JP2003198486A - 双方向光伝送システム及び光送信装置並びに光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光送信装置と複数の光受信装置とがパッシブ
な光ファイバ伝送路で光信号を伝送する光伝送システム
において、単一波長で双方向光伝送を実現する。 【解決手段】 光送信装置１では、周波数軸上の多重さ
れた多チャンネル映像信号などの下り信号を半導体レー
ザ３に入力することで、その光周波数を変調した光信号
（下りＦＭ変調光）を出力する。光送信装置より出力さ
れた下りＦＭ変調光を光受信装置２では、上り信号入力
によってその光周波数を変調する半導体レーザ１５の出
力と合波し、ヘテロダイン検波され２つの光周波数の差
の周波数をもつ信号をＦＭ信号を得る。このＦＭ信号を
ＦＭ復調器１８でＦＭ復調すると、光送信装置に入力さ
れた多チャンネル映像信号などの下り信号と光受信装置
に入力された上り信号とが周波数多重された信号が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パッシブ・ダブル
・スター（ＰＤＳ）型の光ファイバ網を用いて双方向の
通信を行う光伝送システム及び光送信装置並びに光受信
装置に関し、詳細には双方向ＣＡＴＶシステムのよう
に、局側に置かれる送信装置から複数の加入者側の受信
装置に共通の信号を伝送し、加入者側の受信装置から
は、それぞれ別の信号を局側の送信装置に伝送するシス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なパッシブ・ダブル・スター型の
光ファイバ網を用いた光ＣＡＴＶシステムの構成を図１
１に示す。この光ＣＡＴＶシステムは、周波数軸上に多
重された多チャンネルのアナログ、デジタル映像信号な
どを伝送するシステムであり、光送信装置１０１では周
波数軸上に多重された多チャンネル映像信号を半導体レ
ーザ１０３によって光信号に変換してこれをＰＤＳ型光
ファイバ網１１０に送出する。この光信号は光ファイバ
経路上にあるスターカプラ１０５によってＮ分岐され、
分岐された光信号は、それぞれが光ファイバを通じて個
々の光受信装置１０２まで伝送される。光受信装置１０
２では光信号を光電気変換器１０４で光電気変換し、元
の多チャンネル映像信号を得ることができる。

【０００３】しかしながら、このシステムは片方向の下
り信号の伝送機能しかなく、従来の同軸ケーブルを用い
たＣＡＴＶシステムで行われている電話サービスやイン
ターネットサービスが行えない。そこで、これを解決す
るためには、ＰＤＳ型の光ファイバ網で、上記ＣＡＴＶ
システムの光波長を１.５μm帯とし、さらに双方向通信
サービス行うシステムを別途１.３μm帯で行うなどし
て、２つのシステムを波長多重して実現しなければなら
ない（例えばNTT Review Vol.9 No.6 Nov.1997 pp104-1
12など）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ＣＡＴＶシステムの双方向を実現するため
に、１.３μm／１．５μmの両波長帯を使用せねばなら
ず、将来同一のファイバ網で別のサービスを行うことが
不可能になる。

【０００５】そこで、本発明の目的は１.５μm帯（もし
くは１.３μm帯）などの単一波長のみを用いて双方向Ｃ
ＡＴＶサービスなどが可能な双方向光伝送システム及び
光送信装置並びに光受信装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、光送信装置と複数の光受信装置とがパッシ
ブな光ファイバ伝送路で光信号を伝送する双方向光伝送
システムにおける前記光送信装置であって、光信号の光
周波数を前記光受信装置に送信する下り原信号に応じて
ＦＭ光変調する第１の半導体レーザと、前記第１の半導
体レーザの出力する下りＦＭ光信号を前記光ファイバ伝
送路へ出力するとともに、前記光ファイバ伝送路から受
信した前記複数の光受信装置からの上りＦＭ光信号を分
岐する第１の光サーキュレータと、一定波長のローカル
光信号を出力するローカルレーザと、前記第１のサーキ
ュレータにより分岐された上りＦＭ光信号と前記ローカ
ルレーザの出力したローカル光信号とを合波する第１の
光カプラと、前記第１の光カプラにより合波された光信
号から、前記上りＦＭ光信号とローカル光信号のそれぞ
れの光周波数の差に相当するヘテロダインビート信号を
得る第１の光電気変換器と、前記第１の光電気変換器が
出力したヘテロダインビート信号から、前記ローカルレ
ーザの波長と前記複数の光受信装置の各々の出力した光
周波数の差に相当する通過周波数で、各光受信装置が送
出した上りＦＭ変調信号を得る複数のバンドパスフィル
タと、前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれが出力
する上りＦＭ変調信号をＦＭ復調し、各光受信装置が送
出した上り原信号を再現する複数の第１のＦＭ復調器と
を、有することを特徴とする。

【０００７】また、本発明は上記目的を達成するため
に、光送信装置と複数の光受信装置とがパッシブな光フ
ァイバ伝送路で光信号を伝送する双方向光伝送システム
における前記光受信装置又は請求項１に記載の光受信装
置であって、光信号の光周波数を前記光送信装置に送信
する上り原信号に応じてＦＭ光変調する第２の半導体レ
ーザと、前記第２の半導体レーザが出力する上りＦＭ光
信号を２つに分岐する第２の光カプラと、前記光ファイ
バ伝送路から送られてきた前記光送信装置の下りＦＭ光
信号を通過させるとともに、前記第２の光カプラにより
分岐された一方の上りＦＭ光信号を前記光ファイバ伝送
路へ送出する第２の光サーキュレータと、前記第２の光
サーキュレータを通過した下りＦＭ光信号と前記第１の
光カプラにより分岐された他方の上りＦＭ光信号を合波
する第３の光カプラと、前記第３の光カプラにより合波
された光信号から、前記下りＦＭ光信号と上りＦＭ光信
号とでヘテロダインビート信号として２つの光周波数の
差の周波数に相当する電気のＦＭ信号を得る第２の光電
気変換器と、前記第２の光電気変換器が出力するＦＭ信
号をＦＭ復調し、下り原信号と上り原信号を再生する第
２のＦＭ復調器と、前記ＦＭ復調器の出力から下り原信
号のみを抽出するハイパスフィルタとを、備えたことを
特徴とする。上記構成によって、単一波長で光送信装置
に対しＮ個の光受信装置でＰＤＳ型光ファイバ網を利用
して双方向の光伝送が可能となる。さらに光送信装置、
光受信装置共に光信号の受信時にはヘテロダイン検波に
よる受信を行っているため、高感度な受信が可能であ
り、伝送距離やスターカプラの分岐数を拡大することが
できる。

【０００８】本発明はまた、請求項１に記載の光送信装
置において、前記第１の半導体レーザが出力する下りＦ
Ｍ光信号を２つに分岐し、一方の下りＦＭ光信号を前記
第１の光サーキュレータに出力する第４の光カプラと、
前記ローカルレーザが出力するローカル光信号を２つに
分岐して一方を前記第１の光カプラに出力する第５の光
カプラと、前記第４の光カプラにより分岐された他方の
下りＦＭ光信号と前記第５の光カプラにより分岐された
他方のローカル光信号を合波する第６の光カプラと、前
記第６の光カプラが出力する光信号から、第６の光カプ
ラに入力された２つの光信号の差の周波数に相当するヘ
テロダインビート信号を出力する第３の光電気変換器
と、前記第３の光電気変換器が出力するヘテロダインビ
ート信号から前記第１の半導体レーザの光周波数と前記
ローカルレーザの光周波数の差の周波数を検出する周波
数弁別器と、前記周波数弁別器が検出した前記第１の半
導体レーザの光周波数と前記ローカルレーザの光周波数
の差の周波数がゼロもしくは一定となるように前記第１
の半導体レーザの温度を制御する温度制御回路とを、さ
らに備えたことを特徴とする。上記の構成を追加するこ
とで、第１の半導体レーザの光周波数を一定にできるた
め、光受信装置の第３の光電気変換器出力で得られるヘ
テロダインビート信号の周波数も一定となり、安定した
受信が可能となる。

【０００９】本発明はまた、請求項２に記載の光受信装
置において、前記第２のＦＭ復調器の出力から直流成分
を抽出することにより、下りＦＭ光信号と上りＦＭ光信
号の光周波数の差を検出するローパスフィルタと、前記
ローパルフィルタで検出した下りＦＭ光信号と上りＦＭ
光信号の光周波数の差が一定となるように前記第２の半
導体レーザの温度を制御する温度制御回路とを、さらに
備えたことを特徴とする。上記の構成を追加すること
で、第２の半導体レーザの光周波数を一定にできるた
め、光送信装置の第２の光電気変換器出力で得られるヘ
テロダインビート信号の周波数も一定となり安定した受
信が可能となる。また、上記構成によって、第１、第２
の半導体レーザ及びローカルレーザのそれぞれの光周波
数の差は全て一定となる。そのため、光送信装置の第２
の光電気変換器出力で得られるヘテロダインビート信号
と、光受信装置の第３の光電気変換器出力で得られるヘ
テロダインビート信号の周波数を常に一定にできるた
め、光送信装置、光受信装置双方で良好な光信号の受信
が可能となる。

【００１０】本発明はまた、請求項１又は３に記載の光
送信装置において、前記第１の光サーキュレータの代わ
りに第７の光カプラを設けたことを特徴とする。本発明
はまた、請求項２又は４に記載の光受信装置において、
前記第２の光サーキュレータの代わりに第８の光カプラ
を設けたことを特徴とする。これらの構成によって、双
方向光伝送システムを実現できるとともに、さらに光サ
ーキュレータより安価であるためシステムコストを低減
できる。

【００１１】本発明はまた、請求項５に記載の光送信装
置において、前記第１の半導体レーザと第７の光カプラ
の間に第１の光アイソレータを挿入したことを特徴とす
る。本発明はまた、請求項６に記載の光受信装置におい
て、前記第２の半導体レーザと第８の光カプラの間に第
２の光アイソレータを挿入したことを特徴とする。上記
の構成によって、光サーキュレータの代わりに光カプラ
を用いた場合、送信されてきた光信号が半導体レーザに
入力されて、半導体レーザの動作に不具合が生じるのを
防ぐことができる。

【００１２】本発明はまた、請求項１、３、５又は７に
記載の光送信装置において、前記第１のＦＭ復調器の代
わりに、入力レベル振幅に応じて出力電圧が変化するレ
ベル検出回路を設けたことを特徴とする。上記構成で、
バンドパスフィルタの周波数による減衰スロープとレベ
ル検出回路とでＦＭ復調することで、ＦＭ復調器を使っ
た場合と同様、光受信装置から送出された信号を受信す
ることができる。

【００１３】本発明はまた、請求項１、３、５、７又は
９に記載の光送信装置において、前記ローカルレーザが
出力するローカル光信号を２つに分岐して一方を前記第
１の光カプラに出力する第９の光カプラと、前記第９の
光カプラが分岐した他方のローカル光信号の波長を検出
する波長検出器と、前記波長検出器が検出したローカル
光信号の光波長が一定になるように前記ローカルレーザ
の温度を制御する第２の温度制御回路とを、さらに備え
たことを特徴とする。上記構成によって、ローカルレー
ザの光出力の光周波数が安定するため、光受信装置から
送出された光信号とローカルレーザの光出力との光周波
数の差を安定させることができ、第２の光電気変換器で
生成されるヘテロダインビート信号の周波数を安定化さ
せることができ、良好な受信が可能となる。

【００１４】本発明はまた、請求項１、３、５、７、９
又は１０に記載の光送信装置において、前記第１、第
４、第５、第６、第７、第９の光カプラ及び第１の光サ
ーキュレータの全て、もしくは一部を統合して光導波路
で構成したことを特徴とする。本発明はまた、請求項
２、４又は６に記載の光受信装置において、前記第２、
第３、第８の光カプラ及び第２の光サーキュレータの全
てもしくは一部を統合して光導波路で構成したことを特
徴とする。光カプラ及び光サーキュレータを光導波路で
構成することで、集積化し、光送信装置と光受信装置の
小型化が可能となる

【００１５】本発明はまた、請求項１、３、５、７、
９、１０又は１１に記載の光送信装置と、請求項２、
４、６又は８に記載の光受信装置とを、有する双方向光
伝送システムを特徴とする。

【００１６】本発明はまた、請求項１３に記載の双方向
光伝送システムにおいて前記光送信装置が前記光受信装
置へ送出する下り原信号と、前記光受信装置が前記光送
信装置に送出する上り原信号の２信号が、周波数軸上で
重ならないことを特徴とする。上記の方法によって、光
受信装置で受信した光信号と、光受信装置が出力した光
信号を合波し、第３の光電気変換器でヘテロダイン検波
し、その信号をＦＭ復調する場合、ＦＭ復調された信号
内で、光送信装置が光受信装置へ送出した原信号と、光
受信装置が光送信装置に送出した原信号の２信号とが周
波数軸上で干渉せず、光送信装置が光受信装置へ送出し
た下り信号を劣化なく再現することができる。

【００１７】本発明はまた、請求項１３又は１４に記載
の双方向光伝送システムにおいて、前記ローカルレーザ
が出力するローカル光信号の光周波数と前記ローカル光
信号の光周波数と最も近い上りＦＭ光信号の光周波数と
の差の絶対値より、前記複数の光受信装置の上りＦＭ光
信号の光周波数の最大値と最小値の差の絶対値が小さく
なるようにそれぞれの光信号の波長が設定されているこ
とを特徴とする。上記の方法によって、ローカルレーザ
光と光受信装置から送出された光信号とを合波して第１
の光電気変換器でヘテロダイン検波して得られた信号内
で、ローカルレーザが出力した光信号と光受信装置が出
力した光信号との周波数の差から得られる信号と、光受
信装置の出力する光信号どうしの周波数の差から発生す
る信号とが周波数軸上で干渉せず、光受信装置が光送信
装置へ送出した上り原信号を劣化なく再現することがで
きる。

【００１８】本発明はまた、請求項１３から１５のいず
れか１つに記載の双方向光伝送システムにおいて、前記
下り原信号がアナログ映像信号によって搬送波信号をＡ
Ｍ変調した信号、又はデジタル映像信号によって搬送波
信号をＱＡＭ変調した信号を周波数軸上に多重した信号
であることを特徴とする。上記の方法によって、双方向
のＣＡＴＶサービスなどが実現することができる。

【００１９】本発明はまた、請求項１３から１６のいず
れか１つに記載の双方向光伝送システムにおいて、前記
上り原信号がベースバンドのデジタル信号であることを
特徴とする。上記の方法によって、光受信装置から光送
信装置へデータ伝送が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞以下、図面
を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１
は本発明に係る双方向光伝送システムの第１の実施の形
態を示すブロック図、図２は図１のシステムにおける下
り信号を示す説明図、図３は図１のシステムにおける上
り信号を示す説明図である。

【００２１】図１に示すシステムでは、光送信装置１に
対してＮ個の光受信装置（１）〜（Ｎ）２がパッシブ・
ダブル・スター（ＰＤＳ）型の光ファイバ網１２によっ
て接続されている。光送信装置１では、周波数軸上に多
重された多チャンネル映像信号などの下り信号を半導体
レーザ３に入力することで、その光周波数を変調した光
信号（下りＦＭ変調光）を出力する。この下りＦＭ変調
光は光サーキュレータ１１を通り、光送信装置１の出力
としてＰＤＳ型光ファイバ網１２へ送信される。なお、
光送信装置１及び光受信装置２内の光伝送路や光サーキ
ュレータ１１などの光学素子を光導波路で構成すること
により、光送信装置１及び光受信装置２を集積化して小
型化することができる。

【００２２】光送信装置１より出力された下りＦＭ変調
光は、ＰＤＳ型光ファイバ網１２のスターカプラ２６を
通ってＮ個の光送信装置２に入力される。各光受信装置
２では、入力された下りＦＭ変調光が光サーキュレータ
１３を通って光カプラ１４の一方に入力される。各光受
信装置（１）〜（Ｎ）２ではまた、それぞれ上り信号入
力（１）〜（Ｎ）によって変調された半導体レーザ１５
の上りＦＭ変調光が光カプラ１６で分岐され、その一方
が光カプラ１４の他方に入力されて下りＦＭ変調光と合
波されるとともに、その他方が光サーキュレータ１３を
通してＰＤＳ型光ファイバ網１２へと出力される。

【００２３】光カプラ１４で合波された下りＦＭ変調光
と上りＦＭ変調光は、光電気変換器１７によってヘテロ
ダイン検波され、２つの光周波数の差の周波数をもつ信
号を出力する。ここで得られる信号は、下り信号と上り
信号とを合わせてＦＭ変調された電気信号である。この
ＦＭ信号をＦＭ復調器１８でＦＭ復調すると、光送信装
置１に入力された多チャンネル映像信号などの下り信号
と光受信装置２に入力された上り信号とが周波数多重さ
れた信号が得られる。そのため、下り信号と上り信号の
周波数帯をあらかじめ異なるものにしておく必要があ
る。このため、ハイパスフィルタ２５によってＦＭ復調
器１８の出力した信号のうち下り信号のみを抽出し、光
受信装置２の出力として多チャンネル映像信号などの下
り信号を出力する。

【００２４】光受信装置２よりＰＤＳ型光ファイバ網１
２へ出力された上りＦＭ変調光は、他の光受信装置２が
出力するＦＭ変調光と共にＰＤＳ型光ファイバ網１２上
のスターカプラ２６によって合波され、光送信装置１に
送られる 。光送信装置１では光サーキュレータ１１に
よって光カプラ２１の一方に入力される。光カプラ２１
では、Ｎ個の光受信装置２からの上りＦＭ変調光とロー
カルレーザ５の出力するローカル光信号の計Ｎ＋１波の
光信号が合波され、次いでこの光信号が光電気変換器２
２によってヘテロダイン検波され、Ｎ＋１波の光周波数
の差の組み合わせで生じる周波数のヘテロダインビート
信号が得られる。

【００２５】そのうち、各光受信装置２の出力した上り
ＦＭ変調光とローカル光信号との光周波数の差の組み合
わせで発生する各ヘテロダインビート信号をそれぞれバ
ンドパスフィルタ（１）〜（Ｎ）２３で抽出する。ここ
で、抽出された信号は１つのＦＭ変調光を波長一定のロ
ーカル光の光周波数の差の周波数を持つ信号であり、こ
のため、それぞれをＦＭ復調器（１）〜（Ｎ）２４を通
すことでＦＭ復調すると、光受信装置（１）〜（Ｎ）２
に入力された各上り信号（１）〜（Ｎ）を得ることがで
きる。すなわち、バンドパスフィルタ２３及びＦＭ復調
器２４は、光送信装置２の出力する上りＦＭ変調光とロ
ーカルレーザ５が出力するローカル光信号の差の周波数
毎にＮ個設けることで、Ｎ個の光受信装置２から送信さ
れる各上り信号を受信することができる。

【００２６】図２は光送信装置１に入力された下り信号
が伝送され、光受信装置２で再び下り信号が出力される
過程での電気信号、光信号のスペクトラムの一例を示
す。図２（ａ）は光送信装置１に入力された９０ＭＨｚ
〜８００ＭＨｚの周波数軸上に多重された多チャンネル
の映像信号を示し、図２（ｂ）はこの映像信号が半導体
レーザ３によって１〜４ＧＨｚ程度の幅で変調された光
信号（下りＦＭ変調光）を示す。この下りＦＭ変調光は
ＰＤＳ型光ファイバ網１２で伝送され光受信装置２に入
力される。

【００２７】一方、光受信装置２では、図２（ｃ）に示
すような上り信号のベースバンドデジタル信号を同様に
半導体レーザ１５によって図２（ｄ）のような光周波数
が数十ＭＨｚ程度の幅で変調された光信号（上りＦＭ変
調光）を出力する。その一部を光カプラ１６で分岐し、
光受信装置２に入力された下りＦＭ信号と光カプラ１４
で合波すると、図２（ｅ）に示すようなスペクトラムと
なる。

【００２８】この２つの光信号を光電気変換器１７でヘ
テロダイン検波すると、図２（ｆ）に示すように２つの
光信号の光周波数の差に相当する電気信号が得られる。
このとき入力される２つの光信号は共にＦＭ変調されて
いるため、２つのＦＭ変調性分が足し合わされたＦＭ信
号が得られる。このＦＭ信号をＦＭ復調器１８で復調す
ると、図２（ｇ）に示すように下り信号と上り信号が周
波数軸上に多重された信号が得られる。次いで図２
（ｇ）に示す信号の高域の下り信号のみを抽出すること
で、図２（ｈ）に示すように下り信号が光受信装置２で
得られる。

【００２９】図３は光受信装置２に入力された上り信号
が伝送され、光送信装置１で再び上り信号が出力される
過程での電気信号、光信号のスペクトラムの一例を示
す。図３（ａ）に示すように光受信装置２に入力された
上り信号は、半導体レーザ１５で図３（ｂ）に示すよう
な光周波数が数十ＭＨｚ程度の幅で変調された光信号
（上りＦＭ変調光）となる。この上りＦＭ変調光はＰＤ
Ｓ型光ファイバ網１２で伝送され、さらにスターカプラ
２６において他の光受信装置２から出力された計Ｎ波の
それぞれ中心波長の異なったＦＭ変調光と合波され、図
３（ｃ）に示すようなＮ波の上りＦＭ変調光が光送信装
置１に入力される。

【００３０】光送信装置１ではさらに、これと図３
（ｄ）に示すように波長一定のローカルレーザ５の出力
するローカル信号光とを光カプラ２１で合波させると、
図３（ｅ）に示すようなスペクトラムとなる。次いで、
これを光電気変換器２２でヘテロダイン検波すると、図
３（ｅ）に示したそれぞれの光周波数の差の周波数に電
気の信号が得られ、図３（ｆ）に示すように上りＦＭ変
調光とローカル信号光との組み合わせや上りＦＭ変調光
どうしの組み合わせの信号が得られる。ここで、必要な
信号はローカル信号光と上りＦＭ変調光との組み合わせ
であり、この組み合わせによる信号は、それぞれの上り
ＦＭ変調光の周波数変調が電気のＦＭ信号に変換された
ものである。そこで、図３（ｇ）に示すようにこの電気
のＦＭ信号をバンドパスフィルタ２３で抽出し、次いで
図３（ｈ）に示すようにそれをＦＭ復調器２４で復調す
ることで、元の上り信号が得られる。

【００３１】以上のように、本発明双方向光伝送システ
ムでは、ＰＤＳ型光ファイバ網１２で単一波長帯のみで
双方向の光伝送が実現することができる。さらに光送信
装置１、光受信装置２共に光信号の受信時にはヘテロダ
イン検波による受信を行っているため、高感度な受信が
可能であり、伝送距離やスターカプラの分岐数を拡大す
ることができる。

【００３２】＜第２の実施の形態＞図４は本発明の第２
の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第２の実
施の形態の双方向光伝送システムでは、第１の実施の形
態の双方向光伝送システムの光送信装置１に対して、半
導体レーザ３と光サーキュレータ１１の間に、半導体レ
ーザ３の出力する光信号の一部を分岐する光カプラ４
と、ローカルレーザ５と光カプラ２１の間に、ローカル
レーザ５が出力する光信号の一部を分岐する光カプラ６
と、上記光カプラ４と光カプラ６が出力する光信号を合
波する光カプラ７と、光カプラ７が出力する光信号か
ら、光カプラ７に入力された２つの光信号の差の周波数
に相当するヘテロダインビート信号を出力する光電気変
換器８と、光電気変換器８が出力するヘテロダインビー
ト信号から半導体レーザ３の光周波数とローカルレーザ
５の光周波数の差の周波数を検出する周波数弁別器９
と、周波数弁別器９が検出した半導体レーザ３の光周波
数とローカルレーザ５の光周波数の差の周波数がゼロも
しくは一定となるように半導体レーザ３の温度を制御す
る温度制御回路１０とが追加されている。光受信装置２
は第１の実施の形態と同じ構成である。

【００３３】上記の構成を光送信装置１に追加して、半
導体レーザ３が出力する下りＦＭ変調光とローカルレー
ザ５の出力するローカル信号光の光中心周波数の差が一
定になるように制御することにより、光受信装置２の光
電気変換器１７の出力で生成するヘテロダインビート信
号内のＦＭ信号の中心周波数も一定となり、安定した受
信が可能となる。

【００３４】＜第３の実施の形態＞図５に本発明の第３
の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第３の実
施の形態の双方向光伝送システムでは、第１の実施の形
態の双方向光伝送システムの光受信装置２に対して、Ｆ
Ｍ復調器１８の出力から直流成分を抽出することで光送
信装置１から送信された光信号と半導体レーザ１５が出
力する光信号の光周波数の差を検出するローパスフィル
タ１９と、ローパルフィルタ１９で検出した光送信装置
１から送信された光信号と半導体レーザ１５が出力する
光信号の光周波数の差が一定となるように半導体レーザ
１５の温度を制御する温度制御回路２０とが追加されて
いる。光送信装置１は第１の実施の形態と同じ構成であ
る。

【００３５】上記の構成を光受信装置２に追加すること
で、半導体レーザ１５の出力する上りＦＭ変調光の光周
波数を一定にできるため、光送信装置１の光電気変換器
２２の出力で生成するヘテロダインビート信号内のＦＭ
信号の中心周波数も一定となり安定した受信が可能とな
る。

【００３６】＜第４の実施の形態＞図６に本発明の第４
の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第４の実
施の形態の双方向光伝送システムでは、第１の実施の形
態の双方向光伝送システムの光送信装置１において、半
導体レーザ３と光サーキュレータ１１の間に、半導体レ
ーザ３の出力する光信号の一部を分岐する光カプラ４
と、ローカルレーザ５と光カプラ２１の間に、ローカル
レーザ５が出力する光信号の一部を分岐する光カプラ６
と、光カプラ４と光カプラ６が出力する光信号を合波す
る光カプラ７と、光カプラ７が出力する光信号から、光
カプラ７に入力された２つの光信号の差の周波数に相当
するヘテロダインビート信号を出力する光電気変換器８
と、光電気変換器８が出力するヘテロダインビート信号
から半導体レーザ３の光周波数とローカルレーザ５の光
周波数の差の周波数を検出する周波数弁別器９と、周波
数弁別器９が検出した半導体レーザ３の光周波数とロー
カルレーザ５の光周波数の差の周波数がゼロもしくは一
定となるように半導体レーザ３の温度を制御する温度制
御回路とを追加している。

【００３７】さらに光受信装置２では、ＦＭ復調器１８
の出力から直流成分を抽出することで光送信装置１から
送信された下りＦＭ変調光と半導体レーザ１５が出力す
る上りＦＭ変調光の光周波数の差を検出するローパスフ
ィルタ１９と、ローパルフィルタ１９で検出した光送信
装置１から送信された光信号と半導体レーザ１５が出力
する光信号の光周波数の差が一定となるように半導体レ
ーザ１５の温度を制御する温度制御回路２０とを追加し
ている。すなわち、第２の実施の形態の光送信装置１と
第３の実施の形態の光受信装置２が組み合わされてい
る。

【００３８】光送信装置１及び光受信装置２に上記構成
を追加することで、半導体レーザ３，１５及びローカル
レーザ５のそれぞれの光周波数の差は全て一定となる。
そのため、光送信装置１の光電気変換器２２で得られる
ヘテロダインビート信号と、光受信装置２の光電気変換
器１７で得られるヘテロダインビート信号の周波数を常
に一定にできるため、光送信装置１、光受信装置２の双
方で良好な光信号の受信が可能となる。

【００３９】＜第５の実施の形態＞図７に本発明の第５
の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第５の実
施の形態の双方向光伝送システムでは、第１の実施例の
双方向光伝送システムの光送信装置１においては光サー
キュレータ１１の代わりに光カプラ２７を、光受信装置
２においては光サーキュレータ１３の代わりに光カプラ
２８が設けられている。これらの構成によっても、双方
向光伝送システムは実現でき、さらに光カプラ２７、２
８は光サーキュレータ１１、１３に対して安価であるた
めシステムコストを低減できる。

【００４０】＜第６の実施の形態＞図８に本発明の第６
の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第６の実
施の形態の双方向光伝送システムでは、第５の実施の形
態の双方向光伝送システムの光送信装置１においては、
光カプラ２７と半導体レーザ３の間に光アイソレータ２
９を挿入し、光受信装置２においては光カプラ２８と半
導体レーザ１５の間に光アイソレータ３０を挿入したこ
とを特徴とする。

【００４１】上記の構成によって、光サーキュレータ１
１、１３の代わりに光カプラ２７、２８を用いた場合、
送信されてきた光信号が半導体レーザ３及び半導体レー
ザ１５に入力されて、半導体レーザ３、１５の動作に不
具合が生じるのを防ぐことができる。

【００４２】＜第７の実施の形態＞図９に本発明の第７
の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第７の実
施の形態の双方向光伝送システムでは、第１〜６の実施
の形態の双方向光伝送システムの光送信装置１において
ＦＭ復調器（１）〜（Ｎ）２４を、入力レベル振幅に応
じて出力電圧が変化するレベル検出回路（１）〜（Ｎ）
３１に代えたことを特徴とする。

【００４３】上記構成によってバンドパスフィルタ２３
の周波数による減衰スロープとレベル検出回路３１とで
ＦＭ復調することで、ＦＭ復調器２４を使った場合と同
様に光受信装置２から送出された信号を受信することが
できる。

【００４４】＜第８の実施の形態＞図１０に本発明の第
８の実施の形態の双方向光伝送システムを示す。第８の
実施の形態の双方向光伝送システムでは、第１〜７の実
施の形態の双方向光伝送システムにおいて、光送信装置
１は、ローカルレーザ５が出力する光信号の一部を分岐
する光カプラ２１と、光カプラ２１が分岐したローカル
レーザ５が出力する光信号の波長をモニタする波長検出
器３２と、波長検出器３２が検出したローカルレーザ５
の光波長が一定になるようにローカルレーザ５の温度を
制御する温度制御回路３３と追加したことを特徴とす
る。

【００４５】上記構成によってローカルレーザ５の光出
力の光周波数が安定するため、光受信装置２から送出さ
れた光信号とローカルレーザ５の光出力との光周波数の
差を安定させることができ、光電気変換器２２で生成さ
れるヘテロダインビート信号の周波数を安定化させるこ
とができ、良好な受信が可能となる。

【００４６】また、本発明によれば、ローカルレーザ５
が出力するローカル光信号の光周波数とローカル光信号
の光周波数と最も近い上りＦＭ光信号の光周波数との差
の絶対値より、複数の光受信装置２の上りＦＭ光信号の
光周波数の最大値と最小値の差の絶対値が小さくなるよ
うにそれぞれの光信号の波長を設定することにより、ロ
ーカルレーザ光と光受信装置２から送出された光信号と
を合波して第１の光電気変換器２２でヘテロダイン検波
して得られた信号内で、ローカルレーザ５が出力した光
信号と光受信装置２が出力した光信号との周波数の差か
ら得られる信号と、光受信装置２の出力する光信号どう
しの周波数の差から発生する信号とが周波数軸上で干渉
せず、光受信装置２が光送信装置１へ送出した上り原信
号を劣化なく再現することができる。

【００４７】また、本発明によれば、下り原信号とし
て、アナログ映像信号によって搬送波信号をＡＭ変調し
た信号や、デジタル映像信号によって搬送波信号をＱＡ
Ｍ変調した信号を周波数軸上に多重した信号を用いるこ
とにより、双方向のＣＡＴＶサービスなどが実現するこ
とができる。さらに、上り原信号としてベースバンドの
デジタル信号を用いることにより、光受信装置２から光
送信装置１へのデータ伝送が可能となる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｐ
ＤＳ型光ファイバ網で単一波長帯のみで双方向の光伝送
システムを実現することができる。さらに光送信装置、
光受信装置共に光信号の受信時にはヘテロダイン検波に
よる受信を行っているため、高感度な受信が可能であ
り、伝送距離やスターカプラの分岐数を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る双方向光伝送システムの第１の実
施の形態を示すブロック図

【図２】図１のシステムにおける下り信号のスペクトラ
ムを示す説明図

【図３】図１のシステムにおける上り信号のスペクトラ
ムを示す説明図

【図４】本発明の第２の実施の形態の双方向光伝送シス
テムを示すブロック図

【図５】本発明の第３の実施の形態の双方向光伝送シス
テムを示すブロック図

【図６】本発明の第４の実施の形態の双方向光伝送シス
テムを示すブロック図

【図７】本発明の第５の実施の形態の双方向光伝送シス
テムを示すブロック図

【図８】本発明の第６の実施の形態の双方向光伝送シス
テムを示すブロック図

【図９】本発明の第７の実施の形態の双方向光伝送シス
テムを示すブロック図

【図１０】本発明の第８の実施の形態の双方向光伝送シ
ステムを示すブロック図

【図１１】ＰＤＳ光伝送システムを示すブロック図

【符号の説明】

１ 光送信装置 ２ 光受信装置 ３、１５ 半導体レーザ ４、６、７、１４、１６、２１、２７、２８ 光カプラ ５ ローカルレーザ ８、１７、２２ 光電気変換器 ９ 周波数弁別器 １０、２０、３３ 温度制御回路 １１、１３ 光サーキュレータ １２、１１０ ＰＤＳ型光ファイバ網 １８、２４ ＦＭ復調器 １９ ローパスフィルタ ２３ バンドパスフィルタ ２５ ハイパスフィルタ ２６、１０５ スターカプラ ２９、３０ 光アイソレータ ３１ レベル検出回路 ３２ 波長検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/152 10/20

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光送信装置と複数の光受信装置とがパッ
   シブな光ファイバ伝送路で光信号を伝送する双方向光伝
   送システムにおける前記光送信装置であって、 光信号の光周波数を前記光受信装置に送信する下り原信
   号に応じてＦＭ光変調する第１の半導体レーザと、 前記第１の半導体レーザの出力する下りＦＭ光信号を前
   記光ファイバ伝送路へ出力するとともに、前記光ファイ
   バ伝送路から受信した前記複数の光受信装置からの上り
   ＦＭ光信号を分岐する第１の光サーキュレータと、 一定波長のローカル光信号を出力するローカルレーザ
   と、前記第１のサーキュレータにより分岐された上りＦ
   Ｍ光信号と前記ローカルレ ーザの出力したローカル光信号とを合波する第１の光カ
   プラと、 前記第１の光カプラにより合波された光信号から、前記
   上りＦＭ光信号とローカル光信号のそれぞれの光周波数
   の差に相当するヘテロダインビート信号を得る第１の光
   電気変換器と、 前記第１の光電気変換器が出力したヘテロダインビート
   信号から、前記ローカルレーザの波長と前記複数の光受
   信装置の各々の出力した光周波数の差に相当する通過周
   波数で、各光受信装置が送出した上りＦＭ変調信号を得
   る複数のバンドパスフィルタと、 前記複数のバンドパスフィルタのそれぞれが出力する上
   りＦＭ変調信号をＦＭ復調し、各光受信装置が送出した
   上り原信号を再現する複数の第１のＦＭ復調器とを、 有する双方向光伝送システムの光送信装置。
2. 【請求項２】 光送信装置と複数の光受信装置とがパッ
   シブな光ファイバ伝送路で光信号を伝送する双方向光伝
   送システムにおける前記光受信装置又は請求項１に記載
   の光受信装置であって、 光信号の光周波数を前記光送信装置に送信する上り原信
   号に応じてＦＭ光変調する第２の半導体レーザと、 前記第２の半導体レーザが出力する上りＦＭ光信号を２
   つに分岐する第２の光カプラと、 前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光送信装置
   の下りＦＭ光信号を通過させるとともに、前記第２の光
   カプラにより分岐された一方の上りＦＭ光信号を前記光
   ファイバ伝送路へ送出する第２の光サーキュレータと、 前記第２の光サーキュレータを通過した下りＦＭ光信号
   と前記第１の光カプラにより分岐された他方の上りＦＭ
   光信号を合波する第３の光カプラと、 前記第３の光カプラにより合波された光信号から、前記
   下りＦＭ光信号と上りＦＭ光信号とでヘテロダインビー
   ト信号として２つの光周波数の差の周波数に相当する電
   気のＦＭ信号を得る第２の光電気変換器と、 前記第２の光電気変換器が出力するＦＭ信号をＦＭ復調
   し、下り原信号と上り原信号を再生する第２のＦＭ復調
   器と、 前記ＦＭ復調器の出力から下り原信号のみを抽出するハ
   イパスフィルタとを、 備えたことを特徴とする光受信装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光送信装置において、 前記第１の半導体レーザが出力する下りＦＭ光信号を２
   つに分岐し、一方の下りＦＭ光信号を前記第１の光サー
   キュレータに出力する第４の光カプラと、 前記ローカルレーザが出力するローカル光信号を２つに
   分岐して一方を前記第１の光カプラに出力する第５の光
   カプラと、 前記第４の光カプラにより分岐された他方の下りＦＭ光
   信号と前記第５の光カプラにより分岐された他方のロー
   カル光信号を合波する第６の光カプラと、 前記第６の光カプラが出力する光信号から、第６の光カ
   プラに入力された２つの光信号の差の周波数に相当する
   ヘテロダインビート信号を出力する第３の光電気変換器
   と、 前記第３の光電気変換器が出力するヘテロダインビート
   信号から前記第１の半導体レーザの光周波数と前記ロー
   カルレーザの光周波数の差の周波数を検出する周波数弁
   別器と、 前記周波数弁別器が検出した前記第１の半導体レーザの
   光周波数と前記ローカルレーザの光周波数の差の周波数
   がゼロもしくは一定となるように前記第１の半導体レー
   ザの温度を制御する温度制御回路とを、 さらに備えたことを特徴とする光送信装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の光受信装置において、 前記第２のＦＭ復調器の出力から直流成分を抽出するこ
   とにより、下りＦＭ光信号と上りＦＭ光信号の光周波数
   の差を検出するローパスフィルタとを、 前記ローパルフィルタで検出した下りＦＭ光信号と上り
   ＦＭ光信号の光周波数の差が一定となるように前記第２
   の半導体レーザの温度を制御する温度制御回路とを、 さらに備えたことを特徴とする光受信装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は３に記載の光送信装置にお
   いて、 前記第１の光サーキュレータの代わりに第７の光カプラ
   を設けたことを特徴とする光送信装置。
6. 【請求項６】 請求項２又は４に記載の光受信装置にお
   いて、 前記第２の光サーキュレータの代わりに第８の光カプラ
   を設けたことを特徴とする光受信装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の光送信装置において、 前記第１の半導体レーザと第７の光カプラの間に第１の
   光アイソレータを挿入したことを特徴とする光送信装
   置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の光受信装置において、 前記第２の半導体レーザと第８の光カプラの間に第２の
   光アイソレータを挿入したことを特徴とする光受信装
   置。
9. 【請求項９】 請求項１、３、５又は７に記載の光送信
   装置において、 前記第１のＦＭ復調器の代わりに、入力レベル振幅に応
   じて出力電圧が変化するレベル検出回路を設けたことを
   特徴とする光送信装置。
10. 【請求項１０】 請求項１、３、５、７又は９に記載の
    光送信装置において、 前記ローカルレーザが出力するローカル光信号を２つに
    分岐して一方を前記第１の光カプラに出力する第９の光
    カプラと、 前記第９の光カプラが分岐した他方のローカル光信号の
    波長を検出する波長検出器と、 前記波長検出器が検出したローカル光信号の光波長が一
    定になるように前記ローカルレーザの温度を制御する第
    ２の温度制御回路とを、さらに備えたことを特徴とする
    光送信装置。
11. 【請求項１１】 請求項１、３、５、７、９又は１０に
    記載の光送信装置において、 前記第１、第４、第５、第６、第７、第９の光カプラ及
    び第１の光サーキュレータの全て、もしくは一部を統合
    して光導波路で構成したことを特徴とする光送信装置。
12. 【請求項１２】 請求項２、４又は６に記載の光受信装
    置において、 前記第２、第３、第８の光カプラ及び第２の光サーキュ
    レータの全てもしくは一部を統合して光導波路で構成し
    たことを特徴とする光受信装置。
13. 【請求項１３】 請求項１、３、５、７、９、１０又は
    １１に記載の光送信装置と、 請求項２、４、６又は８に記載の光受信装置とを、 有する双方向光伝送システム。
14. 【請求項１４】 前記光送信装置が前記光受信装置へ送
    出する下り原信号と、前記光受信装置が前記光送信装置
    に送出する上り原信号の２信号が、周波数軸上で重なら
    ないことを特徴とする請求項１３に記載の双方向光伝送
    システム。
15. 【請求項１５】 前記ローカルレーザが出力するローカ
    ル光信号の光周波数と前記ローカル光信号の光周波数と
    最も近い上りＦＭ光信号の光周波数との差の絶対値よ
    り、前記複数の光受信装置の上りＦＭ光信号の光周波数
    の最大値と最小値の差の絶対値が小さくなるようにそれ
    ぞれの光信号の波長が設定されていることを特徴とする
    請求項１３又は１４に記載の双方向光伝送システム。
16. 【請求項１６】 前記下り原信号がアナログ映像信号に
    よって搬送波信号をＡＭ変調した信号、又はデジタル映
    像信号によって搬送波信号をＱＡＭ変調した信号を周波
    数軸上に多重した信号であることを特徴とする請求項１
    ３から１５のいずれか１つに記載の双方向光伝送システ
    ム。
17. 【請求項１７】 前記上り原信号がベースバンドのデジ
    タル信号であることを特徴とする請求項１３から１６の
    いずれか１つに記載の双方向光伝送システム。