(57)【要約】【課題】物理的な方法でスキューの低減を図ることにより、スキュー低減のための電気回路の負担を軽減した光トランシーバを提供する。【解決手段】波長の異なる複数の信号光を個別に送信する複数の光源を含む光送信部１２と、波長の異なる複数の信号光を個別に受信する複数の光電変換器を含む光受信部１３と、波長の異なる複数の信号光に対応する複数の電気信号を合分岐する合分岐回路部１４を備えた光トランシーバである。そして、光送信部１２と合分岐回路部１４間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路１７、光受信部１３と合分岐回路部１４間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路１８の少なくとも一方の行路側で、複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長を変えて、複数の電気信号の相互間の遅延時間差（スキュー）を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の信号光を個別に送信する複数の光源を含む光送信部と、波長の異なる複数の信号光を個別に受信する複数の光電変換器を含む光受信部と、波長の異なる複数の信号光に対応する複数の電気信号を合分岐する合分岐回路部を備えた光トランシーバであって、
前記光送信部と前記合分岐回路部間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路、前記光受信部と前記合分岐回路部間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路の少なくとも一方の行路側で、前記複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長を変えて、前記複数の電気信号の相互間の遅延時間差を低減したことを特徴とする光トランシーバ。
【請求項２】
前記複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長は、各行路に割り当てられた前記複数の電気信号に対応する信号光の波長と、前記信号光が伝搬する光ファイバの零分散波長との波長差に応じて増減することを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを介して複数波長を用いて光信号を送信し、また伝送された光信号を受信する光トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速の光信号には１.３μｍ帯の半導体レーザ（以下、ＬＤという）を光源とし、伝送路に零分散波長が１.３μｍ帯にあるシングルモード光ファイバが使用されてきた。これらは、伝送速度が６２２Ｍｂｐｓ、２.５ＧｂｐｓのＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy ：同期デジタル・ハイアラーキ）とＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical NETwork ：同期光伝送網）への対応や、１Ｇｂｐｓ以上のＬＡＮ対応のイーサネット（Ethernet）（登録商標）などに用いられている。なお、伝送速度が１０Ｇｂｐｓのものは、伝送距離が１０ｋｍの光送受信装置（光トランシーバ）で実用化されている。
【０００３】
さらに、伝送データの増大と共に、より一層の長距離の伝送を目指し、１.５５μｍ帯のＬＤと電界効果吸収（ＥＡ）型の光変調器と分布帰還（ＤＦＢ）型レーザを小さな半導体チップ上に一体化したＥＡ−ＤＦＢレーザが光源として採用されている。このＥＡ−ＤＦＢレーザを使用することにより、ＳＤＨ・ＳＯＮＥＴやイーサネット（登録商標）で１０Ｇｂｐｓで４０ｋｍ，８０ｋｍなどの高速長距離伝送が可能となっている。また、ＥＡ−ＤＦＢレーザは、信号光のスペクトル幅がファブリ・ペロ型ＬＤやＬＤを直接変調した場合よりも小さいため、１.５５μｍ帯においては光ファイバの波長分散の影響を受けにくく、光波形が崩れにくいという特徴がある。
【０００４】
しかしながら、伝送速度が４０Ｇｂｐｓ、１００Ｇｂｐｓといった高速伝送を長距離でおこなう場合には、ＥＡ−ＤＦＢレーザといえども、光ファイバの波長分散による波形劣化が顕著に表れ、伝送距離が制限されるという問題があった。そこで、１つの光トランシーバに１.３μｍ帯あるいは１.５５μｍ帯の複数の波長の光源を収納し、波長多重技術を用いることで各波長の伝送速度を低く抑える一方で、光トランシーバ全体としての伝送速度を向上させる方法が検討されている。例えば、ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）８０２.３ＢＡでは、１.３μｍ帯の波長４波を光源とし、各光源は伝送速度２５Ｇｂｐｓで動作させて、光トランシーバ全体では伝送速度１００Ｇｂｐｓ、伝送距離１０ｋｍを目指した光トランシーバの検討が行なわれている。
【０００５】
しかし、波長が異なる光信号は、光ファイバを伝搬中に波長分散によって伝搬時間に差が生じる。このため、上記の複数の波長の光源をもつ波長多重技術を光トランシーバに対して適用した場合、送信器側から受信器側までの間に、波長の異なる光信号間に伝搬遅延時間差（スキュー）が生じるので、これを低く抑える必要がある。
【０００６】
スキューを低減する方法として、例えば、特許文献１には、複数の並列なデータチャネルのパラレル光伝送で、スキューを検出／補正することが開示されている。この方法は、送信器側において、複数の並列なデータチャネルの光データ信号（λ１）に、同位相で光パターン信号（λ２）を多重化して送信する。そして、受信器側においては、前記の光パターン信号（λ２）をデータチャネルごとに取り出して、データチャネルごとのスキューの大きさを検出し、検出されたスキューの大きさに基づいてスキューを補正／解消し、同期した光データ信号（λ１）を受信している。
【０００７】
また、特許文献２には、互いに同期し、かつ、互いに波長の異なる強度変調された複数の光信号を合波して送信し、受信側で前記の複数の光信号を1つの電気信号とする光伝送で、送信側で複数の光信号の送信タイミングを調整することが開示されている。すなわち、受信側で生じる複数の光信号のスキューを、送信側で予め想定して複数の光信号の送信タイミングを異ならせることにより、受信側ではスキューが低減された状態で受信できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２９８４５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２は、従来技術における高速伝送用の光トランシーバを模擬的に示した図である。この光トランシーバ１は、光送信部２、光受信部３、合分岐回路部４を備え、ホスト装置Ｈに電気コネクタ等を介して接続される。光送信部２は、ＴＯＳＡ (Transmitter Optical Sub-assembly)とも呼ばれているレーザダイオード（ＬＤ）を小型パッケージに収納した光源（光送信モジュール）Ｔｘ１〜Ｔｘｎからなる。光受信部３は、ＲＯＳＡ(Receiver Optical Sub-assembly)とも呼ばれているフォトダイオード（ＰＤ）とＴＩＡ（Trans Impedance Amp)と呼ばれる前置増幅器を小型パッケージに収納した光電変換器（光受信モジュール）Ｒｘ１〜Ｒｘｎからなる。
【００１０】
光送信部２には、複数の光送信モジュールＴｘ１〜Ｔｘｎごとに、各ＬＤを駆動するレーザドライバ（ＬＤＤ）５を介して合分岐回路部４から出力された複数の電気信号が、行路７を通って入力される。各光送信モジュールＴｘ１〜Ｔｘｎの駆動により個別に出力された複数波長の信号光は、光合波器９により波長多重されて１本の光ファイバで、通信相手の外部装置に送信される。
【００１１】
光受信部３では、光ファイバを通って通信相手の外部装置から送られてくる波長多重された光信号を受信し、光分波器２０で複数波長に分波される。複数波長に分波された光信号は、光受信モジュールＲｘ１〜Ｒｘｎで個別に複数波長の各々に対する電気信号に変換され、電気信号の行路１８を通り対応するリミティングアンプ(ＬＩＡ: Limiting Amplifier）６と呼ばれる後置増幅器を介して合分岐回路部４に入力される。合分岐回路部４に入力された複数の電気信号は、低速電気信号に変換されてホスト装置Ｈに入力される。
【００１２】
上述した光トランシーバ１では、電気信号を複数の低速信号から複数の高速信号に、または、複数の高速信号から複数の低速信号に変換する合分岐回路部４と光送信部２の各光送信モジュールＴｘ１〜Ｔｘｎの電気信号の行路７の行路長、並びに、合分岐回路部４と光受信部３の各光受信モジュールＲｘ１〜Ｒｘｎの電気信号の行路８の行路長は、通常、全て等しくなるように設計されている。また、行路長が異なる場合があるとしても、それは実装上の観点からなされるもので、電気信号とは無関係に設計されている。
【００１３】
上記構成の光トランシーバ１で、１００Ｇｂｐｓでの高速伝送を行なうとすると、ホスト装置Ｈ側から光トランシーバ１へ、例えば、１０Ｇｂｐｓの電気信号を10ラインで伝送し、合わせて１００Ｇｂｐｓの信号が伝達される。光トランシーバ１は、入力された１００Ｇｂｐｓの信号を合分岐回路部４で、例えば、２５Ｇｂｐｓの伝送速度で動作する信号に４分割し、光送信部２でそれぞれ個別に波長の異なる光信号に変換し、波長多重して光ファイバへ送信する。
【００１４】
一方、光受信部３側では、光ファイバから、４分割された２５Ｇｂｐｓの波長の異なる光信号を受信した後、それぞれを個別に電気信号に変換し、その電気信号を合分岐回路部４で合計して１００Ｇｂｐｓとなる複数の低速な電気信号を生成する。この際、４分割された波長の異なる光信号間でスキューが生じていると、１００Ｇｂｐｓの信号を正確に再生することができない。
【００１５】
スキューを低減する方法としては、上述した特許文献１のように特別の光信号を用いてスキューを検出して補正したり、特許文献２のように送信側で光信号の送信タイミングを調整したり、電気的な信号処理で行うことが開示されているが、いずれも電気回路への負担が大きいという問題があった。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、物理的な方法でスキューの低減を図ることにより、スキュー低減のための電気回路の負担を軽減した光トランシーバの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による光トランシーバは、波長の異なる複数の信号光を個別に送信する複数の光源を含む光送信部と、波長の異なる複数の信号光を個別に受信する複数の光電変換器を含む光受信部と、波長の異なる複数の信号光に対応する複数の電気信号を合分岐する合分岐回路部を備えた光トランシーバである。そして、光送信部と合分岐回路部間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路、光受信部と合分岐回路部間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路の少なくとも一方の行路側で、複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長を変えて、複数の電気信号の相互間の遅延時間差（スキュー）を低減することを特徴とする。
なお、複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長は、各行路に割り当てられた複数の電気信号に対応する信号光の波長と、信号光が伝搬する光ファイバの零分散波長との波長差に応じて増減するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上記の本発明の光トランシーバによれば、送受信される信号光が複数の波長に分割されていても、電気信号が伝搬する行路長を異ならせるという物理的な形状により、各信号波長の遅延時間差（スキュー）を容易に低減することができ、スキュー調整のための電気回路の負担を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による光トランシーバの概略を説明する図である。
【図２】従来技術による光トランシーバの概略と課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１により本発明の実施の形態を説明する。図中、１１は光トランシーバ、１２は光送信部、１３は光受信部、１４は合分岐回路部、１５はレーザドライバ（ＬＤＤ）、１６はリミティングアンプ（ＬＩＡ）、１７（１７１〜１７ｎ），１８（１８１〜１８ｎ）は行路、１９は光合波器、２０は光分波器、Ｔｘ１〜Ｔｘｎは光源（光送信モジュール）、Ｒｘ１〜Ｒｘｎは光電変換器（光受信モジュール）、Ｈはホスト装置を示す。
【００２０】
本発明による光トランシーバ１１は、図２で説明したのと同様に、光送信部１２、光受信部１３、合分岐回路部１４を備え、ホスト装置Ｈに電気コネクタ等を介して接続される。光送信部１２は、ＴＯＳＡとも呼ばれている光送信モジュール（光源）Ｔｘ１〜Ｔｘｎで構成し、光受信部３は、ＲＯＳＡとも呼ばれている前置増幅器を含む光受信モジュール（光電変換器）Ｒｘ１〜Ｒｘｎで構成する。
【００２１】
光送信部１２は、後述する波長の異なる複数の信号に対応するように、複数の光送信モジュールＴｘ１〜Ｔｘｎで構成され、各光送信モジュールのＬＤをそれぞれ個別に駆動するように、電気信号伝搬のための行路１７を介してレーザドライバ（ＬＤＤ）１５が接続される。各ＬＤＤ１５には、集積回路からなる合分岐回路部１４において、例えば、合計１００Ｇｂｐｓの高速信号を波長の異なる２５Ｇｂｐｓの４つの信号に分割した電気信号が個別に入力される。
【００２２】
各ＬＤＤ１５は、２５Ｇｂｐｓの各電気信号により、行路１７を経て複数の光送信モジュールＴｘ１〜Ｔｘｎをそれぞれ個別に駆動する。各光送信モジュールＴｘ１〜Ｔｘｎは、入力された電気信号でそれぞれ変調駆動され、これにより２５Ｇｂｐｓの波長の異なる４つの光信号を個別に出力する。そして、出力された波長の異なる複数の光信号は、光合波器１９により波長多重されて１本の光ファイバで、外部装置に送信される。
【００２３】
光受信部１３は、波長の異なる複数の光信号に対応するように、複数の光受信モジュールＲｘ１〜Ｒｘｎで構成され、各光受信モジュールには、外部装置から送信された波長多重された光信号を光分波器２０で波長の異なる複数の光信号に分波して入力される。各光受信モジュールＲｘ１〜Ｒｘｎでは、波長の異なる複数の光信号を個別に光電変換して、その出力が所定の値になるように、電気信号伝搬のための行路１８を介して接続されたリミティングアンプ（ＬＩＡ）１６に入力される。
【００２４】
ＬＩＡ１６により、適度のレベルに増幅された複数の信号は、合分岐回路部１４において、複数の低速の信号に変換される。例えば、光送信部２と同様に、受信する信号が１００Ｇｂｐｓの高速信号で、波長の異なる２５Ｇｂｐｓで動作する４分割された信号であれば、各ＬＩＡ１６からは、２５Ｇｂｐｓで動作する各電気信号が出力され、合分岐回路部１４で、例えば、合計１００Ｇｂｐｓとなる１０ｂｐｓ、１０ラインの低速信号に変換されて、ホスト装置Ｈに送信される。
【００２５】
本発明においては、光送信部１２または光受信部１３と、合分岐回路部１４との間の電気信号が伝搬する複数の行路１７（１７１〜１７ｎ），１８（１８１〜１８ｎ）について、行路ごとの行路長を光ファイバを伝搬する光信号の波長に応じて変える（行路長を調整する）ようにしている。電気信号が伝搬する行路１７，１８は、プリント回路技術やワイヤリングによる電気導体で形成されるが、その導体長さを変えることにより電気信号の伝搬時間を変えることができる。行路長を変えるには、例えば、直線状の行路１７１ ，１８１ に対して、１７２〜１８ｎのように、行路の中間部分を弛ませるなどして行路長を物理的に長くすることにより実現することができる
【００２６】
なお、ＬＤＤ１５、ＬＩＡ１６と合分岐回路部１４は、一枚のリジッド基板上に実装されるが、光送信部１２または光受信部１３は、フレキシブル基板を介してリジッド基板に接続される形態が多い。また、光送信部１２とＬＤＤ１５の間、光受信部１３とＬＩＡ１６との間で、行路長を調整するために弛みを形成しているが、合分岐回路部１４とＬＤＤ１５の間、合分岐回路部１４とＬＩＡ１６との間に弛みを形成するようにしてもよい。
【００２７】
電気信号が伝搬する行路１７（１７１〜１７ｎ）または行路１８（１８１〜１８ｎ）で、行路を伝搬する信号の波長に合わせてその行路長を変えることにより、行路１７内あるいは行路１８内での複数の電気信号間の遅延時間差（スキュー）を変えることができる。例えば、光通信の光伝送路で、光ファイバの分散波長等によるスキューが想定されている場合、光送信部１２側で、光伝送路で想定されるスキューを打ち消すようなスキューが行路１７の部分で生じるように、各行路（１７１〜１７ｎ）の行路長を設定しておく。これにより、光受信側では、スキューがないか、あるいは低減された状態で信号光を受信することが可能となる。
【００２８】
また、光受信部１３側で、光伝送路で想定されるスキューを打ち消すようなスキューが行路１８で生じるように、各行路（１８１〜１８ｎ）の行路長を設定しておく。これにより、光送信側でスキューのない状態で光送信された場合であっても、光受信部１３側で受光し電気信号に変換された信号が、光受信側の行路１８を通ることにより、スキューがないか、あるいは低減された状態で受信することが可能となる。
【００２９】
また、互いに光通信する光トランシーバの光送信部１２側と光受信部１３側の双方で、光伝送路で想定されるスキューを打ち消すようにしてもよい。この場合、送信側光トランシーバの送信側の各行路（１７１〜１７ｎ）と受信側光トランシーバの受信側の各行路（１８１〜１８ｎ）との合計の行路長で、光伝送路で想定されるスキューが打ち消されるようにする。
【００３０】
なお、波長の異なる電気信号の行路（１７１〜１７ｎ，１８１〜１８ｎ）ごとの行路長は、各行路に割り当てられた波長と光ファイバの零分散波長を基準とし、零分散波長より短い波長に対しては行路長を短くし、零分散波長より長い波長に対しては行路長を長くする。すなわち、行路長は、零分散波長との波長差に応じて増減し、上記のスキューを打ち消すようにしてもよい。
【００３１】
次に、ＩＥＥＥ８０２３ＢＡで検討されている波長配置（１.３μｍ帯の信号光で異なる波長の４波を、２５Ｇｂｐｓで動作させ、１００Ｇｂｐｓで１０ｋｍの伝送）について、シミュレーションを行なった結果を表１示す。
【表１】
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【００３２】
１.３μｍ帯の４波は、λ１（１２９５ｎｍ）、λ２（１３００ｎｍ）、λ３（１３０５ｎｍ）、λ４（１３１０ｎｍ）とし、光ファイバの零分散波長は１３１２ｎｍ、伝送距離は１０ｋｍとした。上記の表１に示すように、各波長における距離１０ｋｍにおける分散値（ｐｓ／ｎｍ）は、λ１（−１５.３）、λ２（−１８.８）、λ３（−６.３）、λ４（−１.８）となる。なお、零分散波長（１３１２ｎｍ）に対する遅延時間差（ｐｓ）は、波長λ１（２６０）、λ２（１３０）、λ３（４４）、λ４（４）となる。
【００３３】
また、最も波長の短いλ１に対する遅延時間差（ｐｓ）は、波長λ１（０）、λ２（−１３０）、λ３（−２１６）、λ４（−２５６）となる。すなわち、λ１に対して波長が最も離れているλ４は、光ファイバの伝送距離が１０ｋｍで２５６ｐｓの時間差（速く到達）を生じることとなる。また、電気信号がリジット基板、フレキシブル基板上の導体を伝搬する速さは、２×１０８ ｍ／ｓであるので、波長λ１の行路に対する行路長差（ｃｍ）は、波長λ１（０）、λ２（２.６）、λ３（４.６）、λ４（５.１）となる。
【００３４】
すなわち、波長λ１の行路長に対して波長が最も離れている波長λ４の行路長との差は、プラス５.１ｃｍとなる。この行路長差を、送信側と受信側の双方で按分すると、波長λ４の行路長を波長λ１の行路長より、光送信部側で２.５５ｃｍ長くすると共に光受信部側でも２.５５ｃｍ長くする。同様に、波長λ２の行路長を波長λ１の行路長より、光送信部側と光受信部側の双方で１.３ｃｍ長くし、波長λ３の行路長を波長λ１の行路長より、光送信部側と光受信部側の双方で２.１５ｃｍ長くする。これにより、光受信側でのスキューをゼロにすることができる。
【００３５】
なお、λ１〜λ４の４波の波長で説明したが、２〜３波、また、５波以上の異なる波長で分割するようにしてもよい。また、複数波長の内の最も波長が短い行路長に対する遅延時間差と長くする行路長差を設定するようにしてもよいが、使用される光伝送路の零分散波長を基準に、遅延時間差および行路長差を増減するようにして、受信信号のスキューを低減してもよい。
また、前記の１.３μｍ帯の信号光と同様に、１.５５μｍ帯の信号光に対しても、同様な方法でスキューをゼロにすることができる
【００３６】
なお、伝送速度と電気信号の行路長の関係によっては、電気信号が歪む場合もあるが、電気信号を合分岐する合分岐回路部内に、簡単なプリエンファシス回路、イコライザ回路を配して波形成形することで、波形歪みの影響は回避することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１１…光トランシーバ、１２…光送信部、１３…光受信部、１４…合分岐回路部、１５…レーザドライバ（ＬＤＤ）、１６…リミティングアンプ（ＬＩＡ）、１７（１７１〜１７ｎ），１８（１８１〜１８ｎ）…行路、１９…光合波器、２０…光分波器、Ｔｘ１〜Ｔｘｎ…信号光源（光送信モジュール）、Ｒｘ１〜Ｒｘｎ…光電変換器（光受信モジュール）、Ｈ…ホスト装置。
【図１】
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【図２】
2010245744.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月6日(2009.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の信号光を個別に送信する複数の光源を含む光送信部と、波長の異なる複数の信号光を個別に受信する複数の光電変換器を含む光受信部と、波長の異なる複数の信号光に対応する複数の電気信号を合分岐する合分岐回路部を備えた光トランシーバであって、
前記光送信部と前記合分岐回路部間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路、前記光受信部と前記合分岐回路部間の複数の電気信号がそれぞれ伝搬する複数の行路の少なくとも一方の行路側で、前記複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長を変えて、前記複数の電気信号の相互間の遅延時間差を低減したことを特徴とする光トランシーバ。
【請求項２】
前記複数の電気信号のそれぞれの行路ごとの行路長は、各行路に割り当てられた前記複数の電気信号に対応する信号光の波長と、前記信号光が伝搬する光ファイバの零分散波長との波長差に応じて増減することを特徴とする請求項１に記載の光トランシーバ。