JP3791638B2

JP3791638B2 - Optical transmitter

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Publication number: JP3791638B2
Application number: JP14029397A
Authority: JP
Inventors: 浩明山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JPH1065618A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システムに関し、より特定的には、複数の光送信装置から出力された複数の光変調信号を多重して共通の光伝送路を介して伝送する光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の電気信号を一括して光伝送する方式として、副搬送波周波数分割多重（ＳＣＭ：Ｓｕｂ−ＣａｒｒｉｅｒＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式が知られている。このＳＣＭ伝送方式は、同時に複数の電気信号を伝送することができるので、ＣＡＴＶ、映像監視システム、移動体通信用無線基地局間伝送等、様々な分野で用いられている。
【０００３】
従来から提案されているＳＣＭ伝送方式の１つとして、特開平１−２７３４４４号公報に開示された“多チャンネル信号光伝送装置”がある。この公開公報に開示されたＳＣＭ伝送方式では、複数の光送信装置が、それぞれ伝送すべき情報を含む電気信号で副搬送波を変調し、変調された副搬送波信号を光信号に変換する。そして、各光送信装置からの光信号を光結合器を用いて１本の光ファイバに集めて、光受信装置に同時に伝送する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＳＣＭ伝送方式では、各光送信装置に、発光素子として半導体レーザが用いられる。これらの半導体レーザの発光波長が同一波長帯の場合、各光送信装置から出力された光信号を光結合器で多重する際に、複数の光信号が相互に干渉し、いわゆるビート雑音が発生する。
【０００５】
また、発光素子は、入力される電気信号で光強度変調信号を生成する。しかしながら、光強度変調信号では、電気信号の電流値の変化で光の周波数変調が同時にかかる。この現象は、一般的にチャーピングと呼ばれている。例えば、発光素子に周波数ｆの副搬送波のみを入力すると、その光強度変調信号の光波長のスペクトルは、搬送波である光信号の光周波数からｆの整数倍の位置に分布する。これらのスペクトルが相互に干渉し合うことによってもビート雑音は生じる。
【０００６】
上記のようなビート雑音の周波数が副搬送波の周波数の近傍に分布すると、受信信号のＳＮ比が悪くなり、高品質な情報の伝送を妨げるという問題点があった。この問題点に関しては、特開平６−１７７８４０号公報、特開平６−２５２８５０号公報および特開平６−１０４８４３号公報などで解決策が提案されている。
【０００７】
特開平６−１７７８４０号公報に開示されている“光通信方式”では、送信端の光源素子から出力される光信号のキャリヤ波長を、周期的にかつ各送信端において独立的に変動させることによって、ビート雑音がサブキャリヤの周波数近傍に分布することを低減させている。なお、光信号の中心光周波数を変動させる方法としては、発光素子である半導体レーザの温度あるいはバイアス電流を変動させる構成を採っている。バイアス電流を変動させる方法としては、具体的には、伝送すべき信号に変調信号を重畳して、半導体レーザに入力している。
【０００８】
ビート雑音の大きさは、互いに干渉する２つの光信号の電界強度と、２つの光信号が有するそれぞれの偏波面がなす角度とに依存する。特開平６−２５２８５０号公報に開示されている“多局型光伝送方法”では、発光端局から発せられる光信号の偏波面を時間的に変動させることによって、ビート雑音の影響を分散させている。
【０００９】
特開平６−１０４８４３号公報に開示されている“光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置”では、伝送すべき信号にチャープ信号を重畳することで、レーザ光の光周波数を変調（チャーピング）してレーザ光のスペクトルを拡散させるようにしている。
【００１０】
上記のように、特開平６−１７７８４０号公報または特開平６−１０４８４３号公報の方式によると、伝送すべき信号に変調信号またはチャープ信号を重畳するようにしているため、半導体レーザに入力される電気信号の振幅値が大きくなり、そのままでは半導体レーザでの総合実効変調度が大きくなる。総合実効変調度が大きくなると、半導体レーザでクリッピング（非発光状態による波形のせん断現象）が生じる。クリッピングが起こると、相互変調歪みが急激に増加することが知られている（田辺他、“８０チャネルＡＭ−ＦＤＭＴＶ信号光伝送装置”、ＮａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ、Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ．６、Ｄｅｃ．１９９０参照）。総合実効変調度を一定に保ちクリッピングを起こさないようにするためには、伝送すべき信号の光変調度を下げなければならない。しかし、光変調度を小さくすると、受信後の信号のＳＮ比が悪くなるという別の問題が生じる。
【００１１】
また、特開平６−２５２８５０号公報の方式によると、発光端局から発せられる光信号の偏波面を時間的に変動させるための構成が必要となる。このような構成は高価であり、システムのコストが上昇するという問題点があった。
【００１２】
本発明の他の目的は、クリッピングを起こすことなく、ビート雑音を低減することのできる光伝送システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送信号を入力し第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、伝送信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なっており、パルス列の基本周波数は、各光送信回路に入力された伝送信号の最大周波数の２倍以上の値であることを特徴とする。
【００１４】
上記第１の発明によれば、伝送信号を第１の光変調信号に変換した後、当該第１の光変調信号をさらにパルス列で強度変調するようにしているので、光信号のスペクトル分布が拡散して広がる。その結果、光信号のピーク値が減少するので、ビート雑音の影響を低減することができる。しかも、第１の変換回路には、伝送信号がそのまま入力されるので、従来のように伝送信号に他の信号を重畳して入力する場合に比べて入力信号の振幅値を大きくできる。その結果、光変調度を小さくすることなく、クリッピングが生じるのを防止できる。さらに、パルス列の基本周波数は、各光送信回路に入力された伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれているので、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。
【００１５】
上記第１の発明における第１の変換回路は、一例として、伝送信号で発生光を直接強度変調する発光素子で構成される。また、第１の変換回路は、一定パワーの光を出力する発光素子と、発光素子の出力光を伝送信号で外部変調する光変調器とで構成されてもよい。
【００１６】
上記第１の発明において、光変調器には、伝送信号にパルス列を重畳した信号が入力してもよい。これによって、１つの光変調器を、第１および第２の変換回路として用いることができるので、光系の構成を簡素化できる。
【００１７】
第２に発明は、伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送すべき情報を含む伝送信号で副搬送波を変調して電気変調信号を出力する変調回路と、電気変調信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、副搬送波の周波数は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されており、パルス列の基本周波数は、各光送信回路で扱う副搬送波の最大周波数の２倍以上の値に選ばれていることを特徴とする。
【００１８】
上記第２の発明によれば、伝送信号で副搬送波を変調した後、第１の光変調信号に変換するようにしているので、光信号のスペクトル分布が第１の発明よりも一層拡散して広がる。従って、より大きなビート雑音の低減効果を得ることができる。さらに、副搬送波の周波数は、各光送信回路で扱う副搬送波の最大周波数の２倍以上の値に選ばれているので、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。
【００１９】
第３の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、所定の電気信号で副搬送波をパルス化ＦＭすることにより、パルス状の電気信号を出力するパルス化ＦＭ回路と、第１の光変調信号をパルス状の電気信号で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、伝送信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されており、副搬送波の周波数は、各光送信回路で扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれていることを特徴とする。
【００２０】
上記第３の発明によれば、所定の電気信号で副搬送波をパルス化ＦＭすることにより得たパルス状の電気信号で第１の光変調信号をさらに強度変調するようにしているので、光信号のスペクトル分布が第１の発明よりも一層拡散して広がる。従って、より大きなビート雑音の低減効果を得ることができる。さらに、副搬送波の周波数は、各光送信回路で扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれているので、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。
【００２１】
上記第３の発明において、好ましい実施形態では、副搬送波の周波数は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されている。また、所定の電気信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されている。
【００２２】
第４の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、パルス列の基本周波数は、各光送信回路が扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれており、任意の２つの光送信回路で扱うパルス列の基本周波数の間隔は、当該２つの光送信回路で扱う伝送信号のそれぞれの占有周波数帯域の最大周波数の和よりも大きい値に選ばれていることを特徴とする。
【００２３】
上記第４の発明によれば、伝送信号を第１の光変調信号に変換した後、当該第１の光変調信号をさらにパルス列で強度変調するようにしているので、前述した第１の発明と同様の効果が得られる。
【００２４】
第５の発明は、伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重し光伝送路へ出力する多重回路とを備え、各光送信回路は、パルス状の光信号を出力するパルス光発生回路と、パルス状の光信号を伝送信号で強度変調して光変調信号に変換する変換回路とを備え、伝送信号の占有周波数帯域は、各光送信回路間で互いに異なるように設定されており、パルス状の光信号の基本周波数は、各光送信回路で扱う伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれていることを特徴とする。
【００２５】
上記のように、第５の発明では、先にパルス状の光信号を発生し、このパルス状の光信号を伝送信号で強度変調して光変調信号に変換するようにしている。この第５の発明は、前述した第１の発明と処理順が異なるだけであり、第１の発明と同様の効果を奏する。
【００２６】
上記第５の発明において、パルス光発生回路は、一例として、パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、パルス状の電気信号で発生光を直接強度変調する発光素子とで構成される。また、パルス光発生回路は、一定パワーの光を出力する発光素子と、パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、発光素子からの出力光をパルス状の電気信号で外部変調する光変調器とで構成されても良い。
【００２７】
また、上記第５の発明において、好ましい実施形態では、光変調器には、パルス状の電気信号に伝送信号を重畳した信号が入力される。これによって、１つの光変調器を、パルス光発生回路および変換回路として用いることができるので、光系の構成を簡素化できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、本光伝送システムには、光強度変調された光信号を生成する複数の光送信装置１０と、各光送信装置１０で生成された光信号を多重化する光結合器２０と、光結合器２０の出力信号を伝送する光ファイバ４０と、受信した光信号を復調する光受信装置３０とを備えている。なお、図１には、一例として、３局の光送信装置１０が図示されているが、接続される光送信装置の数は、これに限定されるものではない。
【００２９】
各光送信装置１０は、信号源１１と、パルス信号発生回路１２と、光変調器１３と、発光素子１４とを含む。発光素子１４は、半導体レーザなどで構成される。光変調器１３は、いわゆる外部光変調器であって、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ （ニオブ酸リチウム）を材料とする導波路型光強度変調器で構成される。
【００３０】
信号源１１は、伝送すべき情報を含む伝送信号（電気信号）を出力する。この例において、信号源１１の出力信号の波形は、図２（ａ）に示す通りであるとする。信号源１１から出力される伝送信号は、発光素子１４に入力され、光信号に変換される。すなわち、発光素子１４は、入力された信号の振幅に応じて強度変調された光信号を出力する。パルス信号発生回路１２は、所定の周期Ｔ_k を有する電気のパルス列を発生する。光伝送システム内に存在する全ての光送信装置１０における信号源１１の出力信号の最大周波数をｆ_max 、パルス信号発生回路１２が発生するパルス列の基本周波数をｆ_k （＝１／Ｔ_k ）とした場合、当該パルス列の基本周波数ｆ_k は、当該最大周波数ｆ_max の２倍以上であるとする。これによって、受信時に信号を分離する際に、クロストーク妨害が発生するのを防止できる。光変調器１３は、パルス信号発生回路１２からのパルス列で発光素子１４からの光信号を強度変調する。光変調器１３から出力される光信号の波形を図２（ｂ）に示す。パルス列で強度変調されたこの光信号は、光送信装置１０から出力された後、光結合器２０へ入力される。光結合器２０は、各光送信装置１０から出力された複数の光強度変調信号を多重し、光ファイバ４０に送信する。
【００３１】
光受信装置３０は、光復調器３１を含む。この光復調器３１は、光ファイバ４０からの光信号を電気信号に変換し、元の伝送信号を再生する。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す光信号を受光素子（光復調器３１内に含まれる）で電気信号に変換したときに得られる電気信号のスペクトル分布を示している。ここで、ｆ_k は、パルス列の基本周波数である。図２（ａ）に示す伝送信号のスペクトルは、周波数が「０」、「ｆ_k 」、「２ｆ_k 」、「３ｆ_k 」の近傍に分布する。
【００３２】
図１に示す各光送信装置１０からの信号を分離し、選択し、復調する方法を次に説明する。各光送信装置１０内の信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域は、それぞれ重複しないように予め設定しておく。
【００３３】
光復調器３１の構成の一例を図３に示す。図３において、受光素子３０１は、受信した光信号を電気信号に変換する。このときの電気信号のスペクトル分布を、図４に示す。図４において、ｆ_a 、ｆ_b 、ｆ_c は、それぞれ各光送信装置１０におけるパルス列の基本周波数である。帯域通過フィルタ３０２は、ベースバンドに分布する信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうちの所望の信号のみを抽出する。
【００３４】
なお、各光送信装置１０内のパルス信号発生回路１２で生成するパルス列の基本周波数ｆ_a 、ｆ_b 、ｆ_c は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００３５】
上記のように、第１の実施形態では、各光送信装置１０内の発光素子１４から出力される光信号（伝送信号に応じて強度変調されている）を、さらに光変調器１３において、パルス列で強度変調している。このような２重変調を行うことによって、光復調器３１で光信号を受信した後に発生するビート雑音のピーク値が低減する理由について、以下に説明する。
【００３６】
図１において、各光送信装置１０における３つの発光素子１４の無変調時の光信号の中心波長を、それぞれλ_a 、λ_b 、λ_c とする。すべての光送信装置１０内の光変調器１３を動作させずにスルー状態にしたときの光受信装置３０における光信号のスペクトル分布の様子を、図５（ａ）に示す。また、すべての光送信装置１０内の光変調器１３を動作させ各発光素子１４からの光信号をパルス列で強度変調したときの光受信装置３０における光信号のスペクトル分布の様子を、図５（ｂ）に示す。この図５から分かるように、各発光素子１４からの光信号をパルス列で再度強度変調することにより、各光信号のスペクトル分布は、中心光周波数からパルス列の基本周波数ｆ_k （ただし、ｋ；ａ，ｂ，ｃ）の整数倍離れた光周波数に離散化し、各光スペクトルのピーク値は減少する。受信後に発生するビート雑音のピーク値は、光スペクトルのピーク値に比例することから、光信号をさらにパルス列で強度変調することによって、ビート雑音のピーク値も減少する。パルス列の周期Ｔを短くする、パルス列におけるパルス幅を小さくするなどの方法により、光信号のスペクトル分布はより一層広がるので、ビート雑音のピーク値もより減少する。これによって、ＳＮＲをさらに改善することができる。
【００３７】
上記第１の実施形態において、光送信装置１０は、単一の信号源１１と単一のパルス信号発生回路１２とを備える構成になっているが、信号源１１を複数備えていてもよい。
【００３８】
また、第１の実施形態では、光変調器１３として、ＬｉＮｂＯ₃ を材料とする導波路型光強度変調器を用いたが、光吸収型デバイス、導波路切換型光スイッチ、光コムジェネレータ（例えば、特開平７−５８３８６号公報参照）などを用いても良い。
【００３９】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実施形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００４０】
前述した第１の実施形態では、信号源１１からの伝送信号を発光素子１４へ入力し、当該発光素子１４で直接強度変調を行う構成とした。これに対し、第２の実施形態における光送信装置では、図６に示すように、信号源１１からの伝送信号を光強度変調器１３’に入力し、発光素子１４からの光信号を信号源１１からの伝送信号で外部強度変調する構成となっている。この場合の光強度変調器１３’は、光変調器１３と共用してもよいし、独立的に設けてもよい。ただし、光強度変調器１３’を光変調器１３と共用する場合、当該光変調器１３には、信号源１１からの伝送信号をパルス信号発生回路１２からのパルス列で変調する変調回路（図示せず）からの出力信号が与えられる。
第２の実施形態において、ビート雑音の低減効果は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００４１】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実施形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００４２】
図７において、本実形態の光送信装置は、信号源１１と、変調回路５１６と、パルス信号発生回路１２と、光変調器１３と、発光素子１４とを備えている。発光素子１４は、半導体レーザなどで構成される。
【００４３】
信号源１１から出力される伝送信号（伝送すべき情報を含む電気信号）は、変調回路５１６へ入力される。変調回路５１６は、周波数がｆ_s の副搬送波を、信号源１１から供給される伝送信号に応じて、振幅変調，周波数変調あるいはパルス変調して出力する。なお、変調回路５１６内で用いる副搬送波の周波数ｆ_s は、各光送信装置毎に互いに異なる値とする。変調回路５１６から出力される変調信号は、発光素子１４に入力される。発光素子１４は、入力される変調信号の振幅変動に応じて強度変調された光信号を出力する。パルス信号発生回路１２は、所定の周期Ｔ_k を有するパルス列を発生する。全ての光送信装置内の変調回路５１６における副搬送波の周波数ｆ_s のうちの最大周波数をｆ_s(max)、パルス信号発生回路１２から出力されるパルス列の基本周波数をｆ_k（＝１／Ｔ_k）とした場合、当該パルス列の基本周波数ｆ_k は、当該最大周波数ｆ_s(max)の２倍以上であるとする。光変調器１３は、入力されたパルス列で発光素子１４からの光信号を強度変調する。
【００４４】
第１の実施形態では信号源１１からの伝送信号の占有周波数帯域を各光送信装置１０間で互いに異なるように予め設定しておく必要があるが、第３の実施形態では信号源１１からの伝送信号の占有周波数帯域を各光送信装置間で重なるように設定してもよい。この点が第１の実施形態と異なっている。
【００４５】
なお、第３の実施形態において、受信側で受信信号を復調する方法は、前述した第１の実施形態とほぼ同様である。すなわち、図３において、受光素子３０１で光信号を電気信号に変換する。帯域通過フィルタ３０２で、ベースバンドに分布する信号のうち、所望の信号のみを抽出する。抽出後の信号は、振幅変調，周波数変調あるいはパルス変調された信号であるから、それを復調し、元の信号を再生する。
【００４６】
また、上記第３の実施形態において、ビート雑音の低減効果は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００４７】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実施形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００４８】
図８において、本実施形態の光送信装置は、第１の信号源１１と、第２の信号源５１８と、パルス化ＦＭ回路５１９と、光変調器１３と、発光素子１４とを備えている。発光素子１４は、半導体レーザなどで構成される。
【００４９】
第１の信号源１１は、伝送信号（伝送すべき情報を含む電気信号）を出力する。この伝送信号は、発光素子１４に入力される。発光素子１４は、与えられる伝送信号の振幅変動に応じて強度変調された光信号を出力する。第２の信号源５１８の出力信号の波形としては、正弦波、方形波、三角波等、様々な波形を採用可能である。また、その周波数も一定でなくても良い。すなわち、第２の信号源５１８の出力信号は、ランダム波であって良い。ただし、第２の信号源５１８の出力信号の占有周波数帯域は、第１の信号源１１の出力信号の占有周波数帯域と重ならないように設定する必要がある。ここでは、第２の信号源５１８の出力信号の波形は、便宜上、図９（ａ）に示す通り、一定周波数の正弦波であるとする。パルス化ＦＭ回路５１９は、周波数がｆ_p の副搬送波を第２の信号源５１８の出力信号の振幅変動に応じて、パルス化ＦＭして出力する。その出力信号波形を図９（ｂ）に示す。光変調器１３は、パルス化ＦＭ回路５１９の出力信号で発光素子１４からの光信号を強度変調する。光変調器１３から出力される光信号の波形を図９（ｃ）に示す。
【００５０】
上記第４の実施形態において、受信側での受信信号の復調方法は、前述した第１の実施形態と同様である。すなわち、図３において、受光素子３０１で光信号を電気信号に変換する。帯域通過フィルタ３０２で、ベースバンドに分布する信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうちの所望の信号のみを抽出する。なお、各光送信装置内の信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域は、それぞれ重複しないように予め設定しておく。
【００５１】
第１の実施形態ではパルス列の周期は一定としたが、第４の実施形態ではパルス列の周期および幅が特定の信号に応じて変化しているパルス化ＦＭ信号とした。パルス化ＦＭ信号は、周期が一定のパルス信号に比べて多くの周波数成分を有している。そのため、パルス化ＦＭ信号で強度変調した光信号のスペクトル分布は、周期が一定のパルス信号で強度変調した光信号の場合よりも広がるので、ビート雑音をより一層低減することができる。
【００５２】
上記第４の実施形態において、パルス化ＦＭ回路５１９の副搬送波信号の周波数ｆ_p は、各光送信装置毎で互いに異なっていてもよい。副搬送波信号の周波数ｆ_p が互いに異なっている方が、各光送信装置から出力される光信号のスペクトル分布の形状が互いに異なることから、ビート雑音のピーク値は低減する。また、第２の信号源５１８からの信号の占有周波数帯域が、各光送信装置毎で互いに異なる場合も、各光送信装置から出力される光信号のスペクトル分布の形状が互いに異なることから、ビート雑音のピーク値は低減する。
【００５３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成は、表面的には、第１の実施形態で用いられる光送信装置１０（図１参照）の構成と同じであるが、設定内容が第１の実施形態と異なっている。前述したように、第１の実施形態では、各光送信装置１０内の信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域を、それぞれ重複しないように予め設定しておき、パルス信号発生回路１２で生成するパルス列の基本周波数ｆ_a 、ｆ_b 、ｆ_c は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよいとした。これに対し、第５の実施形態の光伝送システムでは、各光送信装置内のパルス信号発生回路１２で生成するパルス列の基本周波数ｆ_a 、ｆ_b 、ｆ_c を、互いに異なるように設定する。さらに、信号源１１が生成する入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域の最大周波数を、それぞれ、ｆ_sa(max) 、ｆ_sb(max) 、ｆ_sc(max) とすると、下式（８）〜（１０）の条件を満たすように、ｆ_a 、ｆ_b 、ｆ_c を設定する。
｜ｆ_a −ｆ_b ｜＞ｆ_sa(max) ＋ｆ_sb(max) …（８）
｜ｆ_b −ｆ_c ｜＞ｆ_sb(max) ＋ｆ_sc(max) …（９）
｜ｆ_c −ｆ_a ｜＞ｆ_sc(max) ＋ｆ_sa(max) …（１０）
【００５４】
なお、入力信号１１ａ、１１ｂ、１１ｃの占有周波数帯域は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００５５】
本実施形態に好適する光復調器３１の構成例を図１０に示す。図１０において、受光素子３０１は、受信した光信号を電気信号に変換する。このときの電気信号のスペクトル分布を図１１に示す。帯域通過フィルタ３１２は、周波数がｆ_a 、ｆ_b 、ｆ_c のいずれかの近傍の信号のみを抽出する。検波回路３１３は、同期検波あるいは包絡線検波を行って所望の信号を得る。なお、本実施形態で得られるビート雑音の低減効果は、第１の実施形態と同様である。
【００５６】
（第６の実施形態）
図１９は、本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。なお、システム全体の構成は、第１の実施形態と同様であって良く、図１の場合と同様に、複数の光送信装置１０と、光結合器２０と、光ファイバ４０と、光受信装置３０とを備えている。すなわち、本実形態の光伝送システムは、光送信装置１０の構成が第１の実施形態と異なっている。
【００５７】
前述した第１〜第５の実施形態では、信号源１１からの信号を発光素子１４で光強度変調信号に変換し、光変調器１３でこの光強度変調信号をさらにパルス列で強度変調する構成とした。これに対し、第６の実施形態では、図１２に示すように、発光素子１４からはピークパワーが一定のパルス列の光信号を出力し、光変調器１３でこのパルス列の光信号を信号源１１からの伝送信号の振幅に応じて強度変調するようにしている。なお、第６の実施形態における光信号伝送後の復調方法、および得られる効果は、第１〜第５の実施形態と同様である。
【００５８】
なお、図１２の構成では、パルス信号発生回路１２からのパルス信号を発光素子１４に入力し、信号振幅に応じて発光素子１４の発光強度を変化させることにより、パルス列状の光信号を得ている。これに対し、発光素子１４に自励発振型半導体レーザを用いてもよい。すなわち、自励発振型半導体レーザは、直流電流を注入するだけで、レーザから出力される光信号の発光パワーが数ＧＨｚの周期でパルス状に変動する特徴を有する。これにより、パルス信号発生回路１２を備える必要がなく、回路構成をより簡単にすることができる。
【００５９】
（第７の実施形態）
上記第６の実施形態では、パルス信号発生回路１２からのパルス信号を発光素子１４へ入力し、発光素子１４で直接強度変調を行う構成としたが、図１３に示すように、パルス信号発生回路１２からのパルス信号を光強度変調器１３’に入力し、発光素子１４からの光信号を外部強度変調する構成としてもよい。この場合の光強度変調器１３’は、光変調器１３と共用してもよいし、独立的に設けてもよい。ただし、光強度変調器１３’を光変調器１３と共用する場合、当該光変調器１３には、信号源１１からの伝送信号パルスを信号発生回路１２からのパルス列で変調する変調回路（図示せず）からの出力信号が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光伝送システムの要部における信号波形とスペクトル分布を示す図である。
【図３】図１に示す光伝送システムの光受信装置における構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示す光受信装置における電気信号のスペクトル分布を示す図である。
【図５】図１に示す光伝送システムにおいて、パルス列による変調を行った場合と、行わなかった場合との光信号のスペクトル分布の違いを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す構成の光送信装置の要部における信号の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置に好適する光受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す受光素子から出力される電気信号のスペクトル分布を示す図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る光伝送システムで用いられる光送信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…光送信装置
１１…信号源
１２…パルス信号発生回路
１３，１３’…光変調器
１４…発光素子
２０…光結合器
３０…光受信装置
３１…光復調器
４０…ファイバ
５１６…変調回路
５１９…パルス化ＦＭ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmission system, and more particularly to an optical transmission system that multiplexes a plurality of optical modulation signals output from a plurality of optical transmission apparatuses and transmits the multiplexed signals through a common optical transmission line.
[0002]
[Prior art]
A sub-carrier frequency division multiplexing (SCM) transmission system is known as a system for optically transmitting a plurality of electrical signals at once. Since this SCM transmission method can simultaneously transmit a plurality of electrical signals, it is used in various fields such as CATV, video surveillance system, and transmission between radio base stations for mobile communication.
[0003]
One SCM transmission method that has been conventionally proposed is a “multi-channel signal optical transmission device” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-273444. In the SCM transmission system disclosed in this publication, a plurality of optical transmission devices modulate subcarriers with electrical signals each including information to be transmitted, and convert the modulated subcarrier signals into optical signals. Then, the optical signals from the respective optical transmission devices are collected on one optical fiber by using an optical coupler and are simultaneously transmitted to the optical reception device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional SCM transmission method, a semiconductor laser is used as a light emitting element in each optical transmission device. When the emission wavelengths of these semiconductor lasers are in the same wavelength band, a plurality of optical signals interfere with each other when the optical signals output from the optical transmitters are multiplexed by an optical coupler, and so-called beat noise occurs. .
[0005]
Further, the light emitting element generates a light intensity modulation signal with the input electric signal. However, in the light intensity modulation signal, the frequency modulation of the light is simultaneously applied by the change in the current value of the electric signal. This phenomenon is generally called chirping. For example, when only the subcarrier having the frequency f is input to the light emitting element, the spectrum of the optical wavelength of the light intensity modulation signal is distributed at a position that is an integral multiple of f from the optical frequency of the optical signal that is the carrier. Beat noise also occurs when these spectra interfere with each other.
[0006]
When the beat noise frequency as described above is distributed in the vicinity of the sub-carrier frequency, the SN ratio of the received signal is deteriorated, and transmission of high-quality information is hindered. Regarding this problem, solutions have been proposed in JP-A-6-177840, JP-A-6-252850, JP-A-6-104843, and the like.
[0007]
In the “optical communication system” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-177840, the carrier wavelength of the optical signal output from the light source element at the transmission end is periodically and independently varied at each transmission end. This reduces the distribution of beat noise in the vicinity of the subcarrier frequency. As a method for changing the center optical frequency of the optical signal, a configuration is adopted in which the temperature or bias current of the semiconductor laser, which is a light emitting element, is changed. As a method of changing the bias current, specifically, a modulation signal is superimposed on a signal to be transmitted and input to the semiconductor laser.
[0008]
The magnitude of the beat noise depends on the electric field strength of the two optical signals that interfere with each other and the angle formed by the respective polarization planes of the two optical signals. In the “multi-station optical transmission method” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-252850, the influence of beat noise is dispersed by temporally changing the polarization plane of an optical signal emitted from a light emitting terminal station. Yes.
[0009]
The "noise and distortion suppression device for optical fiber system" disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-104843 modulates (chirps) the optical frequency of laser light by superimposing a chirp signal on the signal to be transmitted. Thus, the spectrum of the laser beam is diffused.
[0010]
As described above, according to the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-177840 or Japanese Patent Laid-Open No. 6-104843, a modulation signal or a chirp signal is superimposed on a signal to be transmitted. The amplitude value of the electric signal is increased, and the total effective modulation degree in the semiconductor laser is increased as it is. When the total effective modulation degree increases, clipping (waveform shear phenomenon due to a non-light emitting state) occurs in the semiconductor laser. It is known that when clipping occurs, intermodulation distortion increases rapidly (Tanabe et al., “80-channel AM-FDM TV signal optical transmission device”, National Technical Report, Vol. 36, No. 6, Dec. 6). 1990). In order to keep the total effective modulation factor constant and prevent clipping, the optical modulation factor of the signal to be transmitted must be lowered. However, when the degree of light modulation is reduced, another problem arises that the signal-to-noise ratio of the signal after reception is deteriorated.
[0011]
Further, according to the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-252850, a configuration for temporally changing the polarization plane of the optical signal emitted from the light emitting terminal station is required. Such a configuration is expensive, and there is a problem that the cost of the system increases.
[0012]
Another object of the present invention is to provide an optical transmission system capable of reducing beat noise without causing clipping.
[0013]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The first invention is A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals output from the plurality of optical transmission circuits, respectively. A multiplex circuit that outputs to the transmission line, Each optical transmission circuit Is Input transmission signal First Light change A first conversion circuit for converting to a tone signal; Light change The second modulated signal is intensity-modulated with a pulse train. Light change A second conversion circuit for converting to a tone signal , Occupied frequency band of transmission signal circuit Different from each other What The basic frequency of the pulse train is Input to the circuit More than twice the maximum frequency of the transmission signal Is It is characterized by that.
[0014]
According to the first aspect, the transmission signal is the first Light change After converting to a tone signal, the first Light change Since the modulated signal is further intensity-modulated with a pulse train, the spectral distribution of the optical signal spreads and spreads. As a result, since the peak value of the optical signal is reduced, the influence of beat noise can be reduced. In addition, since the transmission signal is input to the first conversion circuit as it is, the amplitude value of the input signal can be increased as compared with a case where other signals are superimposed on the transmission signal as in the prior art. As a result, it is possible to prevent clipping without reducing the degree of light modulation. In addition, the fundamental frequency of the pulse train is Input to the circuit Since the value is selected to be twice or more the maximum frequency of the transmission signal, it is possible to prevent the occurrence of crosstalk interference when separating the signals during reception.
[0015]
As an example, the first conversion circuit in the first aspect of the invention includes a light emitting element that directly modulates the intensity of generated light with a transmission signal. The first conversion circuit may include a light emitting element that outputs light having a constant power and an optical modulator that externally modulates the output light of the light emitting element with a transmission signal.
[0016]
In the first invention, a signal obtained by superimposing a pulse train on a transmission signal may be input to the optical modulator. As a result, one optical modulator can be used as the first and second conversion circuits, so that the configuration of the optical system can be simplified.
[0017]
Second, the invention Multiple optical transmission circuits for outputting optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals, and multiplexing for multiplexing multiple optical modulation signals respectively output from the multiple optical transmission circuits and outputting them to the optical transmission line With circuit, Each optical transmission circuit Includes a modulation circuit that modulates a subcarrier with a transmission signal including information to be transmitted and outputs an electrical modulation signal; Light change A first conversion circuit for converting to a tone signal; Light change The second modulated signal is intensity-modulated with a pulse train. Light change A second conversion circuit for converting to a tone signal , The frequency of the sub-carrier is each optical transmission circuit The fundamental frequency of the pulse train is set for each optical transmission circuit Is selected to be a value that is at least twice as large as the maximum frequency of the subcarriers handled in (1).
[0018]
According to the second invention, after modulating the subcarrier with the transmission signal, the first Light change Since the signal is converted into a chrominance signal, the spectral distribution of the optical signal spreads more widely than in the first invention. Therefore, a greater effect of reducing beat noise can be obtained. In addition, the frequency of the sub-carrier is different for each optical transmission circuit Deal with Subcarrier Therefore, it is possible to prevent the occurrence of crosstalk interference when the signals are separated at the time of reception.
[0019]
The third invention is A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals output from the plurality of optical transmission circuits, respectively. A multiplex circuit that outputs to the transmission line, Each optical transmission circuit Is , The transmission signal is the first Light change A first conversion circuit for converting to a modulated signal, a pulsed FM circuit for outputting a pulsed electric signal by pulsing subcarriers with a predetermined electric signal, and a first Light change The second modulation signal is intensity-modulated with a pulsed electric signal. Light change A second conversion circuit for converting to a tone signal , Occupied frequency band of transmission signal circuit The subcarrier frequency is set to be different for each optical transmission circuit Is selected to be a value that is at least twice as large as the maximum frequency of the transmission signal to be handled.
[0020]
According to the third aspect of the present invention, the first electric pulse is obtained from the pulsed electric signal obtained by pulsing the subcarrier with the predetermined electric signal. Light change Since the modulation signal is further intensity-modulated, the spectral distribution of the optical signal is spread more widely than in the first invention. Therefore, a greater effect of reducing beat noise can be obtained. In addition, the frequency of the sub-carrier is different for each optical transmission circuit Since the value is selected to be twice or more the maximum frequency of the transmission signal handled in the above, it is possible to prevent the occurrence of crosstalk interference when separating the signals during reception.
[0021]
In the third invention, in a preferred embodiment, the frequency of the subcarrier is set for each optical transmission. circuit Are set to be different from each other. In addition, the occupied frequency band of a predetermined electrical signal is circuit Are set to be different from each other.
[0022]
The fourth invention is: A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals output from the plurality of optical transmission circuits, respectively. A multiplex circuit that outputs to the transmission line, Each optical transmission circuit Is , The transmission signal is the first Light change A first conversion circuit for converting to a tone signal; Light change The second modulated signal is intensity-modulated with a pulse train. Light change A second conversion circuit for converting to a tone signal , The basic frequency of the pulse train is circuit Chosen to be more than twice the maximum frequency of the transmission signal handled by circuit The basic frequency interval of the pulse train handled in circuit Is selected to be a value larger than the sum of the maximum frequencies of the occupied frequency bands of the transmission signals handled in (1).
[0023]
According to the fourth aspect, the transmission signal is the first Light change After converting to a tone signal, the first Light change Since the modulation signal is further intensity-modulated with a pulse train, the same effect as that of the first invention described above can be obtained.
[0024]
The fifth invention is: Multiple optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals containing information to be transmitted, and multiple optical modulation signals output from multiple optical transmission circuits, respectively, and optical transmission A multiplex circuit that outputs to the road, Each optical transmission circuit A pulsed light generation circuit that outputs a pulsed optical signal and a pulsed optical signal To Intensity modulation with the transmitted signal Light change And a conversion circuit for converting to a modulated signal , Occupied frequency band of transmission signal circuit Are set to be different from each other, and the fundamental frequency of the pulsed optical signal is circuit Is selected to be a value that is at least twice as large as the maximum frequency of the transmission signal to be handled.
[0025]
As described above, in the fifth invention, a pulsed optical signal is first generated, and the intensity of the pulsed optical signal is modulated with the transmission signal. Light change The signal is converted into a tone signal. The fifth invention differs from the first invention described above only in the processing order, and has the same effect as the first invention.
[0026]
In the fifth aspect of the invention, the pulse light generation circuit includes, as an example, a pulse signal generation circuit that generates a pulsed electric signal and a light emitting element that directly modulates the intensity of the generated light using the pulsed electric signal. . The pulsed light generation circuit includes a light emitting element that outputs light with a constant power, a pulse signal generation circuit that generates a pulsed electric signal, and light that externally modulates output light from the light emitting element with the pulsed electric signal. You may comprise with a modulator.
[0027]
In the fifth aspect, in a preferred embodiment, the optical modulator receives a signal obtained by superimposing a transmission signal on a pulsed electric signal. As a result, one optical modulator can be used as the pulse light generation circuit and the conversion circuit, so that the configuration of the optical system can be simplified.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the present optical transmission system includes a plurality of optical transmission devices 10 that generate optical signals whose optical intensity is modulated, an optical coupler 20 that multiplexes the optical signals generated by each optical transmission device 10, The optical fiber 40 which transmits the output signal of the optical coupler 20 and the optical receiver 30 which demodulates the received optical signal are provided. In FIG. 1, three optical transmission devices 10 are illustrated as an example, but the number of connected optical transmission devices is not limited to this.
[0029]
Each optical transmission device 10 includes a signal source 11, a pulse signal generation circuit 12, an optical modulator 13, and a light emitting element 14. The light emitting element 14 is composed of a semiconductor laser or the like. The optical modulator 13 is a so-called external optical modulator, for example, LiNbO. _Three It is composed of a waveguide type light intensity modulator made of (lithium niobate).
[0030]
The signal source 11 outputs a transmission signal (electric signal) including information to be transmitted. In this example, it is assumed that the waveform of the output signal of the signal source 11 is as shown in FIG. A transmission signal output from the signal source 11 is input to the light emitting element 14 and converted into an optical signal. That is, the light emitting element 14 outputs an optical signal whose intensity is modulated according to the amplitude of the input signal. The pulse signal generation circuit 12 has a predetermined cycle T _k A pulse train of electricity having light The maximum output signal of the signal source 11 in all the optical transmission devices 10 existing in the transmission system. Big F _max , The fundamental frequency of the pulse train generated by the pulse signal generation circuit 12 is f _k (= 1 / T _k ), The fundamental frequency f of the pulse train _k Is the Big Frequency f _max It is assumed that it is 2 times or more. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of crosstalk interference when separating signals at the time of reception. The optical modulator 13 intensity-modulates the optical signal from the light emitting element 14 with the pulse train from the pulse signal generation circuit 12. The waveform of the optical signal output from the optical modulator 13 is shown in FIG. The optical signal whose intensity is modulated by the pulse train is output from the optical transmitter 10 and then input to the optical coupler 20. The optical coupler 20 multiplexes a plurality of light intensity modulation signals output from the respective optical transmission devices 10 and transmits the multiplexed signals to the optical fiber 40.
[0031]
The optical receiver 30 includes an optical demodulator 31. The optical demodulator 31 converts the optical signal from the optical fiber 40 into an electrical signal and regenerates the original transmission signal. FIG. 2C shows the spectral distribution of the electrical signal obtained when the optical signal shown in FIG. 2B is converted into an electrical signal by a light receiving element (included in the optical demodulator 31). Where f _k Is the fundamental frequency of the pulse train. The spectrum of the transmission signal shown in FIG. 2A has frequencies of “0” and “f”. _k ", 2f _k ", 3f _k ”In the vicinity of
[0032]
Next, a method for separating, selecting, and demodulating signals from the optical transmission apparatuses 10 shown in FIG. 1 will be described. The occupied frequency bands of the input signals 11a, 11b, and 11c generated by the signal source 11 in each optical transmitter 10 are set in advance so as not to overlap each other.
[0033]
An example of the configuration of the optical demodulator 31 is shown in FIG. In FIG. 3, a light receiving element 301 converts a received optical signal into an electrical signal. The spectrum distribution of the electrical signal at this time is shown in FIG. In FIG. 4, f _a , F _b , F _c Is the fundamental frequency of the pulse train in each optical transmitter 10. The band pass filter 302 extracts only a desired signal from the signals 11a, 11b, and 11c distributed in the baseband.
[0034]
The fundamental frequency f of the pulse train generated by the pulse signal generation circuit 12 in each optical transmission device 10 _a , F _b , F _c May be different from each other or the same.
[0035]
As described above, in the first embodiment, an optical signal output from the light emitting element 14 in each optical transmitter 10 (intensity modulated according to the transmission signal) is further converted into an optical modulator. 13 The intensity is modulated with a pulse train. The reason why the peak value of beat noise generated after receiving an optical signal by the optical demodulator 31 is reduced by performing such double modulation will be described below.
[0036]
In FIG. 1, the center wavelengths of the optical signals at the time of no modulation of the three light emitting elements 14 in each optical transmission device 10 are respectively expressed as λ _a , Λ _b , Λ _c And FIG. 5A shows the state of the spectral distribution of the optical signal in the optical receiver 30 when the optical modulators 13 in all the optical transmitters 10 are set to the through state without being operated. Further, FIG. 5 shows the state of the spectrum distribution of the optical signal in the optical receiver 30 when the optical modulators 13 in all the optical transmitters 10 are operated and the optical signals from the respective light emitting elements 14 are intensity-modulated with a pulse train. Shown in b). As can be seen from FIG. 5, the spectral distribution of each optical signal is changed from the center optical frequency to the fundamental frequency f of the pulse train by intensity-modulating the optical signal from each light emitting element 14 again with the pulse train. _k (However, it is discretized at an optical frequency separated by an integral multiple of k; a, b, c), and the peak value of each optical spectrum is reduced. Small To do. Since the peak value of beat noise generated after reception is proportional to the peak value of the optical spectrum, the peak value of beat noise is reduced by further modulating the intensity of the optical signal with a pulse train. Small To do. The spectral distribution of the optical signal is further broadened by methods such as shortening the period T of the pulse train and reducing the pulse width in the pulse train, so that the peak value of beat noise is further reduced. Small To do. As a result, the SNR can be further improved.
[0037]
In the first embodiment, the optical transmission apparatus 10 includes the single signal source 11 and the single pulse signal generation circuit 12, but may include a plurality of signal sources 11.
[0038]
In the first embodiment, LiNbO is used as the optical modulator 13. _Three However, a light absorption type device, a waveguide switching type optical switch, an optical comb generator (for example, see JP-A-7-58386) or the like may be used.
[0039]
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission device used in the optical transmission system according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the entire system may be the same as that of the first embodiment. Similarly to the case of FIG. 1, a plurality of optical transmitters 10, an optical coupler 20, an optical fiber 40, and an optical receiver 30. In other words, the optical transmission system of this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the optical transmission device 10.
[0040]
In the first embodiment described above, the transmission signal from the signal source 11 is input to the light emitting element 14 and intensity modulation is directly performed by the light emitting element 14. On the other hand, in the optical transmission device in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the transmission signal from the signal source 11 is input to the optical intensity modulator 13 ′, and the optical signal from the light emitting element 14 is input to the signal source. 11 is configured to perform external intensity modulation with a transmission signal from 11. In this case, the light intensity modulator 13 ′ may be shared with the light modulator 13, or may be provided independently. However, when the optical intensity modulator 13 ′ is shared with the optical modulator 13, the optical modulator 13 includes a modulation circuit (not shown) that modulates a transmission signal from the signal source 11 with a pulse train from the pulse signal generation circuit 12. Output signal from
In the second embodiment, the beat noise reduction effect is the same as in the first embodiment.
[0041]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission device used in the optical transmission system according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the entire system may be the same as that of the first embodiment. Similarly to the case of FIG. 1, a plurality of optical transmitters 10, an optical coupler 20, an optical fiber 40, and an optical receiver 30. In other words, the optical transmission system of this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the optical transmission device 10.
[0042]
In FIG. 7, the optical transmission apparatus according to the present embodiment includes a signal source 11, a modulation circuit 516, a pulse signal generation circuit 12, an optical modulator 13, and a light emitting element 14. The light emitting element 14 is composed of a semiconductor laser or the like.
[0043]
A transmission signal (electric signal including information to be transmitted) output from the signal source 11 is input to the modulation circuit 516. The modulation circuit 516 has a frequency of f _s The subcarriers are amplitude-modulated, frequency-modulated or pulse-modulated according to the transmission signal supplied from the signal source 11 and output. The frequency f of the subcarrier used in the modulation circuit 516 _s Are different from each other for each optical transmitter. The modulation signal output from the modulation circuit 516 is input to the light emitting element 14. The light emitting element 14 outputs an optical signal whose intensity is modulated in accordance with the amplitude fluctuation of the input modulation signal. The pulse signal generation circuit 12 has a predetermined cycle T _k Is generated. Frequency f of subcarrier in modulation circuit 516 in all optical transmitters _s Most of Big F _{s (max)} , The fundamental frequency of the pulse train output from the pulse signal generation circuit 12 is f _k (= 1 / T _k ), The fundamental frequency f of the pulse train _k Is the Big Frequency f _{s (max)} It is assumed that it is 2 times or more. The optical modulator 13 intensity-modulates the optical signal from the light emitting element 14 with the input pulse train.
[0044]
In the first embodiment, the occupied frequency band of the transmission signal from the signal source 11 needs to be set in advance so as to be different between the optical transmission apparatuses 10. In the third embodiment, the signal frequency from the signal source 11 is different. You may set so that the occupied frequency band of a transmission signal may overlap between each optical transmitter. This point is different from the first embodiment.
[0045]
In the third embodiment, the method of demodulating the received signal on the receiving side is almost the same as that of the first embodiment described above. That is, in FIG. 3, the light receiving element 301 converts an optical signal into an electrical signal. The band pass filter 302 extracts only a desired signal from the signals distributed in the baseband. Since the extracted signal is an amplitude-modulated, frequency-modulated or pulse-modulated signal, it is demodulated and the original signal is reproduced.
[0046]
In the third embodiment, the beat noise reduction effect is the same as in the first embodiment.
[0047]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission device used in the optical transmission system according to the fourth embodiment of the present invention. The configuration of the entire system may be the same as that of the first embodiment. Similarly to the case of FIG. 1, a plurality of optical transmitters 10, an optical coupler 20, an optical fiber 40, and an optical receiver 30. In other words, the optical transmission system of this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the optical transmission device 10.
[0048]
In FIG. 8, the optical transmitter of this embodiment includes a first signal source 11, a second signal source 518, a pulsed FM circuit 519, an optical modulator 13, and a light emitting element. Child 14. The light emitting element 14 is composed of a semiconductor laser or the like.
[0049]
The first signal source 11 outputs a transmission signal (an electric signal including information to be transmitted). This transmission signal is input to the light emitting element 14. The light emitting element 14 outputs an optical signal whose intensity is modulated in accordance with the amplitude variation of the given transmission signal. As the waveform of the output signal of the second signal source 518, various waveforms such as a sine wave, a square wave, and a triangular wave can be employed. Further, the frequency may not be constant. That is, the output signal of the second signal source 518 may be a random wave. However, the occupied frequency band of the output signal of the second signal source 518 needs to be set so as not to overlap the occupied frequency band of the output signal of the first signal source 11. Here, for the sake of convenience, it is assumed that the waveform of the output signal of the second signal source 518 is a sine wave having a constant frequency as shown in FIG. The pulsed FM circuit 519 has a frequency of f _p The subcarrier is pulsed FM in accordance with the amplitude fluctuation of the output signal of the second signal source 518 and output. The output signal waveform is shown in FIG. The optical modulator 13 modulates the intensity of the optical signal from the light emitting element 14 with the output signal of the pulsed FM circuit 519. The waveform of the optical signal output from the optical modulator 13 is shown in FIG.
[0050]
In the fourth embodiment, the reception signal demodulation method on the reception side is the same as that of the first embodiment described above. That is, in FIG. 3, the light receiving element 301 converts an optical signal into an electrical signal. The band pass filter 302 extracts only a desired signal from the signals 11a, 11b, and 11c distributed in the baseband. Note that the occupied frequency bands of the input signals 11a, 11b, and 11c generated by the signal source 11 in each optical transmission device are set in advance so as not to overlap each other.
[0051]
In the first embodiment, the period of the pulse train is constant. In the fourth embodiment, the pulsed FM signal has a period and a width that change according to a specific signal. A pulsed FM signal has more frequency components than a pulse signal with a constant period. Therefore, the spectral distribution of an optical signal intensity-modulated with a pulsed FM signal is wider than that of an optical signal intensity-modulated with a pulse signal having a constant period, so that beat noise can be further reduced.
[0052]
In the fourth embodiment, the frequency f of the subcarrier signal of the pulsed FM circuit 519 _p May be different for each optical transmitter. Subcarrier signal frequency f _p Since the shapes of the spectral distributions of the optical signals output from the respective optical transmission devices are different from each other, the peak values of beat noise are reduced. Even when the occupied frequency bands of signals from the second signal source 518 are different for each optical transmission device, the shape of the spectral distribution of the optical signal output from each optical transmission device is different from each other. The peak value of noise is reduced.
[0053]
(Fifth embodiment)
The configuration of the optical transmission device used in the optical transmission system according to the fifth embodiment is superficially the same as the configuration of the optical transmission device 10 (see FIG. 1) used in the first embodiment. The setting contents are different from those of the first embodiment. As described above, in the first embodiment, the occupied frequency bands of the input signals 11a, 11b, and 11c generated by the signal source 11 in each optical transmitter 10 are set in advance so as not to overlap each other, and the pulse The fundamental frequency f of the pulse train generated by the signal generation circuit 12 _a , F _b , F _c May be different from each other or the same. On the other hand, in the optical transmission system of the fifth embodiment, the fundamental frequency f of the pulse train generated by the pulse signal generation circuit 12 in each optical transmission device. _a , F _b , F _c Are set to be different from each other. Furthermore, the maximum frequency of the occupied frequency band of the input signals 11a, 11b, and 11c generated by the signal source 11 is set to f, respectively. _{sa (max)} , F _{sb (max)} , F _{sc (max)} Then, f so as to satisfy the conditions of the following formulas (8) to (10): _a , F _b , F _c Set.
｜ f _a -F _b |> F _{sa (max)} + F _{sb (max)} (8)
｜ f _b -F _c |> F _{sb (max)} + F _{sc (max)} ... (9)
｜ f _c -F _a |> F _{sc (max)} + F _{sa (max)} (10)
[0054]
Note that the occupied frequency bands of the input signals 11a, 11b, and 11c may be different from each other or the same.
[0055]
A configuration example of the optical demodulator 31 suitable for this embodiment is shown in FIG. In FIG. 10, a light receiving element 301 converts a received optical signal into an electrical signal. The spectrum distribution of the electrical signal at this time is shown in FIG. The bandpass filter 312 has a frequency of f _a , F _b , F _c Only signals in the vicinity of any of the above are extracted. The detection circuit 313 obtains a desired signal by performing synchronous detection or envelope detection. The beat noise reduction effect obtained in this embodiment is the same as that in the first embodiment.
[0056]
(Sixth embodiment)
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission device used in the optical transmission system according to the sixth embodiment of the present invention. The configuration of the entire system may be the same as that of the first embodiment. Similarly to the case of FIG. 1, a plurality of optical transmitters 10, an optical coupler 20, an optical fiber 40, and an optical receiver 30. In other words, the optical transmission system of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the optical transmitter 10.
[0057]
In the first to fifth embodiments described above, a signal from the signal source 11 is converted into a light intensity modulation signal by the light emitting element 14, and the light modulator 13 further modulates the intensity of the light intensity modulation signal with a pulse train. did. On the other hand, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 12, a light train 14 outputs an optical signal of a pulse train with a constant peak power, and the optical modulator 13 converts the optical signal of this pulse train to a signal source 11. The intensity is modulated in accordance with the amplitude of the transmission signal from. Note that the demodulation method after optical signal transmission and the obtained effects in the sixth embodiment are the same as those in the first to fifth embodiments.
[0058]
In the configuration of FIG. 12, a pulse signal from the pulse signal generation circuit 12 is input to the light emitting element 14, and the light intensity of the light emitting element 14 is changed in accordance with the signal amplitude to obtain a pulse train-like optical signal. Yes. On the other hand, a self-excited oscillation type semiconductor laser may be used for the light emitting element 14. That is, the self-oscillation type semiconductor laser has a feature that the light emission power of the optical signal output from the laser fluctuates in a pulse shape with a period of several GHz only by injecting a direct current. Thereby, it is not necessary to provide the pulse signal generation circuit 12, and the circuit configuration can be simplified.
[0059]
(Seventh embodiment)
In the sixth embodiment, the pulse signal from the pulse signal generation circuit 12 is input to the light emitting element 14 and the intensity modulation is directly performed by the light emitting element 14, but as shown in FIG. The pulse signal from 12 may be inputted to the light intensity modulator 13 ′, and the light signal from the light emitting element 14 may be subjected to external intensity modulation. In this case, the light intensity modulator 13 ′ may be shared with the light modulator 13, or may be provided independently. However, when the optical intensity modulator 13 ′ is shared with the optical modulator 13, the optical modulator 13 includes a modulation circuit (not shown) that modulates a transmission signal pulse from the signal source 11 with a pulse train from the signal generation circuit 12. Output signal from
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing signal waveforms and spectrum distributions in the main part of the optical transmission system shown in FIG.
3 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical receiver of the optical transmission system illustrated in FIG.
4 is a diagram showing a spectrum distribution of an electric signal in the optical receiver shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a difference in spectral distribution of an optical signal between when the pulse train is modulated and when not modulated in the optical transmission system shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission device used in an optical transmission system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission device used in an optical transmission system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission device used in an optical transmission system according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing signal waveforms in the main part of the optical transmission apparatus having the configuration shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical receiver suitable for an optical transmitter used in an optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing a spectral distribution of an electric signal output from the light receiving element shown in FIG.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission device used in an optical transmission system according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission device used in an optical transmission system according to a seventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Optical transmitter
11 ... Signal source
12 ... Pulse signal generation circuit
13, 13 '... optical modulator
14 ... Light emitting element
20 ... Optical coupler
30. Optical receiver
31: Optical demodulator
40 ... Fiber
516: Modulation circuit
519 ... Pulsed FM circuit

Claims

伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
伝送信号を入力し第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
前記第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記伝送信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なっており、
前記パルス列の基本周波数は、各前記光送信回路に入力された前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値である、光送信装置。 A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals respectively output from the plurality of optical transmission circuits A multiplexing circuit that outputs to the optical transmission line,
Each of the optical transmission circuits
A first converting circuit for converting the first optical modulation signal and inputs the transmission signal,
And a second conversion circuit for converting the first optical modulation signal to the second optical modulation signal by the intensity modulation in a pulse train,
Occupied frequency bandwidth before Symbol transmission signal is I different from each other among the light transmitting circuit,
The optical transmission device, wherein the fundamental frequency of the pulse train is a value that is twice or more the maximum frequency of the transmission signal input to each of the optical transmission circuits .

前記第１の変換回路は、前記伝送信号で発生光を直接強度変調する発光素子を含む、請求項１に記載の光送信装置。The optical transmission device according to claim 1, wherein the first conversion circuit includes a light emitting element that directly modulates intensity of generated light with the transmission signal.

前記第１の変換回路は、
一定パワーの光を出力する発光素子と、
前記発光素子の出力光を前記伝送信号で外部変調する光変調器とを含む、請求項１に記載の光送信装置。The first conversion circuit includes:
A light emitting element that outputs light of constant power;
The optical transmitter according to claim 1, further comprising: an optical modulator that externally modulates output light of the light emitting element with the transmission signal.

前記光変調器には、前記伝送信号に前記パルス列を重畳した信号が入力され、それによって
１つの光変調器を、前記第１および第２の変換回路として用いる、請求項３に記載の光送信装置。The said optical modulator, the signal obtained by superimposing the pulse train in the transmission signal is inputted, it by one light modulator, Ru is used as the first and second conversion circuit, light of claim 3 Transmitter device .

伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
伝送すべき情報を含む伝送信号で副搬送波を変調して電気変調信号を出力する変調回路と、
前記電気変調信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
前記第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記副搬送波の周波数は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されており、
前記パルス列の基本周波数は、各前記光送信回路で扱う前記副搬送波の最大周波数の２倍以上の値に選ばれている、光送信装置。 A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals and a plurality of optical modulation signals respectively output from the plurality of optical transmission circuits are multiplexed and output to the optical transmission line With multiple circuits,
Each of the optical transmission circuits
A modulation circuit that modulates a subcarrier with a transmission signal including information to be transmitted and outputs an electrical modulation signal;
A first conversion circuit for converting the electrical modulation signal to the first optical modulation signal,
And a second conversion circuit for converting the first optical modulation signal to the second optical modulation signal by the intensity modulation in a pulse train,
Frequency before Symbol sub-carriers is set to be different from each other among the light transmitting circuit,
Fundamental frequency of the pulse train is selected to a value of at least twice the maximum frequency of the subcarrier handled by each of said light transmitting circuit, the optical transmission apparatus.

伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
前記伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
所定の電気信号で副搬送波をパルス化ＦＭすることにより、パルス状の電気信号を出力するパルス化ＦＭ回路と、
前記第１の光変調信号を前記パルス状の電気信号で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記伝送信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されており、
前記副搬送波の周波数は、各前記光送信回路で扱う前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれている、光送信装置。 A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals respectively output from the plurality of optical transmission circuits A multiplexing circuit that outputs to the optical transmission line,
Each of the optical transmission circuits
A first conversion circuit for converting the transmission signal to the first optical modulation signal,
A pulsed FM circuit that outputs a pulsed electrical signal by pulsing the subcarrier with a predetermined electrical signal; and
And a second conversion circuit for converting the first optical modulation signal to the second optical modulation signal by the intensity modulation by the pulse-like electrical signals,
Occupied frequency bandwidth before Symbol transmission signal is set to be different from each other among the light transmitting circuit,
Wherein the frequency of the subcarrier is selected to a value of at least twice the maximum frequency of the transmission signal handled by each of the optical transmission circuit, an optical transmission device.

前記副搬送波の周波数は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されている、請求項６に記載の光送信装置。Wherein the frequency of the subcarriers, it is configured to be different from each other among said optical transmission circuit, an optical transmitter according to claim 6.

前記所定の電気信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されている、請求項６に記載の光送信装置。The occupied bandwidth of the predetermined electric signal is, it is configured to be different from each other among said optical transmission circuit, an optical transmitter according to claim 6.

伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重して光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
前記伝送信号を第１の光変調信号に変換する第１の変換回路と、
前記第１の光変調信号をパルス列で強度変調して第２の光変調信号に変換する第２の変換回路とを備え、
前記パルス列の基本周波数は、各前記光送信回路が扱う前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれており、
任意の２つの光送信回路で扱う前記パルス列の基本周波数の間隔は、当該２つの光送信回路で扱う前記伝送信号のそれぞれの占有周波数帯域の最大周波数の和よりも大きい値に選ばれている、光送信装置。 A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals respectively output from the plurality of optical transmission circuits A multiplexing circuit that outputs to the optical transmission line,
Each of the optical transmission circuits
A first conversion circuit for converting the transmission signal to the first optical modulation signal,
And a second conversion circuit for converting the first optical modulation signal to the second optical modulation signal by the intensity modulation in a pulse train,
Fundamental frequency before Symbol pulse train is chosen to a value of at least twice the maximum frequency of the transmission signal each of said light transmitting circuit is handled,
Interval of the fundamental frequency of the pulse train to deal with any of the two light transmitting circuit is selected to a value larger than the sum of the maximum frequency of each of the occupied frequency band of the transmission signals handled in the two optical transmission circuit, Optical transmitter .

伝送すべき情報を含む伝送信号を電気光変換して得られた光変調信号を出力する複数の光送信回路と、当該複数の光送信回路からそれぞれ出力される複数の光変調信号を多重し光伝送路へ出力する多重回路とを備え、
各前記光送信回路は、
パルス状の光信号を出力するパルス光発生回路と、
前記パルス状の光信号を前記伝送信号で強度変調して光変調信号に変換する変換回路とを備え、
前記伝送信号の占有周波数帯域は、各前記光送信回路間で互いに異なるように設定されており、
前記パルス状の光信号の基本周波数は、各前記光送信回路で扱う前記伝送信号の最大周波数の２倍以上の値に選ばれている、光送信装置。 A plurality of optical transmission circuits that output optical modulation signals obtained by electro-optical conversion of transmission signals including information to be transmitted, and a plurality of optical modulation signals respectively output from the plurality of optical transmission circuits A multiplex circuit that outputs to the transmission line,
Each of the optical transmission circuits
A pulsed light generation circuit for outputting a pulsed optical signal;
And a conversion circuit for converting the optical modulation signal the pulse-like light signals intensity modulated by the transmission signal,
Occupied frequency bandwidth before Symbol transmission signal is set to be different from each other among the light transmitting circuit,
The fundamental frequency of the pulsed optical signal is selected to a value of at least twice the maximum frequency of the transmission signal handled by each of the optical transmission circuit, an optical transmission device.

前記パルス光発生回路は、
パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、
前記パルス状の電気信号で発生光を直接強度変調する発光素子とを含む、請求項１０に記載の光送信装置。The pulsed light generation circuit includes:
A pulse signal generation circuit for generating a pulsed electrical signal;
The optical transmission device according to claim 10, further comprising: a light emitting element that directly modulates intensity of generated light with the pulsed electric signal.

前記パルス光発生回路は、
一定パワーの光を出力する発光素子と、
パルス状の電気信号を発生するパルス信号発生回路と、
前記発光素子からの出力光を前記パルス状の電気信号で外部変調する光変調器とを含む、請求項１０に記載の光送信装置。The pulsed light generation circuit includes:
A light emitting element that outputs light of constant power;
A pulse signal generation circuit for generating a pulsed electrical signal;
The optical transmitter according to claim 10, further comprising: an optical modulator that externally modulates output light from the light emitting element with the pulsed electric signal.

前記光変調器には、前記パルス状の電気信号に前記伝送信号を重畳した信号が入力され、それによって
１つの光変調器を、前記パルス光発生回路および前記変換回路として用いる、請求項１２に記載の光送信装置。The said optical modulator, a signal obtained by superimposing the transmission signal to the pulse-like electrical signal is input, it by one light modulator, Ru is used as the pulsed light generation circuit and the conversion circuit, according to claim 12 An optical transmitter according to claim 1 .