JPH06104843A - 光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置 - Google Patents

光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置

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JPH06104843A
JPH06104843A JP5121558A JP12155893A JPH06104843A JP H06104843 A JPH06104843 A JP H06104843A JP 5121558 A JP5121558 A JP 5121558A JP 12155893 A JP12155893 A JP 12155893A JP H06104843 A JPH06104843 A JP H06104843A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバ交信システム内における散乱およ
び反射に起因する雑音と歪みとを抑制する装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 散乱および反射に起因する雑音と歪みを抑制
するためにレーザ出力光のスペクトルを拡大するために
レーザ出力光の周波数を変調（チャーピング）する。雑
音および歪み抑制装置はレーザ出力光を変調するために
情報を搬送する無線周波数信号の信号経路に接続される
チャープ信号発振器を含んでいる。ある場合にはチャー
プ発生信号は情報帯域内に２次混変調を発生させる。こ
のような場合には予想される歪みの発生をオフセットす
るために無線周波数信号は前置補償される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には光ファイバシ
ステムに係わり、特に光ファイバ内の光の散乱および反
射によって引き起こされる雑音および歪みを抑制する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気信号による半導体レーザのアナログ
輝度の直接変調は、光ファイバを介して、例えば音声お
よび画像信号のような情報を搬送する光信号を伝送する
ための技術分野において周知の最も簡易な方法と考えら
れている。しかしながら光信号は雑音および歪みに対し
て影響されやすい。
【０００３】信号の質を劣化させる雑音の大部分は光フ
ァイバ内の散乱および反射によって誘起される。レイリ
ー散乱は、本質的にガラスである光ファイバ内の密度の
局所的な変動に起因して発生する。反射は、例えばコネ
クタ、継手および受光器のような独立素子に起因して発
生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】散乱および反射は発振
器で発生する雑音およびシステムの終端で受信される雑
音を引き起こす。個別の反射素子に起因する光フィード
バックあるいは光ファイバ内のレイリー散乱による分散
された反射は光の変動を含む光源の不安定および歪み不
安定を引き起こす。このような不安定さは伝送されるア
ナログ信号の質を劣化させる。さらに信号の一部がディ
スクリート反射素子によって２回反射されたとすると、
レイリー散乱あるいは干渉雑音および歪みの結合は、結
合の受光端において直接伝送光の受光素子における２回
反射された光との混合によって引き起こされる。これら
は、例えば衛星通信局、ＣＡＴＶ、あるいは高信号雑音
比および多重伝送に対して高度の直線性が要求される移
動交信ネットワークのようなシステムにとって有害であ
る。
【０００５】光ファイバの基本的な性質に起因して、レ
イリー散乱は、大部分避けることのできない効果であ
る。ディスクリート反射素子に起因する雑音は高品質の
部品を使用することによって最小化することが可能であ
るが、常に実際的ではない。大抵の場合、このシステム
は高反射素子を含む予め敷設された光ファイバで動作し
なければならない。
【０００６】従って本発明は散乱および反射に起因する
雑音および歪みを抑制する低価格の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】第１の発明にかかる光フ
ァイバシステムの雑音および歪み抑制装置は、光ファイ
バに接続される送信レーザとレーザを変調するための情
報周波数帯域を有する無線周波数入力信号とを具備し、
少なくとも１つの周波数を有するチャープ発生信号を発
生するチャープ発生信号発生手段と、チャープ発生信号
発生手段によって発生されたチャープ発生信号と無線周
波数入力信号とを混合することによって無線周波数入力
信号チャープ発生信号混合信号を発生する混合信号発生
手段と、混合信号発生手段で混合された無線周波数入力
信号チャープ発生信号混合信号を光ファイバに対して光
信号を与えるための送信レーザに供給する供給手段と、
を備える。
【０００８】第２の発明にかかる光ファイバシステムの
雑音および歪み抑制装置は、チャープ発生信号を特定の
周波数とする。第３の発明にかかる光ファイバシステム
の雑音および歪み抑制装置は、チャープ発生信号の周波
数が情報帯域の最低周波数よりも小とする。第４の発明
にかかる光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置
は、チャープ発生信号の周波数が情報帯域の帯域幅内に
ある情報帯域のいずれの周波数においても２次の混変調
を持たない。
【０００９】第５の発明にかかる光ファイバシステムの
雑音および歪み抑制装置は、チャープ発生信号の周波数
が情報帯域の最高周波数よりも高とする。第６の発明に
かかる光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置
は、チャープ発生信号の周波数が情報帯域の帯域幅内に
ある情報帯域のいずれの周波数においても２次の混変調
を発生することがない。
【００１０】第７の発明にかかる光ファイバシステムの
雑音および歪み抑制装置は、チャープ発生信号の発生手
段が定振幅正弦波発生手段である。第８の発明にかかる
光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置は、チャ
ープ発生信号が複数の周波数を有する信号である。第９
の発明にかかる光ファイバシステムの雑音および歪み抑
制装置は、チャープ発生信号のいずれの周波数も情報帯
域の帯域幅内の情報帯域のいずれの周波数においても２
次の混変調を発生しない。
【００１１】第１０の発明にかかる光ファイバシステム
の雑音および歪み抑制装置は、チャープ発生信号の発生
手段が定振幅の周波数変調された正弦波発生手段であ
る。第１１の発明にかかる光ファイバシステムの雑音お
よび歪み抑制装置は、チャープ発生信号の発生手段がフ
ィルタリング処理された雑音の発生手段である。第１２
の発明にかかる光ファイバシステムの雑音および歪み抑
制装置は、チャープ発生信号の発生手段が疑似ランダム
ディジタル信号の発生手段である。
【００１２】第１３の発明にかかる光ファイバシステム
の雑音および歪み抑制装置は、チャープ発生信号が１Ｋ
Ｈｚから３００ＭＨｚの範囲の周波数である。第１４の
発明にかかる光ファイバシステムの雑音および歪み抑制
装置は、チャープ発生信号が１ＫＨｚから２００ＫＨｚ
の範囲の周波数である。第１５の発明にかかる光ファイ
バシステムの雑音および歪み抑制装置は、レーザ歪みが
除去されるように無線周波数信号を前置補償する手段を
さらに含む。
【００１３】第１６の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、レーザと、レーザを変調するためにレー
ザに情報帯域を有する無線周波数入力信号を供給する供
給手段と、本質的に無線周波数入力信号と同一の情報周
波数幅を有する無線周波数出力信号を発生させる前記レ
ーザに接続される受光素子と、少なくとも１つの周波数
を有するチャープ発生信号を発生する手段と、チャープ
信号発振器によって発生される無線周波数出力信号の情
報のレーザ歪みが除去されるようにチャープ発生信号の
関数として無線周波数入力信号を前置補償する手段と、
から構成される。
【００１４】第１７の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、チャープ発生信号の発生手段が、定振幅
正弦波発生手段である。第１８の発明にかかる低雑音光
ファイバ交信システムは、チャープ発生信号の発生手段
が、定振幅の周波数変調された正弦波発生手段である。
第１９の発明にかかる低雑音光ファイバ交信システム
は、チャープ発生信号の発生手段が、フィルタリング処
理された雑音の発生手段である。
【００１５】第２０の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、チャープ発生信号の発生手段が、疑似ラ
ンダムディジタル信号の発生手段である。第２１の発明
にかかる低雑音光ファイバ交信システムは、チャープ発
生信号が、無線周波数出力信号の情報帯域の帯域幅より
小である周波数を有する。第２２の発明にかかる低雑音
光ファイバ交信システムは、チャープ発生信号が、１Ｋ
Ｈｚから３００ＭＨｚの範囲の周波数である。
【００１６】第２３の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、チャープ発生信号が１ＫＨｚから２００
ＫＨｚの範囲の周波数である。第２４の発明にかかる低
雑音光ファイバ交信システムは、無線周波数信号の前置
補償手段が振幅変調器である。第２５の発明にかかる低
雑音光ファイバ交信システムは、振幅変調器が、チャー
プ発生信号の入力端と、無線周波数入力信号を振幅変調
ための無線周波数入力信号の信号経路に結合される出力
端と、から構成される。
【００１７】第２６の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、レーザと、レーザに情報周波数帯域を有
する情報とともに無線周波数信号を供給する無線周波数
信号供給手段と、無線周波数信号の情報に歪みを与える
ことなくレーザの光周波数を変調するためにチャープ発
生信号を印加するチャープ発生信号印加手段と、から構
成される。
【００１８】第２７の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、チャープ発生信号印加手段が、情報の最
低周波数よりも低である変調周波数を有する発振器であ
る。第２８の発明にかかる低雑音光ファイバ交信システ
ムは、発振器の変調周波数が情報の最高周波数よりも高
である。第２９の発明にかかる低雑音光ファイバ交信シ
ステムは、チャープ発生信号印加手段が、情報帯域内の
情報のすべての周波数において混変調を引き起こさない
変調周波数を有する発振器である。
【００１９】第３０の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、チャープ発生信号の発生手段が、定振幅
正弦波発生手段である。第３１の発明にかかる低雑音光
ファイバ交信システムは、チャープ発生信号の発生手段
が、定振幅の周波数変調された正弦波発生手段である。
第３２の発明にかかる低雑音光ファイバ交信システム
は、チャープ発生信号の発生手段が、フィルタリング処
理された雑音の発生手段である。
【００２０】第３３の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムは、チャープ発生信号の発生手段が、疑似ラ
ンダムディジタル信号の発生手段である。第３４の発明
にかかる光ファイバ交信システムの雑音および歪みの抑
制方法は、レーザの光出力を変調するためにレーザに情
報帯域を有する無線周波数入力信号を供給する無線周波
数入力信号供給ステップと、レーザの光出力を変調する
光周波数のためのチャープ発生信号をレーザに供給する
チャープ発生信号供給ステップと、本質的に無線周波数
入力信号と同一である低雑音の無線周波数出力信号を発
生するために受光素子から出力されるレーザ光出力を復
調する復調ステップと、からなる。
【００２１】第３５の発明にかかる光ファイバ交信シス
テムの雑音および歪みの抑制方法は、チャープ発生信号
供給ステップが、チャープ発生信号によるレーザ光出力
の変調に起因する全てのレーザ歪みを除去するために無
線周波数入力信号を前置補償するステップを含む。
【００２２】
【作用】第１の発明にかかる光ファイバシステムの雑音
および歪み抑制装置にあっては、チャープ発生信号はレ
ーザ出力の光周波数を変調し、レーザ光のスペクトルを
拡大する。この拡大されたスペクトルは無線周波数出力
中の混変調雑音および歪みをも拡大し、雑音および歪み
の大部分を信号の質に影響を与えないシステム帯域幅の
外側に押し出す。
【００２３】第１６の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムにあっては、レーザの非直線性に起因する無
線周波数の情報の歪みである２次混変調を除去するため
に２次混変調をオフセットさせるための前置補償信号を
発生する前置補償器が使用される。第２６の発明にかか
る低雑音光ファイバ交信システムにあっては、情報成分
に歪みが発生しないように情報を含む無線周波数信号と
チャープ発生信号とを混合した後に前置補償をおこな
う。び歪み抑制装置にあっては、第３４の発明にかかる
光ファイバ交信システムの雑音および歪みの抑制方法に
あっては、光ファイバ交信システムにおける雑音および
歪みを抑制するために無線周波数信号とチャープ発生信
号とが混合されて、レーザにより光に変換され、受光素
子で無線周波数に再変換される。
【００２４】
【実施例】例示のシステムにおいて、本発明は図１に示
された従来の光ファイバシステム中で使用される。シス
テムは、光コネクタを有する光ファイバリンク６によっ
て結合されたレーザ２と受光器４とを含む。操作中にお
いては、無線周波数入力信号がレーザ出力の輝度変調の
ために使用される。光信号の輝度変調に加えて、全ての
レーザは無線周波数入力信号に起因するある範囲の光周
波数変調を表す。光信号はレーザによってリンクを介し
て伝送される。受光器は光信号を検出し、続いて無線周
波数入力信号と本質的に同一である無線周波数出力信号
を発生する。
【００２５】ωm が変調周波数であり、Ｉm が振幅であ
る無線周波数入力信号Ｉm cos(ωm・t)にあっては、レ
ーザは図６に示すような光スペクトルを発生する。周知
のように側波帯６２、６４、６６および６８が主光搬送
波６０からオフセットして現れる。側波帯の数および各
側波帯の振幅は振幅変調およびレーザの周波数変調の量
に依存する。
【００２６】従来の光ファイバにおける雑音および歪み
はシステム全体の性能を低下させる。レーザから発生さ
れる直接伝送光と２重に反射された光との光学的な混合
は図７に示すように直流および変調周波数ωm の調波の
近傍の無線周波数中に雑音帯域７２、７４、７６を発生
させる。干渉雑音として知られるこのような雑音帯域も
また信号の質を低下させる。２重反射によって引き起こ
される干渉雑音のより詳しい記述は、S. Wu 、A. Yari
v、H. Blauvelt および N. Kwong による“Applied Phy
sics Letters ”1991年9 月第59卷第10号の1156-1158
頁に記載の“光ファイバ内における位相雑音のレイリー
散乱による輝度雑音への変移についての理論的および実
験的考察”およびT. E. Darcis、G. E. Bodeep および
A. A. M.Saleh による“Journal of Lightwave Techno
logy ”1991年8 月第9 卷第8 号の991-995 頁に記載の
“光波 AM-VSB CATV システムにおける損失を引き起こ
すファイバ反射”等にある。
【００２７】図２は本発明の一実施例であるレーザ２の
無線周波数入力に接続されるチャープ信号発振器５を含
む雑音および歪み抑制装置を示す。レーザ２はコネクタ
８を有する光ファイバリンク６によって受光素子４に接
続される。チャープ信号発振器５はレーザ出力の光周波
数を変調するために使用されるチャープ発生信号を発振
する。チャープ発生信号は特定の周波数を有する単純な
正弦波であってよいし、あるいは例えば変調された正弦
波のような周波数スペクトルを有するより複雑な信号で
あってもよい。正弦波チャープ発生信号をＩC cos(ωC
・t)、無線周波数入力をＩm cos(ωm ・t)とすれば、レ
ーザへの混合入力はＩm cos ( ωm ・t)＋ＩC cos ( ω
C ・t)となる。図８に示すように、混合入力は光搬送波
６０’および側波帯６２’、６４’、６６’、６８’の
スペクトルを有する。図９に示すように、拡大されたス
ペクトルはより広い帯域を有する受光素子から得られる
無線周波数出力信号中の雑音７２’、７４’、７６’を
拡大する。大部分のシステムにおいては、雑音の大部分
をシステム周波数帯域の外側に押し出すことが可能とな
る。
【００２８】再度図１を参照すると、光ファイバシステ
ム内の歪みは独立した反射を引き起こす近接した光コネ
クタ８によっても引き起こされる。無線周波数入力をco
s(ω 1 ・t)、光搬送周波数をω0 と仮定すれば、図１０
に示すように結果としての光スペクトルは側波帯１０
０、１０２を有することとなる。側波帯の数および各側
波帯の振幅はレーザの振幅変調および周波数変調の量に
依存する。無線周波数出力中の対応する望ましくない雑
音および歪み１１２、１１４、１１６は図１１に示され
ている。２重反射に起因する時間遅れがレーザコヒーレ
ント時間と比較して短い場合には、光混合は独立した歪
みの発生を生じる。時間遅れがレーザコヒーレント時間
と比較して長い場合には、光混合は雑音帯域に生じる。
図１１は独立した歪みの発生と雑音帯域との両方を有す
る中間の状態を示す。光混合による歪みの発生について
の詳細な記述に関しては、A. Lidgard および N. A. O
lsson による“IEEE Photonics Technology Letters ”
1990年7 月第2 卷第7 号の519-521 頁に記載の“干渉的
FM-AM 変換によるアナログ光システムにおける第２次高
調波歪みの発生と除去”がある。
【００２９】図２に示す装置を使用したチャープ発生信
号を印加することによって、図１２に示すように、光学
的搬送波７１’および側波帯７０’、７２’はチャープ
発生信号周波数ωC によって分離された相対的に小さい
振幅の側波帯９０、９２中に分割される。もしωC がレ
ーザの輝線幅より小である場合には、図８に示すように
側波帯はオーバーラップするであろう。この技術を使用
すれば、システムの全雑音および歪みは変化しないが、
無線周波数出力中の雑音および歪み１１２’、１１
４’、１１６’は、図１３に示すように大抵の応用にお
いてほとんど障害とならない、より広い周波数範囲にわ
たって拡大される。
【００３０】光混合に起因する歪みに加えて、あるレー
ザにおいてはチャープ発生信号と無線周波数入力との混
合に起因する２次歪みを発生する。この歪みと光混合に
起因する歪みを区別するために、以後はレーザ歪みと記
す。レーザ歪みが無線周波数信号の情報帯域中にあれ
ば、レーザ歪みに起因する混変調は信号の質に害を及ぼ
す。このような２次のレーザ混変調の効果は２つの技術
によって最小化することが可能である。第１の技術にあ
っては、レーザ歪みをオフセットすることにより無線周
波数信号を前置補償することが可能となる。第２の技術
にあったは、周波数変調された搬送波、フィルタ処理さ
れた雑音あるいは疑似ランダムディジタル信号であるよ
うな広いスペクトルのチャープ発生信号が使用される。
これはレーザ歪みのパワー全体は減少しないが、より広
い間隔にレーザ歪みを拡大する。
【００３１】図３は２次レーザ混変調を抑制するための
前置補償器を備えた雑音および歪み抑制装置の他の実施
例を示す。このシステムはディップレックスフィルタ１
７およびコネクタ８を有する光ファイバリンク６を介し
て遠隔の受光器４に伝送するために光信号を発生する送
信レーザ２に直列に接続される前置補償器１３を含む。
発振器５から出力されるチャープ発生信号は、第１およ
び第２の減衰器を介して前置補償器およびディップレッ
クスフィルタ１７の両方に印加される。チャープ発生信
号と無線周波数入力との混合に起因する望ましくないレ
ーザ歪みはレーザによって発生される歪みを除去するよ
うに前置補償器で無線周波数入力を前置補償することに
よって修正することが可能である。
【００３２】前置補償器１３は無線周波数信号が印加さ
れる無線周波数入力１２とチャープ発生信号が印加され
るレーザチャープ発生信号入力１４とを有する。前置補
償の量は例えば第１の可変減衰器１９によって制御され
る。第１の減衰器の出力は前置補償器入力１４に接続さ
れる。無線周波数信号は、レーザによって光学的に伝送
されるべき情報、例えばセルラ電話あるいはビデオ信号
を含む情報要素を含む。情報は情報帯域を有する。第１
の減衰器から出力されるチャープ発生信号の機能とし
て、前置補償器は無線周波数信号出力１６に印加される
混変調歪み信号を発生する。
【００３３】前置補償器の出力から出力される信号は、
ディップレックスフィルタ１７内のハイパスフィルタキ
ャパシタ３６に供給される。第２の減衰器２１から出力
されるチャープ発生信号はローパスフィルタインダクタ
３８を介して印加される。信号はレーザがその線形範囲
から逸脱しないように第２の減衰器内において、例えば
適当に定められた抵抗によって減衰される。チャープ発
生信号は回路の結点４０で前置補償器の出力と混合され
る。ディップレックスフィルタの出力はレーザの駆動電
流として印加される。チャープ発生信号と無線周波数信
号との結合によってレーザ内で発生する混変調歪みは、
前置補償器から出力される混変調歪み信号によって発生
される信号と振幅が等しく、符号が逆となる。従って受
光素子から出力される無線周波数出力内に存在する混変
調歪みが除去される。
【００３４】レーザ歪み抑制に対する最適レベルに前置
補償量を設定するために、システムは無視できる程度の
歪みを発生するように前置補償器を設定する、即ち第１
の減衰器を最大減衰率にすることから始められる。チャ
ープ発生信号のレベルは無線周波数出力信号中の雑音お
よび歪みを最小とするための第２の減衰器を使用するこ
とによって選択される。もしこの信号の選択がチャープ
発生信号に起因する帯域内レーザ歪みを惹起するのであ
れば、帯域内レーザ歪みが効果的に除去されるまで前置
補償のレベルが調整される。歪み除去を達成するため
に、ディップレックスフィルタに印加される信号に対し
て前置補償器に印加されるチャープ発生信号を反転する
ことが時として要求される。
【００３５】図４に示す図３のシステムに使用するのに
適当な前置補償器は、レーザ歪みによって発生される混
変調に対して振幅において等しく符号が逆の混変調を発
生させる振幅変調器１３から構成される。前置補償器に
よって発生される前置補償のレベルは前置補償器に対す
るチャープ発生信号入力のレベルに比例している。振幅
変調器は、無線周波数入力１２と入力キャパシタ１８と
出力キャパシタ２０とが容量的に結合された出力１６を
有している。キャパシタは低周波数信号をブロックする
が、無線周波数信号の通過を許容する。抵抗２４の第１
の端子２２は２つのキャパシタの間に接続される。抵抗
２４の第２の端子２６はＰＩＮダイオード３０の１つの
端子２８に接続される。ＰＩＮダイオード３０の他の一
方の端子は接地される。ＰＩＮダイオード３０と抵抗２
４はＰＩＮダイオードを流れる電流に依存する無線周波
数信号からパワーを引き出す電流制御可変抵抗として機
能する。１つの端子が抵抗２４とＰＩＮダイオード３０
との間に接続されるインダクタ３４を介して第２の変調
器入力１４に印加されるチャープ発生信号は、ＰＩＮダ
イオード３０を流れる電流を制御する。この前置補償器
を使用することによって、前置補償の量はＰＩＮダイオ
ード３０を流れるバイアス電流を調整することによって
も制御できる。
【００３６】図４に示す前置補償器を具備する図３のシ
ステムは、約１kHz から200kHzの範囲の比較的低周波数
のチャープ発生信号を使用するシステムに適している。
低周波数域においては、チャープ発生信号および無線周
波数信号に起因するレーザ歪みは一般的に振幅変調とし
て特徴付けられる。これに対し、メガヘルツ帯域の高周
波数チャープ発生信号は、例えば振幅変調に加えて無線
周波数出力の位相変調として特徴付けられるレーザ歪み
を引き起こす。このような場合においては、図４に示さ
れた前置補償器は適当でなく、もう少し精巧な前置補償
器が必要となる。
【００３７】図５は、比較的高周波数のチャープ発生信
号を使用するのに適した前置補償器を有する雑音および
歪み抑制装置のもう１つの実施例である。回路は前置補
償器３５への無線周波数入力信号に対する入力経路に接
続されるチャープ信号発振器５を含んでいる。チャープ
信号発振器５は前置補償器に入力される無線周波数入力
信号と結合されるチャープ発生信号を発生する。前置補
償器はレーザによって発生されるあらゆる帯域内歪みを
除去するために混変調歪みを発生する。図５のシステム
に適した前置補償器は、ここで参照文献として組み入れ
られたBlauvelt他に与えられた米国特許4,992,754 に開
示されている。
【００３８】前置補償器は無線周波数信号によって搬送
される情報を保護するために常に必要なものではない。
前置補償器はチャープ発生信号と無線周波数入力信号と
の混合が特定のシステムにとっては許容されない帯域内
レーザ歪みを引き起こす時にのみ必要とされる。無線周
波数信号の情報要素の帯域内レーザ歪みは無線周波数信
号の情報要素の情報帯域幅と比較されるチャープ発生信
号の周波数に依存している。
【００３９】一定振幅の正弦波においては、チャープ発
生信号が情報帯域の最低周波数より低く、情報帯域幅よ
りも大きい周波数を有する場合には、無線周波数信号と
チャープ発生信号との混合によって発生する２次レーザ
混変調は情報帯域幅の外側に移り、情報の精度には影響
を与えない。同様にチャープ発生信号が情報帯域幅の最
高周波数よりも大であれば、２次レーザ混変調は全く発
生せず、チャープ発生信号の周波数と情報帯域幅内のい
ずれかの周波数との差は情報帯域幅内に発生しない。こ
れらの場合において、情報の歪みを防止するために前置
補償器は必要ではない。
【００４０】周波数スペクトルを有するより複雑なチャ
ープ発生信号が使用された場合には、スペクトル内の全
ての周波数が前置補償器が必要であるか否かを決定する
ために考慮しなければならないことは、この技術の分野
において通常の知識を有する者にとって明らかである。
例えばチャープ発生信号の周波数が情報帯域の帯域幅内
に発生する情報帯域中の全ての周波数において発生する
２次混変調を有しなければ、前置補償器は必要ではな
い。
【００４１】例えば、信号の帯域が500 から550MHzであ
ると仮定する。チャープ発生信号は100MHzの周波数を有
する。この変調周波数はどの帯域内周波数に対しても直
接影響を与えない。さらに信号の情報要素における２次
混変調は450MHzよりも小さく600MHzよりも大であり、同
様に信号の帯域外にある。しかしながら無線周波数信号
上で情報を歪ますことのないチャープ発生信号を使用す
ることは常に可能ではない。もしチャープ発生信号の周
波数が情報帯域幅よりも小であれば、情報帯域内で混変
調が発生し、情報の精度を確保するために無線周波数信
号の前置補償が必要となるであろう。
【００４２】例えば信号の帯域が50から550MHz（大抵の
CATVネットワークで使用されている）であると仮定す
る。100MHzのチャープ発生信号は情報帯域内にあり、従
って適当なものではない。その代わりに例えば100KHzの
周波数を有するチャープ発生信号が使用されるであろ
う。しかしながらこれは帯域内の混変調を伴う。従っ
て、無線周波数信号は信号上の情報を保持するために前
置補償されるべきである。
【００４３】効果を高めるために、チャープ発生信号は
極端に低周波数であってはならない。周知のように、雑
音と歪みは直接伝送される光と重複して伝送される光と
の混合によって引き起こされる。もしチャープ発生信号
が直接伝送される光と混合されるべき２重に反射された
光の遅延の間に瞬間の光周波数に顕著な変化を引き起こ
さないとしたら、チャーピングは効果的ではない。光フ
ァイバリンクから期待することのできる最大遅延時間は
数１００マイクロ秒のオーダである。実際的な下限とし
ては、例えば１KHz のチャープ発生信号であればこの時
間遅延に対して雑音および歪みを抑制するのに充分であ
る。他のシステムは顕著に短い時間遅延を有し、チャー
プ発生信号に対してより高周波数である最小周波数を必
要とすることとなるかもしれない。
【００４４】情報信号の帯域幅より小である周波数を有
するチャープ発生信号に対しては、現状200KHz以上の周
波数が好ましい。これは効果的な熱チャーピングが発生
する最大値である。200KHz以下であればレーザチャープ
は主として熱効果によるものであり、チャープパラメー
タ（MHz/mAの単位を有する。）はより高周波数であるチ
ャープ周波数の約１０倍よりも大である。チャープ発生
信号周波数は10から200KHzの範囲にあることが実際上望
ましい。低周波数のチャープ信号であれば、望ましい雑
音および歪み抑制のためにはより小さい振幅が要求され
る。
【００４５】さらに他の実施例においては、チャープ発
生信号の周波数は情報信号の帯域幅よりも大であり、帯
域の最低周波数よりも小であることが望ましい。しかし
ながらチャープ発生信号の周波数が増加すると、送信レ
ーザに到達する以前の無線周波数信号を変調し前置補償
するために必要な回路はより複雑かつ高価となる。多く
の場合、チャーピング技術の効果はＦＭ変調インデック
スに依存する。このインデックスはチャープ発生信号に
対する最適周波数偏差の比である。実際的な上限とし
て、チャープ発生信号の周波数は300KHzを越えるべきで
はない。
【００４６】しかしながら、ある場合には情報帯域幅の
最高周波数より大であるチャープ発生信号でレーザをチ
ャーピングすることが必要なる。これは、例えば反射光
がレーザに戻ってくる以前にレーザ最適周波数をチャー
ピングする高周波数信号が必要とされる独立の反射素子
が送信レーザに近接している時に必要となる。周波数ス
ペクトルを有するより複雑なチャープ発生信号が使用さ
れる場合には、スペクトルの中にある周波数のそれぞれ
は特定のシステムの中で雑音および歪みを抑制するため
に充分であるか否かを決定するために考慮されるべきで
ある。
【００４７】これらの実施例のいずれかにおいて、チャ
ープ発生信号の振幅はシステムの複雑化を避けるために
一定に保たれるべきである。もしチャープ発生信号の振
幅が変更された場合には、チャープ発生信号のより小で
ある振幅部分は光の周波数の変化は殆どなく、２重に反
射された光と直接伝送された光との光混合に起因する雑
音および歪みの抑制も殆どない。
【００４８】帯域内のレーザ歪みは本発明の他の実施例
を使用することによって前置補償を必要とせずに避ける
ことができるであろう。図２を再度参照すると、チャー
プ発生信号発振器は広帯域スペクトルチャープ発生信号
を発生する装置を含む。広帯域スペクトルチャープ発生
信号は単一の特定周波数に対立して周波数帯域を含む周
波数スペクトルを有する複雑な信号となる。１つの適当
な広帯域スペクトル発振器は、例えば10KHz から100KHz
に広がる周波数スペクトルを有する周波数変調された音
である。このような信号は光周波数変調を引き起こす情
報を伝達するために使用される。この発振器を使用する
ことによって、レーザ歪みパワーは搬送波から10KHz か
ら100KHzの周波数間隔にわたって広がり、大抵の場合よ
り許容できるものである。
【００４９】他の適当な広帯域スペクトル発振器はフィ
ルタ処理された雑音発振器である。例えば、この発振器
は増幅され適切にフィルタ処理された白色雑音を発生す
る雑音ダイオードを含んでいてもよい。実際上、受光素
子から出力される無線周波数出力信号の帯域内雑音およ
び歪みを低減させるためにレーザ出力を変調する帯域外
雑音が使用されるであろう。
【００５０】もう１つの適当な広帯域スペクトル発振器
は、疑似ランダムディジタルパターン雑音発振器であ
る。多くの変更と修正が本発明の範囲を逸脱することな
く可能であることは当業者にとって明らかである。例え
ば情報の伝達の有無に関係なくチャープ発生信号を修正
してもよい。チャープ発生信号と無線周波数信号との混
合のための回路についても色々な変更が可能である。例
えば熱的、機械的および電気光的手段を含むレーザの光
学的出力を変調する各種の技術が使用できる。同様に無
線周波数信号を前置補償するためにも種々の変更があり
うる。多くの回路がこのようの操作を実行するために適
用されているので、発明は特定的に記述以上に使用され
てもよい。
【００５１】
【発明の効果】第１の発明にかかる雑音および歪みの抑
制装置および第３４の発明にかかる光ファイバ交信シス
テムの雑音および歪みの抑制方法によれば、チャープ発
生信号を印加することにより受光素子によって受信され
る無線周波数出力内に含まれる雑音および歪みが情報帯
域の外側に押し出されるため、信号の質の劣化を抑制す
ることが可能となる。
【００５２】第１６の発明にかかる低雑音光ファイバ交
信システムによれば、レーザの非直線性に起因する無線
周波数の情報の歪みである２次混変調を２次混変調をオ
フセットさせるための前置補償信号を発生する前置補償
器を使用することによって除去することが可能となる。
第２６の発明にかかる低雑音光ファイバ交信システムに
よれば、情報を含む無線周波数信号とチャープ発生信号
とを混合した後に前置補償をおこなうことにより情報成
分に歪みが発生することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来の光ファイバシステムのブロック線
図である。
【図２】図２は図１に示す光ファイバシステムにおいて
雑音および歪み抑制のためのシステムの現在最も好まし
い実施例をブロック線図である。
【図３】図３は前置補償器を示す図２の他の実施例であ
る。
【図４】図４は図３に示す前置補償器の１つの構成を例
示する回路図である。
【図５】図５は図３の他の実施例である。
【図６】図６は光スペクトルおよび無線周波数信号のス
ペクトルである。
【図７】図７は光スペクトルおよび無線周波数信号のス
ペクトルである。
【図８】図８は光スペクトルおよび無線周波数信号のス
ペクトルである。
【図９】図９は光スペクトルおよび無線周波数信号のス
ペクトルである。
【図１０】図１０は光スペクトルおよび無線周波数信号
のスペクトルである。
【図１１】図１１は光スペクトルおよび無線周波数信号
のスペクトルである。
【図１２】図１２は光スペクトルおよび無線周波数信号
のスペクトルである。
【図１３】図１３は光スペクトルおよび無線周波数信号
のスペクトルである。
【符号の説明】
２…送信レーザ ４…受光素子 ５…チャープ信号発振器 ６…光ファイバリンク ８…コネクタ １３…前置補償器 １７…デップレックスフィルタ １９、２１…減衰器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン エス．フレイム アメリカ合衆国，カリフォルニア 90503, トランス，パロス バーデス ブールバー ド 21513 (72)発明者 アムノン ヤリブ アメリカ合衆国，カリフォルニア 91108, サン マリノ，ホメット ロード 2257 (72)発明者 アムノン ヤリブ アメリカ合衆国，カリフォルニア 91108, サン マリノ，ホメット ロード 2257 (72)発明者 デビッド ビー．ハフ アメリカ合衆国，カリフォルニア 90241, ダウニイ ライブズ アベニュ 12118

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ファイバに接続される送信レーザと該
    レーザを変調するための情報周波数帯域を有する無線周
    波数入力信号とを具備する光ファイバシステム内の雑音
    と歪みとを抑制するための光ファイバシステムの雑音お
    よび歪み抑制装置であって、 少なくとも１つの周波数を有するチャープ発生信号を発
    生するチャープ発生信号発生手段と、 該チャープ発生信号発生手段によって発生されたチャー
    プ発生信号と該無線周波数入力信号とを混合することに
    よって無線周波数入力信号チャープ発生信号混合信号を
    発生する混合信号発生手段と、 該混合信号発生手段で混合された無線周波数入力信号チ
    ャープ発生信号混合信号を光ファイバに対して光信号を
    与えるための送信レーザに供給する供給手段と、を備え
    る光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  2. 【請求項２】 前記チャープ発生信号が特定の周波数で
    ある請求項１に記載の光ファイバシステムの雑音および
    歪み抑制装置。
  3. 【請求項３】 前記チャープ発生信号の周波数が情報帯
    域の最低周波数よりも小である請求項２に記載の光ファ
    イバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  4. 【請求項４】 前記チャープ発生信号の周波数が情報帯
    域の帯域幅内にある情報帯域のいずれの周波数において
    も２次の混変調を発生しない請求項３に記載の光ファイ
    バシステムの雑音および歪み抑制装置。
  5. 【請求項５】 前記チャープ発生信号の周波数が情報帯
    域の最高周波数よりも高である請求項２に記載の光ファ
    イバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  6. 【請求項６】 前記チャープ発生信号の周波数が情報帯
    域の帯域幅内にある情報帯域のいずれの周波数において
    も２次の混変調を発生することがない請求項５に記載の
    光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  7. 【請求項７】 前記チャープ発生信号の発生手段が定振
    幅正弦波発生手段である請求項２に記載の光ファイバシ
    ステムの雑音および歪み抑制装置。
  8. 【請求項８】 前記チャープ発生信号が複数の周波数を
    有する信号である請求項１に記載の光ファイバシステム
    の雑音および歪み抑制装置。
  9. 【請求項９】 前記チャープ発生信号のいずれの周波数
    も情報帯域の帯域幅内の情報帯域のいずれの周波数にお
    いても２次の混変調を発生しない請求項８に記載の光フ
    ァイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  10. 【請求項１０】 前記チャープ発生信号の発生手段が定
    振幅の周波数変調された正弦波発生手段である請求項８
    に記載の光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記チャープ発生信号の発生手段がフ
    ィルタリング処理された雑音の発生手段である請求項８
    に記載の光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記チャープ発生信号の発生手段が疑
    似ランダムディジタル信号の発生手段である請求項８に
    記載の光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  13. 【請求項１３】 前記チャープ発生信号が１ＫＨｚから
    ３００ＭＨｚの範囲の周波数である請求項１に記載の光
    ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  14. 【請求項１４】 前記チャープ発生信号が１ＫＨｚから
    ２００ＫＨｚの範囲の周波数である請求項１に記載の光
    ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  15. 【請求項１５】 レーザ歪みが除去されるように無線周
    波数信号を前置補償する手段をさらに含む請求項１に記
    載の光ファイバシステムの雑音および歪み抑制装置。
  16. 【請求項１６】 レーザと、 該レーザを変調するために該レーザに情報帯域を有する
    無線周波数入力信号を供給する供給手段と、 本質的に前記無線周波数入力信号と同一の情報周波数幅
    を有する無線周波数出力信号を発生させる前記レーザに
    接続される受光素子と、 少なくとも１つの周波数を有するチャープ発生信号を発
    生する手段と、 チャープ信号発振器によって発生される無線周波数出力
    信号の情報のレーザ歪みが除去されるようにチャープ発
    生信号の関数として無線周波数入力信号を前置補償する
    手段と、から構成される低雑音光ファイバ交信システ
    ム。
  17. 【請求項１７】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 定振幅正弦波発生手段である請求項１６に記載の低雑音
    光ファイバ交信システム。
  18. 【請求項１８】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 定振幅の周波数変調された正弦波発生手段である請求項
    １６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  19. 【請求項１９】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 フィルタリング処理された雑音の発生手段である請求項
    １６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  20. 【請求項２０】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 疑似ランダムディジタル信号の発生手段である請求項１
    ６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  21. 【請求項２１】 前記チャープ発生信号が、 無線周波数出力信号の情報帯域の帯域幅より小である周
    波数を有する請求項１６に記載の低雑音光ファイバ交信
    システム。
  22. 【請求項２２】 前記チャープ発生信号が、 １ＫＨｚから３００ＭＨｚの範囲の周波数である請求項
    １６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  23. 【請求項２３】 前記チャープ発生信号が１ＫＨｚから
    ２００ＫＨｚの範囲の周波数である請求項１６に記載の
    低雑音光ファイバ交信システム。
  24. 【請求項２４】 前記無線周波数信号の前置補償手段が
    振幅変調器である請求項１６に記載の低雑音光ファイバ
    交信システム。
  25. 【請求項２５】 前記振幅変調器が、 前記チャープ発生信号の入力端と、 前記無線周波数入力信号を振幅変調ための前記無線周波
    数入力信号の信号経路に結合される出力端と、から構成
    される請求項２４に記載の低雑音光ファイバ交信システ
    ム。
  26. 【請求項２６】 レーザと、 該レーザに情報周波数帯域を有する情報とともに無線周
    波数信号を供給する無線周波数信号供給手段と、 前記無線周波数信号の情報に歪みを与えることなくレー
    ザの光周波数を変調するためにチャープ発生信号を印加
    するチャープ発生信号印加手段と、から構成される低雑
    音光ファイバ交信システム。
  27. 【請求項２７】 前記チャープ発生信号印加手段が、 情報の最低周波数よりも低である変調周波数を有する発
    振器である請求項２６に記載の低雑音光ファイバ交信シ
    ステム。
  28. 【請求項２８】 前記発振器の変調周波数が情報の最高
    周波数よりも高である請求項２７に記載の低雑音光ファ
    イバ交信システム。
  29. 【請求項２９】 前記チャープ発生信号印加手段が、 情報帯域内の情報のすべての周波数において混変調を引
    き起こさない変調周波数を有する発振器である請求項２
    ６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  30. 【請求項３０】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 定振幅正弦波発生手段である請求項２６に記載の低雑音
    光ファイバ交信システム。
  31. 【請求項３１】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 定振幅の周波数変調された正弦波発生手段である請求項
    ２６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  32. 【請求項３２】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 フィルタリング処理された雑音の発生手段である請求項
    ２６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  33. 【請求項３３】 前記チャープ発生信号の発生手段が、 疑似ランダムディジタル信号の発生手段である請求項２
    ６に記載の低雑音光ファイバ交信システム。
  34. 【請求項３４】 遠隔の受光素子に結合される光出力を
    有する光ファイバ交信システムにおいて雑音および歪み
    を抑制する光ファイバ交信システムにおける雑音および
    歪みの抑制方法であって、 レーザの光出力を変調するためにレーザに情報帯域を有
    する無線周波数入力信号を供給する無線周波数入力信号
    供給ステップと、 レーザの光出力を変調する光周波数のためのチャープ発
    生信号をレーザに供給するチャープ発生信号供給ステッ
    プと、 本質的に無線周波数入力信号と同一である低雑音の無線
    周波数出力信号を発生するために受光素子から出力され
    るレーザ光出力を復調する復調ステップと、からなる光
    ファイバ交信システムにおける雑音および歪みの抑制方
    法。
  35. 【請求項３５】 前記チャープ発生信号供給ステップ
    が、 前記チャープ発生信号によるレーザ光出力の変調に起因
    する全てのレーザ歪みを除去するために無線周波数入力
    信号を前置補償するステップを含む請求項３４に記載の
    光ファイバ交信システムにおける雑音および歪みの抑制
    方法。
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