフィルタを接続することにより容易に実現できる。ここで、第２光電気変換部１５０−２には、この電気変調信号Ｓmod を得られるだけの周波数帯域があればよい。
【０１１４】
以上のように、図７に示す光送信装置１０１は、主搬送波ＭＣを二重変調して得られる二重変調光信号ＯＳdmodを、光フィルタリングにより一方の側帯波の成分と主搬送波及び他方の側帯波の成分とに分割し、それぞれを光伝送する。そして、第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、それぞれを別個に光電気変換することによって、ベースバンド信号ＳBBと電気変調信号Ｓmod とを得ることができる。こうして、本光送受信装置は、同一の光源１１０を用いてベースバンド信号ＳBBとこれで副搬送波ＳＣを振幅変調した電気変調信号Ｓmod とを同時に光伝送できる。
【０１１５】
なお、第５の実施形態では、光フィルタ部７１０は、下側帯波の成分と、上側帯波及び主搬送波の成分とに帯域分割していたが、上側帯波の成分と、下側帯波及び主搬送波の成分とに帯域分割してもよい。
【０１１６】
また、図８（ｆ−７）に示す電気変調信号Ｓmod は、ｆ0 がマイクロ波帯やミリ波帯の場合、無線伝送するのに好適である。そこで、第２光電気変換部１５０−２の後段に、電気変調信号Ｓmod を空間に放射できるアンテナ（図示せず）を設け、電気変調信号Ｓmod を当該アンテナへ導くことにより、この光送受信装置と無線伝送システムとを容易に接続できる。
【０１１７】
また、第５の実施形態は、ベースバンド変調部１８０から出力される電気変調信号Ｓmod がマイクロ波帯やミリ波帯である場合、かかる高周波の電気変調信号Ｓmod で光源１１０を直接光変調することは、周波数応答特性を考慮すると難しいので、光送信装置１０１は外部光変調方式を採用していた。しかし、ベースバンド変調部１８０から出力される電気変調信号Ｓmod が概ねマイクロ波帯以下であれば、上記周波数応答特性に関わらず、当該電気変調信号Ｓmod で光源１１０を直接駆動し、当該光源１１０の出力光の強度を直接変調することもできる。つまり、本光送受信装置は、直接光変調方式を採用することもできる。
【０１１８】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す光送受信装置は、大略的には、図３に示す光送受信装置と比較すると、第２光ファイバ１４０−２を介して光送信装置１０１と光伝送可能に接続された第２光受信装置１０２−２をさらに備える点で相違する。双方の光送受信装置の間にはそれ以外に相違点は無いので、相当する構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明を簡素化する。なお、図３に示されていた光ファイバ１４０、光受信装置１０２及び光電気変換部１５０は、説明の便宜上、第６の実施形態では、第１光ファイバ１４０−１、第１光受信装置１０２及び第１光電気変換部１５０−１と称することを、また、図３に示されていた光信号ＯＳもまた、第１光信号ＯＳ1 と称することを、ここで注釈しておく。
【０１１９】
また、図１０に示す光送信装置１０１は、図３に示す光送信装置１０１と比較すると、光フィルタ部１３０に代えて、光フィルタ部７１０を備える点で相違する。さらに、第２光受信装置１０２−２は、第２光電気変換部１５０−２を備える。 また、図１１（ａ−１０）〜（ｆ−１０）は、図１０に示す光送受信装置の要部（ａ−１０）〜（ｆ−１０）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【０１２０】
以下、第６の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図１０及び図１１等に基づいて、図３に示す光送受信装置との相違点を中心に説明する。光送信装置１０１において、光源１１０は、第２の実施形態で説明したように、図８（ａ−７）に示すような光スペクトラムの主搬送波ＭＣを第１外部光変調部１２０−１に出力する。また、局部発振部１７０は、前述と同様の副搬送波ＳＣを第１外部光変調部１２０−１に出力する。第１外部光変調部１２０−１は、第２の実施形態で説明したように、入力された主搬送波ＭＣを、入力された副搬送波ＳＣで振幅変調して変調光信号ＯＳmod を生成し、第２外部光変調部１２０−２に出力する。この変調光信号ＯＳmod の光スペクトラムは、図１１（ａ−１０）に示すように、図４（ａ−３）の光スペクトラムと同一であるため、詳説を省略する。
【０１２１】
また、第２の実施形態で説明したように、ベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から第２外部光変調部１２０−２に入力される。第２外部光変調部１２０−２もまた、第２の実施形態で説明したように、入力された変調光信号ＯＳmod を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調して二重変調光信号ＯＳdmodを生成する。この二重変調光信号ＯＳdmodの光スペクトラムは、図１１（ｂ−１０）に示すように、図４（ｂ−３）の光スペクトラムと同一であるため、詳説を省略する。
【０１２２】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodは光フィルタ部７１０に入力される。光フィルタ部７１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを、図１１（ｂ−１０）に示すように、帯域Ｂ1 に含まれる下側帯波の成分と、帯域Ｂ2 に含まれる上側帯波及び主搬送波の成分とに分割するように、その通過光周波数帯域を設定されている。光フィルタ部７１０は、分割された下側帯波の成分を、第１光信号ＯＳ1 として第１光ファイバ１４０−１に出射し、また、分割された上側帯波及び主搬送波の成分を、第２光信号ＯＳ2 として第２光ファイバ１４０−２に出射する。この第１光信号ＯＳ1 の光スペクトラムは、図１１（ｃ−１０）に示すように、光周波数ν−ｆ0 の近傍の光周波数帯域に含まれる。また、上記第２光信号ＯＳ2 の光スペクトラムは、図１１（ｄ−１０）に示すように、光周波数ν近傍からν＋ｆ0 近傍の光周波数帯域に含まれる。
【０１２３】
以上説明したような、第１光信号ＯＳ1 及び第２光信号ＯＳ2 は、第５の実施形態で説明したように、第１光受信装置１０２−１及び第２光受信装置１０２−２に入射される。これによって、両光信号ＯＳ1 及びＯＳ2 は遠隔地へと伝送される。
【０１２４】
第１光受信装置１０２−１及び第２光受信装置１０２−２は、第５の実施形態と同様に動作することによって、図１１（ｅ−１０）に示すようなスペクトラムを有するベースバンド信号ＳBB、及び、図１１（ｆ−１０）に示すようなスペクトラムを有する電気変調信号（ベースバンド信号で副搬送波を振幅変調した信号）Ｓmod とを出力する。なお、図１１（ｆ−１０）において、電気変調信号Ｓmod は、図８（ｆ−７）の電気変調信号Ｓmod とを略同一に示されている。しかし、正確には、主搬送波ＭＣの側帯波成分（ハッチング部参照）の影響で、図１１（ｆ−１０）に示す電気変調信号Ｓmod は、図８（ｆ−７）に示す電気変調信号Ｓmod よりも若干大きな歪みを生じている。ただし、第６の実施形態の変調方法は、第５の実施形態のものと相違するため、当該第５の実施形態で用いた数式のほとんどが、当該第６の実施形態では適用されないことを注釈しておく。
【０１２５】
以上のように、図１０に示す光送信装置によれば、主搬送波ＭＣを二重変調（主搬送波を副搬送波で振幅変調して得られる変調光信号ＯＳmod を、さらにベースバンド信号ＳBBで振幅変調）して得られる二重変調光信号ＯＳdmod（図１１（ｂ−１０）参照）を、光フィルタリングにより一方の側帯波の成分と主搬送波及び他方の側帯波の成分とに光スペクトラムを分割し、それぞれを光伝送する。そして、第１光受信装置及び第２光受信装置は、それぞれを個別的に光電気変換することによって、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）と電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）とを得ることができる。こうして、本光送受信装置も、同一の光源１１０を用いてベースバンド信号とこれで副搬送波を振幅変調した信号とを同時に光伝送する。
【０１２６】
なお、図１０に示す光送受信装置においても、光フィルタ部７１０は、上側帯波の成分と、下側帯波及び主搬送波の成分とに帯域分割してもよい。
【０１２７】
また、図１０に示す光送受信装置もまた、図７に示す光送受信装置と同様に、第２光電気変換部１５０−２の後段にアンテナ（前述）を設け、電気変調信号Ｓmod を当該アンテナへ導くことにより、無線伝送システムと容易に接続できる。
【０１２８】
さらに、図１０に示す光送受信装置では、第１外部光変調部１２０−１は副搬送波を用いて変調し、第２外部光変調部１２０−２はベースバンド信号を用いて変調していた。しかし、第１外部光変調部１２０−１がベースバンド信号を用いて振幅変調し、第２外部光変調部１２０−２が副搬送波を用いて振幅変調してもよい。
【０１２９】
（第７の実施形態）
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１２に示す光送受信装置は、図１０に示す光送受信装置と比較すると、光送信装置１０１が光フィルタ部７１０に代えて光分岐部１２１０を備える点と、第１光受信装置１０２−１が低域通過フィルタ部１２２０をさらに備える点と、第２光受信装置１０２−２が高域通過フィルタ部１２３０をさらに備える点とが異なる。それ以外の構成については、図１０に示す光送受信装置と同様であるため、相当する構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
以下、図１２に示す光送受信装置の動作を、図１１及び図１２等に基づいて説明する。 第２外部光変調部１２０−２は、第６の実施形態と同様の二重変調光信号ＯＳdmod（図１１（ｂ−１０参照））を生成し光分岐部１２１０に出力する。光分岐部１２１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを、多分岐（本説明では２分岐）し、光ファイバ１４０−１及び１４０−２に出射する。
【０１３１】
２分岐された二重変調光信号ＯＳdmodの一方及び他方は、この後、光ファイバ１４０−１及び１４０−２を伝送され、第１光電気変換部１５０−１及び第２光電気変換部１５０−２に入射される。第１光電気変換部１５０−１及び第２光電気変換部１５０−２は、二重変調光信号ＯＳdmodを光電気変換して出力する。なお、第１光電気変換部１５０−１及び第２光電気変換部１５０−２の受光電流には、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）の成分及び電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）の成分が当然に含まれる。
【０１３２】
第１光電気変換部１５０−１から出力された電気信号は低域通過フィルタ部１２２０に入力され、当該電気信号のうち低域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１２２０を通過し出力される。これによって、第２の実施形態と同様に、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）を得ることができる。
【０１３３】
一方、第２光電気変換部１５０−２から出力された電気信号は高域通過フィルタ部１２３０に入力され、当該電気信号のうち高域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１２３０を通過し出力される。これにより、第２の実施形態と同様に、電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）を得ることができる。
【０１３４】
以上のように、図１２に示す光送信装置によれば、図１０に示す光送受信装置と同様の主搬送波ＭＣを二重変調した二重変調光信号ＯＳdmodを多分岐し、それぞれを光伝送する。そして、第１光受信装置及び第２光受信装置は、それぞれを個別的に光電気変換した後、低域及び高域フィルタリングすることによって、ベースバンド信号ＳBBと電気変調信号Ｓmod とを得ることができる。こうして、本光送受信装置も、同一の光源１１０を用いてベースバンド信号と電気変調信号とを同時に光伝送できる。
【０１３５】
なお、上述した第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、光電気変換可能な周波数帯域が互いに異なる第１及び第２光電気変換部１５０−１及び１５０−２を備えていた。しかし、第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、互いに同一であって、かつ二重変調光信号ＯＳdmodを一括して光電気変換できるような広い周波数帯域を有する光電気変換部を備えてもよい。かかる場合も、第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、低域及び高域フィルタリングすることによって、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod を得ることができる。
なお、本実施形態に係る光送信装置１０１として、第６の実施形態で説明した以外のものを適用しても良い。
【０１３６】
（第８の実施形態）
また、図１２に示す光送受信装置では、互いに構成が異なる２種類の光受信装置が接続されていた。しかし、光受信装置が以下のように構成されれば、光送受信装置に１種類の光受信装置しか接続されていなくとも、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod 両方を得ることができる。以下、このような光受信装置について、その構成を示す図１３に基づいて説明する。
【０１３７】
図１３に示す光送受信装置には、光送信装置１０１と、１つ以上の光受信装置１０２とが、光ファイバ１４０を介して光伝送可能に接続される。図１３に示す光送信装置１０１は、図１２に示す光送信装置１０１の構成と同様であるため、その説明を省略する。図１３に示す光受信装置１０２は、図１２に示す光受信装置１０２−１又は１０２−２と比較して相違する構成を有しており、光電気変換部１５０と、分配器１３１０と、低域通過フィルタ部１３２０と、高域通過フィルタ部１３３０とを備える。
【０１３８】
上述からも明らかなように、光送信装置１０１から出射された二重変調光信号ＯＳdmodは、各光ファイバ１４０を伝送され、光受信装置１０２の光電気変換部１５０に入射される。光電気変換部１５０は、低域から高域までを光電気変換できる広帯域特性を有しており、二重変調光信号ＯＳdmodを一括的に光電気変換し、これによって得られる電気信号を分配器１３１０に出力する。この電気信号は、分配器１３１０によって多分配される（本説明では２分配とする）。分配器１３１０により２分配された電気信号の一方は低域通過フィルタ部１３２０に入力され、当該電気信号のうち低域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１３２０を通過し出力される。これによって、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）が得られる。
【０１３９】
また、分配器１３１０により２分配された電気信号の他方は高域通過フィルタ部１３３０に入力され、当該電気信号のうち高域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１３３０を通過し出力される。これによって、電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）が得られる。
【０１４０】
以上のように、光送受信装置は、図１３に示す光受信装置を１台備えていれば、図１２に示す光送受信装置と同様に、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod 両方を得ることができる。
【０１４１】
なお、図１３には、複数（図示は２台）の光受信装置１０２が接続されている。しかし、光受信装置１０２の台数は、光送受信装置の構築条件に応じて１台であってもよい。かかる場合には、光分岐部１２１０は不要となり、第２外部光変調部１２０−２が光ファイバ１４０に二重変調光信号ＯＳdmodを出射する。
【０１４２】
また、第７及び第８の実施形態に係る光送受信装置において、第１の外部光変調部１２０−１と第２の外部光変調部１２０−２とは、図１１を参照すれば明らかなように、両側帯波振幅変調方式により振幅変調していた。しかし、第１の外部光変調部１２０−１と第２の外部光変調部１２０−２とが、単側帯波振幅変調方式により振幅変調してもよい。この単側帯波振幅変調方式によれば、二重変調光信号ＯＳdmodは、まず、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を有する。この二重変調光信号ＯＳdmodは、さらに、光周波数νに対して高い周波数側又は低い周波数側であって、かつ当該光周波数νから光周波数ｆ0 の位置に上側帯波又は下側帯波の成分を有する。このような光信号ＯＳdmodは、各光ファイバを伝送されるが、両側帯波振幅変調の場合と比較して当該光ファイバ１４０で波長分散の影響を受けにくくなるため、より長距離を光伝送されうる。
【０１４３】
（第９の実施形態）
図１４は、本発明の第９の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。なお、図１４には光受信装置を図示していないが、図１２に示す光受信装置１０２−１及び１０２−２又は、図１３に示す光受信装置１０２を接続できる。図１４に示す光送信装置１０１は、図５に示す光送信装置１０１と比較すると、光フィルタ部１３０に代えて、光分岐部１２１０を備える点で相違する。それ以外に相違点は無いため、相当する構成部分には同一の参照符号を付している。また、光分岐部１２１０についても、図１２等を参照して説明している。そのため、図１４に示す光送信装置１０１の動作に関しては、これらより明らかであるため、その説明を簡素化する。
【０１４４】
モードロック光源５１０は、局部発振部１７０から入力された副搬送波ＳＣによりモードロックされ、多モード発振する。モードロックの周波数間隔を副搬送波ＳＣの周波数に等しく設定しておけば、変調光信号ＯＳmod （図１１（ａ−１０）参照）がモードロック光源５１０から外部光変調部１２０に出力される。外部光変調部１２０は、入力された変調光信号ＯＳmod 及び外部から入力されたベースバンド信号ＳBBに基づいて二重変調光信号ＯＳdmod（図１１（ｂ−１０）参照）を生成し、光分岐部１２１０に出力する。光分岐部１２１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを多分岐した後、各光ファイバ１４０に出射する。 なお、図１４に示す光送受信装置においても、光受信装置１０２は少なくとも１台接続されていればよく、１台の場合には、光分岐部１２１０は不要となり、外部光変調部１２０が光ファイバ１４０に二重変調光信号ＯＳdmodを出射する。
【０１４５】
（第１０の実施形態）
図１５は、本発明の第１０の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。なお、図１５には光受信装置を図示していないが、図１２に示す光受信装置１０２−１及び１０２−２又は、図１３に示す光受信装置１０２を接続できる。図１５に示す光送信装置１０１は、第１光源１５１０−１と、第２光源１５１０−２と、外部光変調部１２０と、光合波部１５２０と、光分岐部１２１０とを備えている。なお、図１５の光送信装置１０１において、図１４の光送信装置の構成部分に相当するものについては、同一の参照符号を付し、その説明を簡素化することとする。
【０１４６】
図１６（ａ−１５）〜（ｄ−１５）は、図１５に示す光送装置の要部（ａ−１５）〜（ｄ−１５）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【０１４７】
以下、第１０の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図１５及び図１６に基づいて説明する。光送信装置１０１において、第１光源１５１０−１は、光周波数νの第１無変調光ＵＭＬ1 を外部光変調部１２０に出力する。この第１無変調光ＵＭＬ1 は、図１６（ａ−１５）に示すような光スペクトラムを有する。また、周波数ｆ1 のベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から外部光変調部１２０に入力される。外部光変調部１２０は、第２の実施形態で説明したように、入力された第１無変調光ＵＭＬ1 を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調して変調光信号ＯＳmod を生成する。この変調光信号ＯＳmod の光スペクトラムは、図１６（ｂ−１５）に示すように、中心光周波数νに第１無変調光ＵＭＬ1 の成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ1 の整数倍の位置（図示は±ｆ1 のみ）に側帯波の成分を有する。このような変調光信号ＯＳmod は、光合波部１５２０に入力される。
【０１４８】
第２光源１５１０−２は、上記光周波数νから所定光周波数だけ離れた第２無変調光ＵＭＬ2 を光合波部１５２０に出力する。この所定光周波数は、前述の副搬送波ＳＣの周波数ｆ0 に相当する光周波数とする。この第２無変調光ＵＭＬ2 は、図１６（ｃ−１５）に示すような光スペクトラムを有する。光合波部１５２０は、入力された変調光信号ＯＳmod と第２無変調光ＵＭＬ2 とを、それらの偏波が合わさるように合波し、光信号ＯＳとして光分岐部１２１０に出力する。この光信号ＯＳは、変調光信号ＯＳmod と第２無変調光ＵＭＬ2 とが単に合波されるため図１６（ｄ−１５）に示すような光スペクトラムを有する。この光信号ＯＳの光スペクトラムは、この図１６（ｄ−１５）を参照すれば、第８の実施形態において説明した単側帯波振幅変調方式を適用した場合と同様のものであることが分かる。したがって、図１５のように構成された光送信装置１０１もまた、第８の実施形態において説明した単側帯波振幅変調方式を適用した場合と同様の効果を奏することとなる。さらに、本実施形態では、第８の実施形態のように局部発振部１７０を用いることなく、２台の光源（第１光源１５１０−１及び第２光源１５１０−２）のみを用いて、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod を光伝送することができる。これによって、第８の実施形態等では、第１外部光変調部１２０−１及び第２外部光変調部１２０−２で電気光変換を２度行う必要があったが、本実施形態の光送信装置１０１は外部光変調部１２０で電気光変換が１度しか行われない。このように、電気光変換の回数を少なくすることにより、低損失な光伝送を実現できる。さらに、本実施形態の光送信装置１０１は、副搬送波を伝送すべき電気信号で振幅変調するための電気部品を必要としない。つまり、本実施形態によれば、相対的に高周波である副搬送波帯に対応した高価で加工の難しい電気部品が不要となる。これに伴って、光送受信装置を簡単にかつ低コストで構成することが可能となる。さらに、２台の光源の発振光周波数は、それぞれのバイアス電流及び周囲温度を変化させることにより、容易に変化させることができる。そのため、光受信装置側で得られる電気変調信号Ｓmod の周波数帯を容易に変化させることができる。
【０１４９】
なお、第１０の実施形態では、図１６を参照すれば分かるように、第１光源１５１０−１の発振光周波数がνであり、第２光源１５１０−２の発振光周波数がν＋ｆ0 であるとして説明した。しかし、第２光源１５１０ー２の発振光周波数はν−ｆ0 であっても良い。
【０１５０】
以上の各実施形態において、ベースバンド信号がアナログ情報の場合、当該アナログ情報を副搬送波ＳＣに乗せて光伝送すると、光電気変換部１５０、１５０−１及び１５０−２は典型的には光信号を自乗検波するため、２次高調波が妨害となる場合がある。そこで、光送信装置１０１側では、アナログ情報のベースバンド信号がアナログ／ディジタル変換され、これによって得られるディジタル情報であるベースバンド信号が副搬送波に乗せられて光伝送される。光受信装置１０２等は、このような光信号を光電気変換後にディジタル／アナログ変換する。これによって、光送受信装置は、高調波妨害を受けない高品質な情報を伝送できるようになる。
【０１５１】
また、各実施形態に係る光送受信装置では、ベースバンド信号が外部から入力されるような構成となっていた。しかし、このベースバンド信号を中間周波数の搬送波に所定の変調方式（振幅変調、周波数変調又は位相変調）を用いて予め乗せておく。そして、中間周波数の搬送波を変調して得られる信号を、局部発振部１７０から出力される副搬送波ＳＣに乗せた後に光伝送すれば、各実施形態の光受信装置では、中間周波数の搬送波とこれで副搬送波ＳＣを変調した信号とを得ることができ、変調方式によらない光伝送が可能となる。なお、上記中間周波数は、副搬送波ＳＣの周波数ｆ0 よりも低い周波数に限定されるが、これは、中間周波数の搬送波の成分がν±ｆ0 の間に含まれていなければ、正確に光電気変換やフィルタリングをすることが難しいからである。
【０１５２】
また、各実施形態に係る光送受信装置では、互いに周波数の異なる中間周波数の搬送波を複数用意しておき、異なるベースバンド信号をそれぞれ異なる中間周波数の搬送波に乗せ、さらに周波数分割多重方式を採用することで、これらを一括して光伝送することができる。
【０１５３】
また、各実施形態に係る光送受信装置に、時分割多重接続又は符号分割多重接続とを採用することにより、互いに異なるベースバンド信号を１波の中間周波数の搬送波に多重して伝送することも可能となる。さらに、周波数分割多重接続と、時分割多重接続又は符号分割多重接続とを併用することにより、より多数の情報を多重して伝送することができる。
【０１５４】
以上のように、二重に振幅変調された光信号を光フィルタリングにより、一方の側帯波の成分と主搬送波及び他方の側帯波の成分とに光スペクトラムを分割して、それぞれ光伝送することによって、これらを光電気変換後、伝送すべきベースバンド信号及びこれで副搬送波を変調した電気変調信号を、同時に得ることができる。この電気変調信号は、マイクロ波帯やミリ波帯であれば無線伝送するのに好適である。したがって、本光送受信装置によれば、光ファイバによる有線通信網と、電気変調信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号）を利用した無線伝送システムとを融合したシステムを構築できる。しかも、光送信装置では光源を１つしか用いておらず、光送受信装置の構築や保守のコスト等の面で有利となる。
【０１５５】
また、一般に使用されている１．３μｍ帯のシングルモードファイバに伝送損失が最も小さい１．５μｍ帯の光信号を伝送させた場合、ミリ波帯のような高周波の信号で通常の振幅変調された光信号では分散による変調成分の消滅が数ｋｍで生じるが、本光送受信装置では、一方の側帯波の成分のみを有する振幅変調された光信号を受光するため、分散の影響を受けないという特徴も有する。
【０１５６】
また、１．５μｍ帯の光信号を使用することで、光増幅器(EDFA;Erbium DopedFiber Amplifier) を使用することもできるため、受光感度の改善も可能である。
【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受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す光送受信装置の要部（ａ−１）〜（ｄ−１）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 図３に示す光送受信装置の要部（ａ−３）〜（ｂ−３）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図５】 本発明の第３の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の第４の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第５の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 図７に示す光送受信装置の要部（ａ−７）〜（ｆ−７）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図９】 光フィルタ部７１０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】 本発明の第６の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０に示す光送受信装置の要部（ａ−１０）〜（ｆ−１０）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図１２】 本発明の第７の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 本発明の第８の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第９の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の第１０の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。
【図１６】 図１５に示す光送信装置の要部（ａ−１５）〜（ｄ−１５）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図１７】 従来用いられていた第１光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 従来用いられていた第２光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…光送信装置
１１０…光源
１２０…外部光変調部
１３０，７１０…光フィルタ部
１２０−１…第１外部光変調部
１２０−２…第２外部光変調部
５１０…モードロック光源
１７０…局部発振部
１８０…ベースバンド変調部
１９０…アンテナ部
１０２…光受信装置
１５０…光電気変換部
１５０−１…第１光電気変換部
１５０−２…第２光電気変換部
１４０…光ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送受信装置に関し、より特定的には、光送信装置と光受信装置とが光伝送可能に接続された光送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報を光に乗せて伝送する光伝送は、低損失・広帯域性から将来の高速通信網に広く用いられると、期待されている。例えば、電気的な高周波信号を光伝送するための光送受信装置（以下、第１光送受信装置と称する）や、ベースバンド信号を光伝送するための光送受信装置（以下、第２光送受信装置と称する）等が提案されている。以下、これらの２つの光送受信装置に関して、図面を参照して具体的に説明する。
【０００３】
まず、第１の光送受信装置について説明する。近年、携帯電話又はＰＨＳ(Personal Handyphone System ) 等の無線サービスが急速に拡大している。そのため、より一層高い周波数の利用が検討されており、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波帯を利用したマイクロセルシステム又はピコセルシステムが検討されつつある。かかるセルシステムでは、制御局と接続された多数の無線基地局からミリ波帯の高周波信号が放射され、無線サービスが提供される。このセルシステムは、様々な利点を有している。第１に、ミリ波帯の信号は、空間での伝搬損失が大きいため、隣り合うセルに対して悪影響を及ぼしにくい。また、第２に、ミリ波帯の信号は短波長であるため、制御局等に設置されるアンテナ等が小型化される。さらに、第３に、ミリ波帯の信号は高周波であるため、伝送容量を大きく取ることができる。これによって、従来の無線サービスでは実現が難しい高速伝送サービスを提供できる可能性がある。
【０００４】
しかしながら、かかるセルシステムを適用した無線通信システムでは、町中に多数の無線基地局が設置される。そのため、無線基地局は、小型かつ安価であることが要求される。そこで、無線通信システムには、研究・開発が近年盛んに行われているいわゆるサブキャリア光伝送方式を採用した第１の光送受信装置が適用される場合がある。なお、サブキャリア光伝送方式に関しては、例えば、"Microwave and millimeter-wave fiber optic technologies for subcarrier transmission systems"(Hiroyo Ogawa, IEICE Transactions on Communications, Vol. E76-B, No.9, pp1078-1090, September, 1993 ) に詳しく記述されている。 このサブキャリア光伝送方式では、音声信号及び／又は映像信号の情報を副搬送波に乗せて得られる変調信号で、典型的には無変調光である主搬送波の強度が変調され、これによって光信号が得られる。この光信号が有する強度の変化は、変調信号が有する振幅の変化、周波数の変化又は位相の変化に一意に対応している。サブキャリア光伝送方式では、非常に低損失の光ファイバが使用されるため、上記変調信号がミリ波帯である場合、当該変調信号がそのままの形態で遠隔地まで伝送されうる。
【０００５】
ここで、図１７は、典型的な第１光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１７において、第１光送受信装置は、光源１１０と、外部光変調部１２０と、光ファイバ１４０と、光電気変換部１５０と、周波数変換部１７１０と、復調部１７２０とを備えている。また、光源１１０と外部光変調部１２０とは光送信装置１０１を構成して無線基地局に、また、光電気変換部１５０と周波数変換部１７１０と復調部１７２０とは光受信装置１０２を構成して制御局に設置される。ただし、図１７においては、片方向の信号経路のみに関する構成を、つまり、無線基地局から制御局へと伝送される信号経路のみに関する構成を示している。この第１光送受信装置では、無線基地局から制御局へと伝送すべき電気信号は、典型的には、音声信号及び／又は映像信号等のベースバンド信号を副搬送波に乗せたミリ波帯の電気変調信号Ｓmod である。この電気変調信号Ｓmod は、無線基地局の外部を移動する携帯電話やＰＨＳ端末等からアンテナや増幅器（図示せず）を介して、光送信装置１０１の外部光変調部１２０に入力される。また、光源１１０は無変調光を主搬送波ＭＣとして発振し、当該主搬送波ＭＣもまた外部光変調部１２０に入力される。外部光変調部１２０は、外部光強度変調を行って、入力された主搬送波ＭＣの強度を、入力された電気変調信号Ｓmod が有する振幅の変化に基づいて変調し、これによって光信号ＯＳmod が得られる。外部光変調部１２０から光ファイバ１４０に出射されるこの光信号ＯＳmod は、それ自身が搬送波となり、電気変調信号Ｓmod をそのままの形態で光ファイバ１４０中を搬送しつつ、光受信装置１０２の光電気変換部１５０に入射される。この光電気変換部１５０は、光電気変換を行って、入射された光信号ＯＳmod を、その強度変調成分を含む電気信号に変換する。周波数変換部１７１０は、光電気変換部１５０から入力された電気信号を、中間周波数帯の電気信号にダウンコンバートする。復調部１７２０は、周波数変換部１７１０から入力された中間周波数帯の電気信号に基づいて、音声信号及び／又は映像信号等のベースバンド信号の情報を復調する。
【０００６】
次に、ベースバンド信号を光伝送する第２の光送受信装置について説明する。図１８は、典型的な第２の光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１８において、第２光送受信装置は、光源駆動部１８１０と、光源１１０と、光ファイバ１４０と、光電気変換部１５０とを備える。その内、光源駆動部１８１０と光源１１０とが光送信装置１０１を構成し、また光電気変換部１５０は光受信装置１０２を構成する。この第２光送受信装置において、光送信装置１０１から光受信装置１０２へと伝送すべきベースバンド信号ＳBBは、音声信号及び／又は映像信号等のディジタル情報と仮定する。光源駆動部１８１０には、ベースバンド信号ＳBBが入力される。光源駆動部１８１０は、光源１１０を駆動し、当該光源１１０から出力される光信号が有する強度を、入力されたベースバンド信号ＳBBに基づいて変調する（直接光変調方式）。この光信号は、光ファイバ１４０中を伝送された後、光電気変換部１５０で光電気変換され、これによって、元のベースバンド信号ＳBBが得られる。このような光伝送技術は、一般的であり、例えば昭和５５年に発行された「光通信技術読本」（島田編，オーム社出版）の第２章「光通信システムの実際」に記述されている。
【０００７】
しかしながら、図１７に示す光電気変換部１５０及び周波数変換部１７１０は、ミリ波帯の高周波信号を正確に光電気変換及び周波数変換しなければならないため、広帯域性を要求される。さもなければ、復調部１７２０が正確な復調処理を行えない。したがって、第１光送受信装置内では、高周波帯に対応する電気部品同士が接続されることとなる。この接続のためには、専用のコネクタや導波管又はセミリジットケーブルが用いられる。導波管やセミリジットケーブルは自由に加工することが困難であるため、第１の光送受信装置を製造が困難であるという問題点があった。また、ミリ波帯のような高周波の電気信号を低損失に伝送しようとすると、導波管の使用が必要となるが、当該導波管の大きさは同軸ケーブルに比べ大きいため、第１送受信装置の規模が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、第２光送受信装置（図１８参照）は、ディジタル情報のベースバンド信号ＳBBを有線で伝送するためによく用いられる。一方、第１光送受信装置（図１７参照）は、無線通信システムに適用されることが検討されている。このように、第１及び第２光送受信装置は、互いに用途が異なるので、別々のシステムとして検討されており、ベースバンド信号及び高周波の電気信号両方を同時に光伝送する光送受信装置については、さほど検討されていなかった。しかし、波長多重技術を用いれば、かかる光送受信装置を構築できる。つまり、図１８の光源１１０から出力される光信号と、図１７の外部光変調部１２０から出力される光信号とを送信側において波長多重する。これによって得られる波長多重信号は、光ファイバ１４０中を伝送され、光受信側で分離された後、別個に光電気変換され、これによって、受信側は、両方の信号が同時に得られる。しかしながら、波長多重技術を適用した光送受信装置は、光受信側で正確に波長多重された光信号を分離しなければならないため、送信側が互いに発振波長の異なる複数の光源１１０を必要とするので、当該光送受信装置の構築には相当のコストを要するという問題点があった。
【０００９】
なお、米国特許第５，５９６，４３６号には、サブキャリア多重光伝送方式が適用された光送受信装置が開示されており、本願に開示した一部の光送受信装置と一見似ている部分がある。しかしながら、この米国特許に係る光送受信装置では、まず最初に、各電気変調信号は、各ミキサで各副搬送波が各ベースバンド信号で変調されて生成される。多重化信号は、コンバイナ４０で各電気変調信号を多重化して生成される。外部光変調器４６は、この多重化信号で、レーザ４４からの無変調光を変調している。このような上記米国特許に係る光送信装置は、本願の光送信装置１０１と構成面で相違している。つまり、本願の光送信装置１０１において用いられる副搬送波は１波であるが、上記米国特許に係る光送信装置には複数の副搬送波が用いられている。したがって、双方の光送信装置から出射される光信号のスペクトラムは互いに相違し、上記米国特許に係る光信号においては、主搬送波の成分と各副搬送波の成分とが光周波数軸上で互いに近接するが、本願に係る光信号ＯＳ（後述）においては、主搬送波の成分と両側帯波の成分とが近接しない。これによって、本願に係る光受信装置は、上記米国特許に係るものと比較して、ベースバンド信号ＳBBの成分を簡単かつ正確に取り出すことができるという顕著な技術的効果も奏する。
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、電気的な高周波信号を光伝送できる光送受信装置であって、しかもその製造が簡単でありかつその大きさが小さい光送受信装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、ベースバンド信号及び高周波信号両方を同一の光源を用いて同時に光伝送できる光送受信装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の第１の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成する二重変調部とを備える。ここで、二重変調光信号のスペクトラムは、一定光周波数の位置に主搬送波の成分を、さらに当該一定光周波数から副搬送波の周波数だけ離れた位置に上側帯波及び下側帯波の成分を含む。光送信装置はさらに、二重変調部から入力される二重変調光信号を、上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を含む第１光信号と、主搬送波の成分並びに上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を含む第２光信号とに分割して、当該第１光信号と第２光信号を出力する光フ ィルタ部を備える。
【００１３】
また、第１の局面において、第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる第１光信号を光電気変換することにより、伝送すべき電気信号を得る第１光電気変換部を備え、第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる第２光信号を光電気変換することにより、伝送すべき電気信号で副搬送波が変調された信号を得る第２光電気変換部を備える。
【００１４】
上記第１光信号は、上記二重変調された二重変調光信号が含む一方の側帯波の成分を含んでおり、上記第１光電気変換部により光電気変換されることによって、伝送すべき電気信号に変換される。また、上記第２光信号は、上記二重変調された二重変調光信号の他方の側帯波及び主搬送波の成分を含んでおり、上記第２光電気変換部により光電気変換されることによって、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号に変換される。このように、上記第１の局面によれば、受信側では、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号両方を同時に得ることができる。さらに、上記を参照すれば明らかなように、無変調光１波で両方の信号を伝送できるので、波長多重技術のように複数の光源を必要とせず、上記第１の局面によれば、光送受信装置は低コストで構築できる。
【００１５】
また、光フィルタ部は、二重変調部から入力される二重変調光信号をそのまま出力する光サーキュレータ部と、光サーキュレータ部から入力される二重変調光信号のうち、上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を反射することにより第１光信号を生成して光サーキュレータ部に出力し、かつ主搬送波の成分並びに当該上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を透過することにより第２光信号を生成して第２光受信装置へ出力する光ファイバグレーティング部とを含み、光サーキュレータ部はさらに、光ファイバグレーティング部から入力される第１光信号を第１光受信装置へそのまま出力する。これにより、光フィルタ部が既存の光部品である光サーキュレータと光ファイバグレーティングとから構成されるため、光送受信装置が簡単にかつ低コストで構成される。
【００１６】
また、第２光受信装置は、光電気変換して得た伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を、空間へ放射するためのアンテナ部を備える。上記伝送すべき電気信号で変調された副搬送波は無線伝送に好適な信号である。そこで、第２光受信装置がこの副搬送波を空間に放射するアンテナ部を備えることにより、光送受信装置は無線伝送システムと容易に接続される。
【００１７】
また、本発明の第２の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムであって、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する二重変調部と、二重変調光信号を分岐して出力する光分岐部とを備える。第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第１光電記変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備える。第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させ、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００１８】
上記第２の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光伝送システムを低コストで構築できる。
【００１９】
また、本発明の第３の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する二重変調部とを備える。光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００２０】
上記第３の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光送受信装置を低コストで構築できる。
【００２１】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、伝送すべき電気信号で、局部発振部から入力される副搬送波を振幅変調することにより、変調電気信号を生成し出力する電気変調部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を出力する光源と、電気変調部から入力される変調電気信号で、光源から入力される主搬送波を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成する外部光変調部とを含む。このように、光送信装置は、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号を同時に受信側に送信するために、同一の光源を用いる。これによって、光伝送システムが低コストで構築される。
【００２２】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を出力する光源と、局部発振部から入力される副搬送波で、光源から入力される主搬送波を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する第１外部光変調部と、伝送すべき電気信号で、第１外部光変調部から入力される変調光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成する第２外部光変調部とを含む。上記のように、光送信装置は、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号を同時に受信側に送信するために、同一の光源を用いる。これによって、光送受信装置が低コストで構築される。
【００２３】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を出力する光源と、伝送すべき電気信号で、光源から入力される主搬送波を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する第１外部光変調部と、局部発振部から入力される副搬送波で、第１外部光変調部から入力される変調光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成する第２外部光変調部とを含む。上記のように、光送信装置は、伝送すべき電気信号及びこれで副搬送波を変調した信号を同時に受信側に送信するために、同一の光源を用いる。これによって、光送受信装置が低コストで構築される。
【００２４】
また、第１〜第３の局面において、二重変調部は、単側帯波振幅変調方式により、主搬送波を、局部発振部から入力される副搬送波で変調する。ｋのように、単側帯波振幅変調方式を適用することにより、二重変調光信号が光伝送路としての光ファイバにおいて波長分散の影響を受けにくくなり、その伝送距離が長くなる。
【００２５】
また、本発明の第４の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受 信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、局部発振部から入力される副搬送波に基づいてモードロックされ、当該副搬送波に関連する光周波数間隔で発振することにより、モードロック光信号を生成し出力するモードロック光源と、外部から入力される伝送すべき電気信号で、モードロック光源から入力されるモードロック光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する外部光変調部と、外部光変調部から入力される二重変調光信号を分岐して出力する光分岐部とを備える。第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備える。また、第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００２６】
上記第４の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光送受信装置を低コストで構築できる。
【００２７】
また、本発明の第５の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、局部発振部から入力される副搬送波に基づいてモードロックされ、当該副搬送波に関連する光周波数間隔で発振することにより、モードロック光信号を生成し出力するモードロック光源と、外部から入力される伝送すべき電気信号で、モードロック光源から入力されるモードロック光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する外部光変調部とを備える。光受信装置は、光送信装置から送信されてくる二重変調光信号を光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００２８】
上記第５の局面の受信側において、低域通過フィルタ部及び高域通過フィルタ部は、二重変調光信号を光電気変換して得られる電気信号の低域部分及び高域部分を通過させるので、相対的に低域に含まれる伝送すべき電気信号及び相対的に高域に含まれる伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を同時に得ることができ、さらに、光伝送システムを低コストで構築できる。
【００２９】
また、本発明の第６の局面は、光信号を送信する光送信装置と、送信された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムに向けられており、光送信装置は、第１光周波数を有する第１無変調光を出力する第１光源と、伝送すべき電気信号で、第１光源から入力される第１無変調光を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する外部光変調部と、第１光周波数から所定光周波数だけ異なる第２光周波数を有する第２無変調光を出力する第２光源と、外部光変調部から入力される変調光信号と、第２光源から入力される第２無変調光とを、当該変調光信号と当該第２無変調光との偏波が一致するように合波することにより、光信号を生成する光合波部と、光合波部から入力される光信号を分岐して出力する光分岐部とを備える。第１光受信装置は、光送信装置から送信されてくる光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の 低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備える。第２光受信装置は、光送信装置から送信されてくる光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、第１光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部を備える。
【００３０】
第５及び第６の局面によれば、第１無変調光が伝送すべき電気信号で振幅変調されることにより、変調光信号が生成される。この変調光信号は、第２無変調光と合波されることにより、光信号が生成される。つまり、これら局面の光送信装置は電気光変換を１度しか行わない。このように、電気光変換の回数を少なくすることにより、低損失な光伝送を実現できる。さらに、これら局面の光送信装置は、副搬送波を伝送すべき電気信号で振幅変調するための電気部品を必要としない。つまり、本局面によれば、相対的に高周波である副搬送波帯に対応した高価で加工の難しい電気部品が不要となる。これに伴って、光送受信装置を簡単にかつ低コストで構成することが可能となる。
【００３１】
また、好ましくは、高域通過フィルタ部の後段には、当該高域通過フィルタ部から出力される伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を空間へ放射するためのアンテナ部が設置される。これにより、光伝送システムは無線伝送システムと簡単に接続される。
【００３２】
また、好ましくは、伝送すべき電気信号が、局部発振部から出力される副搬送波よりも低い周波数を有する中間周波数の搬送波を、アナログ情報又はディジタル情報で変調したものである。伝送すべき電気信号が上記のような電気信号の場合、受信側では、アナログ信号等で変調された中間周波数の搬送波と、これで副搬送波を変調した信号とが得られる。これによって、光送受信装置は変調形式によらない光伝送が可能となる。
【００３３】
また、本発明の第７の局面は、光信号を送信する光送信装置に向けられており、光送信装置は、一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、局部発振部から入力される副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成する二重変調部とを備える。二重変調光信号のスペクトラムは、一定光周波数の位置に主搬送波の成分を、さらに当該一定光周波数から副搬送波の周波数だけ離れた位置に上側帯波及び下側帯波の成分を含んでいる。また、光送信装置はさらに、二重変調部から入力される二重変調光信号を、上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を含む第１光信号と、主搬送波の成分並びに上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を含む第２光信号とに分割して、当該第１光信号と第２光信号を出力する光フィルタ部とを備える。
【００３４】
また、本発明の第８の局面は、光信号を受信する光受信装置に向けられており、光信号は、一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、一定周波数の副搬送波とで二重に変調することにより生成されたものである。ここで、光受信装置は、光信号を受信し光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える。
【００３５】
【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送受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示す光送受信装置には、光送信装置１０１と、光受信装置１０２とが、光ファイバ１４０を介して光伝送可能に接続される。光送信装置１０１は、光源１１０と、外部光変調部１２０と、光フィルタ部１３０と、アンテナ部１９０とを備え、光受信装置１０２は光電気変換部１５０を備える。
また、図２（ａ−１）〜（ｄ−１）は、図１に示す光送受信装置の要部（ａ−１）〜（ｄ−１）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【００３６】
以下、図１に示す光送受信装置の動作を、図１及び図２に基づいて説明する。光送信装置１０１において、アンテナ部１９０には、一定周波数ｆ0 の電気的な副搬送波ＳＣが、周波数ｆ1 の伝送されるべきベースバンド信号ＳBBで振幅変調された信号（以下、変調電気信号Ｓmod と称す）が、外部から無線伝送されてくる。アンテナ部１９０は、この変調電気信号Ｓmod を受信して、外部光変調部１２０に出力する。今、このベースバンド信号ＳBBの電流波形をＩ（ｔ）とする。また、この振幅変調は、変調度ｍd で行われているとする。すると、この変調電気信号Ｓmod の電圧波形Ｖd （ｔ）は、次式（１）で表される。
Ｖd （ｔ）＝（１＋ｍd Ｉ（ｔ））ｃｏｓ（ω0 ｔ）…（１）
ここで、ω0 ＝２πｆ0 である。また、（１＋ｍd Ｉ（ｔ））をＤ（ｔ）と置くと、上式（１）は次式（２）で表される。
Ｖd （ｔ）＝Ｄ（ｔ）ｃｏｓ（ω0 ｔ）…（２）
【００３７】
光源１１０は、典型的には半導体レーザで構成されており、図２（ａ−１）に示すような一定光周波数νの無変調光を発振し、これを主搬送波ＭＣとして出力する。外部光変調部１２０は、例えばマッハツェンダ型の構成を有しており、アンテナ部１９０から入力される変調電気信号Ｓmod で、光源１１０から入力される主搬送波ＭＣを振幅変調し、これによって二重に変調された光信号（以下、二重変調光信号ＯＳdmodと称す）を生成する。より具体的には、マッハツェンダ型の外部光変調部１２０は、まず最初に、入力された主搬送波ＭＣを２分岐する。分岐された一方の主搬送波ＭＣは、入力された変調電気信号Ｓmod で光位相変調される。この光位相変調された主搬送波ＭＣは、分岐された他方の主搬送波ＭＣと合波され、これによって上記の二重変調光信号ＯＳdmodが生成される。二重変調光信号ＯＳdmodの振幅変化は、変調電気信号Ｓmod の振幅変化に一意に対応しており、その光スペクトラムは、図２（ｂ−１）に示すように、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ0 の整数倍の位置（図示は±ｆ0 のみ）に側帯波（上側帯波及び下側帯波）の成分を有する。この両側帯波成分の占有周波数帯域は、上記周波数ｆ1 に依存する。
【００３８】
次に、この二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）を数式化する。外部光変調部１２０から出力される二重変調光信号ＯＳdmodの振幅が０及び最大となる場合の入力電圧の差の最小値をＶπ とし、さらに、外部光変調部１２０内で合波される主搬送波ＭＣと、位相変調された主搬送波ＭＣとの間の位相差がπ／２に設定されていると仮定する。この仮定に従えば、二重変調光信号ＯＳdmodは、次式（３）で表される。
【００３９】
【数１】
ただし、ｋ＝π／２Ｖπ であり、δ1 は次式（４）で表される。
【００４１】
【数２】
例えば、ベースバンド信号ＳBBは正弦波であり、その電流波形がＩ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ）（ω1 ＝２πｆ1 ）と表されると仮定すると、δ1 は次式（５）で表され、上式（３）は次式（５）を用いると次式（６）のように展開できる。
【００４３】
【数３】
【数４】
また、上式（６）において、光周波数νと、当該ν、ｆ1 及びｆ0 の１次の項までを考慮すると、最終的に、二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）は次式（７）で表される。
【００４６】
【数５】
ここで、Ｊ0 は０次のベッセル関数であり、またＪ1 は１次のベッセル関数である。
【００４８】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodが光フィルタ部１３０に入力される。光フィルタ部１３０の通過帯域は、図２（ｂ−１）に示す二重変調光信号ＯＳdmodが有する各成分の内、上側帯波の成分又は下側帯波の成分のみを抽出できるように設定されている。例えば、光フィルタ部１３０の通過帯域が、光周波数ν＋ｆ0 の近傍（図２（ｂ−１）中、点線で囲んだ部分参照）に設定されている場合には、上側帯波の成分のみが当該光フィルタ部１３０を光信号ＯＳとして通過する。この光信号ＯＳの光スペクトラムは、図２（ｃ−１）に示すように、上記上側帯波と同様の成分のみを有しており、光周波数ν＋ｆ0 の近傍の光周波数帯域に含まれる。
【００４９】
この光信号ＯＳの電界強度波形Ｅf （ｔ）は次式（８）で表される。また、次式（８）を整理すると、次式（９）が得られる。
【００５０】
【数６】
【数７】
ここで、上式（８）及び（９）において、ω＝２πνであり、上式（９）においてｍ'は次式（１０）で表され、Ｋは次式（１１）で表される。
【００５３】
【数８】
【数９】
以上数式及び図２（ｃ−１）を参照して説明した光信号ＯＳが、光フィルタ部１３０から光ファイバ１４０に出射され、光ファイバ１４０により伝送され、光受信装置１０２の光電気変換部１５０に入射される。これによって、光信号ＯＳは遠隔地へと伝送されることとなる。
この光電気変換部１５０は、入射された光信号ＯＳに対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。この光信号ＯＳは、図２（ｃ−１）を参照すれば、光周波数ν＋ｆ0 の搬送波が、伝送すべき情報であるベースバンド信号ＳBB（＝ｃｏｓ２πｆ1 ｔ）で振幅変調されたもの、と等価であることが分かる。したがって、光電気変換部１５０が出力する電気信号の電流波形Ｉpd（ｔ）は、次式（１２）で表される。
【００５６】
【数１０】
ただし、ηは光電気変換部１５０の変換効率であり、Ｉpdは直流電流成分である。上式（１２）を参照すれば分かるように、光電気変換部１５０の出力電気信号から、ω1 の成分（周波数ｆ1 の成分）のみを抽出すれば、図２（ｄ−１）に示すように、光信号ＯＳが有する振幅変調成分が、つまりベースバンド信号ＳBBの電流波形Ｉ（ｔ）が、直接得られることになる。なお、ω1 の成分のみを抽出することは、光電気変換部１５０の後段にバンドパスフィルタを接続することにより容易に実現できる。このように、光電気変換部１５０は、周波数ｆ1 帯の周波数特性を有していればよく、通常のサブキャリア光伝送のような広帯域性を要求されない。
【００５８】
以上の説明では、ベースバンド信号ＳBBは、説明の簡素化の観点から、Ｉ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ）であると、つまり１チャネルの信号であると仮定した。しかしながら、ベースバンド信号ＳBBがマルチチャネルの信号であっても、つまりＩ（ｔ）＝ｃｏｓ（ω1 ｔ）＋ｃｏｓ（ω2 ｔ）＋…と表されても、１チャネルの信号と同様に、本光送受信装置において復調することができる。 また、ベースバンド信号ＳBBが特にディジタル情報である場合には、変調電気信号Ｓmod の副搬送波ＳＣの成分は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）やオンオフキーイング（On Off Keying ）と呼ばれるディジタル振幅変調されることとなり、これによって本光送受信装置は高品質な情報を光伝送することができるようになる。
【００５９】
また、ディジタル情報のベースバンド信号ＳBB（＝Ｉ（ｔ））で副搬送波ＳＣが両側帯波変調されている場合には、変調電気信号Ｓmod の電圧波形Ｖd （ｔ）は次式（１３）で表される。
【００６０】
【数１１】
また、この時、外部光変調部１２０から出力される二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）は、次式（１４）のように求められる。
【００６２】
【数１２】
上式（１４）で表される二重変調光信号ＯＳdmodは、光フィルタ部１３０を通過して光信号ＯＳとして光ファイバ１４０を光伝送された後、光電気変換部１５０に入射される。光電気変換部１５０は、上述したように、入射された光信号ＯＳに対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。電気信号の電流波形Ｉpd（ｔ）は、次式（１５）で表される。
【００６４】
【数１３】
上式（１５）において、ｋｍd Ｉ（ｔ）≪１となる。
【００６６】
このように、両側帯波変調の場合には、上式（１５）からも明らかなように、光電気変換部１５０の出力電流波形が、そのまま復調信号として得られることとなる。また、上式（１５）より、Ｉ（ｔ）の１次の変化に対して、Ｉpd（ｔ）は２次の変化を受けることが分かる。したがって、Ｍ−ＡＳＫ（多重ＡＳＫ変調方式）を採用すれば、Ｉ（ｔ）のしきい値間隔に比べて、Ｉpd（ｔ）のしきい値間隔がデシベルで２倍になるため、光信号ＯＳは、光伝送路（光ファイバ）上で発生するおそれがある雑音に対して強くなることが分かる。
【００６７】
なお、ここでは外部光変調部１２０内で合波される主搬送波ＭＣと位相変調された主搬送波との間の位相差をπ／２と仮定したが、位相差がπ／２以外の場合でも基本的には同じ効果が得られる。さらに、マッハツェンダ型の外部光変調器の代わりに電界吸収型の外部光変調器等を使用した場合でも、同じ効果が得られる。
【００６８】
以上説明したように、本光送受信装置では、光信号処理により、ミリ波帯という高周波の電気信号を光伝送し、さらにこの光信号に対して光信号処理をすることにより、従来の光送受信装置で必要であった高周波の電気部品（ミリ波帯のダウンコンバータや復調器）が不要となるのに加え、導波管やセミリジットケーブルといった取り扱いづらい高周波部品が全く不必要となる。これによって、光送受信装置の規模を非常に小型化することが可能となる。
【００６９】
また、ミリ波帯という高周波の電気信号で主搬送波を外部光変調するため、図２（ｂ−１）に示す光スペクトラムにおいて、主搬送波成分と側帯波成分との間の光周波数間隔が広く（ミリ波帯に相当）なり、これによって、光フィルタ部１３０は、現在の技術によって、側帯波成分のみを正確に抽出できる。
【００７０】
なお、第１の実施形態では、外部光変調部１２０は、顕著な技術的効果を奏するように、ミリ波帯の電気変調信号Ｓmod で主搬送波ＭＣを光変調するようにしていた。しかしながら、外部光変調部１２０が、それ以外の周波数帯の電気変調信号Ｓmod で光変調しても、光受信装置１０２は、電気部品（ダウンコンバータや復調器）を必要とすることなく、ベースバンド信号ＳBBを復調できる。つまり、第１の実施形態に係る光送受信装置は、ミリ波帯に限られることなく、より広い周波数帯域に適用できる。
【００７１】
また、第１の実施形態に係る光送受信装置は、ミリ波帯である変調電気信号Ｓmod で直接光変調することが、光源１１０の周波数応答特性を考慮すると難しいので、外部光変調方式を採用していた。しかし、変調電気信号Ｓmod が概ねマイクロ波帯以下であれば、上記周波数応答特性に関わらず、当該変調電気信号Ｓmod で光源１１０を直接駆動し、当該光源１１０の出力光の強度を直接変調することもできる。つまり、本光送受信装置は、直接光変調方式を採用することもできる。また、第１の実施形態に係る光送受信装置では、光送信装置１０１の光フィルタ部１３０が二重変調信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出して光ファイバ１４０に出射していた。しかし、光フィルタ部１３０は光受信装置１０２に備えられていてもよい。この場合、光送信装置１０１は、外部光変調部１２０で生成された二重変調光信号ＯＳdmodを直接光ファイバ１４０に出射する。光受信装置１０２は、前置されている光フィルタ部１３０により、光ファイバ１４０から入射された二重変調光信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出した後、後置されている光電気変換部１５０により、抽出された光信号ＯＳに対して光電気変換を行う。
【００７２】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図３に示す光送受信装置には、光送信装置１０１と、光受信装置１０２とが、光ファイバ１４０を介して光伝送可能に接続される。光送信装置１０１は、光源１１０と、第１及び第２外部光変調部１２０−１及び１２０−２と、光フィルタ部１３０と、局部発振部１７０とを備え、光受信装置１０２は、光電気変換部１５０を備える。
【００７３】
図４（ａ−３）〜（ｂ−３）は、図３に示す光送受信装置の要部（ａ−３）〜（ｂ−３）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【００７４】
以下、図３に示す光送受信装置の動作を、図３及び図４等に基づいて説明する。光送信装置１０１において、光源１１０は、典型的には半導体レーザで構成されており、図２（ａ−１）に示すような一定光周波数νの無変調光を発振し、これを主搬送波ＭＣとして第１外部光変調部１２０−１に出力する。また、局部発振部１７０は、ミリ波帯の一定周波数ｆ0 の電気的な副搬送波ＳＣを第１外部光変調部１２０−１に出力する。第１外部光変調部１２０−１は、例えばマッハツェンダ型の構成を有しており（第１の実施形態参照）、入力された主搬送波ＭＣ（図２（ａ−１）参照）を、入力された副搬送波ＳＣで振幅変調する。これによって、変調光信号ＯＳmod が生成され、第２外部光変調部１２０−２に出力される。この変調光信号ＯＳmod の光スペクトラムは、図４（ａ−３）に示すように、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ0 の整数倍の位置（図示は±ｆ0 のみ）に側帯波（上側帯波及び下側帯波）の成分を有する。
【００７５】
また、周波数ｆ1 の伝送されるべきベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から第２外部光変調部１２０−２に入力される。第２外部光変調部１２０−２もまた、例えばマッハツェンダ型の構成を有しており（第１の実施形態参照）、入力された変調光信号ＯＳmod （図４（ａ−３）参照）を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調する。これによって、二重変調光信号ＯＳdmodが生成される。この二重変調光信号ＯＳdmodの光スペクトラムは、図４（ｂ−３）に示すように、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ0 の整数倍の位置（図示は±ｆ0 のみ）に側帯波（上側帯波及び下側帯波）の成分を有する。また、両側帯波成分の占有周波数帯域は、周波数ｆ1 に依存する。なお、図４（ｂ−３）において、ベースバンド信号ＳBBの成分は主搬送波ＭＣに対しても発生する点で、図２（ｂ−１）に示したものと相違する。
【００７６】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodが光フィルタ部１３０に入力される。図３に示す光送受信装置において、光フィルタ部１３０以降の構成部分は、図１に示す光送受信装置において相当する構成部分と同様の動作を実行する。そのため、第２の実施形態では、上記相当する構成部分の説明を省略することとする。ただし、第２の実施形態の変調方法は、第１の実施形態のものと相違するため、当該第１の実施形態で用いた数式のほとんどが、当該第２の実施形態では適用されないことを注釈しておく。
【００７７】
なお、図３に示す光送受信装置では、第１外部光変調部１２０−１は副搬送波ＳＣを用いて変調し、第２外部光変調部１２０−２はベースバンド信号ＳBBを用いて変調していた。しかし、第１外部光変調部１２０−１がベースバンド信号ＳBBを用いて振幅変調し、第２外部光変調部１２０−２が副搬送波ＳＣを用いて振幅変調してもよい。
【００７８】
また、第２の実施形態に係る光送受信装置でも、光送信装置１０１の光フィルタ部１３０が二重変調信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出して光ファイバ１４０に出射していた。しかし、光フィルタ部１３０は光受信装置１０２に備えられていてもよい。この場合、光送信装置１０１は、第２外部光変調部１２０−２で生成された二重変調光信号ＯＳdmodを直接光ファイバ１４０に出射する。光受信装置１０２は、前置された光フィルタ部１３０により、光ファイバ１４０から入射された二重変調光信号ＯＳdmodから光信号ＯＳのみを抽出した後、後置された光電気変換部１５０により光信号ＯＳに対して光電気変換を行う。
【００７９】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。なお、図５には光受信装置を図示していないが、図１又は図３に示す光受信装置１０２を接続できる。
【００８０】
図５に示す光送信装置１０１は、局部発振部１７０と、モードロック光源５１０と、外部光変調部１２０と、光フィルタ部１３０とを備える。
【００８１】
以下、図５に示す光送信装置１０１を、図２、図４及び図５を参照して説明する。
局部発振部１７０は、上述と同様の副搬送波ＳＣを出力する。モードロック光源５１０は、入力された副搬送波ＳＣによりモードロックされ、多モード発振する。このモードロックの方法は、電気駆動又は光注入によるものがあるが、どちらの方法を用いてもよい。ここで、モードロックする周波数の間隔を副搬送波ＳＣの周波数に等しく設定しておけば、モードロック光源５１０からは、図４の（ａ−３）に示した変調光信号ＯＳmod と同様の光信号（正確には、さらに広い光周波数帯域に多モードで発振しているが、便宜上、この光信号も変調光信号ＯＳmod と称する）が、外部光変調部１２０に出力される。
【００８２】
また、上述と同様のベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から外部光変調部１２０に入力される。外部光変調部１２０は、入力された変調光信号ＯＳmod を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調することにより、図４の（ｂ−５）に示した二重変調光信号ＯＳdmodを生成し出力する。
【００８３】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodが光フィルタ部１３０に入力されるが、上述したように、光フィルタ部１３０以降の構成部分は、図１又は図３において相当する構成部分と同様であるため、その説明を省略する。
【００８４】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図６に示す光送受信装置は、図１に示す光送受信装置と比較すると、光分岐部３１０と、第２光電気変換部３２０と、波長制御部３３０とをさらに備える点で相違する。双方の光送受信装置の間にはそれ以外に相違点は無いので、相当する構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、図１に示す光電気変換部１５０、及び光ファイバ１４０を伝送される光信号ＯＳは、説明の便宜上、この第４の実施形態では、図６を参照すれば分かるように第１光電気変換部１５０及び第１光信号ＯＳ1 と称することを、ここで注釈しておく（図６参照）。
【００８５】
以下、第４の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図６に基づいて、図１に示す光送受信装置との相違点を中心に説明する。
【００８６】
図６において、光信号ＯＳは、第１の実施形態で説明したように、光フィルタ部１３０から出力され、光分岐部３１０に入力される。光分岐部３１０は、入力された光信号ＯＳを、第１光信号ＯＳ1 と第２光信号ＯＳ2 とに２分岐して、第１光信号ＯＳ1 を光ファイバ１４０へ出射し、第２光信号ＯＳ2 を第２光電気変換部３２０に出力する。この第１光信号ＯＳ1 は、光ファイバ１４０を伝送された後、第１光電気変換部１５０によって、第１の実施形態での説明と同様に処理される。
【００８７】
第２光電気変換部３２０もまた、入力された第２光信号ＯＳ2 に対して光電気変換を行って電気信号を出力する。以下、この電気信号を検出用信号Ｓdet と称する。
【００８８】
波長制御部３３０は、予め定められた時間間隔で、入力される検出用信号Ｓdet の平均値を検出する。そして、波長制御部３３０は、検出した平均値の中から最大値Ｖmax を選択して、当該最大値Ｖmax が常に検出されるように、光源１１０の温度又はバイアス電流を制御して、主搬送波ＭＣの波長（光周波数）を制御する。
【００８９】
光送受信装置では、経年変化や周囲温度の変化により、光源１１０の発振波長及び／又は光フィルタ部１３０の通過帯域が、予め定められた発振波長及び／又は通過帯域からずれる場合がある。このようなずれが生じると、光フィルタ部１３０は、二重変調光信号ＯＳdmodが含む各成分（主搬送波成分及び両側帯波成分）の中から、上側帯波の成分又は下側帯波の成分のみを正確に抽出できなくなる。しかしながら、第４の実施形態に係る光送受信装置によれば、波長制御部３３０が、光信号ＯＳをモニタして、光源１１０の発振波長をフィードバック制御しているので、上記のようなずれが生じても、これを補正することができ、これによって、光フィルタ部１３０は、一方の側帯波のみを常に正確に抽出できるようになる。
【００９０】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図７に示す光送受信装置は、大略的には、図１に示す光送受信装置と比較して、第２光ファイバ１４０−２を介して光送信装置１０１と光伝送可能に接続された第２光受信装置１０２−２をさらに備える点で相違する。双方の光送受信装置の間にはそれ以外に相違点は無いので、相当する構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明を簡素化する。なお、図１に示されていた光ファイバ１４０、光受信装置１０２及び光電気変換部１５０は、説明の便宜上、第５の実施形態では、第１光ファイバ１４０−１、第１光受信装置１０２−１及び第１光電気変換部１５０−１と称することを、また、図１に示されていた光信号ＯＳもまた、第１光信号ＯＳ1 と称することを、ここで注釈しておく。
【００９１】
また、図７に示す光送信装置１０１は、図１に示す光送信装置１０１と比較すると、光フィルタ部１３０に代えて、光フィルタ部７１０を備える点で相違する。さらに、第２光受信装置１０２−２は、第２光電気変換部１５０−２を備える。
【００９２】
図８（ａ−７）〜（ｆ−７）は、図７に示す光送受信装置の要部（ａ−７）〜（ｆ−７）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【００９３】
以下、第５の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図７及び図８に基づいて、図１に示す光送受信装置との相違点を中心に説明する。
光送信装置１０１において、ベースバンド変調部１８０は、第１の実施形態で説明したように、本光送信装置１０１の外部から入力されたベースバンド信号ＳBBで、局部発振部１７０から入力された副搬送波ＳＣを、変調度ｍd で振幅変調して、変調電気信号Ｓmod を生成する。今、このベースバンド信号ＳBBの電流波形をＩ（ｔ）とする。この変調電気信号Ｓmod の電圧波形Ｖd （ｔ）は、前式（２）で表され、外部光変調部１２０に出力される。
【００９４】
光源１１０は、図８（ａ−７）に示すような光スペクトラムの主搬送波ＭＣを出力する。なお、この図８（ａ−７）は図２（ａ−１）と同一である。外部光変調部１２０は、第１の実施形態で説明したように、ベースバンド変調部１８０から入力される変調電気信号Ｓmod で、光源１１０から入力される主搬送波ＭＣを振幅変調して、図８（ｂ−１）に示すような光スペクトラムの二重変調光信号ＯＳdmodを生成して出力する。なお、図８（ｂ−７）の光スペクトラムは、図２（ｂ−１）のものと同一である。また、この二重変調光信号ＯＳdmodの電界強度波形Ｅ（ｔ）は、第１の実施形態で説明したように、最終的に前式（７）のように数式化される。
【００９５】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodは光フィルタ部７１０に入力される。光フィルタ部７１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを、図８（ｂ−７）に示すように、帯域Ｂ1 に含まれる下側帯波の成分と、帯域Ｂ2 に含まれる上側帯波及び主搬送波の成分とに分割するように、その通過光周波数帯域を設定されている。光フィルタ部７１０は、分割された下側帯波の成分を、第１光信号ＯＳ1 として第１光ファイバ１４０−１に出射し、また、分割された上側帯波及び主搬送波の成分を、第２光信号ＯＳ2 として第２光ファイバ１４０−２に出射する。
【００９６】
ここで、光フィルタ部７１０の詳細な構成及び動作を、図８及び図９に基づいて説明する。図９において、光フィルタ部７１０は、端子１、２及び３を有する光サーキュレータ部９１０と、光ファイバグレーティング部９２０とを含む。ここで、端子１、２及び３は、外部光変調部１２０、光ファイバグレーティング部９２０及び光ファイバ１４０−１と接続される。
【００９７】
外部光変調部１２０から光サーキュレータ部９１０の端子１に入力された二重変調光信号ＯＳdmodは、端子２に接続される光ファイバグレーティング部９２０のみにそのまま出力される。光ファイバグレーティング部９２０は、狭帯域の光ノッチフィルタであって、入力される二重変調光信号ＯＳdmodのうち、図８（ｂ−７）に示す帯域Ｂ1 に含まれる成分のみを反射するように設定されている。したがって、上記第１光信号ＯＳ1 が反射され、その結果、端子２から再び光サーキュレータ部９１０に入射され、端子３に接続される第１光ファイバ１４０−１のみにそのまま出射される。
【００９８】
また、光ファイバグレーティング部９２０では、入力される二重変調光信号ＯＳdmodのうち、反射帯域外（帯域Ｂ1 以外）の成分を透過するので、上記第２光信号ＯＳ2 が第２光ファイバ１４０−２に出射される。
【００９９】
以上のように、光フィルタ部７１０は、既存の光部品である光サーキュレータと光ファイバグレーティングとを組み合わせることによって、簡単な構成で狭帯域の光フィルタリング処理を実現できる。
【０１００】
この第１光信号ＯＳ1 の光スペクトラムは、図８（ｃ−７）に示すように、光周波数ν−ｆ0 の近傍の光周波数帯域に含まれる。この第１光信号ＯＳ1 の電界強度波形ＥOS1 （ｔ）は次式（１６）で表される。また、次式（１６）を整理すると、次式（１７）が得られる。
【０１０１】
【数１４】
【数１５】
ここで、上式（１６）においてｍ'及びＫは前式（１０）及び（１１）で表される。
また、上記第２光信号ＯＳ2 の光スペクトラムは、図８（ｄ−１）に示すように、光周波数ν近傍からν＋ｆ0 近傍の光周波数帯域に含まれる。この第２光信号ＯＳ2 の波形ＥOS2 （ｔ）は次式（１８）で表される。
【０１０４】
【数１６】
また、上式（１８）を、ｍ'及びＫを用いて整理すると、次式（１９）が得られる。
【０１０６】
【数１７】
以上、数式及び図８等に基づいて説明したような、第１光信号ＯＳ1 及び第２光信号ＯＳ2 が、第１光ファイバ１４０−１及び第２光ファイバ１４０−２により伝送され、第１光受信装置１０２−１及び第２光受信装置１０２−２に入射される。これによって、両光信号ＯＳ1 及びＯＳ2 は遠隔地へと伝送される。
【０１０８】
まず、第１光受信装置１０２−１において、第１光電気変換部１５０−１は、入射された第１光信号ＯＳ1 に対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。この第１光信号ＯＳ1 は、図８（ｃ−７）を参照すれば、光周波数ν−ｆ0 の搬送波が、ベースバンド信号ＳBB（＝ｃｏｓ２πｆ1 ｔ）で振幅変調されたもの、と等価であることが分かる。したがって、第１光電気変換部１５０−１が出力する電気信号の電流波形Ｉpd1 （ｔ）は、前式（１２）と同様に、次式（２０）で表される。
【０１０９】
【数１８】
ただし、η1 は第１光電気変換部１５０−１の変換効率であり、Ｉpd1 は直流電流成分である。上式（２０）を参照すれば理解できるように、第１光電気変換部１５０−１が出力する電気信号から、バンドパスフィルタ等を用いて周波数ｆ1 の成分のみを抽出すれば、図８（ｅ−７）に示すように、第１光信号ＯＳ1 が有する振幅変調成分が、つまりベースバンド信号ＳBBの電流波形Ｉ（ｔ）が、直接得られることになる。なお、周波数ｆ1 の成分のみを抽出することは、光電気変換部１５０の後段にバンドパスフィルタを接続することにより容易に実現できる。ここで、第１光電気変換部１５０−１には、このベースバンド信号ＳBBを得られるだけの周波数帯域があればよい。
【０１１１】
次に、第２光受信装置１０２−２において、第２光電気変換部１５０−２は、入射された第２光信号ＯＳ2 に対して光電気変換を行って、電気信号を出力する。この第２光信号ＯＳ2 は、図８（ｆ−７）を参照すれば、主搬送波ＭＣが前述の電気変調信号Ｓmod （ベースバンド信号ＳBBで副搬送波ＳＣを振幅変調した信号）で単側帯波変調（Single SideBand Modulation）されたもの、と等価であることが分かる。したがって、第２光電気変換部１５０−２が出力する電気信号の電流波形Ｉpd2 （ｔ）は、次式（２１）で表される。
【０１１２】
【数１９】
ここで、η2 は第２光電気変換部１５０−２の変換効率であり、Ｉpd2 は直流電流成分である。上式（２１）を参照すれば理解できるように、第２光電気変換部１５０−２が出力する電気信号から、バンドパスフィルタ等を用いて周波数ｆ0 の成分のみを抽出すれば、図８（ｆ−７）に示すように、第２光信号ＯＳ2 が有する振幅変調成分が、つまり周波数ｆ0 帯の電気変調信号Ｓmod が、直接にかつ当然に得られることになる。なお、周波数ｆ0 帯の成分のみを抽出することは、光電気変換部１５０の後段にバンドパスフィルタを接続することにより容易に実現できる。ここで、第２光電気変換部１５０−２には、この電気変調信号Ｓmod を得られるだけの周波数帯域があればよい。
【０１１４】
以上のように、図７に示す光送信装置１０１は、主搬送波ＭＣを二重変調して得られる二重変調光信号ＯＳdmodを、光フィルタリングにより一方の側帯波の成分と主搬送波及び他方の側帯波の成分とに分割し、それぞれを光伝送する。そして、第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、それぞれを別個に光電気変換することによって、ベースバンド信号ＳBBと電気変調信号Ｓmod とを得ることができる。こうして、本光送受信装置は、同一の光源１１０を用いてベースバンド信号ＳBBとこれで副搬送波ＳＣを振幅変調した電気変調信号Ｓmod とを同時に光伝送できる。
【０１１５】
なお、第５の実施形態では、光フィルタ部７１０は、下側帯波の成分と、上側帯波及び主搬送波の成分とに帯域分割していたが、上側帯波の成分と、下側帯波及び主搬送波の成分とに帯域分割してもよい。
【０１１６】
また、図８（ｆ−７）に示す電気変調信号Ｓmod は、ｆ0 がマイクロ波帯やミリ波帯の場合、無線伝送するのに好適である。そこで、第２光電気変換部１５０−２の後段に、電気変調信号Ｓmod を空間に放射できるアンテナ（図示せず）を設け、電気変調信号Ｓmod を当該アンテナへ導くことにより、この光送受信装置と無線伝送システムとを容易に接続できる。
【０１１７】
また、第５の実施形態は、ベースバンド変調部１８０から出力される電気変調信号Ｓmod がマイクロ波帯やミリ波帯である場合、かかる高周波の電気変調信号Ｓmod で光源１１０を直接光変調することは、周波数応答特性を考慮すると難しいので、光送信装置１０１は外部光変調方式を採用していた。しかし、ベースバンド変調部１８０から出力される電気変調信号Ｓmod が概ねマイクロ波帯以下であれば、上記周波数応答特性に関わらず、当該電気変調信号Ｓmod で光源１１０を直接駆動し、当該光源１１０の出力光の強度を直接変調することもできる。つまり、本光送受信装置は、直接光変調方式を採用することもできる。
【０１１８】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す光送受信装置は、大略的には、図３に示す光送受信装置と比較すると、第２光ファイバ１４０−２を介して光送信装置１０１と光伝送可能に接続された第２光受信装置１０２−２をさらに備える点で相違する。双方の光送受信装置の間にはそれ以外に相違点は無いので、相当する構成部分には、同一の参照符号を付し、その説明を簡素化する。なお、図３に示されていた光ファイバ１４０、光受信装置１０２及び光電気変換部１５０は、説明の便宜上、第６の実施形態では、第１光ファイバ１４０−１、第１光受信装置１０２及び第１光電気変換部１５０−１と称することを、また、図３に示されていた光信号ＯＳもまた、第１光信号ＯＳ1 と称することを、ここで注釈しておく。
【０１１９】
また、図１０に示す光送信装置１０１は、図３に示す光送信装置１０１と比較すると、光フィルタ部１３０に代えて、光フィルタ部７１０を備える点で相違する。さらに、第２光受信装置１０２−２は、第２光電気変換部１５０−２を備える。 また、図１１（ａ−１０）〜（ｆ−１０）は、図１０に示す光送受信装置の要部（ａ−１０）〜（ｆ−１０）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【０１２０】
以下、第６の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図１０及び図１１等に基づいて、図３に示す光送受信装置との相違点を中心に説明する。光送信装置１０１において、光源１１０は、第２の実施形態で説明したように、図８（ａ−７）に示すような光スペクトラムの主搬送波ＭＣを第１外部光変調部１２０−１に出力する。また、局部発振部１７０は、前述と同様の副搬送波ＳＣを第１外部光変調部１２０−１に出力する。第１外部光変調部１２０−１は、第２の実施形態で説明したように、入力された主搬送波ＭＣを、入力された副搬送波ＳＣで振幅変調して変調光信号ＯＳmod を生成し、第２外部光変調部１２０−２に出力する。この変調光信号ＯＳmod の光スペクトラムは、図１１（ａ−１０）に示すように、図４（ａ−３）の光スペクトラムと同一であるため、詳説を省略する。
【０１２１】
また、第２の実施形態で説明したように、ベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から第２外部光変調部１２０−２に入力される。第２外部光変調部１２０−２もまた、第２の実施形態で説明したように、入力された変調光信号ＯＳmod を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調して二重変調光信号ＯＳdmodを生成する。この二重変調光信号ＯＳdmodの光スペクトラムは、図１１（ｂ−１０）に示すように、図４（ｂ−３）の光スペクトラムと同一であるため、詳説を省略する。
【０１２２】
以上説明したような、二重変調光信号ＯＳdmodは光フィルタ部７１０に入力される。光フィルタ部７１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを、図１１（ｂ−１０）に示すように、帯域Ｂ1 に含まれる下側帯波の成分と、帯域Ｂ2 に含まれる上側帯波及び主搬送波の成分とに分割するように、その通過光周波数帯域を設定されている。光フィルタ部７１０は、分割された下側帯波の成分を、第１光信号ＯＳ1 として第１光ファイバ１４０−１に出射し、また、分割された上側帯波及び主搬送波の成分を、第２光信号ＯＳ2 として第２光ファイバ１４０−２に出射する。この第１光信号ＯＳ1 の光スペクトラムは、図１１（ｃ−１０）に示すように、光周波数ν−ｆ0 の近傍の光周波数帯域に含まれる。また、上記第２光信号ＯＳ2 の光スペクトラムは、図１１（ｄ−１０）に示すように、光周波数ν近傍からν＋ｆ0 近傍の光周波数帯域に含まれる。
【０１２３】
以上説明したような、第１光信号ＯＳ1 及び第２光信号ＯＳ2 は、第５の実施形態で説明したように、第１光受信装置１０２−１及び第２光受信装置１０２−２に入射される。これによって、両光信号ＯＳ1 及びＯＳ2 は遠隔地へと伝送される。
【０１２４】
第１光受信装置１０２−１及び第２光受信装置１０２−２は、第５の実施形態と同様に動作することによって、図１１（ｅ−１０）に示すようなスペクトラムを有するベースバンド信号ＳBB、及び、図１１（ｆ−１０）に示すようなスペクトラムを有する電気変調信号（ベースバンド信号で副搬送波を振幅変調した信号）Ｓmod とを出力する。なお、図１１（ｆ−１０）において、電気変調信号Ｓmod は、図８（ｆ−７）の電気変調信号Ｓmod とを略同一に示されている。しかし、正確には、主搬送波ＭＣの側帯波成分（ハッチング部参照）の影響で、図１１（ｆ−１０）に示す電気変調信号Ｓmod は、図８（ｆ−７）に示す電気変調信号Ｓmod よりも若干大きな歪みを生じている。ただし、第６の実施形態の変調方法は、第５の実施形態のものと相違するため、当該第５の実施形態で用いた数式のほとんどが、当該第６の実施形態では適用されないことを注釈しておく。
【０１２５】
以上のように、図１０に示す光送信装置によれば、主搬送波ＭＣを二重変調（主搬送波を副搬送波で振幅変調して得られる変調光信号ＯＳmod を、さらにベースバンド信号ＳBBで振幅変調）して得られる二重変調光信号ＯＳdmod（図１１（ｂ−１０）参照）を、光フィルタリングにより一方の側帯波の成分と主搬送波及び他方の側帯波の成分とに光スペクトラムを分割し、それぞれを光伝送する。そして、第１光受信装置及び第２光受信装置は、それぞれを個別的に光電気変換することによって、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）と電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）とを得ることができる。こうして、本光送受信装置も、同一の光源１１０を用いてベースバンド信号とこれで副搬送波を振幅変調した信号とを同時に光伝送する。
【０１２６】
なお、図１０に示す光送受信装置においても、光フィルタ部７１０は、上側帯波の成分と、下側帯波及び主搬送波の成分とに帯域分割してもよい。
【０１２７】
また、図１０に示す光送受信装置もまた、図７に示す光送受信装置と同様に、第２光電気変換部１５０−２の後段にアンテナ（前述）を設け、電気変調信号Ｓmod を当該アンテナへ導くことにより、無線伝送システムと容易に接続できる。
【０１２８】
さらに、図１０に示す光送受信装置では、第１外部光変調部１２０−１は副搬送波を用いて変調し、第２外部光変調部１２０−２はベースバンド信号を用いて変調していた。しかし、第１外部光変調部１２０−１がベースバンド信号を用いて振幅変調し、第２外部光変調部１２０−２が副搬送波を用いて振幅変調してもよい。
【０１２９】
（第７の実施形態）
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。図１２に示す光送受信装置は、図１０に示す光送受信装置と比較すると、光送信装置１０１が光フィルタ部７１０に代えて光分岐部１２１０を備える点と、第１光受信装置１０２−１が低域通過フィルタ部１２２０をさらに備える点と、第２光受信装置１０２−２が高域通過フィルタ部１２３０をさらに備える点とが異なる。それ以外の構成については、図１０に示す光送受信装置と同様であるため、相当する構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【０１３０】
以下、図１２に示す光送受信装置の動作を、図１１及び図１２等に基づいて説明する。 第２外部光変調部１２０−２は、第６の実施形態と同様の二重変調光信号ＯＳdmod（図１１（ｂ−１０参照））を生成し光分岐部１２１０に出力する。光分岐部１２１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを、多分岐（本説明では２分岐）し、光ファイバ１４０−１及び１４０−２に出射する。
【０１３１】
２分岐された二重変調光信号ＯＳdmodの一方及び他方は、この後、光ファイバ１４０−１及び１４０−２を伝送され、第１光電気変換部１５０−１及び第２光電気変換部１５０−２に入射される。第１光電気変換部１５０−１及び第２光電気変換部１５０−２は、二重変調光信号ＯＳdmodを光電気変換して出力する。なお、第１光電気変換部１５０−１及び第２光電気変換部１５０−２の受光電流には、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）の成分及び電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）の成分が当然に含まれる。
【０１３２】
第１光電気変換部１５０−１から出力された電気信号は低域通過フィルタ部１２２０に入力され、当該電気信号のうち低域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１２２０を通過し出力される。これによって、第２の実施形態と同様に、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）を得ることができる。
【０１３３】
一方、第２光電気変換部１５０−２から出力された電気信号は高域通過フィルタ部１２３０に入力され、当該電気信号のうち高域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１２３０を通過し出力される。これにより、第２の実施形態と同様に、電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）を得ることができる。
【０１３４】
以上のように、図１２に示す光送信装置によれば、図１０に示す光送受信装置と同様の主搬送波ＭＣを二重変調した二重変調光信号ＯＳdmodを多分岐し、それぞれを光伝送する。そして、第１光受信装置及び第２光受信装置は、それぞれを個別的に光電気変換した後、低域及び高域フィルタリングすることによって、ベースバンド信号ＳBBと電気変調信号Ｓmod とを得ることができる。こうして、本光送受信装置も、同一の光源１１０を用いてベースバンド信号と電気変調信号とを同時に光伝送できる。
【０１３５】
なお、上述した第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、光電気変換可能な周波数帯域が互いに異なる第１及び第２光電気変換部１５０−１及び１５０−２を備えていた。しかし、第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、互いに同一であって、かつ二重変調光信号ＯＳdmodを一括して光電気変換できるような広い周波数帯域を有する光電気変換部を備えてもよい。かかる場合も、第１及び第２光受信装置１０２−１及び１０２−２は、低域及び高域フィルタリングすることによって、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod を得ることができる。
なお、本実施形態に係る光送信装置１０１として、第６の実施形態で説明した以外のものを適用しても良い。
【０１３６】
（第８の実施形態）
また、図１２に示す光送受信装置では、互いに構成が異なる２種類の光受信装置が接続されていた。しかし、光受信装置が以下のように構成されれば、光送受信装置に１種類の光受信装置しか接続されていなくとも、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod 両方を得ることができる。以下、このような光受信装置について、その構成を示す図１３に基づいて説明する。
【０１３７】
図１３に示す光送受信装置には、光送信装置１０１と、１つ以上の光受信装置１０２とが、光ファイバ１４０を介して光伝送可能に接続される。図１３に示す光送信装置１０１は、図１２に示す光送信装置１０１の構成と同様であるため、その説明を省略する。図１３に示す光受信装置１０２は、図１２に示す光受信装置１０２−１又は１０２−２と比較して相違する構成を有しており、光電気変換部１５０と、分配器１３１０と、低域通過フィルタ部１３２０と、高域通過フィルタ部１３３０とを備える。
【０１３８】
上述からも明らかなように、光送信装置１０１から出射された二重変調光信号ＯＳdmodは、各光ファイバ１４０を伝送され、光受信装置１０２の光電気変換部１５０に入射される。光電気変換部１５０は、低域から高域までを光電気変換できる広帯域特性を有しており、二重変調光信号ＯＳdmodを一括的に光電気変換し、これによって得られる電気信号を分配器１３１０に出力する。この電気信号は、分配器１３１０によって多分配される（本説明では２分配とする）。分配器１３１０により２分配された電気信号の一方は低域通過フィルタ部１３２０に入力され、当該電気信号のうち低域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１３２０を通過し出力される。これによって、ベースバンド信号ＳBB（図１１（ｅ−１０）参照）が得られる。
【０１３９】
また、分配器１３１０により２分配された電気信号の他方は高域通過フィルタ部１３３０に入力され、当該電気信号のうち高域に含まれる部分のみが当該フィルタ部１３３０を通過し出力される。これによって、電気変調信号Ｓmod （図１１（ｆ−１０）参照）が得られる。
【０１４０】
以上のように、光送受信装置は、図１３に示す光受信装置を１台備えていれば、図１２に示す光送受信装置と同様に、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod 両方を得ることができる。
【０１４１】
なお、図１３には、複数（図示は２台）の光受信装置１０２が接続されている。しかし、光受信装置１０２の台数は、光送受信装置の構築条件に応じて１台であってもよい。かかる場合には、光分岐部１２１０は不要となり、第２外部光変調部１２０−２が光ファイバ１４０に二重変調光信号ＯＳdmodを出射する。
【０１４２】
また、第７及び第８の実施形態に係る光送受信装置において、第１の外部光変調部１２０−１と第２の外部光変調部１２０−２とは、図１１を参照すれば明らかなように、両側帯波振幅変調方式により振幅変調していた。しかし、第１の外部光変調部１２０−１と第２の外部光変調部１２０−２とが、単側帯波振幅変調方式により振幅変調してもよい。この単側帯波振幅変調方式によれば、二重変調光信号ＯＳdmodは、まず、中心光周波数νに主搬送波ＭＣの成分を有する。この二重変調光信号ＯＳdmodは、さらに、光周波数νに対して高い周波数側又は低い周波数側であって、かつ当該光周波数νから光周波数ｆ0 の位置に上側帯波又は下側帯波の成分を有する。このような光信号ＯＳdmodは、各光ファイバを伝送されるが、両側帯波振幅変調の場合と比較して当該光ファイバ１４０で波長分散の影響を受けにくくなるため、より長距離を光伝送されうる。
【０１４３】
（第９の実施形態）
図１４は、本発明の第９の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。なお、図１４には光受信装置を図示していないが、図１２に示す光受信装置１０２−１及び１０２−２又は、図１３に示す光受信装置１０２を接続できる。図１４に示す光送信装置１０１は、図５に示す光送信装置１０１と比較すると、光フィルタ部１３０に代えて、光分岐部１２１０を備える点で相違する。それ以外に相違点は無いため、相当する構成部分には同一の参照符号を付している。また、光分岐部１２１０についても、図１２等を参照して説明している。そのため、図１４に示す光送信装置１０１の動作に関しては、これらより明らかであるため、その説明を簡素化する。
【０１４４】
モードロック光源５１０は、局部発振部１７０から入力された副搬送波ＳＣによりモードロックされ、多モード発振する。モードロックの周波数間隔を副搬送波ＳＣの周波数に等しく設定しておけば、変調光信号ＯＳmod （図１１（ａ−１０）参照）がモードロック光源５１０から外部光変調部１２０に出力される。外部光変調部１２０は、入力された変調光信号ＯＳmod 及び外部から入力されたベースバンド信号ＳBBに基づいて二重変調光信号ＯＳdmod（図１１（ｂ−１０）参照）を生成し、光分岐部１２１０に出力する。光分岐部１２１０は、入力された二重変調光信号ＯＳdmodを多分岐した後、各光ファイバ１４０に出射する。 なお、図１４に示す光送受信装置においても、光受信装置１０２は少なくとも１台接続されていればよく、１台の場合には、光分岐部１２１０は不要となり、外部光変調部１２０が光ファイバ１４０に二重変調光信号ＯＳdmodを出射する。
【０１４５】
（第１０の実施形態）
図１５は、本発明の第１０の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。なお、図１５には光受信装置を図示していないが、図１２に示す光受信装置１０２−１及び１０２−２又は、図１３に示す光受信装置１０２を接続できる。図１５に示す光送信装置１０１は、第１光源１５１０−１と、第２光源１５１０−２と、外部光変調部１２０と、光合波部１５２０と、光分岐部１２１０とを備えている。なお、図１５の光送信装置１０１において、図１４の光送信装置の構成部分に相当するものについては、同一の参照符号を付し、その説明を簡素化することとする。
【０１４６】
図１６（ａ−１５）〜（ｄ−１５）は、図１５に示す光送装置の要部（ａ−１５）〜（ｄ−１５）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【０１４７】
以下、第１０の実施形態に係る光送受信装置の動作を、図１５及び図１６に基づいて説明する。光送信装置１０１において、第１光源１５１０−１は、光周波数νの第１無変調光ＵＭＬ1 を外部光変調部１２０に出力する。この第１無変調光ＵＭＬ1 は、図１６（ａ−１５）に示すような光スペクトラムを有する。また、周波数ｆ1 のベースバンド信号ＳBBが光送信装置１０１の外部から外部光変調部１２０に入力される。外部光変調部１２０は、第２の実施形態で説明したように、入力された第１無変調光ＵＭＬ1 を、入力されたベースバンド信号ＳBBで振幅変調して変調光信号ＯＳmod を生成する。この変調光信号ＯＳmod の光スペクトラムは、図１６（ｂ−１５）に示すように、中心光周波数νに第１無変調光ＵＭＬ1 の成分を、さらに光周波数νから光周波数ｆ1 の整数倍の位置（図示は±ｆ1 のみ）に側帯波の成分を有する。このような変調光信号ＯＳmod は、光合波部１５２０に入力される。
【０１４８】
第２光源１５１０−２は、上記光周波数νから所定光周波数だけ離れた第２無変調光ＵＭＬ2 を光合波部１５２０に出力する。この所定光周波数は、前述の副搬送波ＳＣの周波数ｆ0 に相当する光周波数とする。この第２無変調光ＵＭＬ2 は、図１６（ｃ−１５）に示すような光スペクトラムを有する。光合波部１５２０は、入力された変調光信号ＯＳmod と第２無変調光ＵＭＬ2 とを、それらの偏波が合わさるように合波し、光信号ＯＳとして光分岐部１２１０に出力する。この光信号ＯＳは、変調光信号ＯＳmod と第２無変調光ＵＭＬ2 とが単に合波されるため図１６（ｄ−１５）に示すような光スペクトラムを有する。この光信号ＯＳの光スペクトラムは、この図１６（ｄ−１５）を参照すれば、第８の実施形態において説明した単側帯波振幅変調方式を適用した場合と同様のものであることが分かる。したがって、図１５のように構成された光送信装置１０１もまた、第８の実施形態において説明した単側帯波振幅変調方式を適用した場合と同様の効果を奏することとなる。さらに、本実施形態では、第８の実施形態のように局部発振部１７０を用いることなく、２台の光源（第１光源１５１０−１及び第２光源１５１０−２）のみを用いて、ベースバンド信号ＳBB及び電気変調信号Ｓmod を光伝送することができる。これによって、第８の実施形態等では、第１外部光変調部１２０−１及び第２外部光変調部１２０−２で電気光変換を２度行う必要があったが、本実施形態の光送信装置１０１は外部光変調部１２０で電気光変換が１度しか行われない。このように、電気光変換の回数を少なくすることにより、低損失な光伝送を実現できる。さらに、本実施形態の光送信装置１０１は、副搬送波を伝送すべき電気信号で振幅変調するための電気部品を必要としない。つまり、本実施形態によれば、相対的に高周波である副搬送波帯に対応した高価で加工の難しい電気部品が不要となる。これに伴って、光送受信装置を簡単にかつ低コストで構成することが可能となる。さらに、２台の光源の発振光周波数は、それぞれのバイアス電流及び周囲温度を変化させることにより、容易に変化させることができる。そのため、光受信装置側で得られる電気変調信号Ｓmod の周波数帯を容易に変化させることができる。
【０１４９】
なお、第１０の実施形態では、図１６を参照すれば分かるように、第１光源１５１０−１の発振光周波数がνであり、第２光源１５１０−２の発振光周波数がν＋ｆ0 であるとして説明した。しかし、第２光源１５１０ー２の発振光周波数はν−ｆ0 であっても良い。
【０１５０】
以上の各実施形態において、ベースバンド信号がアナログ情報の場合、当該アナログ情報を副搬送波ＳＣに乗せて光伝送すると、光電気変換部１５０、１５０−１及び１５０−２は典型的には光信号を自乗検波するため、２次高調波が妨害となる場合がある。そこで、光送信装置１０１側では、アナログ情報のベースバンド信号がアナログ／ディジタル変換され、これによって得られるディジタル情報であるベースバンド信号が副搬送波に乗せられて光伝送される。光受信装置１０２等は、このような光信号を光電気変換後にディジタル／アナログ変換する。これによって、光送受信装置は、高調波妨害を受けない高品質な情報を伝送できるようになる。
【０１５１】
また、各実施形態に係る光送受信装置では、ベースバンド信号が外部から入力されるような構成となっていた。しかし、このベースバンド信号を中間周波数の搬送波に所定の変調方式（振幅変調、周波数変調又は位相変調）を用いて予め乗せておく。そして、中間周波数の搬送波を変調して得られる信号を、局部発振部１７０から出力される副搬送波ＳＣに乗せた後に光伝送すれば、各実施形態の光受信装置では、中間周波数の搬送波とこれで副搬送波ＳＣを変調した信号とを得ることができ、変調方式によらない光伝送が可能となる。なお、上記中間周波数は、副搬送波ＳＣの周波数ｆ0 よりも低い周波数に限定されるが、これは、中間周波数の搬送波の成分がν±ｆ0 の間に含まれていなければ、正確に光電気変換やフィルタリングをすることが難しいからである。
【０１５２】
また、各実施形態に係る光送受信装置では、互いに周波数の異なる中間周波数の搬送波を複数用意しておき、異なるベースバンド信号をそれぞれ異なる中間周波数の搬送波に乗せ、さらに周波数分割多重方式を採用することで、これらを一括して光伝送することができる。
【０１５３】
また、各実施形態に係る光送受信装置に、時分割多重接続又は符号分割多重接続とを採用することにより、互いに異なるベースバンド信号を１波の中間周波数の搬送波に多重して伝送することも可能となる。さらに、周波数分割多重接続と、時分割多重接続又は符号分割多重接続とを併用することにより、より多数の情報を多重して伝送することができる。
【０１５４】
以上のように、二重に振幅変調された光信号を光フィルタリングにより、一方の側帯波の成分と主搬送波及び他方の側帯波の成分とに光スペクトラムを分割して、それぞれ光伝送することによって、これらを光電気変換後、伝送すべきベースバンド信号及びこれで副搬送波を変調した電気変調信号を、同時に得ることができる。この電気変調信号は、マイクロ波帯やミリ波帯であれば無線伝送するのに好適である。したがって、本光送受信装置によれば、光ファイバによる有線通信網と、電気変調信号（マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号）を利用した無線伝送システムとを融合したシステムを構築できる。しかも、光送信装置では光源を１つしか用いておらず、光送受信装置の構築や保守のコスト等の面で有利となる。
【０１５５】
また、一般に使用されている１．３μｍ帯のシングルモードファイバに伝送損失が最も小さい１．５μｍ帯の光信号を伝送させた場合、ミリ波帯のような高周波の信号で通常の振幅変調された光信号では分散による変調成分の消滅が数ｋｍで生じるが、本光送受信装置では、一方の側帯波の成分のみを有する振幅変調された光信号を受光するため、分散の影響を受けないという特徴も有する。
【０１５６】
また、１．５μｍ帯の光信号を使用することで、光増幅器(EDFA;Erbium DopedFiber Amplifier) を使用することもできるため、受光感度の改善も可能である。
【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受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す光送受信装置の要部（ａ−１）〜（ｄ−１）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 図３に示す光送受信装置の要部（ａ−３）〜（ｂ−３）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図５】 本発明の第３の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の第４の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第５の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 図７に示す光送受信装置の要部（ａ−７）〜（ｆ−７）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図９】 光フィルタ部７１０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】 本発明の第６の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 図１０に示す光送受信装置の要部（ａ−１０）〜（ｆ−１０）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図１２】 本発明の第７の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 本発明の第８の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第９の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。
【図１５】 本発明の第１０の実施形態に係る光送受信装置について、光送信装置のみの構成を示すブロック図である。
【図１６】 図１５に示す光送信装置の要部（ａ−１５）〜（ｄ−１５）における信号のスペクトラムを模式的に示している。
【図１７】 従来用いられていた第１光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 従来用いられていた第２光送受信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…光送信装置
１１０…光源
１２０…外部光変調部
１３０，７１０…光フィルタ部
１２０−１…第１外部光変調部
１２０−２…第２外部光変調部
５１０…モードロック光源
１７０…局部発振部
１８０…ベースバンド変調部
１９０…アンテナ部
１０２…光受信装置
１５０…光電気変換部
１５０−１…第１光電気変換部
１５０−２…第２光電気変換部
１４０…光ファイバ
Claims (14)
- 光信号を送信する光送信装置と、送信された前記光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、
一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、前記局部発振部から入力される前記副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成する二重変調部とを備え、
前記二重変調光信号のスペクトラムは、前記一定光周波数の位置に前記主搬送波の成分を、さらに当該一定光周波数から前記副搬送波の周波数だけ離れた位置に上側帯波及び下側帯波の成分を含んでおり、
前記光送信装置はさらに、前記二重変調部から入力される前記二重変調光信号を、前記上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を含む第１光信号と、前記主搬送波の成分並びに前記上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を含む第２光信号とに分割して、当該第１光信号と第２光信号を出力する光フィルタ部を備え、
前記第１光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記第１光信号を光電気変換することにより、前記伝送すべき電気信号を得る第１光電気変換部を備え、
前記第２光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記第２光信号を光電気変換することにより、前記伝送すべき電気信号で前記副搬送波が変調された信号を得る第２光電気変換部を備える、光伝送システム。 - 前記光フィルタ部は、
前記二重変調部から入力される前記二重変調光信号をそのまま出力する光サーキュレータ部と、
前記光サーキュレータ部から入力される前記二重変調光信号のうち、前記上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を反射することにより前記第１光信号を生成して前記光サーキュレータ部に出力し、かつ前記主搬送波の成分並びに当該上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を透過することにより前記第２光信号を生成して第２光受信装置へ出力する光ファイバグレーティング部とを含み、
前記光サーキュレータ部はさらに、前記光ファイバグレーティング部から入力される前記第１光信号を第１光受信装置へそのまま出力する、請求項１に記載の光伝送システム。 - 前記第２光受信装置は、光電気変換して得た前記伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を、空間へ放射するためのアンテナ部を備える、請求項１に記載の光送伝送システム。
- 光信号を送信する光送信装置と、送信された前記光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、
一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、前記局部発振部から入力される前記副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する二重変調部と、
前記二重変調光信号を分岐して出力する光分岐部とを備え、
前記第１光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記二重変調光信号を光電気変換する第１光電記変換部と、
前記第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備え、
前記第２光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記二重変調光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、
前記第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させ、前記伝送すべき電気信号で前記副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える、光伝送システム。 - 光信号を送信する光送信装置と、送信された前記光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、
一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、前記局部発振部から入力される前記副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する二重変調部とを備え、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記二重変調光信号を光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、
前記光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、
前記分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、
前記分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号で前記副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える、光伝送システム。 - 前記二重変調部は、
前記伝送すべき電気信号で、前記局部発振部から入力される前記副搬送波を振幅変調することにより、変調電気信号を生成し出力する電気変調部と、
一定光周波数を有する無変調光である前記主搬送波を出力する光源と、
前記電気変調部から入力される前記変調電気信号で、前記光源から入力される前記主搬送波を振幅変調することにより、前記二重変調光信号を生成する外部光変調部とを含む、請求項１〜５いずれかに記載の光伝送システム。 - 前記二重変調部は、
一定光周波数を有する無変調光である前記主搬送波を出力する光源と、
前記局部発振部から入力される前記副搬送波で、前記光源から入力される前記主搬送波を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する第１外部光変調部と、
前記伝送すべき電気信号で、前記第１外部光変調部から入力される前記変調光信号を振幅変調することにより、前記二重変調光信号を生成する第２外部光変調部とを含む、請求項１〜５いずれかに記載の光伝送システム。 - 前記二重変調部は、
一定光周波数を有する無変調光である前記主搬送波を出力する光源と、
前記伝送すべき電気信号で、前記光源から入力される前記主搬送波を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する第１外部光変調部と、
前記局部発振部から入力される前記副搬送波で、前記第１外部光変調部から入力される前記変調光信号を振幅変調することにより、前記二重変調光信号を生成する第２外部光変調部とを含む、請求項１〜５いずれかに記載の光伝送システム。 - 前記二重変調部は、単側帯波振幅変調方式により、前記主搬送波を、前記局部発振部から入力される前記副搬送波で変調する、請求項１〜５いずれかに記載の光伝送システム。
- 光信号を送信する光送信装置と、送信された前記光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、
前記局部発振部から入力される副搬送波に基づいてモードロックされ、当該副搬送波に関連する光周波数間隔で発振することにより、モードロック光信号を生成し出力するモードロック光源と、
外部から入力される伝送すべき電気信号で、前記モードロック光源から入力される前記モードロック光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する外部光変調部と、
前記外部光変調部から入力される前記二重変調光信号を分岐して出力する光分岐部とを備え、
前記第１光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記二重変調光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、
前記第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備え、
前記第２光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記二重変調光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、
前記第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号で前記副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える、光伝送システム。 - 光信号を送信する光送信装置と、送信された前記光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、
前記局部発振部から入力される副搬送波に基づいてモードロックされ、当該副搬送波に関連する光周波数間隔で発振することにより、モードロック光信号を生成し出力するモードロック光源と、
外部から入力される伝送すべき電気信号で、前記モードロック光源から入力される前記モードロック光信号を振幅変調することにより、二重変調光信号を生成し出力する外部光変調部とを備え、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記二重変調光信号を光電気変換して電気信号を出力する光電気変換部と、
前記光電気変換部から入力される電気信号を少なくとも２分配する分配部と、
前記分配部により分配される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部と、
前記分配部により分配される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号で前記副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部とを備える、光伝送システム。 - 光信号を送信する光送信装置と、送信された前記光信号を受信する第１及び第２光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
第１光周波数を有する第１無変調光を出力する第１光源と、
伝送すべき電気信号で、前記第１光源から入力される第１無変調光を振幅変調することにより、変調光信号を生成し出力する外部光変調部と、
前記第１光周波数から所定光周波数だけ異なる第２光周波数を有する第２無変調光を出力する第２光源と、
前記外部光変調部から入力される変調光信号と、前記第２光源から入力される第２無変調光とを、当該変調光信号と当該第２無変調光との偏波が一致するように合波することにより、光信号を生成する光合波部と、
前記光合波部から入力される光信号を分岐して出力する光分岐部とを備え、
前記第１光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記光信号を光電気変換する第１光電気変換部と、
前記第１光電気変換部から出力される電気信号の低域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号を出力する低域通過フィルタ部とを備え、
前記第２光受信装置は、
前記光送信装置から送信されてくる前記光信号を光電気変換する第２光電気変換部と、
前記第２光電気変換部から出力される電気信号の高域に含まれる成分を通過させることにより、前記伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を出力する高域通過フィルタ部を備える、光伝送システム。 - 前記高域通過フィルタ部の後段には、当該高域通過フィルタ部から出力される前記伝送すべき電気信号で副搬送波を変調した信号を空間へ放射するためのアンテナ部が設置される、請求項４、５、１０〜１２のいずれかに記載の光伝送システム。
- 光信号を送信する光送信装置であって、
前記光送信装置は、
一定周波数の副搬送波を出力する局部発振部と、
一定光周波数を有する無変調光である主搬送波を、伝送すべき電気信号と、前記局部発振部から入力される前記副搬送波とで二重に変調することにより、二重変調光信号を生成する二重変調部とを備え、
前記二重変調光信号のスペクトラムは、前記一定光周波数の位置に前記主搬送波の成分を、さらに当該一定光周波数から前記副搬送波の周波数だけ離れた位置に上側帯波及び下側帯波の成分を含んでおり、
前記光送信装置はさらに、前記二重変調部から入力される前記二重変調光信号を、前記上側帯波及び下側帯波のいずれか一方の成分を含む第１光信号と、前記主搬送波の成分並びに前記上側帯波及び下側帯波のいずれか他方の成分を含む第２光信号とに分割して、当該第１光信号と第２光信号を出力する光フィルタ部とを備える、光送信装置。
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