JPH0851397A - 歪補償光送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 経済的かつ高信頼であるとともに、低レベル
の電気信号の対雑音特性の向上および歪の低減を実現で
きる歪補償光送信装置を提供する。 【構成】 入力端子１４に接続されたバイアス回路８
と、バイアス回路８の後段に設けられたＬＤ（レーザダ
イオード）９と、ＬＤ９から出力される光信号を電気信
号へ変換し、この電気信号のレベルを検出する光／電気
変換器１０と、光／電気変換器１０で検出された電気信
号レベルと、所望の平均光パワーに相当する電気信号レ
ベルとを比較し、所望の平均光パワーが得られるように
バイアス回路８を制御するバイアス制御回路１１と、バ
イアス回路８の前段に設けられた加算器１３と、バイア
ス制御回路１１で検出される電気信号レベルに基づいた
信号を加算器１３へ入力して、ＬＤ９で発生する相互変
調歪を低減あるいは除去する位相回路１２とから構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気信号を電気／光変
換器により光信号に変換し、この光信号を光ファイバで
伝送する光通信方式の送信装置として用いられ、高い伝
送品質を実現可能な歪補償光送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の光通信方式の送信装置に
設けられた電気／光変換器５の一例の概略構成を示すブ
ロック図である。電気／光変換器５は、入力端子１４か
ら入力される単一のあるいは周波数多重された電気信号
を、光信号に変換して光ファイバ６へ入射する。光ファ
イバ６に入射された光信号は、受信側へ伝送される。

【０００３】電気／光変換器５において、８は入力端子
１４に接続されたバイアス回路、９はバイアス回路８の
後段に設けられたレーザダイオード（以後、ＬＤと称
す）であり、バイアス回路８が発生するバイアス電流に
応じた平均光パワーの光信号を光ファイバ６へ入射す
る。また、１０は、必要に応じて設けられる光／電気変
換器であり、ＬＤ９から出力される光信号を電気信号へ
変換し、この電気信号のレベルを検出する。１１はバイ
アス制御回路であり、光／電気変換器１０で検出された
電気信号レベルと、所望の平均光パワーに相当する電気
信号レベルとを比較し、所望の平均光パワーが得られる
ようにバイアス回路８を制御する。

【０００４】このような構成によれば、入力端子１４お
よびバイアス回路８を介してＬＤ９へ入力された電気信
号は、光信号に変換され、光ファイバ６へ入射される。
同時にＬＤ９から出力される光信号は、光／電気変換器
１０に入力され、ここで電気信号に変換されるととも
に、そのレベルが検出される。そして、光／電気変換器
１０で検出された電気信号レベルに応じて、バイアス制
御回路１１がバイアス回路８を制御するため、ＬＤ９か
ら出力される光信号の平均光パワーが一定となるようバ
イアス電流が調整される。このように、図５に示す構成
の電気／光変換器５は、あるバイアス電流を中心に強度
変調する光変調方式を採っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、あるバ
イアス電流を中心に強度変調する光変調方式（例えば、
ＳＣＭ：Subcarrier Multiplexing）では、電気／光変
換器で発生する雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noi
se）、および電気／光変換器の非線形性から生じる相互
変調歪が決められた周波数帯域外に発生し、不要輻射の
規格を満足できないという問題があった。

【０００６】さらに、電気／光変換器モジュールとは別
の装置により負帰還ループを構成する場合、その電気長
が長くなるため、高周波での位相調整が困難となり、効
果を発揮できないという問題もあった。本発明は、上述
した事情に鑑みて為されたものであり、経済的かつ高信
頼であるとともに、低レベルの電気信号の対雑音特性の
向上および歪の低減を実現できる歪補償光送信装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、送信側で電気信号を光信号に変換して光伝送路へ送
出するとともに、受信側で前記光伝送路から出力される
光信号を電気信号に変換する光通信方式の送信側に用い
られ、電気／光変換器により電気信号を光信号に変換す
る歪補償光送信装置であって、前記電気／光変換器は、
電気信号を光信号に変換して前記光伝送路へ送出する電
気／光変換手段と、該電気／光変換手段から出力される
光信号を電気信号に変換して出力する光／電気変換器
と、該光／電気変換器から出力される電気信号を前記電
気／光変換手段の入力側に負帰還する手段と、予め設定
されたレベルと前記電気／光変換手段の入力側に負帰還
される電気信号のレベルとに基づいて、前記電気／光変
換器から出力される光信号の平均光パワーが一定となる
よう前記電気／光変換手段へ入力する電気信号のレベル
を制御する手段とを備え、前記負帰還される電気信号の
位相が前記電気／光変換器で発生する相互変調歪と逆位
相となるよう負帰還ループの電気長を設定する、あるい
は前記負帰還される電気信号の位相を調整することを特
徴としている。

【０００８】請求項２に記載の発明は、送信側で電気信
号を光信号に変換して光伝送路へ送出するとともに、受
信側で前記光伝送路から出力される光信号を電気信号に
変換する光通信方式の送信側に用いられ、電気／光変換
器により電気信号を光信号に変換する歪補償光送信装置
であって、前記電気／光変換器は、電気信号を光信号に
変換して前記光伝送路へ送出する電気／光変換手段と、
該電気／光変換手段から出力される光信号を電気信号に
変換して出力する光／電気変換器と、該光／電気変換器
から出力される電気信号を前記電気／光変換手段の入力
側に負帰還する手段と、予め設定されたレベルと前記電
気／光変換手段の入力側に負帰還される電気信号のレベ
ルとに基づいて、前記電気／光変換器から出力される光
信号の平均光パワーが一定となるよう前記電気／光変換
手段へ入力する電気信号のレベルを制御する手段とを備
え、前記負帰還される電気信号の位相が前記電気／光変
換器で発生する雑音と逆位相となるよう負帰還ループの
電気長を設定する、あるいは前記負帰還される電気信号
の位相を調整することを特徴としている。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記電気／光変換器は、前記負帰還さ
れる電気信号の位相が前記電気／光変換器で発生する相
互変調歪および雑音を低減する位相となるよう負帰還ル
ープの電気長を設定する、あるいは前記負帰還される電
気信号の位相を調整することを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、電気／光変換器が出力する
光信号は、電気／光変換器の非線形性に起因して複数の
電気信号間で生じる相互変調歪、または電気／光変換器
で生じる雑音を低減した信号となる。また、電気／光変
換器が出力する光信号の平均光パワーは、予め設定され
た値に略一致する。このため、経済的かつ高信頼である
とともに、低レベルの電気信号の対雑音特性の向上およ
び歪の低減が実現される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例による歪
補償光送信装置の概略構成を示すブロック図であり、こ
の図に示す歪補償光送信装置は、例えば、電気信号を光
信号に変換し、この光信号を光ファイバへ入射して伝送
する光通信方式の送信装置として用いられるものであ
る。

【００１２】図１に示す歪補償光送信装置において、１
〜３はそれぞれ、送信される電気信号が印加される入力
端子、４は入力端子１〜３を介して供給される電気信号
を結合する結合器、５は結合器４の後段に設けられ、結
合器４の出力電気信号を強度変調して光信号に変換する
電気／光変換器であり、一般に、レーザダイオード（以
後、ＬＤと称す）により構成される。また、この図にお
いて、６は電気／光変換器５の出力光信号が伝搬する光
ファイバ、７は受信側に設けられ、光ファイバ６を介し
て伝送されてきた光信号を電気信号に変換して出力する
光／電気変換器であり、例えば、ピンフォトダイオード
により構成される。

【００１３】ところで、このような構成の歪補償光送信
装置を、無線装置とアンテナとの間に光通信方式を適用
した双方向無線システムに用いた場合、無線信号を受信
側である携帯端末へ送信する時には、入力端子１〜３に
は無線変調装置が接続され、かつ、光／電気変換器７の
後段にアンテナが接続される。一方、携帯端末からの無
線信号を受信する時には、アンテナは電気／光変換器５
の前段に接続される。すなわち、入力端子１〜３から、
受信した無線信号が出力される。

【００１４】ここで、図１（ｂ）を参照して、電気／光
変換器５（図１（ａ）参照）について説明する。図１
（ｂ）は、電気／光変換器５の構成例を示すブロック図
であり、この図において、図５の各部と共通する部分に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。図１（ｂ）
の電気／光変換器５が図５に示すものと異なる点は、バ
イアス回路８の前段に加算器１３を設けた点と、バイア
ス制御回路１１で検出される電気信号レベルに基づいた
信号を加算器１３へ入力して、ＬＤ９で発生する相互変
調歪を低減あるいは除去する位相回路１２を設けた点で
ある。

【００１５】ここで、図２を参照して、位相回路１２に
より、ＬＤ９で発生する相互変調歪を低減あるいは除去
する原理について説明する。図２に示す回路は、入力電
気信号をＬＤにて光信号に変換して出力する回路におい
て、負帰還ループを構成し、周波数がω₁ である相殺す
べき信号（相互変調歪）の位相が逆転するようフィード
バック信号を加算器１３へ入力するものである。

【００１６】このような構成によれば、ＬＤ９から出力
される周波数ω₂ ，ω₃ の信号のレベルはさほど低下せ
ず、周波数ω₁ の信号のレベルのみが大幅に低下する。
これは、図３（ａ），図３（ｂ）の概念図に示すよう
に、フィードバック信号は、周波数ω₁ においては逆相
となるが、周波数ω₂ ，ω₃ においては逆相とならない
ためである。原理的には、相互変調歪に対して等振幅・
逆位相の信号をＬＤ９に入力すると、ＬＤ９で発生する
相互変調歪が完全に除去される。また、負帰還ループの
電気長が相互変調歪に関して逆相に等しければ、位相回
路１２を設ける必要はない。位相回路１２は、上述した
原理に基づいて、相互変調歪を低減あるいは除去するよ
う作動する。

【００１７】このような構成によれば、図１（ｂ）にお
いて、入力端子１４、加算器１３、およびバイアス回路
８を介して電気信号が入力されると、ＬＤ９は、当該電
気信号を光信号に変換して光ファイバ６へ入射する。こ
れと同時に、ＬＤ９から出力される光信号は、光／電気
変換器１０へ入力され、ここでその信号レベルが検出さ
れる。

【００１８】バイアス制御回路１１は、光／電気変換器
１０で検出された電気信号レベルと予め設定された所望
の平均光パワーに相当する電気信号レベルとを比較し、
所望の平均光パワーが得られるようバイアス回路８を制
御する。また、位相回路１２は、ＬＤ９で発生する相互
変調歪を相殺するようフィードバック信号の位相を変え
て加算器１３へ供給する。これにより、加算器１３で
は、入力端子１４から供給される電気信号に相互変調歪
を低減あるいは除去するための信号が加算される。した
がって、ＬＤ９において、所望の平均光パワーの光信号
が得られるとともに、相互変調歪が低減あるいは除去さ
れる。

【００１９】ここで、図４（ａ），図４（ｂ）を参照し
て、本実施例による伝送品質の変化について説明する。
図４（ａ）は、相互変調歪による伝送品質の劣化を示す
概念図であって、周波数が等間隔で並んだ３つの入力電
気信号を伝送する場合の各電気信号のレベルを表してい
る。この図においては、３番目の周波数の電気信号レベ
ルが低く、歪の影響を大きく受けるということが分か
る。ここで、図中の破線が歪みの許容値とすると、この
ままでは３番目の周波数の電気信号の伝送品質は、極め
て低いものとなり、規格を満足しないものになってしま
う。

【００２０】ここで、本実施例による歪補償光送信装置
を用いて信号伝送を行った場合、図４（ｂ）に示すよう
に、相互変調歪が低減される。したがって、図４（ａ）
中３番目の周波数の電気信号の伝送品質が向上する。こ
のことは、図１の電気／光変換器５で発生する雑音（Ｒ
ＩＮ）についても同様であり、光伝送路で発生する雑音
が支配的であれば、負帰還ループにおいてその雑音と逆
位相の信号を電気／光変換器５の入力に加算する（加算
器１３へ入力する）ことにより、結果として受信側で観
測される雑音が低減される。

【００２１】以上説明したように、上述した一実施例に
よれば、所望の平均光パワーの光信号を得ることができ
るとともに、相互変調歪を低減あるいは除去することが
できる。したがって、特に、低レベルの電気信号におい
て、対雑音特性の向上および歪の低減を実現することが
できる。また、電気／光変換器５で発生する雑音（ＲＩ
Ｎ）を低減あるいは除去することができる。さらに、負
帰還ループを電気／光変換器５に内臓するようにしたた
め、電気長を短く設定することが可能であり、低コスト
で回路を構成することができるとともに、高信頼な位相
調整を行うことができる。なお、上述した一実施例にお
いては、雑音および相互変調歪について、独立に述べた
が、最適な位相調整により両者を同時に低減できる相乗
効果も期待できる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単一あるいは周波数多重された電気信号を光信号に変換
して伝送する電気／光変換技術において、低レベルの電
気信号の対雑音特性の向上と歪の低減を実現できるとと
もに、光出力制御と合わせて負帰還ループを電気／光変
換器内に設けることが可能であり、経済的かつ高信頼な
歪補償光送信装置を実現することができるという効果が
ある。また、例えば、無線装置およびアンテナ間に本発
明を適用する場合、本発明により光伝送路の雑音または
歪特性が向上し、無線システムに必要なダイナミックレ
ンジを光伝送路においても満足できる。特に、携帯端末
等からの許容最低受信レベルをさらに小とすることがで
きるという効果がある。さらに、光伝送路（光ファイ
バ）の長距離化をも可能とするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による歪補償光送信装置を説
明するための図であり、（ａ）は同歪補償光送信装置の
概略構成、（ｂ）は同歪補償光送信装置の電気／光変換
器５の概略構成を示す。

【図２】位相回路１２により、ＬＤ９で発生する相互変
調歪を低減あるいは除去する原理について説明するため
の図である。

【図３】同原理について説明するための概念図であっ
て、（ａ）は相互変調歪信号、（ｂ）は他の信号への補
償処理を示す。

【図４】相互変調歪による伝送品質の劣化を示す概念図
であって、（ａ）は入力信号と相互変調歪みとの関係を
表し、（ｂ）は従来の光送信装置と本発明の一実施例に
よる歪補償光送信装置との効果上の差異を表す。

【図５】従来の光送信装置に用いられる電気／光変換器
５の一例の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１〜３，１４ 入力端子 ４ 結合器 ５ 電気／光変換器 ６ 光ファイバ（光伝送路） ７ 光／電気変換器 ８ バイアス回路 ９ レーザダイオード（電気／光変換手段） １０ 光／電気変換器 １１ バイアス制御回路 １２ 位相回路 １３ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 浩三 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側で電気信号を光信号に変換して光
   伝送路へ送出するとともに、受信側で前記光伝送路から
   出力される光信号を電気信号に変換する光通信方式の送
   信側に用いられ、電気／光変換器により電気信号を光信
   号に変換する歪補償光送信装置であって、 前記電気／光変換器は、 電気信号を光信号に変換して前記光伝送路へ送出する電
   気／光変換手段と、 該電気／光変換手段から出力される光信号を電気信号に
   変換して出力する光／電気変換器と、 該光／電気変換器から出力される電気信号を前記電気／
   光変換手段の入力側に負帰還する手段と、 予め設定されたレベルと前記電気／光変換手段の入力側
   に負帰還される電気信号のレベルとに基づいて、前記電
   気／光変換器から出力される光信号の平均光パワーが一
   定となるよう前記電気／光変換手段へ入力する電気信号
   のレベルを制御する手段とを備え、 前記負帰還される電気信号の位相が前記電気／光変換器
   で発生する相互変調歪と逆位相となるよう負帰還ループ
   の電気長を設定する、あるいは前記負帰還される電気信
   号の位相を調整することを特徴とする歪補償光送信装
   置。
2. 【請求項２】 送信側で電気信号を光信号に変換して光
   伝送路へ送出するとともに、受信側で前記光伝送路から
   出力される光信号を電気信号に変換する光通信方式の送
   信側に用いられ、電気／光変換器により電気信号を光信
   号に変換する歪補償光送信装置であって、 前記電気／光変換器は、 電気信号を光信号に変換して前記光伝送路へ送出する電
   気／光変換手段と、 該電気／光変換手段から出力される光信号を電気信号に
   変換して出力する光／電気変換器と、 該光／電気変換器から出力される電気信号を前記電気／
   光変換手段の入力側に負帰還する手段と、 予め設定されたレベルと前記電気／光変換手段の入力側
   に負帰還される電気信号のレベルとに基づいて、前記電
   気／光変換器から出力される光信号の平均光パワーが一
   定となるよう前記電気／光変換手段へ入力する電気信号
   のレベルを制御する手段とを備え、 前記負帰還される電気信号の位相が前記電気／光変換器
   で発生する雑音と逆位相となるよう負帰還ループの電気
   長を設定する、あるいは前記負帰還される電気信号の位
   相を調整することを特徴とする歪補償光送信装置。
3. 【請求項３】 前記電気／光変換器は、前記負帰還され
   る電気信号の位相が前記電気／光変換器で発生する相互
   変調歪および雑音を低減する位相となるよう負帰還ルー
   プの電気長を設定する、あるいは前記負帰還される電気
   信号の位相を調整することを特徴とする請求項１に記載
   の歪補償光送信装置。