JPH04317034A - 光波システムにおいて二次相互変調積を消去するための光変調器 - Google Patents
光波システムにおいて二次相互変調積を消去するための光変調器Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２またはそれ以上の被
変調光搬送波が単一の光ファイバを介して伝送される光
通信システムに関し、特定すると、光搬送波周波数の近
接状態でのスペクトル的離間を可能にする光位相変調器
およびこの光位相変調器を利用する光通信システムに関
する。 【０００２】 【従来技術】光ファイバ伝送システムは、帯域幅が広く
、小サイズであり、電気的干渉に不感知であるため、長
距離用の電話網やオフィス間トランクラインにおいて広
く使用されている。従来の長距離光伝送システムは、時
分割多重化ディジタル伝送を利用する。商業的光波シス
テムにおいて利用可能な最大データ速度は、多年にわた
り５６５ メガビット／秒に制限されてきて、つい最近
１．７ ギガビット／秒に増大されたばかりである。８
０００のボイスチャンネルを搬送する５６５ メガビッ
ト／秒の光トランクラインは、ボイス伝送には非常に価
額的に効率的である。 【０００３】最近、中心局と個々の加入者間のローカル
ループすなわち加入者ループに光伝送システムを利用し
ようとする努力が、電気通信工業においてなされてきた
。その目標とするところは、各家やビズネスオフィスへ
の光ファイバを介して、ボイスのみならずデータやビデ
オ伝送を提供することである。ビデオサービスは、放送
サービスのみならず、ビデオ切替えサービスを含むこと
が期待される。ビデオ切替えサービスは、各加入者が、
ビデオライブラリからプログラミングや映画を選択する
ことを可能にするものである。非圧縮ディジタルビデオ
信号は、約１００メガビット／秒のデータ速度を必要と
し、アナログＦＭビデオは、約３０ＭＨｚ の帯域幅を
必要とする。５６５ メガビット／秒のシステムは、数
本のビデオチャンネルしか搬送できない。 【０００４】伝送帯域幅の増大は、周波数的に近接離間
された多重変調光搬送波を使用するコヒーレント光シス
テムで実施できる。多重光搬送波を有するコヒーレント
システムは、特公昭６２−４３２３１号（発明者シカダ
）に開示されている。この特許のシステムにおいては、
１つの情報チャンネルが各光搬送波上で伝送されるが、
Ｎの光搬送波を利用できる。 【０００５】副搬送波多重化（ＳＣＭ） 光通信システ
ムも、増大された伝送帯域幅を提供するための手段とし
て提案された。ＲＦ周波数かマイクロ波周波数における
多くの周波数多重化搬送波より成る広帯域信号が、光搬
送波を変調するのに使用される。光信号は、従来形式の
単一モード光ファイバを介して遠隔の場所に伝送される
。遠隔の場所において受信される光信号は、高速度光ダ
イオードで検出され、そして伝送信号は、従来形式のＲ
Ｆまたはマイクロは受信機で回収される。ＲＦまたはマ
イクロ波搬送波は、アナログまたはディジタル信号のい
ずれで変調することもできるし、サービスのほとんど任
意の組合せでボイス、データ、ディジタルオーディオお
よび高精密ビデオを搬送するのに使用できる。 【０００６】１８キロメーターの光ファイバを介しての
６０の周波数被変調ビデオチャンネルの伝送が、Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ２３
， Ｎｏ．２２， Ｐａｇｅ１１９６−１１９８， １
９８７年１０月，の 「 ６０−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｆ
Ｍ Ｖｉｄｅｏ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ
ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」のＲ．Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ の論
文に記述されている。１９９１年１月２９日発行の米国
特許第４，９８９，２００ 号には、コヒーレント副搬
送波多重化光通信システムが開示されている。開示され
たコヒーレントＳＣＭ システムにおいては、Ｍの情報
チャンネルが、Ｍの副搬送波を使用することにより、光
搬送波上で伝送できる。しかして、各副搬送波は別個の
情報信号で個々に変調される。上述の技術を組合せるこ
とによって、全部でＭ×Ｎの情報チャンネルに対して、
Ｍの情報チャンネルをＮの各光搬送波上で搬送できる。 【０００７】多重光搬送波をもつＳＣＭ システムの欠
点は、各被変調光搬送波が上部および下部側波帯を有し
、また上部および下部側波帯の間にある二次相互変調積
を含むことである。隣接する光チャンネル間の干渉を防
ぐために、光搬送波間に３ｆｍａｘ の周波数分離を提
供することが必要である。ここで、ｆｍａｘは、光搬送
波を変調するために使用される最大加入者周波数である
。伝送帯域幅を最大化するためには、干渉を最小化しな
がら、光搬送波間の近接離間を達成することが望ましい
。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に従うと、これら
およびその他の目的利点は、下記の諸要素を含む光位相
変調器で達成される。すなわち、第１の変調信号ｖ１（
ｔ） に応答して光波を位相変調するための第１の変調
手段と、第２の変調信号ｖ２（ｔ） に応答して光波を
位相変調するための第２の変調手段と、第１および第２
変調手段に光搬送波をコヒーレントに結合するための光
分割器と、第１および第２変調手段から被変調光搬送波
をコヒーレントに結合し出力光信号を供給するための光
結合器と、入力変調信号に応答して、第１変調信号Ｖ１
（ｔ） を第１電極に、第２変調信号Ｖ２（ｔ） を第
２電極に供給するための信号調整器とを備え、二次相互
変調積が出力光信号から消去されるように第１および第
２変調信号が関係づけられている光位相変調器で達成さ
れる。 【０００９】第１変調手段は、代表的には、第１の光導
波路と、該第１光導波路において搬送される光波を位相
変調するように位置づけられた第１の電極とを備える。 第２変調手段は、代表的には、第２の光導波路と、該第
１光導波路においてに搬送される光波を位相変調するよ
うに位置づけられた第２の電極とを備える。電極は、集
中要素電極または進行波電極とし得る。 【００１０】第１変調信号ｖ１（ｔ） は、代表的に下
記の式より成る。すなわち、 【数５】 ｖｔ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ）＋
ｖｐｉ
（２） ここで、β１＝ｉ番目の副搬送波の振幅ωｉ＝
ｉ番目の副搬送波の周波数 δｉ＝ｉ番目の副搬送波の位相 ｖｐｉ＝光搬送波周波数にてπの位相シフト位相を生ず
るに必要とされる電圧 第２の変調信号ｖ２（ｔ） は代表的に下記の式より成
る。 【数６】 ｖ２（ｔ）＝ −Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ
）
（３） 各副搬送波の振幅βｉ 、周波数ωｉ または
位相δ１は、情報信号で変調できる。二次相互変調積の
消去により、光搬送波は周波数２ｆｍａｘ 、ここでｆ
ｍａｘは最大変調周波数を表わす、だけ離間できる。 【００１１】第１および第２光導波路、光分割器および
光結合器は、好ましくは基板における光導波路領域とし
て製造される。第１および第２電極は、代表的には、そ
れぞれ第１および第２導波路に隣接する基板上の金属化
より成る。第１および第２電極信号は、第１および第２
光導波路にそれぞれ電界を生じ、これで光搬送波を位相
変調する。 【００１２】本発明の第２の側面に従うと、光送信機は
、異なる光搬送波周波数にて被変調光搬送波を含む光信
号を発生するための複数の光信号源を備え、該光信号源
の各々が、光搬送波を発生するためのレーザと、レーザ
の出力に結合される光位相変調器であって、第１および
第２の光導波路と、第１および第２光導波路においてそ
れぞれ搬送される光波を位相変調するように位置づけら
れた第１および第２の電極と、光搬送波を第１および第
２光導波路にコヒーレントに結合するための光分割器と
、第１および第２光導波路からの被変調光搬送波をコヒ
ーレントに結合し、光信号を供給するための光結合器と
、入力変調信号に応答して、第１および第２変調信号を
第１および第２電極に供給するための信号調整器とを備
え、第１および第２変調信号が光信号において二次相互
変調積が消去されるように関係づけられている光位相変
調器と、光搬送波を変調するため、変調信号を光位相変
調器に供給するための変調手段とを具備する。光送信機
はさらに、各光信号源からの光信号を伝送のため光導波
路に結合するための手段を備え、各光信号の二次相互変
調積は、光搬送波周波数が近接離間され得るように消去
される。 【００１３】 【実施例】第１図には副搬送波多重化（ＳＣＭ） シス
テムのスペクトル線図が示されている。スペクトル強度
は周波数の関数として示されている。周波数ｆ０１ の
光搬送波は、多重副搬送波で変調される。変調電圧Ｖ（
ｔ）は下式で与えられる。すなわち、 【数７】 ｖ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ＋ δｉ）
（１） ここで、β１＝ｉ番目の副搬送波の振幅、ωｉ
＝ｉ番目の副搬送波の周波数、そしてδｉ＝ｉ番目の副
搬送波の位相である。情報信号 ｓｉ は、各副搬送波
の時間−変化振幅βｉ 、時間−変化周波数ωｉ また
は時間−変化位相δｉ 内に包含できる。第１図に示さ
れるスペクトルは、光搬送波から等しく離間された上部
側波帯１０と下部側波帯１２を含む。加えて、スペクト
ルは、二次相互変調積（ＩＭＰ） を包含する４つの帯
域を含む。帯域２０は、周波数ｆ０１−（ｆｉ＋ｆｊ）
の二次相互変調積を含み、帯域２２は周波数ｆ０１−
（ｆｉ−ｆｊ） の周波数の二次相互変調積を含み、帯
域２４は周波数ｆ０１＋（ｆｉ−ｆｊ） の二次相互変
調積を含み、帯域２６は周波数ｆ０１＋（ｆｉ＋ｆｊ）
の二次相互変調積を含む。 ここでｆｉおよびｆｊは異なる副搬送波周波数を表わす
。 【００１４】第１図に示されるように、帯域２６は、上
部側波帯１０より高い周波数領域に延びており、帯域２
０は下部側波帯１２より低い周波数に延びている。この
結果、２またはそれ以上の副搬送波多重化光搬送波を利
用する光通信システムにおいては、二次相互変調積から
の干渉を避けるために、第２図に示されるように光搬送
波を離間することが必要であった。２つの被変調光搬送
波を含むシステムのスペクトル線図が、第２図に示され
ている。第１の光チャンネルは、上部側波帯３０および
下部側波帯３２を含む。第２の光チャンネルは、上部側
波帯３４および下部側波帯３６を含む。第１光チャンネ
ルからの二次相互変調積が下部側波帯３６と干渉するの
を防ぐため、また第２光チャンネルからの二次相互変調
積が上部側波帯３０と干渉するのを防ぐため、上部側波
帯３０を下部側波帯３６から周波数ｆｍａｘだけ離間す
ることが必要である。ここで、ｆｍａｘは最大変調周波
数である。それゆえ、光搬送波間の最小間隔は３ｆｍａ
ｘ である。 光チャンネル間のこのような離間は、利用可能なスペク
トルの有効な利用を妨げる。 【００１５】二次相互変調積が消去された光送信機のブ
ロック図が第３図に示されている。二次相互変調積を消
去することによって、追って記述されるように、光搬送
波間の間隔のより近接したものが利用できる。第１のレ
ーザ４０は、第１の周波数の光搬送波ｆ１を相互変調積
消去（ＩＣ）光位相変調器４２に向けて送る。第２のレ
ーザ４４は、第２の光周波数ｆ２の光搬送波を相互変調
積消去（ＩＣ）光位相変調器４６に向けて送る。第ｎ番
目のレーザ４８は、第Ｎ番目の光周波数ｆＮの光搬送波
を相互変調積消去（ＩＣ）光位相変調器５０に向けて送
る。システムにおけるレーザおよび相互変調積消去変調
器の数Ｎは、伝送されるべき被変調光搬送波の数に依存
する。変調器４２，４６−−− ５０の出力は、１また
は複数の遠隔位置への複合的光信号の伝送のため光ファ
イバ５２に結合される。 電気的変調器５４は、変調器４２に変調信号を供給する
。電気的変調器５６は、変調器４６に変調信号を供給す
る。電気的変調器５８は、変調器５０に変調信号を供給
する。レーザ４０，４４−−− ４８は、 例えば、
ＩＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ， Ｖｏｌ． ＱＥ−２３， １９８７ 年発行，
Ｐ ８０４−８１４ における「Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ｉｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｍｏ
ｄｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎ
ｐ Ｐｈａｓｅ−Ａｄｊｕｓｔｅｄ ＤＦＢ Ｌａｓｅ
ｒｓ」 と題するソダ等により記述されるような分散フ
ィードバック半導体レーザとし得る。レーザ制御装置６
０が、光搬送波周波数の近接した離間を可能にするため
各レーザの光周波数を制御する信号を、レーザ４０，４
４−−− ４８に供給する。 【００１６】送信機５４，５６−−− ５８を表わす電
気的送信機のブロック線図が、第４図に示されている。 第１の情報搬送信号ｓ１が、電圧制御発振器（ＶＣＯ）
７０を変調する。第２の情報搬送信号ｓ２が、ＶＣＯ
７２を変調し、第Ｎ番目のの情報搬送信号ＳＮが電圧
制御発振器ＶＣＯ ７４を変調する。信号ｓ１，ｓ２−
−−ｓＮは、ディジタル信号、ボイス信号、オーディオ
信号またはビデオ信号のような、伝送されるべき任意の
信号とし得る。信号ｓ１，ｓ２−−−ｓＮは、ＶＣＯ
７０、７２−−− ７４により発生される副搬送波の周
波数変調を行なう。ＶＣＯ ７０，７２−−− ７４は
、電気的周波数スペクトルにおいて異なる周波数を有し
、代表的には約０ないし２０ＧＨｚ の範囲にある。最
大変調周波数ｆｍａｘは、相互変調積消去光位相変調器
の３ｄＢの帯域幅により決定される。ＶＣＯ ７０，７
２−−− ７４の出力は、電気的パワー結合器７６の入
力に結合される。式（１） の変調信号の形式を有する
結合器７６の出力は、第３図に示される変調器４２，４
６−−− ５０の一つの変調器の変調入力に接続される
。第３図の光送信機に利用される電気的送信機は、本発
明の技術思想内において異なる形態を有し得る。例えば
、第４図に示されるＶＣＯ は、情報信号を受信する固
定周波数発振器および変調器で置き代えることにできる
。この形態は、副搬送波の位相変調を生ずる。 【００１７】変調器４２，４６−−− ５０を表わす光
位相変調器の詳細が、第５図および第６図に示されてい
る。 第５図に示される光変調器は、二次相互変調積を消去す
るから、相互変調積消去光位相変調器と称される。本発
明の変調器は、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｑａｎ
ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ． ＱＥ−
１７， Ｎｏ．６， １９８１年６月発行、Ｐ ９４６
−９５９ において「Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ Ｄｅｖ
ｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ」 と題するＡｌｆｅｒｎｅｓｓ により開
示されたようなＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器、また
はＹブランチ干渉式変調器の変形である。変調器は、基
板８２上に形成された光導波路を含む。代表的には、基
板８２は、ニオブ酸リチウムであり、導波路８０は内部
拡散チタンで作られる。しかしながら、他の基板および
導波路材料も、本発明の技術思想内にある。光導波路８
０は、入力部８４、光分割器８６、第１の変調部８８、
第２の変調部９０、光結合器９２および出力部９４を含
む。光分割器８６は、入力部８４上に受信される光搬送
波を分割し、光搬送波のパワーのほぼ９０％を各変調部
８８および９０の一端部にコヒーレントに結合する。変
調部８８および９０の他端部は、光結合器９２に結合さ
れる。光結合器９２は、変調部８８および９０からの光
信号を等割合で結合し、出力部９４上に出力光信号を供
給する。 【００１８】変調部８８および９０は、代表的には細長
の、平行な、離間導波路部である。電極９６が変調部８
８の一側に沿って位置づけられており、電極１００は変
調部９０の一側に沿って位置づけられている。共通電極
９８が、各変調部８８および９０の他側に沿って位置づ
けられている。第６図に示されるように、電極９６、９
８および１００は、基板８２の表面上の金属化部分とし
得る。 【００１９】共通電極９８は、代表的には接地に接続さ
れ、変調信号電圧は電極９６および１００に印加される
。電極９６と電極９８間に印加される変調電圧は、光導
波路変調部８８に電界を生ずる。電極１００と電極９８
間に印加される変調電圧は、光導波路変調部９０に電界
を生ずる。電界は、光変調部８８および９０の屈折率を
変調し、その中を搬送される光波を位相変調する。 【００２０】第５Ａ図に示される光位相変調器は、集中
要素電極９６および１００を利用する。集中要素変調器
の帯域幅は、数ＧＨｚ に制限され、他方進行波変調器
は１０ないし４０ＧＨｚ の帯域幅を有し得る。進行波
電極を有する相互変調積消去光位相変調器は、第５Ｂ図
に示されている。第５Ａ図および第５Ｂ図における対応
する要素は同じ参照番号を有している。進行波電極１０
４は変調部８８の一側に沿って位置づけられており、進
行波電極１０５は変調部の一側に沿って位置づけられて
いる。電極１０４および１０５は、各々５０ｏｈｍ の
端末１０６を有する。電極１０４および１０５は、入力
ケーブルに整合された伝送ラインとして設計されており
、変調信号ｖ１（ｔ） およびｖ２（ｔ） は、伝搬す
る光波に関して共直線的（平行かつ直線的に）に供給さ
れる。進行波光位相変調器については、上述のＡｌｆｅ
ｒｎｅｓｓ の文献に記述されている。 【００２１】式（１） により与えられ第４図に示され
るＲＦ送信機により発生される変調信号Ｖ（ｔ）は、信
号調整機１０２に印加される。信号調整機１０２は、電
極９６（第５Ａ図）または電極１０４（第５Ｂ図）に印
加される第１の信号ｖ１（ｔ） 、および電極１００（
第５Ａ図）および電極１０５（第５Ｂ図）に印加される
第２の信号Ｖ２（ｔ） を発生する。変調信号Ｖ１（ｔ
） およびＶ２（ｔ） は下式により与えられる。すな
わち、 【数８】 ｖｔ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ）＋
ｖｐｉ
（２） 【数９】 ｖ２（ｔ）＝ −Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ
）
（３） ここで、ｖπ＝光搬送波周波数にてπの位相シ
フトを生ずる電圧。信号調整器１０２は、第６Ａ図に示
すように、３ｄＢスプリッタ１０７と、それに続きｖ２
（ｔ） を供給するブランチ上に電圧インバータを、ま
たｖ１（ｔ） を供給するブランチ上にｖπのＤＣバイ
アスを加算するための加算器１０９を備える。入力部８
４に印加される光搬送波は下式により与えられる。すな
わち、【数１０】 Ｅ（ｔ）＝ Ｅ０ ｃｏｓ （ω０ｔ）
（４） ここで、Ｅ０＝ 光搬送波の振幅、そし
てω０ ＝ 光搬送波の周波数。変調信号ｖ１およびｖ
２による光搬送波の変調後の出力部９４上における光信
号は、下式により与えられる。すなわち、 【数１１】 ｅ（ｔ）＝ √２ Ｅ０ ｓｉｎ （ω０ｔ）ｓｉ
ｎφ
（５） ここで、φ＝ πｖ（ｔ）／ｖｐｉ。式（５
） により与えられる光信号は、二次相互変調積がない
。 【００２２】第３図に示される光送信機により光ファイ
バ５２上に伝送される光信号を受信するのに適当なコヒ
ーレント光受信機が、第７図に示されている。光ファイ
バ５２上の受信信号は、光ファイバカプラ１１０の１つ
の入力に結合される。同調可能な局部発振器レーザ１１
２の出力は、ファイバカプラ１１０の他の入力に結合さ
れる。受信信号と局部発振器レーザ１１２の信号は、フ
ァイバカプラ１１０により結合され、結合された信号は
広帯域光検出器１１４に印加される。しかして、該光検
出器はＰＩＮ 光ダイオードとし得る。光検出器１１４
の出力は、電気的受信機の入力に接続される。コヒーレ
ント副搬送波多重化光通信受信機に関する詳細は、１９
９１年１月２９日付で発行された米国特許第４，９８９
，２００ 号に開示されている。 【００２３】動作において、局部発振器レーザ１１２の
周波数は、所望の光搬送波を選択するように同調される
。光検出器１１４の中間周波数出力は、光搬送波上で搬
送されるＳＣＭ チャンネルから所望のチャンネルを選
択するように、受信機１１６により処理される。 【００２４】第３図の光送信機で達成し得るスペクトル
トル間隔が第８図に例示されている。第１の光チャンネ
ルは、下部側波帯１２０と上部側波帯１２２とを含む。 第２の光チャンネルは、下部側波帯１２４と上部側波帯
１２６を含む。光搬送波は、周波数ｆ０１ と ｆ０
２ により表わされている。二次相互変調積は、第５Ａ
図に図示され上述したところの相互変調積消去光位相変
調器を使用して消去されている。かくして、隣接する光
チャンネルは、第１光チャンネルの上部側波帯１２２が
第２の光チャンネルの下部側波帯１２４に衝合するよう
に離間できる。これは、２ｆｍａｘ の光搬送波間間隔
により達成される。ここでｆｍａｘは最大変調周波数で
ある。実際には、非理想的なフィルタ特性を許容するた
め、２ｆｍａｘ より若干大きいチャンネル間隔を提供
するのが望ましい。けれども、第３ないし第６Ａ図に示
される上述したところの光送信機は、約２ｆｍａｘ の
チャンネル間隔を許容するが、従来のシステムは少なく
とも３ｆｍａｘ のチャンネル間隔を必要とした。 【００２５】光チャンネル間隔をさらに低減することが
できる光送信機が第９図に図示されている。第１のレー
ザ１３０が、第１の光周波数ｆ１の光搬送波を第１の単
側波帯光位相変調器に供給する。第２のレーザ１３４が
、第２の光周波数ｆ２の光搬送波を第２の単側波帯光位
相変調器１３４に供給する。第Ｎ番目のレーザ１３８が
、第Ｎ番目の光周波数ｆＮの光搬送波を第Ｎ番目の単側
波帯光位相変調器１３４に供給する。変調器１３２，１
３６−−− １４０の出力は、光送信機の出力を１また
は複数の遠隔の位置へ伝送する光ファイバ１４２に結合
される。変調器１３２は、電気的送信機１４４から変調
信号ｖｓ１ およびｖｃ１ を受信し、変調器１３６は
、電気的送信機１４６から変調信号ｖｓ２ およびｖｃ
２ を受信し、変調器１４０は、電気的送信機１４８か
ら変調信号ｖｓＮ およびｖｃＮ を受信する。レーザ
周波数制御装置１５０は、各レーザにより発生される光
搬送波周波数を制御するため、レーザ１３０，１３４−
−− １３８に制御信号を供給する。第９図の光送信機
は、各光搬送波に対してレーザ、単側波帯変調器および
電気的送信機を備える。任意所望数Ｎの被変調光搬送波
を伝送し得る。 【００２６】変調器１３２，１３６−−− １４０を表
わす単一側波帯光位相変調器のブロック図が第１０図に
図示されている。入力光導波路１６０が光分割器１６２
に接続されている。しかして、該光分割器は、入力搬送
波の５０％をその出力の各々にコヒーレントに結合する
。光分割器１６２の一出力は、相互変調積消去光位相変
調器１６４の入力に接続される。光分割器１６２の他の
出力は、二次相互変調積消去光位相変調器１６６の入力
に接続される。相互変調積消去変調器１６４および１６
６の出力は、光導波路により光結合器１６８のそれぞれ
の入力に接続される。しかして、この結合器は、入力信
号を等割合でコヒーレントに結合する。光結合器１６８
は、出力光導波路１７０に接続される。相互変調積消去
変調器１６４は変調信号ｖｓを受信し、相互変調積消去
変調器１６６は変調信号ｖｃを受信する。 【００２７】相互変調積消去光位相変調器１６４および
１６６は、第５Ａ図または第５Ｂ図に図示され上述した
ところに従って製造される。すなわち、各相互変調積消
去変調器１６４および１６６は、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄ
ｅｒ型構造を有し、電極９６、９８、１００（第５Ａ図
）または 電極１０４、１０５、９８（第５Ｂ図）お
よび変調信号を電極に供給するための信号調整器１０２
（第６Ｂ図）を備える。本発明の第１の実施例において
、相互変調積消去変調器１６４および１６６は、別個の
基板上に作られ、相互接続導波路は、偏光維持性光ファ
イバより成る。光分割器１６２および光結合器１６８は
、偏光維持性光ファイバカップラより成る。第２の実施
例においては、相互変調積消去変調器１６４および１６
６は単一の基板上に作られ、相互接続導波路は同じ基板
上に作られる。かくして、例えば光導波路１６０および
１６７、光分割器１６２および光結合器１６８は、ニオ
ブ酸リチウム基板に形成されたチタン領域より構成し得
る。 【００２８】変調器１６４に供給される変調電圧ｖｓ（
ｔ） は、下式のように表される、すなわち、【数１２
】 Ｖｓ（ｔ）＝Σβｉｓｉｎ （ωｉｔ ＋δｉ）
（６） 変調器１６６に印加される変調電圧Ｖｃ（ｔ）
は、下式のように表される。すなわち、 【数１３】 Ｖｃ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ＋ δｉ）−
ｖｐｉ／２
（７） ここで、ｖｐｉ／２＝光搬送波周波数にてπ／
２の位相シフトを生ずる電圧。変調器１６４の光信号出
力Ｅ１（ｔ） は、下式により表される。すなわち、 【数１４】 Ｅ１（ｔ）＝ Ｅ０ ｓｉｎ （ ω０ｔ） ｓｉ
ｎ ｛ Σβｉ ｓｉｎ（ωｉｔ ＋δｉ）｝ （
８） 変調器１６６の光出力信号Ｅ２（ｔ） は、下式
により与えられる。すなわち、 【数１５】 Ｅ２（ｔ）＝ −Ｅ０ ｃｏｓ （ω０ｔ） ｓｉ
ｎ ｛ Σβｉ ｃｏｓ（ωｉｔ ＋δｉ）｝ （
９） 式（８） および（９） によりそれぞれ与えら
れる変調器１６４および１６６の出力は、光結合器１６
８によりコヒーレントに加えられ、βにおける最低次に
、単側波帯光位相変調器の出力光信号Ｅ３（ｔ） を与
える。 【数１６】 Ｅ３（ｔ）＝ Ｅ０ Σβｉ｛ ｃｏｓ （ω０ｔ
） ｃｏｓ （ ωｉｔ ＋δｉ）
−ｓｉｎ （ωｏｔ） ｓ
ｉｎ（ωｉｔ＋ δｉ）｝ （１０） 【００２
９】式（１０）により表される式は次のように変換でき
る。 【数１７】 Ｅ３（ｔ）＝ Ｅ０ Σβｉ ｃｏｓ（ω０ｔ ＋
ωｉｔ ＋δｉ） ＋ Ｏ（ β３） （１１
） ここで、Ｏ（β３）は三次相互変調積を表す。式（
１１）により与えられる単側波帯位相変調器の出力にお
いて、下部側波帯および二次相互変調積は消去されてい
る。 【００３０】第９図の送信機１４４，１４６−−− １
４８を表すブロック図が第１１図に示されている。ソー
ス１８０が周波数ｆ１の副搬送波を第１の電気的変調器
１８２に供給している。第Ｎ番目のソース１８４が、周
波数ｆＮの副搬送波を第Ｎ番目の電気的変調器１８６に
供給している。変調器１８２−−− １８６は、情報搬
送信号Ｓ１−−−ＳＮ を受信する。しかして、この信
号はディジタルまたはアナログとし得る。変調器１８２
−−− １８６の出力は９０°カップラ１８８−−−
１９０にそれぞれ結合される。カップラ１８８の出力１
９２とカップラ１９０の出力１９４は、パワー結合器１
９６の入力に結合される。式（６） により与えられる
ような結合器１９６の出力ｖｓ（ｔ） が、第９図の送
信機の対応する単側波帯位相変調器の一つの入力に結合
される。ライン１９２および１９４上の結合器１９６へ
の入力は、下式により表される。すなわち、【数１８】 Ｖｓｉ（ｔ）＝ βｉｓｉｎ （ωｉｔ ＋δｉ）
（１２） 【００３１】カップラ１８８の出力２００と
カップラ１９０の出力２０２は、パワー結合器２０４の
入力に結合される。式（７） により表されるような結
合器２０４の出力ｖｃ（ｔ） が、第９図の光送信機に
おける対応する単側波帯位相変調器の他の入力に結合さ
れる。ライン２００および２０２上の結合器２０４への
入力は、下式により表される。すなわち、 【数１９】 Ｖｃｉ（ｔ）＝ βｉｃｏｓ （ωｉｔ ＋δｉ）
（１３） ２本の電気的チャンネルが第１１図に示され
ているが、送信機は、単側波帯位相変調器の利用可能な
帯域幅内に任意所望数Ｎのチャンネルを有し得ることが
理解されよう。 【００３２】第９図の光送信機において達成し得る光チ
ャンネルの間隔が、第１２図に例示されている。第１の
光チャンネルは上部側波帯２２０を有し、第２光チャン
ネルは上部側波帯２２２を有し、そして第３の光チャン
ネルは上部側波帯２２４を有している。対応する光搬送
波は、それぞれｆ０１，ｆ０２およびｆ０３ で指示さ
れている。 各光チャンネルにおいて下部側波帯と二次相互変調積は
消去されているから、光搬送波は、ｆｍａｘと同程度接
近して離間し得る。実際には、非理想的なフィルタ特性
を許容するため、ｆｍａｘより若干大きい間隔が利用さ
れる。しかしながら、第９図の光送信機は、多重光搬送
波を利用するＳＣＭ 光通信システムにおいて非常に高
いスペクトル効率を提供する。 【００３３】第９図の光送信機において、レーザ１３０
，１３４−−− １３８は、各々、分布帰還半導体レー
ザ、ダイオード駆動ＹＡＧ レーザ、外部空胴半導体レ
ーザまたは任意の形式のコヒーレント光信号ソースとし
得る。 【００３４】第１０図に例示された単側波帯位相変調器
において、光ビームを分割するための光分割器１６２は
、偏光を保存するように作られたプレーナ型導波路スプ
リッタまたは双円錐形光カップラのような偏光保存性３
ｄＢスプリッタとし得る。相互変調積消去変調器１６４
および１６６は、結合されつつある２ビームの偏光を整
合させるため偏光保存性カップラにより結合されねばな
らぬ。光の位相は、変調器１６４および１６６の出力が
式（８）−（１０）により要求されるような位相で結合
されることを保証するように制御されねばならない。上
述のように、変調器１６４および１６６、光分割器１６
２および光結合器１６８は、単一の基板上にモノリシッ
クな態様で集積され得る。 【００３５】側波帯の一つと二次相互変調積が消去され
る第９図の光送信機は、代表的には副搬送波がマイクロ
波範囲にある副搬送波多重光システムと関連して記述し
た。しかしながら、ここに記述される単一側波帯位相変
調器は、光搬送波のマイクロ波変調に限定されるもので
はない。単側波帯位相変調器は、その３ｄＢ帯域幅内に
おいて任意の周波数範囲に対して使用できる。しかして
、この範囲はＤＣ成分を含まない。かくして、信号スペ
クトルのＤＣ成分を除去する、Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒコ
ード化、５Ｂ６Ｂコード化または類似の技術のようなラ
インコード化技術を利用すれば、基本帯域システムにも
利用できる。さらに、単側波帯変調器は、上部側波帯ま
たは下部側波帯のいずれを消去するのにも利用できる。 【００３６】単一側波帯位相変調光信号を受信するのに
適当な直接光受信機が、第１３図に示されている。光フ
ァイバ２３０上に受信される光信号は、同調可能な光フ
ィルタ２３２を介して同調可能な光ディスクリミネータ
２３４に通される。ディスクリミネータ２３４の出力は
光検出器２３６に結合され、そして検出された信号は電
気的受信機２４０に結合される。光検出器２３６は、第
７図に示される光検出器１１４に対応しており、受信機
２４０は受信機１１６に対応している。光フィルタ２３
２および光ディスクリミネータ２３４は、各々、ＩＥＥ
Ｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅ
ａ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｖｏｌ．８
， Ｐａｇｅ １１２０−１１２７（１９９０） にお
ける「Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｍｕｌｔ
ｉ−Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｆａｍｉｌｙ Ｗｉ
ｔｈ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ０．０
１−２５０ｎｍ」と題するタカト等の論文に記載される
ような同調可能なＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ、あるいは
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２
３， Ｐａｇｅ ７８１−７８３（１９８７） におけ
る「Ｐｉｇｔａｉｌｅｄ Ｈｉｇｈ Ｆｉｎａｎｃｅ
Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｂｅｒ ＦｉｌｔｅｒＦａｂｒｙ
−Ｐｅｒｏｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ 」
と題するＪ．Ｓｔｏｎｅ の論文に記述されるような同
調可能なＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ フィルタとして実施
できる。光フィルタ２３２は、ファイバ２３０上におい
て伝送される光搬送波の１つを選択するのに使用される
。フィルタ２３２のパスバンドのピークは、所望の光搬
送波周波数に設定される。光ディスクリミネータ２３４
は、その周波数応答の増加または減少部分が所望の側波
帯に対応するように同調される。光ディスクリミネータ
２３４は、位相変調光搬送波を強度変調光搬送波に変換
する。 【００３７】第１０図に図示され上述したところの単側
波帯変調器は、光搬送波の位相変調を提供する。単一の
側波帯光強度変調器が第１４図に示されている。入力光
導波路２４６は、３ｄＢの位相コヒレントパワー分割分
を提供する光分割器２４８に接続される。光分割器２４
８の一つの出力は、光導波路を介して単側波帯光位相変
調器２５０に接続される。位相変調器２５０の出力は、
光結合器２５２の一つの出力に接続される。光分割器２
４８の他方の出力は、光導波路部分２５４の一端部に接
続される。導波路部分２５４の他端部は、光結合器２５
２の他方の入力に接続される。光結合器２５２は、その
入力を位相コヒーレント態様で加え、光導波路２５６に
出力を提供する。単側波帯位相変調器２５０は、第１０
図に図示されて上述説明されたように作られる。変調入
力ｖｓ（ｔ） およびｖｃ（ｔ） は、第１１図に図示
されて上述された形式の送信機により提供される。光導
波路２５６上の単側波帯強度変調器の出力は、強度変調
光搬送波である。 【００３８】多重強度変調光搬送波を受信するのに適当
な直接検出受信機が第５図に示されている。光ファイバ
２６０上に受信される光信号は、同調可能な光フィルタ
２６２を介して光検出器２６４に結合される。検出され
た信号は、電気的受信機２６６に結合される。第１５図
に示される光受信機は、第１３図の光ディスクリミネー
タが省略されている以外、第１３図に図示されて上述さ
れた受信機に類似である。同調可能な光フィルタ２６２
が、光ファイバ２６上を伝送される光搬送波の一つを選
択するように使用される。フィルタ２６２により選択さ
れた強度変調光搬送波は検出され、そして検出された信
号は受信機２６６に供給される。 【００３９】ある応用においては、二次相互変調積を消
去することが必要でないかもしれない。この場合、上述
した相互変調積消去光位相変調器に類似の単側波帯光位
相変調器を使用し得る。単側波帯光変調器として使用す
るために変形された相互変調積消去光変調器の概略線図
が、第１６図に示されている。第１６図に図示される光
変調器は、信号調整器１０２が省略され、異なる変調信
号が電極に印加されている以外、第５Ａ図の光変調器に
対応している。式（６） により与えられるような変調
電圧ｖｓ（ｔ） が電極９６に印加され、式（７） に
より与えられるような変調電圧ｖｃ（ｔ） が電極１０
０に印加される。代わりに、第５Ａ図の進行波相互変調
積消去光変調器を同様に変更利用できる。第１６図に図
示される単側波帯光変調器の出力は、下式により与えら
れる。すなわち、【数２０】 Ｅ（ｔ）＝ Ｅ０｛ｃｏｓ（ ω０ｔ）ｃｏｓ （
φｓ） ＋ ｓｉｎ （ω０ｔ） ｃｏｓ （ φｃ）
＋ Σβｉｃｏｓ （ω０ｔ
＋ωｉｔ ＋δｉ） ＋ Ｏ（β３）｝ （１４
） ここで、φｓ（ｔ）＝ πｖｓ（ｔ）／ｖｐｉ 、
そしてφｃ（ｔ）＝ πｖｃ（ｔ）／ｖｐｉ 。 式（１４）の最初の２つの項は、二次（および他の偶数
次）相互変調積を表わす。式（１４）の第３項は、所望
される上部側波帯である。かくして、出力に二次相互変
調積が存する単側波帯光変調器が第１６図に示されてい
る。この形態は、二次相互変調積が非常に小さい状況に
おいて有用である。 【００４０】以上本発明を好ましい実施例について図示
説明したが、当技術に精通したものであれば、本発明の
技術思想空逸脱することなく、ここに図示説明されるも
のから種々の変更、変形をなし得ることは明らかであろ
う。
変調光搬送波が単一の光ファイバを介して伝送される光
通信システムに関し、特定すると、光搬送波周波数の近
接状態でのスペクトル的離間を可能にする光位相変調器
およびこの光位相変調器を利用する光通信システムに関
する。 【０００２】 【従来技術】光ファイバ伝送システムは、帯域幅が広く
、小サイズであり、電気的干渉に不感知であるため、長
距離用の電話網やオフィス間トランクラインにおいて広
く使用されている。従来の長距離光伝送システムは、時
分割多重化ディジタル伝送を利用する。商業的光波シス
テムにおいて利用可能な最大データ速度は、多年にわた
り５６５ メガビット／秒に制限されてきて、つい最近
１．７ ギガビット／秒に増大されたばかりである。８
０００のボイスチャンネルを搬送する５６５ メガビッ
ト／秒の光トランクラインは、ボイス伝送には非常に価
額的に効率的である。 【０００３】最近、中心局と個々の加入者間のローカル
ループすなわち加入者ループに光伝送システムを利用し
ようとする努力が、電気通信工業においてなされてきた
。その目標とするところは、各家やビズネスオフィスへ
の光ファイバを介して、ボイスのみならずデータやビデ
オ伝送を提供することである。ビデオサービスは、放送
サービスのみならず、ビデオ切替えサービスを含むこと
が期待される。ビデオ切替えサービスは、各加入者が、
ビデオライブラリからプログラミングや映画を選択する
ことを可能にするものである。非圧縮ディジタルビデオ
信号は、約１００メガビット／秒のデータ速度を必要と
し、アナログＦＭビデオは、約３０ＭＨｚ の帯域幅を
必要とする。５６５ メガビット／秒のシステムは、数
本のビデオチャンネルしか搬送できない。 【０００４】伝送帯域幅の増大は、周波数的に近接離間
された多重変調光搬送波を使用するコヒーレント光シス
テムで実施できる。多重光搬送波を有するコヒーレント
システムは、特公昭６２−４３２３１号（発明者シカダ
）に開示されている。この特許のシステムにおいては、
１つの情報チャンネルが各光搬送波上で伝送されるが、
Ｎの光搬送波を利用できる。 【０００５】副搬送波多重化（ＳＣＭ） 光通信システ
ムも、増大された伝送帯域幅を提供するための手段とし
て提案された。ＲＦ周波数かマイクロ波周波数における
多くの周波数多重化搬送波より成る広帯域信号が、光搬
送波を変調するのに使用される。光信号は、従来形式の
単一モード光ファイバを介して遠隔の場所に伝送される
。遠隔の場所において受信される光信号は、高速度光ダ
イオードで検出され、そして伝送信号は、従来形式のＲ
Ｆまたはマイクロは受信機で回収される。ＲＦまたはマ
イクロ波搬送波は、アナログまたはディジタル信号のい
ずれで変調することもできるし、サービスのほとんど任
意の組合せでボイス、データ、ディジタルオーディオお
よび高精密ビデオを搬送するのに使用できる。 【０００６】１８キロメーターの光ファイバを介しての
６０の周波数被変調ビデオチャンネルの伝送が、Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ２３
， Ｎｏ．２２， Ｐａｇｅ１１９６−１１９８， １
９８７年１０月，の 「 ６０−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｆ
Ｍ Ｖｉｄｅｏ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ
ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」のＲ．Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ の論
文に記述されている。１９９１年１月２９日発行の米国
特許第４，９８９，２００ 号には、コヒーレント副搬
送波多重化光通信システムが開示されている。開示され
たコヒーレントＳＣＭ システムにおいては、Ｍの情報
チャンネルが、Ｍの副搬送波を使用することにより、光
搬送波上で伝送できる。しかして、各副搬送波は別個の
情報信号で個々に変調される。上述の技術を組合せるこ
とによって、全部でＭ×Ｎの情報チャンネルに対して、
Ｍの情報チャンネルをＮの各光搬送波上で搬送できる。 【０００７】多重光搬送波をもつＳＣＭ システムの欠
点は、各被変調光搬送波が上部および下部側波帯を有し
、また上部および下部側波帯の間にある二次相互変調積
を含むことである。隣接する光チャンネル間の干渉を防
ぐために、光搬送波間に３ｆｍａｘ の周波数分離を提
供することが必要である。ここで、ｆｍａｘは、光搬送
波を変調するために使用される最大加入者周波数である
。伝送帯域幅を最大化するためには、干渉を最小化しな
がら、光搬送波間の近接離間を達成することが望ましい
。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に従うと、これら
およびその他の目的利点は、下記の諸要素を含む光位相
変調器で達成される。すなわち、第１の変調信号ｖ１（
ｔ） に応答して光波を位相変調するための第１の変調
手段と、第２の変調信号ｖ２（ｔ） に応答して光波を
位相変調するための第２の変調手段と、第１および第２
変調手段に光搬送波をコヒーレントに結合するための光
分割器と、第１および第２変調手段から被変調光搬送波
をコヒーレントに結合し出力光信号を供給するための光
結合器と、入力変調信号に応答して、第１変調信号Ｖ１
（ｔ） を第１電極に、第２変調信号Ｖ２（ｔ） を第
２電極に供給するための信号調整器とを備え、二次相互
変調積が出力光信号から消去されるように第１および第
２変調信号が関係づけられている光位相変調器で達成さ
れる。 【０００９】第１変調手段は、代表的には、第１の光導
波路と、該第１光導波路において搬送される光波を位相
変調するように位置づけられた第１の電極とを備える。 第２変調手段は、代表的には、第２の光導波路と、該第
１光導波路においてに搬送される光波を位相変調するよ
うに位置づけられた第２の電極とを備える。電極は、集
中要素電極または進行波電極とし得る。 【００１０】第１変調信号ｖ１（ｔ） は、代表的に下
記の式より成る。すなわち、 【数５】 ｖｔ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ）＋
ｖｐｉ
（２） ここで、β１＝ｉ番目の副搬送波の振幅ωｉ＝
ｉ番目の副搬送波の周波数 δｉ＝ｉ番目の副搬送波の位相 ｖｐｉ＝光搬送波周波数にてπの位相シフト位相を生ず
るに必要とされる電圧 第２の変調信号ｖ２（ｔ） は代表的に下記の式より成
る。 【数６】 ｖ２（ｔ）＝ −Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ
）
（３） 各副搬送波の振幅βｉ 、周波数ωｉ または
位相δ１は、情報信号で変調できる。二次相互変調積の
消去により、光搬送波は周波数２ｆｍａｘ 、ここでｆ
ｍａｘは最大変調周波数を表わす、だけ離間できる。 【００１１】第１および第２光導波路、光分割器および
光結合器は、好ましくは基板における光導波路領域とし
て製造される。第１および第２電極は、代表的には、そ
れぞれ第１および第２導波路に隣接する基板上の金属化
より成る。第１および第２電極信号は、第１および第２
光導波路にそれぞれ電界を生じ、これで光搬送波を位相
変調する。 【００１２】本発明の第２の側面に従うと、光送信機は
、異なる光搬送波周波数にて被変調光搬送波を含む光信
号を発生するための複数の光信号源を備え、該光信号源
の各々が、光搬送波を発生するためのレーザと、レーザ
の出力に結合される光位相変調器であって、第１および
第２の光導波路と、第１および第２光導波路においてそ
れぞれ搬送される光波を位相変調するように位置づけら
れた第１および第２の電極と、光搬送波を第１および第
２光導波路にコヒーレントに結合するための光分割器と
、第１および第２光導波路からの被変調光搬送波をコヒ
ーレントに結合し、光信号を供給するための光結合器と
、入力変調信号に応答して、第１および第２変調信号を
第１および第２電極に供給するための信号調整器とを備
え、第１および第２変調信号が光信号において二次相互
変調積が消去されるように関係づけられている光位相変
調器と、光搬送波を変調するため、変調信号を光位相変
調器に供給するための変調手段とを具備する。光送信機
はさらに、各光信号源からの光信号を伝送のため光導波
路に結合するための手段を備え、各光信号の二次相互変
調積は、光搬送波周波数が近接離間され得るように消去
される。 【００１３】 【実施例】第１図には副搬送波多重化（ＳＣＭ） シス
テムのスペクトル線図が示されている。スペクトル強度
は周波数の関数として示されている。周波数ｆ０１ の
光搬送波は、多重副搬送波で変調される。変調電圧Ｖ（
ｔ）は下式で与えられる。すなわち、 【数７】 ｖ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ＋ δｉ）
（１） ここで、β１＝ｉ番目の副搬送波の振幅、ωｉ
＝ｉ番目の副搬送波の周波数、そしてδｉ＝ｉ番目の副
搬送波の位相である。情報信号 ｓｉ は、各副搬送波
の時間−変化振幅βｉ 、時間−変化周波数ωｉ また
は時間−変化位相δｉ 内に包含できる。第１図に示さ
れるスペクトルは、光搬送波から等しく離間された上部
側波帯１０と下部側波帯１２を含む。加えて、スペクト
ルは、二次相互変調積（ＩＭＰ） を包含する４つの帯
域を含む。帯域２０は、周波数ｆ０１−（ｆｉ＋ｆｊ）
の二次相互変調積を含み、帯域２２は周波数ｆ０１−
（ｆｉ−ｆｊ） の周波数の二次相互変調積を含み、帯
域２４は周波数ｆ０１＋（ｆｉ−ｆｊ） の二次相互変
調積を含み、帯域２６は周波数ｆ０１＋（ｆｉ＋ｆｊ）
の二次相互変調積を含む。 ここでｆｉおよびｆｊは異なる副搬送波周波数を表わす
。 【００１４】第１図に示されるように、帯域２６は、上
部側波帯１０より高い周波数領域に延びており、帯域２
０は下部側波帯１２より低い周波数に延びている。この
結果、２またはそれ以上の副搬送波多重化光搬送波を利
用する光通信システムにおいては、二次相互変調積から
の干渉を避けるために、第２図に示されるように光搬送
波を離間することが必要であった。２つの被変調光搬送
波を含むシステムのスペクトル線図が、第２図に示され
ている。第１の光チャンネルは、上部側波帯３０および
下部側波帯３２を含む。第２の光チャンネルは、上部側
波帯３４および下部側波帯３６を含む。第１光チャンネ
ルからの二次相互変調積が下部側波帯３６と干渉するの
を防ぐため、また第２光チャンネルからの二次相互変調
積が上部側波帯３０と干渉するのを防ぐため、上部側波
帯３０を下部側波帯３６から周波数ｆｍａｘだけ離間す
ることが必要である。ここで、ｆｍａｘは最大変調周波
数である。それゆえ、光搬送波間の最小間隔は３ｆｍａ
ｘ である。 光チャンネル間のこのような離間は、利用可能なスペク
トルの有効な利用を妨げる。 【００１５】二次相互変調積が消去された光送信機のブ
ロック図が第３図に示されている。二次相互変調積を消
去することによって、追って記述されるように、光搬送
波間の間隔のより近接したものが利用できる。第１のレ
ーザ４０は、第１の周波数の光搬送波ｆ１を相互変調積
消去（ＩＣ）光位相変調器４２に向けて送る。第２のレ
ーザ４４は、第２の光周波数ｆ２の光搬送波を相互変調
積消去（ＩＣ）光位相変調器４６に向けて送る。第ｎ番
目のレーザ４８は、第Ｎ番目の光周波数ｆＮの光搬送波
を相互変調積消去（ＩＣ）光位相変調器５０に向けて送
る。システムにおけるレーザおよび相互変調積消去変調
器の数Ｎは、伝送されるべき被変調光搬送波の数に依存
する。変調器４２，４６−−− ５０の出力は、１また
は複数の遠隔位置への複合的光信号の伝送のため光ファ
イバ５２に結合される。 電気的変調器５４は、変調器４２に変調信号を供給する
。電気的変調器５６は、変調器４６に変調信号を供給す
る。電気的変調器５８は、変調器５０に変調信号を供給
する。レーザ４０，４４−−− ４８は、 例えば、
ＩＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ， Ｖｏｌ． ＱＥ−２３， １９８７ 年発行，
Ｐ ８０４−８１４ における「Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ｉｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｍｏ
ｄｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎ
ｐ Ｐｈａｓｅ−Ａｄｊｕｓｔｅｄ ＤＦＢ Ｌａｓｅ
ｒｓ」 と題するソダ等により記述されるような分散フ
ィードバック半導体レーザとし得る。レーザ制御装置６
０が、光搬送波周波数の近接した離間を可能にするため
各レーザの光周波数を制御する信号を、レーザ４０，４
４−−− ４８に供給する。 【００１６】送信機５４，５６−−− ５８を表わす電
気的送信機のブロック線図が、第４図に示されている。 第１の情報搬送信号ｓ１が、電圧制御発振器（ＶＣＯ）
７０を変調する。第２の情報搬送信号ｓ２が、ＶＣＯ
７２を変調し、第Ｎ番目のの情報搬送信号ＳＮが電圧
制御発振器ＶＣＯ ７４を変調する。信号ｓ１，ｓ２−
−−ｓＮは、ディジタル信号、ボイス信号、オーディオ
信号またはビデオ信号のような、伝送されるべき任意の
信号とし得る。信号ｓ１，ｓ２−−−ｓＮは、ＶＣＯ
７０、７２−−− ７４により発生される副搬送波の周
波数変調を行なう。ＶＣＯ ７０，７２−−− ７４は
、電気的周波数スペクトルにおいて異なる周波数を有し
、代表的には約０ないし２０ＧＨｚ の範囲にある。最
大変調周波数ｆｍａｘは、相互変調積消去光位相変調器
の３ｄＢの帯域幅により決定される。ＶＣＯ ７０，７
２−−− ７４の出力は、電気的パワー結合器７６の入
力に結合される。式（１） の変調信号の形式を有する
結合器７６の出力は、第３図に示される変調器４２，４
６−−− ５０の一つの変調器の変調入力に接続される
。第３図の光送信機に利用される電気的送信機は、本発
明の技術思想内において異なる形態を有し得る。例えば
、第４図に示されるＶＣＯ は、情報信号を受信する固
定周波数発振器および変調器で置き代えることにできる
。この形態は、副搬送波の位相変調を生ずる。 【００１７】変調器４２，４６−−− ５０を表わす光
位相変調器の詳細が、第５図および第６図に示されてい
る。 第５図に示される光変調器は、二次相互変調積を消去す
るから、相互変調積消去光位相変調器と称される。本発
明の変調器は、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｑａｎ
ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ． ＱＥ−
１７， Ｎｏ．６， １９８１年６月発行、Ｐ ９４６
−９５９ において「Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ Ｄｅｖ
ｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ」 と題するＡｌｆｅｒｎｅｓｓ により開
示されたようなＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器、また
はＹブランチ干渉式変調器の変形である。変調器は、基
板８２上に形成された光導波路を含む。代表的には、基
板８２は、ニオブ酸リチウムであり、導波路８０は内部
拡散チタンで作られる。しかしながら、他の基板および
導波路材料も、本発明の技術思想内にある。光導波路８
０は、入力部８４、光分割器８６、第１の変調部８８、
第２の変調部９０、光結合器９２および出力部９４を含
む。光分割器８６は、入力部８４上に受信される光搬送
波を分割し、光搬送波のパワーのほぼ９０％を各変調部
８８および９０の一端部にコヒーレントに結合する。変
調部８８および９０の他端部は、光結合器９２に結合さ
れる。光結合器９２は、変調部８８および９０からの光
信号を等割合で結合し、出力部９４上に出力光信号を供
給する。 【００１８】変調部８８および９０は、代表的には細長
の、平行な、離間導波路部である。電極９６が変調部８
８の一側に沿って位置づけられており、電極１００は変
調部９０の一側に沿って位置づけられている。共通電極
９８が、各変調部８８および９０の他側に沿って位置づ
けられている。第６図に示されるように、電極９６、９
８および１００は、基板８２の表面上の金属化部分とし
得る。 【００１９】共通電極９８は、代表的には接地に接続さ
れ、変調信号電圧は電極９６および１００に印加される
。電極９６と電極９８間に印加される変調電圧は、光導
波路変調部８８に電界を生ずる。電極１００と電極９８
間に印加される変調電圧は、光導波路変調部９０に電界
を生ずる。電界は、光変調部８８および９０の屈折率を
変調し、その中を搬送される光波を位相変調する。 【００２０】第５Ａ図に示される光位相変調器は、集中
要素電極９６および１００を利用する。集中要素変調器
の帯域幅は、数ＧＨｚ に制限され、他方進行波変調器
は１０ないし４０ＧＨｚ の帯域幅を有し得る。進行波
電極を有する相互変調積消去光位相変調器は、第５Ｂ図
に示されている。第５Ａ図および第５Ｂ図における対応
する要素は同じ参照番号を有している。進行波電極１０
４は変調部８８の一側に沿って位置づけられており、進
行波電極１０５は変調部の一側に沿って位置づけられて
いる。電極１０４および１０５は、各々５０ｏｈｍ の
端末１０６を有する。電極１０４および１０５は、入力
ケーブルに整合された伝送ラインとして設計されており
、変調信号ｖ１（ｔ） およびｖ２（ｔ） は、伝搬す
る光波に関して共直線的（平行かつ直線的に）に供給さ
れる。進行波光位相変調器については、上述のＡｌｆｅ
ｒｎｅｓｓ の文献に記述されている。 【００２１】式（１） により与えられ第４図に示され
るＲＦ送信機により発生される変調信号Ｖ（ｔ）は、信
号調整機１０２に印加される。信号調整機１０２は、電
極９６（第５Ａ図）または電極１０４（第５Ｂ図）に印
加される第１の信号ｖ１（ｔ） 、および電極１００（
第５Ａ図）および電極１０５（第５Ｂ図）に印加される
第２の信号Ｖ２（ｔ） を発生する。変調信号Ｖ１（ｔ
） およびＶ２（ｔ） は下式により与えられる。すな
わち、 【数８】 ｖｔ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ）＋
ｖｐｉ
（２） 【数９】 ｖ２（ｔ）＝ −Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ
）
（３） ここで、ｖπ＝光搬送波周波数にてπの位相シ
フトを生ずる電圧。信号調整器１０２は、第６Ａ図に示
すように、３ｄＢスプリッタ１０７と、それに続きｖ２
（ｔ） を供給するブランチ上に電圧インバータを、ま
たｖ１（ｔ） を供給するブランチ上にｖπのＤＣバイ
アスを加算するための加算器１０９を備える。入力部８
４に印加される光搬送波は下式により与えられる。すな
わち、【数１０】 Ｅ（ｔ）＝ Ｅ０ ｃｏｓ （ω０ｔ）
（４） ここで、Ｅ０＝ 光搬送波の振幅、そし
てω０ ＝ 光搬送波の周波数。変調信号ｖ１およびｖ
２による光搬送波の変調後の出力部９４上における光信
号は、下式により与えられる。すなわち、 【数１１】 ｅ（ｔ）＝ √２ Ｅ０ ｓｉｎ （ω０ｔ）ｓｉ
ｎφ
（５） ここで、φ＝ πｖ（ｔ）／ｖｐｉ。式（５
） により与えられる光信号は、二次相互変調積がない
。 【００２２】第３図に示される光送信機により光ファイ
バ５２上に伝送される光信号を受信するのに適当なコヒ
ーレント光受信機が、第７図に示されている。光ファイ
バ５２上の受信信号は、光ファイバカプラ１１０の１つ
の入力に結合される。同調可能な局部発振器レーザ１１
２の出力は、ファイバカプラ１１０の他の入力に結合さ
れる。受信信号と局部発振器レーザ１１２の信号は、フ
ァイバカプラ１１０により結合され、結合された信号は
広帯域光検出器１１４に印加される。しかして、該光検
出器はＰＩＮ 光ダイオードとし得る。光検出器１１４
の出力は、電気的受信機の入力に接続される。コヒーレ
ント副搬送波多重化光通信受信機に関する詳細は、１９
９１年１月２９日付で発行された米国特許第４，９８９
，２００ 号に開示されている。 【００２３】動作において、局部発振器レーザ１１２の
周波数は、所望の光搬送波を選択するように同調される
。光検出器１１４の中間周波数出力は、光搬送波上で搬
送されるＳＣＭ チャンネルから所望のチャンネルを選
択するように、受信機１１６により処理される。 【００２４】第３図の光送信機で達成し得るスペクトル
トル間隔が第８図に例示されている。第１の光チャンネ
ルは、下部側波帯１２０と上部側波帯１２２とを含む。 第２の光チャンネルは、下部側波帯１２４と上部側波帯
１２６を含む。光搬送波は、周波数ｆ０１ と ｆ０
２ により表わされている。二次相互変調積は、第５Ａ
図に図示され上述したところの相互変調積消去光位相変
調器を使用して消去されている。かくして、隣接する光
チャンネルは、第１光チャンネルの上部側波帯１２２が
第２の光チャンネルの下部側波帯１２４に衝合するよう
に離間できる。これは、２ｆｍａｘ の光搬送波間間隔
により達成される。ここでｆｍａｘは最大変調周波数で
ある。実際には、非理想的なフィルタ特性を許容するた
め、２ｆｍａｘ より若干大きいチャンネル間隔を提供
するのが望ましい。けれども、第３ないし第６Ａ図に示
される上述したところの光送信機は、約２ｆｍａｘ の
チャンネル間隔を許容するが、従来のシステムは少なく
とも３ｆｍａｘ のチャンネル間隔を必要とした。 【００２５】光チャンネル間隔をさらに低減することが
できる光送信機が第９図に図示されている。第１のレー
ザ１３０が、第１の光周波数ｆ１の光搬送波を第１の単
側波帯光位相変調器に供給する。第２のレーザ１３４が
、第２の光周波数ｆ２の光搬送波を第２の単側波帯光位
相変調器１３４に供給する。第Ｎ番目のレーザ１３８が
、第Ｎ番目の光周波数ｆＮの光搬送波を第Ｎ番目の単側
波帯光位相変調器１３４に供給する。変調器１３２，１
３６−−− １４０の出力は、光送信機の出力を１また
は複数の遠隔の位置へ伝送する光ファイバ１４２に結合
される。変調器１３２は、電気的送信機１４４から変調
信号ｖｓ１ およびｖｃ１ を受信し、変調器１３６は
、電気的送信機１４６から変調信号ｖｓ２ およびｖｃ
２ を受信し、変調器１４０は、電気的送信機１４８か
ら変調信号ｖｓＮ およびｖｃＮ を受信する。レーザ
周波数制御装置１５０は、各レーザにより発生される光
搬送波周波数を制御するため、レーザ１３０，１３４−
−− １３８に制御信号を供給する。第９図の光送信機
は、各光搬送波に対してレーザ、単側波帯変調器および
電気的送信機を備える。任意所望数Ｎの被変調光搬送波
を伝送し得る。 【００２６】変調器１３２，１３６−−− １４０を表
わす単一側波帯光位相変調器のブロック図が第１０図に
図示されている。入力光導波路１６０が光分割器１６２
に接続されている。しかして、該光分割器は、入力搬送
波の５０％をその出力の各々にコヒーレントに結合する
。光分割器１６２の一出力は、相互変調積消去光位相変
調器１６４の入力に接続される。光分割器１６２の他の
出力は、二次相互変調積消去光位相変調器１６６の入力
に接続される。相互変調積消去変調器１６４および１６
６の出力は、光導波路により光結合器１６８のそれぞれ
の入力に接続される。しかして、この結合器は、入力信
号を等割合でコヒーレントに結合する。光結合器１６８
は、出力光導波路１７０に接続される。相互変調積消去
変調器１６４は変調信号ｖｓを受信し、相互変調積消去
変調器１６６は変調信号ｖｃを受信する。 【００２７】相互変調積消去光位相変調器１６４および
１６６は、第５Ａ図または第５Ｂ図に図示され上述した
ところに従って製造される。すなわち、各相互変調積消
去変調器１６４および１６６は、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄ
ｅｒ型構造を有し、電極９６、９８、１００（第５Ａ図
）または 電極１０４、１０５、９８（第５Ｂ図）お
よび変調信号を電極に供給するための信号調整器１０２
（第６Ｂ図）を備える。本発明の第１の実施例において
、相互変調積消去変調器１６４および１６６は、別個の
基板上に作られ、相互接続導波路は、偏光維持性光ファ
イバより成る。光分割器１６２および光結合器１６８は
、偏光維持性光ファイバカップラより成る。第２の実施
例においては、相互変調積消去変調器１６４および１６
６は単一の基板上に作られ、相互接続導波路は同じ基板
上に作られる。かくして、例えば光導波路１６０および
１６７、光分割器１６２および光結合器１６８は、ニオ
ブ酸リチウム基板に形成されたチタン領域より構成し得
る。 【００２８】変調器１６４に供給される変調電圧ｖｓ（
ｔ） は、下式のように表される、すなわち、【数１２
】 Ｖｓ（ｔ）＝Σβｉｓｉｎ （ωｉｔ ＋δｉ）
（６） 変調器１６６に印加される変調電圧Ｖｃ（ｔ）
は、下式のように表される。すなわち、 【数１３】 Ｖｃ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ＋ δｉ）−
ｖｐｉ／２
（７） ここで、ｖｐｉ／２＝光搬送波周波数にてπ／
２の位相シフトを生ずる電圧。変調器１６４の光信号出
力Ｅ１（ｔ） は、下式により表される。すなわち、 【数１４】 Ｅ１（ｔ）＝ Ｅ０ ｓｉｎ （ ω０ｔ） ｓｉ
ｎ ｛ Σβｉ ｓｉｎ（ωｉｔ ＋δｉ）｝ （
８） 変調器１６６の光出力信号Ｅ２（ｔ） は、下式
により与えられる。すなわち、 【数１５】 Ｅ２（ｔ）＝ −Ｅ０ ｃｏｓ （ω０ｔ） ｓｉ
ｎ ｛ Σβｉ ｃｏｓ（ωｉｔ ＋δｉ）｝ （
９） 式（８） および（９） によりそれぞれ与えら
れる変調器１６４および１６６の出力は、光結合器１６
８によりコヒーレントに加えられ、βにおける最低次に
、単側波帯光位相変調器の出力光信号Ｅ３（ｔ） を与
える。 【数１６】 Ｅ３（ｔ）＝ Ｅ０ Σβｉ｛ ｃｏｓ （ω０ｔ
） ｃｏｓ （ ωｉｔ ＋δｉ）
−ｓｉｎ （ωｏｔ） ｓ
ｉｎ（ωｉｔ＋ δｉ）｝ （１０） 【００２
９】式（１０）により表される式は次のように変換でき
る。 【数１７】 Ｅ３（ｔ）＝ Ｅ０ Σβｉ ｃｏｓ（ω０ｔ ＋
ωｉｔ ＋δｉ） ＋ Ｏ（ β３） （１１
） ここで、Ｏ（β３）は三次相互変調積を表す。式（
１１）により与えられる単側波帯位相変調器の出力にお
いて、下部側波帯および二次相互変調積は消去されてい
る。 【００３０】第９図の送信機１４４，１４６−−− １
４８を表すブロック図が第１１図に示されている。ソー
ス１８０が周波数ｆ１の副搬送波を第１の電気的変調器
１８２に供給している。第Ｎ番目のソース１８４が、周
波数ｆＮの副搬送波を第Ｎ番目の電気的変調器１８６に
供給している。変調器１８２−−− １８６は、情報搬
送信号Ｓ１−−−ＳＮ を受信する。しかして、この信
号はディジタルまたはアナログとし得る。変調器１８２
−−− １８６の出力は９０°カップラ１８８−−−
１９０にそれぞれ結合される。カップラ１８８の出力１
９２とカップラ１９０の出力１９４は、パワー結合器１
９６の入力に結合される。式（６） により与えられる
ような結合器１９６の出力ｖｓ（ｔ） が、第９図の送
信機の対応する単側波帯位相変調器の一つの入力に結合
される。ライン１９２および１９４上の結合器１９６へ
の入力は、下式により表される。すなわち、【数１８】 Ｖｓｉ（ｔ）＝ βｉｓｉｎ （ωｉｔ ＋δｉ）
（１２） 【００３１】カップラ１８８の出力２００と
カップラ１９０の出力２０２は、パワー結合器２０４の
入力に結合される。式（７） により表されるような結
合器２０４の出力ｖｃ（ｔ） が、第９図の光送信機に
おける対応する単側波帯位相変調器の他の入力に結合さ
れる。ライン２００および２０２上の結合器２０４への
入力は、下式により表される。すなわち、 【数１９】 Ｖｃｉ（ｔ）＝ βｉｃｏｓ （ωｉｔ ＋δｉ）
（１３） ２本の電気的チャンネルが第１１図に示され
ているが、送信機は、単側波帯位相変調器の利用可能な
帯域幅内に任意所望数Ｎのチャンネルを有し得ることが
理解されよう。 【００３２】第９図の光送信機において達成し得る光チ
ャンネルの間隔が、第１２図に例示されている。第１の
光チャンネルは上部側波帯２２０を有し、第２光チャン
ネルは上部側波帯２２２を有し、そして第３の光チャン
ネルは上部側波帯２２４を有している。対応する光搬送
波は、それぞれｆ０１，ｆ０２およびｆ０３ で指示さ
れている。 各光チャンネルにおいて下部側波帯と二次相互変調積は
消去されているから、光搬送波は、ｆｍａｘと同程度接
近して離間し得る。実際には、非理想的なフィルタ特性
を許容するため、ｆｍａｘより若干大きい間隔が利用さ
れる。しかしながら、第９図の光送信機は、多重光搬送
波を利用するＳＣＭ 光通信システムにおいて非常に高
いスペクトル効率を提供する。 【００３３】第９図の光送信機において、レーザ１３０
，１３４−−− １３８は、各々、分布帰還半導体レー
ザ、ダイオード駆動ＹＡＧ レーザ、外部空胴半導体レ
ーザまたは任意の形式のコヒーレント光信号ソースとし
得る。 【００３４】第１０図に例示された単側波帯位相変調器
において、光ビームを分割するための光分割器１６２は
、偏光を保存するように作られたプレーナ型導波路スプ
リッタまたは双円錐形光カップラのような偏光保存性３
ｄＢスプリッタとし得る。相互変調積消去変調器１６４
および１６６は、結合されつつある２ビームの偏光を整
合させるため偏光保存性カップラにより結合されねばな
らぬ。光の位相は、変調器１６４および１６６の出力が
式（８）−（１０）により要求されるような位相で結合
されることを保証するように制御されねばならない。上
述のように、変調器１６４および１６６、光分割器１６
２および光結合器１６８は、単一の基板上にモノリシッ
クな態様で集積され得る。 【００３５】側波帯の一つと二次相互変調積が消去され
る第９図の光送信機は、代表的には副搬送波がマイクロ
波範囲にある副搬送波多重光システムと関連して記述し
た。しかしながら、ここに記述される単一側波帯位相変
調器は、光搬送波のマイクロ波変調に限定されるもので
はない。単側波帯位相変調器は、その３ｄＢ帯域幅内に
おいて任意の周波数範囲に対して使用できる。しかして
、この範囲はＤＣ成分を含まない。かくして、信号スペ
クトルのＤＣ成分を除去する、Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒコ
ード化、５Ｂ６Ｂコード化または類似の技術のようなラ
インコード化技術を利用すれば、基本帯域システムにも
利用できる。さらに、単側波帯変調器は、上部側波帯ま
たは下部側波帯のいずれを消去するのにも利用できる。 【００３６】単一側波帯位相変調光信号を受信するのに
適当な直接光受信機が、第１３図に示されている。光フ
ァイバ２３０上に受信される光信号は、同調可能な光フ
ィルタ２３２を介して同調可能な光ディスクリミネータ
２３４に通される。ディスクリミネータ２３４の出力は
光検出器２３６に結合され、そして検出された信号は電
気的受信機２４０に結合される。光検出器２３６は、第
７図に示される光検出器１１４に対応しており、受信機
２４０は受信機１１６に対応している。光フィルタ２３
２および光ディスクリミネータ２３４は、各々、ＩＥＥ
Ｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅ
ａ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｖｏｌ．８
， Ｐａｇｅ １１２０−１１２７（１９９０） にお
ける「Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｍｕｌｔ
ｉ−Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｆａｍｉｌｙ Ｗｉ
ｔｈ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ ０．０
１−２５０ｎｍ」と題するタカト等の論文に記載される
ような同調可能なＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ、あるいは
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２
３， Ｐａｇｅ ７８１−７８３（１９８７） におけ
る「Ｐｉｇｔａｉｌｅｄ Ｈｉｇｈ Ｆｉｎａｎｃｅ
Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｂｅｒ ＦｉｌｔｅｒＦａｂｒｙ
−Ｐｅｒｏｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ 」
と題するＪ．Ｓｔｏｎｅ の論文に記述されるような同
調可能なＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ フィルタとして実施
できる。光フィルタ２３２は、ファイバ２３０上におい
て伝送される光搬送波の１つを選択するのに使用される
。フィルタ２３２のパスバンドのピークは、所望の光搬
送波周波数に設定される。光ディスクリミネータ２３４
は、その周波数応答の増加または減少部分が所望の側波
帯に対応するように同調される。光ディスクリミネータ
２３４は、位相変調光搬送波を強度変調光搬送波に変換
する。 【００３７】第１０図に図示され上述したところの単側
波帯変調器は、光搬送波の位相変調を提供する。単一の
側波帯光強度変調器が第１４図に示されている。入力光
導波路２４６は、３ｄＢの位相コヒレントパワー分割分
を提供する光分割器２４８に接続される。光分割器２４
８の一つの出力は、光導波路を介して単側波帯光位相変
調器２５０に接続される。位相変調器２５０の出力は、
光結合器２５２の一つの出力に接続される。光分割器２
４８の他方の出力は、光導波路部分２５４の一端部に接
続される。導波路部分２５４の他端部は、光結合器２５
２の他方の入力に接続される。光結合器２５２は、その
入力を位相コヒーレント態様で加え、光導波路２５６に
出力を提供する。単側波帯位相変調器２５０は、第１０
図に図示されて上述説明されたように作られる。変調入
力ｖｓ（ｔ） およびｖｃ（ｔ） は、第１１図に図示
されて上述された形式の送信機により提供される。光導
波路２５６上の単側波帯強度変調器の出力は、強度変調
光搬送波である。 【００３８】多重強度変調光搬送波を受信するのに適当
な直接検出受信機が第５図に示されている。光ファイバ
２６０上に受信される光信号は、同調可能な光フィルタ
２６２を介して光検出器２６４に結合される。検出され
た信号は、電気的受信機２６６に結合される。第１５図
に示される光受信機は、第１３図の光ディスクリミネー
タが省略されている以外、第１３図に図示されて上述さ
れた受信機に類似である。同調可能な光フィルタ２６２
が、光ファイバ２６上を伝送される光搬送波の一つを選
択するように使用される。フィルタ２６２により選択さ
れた強度変調光搬送波は検出され、そして検出された信
号は受信機２６６に供給される。 【００３９】ある応用においては、二次相互変調積を消
去することが必要でないかもしれない。この場合、上述
した相互変調積消去光位相変調器に類似の単側波帯光位
相変調器を使用し得る。単側波帯光変調器として使用す
るために変形された相互変調積消去光変調器の概略線図
が、第１６図に示されている。第１６図に図示される光
変調器は、信号調整器１０２が省略され、異なる変調信
号が電極に印加されている以外、第５Ａ図の光変調器に
対応している。式（６） により与えられるような変調
電圧ｖｓ（ｔ） が電極９６に印加され、式（７） に
より与えられるような変調電圧ｖｃ（ｔ） が電極１０
０に印加される。代わりに、第５Ａ図の進行波相互変調
積消去光変調器を同様に変更利用できる。第１６図に図
示される単側波帯光変調器の出力は、下式により与えら
れる。すなわち、【数２０】 Ｅ（ｔ）＝ Ｅ０｛ｃｏｓ（ ω０ｔ）ｃｏｓ （
φｓ） ＋ ｓｉｎ （ω０ｔ） ｃｏｓ （ φｃ）
＋ Σβｉｃｏｓ （ω０ｔ
＋ωｉｔ ＋δｉ） ＋ Ｏ（β３）｝ （１４
） ここで、φｓ（ｔ）＝ πｖｓ（ｔ）／ｖｐｉ 、
そしてφｃ（ｔ）＝ πｖｃ（ｔ）／ｖｐｉ 。 式（１４）の最初の２つの項は、二次（および他の偶数
次）相互変調積を表わす。式（１４）の第３項は、所望
される上部側波帯である。かくして、出力に二次相互変
調積が存する単側波帯光変調器が第１６図に示されてい
る。この形態は、二次相互変調積が非常に小さい状況に
おいて有用である。 【００４０】以上本発明を好ましい実施例について図示
説明したが、当技術に精通したものであれば、本発明の
技術思想空逸脱することなく、ここに図示説明されるも
のから種々の変更、変形をなし得ることは明らかであろ
う。
【図１】多重副搬送波で変調される光搬送波のスペクト
ル線図である。
ル線図である。
【図２】従来技術に従い多重搬送波で変調される光搬送
波間の最小間隔を示すスペクトル線図である。
波間の最小間隔を示すスペクトル線図である。
【図３】二次相互変調積積が消去される本発明に従う光
送信機のブロック図である。
送信機のブロック図である。
【図４】図３の光送信機において使用される電気的送信
機のブロック図である。
機のブロック図である。
【図５】図５Ａは、図３の光送信機において使用し得る
集中要素相互変調積消去光位相変調器の概略線図であり
、図５Ｂは、図３の光送信機において使用し得る進行波
相互変調積消去光位相変調器の概略線図である。
集中要素相互変調積消去光位相変調器の概略線図であり
、図５Ｂは、図３の光送信機において使用し得る進行波
相互変調積消去光位相変調器の概略線図である。
【図６】図６Ａは、図５Ａに示される相互変調積光位相
変調器の部分的断面図であり、図６Ｂは、図５Ａおよび
図５Ｂに示される信号調整器のブロック図である。
変調器の部分的断面図であり、図６Ｂは、図５Ａおよび
図５Ｂに示される信号調整器のブロック図である。
【図７】第３図の光送信機で使用するのに適当なコヒー
レント光受信機のブロック線図である。
レント光受信機のブロック線図である。
【図８】図３の光送信機における光チャンネル間の最小
間隔を示すスペクトル線図である。
間隔を示すスペクトル線図である。
【図９】各光チャンネルの１側波帯と二次相互変調積が
消去される本発明に従う光送信機のブロック図である。
消去される本発明に従う光送信機のブロック図である。
【図１０】図９の光送信機において使用される単側波帯
光位相変調器のブロック図である。
光位相変調器のブロック図である。
【図１１】図９の光送信機において使用される電気的送
信機のブロック線図である。
信機のブロック線図である。
【図１２】図９の光送信機における光チャンネル間の最
小間隔を示すスペクトル線図である。
小間隔を示すスペクトル線図である。
【図１３】図３および図９の光送信機により発生される
ような位相変調光信号を受信するに適当な直接検出光受
信機のブロック線図である。
ような位相変調光信号を受信するに適当な直接検出光受
信機のブロック線図である。
【図１４】本発明に従う単側波帯光強度変調器の概略線
図である。
図である。
【図１５】図１４の変調器により発生されるような強度
変調光信号を受信するに適当な直接検出光受信機のブロ
ック図である。
変調光信号を受信するに適当な直接検出光受信機のブロ
ック図である。
【図１６】二次相互変調積が消去されない単側波帯光位
相変調器の概略線図である。
相変調器の概略線図である。
１０，３０，３４ 上部側波帯
１２，３２，３６ 下部側波帯
２０，２４，２６ 帯域
４０，４４，４８ レーザ
４２，４６，５０ 相互変調積消去光位相変調器５２
光ファイバ５４，５６，
５８ 電気的送信機 ７０，７２，７４ 電圧制御発振器 ７６ 光結合器８０
光導波路８２
基板８４ 入
力部８６ 光分割器８８，
９０ 変調部
光ファイバ５４，５６，
５８ 電気的送信機 ７０，７２，７４ 電圧制御発振器 ７６ 光結合器８０
光導波路８２
基板８４ 入
力部８６ 光分割器８８，
９０ 変調部
Claims (22)
- 【請求項１】 第１および第２の光導波路と、該第１
および第２光導波路おいてそれぞれ搬送される光波を位
相変調するように位置づけられた第１および第２の電極
と、前記第１および第２光導波路に光搬送波をコヒーレ
ントに結合するための光分割器と、第１および第２光導
波路から被変調光搬送波をコヒーレントに結合し、出力
光信号を供給するための光結合器と、入力変調信号に応
答して、第１変調信号Ｖ１（ｔ） を前記第１電極に、
第２変調信号Ｖ２（ｔ） を前記第２電極に供給するた
めの信号調整器とを備え、前記第１および第２変調信号
が、二次相互変調積が出力光信号から消去されるように
関係づけられていることを特徴とする光位相変調器。 - 【請求項２】 前記第１および第２光導波路、前記光
分割器および前記光結合器が、基板内に光導波路領域と
して作られている請求項１記載の光位相変調器。 - 【請求項３】 前記第１および第２光導波路が、前記
基板内にほぼ平行で、細長い導波路領域として作られた
請求項２記載の光位相変調器。 - 【請求項４】 前記第１および第２電極が、前記第１
および第２光導波路にそれぞれ隣接した前記基板上の金
属化部分より成る請求項３記載の光位相変調器。 - 【請求項５】 前記第１および第２変調信号が、それ
ぞれ前記第１および第２光導波路内に電界を発生し、該
電界が前記光搬送波を変調する請求項４記載の光位相変
調器。 - 【請求項６】 前記第１および第２光導波路間におい
て前記基板上に形成された金属化部分より成る共通電極
を備え、該共通電極が基準電位に接続されており、前記
第１変調信号が前記第１電極と前記共通電極間に印加さ
れ、前記第２変調信号が前記第２電極と前記共通電極間
に印加され、前記第１および第２変調信号が前記第１お
よび第２光導波路に電界を生じ、該電界が前記光搬送波
を変調する請求項４記載の光位相変調器。 - 【請求項７】 前記第１および第２電極が集中要素電
極より成る請求項４記載の光位相変調器。 - 【請求項８】 前記第１および第２電極が進行波電極
より成る請求項４記載の光位相変調器。 - 【請求項９】 前記第１変調信号ｖ１（ｔ） が下記
の形式、すなわち 【数１】 ｖｔ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ）＋
ｖｐｉ
（２） ここで、β１＝ｉ番目の副搬送波の振幅ωｉ＝
ｉ番目の副搬送波の周波数 δｉ＝ｉ番目の副搬送波の位相 ｖｐｉ＝光搬送波周波数にてπの位相シフト位相を生ず
るに必要な電圧、で表わされ、βｉ ， ωｉ または
δｉ のいずれかが情報信号ｓｉにより変調され、前記
第２変調信号ｖ２（ｔ） が下記の形式、すなわち 【数２】 ｖ２（ｔ）＝ −Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ
）
（３） で表わされる請求項１記載の光位相変調器。 - 【請求項１０】 前記基板がニオブ酸リチウムより成
る請求項２記載の光位相変調器。 - 【請求項１１】 前記信号調節器が、光搬送波周波数
においてπの位相シフトを生ずるに必要な電圧を入力変
調信号に加えて前記第１変調信号ｖ１（ｔ）を供給する
ための手段と、入力変調信号を反転して前記第２変調信
号ｖ２（ｔ） を供給するための手段とを備える請求項
１記載の光位相変調器。 - 【請求項１２】 異なる光搬送波周波数にて被変調光
搬送波を含む光信号を発生するための複数の光信号源を
備え、該光信号源の各々が、光搬送波を変調するため、
変調信号を光位相変調器に供給するための変調手段とを
備え、前記光信号源の各々が、光搬送波を発生するため
のレーザと、レーザの出力に結合される光位相変調器で
あって、第１および第２の光導波路と、第１および第２
光導波路においてそれぞれ搬送される光波を位相変調す
るように位置づけられた第１および第２の電極と、前記
光搬送波を前記第１および第２光導波路にコヒーレント
に結合するための光分割器と、第１および第２光導波路
からの被変調光搬送波をコヒーレントに結合し、光信号
を供給するための光結合器と、入力変調信号に応答して
、第１および第２変調信号を第１および第２電極に供給
するための信号調整器とを備え、前記光信号において二
次相互変調積が消去されるように第１および第２変調信
号が関係づけられている光位相変調器と、前記光搬送波
を変調するため、前記変調信号を光位相変調器に供給す
るための変調手段とを備え、そしてさらに前記各光信号
源からの光信号を伝送のため光導波路に結合するための
手段を備え、前記光搬送波周波数が近接して離間され得
るように、各光信号内の二次相互変調積が消去されるこ
とを特徴とする光送信機。 - 【請求項１３】 前記第１および第２光導波路、前記
光分割器および前記光結合器が、基板内に光導波路領域
として作られている請求項１２記載の光送信機。 - 【請求項１４】 前記第１および第２光導波路が、前
記基板内にほぼ平行で、細長い導波路領域として作られ
た請求項１３記載の光位相変調器。 - 【請求項１５】 前記第１および第２電極が、前記第
１および第２光導波路にそれぞれ隣接した前記基板上の
金属化部分より成る請求項１４記載の光送信機。 - 【請求項１６】 前記第１および第２光導波路間にお
いて前記基板上に形成された金属化部分より成る共通電
極を備え、該共通電極が基準電位に接続されており、前
記第１変調信号が前記第１電極と前記共通電極間に印加
され、前記第２変調信号が前記第２電極と前記共通電極
間に印加され、前記第１および第２変調信号が前記第１
および第２光導波路に電界を生じ、該電界が前記光搬送
波を変調する請求項１５記載の光送信機。 - 【請求項１７】 前記第１および第２電極が集中要素
電極より成る請求項１５記載の光送信機。 - 【請求項１８】 前記第１および第２電極が進行波電
極より成る請求項１５記載の光送信機。 - 【請求項１９】 前記第１変調信号ｖ１（ｔ） が下
記の形式、すなわち 【数３】 ｖｔ（ｔ）＝Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ）＋
ｖｐｉ
（２） ここで、β１＝ｉ番目の副搬送波の振幅ωｉ＝
ｉ番目の副搬送波の周波数 δｉ＝ｉ番目の副搬送波の位相 ｖｐｉ＝光搬送波周波数にてπの位相シフト位相を生ず
るに必要な電圧、で表わされ、前記第２変調信号ｖ２（
ｔ） が下記の形式、すなわち 【数４】 ｖ２（ｔ）＝ −Σβｉｃｏｓ（ ωｉｔ ＋δｉ
）
（３） で表わされる請求項１０記載の光送信機。 - 【請求項２０】 前記信号調節器が、光搬送波周波数
においてπの位相シフトを生ずるに必要な電圧を入力変
調信号に加えて前記第１変調信号ｖ１（ｔ）を供給する
ための手段と、入力変調信号を反転して前記第２変調信
号ｖ２（ｔ） を供給するための手段とを備える請求項
１２記載の光送信機。 - 【請求項２１】 第１の変調信号に応答して光波を位
相変調するための第１の変調手段と、第２の変調信号に
応答して光波を位相変調するための第２の変調手段と、
該第１および第２変調手段に光搬送波をコヒーレントに
結合するための光分割器と、前記第１および第２変調手
段からの被変調光搬送波をコヒーレントに結合し、出力
光信号を供給するための光結合器と、入力変調信号に応
答して、前記第１変調信号を前記第１変調手段に、前記
第２変調信号を前記第２変調手段に供給するための信号
調整器とを備え、前記第１および第２変調信号が、前記
出力光信号において二次相互変調積が消去されるように
関係づけられていることを特徴とする光位相変調器。 - 【請求項２２】 前記第１変調手段と前記第２変調手
段が、各々、光導波路と、前記電極に印加される変調信
号に応答して前記光導波路において搬送される光波を位
相変調するように位置づけられた電極を備える請求項２
１記載の光位相変調器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US636645 | 1984-08-01 | ||
| US07/636,645 US5239401A (en) | 1990-12-31 | 1990-12-31 | Optical modulator for cancellation of second-order intermodulation products in lightwave systems |
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|---|---|
| JPH04317034A true JPH04317034A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=24552754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3358111A Withdrawn JPH04317034A (ja) | 1990-12-31 | 1991-12-27 | 光波システムにおいて二次相互変調積を消去するための光変調器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5239401A (ja) |
| EP (1) | EP0493817A3 (ja) |
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