JPS6247228A - 周波数偏移変調による光通信方法 - 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、常に正しい符号極性を有した復調信号を得る
ことのできる周波数偏移変調による光通信方法に関する
。

〔従来技術とその問題点〕

最近半導体レーザの性能・特性が向上した結果、単一軸
モードで発振し且つスペクトル純度の高い半導体レーザ
が得られるようになった。このため、光の周波数や位相
の情報を利用したコヒーレント光伝送方式が実現可能に
なり、高感度の通信システムを実現することができる。

例えば、斉藤等による論文「コヒーレント光ファイバ伝
送変復調技術」（電気通信研究所研究実用化報告、第３
１巻、第１２号（１９８２）、　２１７３頁）に述べら
れているように、特に周波数情報を用いる二値周波数変
調（Ｆ　Ｓ　Ｋ）による光へテロダイン通信方法の場合
には、半導体レーザの注入電流を微少に変化させること
により、半導体レーザの出力光を直接に周波数変調する
ことができ、損失の小さい光通信システムを簡単に構成
することができるという特長を有している。

ところが、二値周波数変調された信号光を受信側で局部
発振光を用いて光へテロダイン検波して復調する場合に
、信号光と局部発振光の間の発振周波数（波長）の相対
的関係によってマーク信号が低周波側になる場合とスペ
ース信号が低周波側になる場合が生じる。従来の装置構
成では受信側において局部発振光の発振周波数について
正しい設定位置の情報を得られないので、その結果出力
信号の符号極性が反転し正しい符号情報を得ることがで
きてい場合があるという問題を有していた。

多値周波数変調の場合には、局部発振光の発振周波数が
正しく設定される確率は更に低くなるので、かかる問題
は更に大きくなる。

また周波数情報を用いる光伝送方法としては、上記光へ
テロダイン検波方法の外にも、光周波数弁別器を用いて
受信側で周波数偏移変調波を光強度変調波に変換する方
法が考えられる（山水による論文「各種光デイジタル変
復調方式の基礎検討」、電子通信学会技術研究報告、　
Ｃ５７９−１４４゜１９７９　）。この場合光周波数弁
別器としてはファブリ・ペロー・エタロン等が用いられ
るが、この光周波数弁別器でも出力信号の“１”、”Ｏ
”が反転しているか否かの情報は得られにくく、正しい
符号極性を有した信号を復調しにくいという問題を有し
ていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、」１記問題点を解決することにあり、
受信側において常に正しい符号極性を有した信号を復調
することのできる光周波数偏移変調による光通信方法を
提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、送信部からパルス周波数偏移変調された信号
光を送信し、受信部で前記信号光からパルス信号を復調
する周波数偏移変調による光通信方法において、受信部
に入射された信号光から、前記パルス周波数偏移変調に
伴って生じた前記信号光の強度の微少変化分と、前記パ
ルス信号とを取出し、この強度の微少変化分の符号極性
とパルス信号の符号極性とを比較し、この比較で得た情
報を用いて前記信号光を正しい符号極性で復調すること
を特徴としている。

〔作用〕

本発明においては、半導体レーザを光源として用いて周
波数偏移変調を行う場合に、信号光は周波数偏移変調の
際同時にわずかに光強度変調を受けるので、この光強度
の変化分を受信側で検出して符号極性の基準とし、復調
信号の符号極性が正しいか否かを判別させる。例えば光
強度の変化分を検出して得たパルス列が周波数変調分を
検出して得たパルス列と一致すれば復調信号の符号極性
は正しいと判断され、一致しないときには正しくないと
判断される。そして正しくない場合には正しくなくなる
ように修正手段を作動させて符号極性を反転させる。

〔実施例〕

以下に、図面に用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１実施例による光通信システムの構
成を示すブロック図、第２図は信号光と局部発振光の波
長上の位置関係と復調出力の関係を示す図、第３図は受
信部の各部の波形を示す図である。

第１図において、１は送信部で、送信部１はドライバ２
と光源部３を縦続的に接続して構成される。ドライバ２
に人力した送信信号４は、ドライバ２で増幅され光源部
３に与えられる。この光源部３は半導体レーザで構成さ
れ、上記送信信号４に対応したパルス変調成分を有する
印加電流により直接に２値周波数偏移変調されて信号光
５を出力する。信号光５は光フアイバ伝送路６を通って
受信部７に入射する。

受信部７において、８は光合波回路で、光合波回路８に
は局部発振光ｊＭ３１から局部発振光１０が供給される
。光合波回路８の出力光は光検出器１０で光へテロダイ
ン検波される。光検出器１０の出力信号１１は、増幅器
１２で増幅された後低域フィルタ１３及び高域フィルタ
１５に入力される。低域フィルタ１３の出力信号１４は
増幅器１７、積分回路１８を通って比較信号１９として
差動増幅器２０の非反転端子に人力される。一方高域フ
ィルタ１５の出力信号〕６は周波数弁別回路２１．２８
に与えられる。周波数弁別回路２１の復調出力２２は、
積分回路２３を介して比較信号２４として上記差動増幅
器２０の反転端子に人力されると共に、符号反転回路２
５に人力される。また周波数弁別回路２８の出力信号２
９はマイクロプロセッザ３０に人力され、マイクロプロ
セッサ３０は前記局部発振光源３１の動作を制御する。

上記差動増幅器２０の出力２６は符号極性判別回路２７
に入力され、この符号極性判別回路２７から出力される
制御信号３２は上記符号反転回路２５に与えられる。

次に受信部７の動作を説明する。受信部７に人力した信
号光５は光合波回路８で局部発振光９と合波された後、
光検出器１０で光へテロダイン検波されビート信号１１
に変換される。このビート信号１１は増幅器１２によっ
て所要のレベルにまで増幅され、その後ビート信号１１
から、低域フィルタ１３によって信号光５の強度変調成
分１４が、また高域フィルタ１５によって信号光５の中
間周波信号成分１６がそれぞれ取出される。強度変調成
分１４は増幅器１７で増幅された後積分回路１７で波形
変換され第１の比較信号１９として差動増幅器２０の非
反転端子に入力する。中間周波信号成分１６は周波数弁
別回路２１で復調され、ベースバンド帯の復調出力２２
に変換される。この復調出力２２は、積分回路２３で波
形変換され、第２の比較信号２４として差動増幅器２０
の反転端子に人力すると共に、符号反転回路２５に人力
する。

ここで信号光５と局部発振光９の波長」二の位置関係に
よる復調出力２２の状態を説明する。第２図（Ａ）、（
Ｂ）において、左側の図は波長（横軸）上の信号光５と
局部発振光９の各スペクトル３３．３４を示し、中央の
図は周波数（横軸）上の強度変調成分１４と中間周波信
号成分１６の各スペクトル３５．３６を示し、右側の図
は復調出力２２の波形例を示す。

第２図の（Ａ）、　（Ｂ）を比較すると明らかなように
、信号光５と局部発振光９の波長λＳ、λ、に係る位置
関係が反対になると、復調出力２２の符号極性が互いに
反対になる。従って信号光５と局部発振光９の波長」二
の位置関係が正しくないときには、復調出力２２の符号
極性が反転するので、これを検出して修正する必要が生
じる。

第３図の（Δ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）、　（Ｄ）のそれ
ぞれに、強度変調成分］４、第１の比較信号１９、復調
出力２２、第２の比較信号２４の各波形例を示す。強度
変調成分１４はレベルが低いために雑音が多いが、積分
回路１８によって高周波成分が除かれるので、比較的に
Ｓ／Ｎ比の良い比較信号１９に変換される。

一方積分回路２３は上記積分回路１８と同一の積分定数
に設定されているので、復調出力２２の符号極性が強度
変調成分１４と同じであるときにはその出力である比較
信号も比較信号１９とほぼ相似の波形になる。

上記比較信号１９．２４はほぼ同一レベル、同一位相に
調整して差動増幅器２０に人力されるものとする。この
場合において、もし復調出力２２が正しい符号極性を有
するときには、比較信号１９．２４が相殺されて差動増
幅器２０の出力２６はほぼゼロになり、反対の符号極性
を有するときには比較信号１９．２４の波形が強調され
て差動増幅器２０には大きな出力２６が生じることにな
る。差動増幅器２０の出力２６は符号極性判別回路２７
に入力され、ここでそのレベルが基準値よりも大きい判
別されたときには、符号極性判別回路２７から符号反転
回路２５に制御信号３２が送られ、復調出力２２の符号
極性を反転させる。

反対にレベルが規準値より小さいと判別されたときには
復調出力２２は正しい符号極性であるとみなされ、符号
反転回路２５は復調出力２２をそのままの符号極性で出
力する。

上記実施例において、送信信号４の伝送速度は２８０Ｍ
ｂ／ｓ、波長は１．５５　μｍ、中間周波信号成分１６
の中心周波数ｆ１は８５０ＭＨｚ、周波数偏移量は５０
０ＭＨｚ、低域フィルタ１３の遮断周波数は２５０ＭＨ
２、高域フィルタ１５の遮断周波数は３５０ＭＨｚに設
定している。また第１及び第２の積分回路１８゜２３の
遮断周波数は１０ＭＨｚに選ぶものとする。

また中間周波信号成分１６の中心周波数ｆ１を８５０Ｍ
Ｈｚで安定させるため、前述した如く、中心周波数の周
波数ずれを周波数弁別回路２８で検出し、得られた誤差
信号２９をマイクロプロセッサ３０を介して局部発振光
源３１の印加電流に重畳させて周波数制御を行っている
。

第４図は本発明の第２実施例による光通信システムの構
成を示す。送信部１は前記第１実施例と同じであるので
受信部７のみを示している。この実施例では、マイクロ
プロセッサ３０と局部発振光源３１の間に温度制御回路
３７を設けると共に、前記第１実施例の符号反転回路２
５を備えず、符号極性判別回路２７の出力する制御信号
３２をマイクロプロセッサ３０に与えるように構成して
いる。その他の回路構成は前記第１実施例の場合と同じ
である。

上記構成において、信号光５を光ヘテロゲイン検波して
得たビート信号１１に基づき、低域フィルタ１３、積分
回路１８、高域フィルタ１５、周波数弁別回路２１、積
分回路２３、差動増幅器２０、符号極性判別回路２７等
を介して復調出力２２の符号極性を判別するのは前記第
１実施例の場合と同じである。その後判別結果である制
御信号３２をマイクロプロセッサ３０が読取り、符号極
性が反転している場合には局部発振光源３１の温度制御
回路３７を働かせ、局部発振光９の波長を他方の同調波
長域に変化させる。この結果、信号光５と局部発振光９
の波長関係が正しい配置（第２図（Δ）、（Ｂ）のいず
れか一方の状態）になった場合には、符号極性判別回路
２７の制御信号３２に基づきマイクロプロセッサ３０は
中間周波信号成分１６の中心周波数を所定値に保つよう
局部発振光９の波長制御のみを行い、定常動作状態に入
る。なおこの波長制御は第１実施例の場合と同様に周波
数弁別回路２８、マイクロプロセッサ３０によって行わ
れる。

第５図は本発明の第３実施例による光通信システムの構
成を示し、第６図はこの実施例で用いる光用゛波数弁別
器の特性と復調信号の波形との関係を示す。この実施例
においても送信部１は前記実施例と同一であるので、第
５図は受信部のみを示している。

受信部７に入射した信号光５は、ハーフミラ−３８によ
って２方向に分離され、一方は光周波数弁別器３９に入
射し、他方は光検出器４０に入射する。

′光周波数弁別器３９としてはファブリ・ペロー・エタ
ロンが使用される。この光周波数弁別器３９は第６図に
示す如き光透過特性４５を有し、信号光５の波長と光透
過特性４５の位置を適当に合わせることによって、（Ａ
）、（Ｂ）に示すように信号光５を周波数偏移変調波４
６から光強度変調波４７に変換することができる。この
場合信号光５の波長λ、と光透過特性４５の中心波長λ
。の位置関係の違いに器１０に入射して直ちにベースバ
ンド帯の復調出力２２に変換され、増幅器１２で電気的
に増幅される。

また光検出器４０に入射した信号光５は、ここで強度変
調成分１４が検出され、増幅器１７で電気的に増幅され
る。上記復調出力２２と強度変調成分を用いて、前記第
１実施例と同様に第１及び第２の積分回路１８．２３、
差動増幅器２０、符号極性判別回路２７を介して復調出
力２２の符号極性が判別される。そして符号極性が反転
している場合には符号反転回路２５を動作させて復調出
力２２の符号極性を反転し、正しい符号極性に直す。

また、光周波数弁別器３９の光透過特性４５の中心波長
λＣは、ファブリ・ペロー・エタロンの第１及び第２の
エタロン板４１．４２の間隔を調整することによって変
えることができるので、本実施例では復調出力２２にて
スペース値最少のもとてマーク値がほぼ最大になるよう
に、パルス波高値検出回路４３、駆動回路４４、エタロ
ン板間隔制御用電歪素子（図示せず）を作動させている
。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記
実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内
で種々の変形が可能である。例えば強度変調成分１４と
復調出力２２の比較を積分回路で波形変換した後に行っ
たが、その必要は必ずしもなく、直接に比較することも
できる。また積分回路の代わりに微分回路を用い、波形
の変化方向を比較するように構成することもできる。更
に、強度変調成分１４と復調１」」力２２をそれぞれ識
別回路を通した後に比較することもできる。

また第３実施例については、正しい符号極性を有した復
調出力２２が得られるように、第１及び第２のエタロン
板４１．４２の間隔を制御して光透過特性４５の中心波
長λ。を変えるように構成することができる。

前記各実施例では復調方法として周波数弁別検波の例を
示したが、それ以外の復調方法、例えばフィルタと包絡
線検波器を用いたデュアル・フィルタ検波方法、マーク
とスペースのいずれか一方の帯域成分のみを分離して包
絡線検波する方法等を用いることもできる。

更に本発明は多値周波数変調の場合にも適用できるのは
勿論である。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、受信側お
いて復調信号の符号極性が正しいか否かを判別し、正し
くないときには符号極性を反転するように構成したため
、受信側において常に正しい符号極性を有した復調信号
を得ることのできる周波数偏移変調による光通信方法を
実現できると共に、簡易な回路構成によって信頼性の高
い光通信装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２図
は信号光と局部発振光の波長上の位置関係と復調出力と
の関係を示す説明図、 第３図は受信部の各部の波形図、 第４図は本発明の第２実施例を示す要部ブロック図、 第５図は本発明の第３実施例を示す要部ブロック図、 第６図は光周波数弁別器の特性と入出力関係を示す説明
図である。 １　・・・・・・　送信部 ４　・・・・・・　送信信号 ５　・・・・・・　信号光 ６　・・・・・・　光フアイバ伝送路 ７　・・・・・・　受信部 １４　　・・・・・・　強度変調成分 １６　　・・・・・・　中間周波信号成分２０　　・・
・・・・　差動増幅器 ・　２２　　・・・・・・　復調出力 ２５　　・・・・・・　符号反転回路 ２７　　・・・・・・　符号極性判別回路３１　　・・
・・・・　局部発信光源 代理人　弁理士　　岩　佐　義　幸 （Ａ　）　　強度変宮圏ｂ＼；′うト　１４−の　力に
形イタ１ｊ（Ｂ）　　窮１の几較出７７１’ｌの波形何
箱３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信部からパルス周波数偏移変調された信号光を
   送信し、受信部で前記信号光からパルス信号を復調する
   周波数偏移変調による光通信方法において、受信部に入
   射された信号光から、前記パルス周波数偏移変調に伴っ
   て生じた前記信号光の強度の微少変化分と、前記パルス
   信号とを取出し、この強度の微少変化分の符号極性とパ
   ルス信号の符号極性とを比較し、この比較で得た情報を
   用いて前記信号光を正しい符号極性で復調することを特
   徴とする周波数偏移変調による光信号方法。