JPH06268592A - 光フィルタ制御系及びそれを用いた光ｆｄｍ伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】チャンネル識別信号を伝送信号へ多重する必要
をなくし、受信装置に光周波数基準を設置する必要をな
くする構成を有する光フィルタ制御系及びそれを用いた
光通信システムである。 【構成】送信装置の光源の光周波数を光周波数変調によ
り光周波数基準に安定化する光ＦＤＭ通信システム、ま
たは通信装置の光源からの各チャンネルの伝送信号に該
チャンネル特有の変調が施されている光伝送システムの
受信装置に光フィルタ制御系が設けられる。受信装置内
の光フィルタ１−１の制御系に変調信号検知回路１−６
を備え、光フィルタ１−１の光周波数掃引時に、受信信
号に含まれる光源の光周波数などの変調信号を監視す
る。受信チャンネルの変調信号を検知した後、光フィル
タ１−１の掃引を停止させ、光フィルタ１−１の光周波
数を受信チャンネルの光周波数にトラッキングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ＦＤＭ（ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎ
ｇ）伝送システムにおける受信装置などの光フィルタの
制御方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報のマルチメディア化に伴い、
加入者系、ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏ
ｒｋ）を問わず、その対応が検討されている。波長多重
伝送システム（広義の意味で用い、比較的チャンネル間
隔の広いものからチャンネル間隔の狭い光ＦＤＭ伝送シ
ステムなどを含む）は、伝送路である光ファイバ１本の
中に多数の独立したチャンネルを持つことができ、光通
信本来の高速性に加えて、通信の大容量性、柔軟性を兼
ね備えている。この波長多重通信システムの中で、光Ｆ
ＤＭ伝送システムはチャンネル間隔をより稠密に並べる
ことができ、数１０以上のチャンネルの多重が可能であ
る。

【０００３】光ＦＤＭ伝送システムの構成の一例を図２
に示す。この構成は、光ＣＡＴＶ等の１対多通信に適す
る。チャンネル数をｎ、受信装置数をｍとする。送信装
置２−１（ＣＡＴＶ局側）は、光周波数がｆ_o1〜ｆ_onの
ｎ個の光源を持ち、それぞれにＴＶ信号をのせる。これ
らの光信号は１本の光ファイバ２−２を伝送した後、１
対ｍの光分岐器２−３によりｍ本の光ファイバ２−４−
１〜ｍに分配され、ｍ個の受信装置２−５−１〜ｍ（加
入者側）各々に送られる。受信装置２−５−１〜２−５
−ｍは夫々光検波回路を持ち、これにより光ＦＤＭ信号
を電気信号に変換する。

【０００４】光ＦＤＭの検波方式としては、光ヘテロダ
イン方式と光フィルタ方式の２つがある。この２方式の
うち、光ヘテロダイン方式は、チャンネル数を、より多
くできるが、局発光源及び高帯域の電気回路が必要であ
る。一方、光フィルタ方式はチャンネル数では前者に劣
るものの、局発光源等を必要としないので構成はより簡
易になる。以下に、光フィルタ方式について説明する。

【０００５】光ＦＤＭのチャンネル間隔は１ＧＨｚ〜１
０ＧＨｚのオーダーであり、このため送信側で光源であ
るＬＤ（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）が必要となり、受信
側で光フィルタの光周波数制御が必要になる。ＬＤの光
周波数制御では、チャンネル間の干渉を避けるために光
周波数の相対的安定化が行われる（送信装置が複数ある
システムでは絶対的に安定化する必要がある）。これを
マルチキャリア光周波数安定化と呼ぶ。一方、受信側の
光フィルタの光周波数制御では、受信チャンネルの光周
波数へのトラッキングが行われる。これを光フィルタの
トラッキングと呼ぶ。

【０００６】上記マルチキャリア光周波数安定化制御系
の例を図３に示す。まず初めに、送信装置について述べ
る。ＬＤ３−１−１〜ｎの光周波数ｆ_o1〜ｆ_onはそれぞ
れドライバ３−２−１〜ｎにより制御される。これらの
光出力は光合波器３−３で合波され、光周波数基準３−
４を透過し、受光回路３−５に入射し電気信号に変換さ
れる。光周波数基準３−４の透過スペクトル特性は図４
に示すようになっている。

【０００７】光周波数安定化のための誤差信号は、ＬＤ
３−１−１〜ｎの光周波数を微小振幅で変調し、受光回
路３−４の出力を変調信号で同期検波し低周波成分を抽
出することにより得られる。図３においては、各ＬＤ３
−１−１〜ｎの変調周波数はｆ_e1〜ｆ_enであり、周波数
ｆ_e1〜ｆ_enの変調信号での同期検波は掛算器３−６−１
〜ｎで行われ、低周波成分の抽出はロ−パスフィルタ
（ＬＰＦ）３−７−１〜ｎで行われる。ＰＩＤ（（ｐｒ
ｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｐｌｕｓ ｉｎｔｅｇｒａｌ
ｐｌｕｓ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）回路３−８−１〜ｎ
は、ＬＰＦ３−７−１〜ｎからの誤差信号をもとに操作
電圧を生成し、この操作電圧は加算器３−９−１〜ｎで
変調信号（変調周波数：ｆ_e1〜ｆ_en）と加算されドライ
バ３−２−１〜ｎに入力される。

【０００８】この構成によりＬＤ３−１−１〜ｎの光周
波数ｆ_o1〜ｆ_onは透過スペクトルのピーク（図４に、ｆ
_os1，ｆ_0o2・・・で示す）に安定化される。

【０００９】受信装置の光フィルタのトラッキングも同
様な構成で行われる。但し、この場合の周波数基準には
受信チャンネルの光周波数が用いられる。

【００１０】次に、受信装置の光フィルタのチューニン
グについて説明する。光ＣＡＴＶの様に多数のチャンネ
ルから１チャンネルを選択し受信するシステムでは受信
装置の光フィルタのチューニングが必要である。電気通
信では、水晶発振器により容易に高精度の周波数基準が
得られ、これを基準にチャンネルを識別し、チューニン
グを行うことができる。光ＦＤＭ伝送でも、各受信装置
に備えた光周波数基準によりチャンネル識別を行うこと
は可能である。しかし、高精度の光周波数基準は容易に
は得られないため、伝送される情報信号にチャンネル識
別信号を時分割多重する方式も検討されている。情報信
号がデジタルである場合のチャンネル識別信号の時分割
多重例を図５に示す。チャンネル識別信号５−１は、一
定間隔で、情報信号であるデジタルＴＶ信号５−２に時
分割多重される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この様に、受信装置内
に光周波数基準を設ける方式では、高精度な光周波数基
準が容易には得られないため、受信装置が高価になって
しまう欠点がある。また、上記の様にチャンネル識別信
号を伝送信号に時分割多重により多重する方式では、チ
ャンネル識別信号５−１の分だけ伝送容量が減少してし
まう欠点がある。

【００１２】よって、本発明の目的は、チャンネル識別
信号を伝送信号へ多重する必要をなくし、受信装置に光
周波数基準を設置する必要をなくする構成を有する光フ
ィルタ制御系及びそれを用いた光通信システムを提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の問題点を解決する
ために本発明では、送信装置の光源の光周波数を光周波
数変調により光周波数基準に安定化する光ＦＤＭ通信シ
ステム、または通信装置の光源からの各チャンネルの伝
送信号に該チャンネル特有の変調が施されている光伝送
システムにおいて、受信装置内部の光フィルタの光周波
数制御系に変調信号検知回路を備え、光フィルタの光周
波数掃引時に受信信号に含まれる光源の光周波数などの
変調信号を監視し、受信チャンネルの変調信号を検知し
た後この掃引を停止させ、光フィルタの光周波数を受信
チャンネルの光周波数にトラッキングすることを特徴と
する。

【００１４】

【作 用】本発明によれば、光源の光周波数安定化に用
いられる変調信号などの各チャンネルに特有の変調信号
を、チャンネル識別信号として利用し、受信装置の光フ
ィルタの透過周波数のチューニングを行うことができ
る。

【００１５】

【実施例１】以下、本発明の光フィルタ制御系の第１実
施例について説明する。本実施例においては、チャンネ
ル数をｎとし、各チャンネルの光周波数をｆ_o1、ｆ_o2、
・・・、ｆ_onとし、これらの光周波数の安定化のための
変調信号を正弦波とし、その正弦波周波数をｆ_e1、
ｆ_e2、・・・、ｆ_enとする。また、受信側の可変光フィ
ルタの透過光周波数を受信チャンネルの光周波数にトラ
ッキングするための光周波数変調の変調信号を、周波数
ｆ_etの正弦波とする。

【００１６】図１は光フィルタ制御系のブロック図であ
る。光フィルタ１−１としてはＤＦＢ−ＬＤを利用した
ものを用いる（以下ＤＦＢフィルタとも呼ぶ）。このＤ
ＦＢフィルタ１−１は、ＤＦＢ−ＬＤの注入電流を発振
しきい値以下にしたもので、注入電流値を変化させるこ
とで透過光周波数を可変にできる電流制御型の光フィル
タとして動作する。ＤＦＢフィルタ１−１への注入電流
はドライバ１−２により加えられる。ＤＦＢフィルタ１
−１はチューニング範囲を広くとるために多電極化され
ており、ＤＦＢフィルタ１−１のドライバ１−２は、入
力される制御電圧に応じてＤＦＢフィルタ１−１の各電
極に注入する電流値を調節する。

【００１７】ＤＦＢフィルタ１−１を透過した光信号は
受光回路１−３により電気信号に変換される。この信号
の一部は、ＬＰＦ１−４により低周波数成分が抽出さ
れ、ＤＦＢフィルタ１−１の光周波数制御系に入力され
る。ＬＰＦ１−４の遮断周波数は、トラッキング時の可
変光フィルタ１−１の変調周波数ｆ_etと伝送信号の光周
波数の間に設定されている。

【００１８】制御回路１−５は本制御系の中枢をなし、
他の構成要素を制御する。周波数検知回路１−６、ラン
プ信号発生回路１−７はチューニング動作時に機能す
る。周波数検知回路１−６は、制御回路１−５により設
定されたチャンネルＩＤに対応する伝送信号の変調信号
周波数を、ＬＰＦ１−４からの入力信号から検知した時
に、制御回路１−５に周波数検知信号を送る。ランプ信
号発生回路１−７はチューニング時に動作し、可変光フ
ィルタ１−１の光周波数掃引のための信号を出す。ラン
プ信号発生回路１−７は制御回路１−５により制御さ
れ、スタート信号で動作し、ストップ信号でその時の出
力を保持する。

【００１９】発振器１−８、掛算器１−９、ＬＰＦ１−
１０、ＰＩＤ回路１−１１はトラッキング動作時に機能
する。発振器１−８は誤差信号生成のための正弦波の変
調信号を発生し、出力のＯＮ／ＯＦＦは制御回路１−５
により制御される。この正弦波の周波数ｆ_etは、送信側
の光源の光周波数変調信号の周波数ｆ_e1、ｆ_e2、・・
・、ｆ_enと伝送信号の光周波数の間に設定されている。
ＬＰＦ１−４の出力の一部は、掛算器１−９により発振
器１−８の正弦波の変調信号と掛算された後、ＬＰＦ１
−１０により低周波成分が抽出され、誤差信号としてＰ
ＩＤ回路１−１１に入力される。ＬＰＦ１−１０の遮断
周波数は光源の光周波数変調信号の周波数ｆ_e1、ｆ_e2、
・・・、ｆ_enと正弦波周波数ｆ_etの間に設定されてい
る。これにより光フィルタ１−１のトラッキングの帯域
は光源の変調信号の周波数より高くなり、光源の光周波
数に正確にトラッキングすることができる。ＬＰＦ１−
１０からの誤差信号は光源の光周波数を基準とするゼロ
クロス信号になっており、これにより光フィルタ１−１
の透過光周波数を受信チャンネルの光周波数にトラッキ
ングすることができる。ランプ信号発生回路１−７、発
振器１−８、ＰＩＤ回路１−１１の出力は加算器１−１
２により加算されドライバ１−２に入力される。

【００２０】次に、以上の構成の光フィルタの周波数制
御系の動作について説明する。動作はチューニング動作
とトラッキング動作に分けられ、制御回路１−５が受信
装置の通信制御系から動作開始信号を受けることにより
開始される。この動作開始信号には受信チャンネルのＩ
Ｄが含まれている。動作開始時においてはランプ信号発
生回路１−７と発振器１−８の出力はＯＦＦ状態にあ
る。

【００２１】制御回路１−５は動作開始信号を受ける
と、まずチューニング動作を行う。制御回路１−５は受
信チャンネルのＩＤを周波数検知回路１−６に送り、そ
の後、ランプ信号発生回路１−７にスタート信号を送
る。受信チャンネルのＩＤを受けた周波数検知回路１−
６はＬＰＦ１−４の出力を監視し、このＩＤに対応する
変調信号の周波数成分（例えば第１チャンネルを受信す
る場合はｆ_e1）検知時に、周波数検知信号を制御回路１
−５に送る。

【００２２】一方、ランプ信号発生回路１−７はスター
ト信号を受けると出力を徐々に増加させていく。この出
力は加算器１−１２を経てドライバ１−２を制御し、可
変光フィルタ１−１の光周波数を掃引する。光フィルタ
１−１の光周波数が受信チャンネルの光周波数に近づく
と、ＬＰＦ１−４の出力にはそのチャンネルの光源の変
調周波数成分（例えば第１チャンネルを受信する場合は
ｆ_e1）が現われ、周波数検知回路１−６はこれを検知
し、周波数検知信号を制御回路１−５に送る。制御回路
１−５は周波数検知信号を受けると、ランプ信号発生回
路１−７にストップ信号を送り、その時点の出力を保持
させる。これでチューニング動作は完了し、引き続いて
トラッキング動作が行われる。

【００２３】トラッキング動作では、制御回路１−５は
発振器１−８をＯＮし、光フィルタ１−１の光周波数を
周波数ｆ_etの微小振幅の正弦波で変調する。ＬＰＦ１−
４の出力には周波数ｆ_etの成分が含まれるようになり、
掛算器１−９で、発振器１−８からの変調信号との乗算
が行われ、ＬＰＦ１−１０での低周波成分抽出により誤
差信号が得られる。この誤差信号は、上述した様に、受
信チャンネルの光周波数を基準とするゼロクロス信号に
なっている。ＰＩＤ回路１−１１は予め設定された制御
パラメータでこの誤差信号を処理して、操作電圧を出力
する。これにより光フィルタ１−１の光周波数は受信チ
ャンネルの光周波数にトラッキングされる。

【００２４】

【実施例２】以下、本発明の光ＦＤＭ伝送システムの実
施例について説明する。図２は光ＦＤＭ伝送システムの
構成図である。構成は先に説明した光ＦＤＭ伝送システ
ムと同じである。このシステムは光ＣＡＴＶに適してい
る。受信装置数をｍ、チャンネル数をｎ、各チャンネル
の光周波数をｆ_o1、ｆ_o2、・・・、ｆ_onとする。各光周
波数は、安定化のために周波数ｆ_e1、ｆ_e2、・・・、ｆ
_enで光周波数変調されている。受信装置２−５−１〜ｍ
には、第１実施例の可変光フィルタ制御系が組み込まれ
ている。

【００２５】送信装置２−１は、伝送する情報信号を強
度変調により各チャンネルの光周波数にのせる。受信装
置２−５−１〜ｍは光フィルタの透過光周波数を受信チ
ャンネルの光周波数に同調させ、直接検波により信号を
受信する。この時の光フィルタの制御は第１実施例で説
明した手順で行われる。

【００２６】本実施例においてはスター型のトポロジー
を用いたが、バス型等の他のトポロジーを用いることも
可能である。

【００２７】

【その他の実施例】前述の第１実施例では、チャンネル
を識別する手段として周波数検知を用いたが、光源の光
周波数安定化のための変調信号に応じて他の手段も利用
可能である。例えば、変調信号としてパターン信号を用
いた場合には、パターン検知によりチャンネル識別を行
えばよい。尚、周波数検知を用いる場合の光源の変調信
号は、上記正弦波に限定されるものではなく、周期性を
もつ他の信号を用いてもよい。例えば、周期的に繰り返
される三角波を用いることも可能である。

【００２８】また、各チャンネルの伝送信号にチャンネ
ル特有の強度変調を施して、受信側でこの強度変調をチ
ャンネル識別の為に用いることもできる。

【００２９】また、光フィルタとしてＤＦＢフィルタを
用いたが、透過光周波数が制御可能な他の光フィルタを
使用しても差し支えない。例えば、半導体型としてはＤ
ＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌ
ｅｃｔｏｒ）フィルタ、ファブリペロー型としてはピエ
ゾ手段により共振器長を可変にできるファイバ型ファブ
リペローエタロンなどがある。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、図５
に示した様なチャンネル識別信号の伝送信号への多重が
不要となり、また、受信装置に光周波数基準を設置せず
にチャンネル識別が可能になる。光ＣＡＴＶシステムや
光ＬＡＮ等の光通信システムに適用できる安価な受信装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光フィルタ制御系のブロック図であ
る。

【図２】光ＦＤＭ伝送システムの構成図である。

【図３】マルチキャリア光周波数安定化制御系のブロッ
ク図である。

【図４】光周波数基準の透過スペクトル特性を示す図で
ある。

【図５】チャンネル識別信号の時分割多重の概念図であ
る。

【符号の説明】

１−１ 光フィルタ １−２ ドライバ １−３、３−５ 受光回路 １−４、１−１０、３−７ ＬＰＦ １−５ 制御回路 １−６ 周波数検知回路 １−７ ランプ信号発生回路 １−８ 発振器 １−９、３−６ 掛算器 １−１１、３−８ ＰＩＤ回路 １−１２、３−９ 加算器 ２−１ 送信装置 ２−２、２−４ 光ファイバ ２−３ 光分岐器 ２−５ 受信装置 ３−１ ＬＤ ３−２ ＬＤドライバ ３−３ 光合波器 ３−４ 光周波数基準 ５−１ チャンネル識別信号 ５−２ デジタルＴＶ信号

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 光フィルタ制御系及びそれを用いた
光ＦＤＭ伝送システム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信装置の光源の光周波数を光周波数変
   調により光周波数基準に安定化する光ＦＤＭ（ｆｒｅｑ
   ｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉ
   ｎｇ）伝送システムにおいて、受信装置は光フィルタの
   光周波数制御系に変調信号検知回路を備え、光フィルタ
   の光周波数掃引時に受信信号に含まれる前記光源の光周
   波数の変調信号を監視し、受信チャンネルの変調信号を
   検知した後該掃引を停止させ、光フィルタの光周波数を
   受信チャンネルの光周波数にトラッキングすることを特
   徴とする光フィルタ制御系。
2. 【請求項２】 通信装置の光源からの各チャンネルの伝
   送信号に該チャンネル特有の変調が施されている光伝送
   システムにおいて、受信装置は光フィルタの光周波数制
   御系に変調信号検知回路を備え、光フィルタの光周波数
   掃引時に受信信号に含まれる前記光源の変調信号を監視
   し、受信チャンネルの変調信号を検知した後該掃引を停
   止させ、光フィルタの光周波数を受信チャンネルの光周
   波数にトラッキングすることを特徴とする光フィルタ制
   御系。
3. 【請求項３】 光フィルタとしてＤＦＢ（ｄｉｓｔｒｉ
   ｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ）フィルタを用いること
   を特徴とする請求項１または２記載の光フィルタ制御
   系。
4. 【請求項４】 光フィルタとしてＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉ
   ｂｕｔｅｄ ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）フィル
   タを用いることを特徴とする請求項１または２記載の光
   フィルタ制御系。
5. 【請求項５】 光フィルタとしてファブリペローエタロ
   ンを用いることを特徴とする請求項１または２記載の光
   フィルタ制御系。
6. 【請求項６】 受信装置に、請求項１、２、３、４また
   は５記載の光フィルタ制御系を用いたことを特徴とする
   光ＦＤＭ伝送システム。