JP7723334B2 - 光送信装置、光送信方法及び光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光送信装置、光送信方法及び光通信システムに関する。
本願は、２０２２年９月８日に国際出願されたＰＣＴ／ＪＰ２０２２／０３３７３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

周波数分割多重（FDM : Frequency Division Multiplexing）信号を周波数変調（FM : Frequency Modulation）信号に一括変換する方式の光通信システムが、映像信号の配信システムに導入されている（非特許文献１参照）。以下、周波数変調信号への一括変換を「ＦＭ一括変換」という。非特許文献１における映像信号は、ケーブルテレビ信号（帯域：９０～７７０ＭＨｚ）と、放送衛星及び通信衛星の右旋円偏波の中間周波数信号（ＢＳ／ＣＳ右旋ＩＦ信号）（帯域：１．０～２．１ＧＨｚ）と、放送衛星及び通信衛星の左旋円偏波の中間周波数信号（ＢＳ／ＣＳ左旋ＩＦ信号）（２．２～３．２ＧＨｚ）とを含む多チャンネル映像信号である。

R.Miyatake, T.Shitaba, A.Tanabe, Y.Fukada, T.Yoshida, "Optical transmission experiment on FM conversion method with wideband phase modulation," IEICE Communications Express, Vol.1, 1-6, 2021.

ＦＭ一括変換を実行する光通信システムの光受信装置では、周波数分割多重信号の復調方式として遅延検波方式が採用されているので、光信号の帯域幅を現状の帯域幅（Ｗ＝３．２ＧＨｚ）以上に拡大することは困難である。このため、例えば、帯域幅「Ｗ」と比較して２倍の帯域幅「２Ｗ」の光信号（広帯域信号）が送信される場合には、光通信システムは２本の信号系統を単純に並列に備えることになる。光通信システムの光送信装置は、周波数変調信号（ＦＭ信号）の波長多重信号を、帯域幅「Ｗ」の信号系統ごとに、光受信装置に送信する。

しかしながら、信号系統の並列化によって、光通信システムの光送信装置では、発振器（レーザーダイオード）の個数と光強度変調器の個数とが、それぞれ２倍になる。また、光通信システムの光受信装置では、光検出器（フォトダイオード）の個数が２倍になる。このように、ＦＭ一括変換された広帯域信号を低コストで送信及び受信することができないという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、ＦＭ一括変換された広帯域信号を低コストで送信及び受信することが可能である光送信装置、光送信方法及び光通信システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、第１発振周波数の第１レーザー光と第２発振周波数の第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成する第１一括変換部と、前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換する第１周波数変換器と、前記第１レーザー光と、前記第２レーザー光又は第３発振周波数の第３レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成する第２一括変換部と、前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する加算器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する光強度変調器とを備え、前記第１周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と前記第２発振周波数との差の絶対値に等しく、前記第２周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と、前記第２発振周波数又は前記第３発振周波数との差の絶対値に等しい、光送信装置である。

本発明の一態様は、光送信装置が実行する光送信方法であって、第１発振周波数の第１レーザー光と第２発振周波数の第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成するステップと、前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換するステップと、前記第１レーザー光と、前記第２レーザー光又は第３発振周波数の第３レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成するステップと、前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算するステップと、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成するステップとを含み、前記第１周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と前記第２発振周波数との差の絶対値に等しく、前記第２周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と、前記第２発振周波数又は前記第３発振周波数との差の絶対値に等しい、光送信方法である。

本発明の一態様は、光送信装置と光受信装置とを備える光通信システムであって、前記光送信装置は、第１発振周波数の第１レーザー光と第２発振周波数の第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成する第１一括変換部と、前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換する第１周波数変換器と、前記第１レーザー光と、前記第２レーザー光又は第３発振周波数の第３レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成する第２一括変換部と、前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する加算器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する光強度変調器とを有し、前記光受信装置は、前記光強度変調された光信号を、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とに変換する光検出器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とから、前記第１周波数変調信号を抽出する第１帯域濾波器と、抽出された前記第１周波数変調信号に対して遅延検波処理を実行することによって、前記第１狭帯域信号を生成する第１遅延検波器と、前記第１狭帯域信号の高周波成分を除去する第１低域通過濾波器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とから、周波数が変更された前記第２周波数変調信号を抽出する第２帯域濾波器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号の周波数を前記第１周波数変調信号の周波数と同じにすることによって、前記第２周波数変調信号を生成する第１周波数逆変換器と、前記第２周波数変調信号に対して遅延検波処理を実行することによって、前記第３狭帯域信号を生成する第２遅延検波器と、前記第３狭帯域信号の高周波成分を除去する第２低域通過濾波器と、高周波成分が除去された前記第３狭帯域信号に基づいて前記第２狭帯域信号を生成する第２周波数逆変換器とを有し、前記第１周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と前記第２発振周波数との差の絶対値に等しく、前記第２周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と、前記第２発振周波数又は前記第３発振周波数との差の絶対値に等しい、光通信システムである。

本発明により、ＦＭ一括変換された広帯域信号を低コストで送信及び受信することが可能である。

第１実施形態における、光通信システムの構成例を示す図である。 第１実施形態における、光送信装置の動作例を示すフローチャートである。 第１実施形態における、光受信装置の動作例を示すフローチャートである。 第１実施形態との比較例における、光通信システムの構成例を示す図である。 第２実施形態における、光通信システムの構成例を示す図である。 第２実施形態における、光送信装置の動作例を示すフローチャートである。 第２実施形態における、光受信装置の動作例を示すフローチャートである。 第２実施形態との比較例における、光通信システムの構成例を示す図である。 第３実施形態における、光通信システムの構成例を示す図である。 各実施形態における、光通信装置のハードウェア構成例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における、光通信システム１ａの構成例を示す図である。光通信システム１ａは、光信号を用いて通信するシステムである。光通信システム１ａは、光送信装置２ａと、伝送路３と、光受信装置４ａとを備える。

光送信装置２ａ（光加入者線端局装置）は、例えば、Ｖ－ＯＬＴ（Video - Optical Line Terminal)である。光送信装置２ａは、帯域分割器２０と、第１発振器２１と、第２発振器２２と、一括変換部２３と、周波数変換器２４と、一括変換部２５と、周波数変換器２６と、加算器２７と、光強度変調器２８とを備える。一括変換部２３は、位相変調器２３１と、光検出器２３２とを備える。一括変換部２５は、位相変調器２５１と、光検出器２５２とを備える。ここで、第１信号系統の一括変換部２３は、第１発振器２１及び第２発振器２２を、第２信号系統の一括変換部２５と共用する。伝送路３は、光伝送路であり、例えば光ファイバを有する。

光受信装置４ａ（光回線終端装置）は、例えば、Ｖ－ＯＮＵ（Video - Optical Network Unit）である。光受信装置４ａは、光検出器４０と、帯域濾波器４１と、遅延検波器４２と、低域通過濾波器４３と、合波器４４と、帯域濾波器４５と、周波数逆変換器４６と、遅延検波器４７と、低域通過濾波器４８と、周波数逆変換器４９とを備える。

まず、光送信装置２ａの詳細について説明する。
帯域分割器２０には、帯域幅「２Ｗ」の信号（広帯域の周波数分割多重信号）が、例えばヘッドエンド装置（不図示）から入力される。帯域分割器２０は、帯域幅「２Ｗ」の信号を、任意の案分割合で案分された帯域幅の各信号（各狭帯域信号）に、周波数軸上で分割する。例えば、帯域分割器２０は、帯域幅「２Ｗ」の信号を周波数軸上で等分割してもよいし、帯域幅「２Ｗ」の信号を任意の案分割合で不等分割してもよい。以下では、帯域分割器２０は、帯域幅「２Ｗ」の信号を、一例として帯域幅「Ｗ」の各信号に、周波数軸上で等分割する。

帯域分割器２０は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」（第１中心周波数）の狭帯域信号（狭帯域の周波数分割多重信号）を、位相変調器２３１に出力する。帯域分割器２０は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」（第２中心周波数）の狭帯域信号（狭帯域の周波数分割多重信号）を、周波数変換器２４に出力する。

第１発振器２１は、第１発振周波数のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第１発振器２１は、第１発振周波数のレーザー光（第１レーザー光）を、位相変調器２３１及び位相変調器２５１に出力する。

第２発振器２２は、第２発振周波数のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第２発振器２２は、第２発振周波数のレーザー光（第２レーザー光）を、光検出器２３２及び光検出器２５２に出力する。

第１信号系統において、一括変換部２３は、ＦＭ一括変換（周波数変調一括変換）を実行する機能部である。一括変換部２３は、帯域分割器２０から入力された狭帯域信号に対してＦＭ一括変換を実行することによって、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」を生成する。

位相変調器２３１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第１狭帯域信号）と、第１発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する。光検出器２３２（フォトダイオード）は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」（電気信号）に変換する。光検出器２３２は、第１ＦＭ信号を加算器２７に出力する。

第２信号系統において、周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号（第２狭帯域信号）を、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第３狭帯域信号）に変換する。ここで、周波数変換器２４は、光の漏れ込み量が閾値以下となるように、又は、光信号の信号対干渉信号比が一定以下となるように、周波数を変換する。周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号を、位相変調器２５１に出力する。

第２信号系統において、一括変換部２５は、周波数変調一括変換（ＦＭ一括変換）を実行する機能部である。一括変換部２５は、周波数変換器２４から入力された狭帯域信号に対してＦＭ一括変換を実行することによって、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」を生成する。

位相変調器２５１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号と、第２発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する。光検出器２５２（フォトダイオード）は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」（電気信号）に変換する。光検出器２５２は、第２ＦＭ信号を周波数変換器２６に出力する。

なお、第１実施形態におけるＦＭ一括変換後の第１ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第２発振周波数との差（絶対値）である。同様に、第１実施形態におけるＦＭ一括変換後の第２ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第２発振周波数との差（絶対値）である。したがって、第１実施形態におけるＦＭ一括変換後の第１ＦＭ信号の中心周波数と、第１実施形態におけるＦＭ一括変換後の第２ＦＭ信号の中心周波数とは等しい。

第２信号系統において、周波数変換器２６は、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」と第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」との周波数軸上での重なりが十分小さくなるように（ＦＭ信号同士の干渉による通信品質の劣化が十分小さくなるように）、第２ＦＭ信号の周波数を変更する。例えば、周波数変換器２６は、決定された周波数変換量に応じて、第２ＦＭ信号の中心周波数を変更する。これによって、周波数変換器２６は、周波数が変更された第２ＦＭ信号として、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」（電気信号）を生成する。

第２ＦＭ信号の周波数変換量の決定方法は、特定の決定方法に限定されない。例えば、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」と第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」とが周波数軸上で離れるほど干渉量が少なくなると考えられる。そこで、周波数変換器２６は、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」と第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」との干渉量が所定量「α」となる周波数変換量（第１周波数変換量）よりも多い周波数変換量（第２周波数変換量）を、第２ＦＭ信号の周波数変換量と決定してもよい。所定量「α」は、例えば、通信品質の仕様に基づいて予め定められる。これによって、通信品質の仕様に基づいて最適化された周波数変換量に応じて、干渉量を確実に抑制することができる。また例えば、周波数変換器２６は、通信品質の仕様等に基づいて予め定められた周波数変換量を、一律に、第２ＦＭ信号の周波数変換量と決定してもよい。

加算器２７は、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」と第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」とを、周波数軸上で加算する。光強度変調器２８は、加算されたＦＭ信号（加算結果）に対して、光強度変調を実行する。これによって、光強度変調器２８は、光強度変調された光信号を生成する。光強度変調器２８は、光強度変調された光信号を、伝送路３に出力する。伝送路３は、光強度変調された光信号（広帯域信号）を、光受信装置４ａに伝送する。

次に、光受信装置４ａの詳細について説明する。
光検出器４０には、光強度変調された光信号（広帯域信号）が、伝送路３から入力される。すなわち、光検出器４０には、第１ＦＭ信号及び第２ＦＭ信号を含む光信号（波長多重信号）が、伝送路３から入力される。光検出器４０は、光強度変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」と第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」とを含む電気信号に変換する。光検出器４０は、変換された電気信号を、帯域濾波器４１及び帯域濾波器４５に出力する。

第１信号系統において、帯域濾波器４１は、第１ＦＭ信号と第２ＦＭ信号と含む電気信号から、第１ＦＭ信号を抽出する。遅延検波器４２は、抽出された第１ＦＭ信号に対して、遅延検波処理（復調処理）を実行する。これによって、遅延検波器４２は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第１狭帯域信号）を生成する。低域通過濾波器４３は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する。

合波器４４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号と、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号とを合波（加算）する。合波器４４は、帯域幅「２Ｗ」の周波数分割多重信号を、所定の装置（不図示）に出力する。所定の装置は、例えば、表示装置である。

第２信号系統において、帯域濾波器４５は、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」と第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」と含む電気信号から、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」（第２狭帯域信号）を抽出する。周波数逆変換器４６は、周波数変換器２６によって周波数が変更された第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」の周波数を第１ＦＭ信号の周波数と同じにすることによって、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」を生成する。

第２信号系統において、遅延検波器４７は、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」に対して、遅延検波処理（復調処理）を実行する。これによって、遅延検波器４７は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第３狭帯域信号）を生成する。低域通過濾波器４８は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する。周波数逆変換器４９は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号に基づいて、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号（第２狭帯域信号）を生成する。すなわち、周波数逆変換器４９は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号を、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号に変換する。周波数逆変換器４９は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号を、合波器４４に出力する。

なお、周波数変換器２４と周波数変換器２６と周波数逆変換器４６と周波数逆変換器４９とのそれぞれは、第２信号系統に備えられる代わりに、第１信号系統に備えられてもよい。

次に、光通信システム１ａの動作例を説明する。
図２は、第１実施形態における、光送信装置２ａの動作例を示すフローチャートである。共通信号系統において、帯域分割器２０は、帯域幅「２Ｗ」の信号を、帯域幅「Ｗ」の各信号に、周波数軸上で分割する（ステップＳ１０１：帯域分割処理）。

第１信号系統において、位相変調器２３１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号と、第１発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する（ステップＳ１０２：第１位相変調処理）。光検出器２３２は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第１ＦＭ信号に変換する（ステップＳ１０３：第１光検出処理）。第１信号系統の各機能部は、ステップＳ１０８に処理を進める。

第２信号系統において、周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号を、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号に変換する（ステップＳ１０４：第１周波数変換処理）。位相変調器２５１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号と、第２発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する（ステップＳ１０５：第１位相変調処理）。光検出器２５２は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第２ＦＭ信号に変換する（ステップＳ１０６：第２光検出処理）。周波数変換器２６は、第１ＦＭ信号と第２ＦＭ信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、第２ＦＭ信号の周波数を変更する（ステップＳ１０７：第２周波数変換処理）。

共通信号系統において、加算器２７は、第１ＦＭ信号と、周波数が変更された第２ＦＭ信号とを加算する（ステップＳ１０８：加算処理）。光強度変調器２８は、加算されたＦＭ信号に対して、光強度変調を実行する（ステップＳ１０９：光強度変調処理）。

図３は、第１実施形態における、光受信装置４ａの動作例を示すフローチャートである。光検出器４０は、光強度変調された光信号を、第１ＦＭ信号と、周波数が変更された第２ＦＭ信号とを含む電気信号に変換する（ステップＳ２０１：第３光検出処理）。

第１信号系統において、帯域濾波器４１は、第１ＦＭ信号と、周波数が変更された第２ＦＭ信号と含む電気信号から、第１ＦＭ信号を抽出する（ステップＳ２０２：第１帯域フィルタ処理）。遅延検波器４２は、抽出された第１ＦＭ信号に対して、遅延検波処理を実行する（ステップＳ２０３：第１遅延検波処理）。低域通過濾波器４３は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する（ステップＳ２０４：第１低域通過処理）。

第２信号系統において、帯域濾波器４５は、第１ＦＭ信号と、周波数が変更された第２ＦＭ信号と含む電気信号から、周波数が変更された第２ＦＭ信号を抽出する（ステップＳ２０５：第２帯域フィルタ処理）。周波数逆変換器４６は、周波数が変更された第２ＦＭ信号の中心周波数を、第１ＦＭ信号の中心周波数と同じにする（ステップＳ２０６：第１逆変換処理）。遅延検波器４７は、第２ＦＭ信号に対して、遅延検波処理を実行する（ステップＳ２０７：第２遅延検波処理）。低域通過濾波器４８は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する（ステップＳ２０８：第２低域通過処理）。周波数逆変換器４９は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号に基づいて、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号を生成する（ステップＳ２０９：第２逆変換処理）。

合波器４４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（狭帯域の周波数分割多重信号）と、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号（狭帯域の周波数分割多重信号）とを合波（加算）する（ステップＳ２１０：合波処理）。

以上のように、光通信システム１ａの光送信装置２ａでは、帯域分割器２０は、所定の狭帯域幅「Ｗ」かつ第１中心周波数「Ａ」の第１狭帯域信号と、所定の狭帯域幅「Ｗ」かつ第１中心周波数「Ｂ」の第２狭帯域信号とに、所定の広帯域信号を周波数軸上で分割する。第１発振器２１は、第１発振周波数の第１レーザー光を生成する。第２発振器２２は、第２発振周波数の第２レーザー光を生成する。一括変換部２３（第１一括変換部）は、第１レーザー光と第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅「Ｗ」かつ第１中心周波数「Ａ」の第１狭帯域信号に対してＦＭ一括変換を実行することによって、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」を生成する。周波数変換器２４（第１周波数変換器）は、所定の狭帯域幅「Ｗ」かつ第２中心周波数「Ｂ」の第２狭帯域信号を、所定の狭帯域幅「Ｗ」かつ第１中心周波数「Ａ」の第３狭帯域信号に変換する。一括変換部２５（第２一括変換部）は、第１レーザー光と第２レーザー光とを用いて、第３狭帯域信号に対してＦＭ一括変換を実行することによって、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」を生成する。周波数変換器２６（第２周波数変換器）は、第１ＦＭ信号と第２ＦＭ信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、第２ＦＭ信号の周波数を変更する。加算器２７は、周波数が変更された第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」と第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」とを、周波数軸上で加算する。光強度変調器２８は、周波数が変更された第２ＦＭ信号と第１ＦＭ信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する。

また、光通信システム１ａの光受信装置４ａでは、光検出器４０は、光強度変調された光信号を、周波数が変更された第２ＦＭ信号と、第１ＦＭ信号とに変換する。帯域濾波器４１（第１帯域濾波器）は、周波数が変更された第２ＦＭ信号と、第１ＦＭ信号とから、第１ＦＭ信号を抽出する。遅延検波器４２（第１遅延検波器）は、抽出された第１ＦＭ信号に対して遅延検波処理を実行することによって、第１狭帯域信号を生成する。低域通過濾波器４３（第１低域通過濾波器）は、第１狭帯域信号の高周波成分を除去する。帯域濾波器４５（第２帯域濾波器）は、周波数が変更された第２ＦＭ信号と第１ＦＭ信号とから、周波数が変更された第２ＦＭ信号を抽出する。周波数逆変換器４６（第１周波数逆変換器）は、周波数が変更された第２ＦＭ信号の周波数を第１ＦＭ信号の周波数と同じにすることによって、第２ＦＭ信号を生成する。遅延検波器４７（第２遅延検波器）は、第２ＦＭ信号に対して遅延検波処理を実行することによって、第３狭帯域信号を生成する。低域通過濾波器４８（第２低域通過濾波器）は、第３狭帯域信号の高周波成分を除去する。周波数逆変換器４９（第２周波数逆変換器）は、高周波成分が除去された第３狭帯域信号に基づいて、第２狭帯域信号を生成する。合波器４４は、高周波成分が除去された第１狭帯域信号と第２狭帯域信号とを合波する。

このように、光送信装置２ａは、送信対象の広帯域信号を、狭帯域の各信号に分割する。光送信装置２ａは、狭帯域の各信号に対して、ＦＭ一括変換を実行する。光送信装置２ａは、狭帯域の各ＦＭ信号を、周波数軸上で合波する。光送信装置２ａは、合波されたＦＭ信号に対して、光強度変調を実行する。光送信装置２ａは、光強度変調されたＦＭ信号を、伝送路３を用いて、光受信装置４ａに伝送する。光受信装置４ａは、合波されたＦＭ信号を、狭帯域の各ＦＭ信号に分離する。光受信装置４ａは、狭帯域の各ＦＭ信号に対して、所定の復調処理を実行する。

ここで、共用可能な機能部が共用化される。例えば光送信装置２ａでは、各発振器（狭線幅レーザーダイオード）と光強度変調器２８とが、２本の信号系統によって共用される。また、光受信装置４ａでは、簡易な処理部（例えば、光分波器、波長分割多重濾波器、及び合波器等）が追加されるだけで、ＦＭ一括変換された広帯域信号（合波されたＦＭ信号）が受信可能となる。

これによって、ＦＭ一括変換された広帯域信号を低コストで送信及び受信することが可能である。また、光送信装置２ａのサイズと光受信装置４ａのサイズとをそれぞれ小さくすることが可能である。

＜第１実施形態との比較例＞
図４は、第１実施形態との比較例における、光通信システム１００ａの構成例を示す図である。光通信システム１００ａは、光通信システム１ａとの比較例である。光通信システム１００ａは、光送信装置２００ａと、伝送路３と、光受信装置４００ａとを備える。光送信装置２００ａは、光送信装置２ａとの比較例である。光受信装置４００ａは、光受信装置４ａとの比較例である。

光送信装置２００ａは、帯域分割器２０と、一括変換部２３０と、周波数変換器２４と、一括変換部２５０と、光強度変調器２８－１と、光強度変調器２８－２と、合波器２９とを備える。一括変換部２３０は、位相変調器２３１と、光検出器２３２と、第１発振器２１－１と、第２発振器２２とを備える。一括変換部２５０は、位相変調器２５１と、光検出器２５２と、第１発振器２１－２と、第３発振器３０とを備える。ここで、第１信号系統の一括変換部２３０と第２信号系統の一括変換部２５０とは、第１発振器２１－１、第１発振器２１－２、第２発振器２２及び第３発振器３０を共用しない。

光受信装置４００ａは、光分波器５０と、波長分割多重濾波器５１と、波長分割多重濾波器５２と、光検出器４０－１と、光検出器４０－２と、遅延検波器４２と、低域通過濾波器４３と、合波器４４と、遅延検波器４７と、低域通過濾波器４８と、周波数逆変換器４９とを備える。

次に、光送信装置２００ａの詳細について、光送信装置２ａとの差分を中心に説明する。
第１信号系統において、一括変換部２３０は、ＦＭ一括変換（周波数変調一括変換）を実行する機能部である。一括変換部２３０は、帯域分割器２０から入力された狭帯域信号に対してＦＭ一括変換を実行することによって、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」を生成する。

第１信号系統において、第１発振器２１－１は、第１発振周波数のレーザー光を、位相変調器２３１に出力する。位相変調器２３１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第１狭帯域信号）と、第１発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する。第２発振器２２は、第２発振周波数のレーザー光を、光検出器２３２に出力する。光検出器２３２は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」（電気信号）に変換する。光強度変調器２８－１は、第１ＦＭ信号に対して、光強度変調を実行する。光強度変調器２８－１は、光強度変調された第１ＦＭ信号を、合波器２９に出力する。

第２信号系統において、周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号（第２狭帯域信号）を、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第３狭帯域信号）に変換する。周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号を、位相変調器２５１に出力する。

第２信号系統において、一括変換部２５０は、ＦＭ一括変換（周波数変調一括変換）を実行する機能部である。一括変換部２５０は、周波数変換器２４から入力された狭帯域信号に対してＦＭ一括変換を実行することによって、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」を生成する。

第２信号系統において、第１発振器２１－２は、第１発振周波数のレーザー光を、位相変調器２５１に出力する。位相変調器２５１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号と、第２発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する。第３発振器３０は、第３発振周波数のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第３発振器３０は、第３発振周波数のレーザー光を、光検出器２５２に出力する。光検出器２５２（フォトダイオード）は、第３発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」（電気信号）に変換する。光検出器２５２は、第２ＦＭ信号を光強度変調器２８－２に出力する。光強度変調器２８－２は、光強度変調された第２ＦＭ信号を、合波器２９に出力する。

なお、第１実施形態との比較例におけるＦＭ一括変換後の第１ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第２発振周波数との差である。同様に、第１実施形態との比較例におけるＦＭ一括変換後の第２ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第３発振周波数との差である。

合波器２９は、光強度変調された第１ＦＭ信号と光強度変調された第２ＦＭ信号とを合波することによって、波長多重信号を生成する。合波器２９は、光信号を用いて、波長多重信号を光受信装置４００ａに送信する。

次に、光受信装置４００ａの詳細について、光受信装置４ａとの差分を中心に説明する。
光分波器５０（光スプリッタ）には、第１ＦＭ信号及び第２ＦＭ信号を含む光信号（波長多重信号）が、伝送路３から入力される。光分波器５０は、第１ＦＭ信号及び第２ＦＭ信号を含む光信号を、波長分割多重濾波器５１及び波長分割多重濾波器５２に出力する。

第１信号系統において、波長分割多重濾波器５１（波長分割多重フィルタ）は、光強度変調された光信号（第１ＦＭ信号）を、光検出器４０－１に出力する。光検出器４０－１には、光強度変調された光信号（第１ＦＭ信号）が、波長分割多重濾波器５１から入力される。光検出器４０－１は、光強度変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」を含む電気信号に変換する。光検出器４０－１は、変換された電気信号を、遅延検波器４２に出力する。

遅延検波器４２は、第１ＦＭ信号を含む電気信号に対して、遅延検波処理（復調処理）を実行する。低域通過濾波器４３は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する。合波器４４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号と、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号とを加算する。

第２信号系統において、波長分割多重濾波器５２（波長分割多重フィルタ）は、光強度変調された光信号（第２ＦＭ信号）を、光検出器４０－２に出力する。光検出器４０－２には、光強度変調された光信号（第２ＦＭ信号）が、波長分割多重濾波器５２から入力される。光検出器４０－２は、光強度変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」を含む電気信号に変換する。光検出器４０－２は、変換された電気信号を、遅延検波器４７に出力する。

遅延検波器４７は、第２ＦＭ信号を含む電気信号に対して、遅延検波処理（復調処理）を実行する。低域通過濾波器４８は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する。周波数逆変換器４９は、高周波成分が除去された第２ＦＭ信号の中心周波数を「Ｂ」に戻す。周波数逆変換器４９は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号を、合波器４４に出力する。

このように、第１実施形態との比較例の光通信システム１００ａでは、２本の信号系統が単純に並列に備えられる。このため、光通信システム１００ａは、信号を低コストで送信及び受信することができない。

（第２実施形態）
第２実施形態では、帯域幅「Ｗ」の各信号（各狭帯域信号）が光送信装置に入力される点が、第１実施形態との主な差分である。第２実施形態では第１実施形態との差分を中心に説明する。

図５は、第２実施形態における、光通信システム１ｂの構成例を示す図である。光通信システム１ｂは、光信号を用いて通信するシステムである。光通信システム１ｂは、光送信装置２ｂと、伝送路３と、光受信装置４ｂとを備える。

光送信装置２ｂは、第１発振器２１と、第２発振器２２と、一括変換部２３と、周波数変換器２４と、一括変換部２５と、周波数変換器２６と、加算器２７と、光強度変調器２８とを備える。一括変換部２３は、位相変調器２３１と、光検出器２３２とを備える。一括変換部２５は、位相変調器２５１と、光検出器２５２とを備える。ここで、第１信号系統の一括変換部２３は、第１発振器２１及び第２発振器２２を、第２信号系統の一括変換部２５と共用する。

光受信装置４ｂは、光検出器４０と、帯域濾波器４１と、遅延検波器４２と、低域通過濾波器４３と、帯域濾波器４５と、周波数逆変換器４６と、遅延検波器４７と、低域通過濾波器４８と、周波数逆変換器４９とを備える。

次に、光送信装置２ｂの詳細について、第１実施形態における光送信装置２ａとの差分を中心に説明する。
第１信号系統において、位相変調器２３１には、一例として帯域幅「Ｗ」の狭帯域信号（第１狭帯域信号）が、例えばヘッドエンド装置（不図示）から入力される。この狭帯域信号の中心周波数は、例えば「Ａ」である。位相変調器２３１は、帯域幅「Ｗ」の狭帯域信号と、第１発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する。

第２信号系統において、周波数変換器２４には、一例として帯域幅「Ｗ」の狭帯域信号（第２狭帯域信号）が、例えばヘッドエンド装置（不図示）から入力される。この狭帯域信号の中心周波数は、例えば「Ａ」とは異なる所定の中心周波数（例えば、周波数「Ｂ」）である。周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ所定の中心周波数の狭帯域信号を、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号に変換する。周波数変換器２４は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号（第３狭帯域信号）を、位相変調器２５１に出力する。

次に、光受信装置４ｂの詳細について、第１実施形態における光受信装置４ａとの差分を中心に説明する。
低域通過濾波器４３は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号の高周波成分を除去する。低域通過濾波器４３は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ａ」の狭帯域信号を、所定の装置（不図示）に出力する。所定の装置は、例えば、表示装置である。周波数逆変換器４９は、帯域幅「Ｗ」かつ所定の中心周波数の狭帯域信号の高周波成分を除去する。低域通過濾波器４３は、帯域幅「Ｗ」かつ所定の中心周波数（例えば、周波数「Ｂ」）の狭帯域信号を、所定の装置（不図示）に出力する。

次に、光通信システム１ｂの動作例を説明する。
図６は、第２実施形態における、光送信装置２ｂの動作例を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０８までの各処理は、図２に例示されたステップＳ１０２からステップＳ１０９までの各処理と同様である。

図７は、第２実施形態における、光受信装置４ｂの動作例を示すフローチャートである。ステップＳ４０１からステップＳ３０９までの各処理は、図３に例示されたステップＳ２０１からステップＳ２０９までの各処理と同様である。

以上のように、第１実施形態の光通信システム１ａの光送信装置２ａと比較して、光通信システム１ｂの光送信装置２ｂでは、帯域幅「Ｗ」の周波数分割多重信号が２本の信号系統で並列に光送信装置２ｂに入力される場合には、帯域分割器２０は不要である。また、第１実施形態の光通信システム１ａの光受信装置４ａと比較して、光通信システム１ｂの光受信装置４ｂでは、合波器４４は不要である。

これによって、各信号系統で伝送される帯域幅「Ｗ」の周波数分割多重信号（広帯域信号に相当する複数の狭帯域信号）を低コストで送信及び受信することが可能である。

＜第２実施形態との比較例＞
図８は、第２実施形態との比較例における、光通信システム１００ｂの構成例を示す図である。光通信システム１００ｂは、光通信システム１ｂとの比較例である。光通信システム１００ｂは、光送信装置２００ｂと、伝送路３と、光受信装置４００ｂとを備える。光送信装置２００ｂは、光送信装置２ｂとの比較例である。光受信装置４００ｂは、光受信装置４ｂとの比較例である。

光送信装置２００ｂは、一括変換部２３０と、周波数変換器２４と、一括変換部２５０と、光強度変調器２８－１と、光強度変調器２８－２と、合波器２９とを備える。一括変換部２３０は、位相変調器２３１と、光検出器２３２と、第１発振器２１－１と、第２発振器２２とを備える。一括変換部２５０は、位相変調器２５１と、光検出器２５２と、第１発振器２１－２と、第３発振器３０とを備える。ここで、第１信号系統の一括変換部２３０と第２信号系統の一括変換部２５０とは、第１発振器２１－１、第１発振器２１－２、第２発振器２２及び第３発振器３０を共用しない。

光受信装置４００ｂは、光分波器５０と、波長分割多重濾波器５１と、波長分割多重濾波器５２と、光検出器４０－１と、光検出器４０－２と、遅延検波器４２と、低域通過濾波器４３と、合波器４４と、遅延検波器４７と、低域通過濾波器４８と、周波数逆変換器４９とを備える。

次に、光送信装置２００ｂの詳細について、第２実施形態における光送信装置２ｂとの差分を中心に説明する。
第２信号系統において、第１発振器２１－２は、第１発振周波数のレーザー光を、位相変調器２５１に出力する。位相変調器２５１は、帯域幅「Ｗ」かつ中心周波数「Ｂ」の狭帯域信号と、第２発振周波数のレーザー光とを用いて、位相変調された光信号を生成する。第３発振器３０は、第３発振周波数のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第３発振器３０は、第３発振周波数のレーザー光を、光検出器２５２に出力する。光検出器２５２（フォトダイオード）は、第３発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」（電気信号）に変換する。光検出器２５２は、第２ＦＭ信号を光強度変調器２８－２に出力する。光強度変調器２８－２は、光強度変調された第２ＦＭ信号を、合波器２９に出力する。

なお、第２実施形態との比較例におけるＦＭ一括変換後の第１ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第２発振周波数との差（絶対値）である。同様に、第２実施形態との比較例におけるＦＭ一括変換後の第２ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第３発振周波数との差（絶対値）である。

合波器２９は、光強度変調された第１ＦＭ信号と光強度変調された第２ＦＭ信号とを合波することによって、波長多重信号を生成する。合波器２９は、光信号を用いて、波長多重信号を光受信装置４００ｂに送信する。

次に、光受信装置４００ｂの詳細について、第２実施形態における光受信装置４ｂとの差分を中心に説明する。
光分波器５０（光スプリッタ）には、第１ＦＭ信号及び第２ＦＭ信号を含む光信号（波長多重信号）が、伝送路３から入力される。光分波器５０は、第１ＦＭ信号及び第２ＦＭ信号を含む光信号を、波長分割多重濾波器５１及び波長分割多重濾波器５２に出力する。

第１信号系統において、波長分割多重濾波器５１（波長分割多重フィルタ）は、光強度変調された光信号（第１ＦＭ信号）を、光検出器４０－１に出力する。光検出器４０－１には、光強度変調された光信号（第１ＦＭ信号）が、波長分割多重濾波器５１から入力される。光検出器４０－１は、光強度変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」を含む電気信号に変換する。光検出器４０－１は、変換された電気信号を、遅延検波器４２に出力する。

第２信号系統において、波長分割多重濾波器５２（波長分割多重フィルタ）は、光強度変調された光信号（第２ＦＭ信号）を、光検出器４０－２に出力する。光検出器４０－２には、光強度変調された光信号（第２ＦＭ信号）が、波長分割多重濾波器５２から入力される。光検出器４０－２は、光強度変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２（ｔ）」を含む電気信号に変換する。光検出器４０－２は、変換された電気信号を、遅延検波器４７に出力する。

このように、第２実施形態との比較例の光通信システム１００ｂは、信号を低コストで送信及び受信することができない。

（第３実施形態）
第３実施形態では、奇数個（一例として、３個）の発振器を光送信装置が備える点と、周波数変換器を光送信装置が備えない点とが、第１実施形態及び第２実施形態との主な差分である。第３実施形態では第１実施形態及び第２実施形態との差分を中心に説明する。

第１実施形態及び第２実施形態では、光送信装置に備えられた２個の発振器のうちの１個でも故障した場合には、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」及び第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」の両方とも送信できなくなるという問題がある。仮に、発振器の個数を２倍の４個とするように単純に冗長化された場合、コストが増加することがある。そこで第３実施形態では、コストの増加を抑制した上で、故障に対する耐性を向上させる。

図９は、第３実施形態における、光通信システム１ｃの構成例を示す図である。光通信システム１ｃは、光信号を用いて通信するシステムである。光通信システム１ｃは、光送信装置２ｃと、伝送路３と、光受信装置４ｃとを備える。

光送信装置２ｃは、例えば、Ｖ－ＯＬＴである。光送信装置２ｃは、帯域分割器２０と、第１発振器２１と、第２発振器２２と、一括変換部２３と、周波数変換器２４と、一括変換部２５と、加算器２７と、光強度変調器２８と、第３発振器３０とを備える。一括変換部２３は、位相変調器２３１と、光検出器２３２とを備える。一括変換部２５は、位相変調器２５１と、光検出器２５２とを備える。

このように、第３実施形態の光送信装置２ｃでは、第１実施形態の光送信装置２ａと比較して、周波数変換器が１個削減され、発振器が１個増加している。したがって、第３実施形態の光送信装置２ｃでは、第１実施形態の光送信装置２ａに対して、必要素子数及びコストは増加していない。

ここで、第１信号系統の一括変換部２３は、第１発振器２１と第２発振器２２と第３発振器３０とのうちの第１発振器２１を、第２信号系統の一括変換部２５と共用する。第１信号系統の一括変換部２３は、第２発振器２２を、第２信号系統の一括変換部２５と共用しない。第２信号系統の一括変換部２５は、第３発振器３０を、第１信号系統の一括変換部２３と共用しない。このように、第２発振器２２と第３発振器３０はいずれも共用されていないので、第２発振器２２と第３発振器３０のうちの一方が故障したとしても、他方の発振器を用いて、ＦＭ信号が送信される。

光受信装置４ｃ（光回線終端装置）は、例えば、Ｖ－ＯＮＵである。光受信装置４ｃは、光検出器４０と、帯域濾波器４１と、遅延検波器４２と、低域通過濾波器４３と、合波器４４と、帯域濾波器４５と、周波数逆変換器４６と、遅延検波器４７と、低域通過濾波器４８と、周波数逆変換器４９とを備える。

次に、光送信装置２ｃの詳細について、第１実施形態における光送信装置２ｃとの差分を中心に説明する。

第１発振器２１は、第１発振周波数「ｆ_ＬＤ１」のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第１発振器２１は、第１発振周波数のレーザー光（第１レーザー光）を、位相変調器２３１及び位相変調器２５１に出力する。

第２発振器２２は、第２発振周波数「ｆ_ＬＤ２」のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第２発振器２２は、第２発振周波数のレーザー光（第２レーザー光）を、光検出器２３２に出力する。

第３発振器３０は、第２発振周波数「ｆ_ＬＤ３」のレーザー発振器であり、例えば、狭線幅レーザーダイオードである。第３発振器３０は、第３発振周波数のレーザー光（第３レーザー光）を、光検出器２５２に出力する。

ＦＭ一括変換では、ヘテロダイン検波方式を用いて、ＦＭ信号が生成される。ヘテロダイン検波方式で生成されるＦＭ信号の中心周波数は、使用される２個の発振器の動作周波数の差（絶対値）となる。したがって、ＦＭ一括変換後の第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」の中心周波数は、第１発振周波数と第２発振周波数との差（絶対値）「｜ｆ_ＬＤ１－ｆ_ＬＤ２｜」に等しい。同様に、第３実施形態における、ＦＭ一括変換後の第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」の中心周波数は、第１発振周波数と第３発振周波数との差（絶対値）「｜ｆ_ＬＤ１－ｆ_ＬＤ３｜」に等しい。

光検出器２３２（フォトダイオード）は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」（電気信号）に変換する。光検出器２３２は、第１ＦＭ信号を加算器２７に出力する。

光検出器２５２（フォトダイオード）は、第３発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」（電気信号）に変換する。光検出器２５２は、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」を、加算器２７に出力する。

以上のように、光送信装置２ｃは、第３発振周波数のレーザー光を生成する第３発振器３０を備える。光送信装置２ｃは、周波数変換器２６を備えなくてよい。光検出器２３２は、第２発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第１ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ１（ｔ）」に変換する。第３発振器３０は、第３発振周波数のレーザー光を生成する。光検出器２５２は、第３発振周波数のレーザー光を用いて、位相変調された光信号を、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」に変換する。ここで、第１ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第２発振周波数との差（絶対値）に等しい。第２ＦＭ信号の中心周波数は、第１発振周波数と第３発振周波数との差（絶対値）に等しい。

これによって、光通信システムの信頼性を向上させた上で、ＦＭ一括変換された広帯域信号を低コストで送信及び受信することが可能である。

各実施形態において、周波数変換器２４によって狭帯域信号が一括変換部２５に入力されるので、第２ＦＭ信号「Ｓ_ＦＭ２’（ｔ）」の側波が広帯域になることを防ぐことが可能である。

各実施形態において、光通信システムは、３本以上の信号系統を備えてもよい。光送信装置において、３本以上の信号系統のうちの異なる信号系統は、少なくとも１個以上の機能部（例えば、発振器）を共用してもよい。

各実施形態において、光送信装置は、光検出器の前段に合波器（カプラ）（不図示）を備える。光検出器への入力は、その光検出器の前段に備えられた合波器を経由する。例えば、位相変調器２３１によって生成された光信号（位相変調された光信号）と、第２発振器２２から出力された第２レーザー光とは、光検出器２３２の前段の合波器によって合波されて、光検出器２３２に入力される。

（ハードウェア構成例）
図９は、各実施形態における、光通信装置のハードウェア構成例を示す図である。図９に例示された光通信装置１０１のハードウェア構成例は、第１実施形態の光送信装置２ａのハードウェア構成例と、第１実施形態の光受信装置４ａのハードウェア構成例と、第２実施形態の光送信装置２ｂのハードウェア構成例と、第２実施形態の光受信装置４ｂのハードウェア構成例と、第３実施形態の光送信装置２ｃのハードウェア構成例と、第３実施形態の光受信装置４ｃのハードウェア構成例とに対応する。

光通信装置１０１の各機能部のうちの一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ１０２が、不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置１０４とメモリ１０３とに記憶されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的な記録媒体である。通信部１０５は、所定の光学機器を用いて、光通信処理を実行する。

光通信装置１０１の各機能部の一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。

（付記１）
本発明の一態様は、第１発振周波数の第１レーザー光を生成する第１発振器と、第２発振周波数の第２レーザー光を生成する第２発振器と、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成する第１一括変換部と、前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換する第１周波数変換器と、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成する第２一括変換部と、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、前記第２周波数変調信号の周波数を変更する第２周波数変換器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する加算器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する光強度変調器とを備える光送信装置である。

（付記２）
本発明の一態様は、光送信装置が実行する光送信方法であって、第１発振周波数の第１レーザー光を生成するステップと、第２発振周波数の第２レーザー光を生成するステップと、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成するステップと、前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換するステップと、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成するステップと、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、前記第２周波数変調信号の周波数を変更するステップと、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算するステップと、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成するステップとを含む光送信方法である。

（付記３）
本発明の一態様は、光送信装置と光受信装置とを備える光通信システムであって、前記光送信装置は、第１発振周波数の第１レーザー光を生成する第１発振器と、第２発振周波数の第２レーザー光を生成する第２発振器と、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成する第１一括変換部と、前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換する第１周波数変換器と、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成する第２一括変換部と、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、前記第２周波数変調信号の周波数を変更する第２周波数変換器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する加算器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する光強度変調器とを有し、前記光受信装置は、前記光強度変調された光信号を、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とに変換する光検出器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とから、前記第１周波数変調信号を抽出する第１帯域濾波器と、抽出された前記第１周波数変調信号に対して遅延検波処理を実行することによって、前記第１狭帯域信号を生成する第１遅延検波器と、前記第１狭帯域信号の高周波成分を除去する第１低域通過濾波器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とから、周波数が変更された前記第２周波数変調信号を抽出する第２帯域濾波器と、周波数が変更された前記第２周波数変調信号の周波数を前記第１周波数変調信号の周波数と同じにすることによって、前記第２周波数変調信号を生成する第１周波数逆変換器と、前記第２周波数変調信号に対して遅延検波処理を実行することによって、前記第３狭帯域信号を生成する第２遅延検波器と、前記第３狭帯域信号の高周波成分を除去する第２低域通過濾波器と、高周波成分が除去された前記第３狭帯域信号に基づいて前記第２狭帯域信号を生成する第２周波数逆変換器とを有する、光通信システムである。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、光信号を用いて通信するシステムに適用可能である。

１ａ，１ｂ…光通信システム、２ａ，２ｂ…光送信装置、３…伝送路、４ａ，４ｂ…光受信装置、２０…帯域分割器、２１…第１発振器、２２…第２発振器、２３…一括変換部、２４…周波数変換器、２５…一括変換部、２６…周波数変換器、２７…加算器、２８…光強度変調器、２９…合波器、３０…第３発振器、４０…光検出器、４１…帯域濾波器、４２…遅延検波器、４３…低域通過濾波器、４４…合波器、４５…帯域濾波器、４６…周波数逆変換器、４７…遅延検波器、４８…低域通過濾波器、４９…周波数逆変換器、５０…光分波器、５１…波長分割多重濾波器、５２…波長分割多重濾波器、１００ａ，１００ｂ…光通信システム、１０１…光通信装置、１０２…プロセッサ、１０３…メモリ、１０４…記憶装置、１０５…通信部、２００ａ，２００ｂ…光送信装置、２３０…一括変換部、２３１…位相変調器、２３２…光検出器、２５０…一括変換部、２５１…位相変調器、２５２…光検出器、４００ａ，４００ｂ…光受信装置

Claims (7)

1. 第１発振周波数の第１レーザー光と第２発振周波数の第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成する第１一括変換部と、
   前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換する第１周波数変換器と、
   前記第１レーザー光と、前記第２レーザー光又は第３発振周波数の第３レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成する第２一括変換部と、
   前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する加算器と、
   周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する光強度変調器と
   を備え、
   前記第１周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と前記第２発振周波数との差の絶対値に等しく、
   前記第２周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と、前記第２発振周波数又は前記第３発振周波数との差の絶対値に等しい、
   光送信装置。
2. 所定の広帯域信号を前記第１狭帯域信号及び前記第２狭帯域信号に周波数軸上で分割する帯域分割器を更に備える、請求項１に記載の光送信装置。
3. 前記第２レーザー光を用いて前記第３狭帯域信号に対して前記周波数変調一括変換が実行された場合に、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、前記第２周波数変調信号の周波数を変更する第２周波数変換器を更に備え、
   前記第２周波数変換器は、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との干渉量が所定量となる第１周波数変換量よりも多い第２周波数変換量に応じて、前記第２周波数変調信号の周波数を変更し、
   前記加算器は、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する、請求項１又は請求項２に記載の光送信装置。
4. 光送信装置が実行する光送信方法であって、
   第１発振周波数の第１レーザー光と第２発振周波数の第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成するステップと、
   前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換するステップと、
   前記第１レーザー光と、前記第２レーザー光又は第３発振周波数の第３レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成するステップと、
   前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算するステップと、
   周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成するステップと
   を含み、
   前記第１周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と前記第２発振周波数との差の絶対値に等しく、
   前記第２周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と、前記第２発振周波数又は前記第３発振周波数との差の絶対値に等しい、
   光送信方法。
5. 光送信装置と光受信装置とを備える光通信システムであって、
   前記光送信装置は、
   第１発振周波数の第１レーザー光と第２発振周波数の第２レーザー光とを用いて、所定の狭帯域幅かつ第１中心周波数の第１狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第１周波数変調信号を生成する第１一括変換部と、
   前記所定の狭帯域幅かつ第２中心周波数の第２狭帯域信号を、前記所定の狭帯域幅かつ前記第１中心周波数の第３狭帯域信号に変換する第１周波数変換器と、
   前記第１レーザー光と、前記第２レーザー光又は第３発振周波数の第３レーザー光とを用いて、前記第３狭帯域信号に対して周波数変調一括変換を実行することによって、第２周波数変調信号を生成する第２一括変換部と、
   前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する加算器と、
   周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号との加算結果に対して光強度変調を実行することによって、光強度変調された光信号を生成する光強度変調器とを有し、
   前記光受信装置は、
   前記光強度変調された光信号を、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とに変換する光検出器と、
   周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とから、前記第１周波数変調信号を抽出する第１帯域濾波器と、
   抽出された前記第１周波数変調信号に対して遅延検波処理を実行することによって、前記第１狭帯域信号を生成する第１遅延検波器と、
   前記第１狭帯域信号の高周波成分を除去する第１低域通過濾波器と、
   周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とから、周波数が変更された前記第２周波数変調信号を抽出する第２帯域濾波器と、
   周波数が変更された前記第２周波数変調信号の周波数を前記第１周波数変調信号の周波数と同じにすることによって、前記第２周波数変調信号を生成する第１周波数逆変換器と、
   前記第２周波数変調信号に対して遅延検波処理を実行することによって、前記第３狭帯域信号を生成する第２遅延検波器と、
   前記第３狭帯域信号の高周波成分を除去する第２低域通過濾波器と、
   高周波成分が除去された前記第３狭帯域信号に基づいて前記第２狭帯域信号を生成する第２周波数逆変換器とを有し、
   前記第１周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と前記第２発振周波数との差の絶対値に等しく、
   前記第２周波数変調信号の中心周波数は、前記第１発振周波数と、前記第２発振周波数又は前記第３発振周波数との差の絶対値に等しい、
   光通信システム。
6. 前記光送信装置は、所定の広帯域信号を前記第１狭帯域信号及び前記第２狭帯域信号に周波数軸上で分割する帯域分割器を更に備え、
   前記光受信装置は、高周波成分が除去された前記第１狭帯域信号と前記第２狭帯域信号とを合波する合波器を更に備える、請求項５に記載の光通信システム。
7. 前記第２レーザー光を用いて前記第３狭帯域信号に対して前記周波数変調一括変換が実行された場合に、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との周波数軸上での重なりが小さくなるように、前記第２周波数変調信号の周波数を変更する第２周波数変換器を更に備え、
   前記第２周波数変換器は、前記第１周波数変調信号と前記第２周波数変調信号との干渉量が所定量となる第１周波数変換量よりも多い第２周波数変換量に応じて、前記第２周波数変調信号の周波数を変更し、
   前記加算器は、周波数が変更された前記第２周波数変調信号と前記第１周波数変調信号とを周波数軸上で加算する、請求項５又は請求項６に記載の光通信システム。