JPS5862945A - 高周波デジタル信号用光伝送系 - 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】 本発明は、比較的低周波で、振幅の小さい調整信号を用
いる調整部を有するレーザダイオード送信器と、後置接
続されている増幅器および信号処理装置を備゛えた光電
素子を有する受信器よヵ、１ｉｉｂｉ−Ｃい６、・−８
□１．ヶっ□ヵ伝送系に関する。

デジタル信号用伝送系は、所定の距離をおい−て伝送区
間に挿入され、遠隔給電される中継器を必要をし、その
際中継器においてデジタル信号の振幅および時間に忠実
な再生が行なわれる。

同軸ケーブルの使用の際通信ケーブルを介して付加的に
遠隔給電電流および更に付加的な信号を、例えばサービ
スチャネルまたは警報および通報チャネルによって伝送
する方法がある。光伝送系においては場合妃応じて、こ
の種の付加的な信号を付加的な遠隔給電線を介して伝送
する可能性がある。しかし光伝送系に対する再生器の局
地的な給電を考慮すれば、全光伝送区間に平行に遠隔給
電線が設けられていない場合が生じうる。この場合には
、デジタル信号に比べると比較的低周波め付加信号路が
必要になり、この信号路は一緒に光伝送系にわたって延
在する。

気エレクトロニック・レターズ（１９８０年、７月３１
日、第６２４乃至６２６頁）から、監祝情報の゛伝送の
ための付加的なチャネルが、サービスチャネルとして設
けられている光伝送系が公知である。その際付加的な情
報の伝送は、送出されるデータ信号のビット伝送速度の
直接変調によって行なわれる。この変調はジッタ、即ち
デジタル信号の位相変調を高めるように作用し、このた
めに場合によシその他の障害作用と結び付いて、デジタ
ル信号の伝送において障害を来たすおそれがあ、る。

ｒイツ連邦共和国特許出願公開第２８４１４３３号公報
から、レーザダイオードに供給されるノ々イアス電流を
調整する方法が公知であシ、その際・々イアスミ流に、
伝送信号に比べて比較的低周波でかつ小さな振幅を有す
る周期的な振動が重畳される。レーザダイオードから放
射される光の一部が分岐され、周期的な振動が再生され
かつ変形され基準信号との比較後ノζイアス電流調整の
ために用いられ−る。

ドイツ連邦共和国特許出願公開筒２８４７１８２　。

号公報から、・ζイアスミ流調整に相応する、レーザダ
イオ−ドの変調電流の調整が公知である。

１エレクトロニツク・レターズ’（１９７８年１１月、
第７７５および７７６頁）からレーザ閾値を調整するた
めの別の回路装置が公知であり、その際場合に応じてレ
ーザダイアス電流および伝送すべきデータ信号に少なく
とも１つの振幅の小さい低周波信号が重畳される。この
場合にも、レーザダイオ−Ｐから放射される光の一部が
ホトダイオードによって受光され、低周波信号が再生さ
れかつ相応の変形後レーザダイオーｒノ々イアス電流の
調整および変調電流の調整のために使用される。公知技
術では、゛これら調整信号を光伝送系を介して伝送する
点について、殊に調整信号の著しく小さな振幅に関して
、考慮されていない。

従って本発明の課題は一１伝送すべきデジタル信号に出
来るだけ僅かしか影響せずかつ付加的な線路装置を設け
ないですむ、監視またはサービスチャネルを設ける方法
を提供することである。

本発明によればこの課題は、付加的な低周波信号の伝送
６ために、レーザダイオ−１送信器の調整信号を、付加
的に伝送すべき信号によって変調せしめかつ受信器にお
いてレーザダイオ−ｙ送信器の調整信号に対する出力結
合装置およびそれに接続された復調器を設けることによ
って解決される。

その際レーザダイオード送信器の調整装置を、付加信号
の伝送のためにも一緒に使用することができ、従って付
加的に必要なコストは極めて僅かですむことは特に有利
である。にも拘わらず付加信号の伝送は、レーザダイオ
ード送信器の調整過程とは無関係なので、調整偏差によ
る付加信号の歪みを排除することができる。

調整のために必要とされる光パルスの高さは不変である
点を考慮すれば、レーザダイオ−ド送信器の調整信号の
角度変調が特に好適であシ、変調形式として周波数変調
の他に例えば・ｑルス持続時間変調、・ξルス位相変調
、・ξルス周波数変調および位相側移変ｔＡ（ＰＳＫ）
を使用できる。調整信号をデジタル変調しても効果的で
あり、そうすればノξルス符号変調の他にノξルスデル
タ変調を使、弔することもそきる。

−本発明の光伝送系の有利な実施例は、特許請求の範囲
第５項乃至第７項に詳しく記載されている。

次に本発明を図示の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図に図示のレーザ送信器は、変調電流およびレーザ
ダイオー）’　−＋　／々イアス電流の調整に用いられ
る２つの調整ループを有する。調整ループを形成するた
めに、レーザダイオードＬＤザダイオーｒＫ光結合され
ている。図示されていない通例の増幅器忙おけるホトダ
イオード出力信号の増幅後この信号は、差動増幅器の形
式で構成されている第１のコンパレータｖ１の入力側に
達する。その際ホトダイオードの出力信号は、この増幅
器の反転入力側に印加され、一方弁反転入力側には、第
１の基準電圧Ｕｒｌが接続されている。増幅器の反転入
力側および出力側は、相互に容量結合されておシ、また
出力側には、レーザダイオ−トノ々イアス電流源Ｑ○の
制御入力側が接続されている。レーザダイオード・々イ
アスミ流源の出力側は直接、レーザダイオードＬＤの一
方の電極に接続されている。

この調整ループによって、レーザダイオードの平均光出
力の調整が行なわれ、目標値からの。

偏差は、コンパレータ■Ｉにおいて検出および増幅され
、かつ目標値に達するまでの間、レーデダイオードの・
々イアスミ流を追従制御する。

変調電流の調整のために、同じくホトダイオードに接続
されている第２の調整ループが設けられている。このた
めに、一方の入力側がホトダイオードＦＤの一方の電極
に接続されており、また他方の入力側が周波数変調器−
発振器ＦＭＯの一方の接続端子に接続されている第１混
合器Ｍ１が設けられている。この発振器によって９、デ
ジタル信号に比べると著しく低周波の振動が発生され、
かつこの振動は第１混合器Ｍ１並びに第２混合器Ｍ２の
一方の入力側に送出される。

第１混合器の出力側には、第２のコンル−タｖ２０反転
入力側が接続されている。第２コン−ｅ　ｖ−１ハｆＪ
ＩＬ　ｌコンパレータ同様差動増幅器の形式で゛構成さ
れておりかつこのコンツクレータの他方の入力端子には
第２の基準電圧Ｕｒ２が接続されている。この第２コン
パレータｖ２の出力側は、変調電流源ＱＭの制御入力側
に接続されておシ、また変調電流源の出力側は第２混合
器Ｍ２の第２の入力側に接続されている。この第２混合
器の出力側は、レーザダイオ−トノζイアスミ流源ＱＯ
の出力側に対して並列に、レーザダイオードに接続され
ている。

次に第２図に基づいて、振幅の小さい低周波第２図の左
上には、レーザダイオードの特性曲線、即ちダイオード
電流Ｉに依存して発生される光出力Ｐが図示されている
。レーザダイオードｆｉ制御の下限は、特性曲線の第１
の屈曲点を特徴付ける出力ＰＯによって決められ、−−
一方上限一例えば第２の屈曲点−即ち連続作動において
レーザダイオードによって発生可能な最大出力は、Ｐｌ
のところにある。レーザダイオードの特性曲線の下方に
、レーザダイオードに供給される電流が図示されている
。レーザダイオ−トノζイアスミ流はＴｏで示され、ま
たレーザダイオード変調電流はＩｍｏｃ３で示されてい
る。両電流から全電流■１が生じ、全電流に相応して光
出力Ｐ１が発生される。

付加的に、２つの調整信号ＩＳＯおよび１８１が図示さ
れておシ、そのうち一方の調整信号は下限値において変
調電流に重畳され、また他方の調整信号は上限値におい
て変調電流に重畳される。重畳は第２の変調器Ｍ２にお
いて行なわれ、その際この変調器に供給される低周波信
号ＴＳの周期は、重畳の際維持される。

レーザダイオード特性曲線の右側には、レー１ ザダイオードによって発生される光出力が図示されてい
る。調整信号の画部分によ一す、レーザダイオード閾出
力値ＰＯを中心に変動する光出力ｐｓｏ乃至最大制御出
力値Ｐ１を中心に変動する光出力Ｐ８１分が生じる。

調整のために、光信号に含まれている調整信号が第１図
に図示のようにホトダイオ−Ｐ下を介して受光されかつ
混合器Ｍ１に供給される。

そこで周波数、変調器−発振器ＦＭＯの出力信号との混
合が行なわれ、その際過渡的な振動状態においては直流
電圧のみが生じる。混合器Ｍｌの出力信号は、第２コン
パレータｖ２において第２の基準電圧Ｕｒ２と比較され
かつ生じた直流電圧は増幅後、変調電流源ＱＭの調整の
ために使用される。

″　２部分の調整信号の使用の際、差ＰＳ’１−ＰＳＱ
が調整のために使用され、その際差を一定に保持するよ
うに調整が行なわれる。

簡単化するために、調整信号の第２の部分Ｉｓ１を使用
しないですませることができる。この場合、光出力ＰＳ
Ｏの振幅が第２コンパレータｖ２に供給される。調整は
、光出力ＰＳＯが一定にとソまるように行なわれる。と
いうのは光出力ＰＳＯが著しく大きい場合動作点はより
高い値にシフトされかつ光出力ＰＳＯが著しく小さい場
合著しく低い値にシフトされるからである。

さて第１図の回路における調整過程の説明に従って、こ
の回路の動作をテレメータデータの伝送との関連におい
て説明する。第３ａ図には、６ビツトのＮＲＺ　−ＰＣ
Ｍ語の形式のテレメータデータが図示されている。周波
数変調器−発振器ＦＭＯにおける周波数変調後、第３ｂ
図に示す信号が生じる。即ち低周波信号の周波数ｆ８は
所定の値へｆだけ高められるかまたは低下される。この
信号が変調信号に重畳された後第３Ｃ図の信号列が生じ
、その際レーザダイオード特性曲線の点ＳＯにおける比
較的僅かな傾きを考慮すればＳＯにおける調整信号有効
成分はＳｌにおける有効成分より大きな振幅を保持して
いる。即ち傾きの補償のためのノリエンファシスが行な
われた。

第３ｄ図には、レーザダイオードによって発生される光
Ｐが図示されておシ、調整信号の２つの成分Ｐｓｉおよ
びｐｓｏ　ｔｉ大体同じ振幅を有することがわかる。そ
の際差形成後調整信号は消失し、その結果変調電流源Ｑ
Ｍによって発生される変調信号を変えるための調整値は
存在しない−即ち調整は過渡的な振動状態にある。

第２図および第３ａ乃至第３ｄ図において調整信号の成
分は、わかり易くするため忙変調電流に比べて拡大図示
されている。実際には、調整信号の振幅は、変調信号の
振幅より少なくとも１０分の１よシ小さい。

レーザダイオ−５ｒから伝送区間に送品される光は、第
３ｄ！に濡ヶされているようにテレメトリ−データによ
って変調された調整信号である。第４図に図示されてい
る光受信；器に１お吟て光導波体の端部に設けられたア
・９ランレエホトダイオードＡＰＤ　Ｋよって、伝送さ
れた光が受光されかつ相応の電流に変換される。この電
流はホトダイオード増幅器に整合されたホトダイオード
増幅器ｖ３において増幅される。この増幅器の出力側に
はそれぞれ分離増−器ｖ４　、　ｖ５　。

ｖ６を介して、伝送されるデジタル信号のピットクロッ
クを発生するためのクロック発生回路と１．ｅルス再生
器と、変調された調整信号に対する受信器とが接続され
ている。クロック発生回路および振幅識別回路と時間識
別回路とから成る。ｅルス再生器は、銅ケーブルを介し
て接続されていて、比較可能なピット伝送速度を有する
従来のデジタル信号用装置に相応する。変調された調整
信号に対する受信器は、入力側において整流器ａｒを有
し、引続いてピーク値の整流のためのＲＣ素子を有する
。その際ピーク整流の時定数は、低周波調整信号に追従
できるが高周波有効信号に追従できないように定められ
ている。整流部にはＦＭ−復調器が接続されており、復
調器の出力側にテレメトリ−データが現われ、引続いて
処理される。

第５ａ図の／ｅルスダイヤグラムには、第３ｄ図に相応
する変調された調整信号の２つの部分を有する受信され
た光出力が図示されている。

ピーク整流後コンデンサＣ蓋おいて第５ｂ図に図示の電
圧経過が生じる。これは直流成分とともに変調された一
菫信号を表わす。ＦＭ−復調後、第３ａ図のテレメトリ
−信号に相応する、第５’ｃ’Ｂ１１ＧＫ図示の信号経
過が生じる。

図示されていな５い別の実施例で上受信器に、、おいて
ピーク整流部に代わってローＴシぞスフィルタが設けら
れてｂる。この項番調整信号と有効信号との間の周波数
間捲が大、きいことを考えれば、この形式のロー／ｅス
フイルタは簡単に構成可能

【図面の簡単な説明】

ｍｕ、本発明の光伝送系の送信部□の実施例のゾ・ツク
回路図”であり、第２ｍＦ１第１図における変調電流の
調整を説明するためのパルス波形を、レーザダイオード
の電流−出力特性画一との関連において示す図でｓｂ、
第３ａ’Ｑは６ピツトーＮＲＺ　−ＰＣＭ語の形式のテ
、レメータψチ・ソルス列を示す図であり、第３ｂ図は
第１図の周波数変調器において周波数変調された後の信
号の、ｅルス列を示す図であり、第３０図は第３ｂ図の
信号を変調信号に重畳した後の信号の・ぐルス列を示す
図であり、第３ｄ図はレーザダイオードによって発生さ
れる光出力のパルス列を示す図であり、箒邊図は本発明
の光伝送系の光受信器の１′奥施例のブロック回路図で
あり、第５ａ図は、第３ｄ図に相応する受信器において
受信される信号のパルス列を示す図であり、第５ｂ図は
受信器においてピーク整流後生じる信号のパルス列を禿
す図であり、第５Ｃ図は第３ａ図に相応するテレメトリ
−信号のノソルス列を示す図である。 ＦＤ・・・ホトダイオード、Ｖｌ　　、Ｖ２・・・コン
パレータ、Ｍｌ　、Ｍ２・・・混合器、ＦＭＯ・・・周
波数変調器−発振器、ＱＭ・・・変調電流源、ＱＯ・・
・／々イアス電流源、ＬＤ・・・レーザダイオード、Ａ
ＰＤ・・・アノζランシュホトダイオ−Ｙ、Ｖ３・・・
ホトダイオード増幅器、ｖ４　、ｖ５　、ｖａ・・・分
離増幅器、ＡＥ・・・振幅識別回路、ＺＥ・・・時間識
別回路、Ｆｌ、Ｃ・・・ピーク整流器、　Ｆ’ＭＤＭ　
・・・Ｆ’Ｍ−復調器、Ｐ　、ＰＯ、Ｐｉ・・・光出力
、ＩＯ・・・・ζイアスミ流、Ｉｍｏｄ・・・変調電流
、ＩＳＯ、ＩＳＩ・・・調整信号ＦＩＧ　１ ＩＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　比較的低周波で、振幅の小さい調整信号を用いる
   調整部を有するレーザダイオード送信器と、後置接続さ
   れている増幅器および信号処理装置を備えた光電素子を
   有する受信器とが設けられている、高周波デジタル信号
   用光伝送系において、付加的な低周波信号を伝送するた
   めに、レーザダイオード送信器の調整信号を付加的に伝
   送すべき信号によって変調しかグ受信器においてレーザ
   ダイオード送信器の調整信号に対する出力結合装置と該
   装置に接続されている復調器とを設けたことを特徴とす
   る高周波デジタル信号用光伝送系。 ２、　レーザダイオード送信器の調整信号を角度変調し
   た特許請求の範囲第１項記載の光伝送系。 ３、　レーザダイオード送信器の調整信号を・ξルス符
   号変調した特許請求の範囲第１項記載の光伝送系。 牛、　レーザダイオ−Ｐ送信器の調整信号をデルタ変調
   した特許請求の範囲第１項記載の光伝送系。 ５、　レーザダイオ−トノ々イアス電流の調整のために
   、第１の調整ループを設け、該調整ループはレーザダイ
   オード（ＬＤ　）と光結合されているホトダイオード（
   ＦＤ　）を有し、該ホトダイオードに第１コンパレータ
   （■１）を接続し、該コンＡレータの出力信号がレーザ
   ダイオ−トノ々イアス電流源（ＱＯ）を制御するように
   し、またレーザダイオードの変調電流に対する第２の調
   整ループを設け、該調整ループは混合器（Ｍｌ）を有し
   、該混合器の一方の入力側をホトダイオード（Ｆｌ）　
   ）に接続しかつ該混合器の出力側に第２コンノξレータ
   （ｖ２）を接続し、該コン・ξレータの出力信号がレー
   ザダイオード（ＬＤ　）の変調電流源（ＱＭ）を調整す
   るようにし、かつ周波数変調器（ＦＭＯ）を設け、該周
   波数変調器が付加的な低周波信号に対する発振器と該付
   加的な低周波信号を入力側に加わるデータ信号によって
   周波数変調するだめの変調器とを有しかつ該周波数変調
   器の出力側を混合器（１）の第２の入力側および・ぐイ
   ロット信号変調器（Ｍ２）の第１の入力側に接続し、そ
   の際変調電流源はパイロット信号変調器の第２の入力側
   に接続されかつ該パイロット信号変調器の出力価は、レ
   ーザダイオード・々イアスミ流源の出力側およびレーザ
   ダイオ−ｒの一方の電極に接続されている特許請求の範
   囲第１項記載の光伝送系。 ６、　光受信器を設け、該受信器はレーザダイオード送
   信器に光結合されているホトダイオード（ＡＰ’Ｄ’　
   ）を有し、該ホトダイオ−１にホトダイオード増幅器（
   ■３）を接続し、該増幅器の出力側においてそれぞれ分
   離増幅器（Ｖ４．Ｖ５．Ｖ６）を介して、伝送されるデ
   ジタル信号のビットクロックを発生するクロック発生回
   路と、振幅識別器（ＡＥ　）および時間識別器（ＺＥ）
   を有する・ξルス再生器と、レーザダイオード送信器の
   調整のために使用される信号用の受信器とが設けられて
   おり、その際該受信器は分離増幅器（ｖ６）に接続され
   ているピーク整流器を有し、該整流器にはＦＭ−復調器
   が後置接続されている特許請求の範囲第１項記載の光伝
   送系。 ７、　ピーク整流器に代わってローパスフィルタが使用
   される特許請求の範囲第６項記載の光伝送系。