JPH02236533A - 光周波数多重伝送方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバ通信に係り、特に光周波数多重され
た信号の選択受信に好適なヘテロダイン、又は，ホモダ
イン検波受信方式に関する．〔従来の技術〕 コヒーレント光周波数多重通信方式は、従来の光源の光
強度をＲｍ・検出する光強度・直接検波通信方式に比べ
て、高密度の光周波数多重が可能な上、大幅な光受信感
度の改善ができるため、将来の長距離・大容量通信を可
能にする方法として期待されている． これまでに、光周波数多重された信号から一つのチャネ
ルを選択し受信する方法は、電子情報通信学会技術研究
報告ＯＱＥ８８−７０，ｐ４５．１９８８に記載されて
いる。

第２図に、従来方式の光チャネル選択部４ｏを示す．局
発用光Ｍ６から出力される局発光信号２０２の光周波数
は、中間周波数信号２０１とチャネルセレクタ１８から
の信号に従い、周波数弁別器１５、スイーバ１６、ラン
ダムアクセスコントローラ１７を用いて制御されている
。第３図に送信側からのチャネル光周波数配置と、局発
光周波数及び光周波数制御電流（以降「制御電流」と略
す）の関係を示す。

第３図のグラフの曲線は、局発用光源６の光周波数と制
御電流の関係を示している。第３図（ａ）は、システム
起動時の制御電流と光周波数の関係を示している。まず
，スイーパ１６により局発光源６の制御電流、即ち、光
周波数を掃引し，チャネルの位置Ａ−Ｄを光ビートの得
られる制御電流値ａ　＝　ｄとして記憶する。

ランダムアクセスコントローラ１７は、通常、周波数弁
器１５からの信号をもとに，局発用光源６の光周波数を
選択チャネルとの差が一定となるように、制御電流を自
動周波数制御（Ａ　Ｆ　Ｃ　，Ａｕｔｏ　Ｆｒｓｑｕｅ
ｎｃｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）　ＬているＯチャネルセレク
タ１８からのチャネルリクエスト信号を受けたランダム
アクセスコントローラ１７は、ＡＦＣを停止し、起動時
に記憶した所望チャネルに対応する制御電流値へ移行し
，最近接チャネルを捕捉した後、再び通常のＡＦＣに切
り替える。

第３図（ｂ）は、選択チャネルＡより所望チャネルＤへ
移行する時の制御電流と光周波数の関係を示している。

チャネルＡを選択している状態から，所望チャネルＤと
して記憶してある制御電流値ｄにランダムアクセスコン
トローラ１７により移行し、移行位置から最も近くレこ
あるチャネル、ここではチャネルＤを選択する。

第３図（Ｃ）は、送信光と局発光の光周波数がＡ，Ｂ，
Ｃ，ＤからＡ’　　，Ｂ’　　，Ｃ’　，Ｄ’　に変動
した状態を示している。的記従来技術方式により（ｂ）
と同様のチャネル選択をすると、ランダムアクセスコン
トローラ１７により記憶してある制御電流値ｃＮこ移行
しても、そこにはチャネルＤはなく、誤って最も近くあ
るチャネルＣ′を選択してしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来方式では，第３図（Ｑ）に示した誤動作を避け
るために、送信光周波数と局発光周波数との変動を、チ
ャネル間隔で決まる範囲内に制限する必要があった。

本発明の目的は、送信信号の光周波数の変動範囲がチャ
ネル間隔を超えても許容でき、任意のチャネルを選択可
能な光周波数多重伝送方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、選択チャネルの光周波数に対応している局
発用光源の光周波数を検知し、これを光周波数基準とし
、所望チャネルまでの光周波数差を既知のチャネル間隔
より計算し、検知した光周波数基準に計算した光周波数
差を加算して目標光周波数を得ることにより達成される
， また、前記手段の中において、局発光周波数の検知、お
よび、目標周波数の出力は、局発用光源の光周波数と制
御電流力関係を記憶させることにより達成される。

〔作用〕

局発光周波数は、選択チャネルの光周波数と一定間隔に
保つように制御されており、送信側と受信側に光周波数
変動を生じると、局発光周波数は選択チャネルの光周波
数変動に追従して変化する。

チャネル移行には，選択チャネル（送信側）と対応のと
れている局発用光ｇ（受信側．）の光周波数を検知し、
これを光周波数基準にする。次に，送信側において安定
化してある既知のチヤ不ル間隔を用いて、選択チャネル
から所望チャネルまでの光周波数差を４受信側で計算す
る。この光周波数差を、周記光波数基準に加算すること
により、局発用光源の目標光周波数を正確に得ることが
できる。

また、局発用光源の光周波数と制御電流の関係を記憶さ
せることにより、局発光周波数の検知は局発用光源への
制御電流に置き換えて検知することができる。

さらに、前記局発月光源の光周波数と制御電流の関係を
用いて、目標光周波数に相当する制御電流値を計算によ
り求め、局発用光源に求めた制御電流を印加することで
、目標光周波数を設定することができる。

これにより、送信光周波数と局発光周波数との間に変動
を生じても，誤動作すること無くチャネル選択が可能で
ある。

〔実施例〕

第１図は、本発明の方式に基づいて得られる光周波数多
重伝送方式の実施例を示すブロック図である。この通信
システムは、光送信システム１００からの信号光を、光
ファイバ５を通して伝送し、光受信システム２００によ
って受信するシステムである． 光送信システム１００は、四台の光送信装置１０１〜１
０４、光合波器とチャネル間隔安定化装置２ｏから構成
されている。チャネル１の光送信装置１０１において、
送信信号１は送信用光源３から暇動回路２によってＦ　
Ｓ　Ｋ　（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎ
（）変調された光信号として送出される。四台の光送信
装置１０１〜１０４から送出される四波の信号光は、光
合波器４にて合成された後、光ファイバ５に送出される
。チャネル間隔安定化装置２０は、各チャネルの光周波
数を一定間隔Δｆに安定化している。

光受信システム２００は、チャネル選択部４０からの局
発光信号２０２と送信されてきた光信号とを光受信部３
０にて合波し、選択受信した後，復調回路１４にて復調
するシステムである。

光受信部３０は、チャネル選択部４０からの局発光信号
２０２と送信されてきた光信号とを光力プラ７で合波し
．光電検出器８にて電気信号とし、前置増幅器８にて増
幅し、中間周波数信号２０１を得る部用である。

光チャネル選択部４０には、ヘテロダイン受信をするた
めの中間周波数安定化回路１０とチャネル選択のための
中心周波数制御回路１１、これら二つの回路を制御する
チャネル指定装置１３がある。この１３チャネル指定装
置には、局発光周波数と制御電流の関係及びチャネル間
隔を記憶してある。また，ここでは、中心周波数制御回
路１１からのバイアス電流２０５と中間波数安定化回路
１０からのＡＦＣ信号電流２０４が１２で加えられて制
御電流２０３となり、局発用光源６の光周波数を制御し
ている。

まず、通常動作から説明する．ヘテロダイン受信のため
には、チャネル選択部４０からの局発光信号２０２と、
同調チャネル信号光との周波数差（中間周波数）を一定
にするＡＦＣの必要がある。

このために、中間周波数安定化回路１０は、中間周波数
信号２０１をもとにＡＦＣ信号電流２０４を局発用光ｇ
６へ供給し、中間周波数を安定化している。

中心周波数制御回路１１は、中間周波数安定化回路１０
からＡＦＣ信号電流２０３と比例した電圧信号２０６を
受け、この信号が平均でＯとなるように、バイアス電流
２０５を制御する。これにより、制御電流２０３の平均
がバイアス電流２０５と一致する。また、局発用光源６
の制御電流２０３と光周波数の関係を記憶していること
により、バイアス電流２０５を検知することが、局発用
光源６の光周波数、さらには、選択チャネルの光周波数
を検知することになる。

次に、現在チャネル１を選択しており、このチャネル１
からチャネル４に変更する場合を例として、チャネル選
択の手順を第４図を用いて説明する。第４図は，局発光
周波数とバイアス電流の関係を示す。送信側の各チャネ
ル光周波数はそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応している。

チャネル１に対応する光周波数はＡであるが、実際には
送信側における温度変化、経年変化等により変化する。

そこでチャネル移行の第一段階は、チャネル１に対応す
る光周波数を検知することである。これは、前記通常動
作において説明したように、中心周波数制御回路１１か
らのバイアス電流２０５を検知することにより検知でき
る。第４図の状況において、局発用光周波数は選択チャ
ネル１に追従しており、チャネル１に対応した光周波数
がＡからＡ′へ変動した場合、バイアス電流２０５は中
心周波数制御回路１１によりａからａ′へ移動している
。従って、バイアス電流２０５を検知するとその値はａ
′であり、このデータは中心周波数制御回路１１からチ
ャネル指定装１！１３へ送らる．チャネル指定装置１３
において、記憶してある局発光周波数と制御電流の関係
を示すカーブにより、選択チャネル１に対応する光周波
数はＡ′にあることがわかる。

第二段階は，所望チャネル（ここではチャネル４）に対
応する光周波数（目標光周波数）に相当する制御電流２
０３を、チャネル指定装１ｉ１３が求めることである．
所望チャネル４と現在の選択チャネル１の光周波数差は
，既知の等間隔のチャネル間隔Δｆとチャネル数差３の
積により得られる。つまり、第１段階で検知した光周波
数Ａ゛にΔｆＸ３を加えると目標光周波数Ｄ′となる。

さらに，局発光周波数と制御電流の関係を示すカーブを
用いて、目標光周波数Ｄ′に相手する制御電流値ｄ′が
求められる． 第三段階は，局発用光源６の光周波数を目標光波数に変
更し、チャネル選択を完了することである．まず、チャ
ネル指定装１ｉ１３は、チャネル変更を妨げる中間周波
数安定化回路１０を一時停止し，ＡＦＣ信号電流２０４
を０にして、中心周波数制御回路１１へ第二段階で求め
た目標光周波数に相当する電流ｄ′を流すように命令を
送る．これにより、中心周波数制御回路１１からのバイ
アス電流２０５に従って制御電流２０３は目標の制御電
流ｄ′となることにより、局発用光源６の光周波数は目
標光周波数Ｄ″に移行する。移行が完了した後、再び中
間周波数安定化回路１０を動作させ、再び通常動作に戻
る。これで、所望のチャネル４への移行が完了する． 尚、システム起動時には、局発用光源６の光周波数を低
い方からバイアス電流２０５を用いて走査し、最初に検
知された信号をチャネル１とする。

このチャネルを最初の選択チャネルとし、所望チャネル
へ移行する。

以上説明してきた本実施例には、次の効果がある． まず通常動作において、中心周波数制御回路１１は、中
間周波数安定化回路〕、０の制御信号が平均でＯとなる
ように，バイアス電流２０５を制御することにより、送
信側と光周波数変動が生じた場合にも，局発用光源６の
光周波数は、バイアス電流２０５の可変範内（局発用光
源６の光周波数可変範囲）において、どこまででも追従
して変化できる効果がある。

また、局発用光源６の制御電流２０３と光周波の関係を
記憶していることにより，選択チャネルの光周波数が局
発用光源６の光周波数、局発用光源６の制御電流２０３
を経て、バイアス電流２０５と対応させることになり、
光周波数の検知を簡潔な電気回路で実現する効果がある
。

次に、チャネル選択において、上記三段階を経ることに
より、光周波数変動を生じても、送信側と対応した逍択
チャネルを用い、送信側で安定化しているチャネル間隔
を用い、誤動作することと無くチャネル選択をする効果
がある。

本発明においては、以上の実施例の他にも様々な変形が
、可能である． 上記実施例では、光ヘテロダイン検波方式について示し
，たが、これは光ホモダイン検波方式であっても良い。

また、光信号の多重数は、４波としているが、多重数は
いくつでもよい。

さらに、変調方式はＦ　Ｓ　Ｋ　（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
　ＳＨｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）に限らず，　Ａ　Ｓ　Ｋ　
（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｓｈｉｆｔκ６ｙｉｎｇ）又は
Ｐ　Ｓ　Ｋ　（Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｒ＋
４）であってもよい． 上記実施例の送信システムにおいて、チャネル間隔は等
間隔Δｆに安定化されているものとするが、これは既知
Φ間隔であれが不等間隔でもよい。

また、光受信部３０において、偏波ダシバシティ方式、
或いは，偏波制御方式を応用した受信方式であってもよ
い。

光チャネル選択部４０において、局発光周波数の検知手
段は、上記実施例以外の方法として、直接制御電流２０
３を検知する方法がある６また、ここでは常に調整され
ているバイアス電流２０５を固定して用いれば、ＡＦＣ
信号電流２０４もしくは、これと比例する電圧信号２０
６を検知する方法でもよい。

さらに，局発用光源６の光周波数制御方式は、上記実施
例ではレーザへの光周波数制御電流を用いているが、温
度依存性のある光源についてはその温度制御を用いる方
式であっても良い．システム起動時における送信側との
チャネル対応に関しては、最低光周波数チャネルを用い
る以外にも、最高光周波数チャネル、もしくは、起動時
用の特別の送信信号を用いても良い．〔発明の効果〕 以上述べた如く本発明によれば，送信側と対応している
選択チャネルの光周波数を検知し，これを基準にしてチ
ャネル選択を行うことにより，チャネル間隔を超える光
周波数変動が生じる環境下であっても，正確なチャネル
選択が可能である．したがって、絶対光周波数の安定性
を滋しく制御する必要がないため，温度等による光周波
数ドリフトのある環境下でも使用できる． また、局発用光源の光周波数と制御電流の関係を記憶さ
せることにより、局発光周波数の検知、および、設定を
簡潔なシステムで実現することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての光通信システムのブ
ロック図，第２図は従来方式のチャネル選択に関係する
部分のブロック図，第３図は従来方式における局発光周
波数と制御電流の関係を示すグラフと各チャネルの光周
波数配置を示した図、第４ｖＡは本発明の一実施例にお
ける局発光周波数と制御電流の関係を示すグラフと各チ
ャネルの光周波数配置を示−した図である． 符号の説明 １・・・チャネル１の送信信号 ２・・・チャネル１の廓動回路 ３・・・チャネル１の送信用光兼 ４・・・光合波器 ５・・・光ファイバ ６・・・局発用光源 ７・・・光カプラ ８・・・光電検出器 ９・・・前置増幅鼎 １０・・・中間周波数安定化回路 １１・・・中心周波数制御回絡 １３・・・チャネル指定装置 １４・・・復調回路 ２０・・・チャネル間隔安定化装置 ３０・・・ヘテロダイン光受信部 ４０・・・光チャネル選択部 １００・・・光送信システム １０１〜１０４・・・光送信装置 ２００・・・光受信．システム ２０１・・・中間周波数信号 ２０２・・・局発光信号 ２０３・・・制御電流 ２０４・・・ＡＦＣ信号電流 ２０５・・・バイアス電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、既知のチャネル間隔で光周波数多重された信号光を
   、局発用光源と合波し、光ヘテロダイン、或いは、ホモ
   ダイン検波して復調する光周波数多重伝送方式において
   、任意の選択チャネルに対応している局発用光源の光周
   波数を検知し、これに所望チャネルまでの光周波数差を
   加算してチャネル選択を行なうことを特徴とする光周波
   数多重伝送方式。 ２、請求項１記載の方式において、局発用光源の光周波
   数と光周波数制御電流の関係を記憶することにより、局
   発用光源の光周波数は光周波数制御電流に置き換えて検
   知し、既知のチャネル間隔を用いて所望チャネルまでの
   光周波数差を算出し、検知した光周波数に算出した光周
   波数差を加算することで目標光周波数を求め、これに相
   当する光周波数制御電流を前記局発用光源に印加して、
   チャネル選択を行なうことを特徴とする光周波数多重伝
   送方式。