JP2003169021A

JP2003169021A - 光伝送システム

Info

Publication number: JP2003169021A
Application number: JP2001365788A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Miyazaki; 哲弥宮崎; Tatsu Watanabe; 龍渡辺; Hideaki Tanaka; 英明田中; Masatoshi Suzuki; 正敏鈴木; Yukio Horiuchi; 幸夫堀内
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13
Also published as: US20030118280A1

Abstract

(57)【要約】【課題】上り信号の受信感度を改善する。【解決手段】制御局１０のＤＦＢレーザ１６は、波長
λｕのＣＷレーザ光を出力する。そのレーザ光は、光サ
ーキュレータ１８及び光ファイバ３２を介して光光変調
器４８に入射する。ディプレクサ４６は、アンテナ４２
からの上り信号Ｓｕを光変調器４８に供給する。光変調
器４８の、光ファイバ３２に対面する面４８ａを、波長
λｕに対して一部反射面とし、その反対の面４８ｂを波
長λｕに対し１００％反射面としている。光変調器４８
の前端面４８ａで反射された光（無変調光）と、光変調
器４８の端面４８ｂで全反射され、光変調器４８の内部
を往復する間に上り信号Ｓｕにより強度変調された光
（被変調光）は共に、光ファイバ３２及び光サーキュレ
ータ１８を介して光／電気変換器２０に出力する。光／
電気変換器２０は、無変調光を局部発振光として被変調
光をホモダイン検波し、その検波結果を電気信号として
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを信号
伝送路とする光伝送システムに関し、より具体的には、
無線通信システムにおける制御局と無線基地局とを接続
する光伝送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信システムにおける制御局（Ｃ
Ｓ：ＣｏｎｔｒｏｌＳｔａｔｉｏｎ）と無線基地局
（ＢＳ：ＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ）とを接続する光伝
送システムは、例えば、Ｔ．Ｋａｇａｗａ，Ｙ．
Ｄｏｉ，Ｔ．Ｏｈｎｏ，Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍａｔｓ
ｕ，Ｋ．ＴｓｕｚｕｋｉａｎｄＳ．Ｍｉｔａ
ｃｈｉ，”Ｂ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｏｐｔｉｃａ
ｌｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｎｕｓ
ｉｎｇａｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｕ
ｔＤＣｅｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒｓｕｐｐｌ
ｙ”，ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＯＦＣ ’０
１，ＷＶ２，２００１に記載されている。

【０００３】この光伝送システムでは、制御局（ＣＳ：
ＣｏｎｔｒｏｌＳｔａｔｉｏｎ）と無線基地局（Ｂ
Ｓ：ＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ）とを接続する光ファイ
バ上を、無線信号の信号形式と同じ信号形式の光信号を
伝搬させる。更には、基地局では、制御局から光ファイ
バを介して受信した光信号を光源変換した結果によりア
ンテナを励起し、そのアンテナの受信信号により、制御
局からの光信号を強度変調して、制御局へ別の光ファイ
バを介して返送する。このような構成により、基地局へ
の電源供給を不要にしている。

【０００４】図７は、従来例の概略構成ブロック図を示
す。制御局１１０は、光ファイバ１３０，１３２を介し
て基地局１４０と接続する。基地局１４０は、そのアン
テナ１４２により移動端末１６０と無線通信する。

【０００５】制御局１１０では、送受信装置１１２が、
下り信号Ｓｄを出力する。ＤＦＢレーザ１１４は所定波
長のＣＷレーザ光を出力する。電気吸収型光変調器から
なる光強度変調器１１６は、下り信号ＳｄによりＤＦＢ
レーザ１１４の出力光の強度をアナログ変調する。変調
度は、通常、１０％程度である。光アンプ１１８は光強
度変調器１１６の出力光を増幅し、光ファイバ１３０に
出力する。

【０００６】光ファイバ１３０を伝搬した光は基地局１
４０に入力し、光カップラ１４４により２分割される。
光カップラ１４４で分割された一方の光はＵＴＣ（Ｕｎ
ｉ−ＴｒａｖｅｌｉｎｇＣａｒｒｉｅｒ）−ＰＤ（ｐ
ｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）１４６に入力し、他方は、電気吸
収型光変調器からなる光強度変調器１５０に入力する。
ＵＴＣ−ＰＤ１４６は、高光入力及び無バイアス動作が
可能な受光素子である。ＵＴＣ−ＰＤ１４６は入力光を
電気信号に変換し、ディプレクサ１４８のポートＡに入
力する。ＵＴＣ−ＰＤ１４６の出力は、下り信号Ｓｄそ
のものを含んでいる。

【０００７】ディプレクサ１４８はＵＴＣ−ＰＤ１４６
の出力をポートＢからアンテナ１４２に供給する。即
ち、アンテナ１４２はＵＴＣ−ＰＤ１４６の出力により
駆動され、移動端末１６０との間の下りリンクに電波の
下り信号Ｓｄを放出する。

【０００８】移動端末１６０は、基地局１４０との間の
上りリンクに他端末に向けた電波の上り信号Ｓｕを出力
する。アンテナ１４２は、その上り信号Ｓｕの電波を受
信し、ディプレクサ１４８のポートＢに印加する。ディ
プレクサ１４８は、アンテナ１４２の出力、即ち上り信
号ＳｕをポートＣから光強度変調器１５０に供給する。
光強度変調器１５０は、ディプレクサ１４８からの上り
信号Ｓｕにより光カップラ１４４からの光の強度をアナ
ログ変調する。光強度変調器１５０で上り信号Ｓｕによ
り強度変調された光は、光ファイバ１３２に入力し、光
ファイバ１３２を伝搬して制御局１１０に入力する。

【０００９】基地局１４０と移動端末１６０との間の下
りリンクと上りリンクでＲＦキャリア周波数が互いに異
なる。すなわち、上り信号Ｓｄと下り信号ＳｕのＲＦキ
ャリア周波数が異なる。従って、下り信号Ｓｄで強度変
調された光を、更に上り信号Ｓｕで強度変調しても、後
述するように制御局１１０で上り信号Ｓｕを分離でき
る。

【００１０】光ファイバ１３２を伝搬した光は、制御局
１１０の光／電気変換器１２０に入力し、ここで電気信
号に変換される。光／電気変換器１２０の出力は、上り
信号Ｓｕそのものを含む。光／電気変換器１２０の出力
は、アンプ１２２により増幅され、上り信号Ｓｕの周波
数成分を抽出するフィルタ１２４に入力する。フィルタ
１２４は、アンプ１２２の出力から上り信号Ｓｕの周波
数成分を抽出し、上り信号Ｓｕを送受信装置１１２に印
加する。

【００１１】アンテナ１４２、光カップラ１４４、ＵＴ
Ｃ−ＰＤ１４６及びディプレクサ１４８はそれぞれ無給
電で動作可能である。光強度変調器１５０となる電気吸
収型光変調器を無バイアス動作させることで、光強度変
調器１５０も無給電で動作可能である。従って、基地局
１４０は完全に無給電で動作する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す従
来例では、上り信号Ｓｕの伝送手段として、基地局１４
０において上り信号Ｓｕに従いアナログ強度変調した光
を、制御局１１０で直接、強度検波するので、受信感度
が低い。その結果、制御局１１０と基地局１４０との間
の距離を長くできない。

【００１３】受信感度を改善するには、光強度変調器１
５０の入力側又は出力側に光アンプを配置すれば良い。
しかし、そうすると、光アンプへの給電が必要になり、
基地局１４０を無給電にすることができない。制御局１
１０の光／電気変換器１２０の入力側に光アンプを配置
することも考えられる。しかし、光強度変調器１５０の
出力光の変調率は数％以下と非常に低いので、光／電気
変換器１２０の直前で光増幅しても、Ｃ／Ｎを改善する
ことは困難である。

【００１４】図７に示す構成では、制御局１１０から出
力する光を、上り信号Ｓｕを基地局１４０から制御局１
１０に伝搬するのにも使用する。従って、制御局１１０
から光ファイバ１３０に出力する前に、光を増幅する光
アンプ１１８が必須となる。しかし、光アンプ１１８と
して一般的に使用するＥＤＦＡ（エルビウム添加光増幅
ファイバ）は高価であるので、制御局１１０に多数の基
地局１４０を接続する場合、システムのコストが膨大に
なってしまう。

【００１５】無給電又は低消費電力で遠隔地から信号を
伝送する需要は、多くの分野に存在する。例えば、地上
波テレビ放送電波の難視聴地帯で、放送電波を受信可能
な山の頂上にアンテナを設置し、その受信電波を難視聴
地帯まで伝送する需要がある。この場合にも、アンテナ
に接続する受信装置は、無給電で動作するのが好まし
い。

【００１６】本発明は、信号をアナログ伝送しつつ、よ
り高い受信感度を容易に達成可能な光伝送システムを提
示することを目的とする。

【００１７】本発明は、また、基地局を実質的に無給電
にすることが可能であって、高い受信感度を達成可能な
光伝送システムを提示することを目的とする。

【００１８】本発明はまた、無線通信システムにおける
制御局と無線基地局とを接続する、より安価な光伝送シ
ステムを提示することを目的とする。

【００１９】本発明はまた、無給電又は低消費電力で信
号を光伝送する簡易な構成の光伝送システムを提示する
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光伝送シス
テムは、所定波長の光キャリアを出力する光源と、光電
変換器と、光伝送線路と、当該光源の出力光を当該光伝
送線路の一端に印加し、当該光伝送線路の当該一端から
出力される光を当該光電変換器に印加する光サーキュレ
ータと、当該光伝送線路の他端に配置される光変調器で
あって、当該光伝送線路からの光の一部を参照光として
無変調で当該光伝送路に戻し、当該光伝送線路からの光
の別の一部を、送信信号により変調し、被変調光として
当該光伝送路路に戻す光変調器とを具備することを特徴
とする。

【００２１】このような構成により、無給電又は低消費
電力で信号を遠隔地に伝送できる。ホモダイン検波で信
号を高い感度で検波できる。光伝送線路における偏波及
び光位相の変動の影響が相殺された状態で、信号を伝送
できる。

【００２２】好ましくは、当該光伝送線が光ファイバか
らなる。

【００２３】好ましくは、当該光変調器が、当該光伝送
線路からの光の別の一部の強度を当該送信信号によりア
ナログ変調する光強度変調器、又は、その位相を当該送
信信号によりアナログ変調する光位相変調器である。

【００２４】好ましくは、当該光変調器が無バイアスで
ある。

【００２５】好ましくは、当該光変調器の、当該光伝送
線に対面する面を一部反射面としてあり、反対面を高反
射面、好ましくは実質的な完全反射面としてある。これ
により、光変調器は、多重反射した被変調光を出力す
る。多重反射により、変調効率が向上する。

【００２６】本発明に係る光伝送システムは、好ましく
は、当該光電変換器の出力に応じて、当該光源の波長を
制御する波長制御手段を具備する。これにより、光変調
器の周囲温度が変動して、その変調特性が変動しても、
光変調器の動作点を好ましいに位置に制御できる。

【００２７】また、本発明に係る光伝送システムは、光
キャリアを発生する光源を具備する制御局と、移動端末
と無線通信する基地局と、下り信号で変調された第１の
信号光を当該制御局から当該基地局に伝送し、光キャリ
アを当該制御局から当該基地局に伝送し、当該上り信号
で変調された当該光キャリアを含む第２の信号光を当該
基地局から当該制御局に伝送する光伝送線路とからなる
光伝送システムである。そして、当該基地局が当該光キ
ャリアの一部を当該上り信号で変調する光変調器を具備
し、当該第２の信号光は、参照光としての当該光キャリ
アの無変調の反射光と、当該光変調器による被変調光と
からなることを特徴とする。

【００２８】このような構成により、無線通信システム
において、上り信号をアナログ伝送しつつ、より高い受
信感度を達成できる。また、基地局を実質的に無給電に
できる。従って、無線通信システムにおける制御局と無
線基地局とを接続する、より安価な光伝送システムを実
現できる。ホモダイン検波で上り信号を高い感度で検波
できる。光伝送線における偏波及び光位相の変動の影響
が相殺された状態で、信号を伝送できる。

【００２９】好ましくは、当該制御局が、当該第１の信
号光及び当該光キャリアを合波して当該光伝送線路に供
給し、当該光伝送線路からの光から当該第２の信号光を
分離する第１の光カップラを具備し、当該基地局が、当
該光伝送線路から入力する当該第１の信号光及び当該光
キャリアを分離し、当該第２の信号光を当該光伝送線路
に供給する第２の光カップラを具備する。これにより、
光伝送線路を１本の光ファイバで実現でき、これによ
り、システムコストを低減できる。

【００３０】好ましくは、当該制御局は更に、当該第１
の信号光を発生し、当該第１の光カップラに供給する信
号光源と、当該第２の信号光を検波して、電気信号を出
力する検波器と、当該光源の出力光を当該第１の光カッ
プラに供給すると共に、当該第１の光カップラから出力
される当該第２の信号光を当該検波器に供給する光サー
キュレータとを具備する。

【００３１】好ましくは、当該基地局は、無線通信のた
めのアンテナと、当該第２の光カップラからの当該第１
の信号光を電気信号に変換する光電変換器と、当該光電
変換器の出力を当該アンテナに供給し、当該アンテナの
出力を当該光変調器に供給するサーキュレータとを具備
する。

【００３２】好ましくは、当該光伝送線路が、当該第１
の信号光を当該制御局から当該基地局に伝送する第１の
光線路と、当該光キャリアを当該制御局から当該基地局
に伝送し、当該第２の信号光を当該基地局から当該制御
局に伝送する第２の光線路からなる。これにより、第１
の信号光の波長と第２の信号光の波長に対する制約が無
くなると共に、制御局及び基地局でのＷＤＭ多重分離が
不要になる。

【００３３】好ましくは、当該制御局は更に、当該第１
の信号光を発生し、当該第１の光線路の一方端で当該第
１の光伝送線路に供給する信号光源と、当該第２の信号
光を検波して、電気信号を出力する検波器と、当該光源
の出力光を当該第２の光線路の一方端で当該第２の光線
路に供給すると共に、当該第２の光線路の当該一方端か
ら出力される当該第２の信号光を当該検波器に供給する
光サーキュレータとを具備する。

【００３４】好ましくは、当該基地局は、無線通信のた
めのアンテナと、当該第１の光線路から入力する当該第
１の信号光を電気信号に変換する光電変換器と、当該光
電変換器の出力を当該アンテナに供給し、当該アンテナ
の出力を当該光変調器に供給するサーキュレータとを具
備する。

【００３５】好ましくは、当該第１及び第２の光線路が
共に、光ファイバからなる。

【００３６】好ましくは、当該光変調器が、当該光キャ
リアの一部の光強度を当該上り信号でアナログ変調する
光強度変調器、又は、当該光キャリアの一部の光位相を
当該上り信号でアナログ変調する光位相変調器である。

【００３７】好ましくは、当該光変調器が無バイアスで
ある。

【００３８】好ましくは、当該光変調器の、当該第２の
光伝送線に対面する面を一部反射面としてあり、反対面
を高反射面、好ましくは実質的な完全反射面としてあ
る。これにより、光変調器は、多重反射した被変調光を
出力する。多重反射により、変調効率が向上する。

【００３９】本発明に係る光伝送システムは、好ましく
は、当該検波器の出力に応じて、当該光源の波長を制御
する波長制御手段を具備する。これにより、光変調器の
周囲温度が変動して、その変調特性が変動しても、光変
調器の動作点を好ましいに位置に制御できる。

【００４０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００４１】図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。制御局１０は、光ファイバ３０，３２
を介して基地局４０と接続する。基地局４０は、そのア
ンテナ４２により移動端末６０と無線通信する。

【００４２】制御局１０では、送受信装置１２が、下り
信号Ｓｄを出力する。レーザ１４は、下り信号Ｓｄによ
り光強度をアナログ変調された波長λｄのレーザ光を出
力する。変調度は、通常、１０％程度である。レーザ１
６は、波長λｕのＣＷレーザ光を出力する。このＣＷレ
ーザ光は、後述するように、基地局４０から制御局１０
に無線信号を搬送する光キャリアとなる。光キャリア
は、その無線信号の周波数の２倍以上のクロック周波数
を具備する光パルスであってもよい。レーザ１４，１６
の波長λｄ，λｕは同じでも、異なっても、どちらでも
良い。レーザ１６は、その発振波長を制御可能なレーザ
素子からなる。レーザ１４の出力光は、光ファイバ３０
を伝搬して基地局４０に入力する。レーザ１６の出力光
は光サーキュレータ１８を介して光ファイバ３２に入力
し、光ファイバ３２を伝搬して基地局４０に入力する。

【００４３】本実施例では、レーザ１６の出力光は、上
り信号Ｓｕを基地局４０から制御局１０に伝送するのに
使用される。レーザ１４の出力光は、下り信号Ｓｄを制
御局１０から基地局４０に伝送するためにのみ使用され
る。ロス要因が少ないので、レーザ１４，１６の出力光
を光増幅する光アンプは、制御局１０には不要である。

【００４４】基地局４０では、光ファイバ３０からの光
は、ＵＴＣ−ＰＤ４４に入力する。ＵＴＣ−ＰＤ４４は
入力光を電気信号に変換し、ディプレクサ４６のポート
Ａに入力する。ＵＴＣ−ＰＤ４４の出力は、下り信号Ｓ
ｄそのものを含んでいる。

【００４５】ディプレクサ４６はＵＴＣ−ＰＤ４４の出
力をポートＢからアンテナ４２に供給する。即ち、アン
テナ４２はＵＴＣ−ＰＤ４４の出力により駆動され、移
動端末６０との間の下りリンクに電波の下り信号Ｓｄを
放出する。

【００４６】移動端末６０は、基地局４０との間の上り
リンクに他端末に向けた電波の上り信号Ｓｕを出力す
る。アンテナ４２は、その上り信号Ｓｕの電波を受信
し、ディプレクサ４６のポートＢに印加する。ディプレ
クサ４６は、アンテナ４２の出力、即ち上り信号Ｓｕを
ポートＣから光変調器４８に供給する。

【００４７】光ファイバ３２から基地局４０に入力した
ＣＷレーザ光は、光変調器４８に入射する。光変調器４
８の、光ファイバ３２に対面する面４８ａを、波長λｕ
に対して一部反射面とし、その反対の面４８ｂを波長λ
ｕに対し１００％反射面としている。光変調器４８は、
ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ_３の結晶又は電界吸収型光
変調器からなる。完全に１００％の反射面を形成するこ
とは困難であり、端面４８ｂは、実際には、１００％に
近い十分に高い反射率を具備すればよい。

【００４８】光ファイバ３２からの光の一部は前面４８
ａで反射されて光ファイバ３２に戻り、前面４８ａを透
過した成分は、後面４８ｂで全反射され、前面４８ａで
更にその一部が透過して光ファイバ３２に再入射する。
光変調器４８の内部を往復する間に、波長λｕのＣＷレ
ーザ光の強度が、ディプレクサ４６のポートＣからの上
り信号Ｓｕによりアナログ変調される。

【００４９】図２は、光変調器４８の端面４８ａ，４８
ｂ及び内部での光伝搬経路と、光ファイバ３２の端面形
状例を示す。端面４８ａ以外での反射光があると、制御
局１０での上り信号Ｓｕの受信感度を悪化させるので、
図２に示すように、光ファイバ３２の端面を斜めにカッ
トする。

【００５０】光変調器４８内部の減衰が大きい。しか
し、一部反射面４８ａ及び１００％反射面４８ｂの間の
多重反射は、後述するように、光変調器４８における動
作点を適切に選択することで、変調効率が向上する。

【００５１】光変調器４８の前端面４８ａで反射された
光（無変調光、即ちホモダイン検波の参照光）と、光変
調器４８の端面４８ｂで全反射され、光変調器４８の内
部を往復する間に上り信号Ｓｕにより強度変調された光
（被変調光）は、共に、光ファイバ３２を制御局１０に
向けて伝搬し、制御光１０の光サーキュレータ１８のポ
ートＢに入射する。光サーキュレータ１８は、光ファイ
バ３２から入力する無変調光及び被変調光をポートＣか
ら光／電気変換器２０に出力する。

【００５２】光／電気変換器２０は、無変調光を局部発
振光として被変調光をホモダイン検波し、その検波結果
を電気信号として出力する。このような遅延自己干渉検
波により、受信感度が大幅に改善される。光／電気変換
器２０の出力は、上り信号Ｓｕそのものを含む。光／電
気変換器２０の出力は、アンプ２２により増幅され、上
り信号Ｓｕの周波数成分を抽出するフィルタ２４に入力
する。フィルタ２４は、アンプ２２の出力から上り信号
Ｓｕの周波数成分を抽出し、上り信号Ｓｕを送受信装置
１２に印加する。

【００５３】光／電気変換器２０の出力はまた、波長制
御回路２６に印加される。波長制御回路２６は、光／電
気変換器２０の出力信号から、光変調器４８における変
調動作の中心点が適切かどうかを判断し、適切な動作点
からずれている場合には、それを解消するようにレーザ
１６の波長を制御する。

【００５４】アンテナ４２、ＵＴＣ−ＰＤ４４及びディ
プレクサ４６はそれぞれ無給電で動作可能である。光変
調器４８を無バイアス動作させることで、光変調器４８
も無給電で動作可能である。従って、基地局４０は完全
に無給電で動作する。

【００５５】光／電気変換器２０で遅延自己干渉検波を
実現するには、光ファイバ３２上に波長λｕの反射点
が、端面４８ａ以外に存在しないようにしなければなら
ない。図２に示す構成では、光変調器４８の前端面４８
ａを一部反射面としつつ、光ファイバ３２の端面を斜め
にカットしたが、逆に、光変調器４８の前端面４８ａを
光軸に対して斜めに形成し、光ファイバ３２の端面を部
分反射面としてもよい。図２に示す構成の方が、後者の
構成より製造が容易である。

【００５６】また、市販の光変調器は、両端面にピグテ
イルと呼ばれる短い光ファイバが接続された状態で販売
されている。従って、そのピグテイルの端面で端面４０
ａ，４８ｂに相当する一部反射面及び完全反射面を形成
しても良い。

【００５７】光変調素子と光ファイバの間にレンズを配
置しない構成もよく使用される。例えば、光変調素子の
端面に、光ファイバの屈折率と整合する屈折率を有する
ＵＶ硬化樹脂で光ファイバを直接接着する。

【００５８】本実施例では、ホモダイン検波により高感
度で上り信号を受信できる。従って、レーザ１６の出力
光を増幅する高価な光アンプは不要である。また、検出
感度が高いので、基地局４０の光変調器４８での変調度
が低くても、上り信号Ｓｕを正しく受信し得る。これ
は、基地局４０と移動端末６０との間の距離及び移動端
末６０の無線出力（これらは、総称して損失バジェット
と呼ばれる。）を低減できることを意味する。

【００５９】レーザ１６のコヒーレント長が光ファイバ
３２の長さ以上である場合には、レーザ１６の出力光の
スペクトル線幅を殊更に狭くする必要は無い。必要な場
合には、ファイバグレーティング等でスペクトル線幅を
狭くすればよい。

【００６０】図１に示す実施例では、制御局１０と基地
局４０の間に２本の光ファイバ３０，３２が必要であ
る。波長多重技術を使用することで、制御局と基地局の
間の光ファイバを１本にすることができる。図３は、そ
のような変更実施例の概略構成ブロック図を示す。図１
と同じ構成要素には同じ符号を付してある。

【００６１】下り信号Ｓｄを搬送する光キャリア（波長
λｄ）と、上り信号光Ｓｕを搬送する光キャリア（波長
λｕ）とを分離及び多重するＷＤＭ光カップラ７０，７
２を光ファイバ３０の両側に配置する。即ち、ＷＤＭ光
カップラ７０は、波長λｄの光に関してレーザ１４と光
ファイバ３０の一端とを接続し、波長λｕの光に関し
て、光サーキュレータ１８のポートＢと光ファイバ３０
の一端とを接続する。ＷＤＭ光カップラ７２は、波長λ
ｄの光に関して光ファイバ３０の他端とＵＴＣ−ＰＤ４
４とを接続し、波長λｕの光に関して、光ファイバ３０
の他端と光変調器４８とを接続する。

【００６２】図３に示す実施例では、波長λｄと波長λ
ｕが異なることは明らかである。下り信号Ｓｄ及び上り
信号Ｓｕの処理自体は、図１に示す実施例と同じである
ので、その詳細な説明は省略する。

【００６３】図１及び図３に示す実施例では、基地局４
０から制御局１０に上り信号を送信するのに、光強度変
調を使用したが、光位相変調を使用してもよい。光位相
変調の場合、いわゆる光位相変調器を光変調器４８とし
て使用する。

【００６４】光変調器４８の内部における多重反射の効
果を説明する。理解をしやすいので、光位相変調の場合
を先に説明する。図４は、光位相変調器の変調特性を示
す。横軸は変調器印加電圧を示し、横軸は光／電気変換
器の出力である。実線は、光位相変調器内で光が多重反
射する場合の特性を示し、破線は、光位相変調器内を１
回、光が伝搬する通常の場合の特性を示す。

【００６５】通常の使用法（破線）では、光電変換出力
は、変調器印加電圧に対して正弦波状に変化する。これ
に対し、多重反射の場合、両端面で形成される共振器に
より、往復に相当する周期の変調器印加電圧で、正弦波
よりも急峻な特性になる。この急峻な特性部分に、入力
の送信信号（変調器印加電圧）の中心電圧を設定する
と、出力の変化は、単一パスの場合に比べて大きくな
る。即ち、変調効率が良くなる。

【００６６】図４に示す変調特性は、周囲温度等により
変動する。図４に示すように、光変調器の入出力特性の
急峻に変化する部分を使用する場合、特性の変動によ
り、光変調器の駆動点が好ましい位置から外れやすくな
る。そこで、本実施例では、制御局１０に波長制御回路
２６を設け、光変調器４８の特性変動による駆動点の移
動に応じて、駆動点が最適な位置に戻るように、レーザ
１６の発振波長を帰還制御するようにした。

【００６７】図５は、光位相変調器をマッハツェンダ構
成にした光強度変調器の変調特性を示し、図６は、電界
吸収型光変調器を使用する光強度変調器の変調特性を示
す。それぞれ、横軸は変調器印加電圧を示し、横軸は光
／電気変換器の出力である。実線は、光強度変調器内で
光が多重反射する場合の特性を示し、破線は、光強度変
調器内を１回、光が伝搬する通常の場合の特性を示す。

【００６８】電界吸収型光変調器の場合（図６）、変調
器印加電圧に対して損失が異なることを利用するので、
多重反射の場合には、単一パスの場合の単調な損失特性
に共振構造による周期性が重なることになる。この場合
でも、急峻な変化を示す特性部分に、入力の送信信号
（変調器印加電圧）の中心電圧を設定すると、出力の変
化は、単一パスの場合に比べて大きくなる。即ち、変調
効率が良くなる。

【００６９】波長制御回路２６は、単純に光／電気変換
器２０の平均出力レベルをモニタし、それが所定値範囲
内に入るように、レーザ１６の波長を微調整する回路で
あってもよい。また、基地局４０から制御局１０に搬送
される信号周波数帯から外れた周波数のトーン信号でレ
ーザ１６の出力光を微小変調し、光／電気変換器２０の
出力からそのトーン周波数成分を抽出する。そして、そ
のトーン周波数成分の振幅が所定値になるように、レー
ザ１６の波長を制御しても良い。このような波長の制御
自体は、周知である。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、無線通信システムの制御局と基地
局間の信号伝送に使用した場合に、基地局を無給電とし
つつ、上り信号の受信感度を改善できる。これにより、
制御局と基地局の間の距離を長くすることができる。制
御局に光アンプを設けなくてよくなる。これらにより、
無線通信システムのコストを大幅に低減できる。内部で
光キャリアを多重反射する光変調器を使用することによ
り、変調効率が改善される。

【００７１】また、遠隔地の信号をそこに設けた基地局
から制御局に簡単な構成で伝送できる。基地局を無給電
で動作させることも可能であり、電力事情の悪い場所、
及び電力消費が好ましくない場所から信号を遠隔の制御
局に伝送できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図２】光変調器４８の内外の光伝搬経路と光ファイ
バ３２の端面形状を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図４】内部での多重反射を考慮した光位相変調器の
変調特性図である。

【図５】マッハツェンダ構成の光強度変調器の場合
の、多重反射を考慮した変調特性である。

【図６】電界吸収型光変調器を使用する光強度変調器
の、多重反射を考慮した変調特性図である。

【図７】従来例の概略構成ブロック図である。

【符号の説明】

１０：制御局１２：送受信装置１４，１６：ＤＦＢレーザ１８：光サーキュレータ２０：光／電気変換器２２：アンプ２４：フィルタ２６：波長制御回路３０，３２：光ファイバ４０：基地局４２：アンテナ４４：ＵＴＣ−ＰＤ４６：ディプレクサ４８：光変調器４８ａ：一部反射端面４８ｂ：完全反射端面６０：移動端末７０，７２：ＷＤＭ光カップラ１１０：制御局１１２：送受信装置１１４：ＤＦＢレーザ１１６：光強度変調器１１８：光アンプ１２０：光／電気変換器１２２：アンプ１２４：フィルタ１３０，１３２：光ファイバ１４０：基地局１４２：アンテナ１４４：光カップラ１４６：ＵＴＣ−ＰＤ１４８：ディプレクサ１５０：光強度変調器１６０：移動端末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中英明埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会社ケイディーディーアイ研究所内 (72)発明者鈴木正敏埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会社ケイディーディーアイ研究所内 (72)発明者堀内幸夫埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会社ケイディーディーアイ研究所内Ｆターム(参考） 5K002 AA02 AA05 BA02 BA21 CA14 DA41 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定波長の光キャリアを出力する光源
と、光電変換器と、光伝送線路と、当該光源の出力光を当該光伝送線路の一端に印加し、当
該光伝送線路の当該一端から出力される光を当該光電変
換器に印加する光サーキュレータと、当該光伝送線路の他端に配置される光変調器であって、
当該光伝送線路からの光の一部を参照光として無変調で
当該光伝送路に戻し、当該光伝送線路からの光の別の一
部を、送信信号により変調し、被変調光として当該光伝
送路路に戻す光変調器とを具備することを特徴とする光
伝送システム。
【請求項２】当該光伝送線路が光ファイバからなる請
求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】当該光変調器が、当該光伝送線路からの
光の別の一部の強度を当該送信信号によりアナログ変調
する光強度変調器である請求項１に記載の光伝送システ
ム。
【請求項４】当該光変調器が、当該光伝送線路からの
光の別の一部の位相を当該送信信号によりアナログ変調
する光位相変調器である請求項１に記載の光伝送システ
ム。
【請求項５】当該光変調器が無バイアスである請求項
１に記載の光伝送システム。
【請求項６】当該光変調器の、当該光伝送線路に対面
する面を一部反射面としてあり、反対面を実質的な完全
反射面としてある請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項７】更に、当該光電変換器の出力に応じて、
当該光源の波長を制御する波長制御手段を具備する請求
項１に記載の光伝送システム。
【請求項８】光キャリアを発生する光源を具備する制
御局と、移動端末と無線通信する基地局と、下り信号で変調された第１の信号光を当該制御局から当
該基地局に伝送し、当該光キャリアを当該制御局から当
該基地局に伝送し、当該上り信号で変調された当該光キ
ャリアを含む第２の信号光を当該基地局から当該制御局
に伝送する光伝送線路とからなる光伝送システムであっ
て、当該基地局が当該光キャリアの一部を当該上り信号で変
調する光変調器を具備し、当該第２の信号光は、参照光
としての当該光キャリアの無変調の反射光と、当該光変
調器による被変調光とからなることを特徴とする光伝送
システム。
【請求項９】当該制御局が、当該第１の信号光及び当
該光キャリアを合波して当該光伝送線路に供給し、当該
光伝送線路からの光から当該第２の信号光を分離する第
１の光カップラを具備し、当該基地局が、当該光伝送線
路から入力する当該第１の信号光及び当該光キャリアを
分離し、当該第２の信号光を当該光伝送線路に供給する
第２の光カップラを具備する請求項８に記載の光伝送シ
ステム。
【請求項１０】当該制御局は更に、当該第１の信号光を発生し、当該第１の光カップラに供
給する信号光源と、当該第２の信号光を検波して、電気信号を出力する検波
器と、当該光源の出力光を当該第１の光カップラに供給すると
共に、当該第１の光カップラから出力される当該第２の
信号光を当該検波器に供給する光サーキュレータとを具
備する請求項９に記載の光伝送システム。
【請求項１１】当該基地局は、無線通信のためのアンテナと、当該第２の光カップラからの当該第１の信号光を電気信
号に変換する光電変換器と、当該光電変換器の出力を当該アンテナに供給し、当該ア
ンテナの出力を当該光変調器に供給するサーキュレータ
とを具備する請求項９又は１０に記載の光伝送システ
ム。
【請求項１２】当該光伝送線路が、当該第１の信号光
を当該制御局から当該基地局に伝送する第１の光線路
と、当該光キャリアを当該制御局から当該基地局に伝送
し、当該第２の信号光を当該基地局から当該制御局に伝
送する第２の光線路からなる請求項８に記載の光伝送シ
ステム。
【請求項１３】当該制御局は更に、当該第１の信号光を発生し、当該第１の光線路の一方端
で当該第１の光線路に供給する信号光源と、当該第２の信号光を検波して、電気信号を出力する検波
器と、当該光源の出力光を当該第２の光線路の一方端で当該第
２の光線路に供給すると共に、当該第２の光線路の当該
一方端から出力される当該第２の信号光を当該検波器に
供給する光サーキュレータとを具備する請求項１１に記
載の光伝送システム。
【請求項１４】当該基地局は、無線通信のためのアンテナと、当該第１の光線路から入力する当該第１の信号光を電気
信号に変換する光電変換器と、当該光電変換器の出力を当該アンテナに供給し、当該ア
ンテナの出力を当該光変調器に供給するサーキュレータ
とを具備する請求項１２又は１３に記載の光伝送システ
ム。
【請求項１５】当該第１及び第２の光線路が共に、光
ファイバからなる請求項１１に記載の光伝送システム。
【請求項１６】当該光変調器が、当該光キャリアの一
部の光強度を当該上り信号でアナログ変調する光強度変
調器である請求項８に記載の光伝送システム。
【請求項１７】当該光変調器が、当該光キャリアの一
部の光位相を当該上り信号でアナログ変調する光位相変
調器である請求項８に記載の光伝送システム。
【請求項１８】当該光変調器が無バイアスである請求
項８に記載の光伝送システム。
【請求項１９】当該光変調器の、当該第２の光伝送線
に対面する面を一部反射面としてあり、反対面を完全反
射面としてある請求項８に記載の光伝送システム。
【請求項２０】更に、当該検波器の出力に応じて、当
該光源の波長を制御する波長制御手段を具備する請求項
１０又は１３に記載の光伝送システム。