(57)【要約】【課題】反射光による干渉雑音を取り除く。【解決手段】局内装置１３は、光ファイバ１２を介して単一波長の連続光を、加入者装置１１に供給し、加入者装置１１から光ファイバ１２を介して伝送されてきた、連続光をデータ信号により変調した変調光と、連続光の一部を分岐した光とを合波し、その合波した光を光電気変換して光コヒーレント受信し、その受信信号を、電気ハイパスフィルタに通過させる。加入者装置１１は、局内装置１３により供給された連続光をデータ信号により変調する変調手段を有する。本発明は、光アクセスネットワークシステムに適用できる。【選択図】図１
2010268309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを介して光信号を授受する第１のノードと第２のノードを有して構成される光データ通信システムであって、上記第１のノードは、上記光ファイバを介して所定の波長の連続光を上記第２のノードに供給し、上記第２のノードは、上記第１のノードにより供給された上記連続光をデータ信号により変調する光データ通信システムにおいて、
上記第１のノードは、
上記第２のノードから上記光ファイバを介して伝送されてきた上記連続光をデータ信号により変調した変調光と、上記連続光の一部を分岐した光とを合波し、その合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信手段と、
上記光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリング手段と
を有することを特徴とする光データ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光データ通信システムにおいて、
前記データ信号のデータ信号形式は、直流付近に信号成分を有さないものである
ことを特徴とする光データ通信システム。
【請求項３】
請求項１および請求項２に記載の光データ通信システムにおいて、
前記第１のノードは、前記連続光の一部を分岐した光を透過する、コヒーレンス長以上の光遅延線をさらに有することを特徴とする光データ通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光データ通信システムにおいて、
前記光コヒーレント受信は、位相ダイバーシティを用いたコヒーレント受信であって、
前記第１のノードは、前記光コヒーレント受信に際して、受信信号の包絡線を線形または２乗加算することを特徴とする光データ通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の光データ通信システムにおいて、
前記第２のノードの前記変調手段は、上記連続光を上記データ信号により振幅変調し、
前記第２のノードは、前記連続光の周波数を、前記第１のノードの前記電気ハイパスフィルタの3dB幅以上で、かつ前記データ信号のクロック周波数より小さい値にシフトさせるシフト手段をさらに有する
ことを特徴とする光データ通信システム。
【請求項６】
光ファイバを介して光信号を授受する第１のノードと第２のノードを有して構成される光データ通信システムであって、上記第１のノードは、上記光ファイバを介して所定の波長の連続光を上記第２のノードに供給し、上記第２のノードは、上記第１のノードにより供給された上記連続光をデータ信号により変調する光データ通信システムの通信方法において、
上記第１のノードで、
上記第２のノードから上記光ファイバを介して伝送されてきた上記連続光をデータ信号により変調した変調光と、上記連続光の一部を分岐した光とを合波し、その合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信ステップと、
上記光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリングステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項７】
少なくとも１個以上の他の通信装置と光ファイバを介して光信号を授受する通信装置において、
上記光ファイバを介して所定の波長の連続光を、上記他の通信装置に供給する供給手段と、
上記他の通信装置から上記光ファイバを介して伝送されてきた、上記連続光をデータ信号により変調した変調光と、上記連続光の一部を分岐した光とを合波し、上記合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信手段と、
上記光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリング手段と
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の通信装置において、
前記連続光の一部を分岐した光を透過する、コヒーレンス長以上の光遅延線をさらに有することを特徴とする通信装置。
【請求項９】
少なくとも１個以上の他の通信装置と光ファイバを介して光信号を授受する通信装置の通信方法において、
上記光ファイバを介して所定の波長の連続光を、上記他の通信装置に供給する供給ステップと、
上記他の通信装置から上記光ファイバを介して伝送されてきた、上記連続光をデータ信号により変調した変調光と、上記連続光の一部を分岐した光とを合波し、上記合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信ステップと、
上記光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリングステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光データ通信システム、ならびに通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２個のノード間の光データ通信においては、通常、両方のノードに、光源を含む送信器が配置されている。しかしながら、たとえば利便性の面から、一方のノードにだけ光源を配置することが望ましい場合がある。たとえば、波長多重 (ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing)技術を用いた光アクセスネットワークシステムでは、加入者側の装置（以下、加入者装置と称する）には光源を設けず、収容局側の装置（以下、局内装置と称する）にのみ光源を配置するシステム構成が提案されている。
【０００３】
図７は、光源が、加入者装置に設けられた場合の光アクセスネットワークシステム５０１の構成例を示す図である。なお図７には、上り信号を伝送するための構成のみが図示されており、下り信号を伝送するための構成の図示は省略されている。なお下り信号を伝送するために、局内装置には、そのための光源が設けられている。
【０００４】
光アクセスネットワークシステム５０１は、Ｎ個の加入者装置５１１−１〜５１１−Ｎ（以下、個々に区別する必要がない場合、単に、加入者装置５１１と称する。他の場合においても同様とする）と、局内装置５１４とが、光合波器５１２と光ファイバ５１３を介して接続されている。
【０００５】
加入者装置５１１−１は、光源５２１−１と変調器５２２−１を有して構成されている。光源５２１−１は、加入者に割り当てられた加入者毎に異なる波長を有する連続光を出射する。変調器５２２−１は、光源５２１−１が出射した連続光を、送信信号としてのデータ信号により変調する。その変調の結果得られた変調光は、光ファイバ５２３−１を介して光合波器５１２に供給され、そこで、他の加入者装置５１１−２〜５１１−Ｎから供給された変調光と合波されて、光ファイバ５１３を介して局内装置５１４へ伝送される。
【０００６】
加入者装置５１１−２〜５１１−Ｎは、加入者装置５１１−１と同様に構成されているので、その説明は省略する。
【０００７】
局内装置５１４は、光分波器５５１、および加入者装置５１１のそれぞれに対応するＮ個の受信器５５２−１〜５５２−Ｎを有して構成されている。光ファイバ５１３を介して伝送されてきた光信号は、局内装置５１４の光分波器５５１において波長分波され、それぞれ受信器５５２により受信される。
【０００８】
図７に示すようなＷＤＭ技術を利用した光アクセスネットワークシステム５０１では、ITU-T G983.3等で規定される時分割多重技術(ＴＤＭ: Time Division Multiplexing)を利用した光アクセスネットワークシステムに比べて、１加入者に割り当てる信号帯域の増加を図ることができる。しかしながら、図７の例では、光源波長が加入者毎に異なるため、加入者装置５１１のそれぞれに加入者に応じた波長の光源５２１を設ける必要がある。すなわち加入者装置５１１が複数品種必要となり、装置の利便性が悪くなる。
【０００９】
図８は、光源が、局内装置に設けられており、加入者装置には設けられていない光アクセスネットワークシステム６０１の構成例を示す図である。図８には、上り信号を伝送するための構成が図示されており、下り信号を伝送するための構成の図示は省略されている。
【００１０】
光アクセスネットワークシステム６０１では、Ｎ個の加入者装置６１１に対してそれぞれ割り当てられた波長の光を、局内装置６１４から供給し、加入者装置６１１において変調して折り返す光ループバック方式が採用されている。
【００１１】
加入者装置６１１は、変調器６２１を有して構成されている。局内装置６１４は、光サーキュレータ６５１、光分波器６５２、加入者装置６１１のそれぞれに対応するＮ個の受信器６５３−１〜６５３−Ｎ、およびＷＤＭ光源６５４から構成されている。
【００１２】
局内装置６１４のＷＤＭ光源６５４からは、各加入者に割り当てられた波長の連続したＷＤＭ光が出力される。この出力光は、図中の矢印の方向にのみ光を透過する光サーキュレータ６５１を通過した後、光ファイバ６１３を介して光合分波器６１２に送られ、波長分波される。分波されたＷＤＭ光は、それぞれ異なった光ファイバ６２２を経由して加入者装置６１１に供給され、変調器６２１において送信信号としてのデータ信号により変調される。
【００１３】
各加入者装置６１１からの変調光は、光合分波器６１２において再度合波され、光ファイバ６１３を経て局内装置６１４へ伝送される。局内装置６１４において、光サーキュレータ６５１を通過した信号が光分波器６５２において波長分波され、受信器６５３−１〜６５３−Ｎにおいて受信される。
【００１４】
一般に、加入者装置６１１の変調器６２１は波長依存性が小さいことから、各加入者装置６１１において同じ変調器６２１を用いることができる。すなわち加入者装置６１１の単一品種化を図ることができ、その結果、装置の利便性を向上させることができる。また、光源として用いられるレーザダイオードは、温度や経年劣化などによって波長が変動するため、加入者装置６１１における温度などの使用環境のばらつき考えると、加入者装置６１１が光源を有しないようにすることにより、光源波長の管理が容易になる。
【００１５】
ところで、一般に、光アクセスネットワークにおける光ファイバ伝送路には、局内装置から加入者装置までの間に複数の反射点(たとえば、フレネル反射点)が存在する。また、光ファイバに光を入射すると後方散乱(たとえば、レーリー散乱)が生じる。ITU-T
G983.3では、光ファイバ伝送路に許容される反射減衰量(＜-32dB)が規定されている。
【００１６】
局内装置の受信端において、時間波形f(t)で振幅変調された信号光の光電界をf(t)Esexp[i(ωct＋φｓ)]とし、ある反射点における反射光の光電界をERexp[i(ωct+φR)]とすると、受信前の光電界は、式（１）で表される。式（１）中、Esは、信号光の光電界の振幅を表し、ERは、反射光の光電界の振幅を表し、ωcは、光の角周波数を表し、φｓは、信号光のレーザ位相ノイズを表し、φRは、反射光のレーザ位相ノイズを表している。
【数１】
2010268309.tif 000003
【００１７】
また受信光電流は、要する係数を一切無視すると、式（２）で表される。
【数２】
2010268309.tif 000004
【００１８】
式（２）の第一項は信号パワーに比例した電流量を表し、第二項は信号光と反射光の干渉ビート雑音に比例した電流量を表し、そして第三項は反射光パワーに比例した電流量を表している。図８の光アクセスネットワークシステム６０１では、式（２）の第二項に表される干渉強度雑音の影響により、上り信号の品質が大幅に劣化する。
【００１９】
この問題を解決する手法として、加入者装置に周波数シフタを配置する光アクセスネットワークシステムが提案されている（特許文献１および非特許文献１参照）。図９は、加入者装置に周波数シフタを配置した光アクセスネットワークシステム７０１の構成例を示す図である。
【００２０】
ｎ番目の加入者装置としての子ノード（ＯＮＵn）７１１−ｎの光サーキュレータ（Ｃnu）７２１−ｎを通過した上り用の光は、減衰した信号を局内装置としての親ノード（ＯＬＴ）７１４側で十分に受信可能となるレベルとするために光増幅器（Ａn）７２２−ｎで増幅される。
【００２１】
光増幅器（Ａn）７２２−ｎで増幅された光は、送信すべき信号に応じて強度変調する光変調器（Ｍn1）７２３−ｎによって、上り方向へ送信するＮＲＺ（Non Return
to Zero）またはＲＺ（Return to Zero）の光信号に変調される。光変調器（Ｍn1）７２３−ｎで変調された光信号は、後段の光変調器（Ｍn2）７２４−ｎによってさらに変調される。この光変調器（Ｍn2）７２４−ｎにおいては、親ノード（ＯＬＴ）７１４側のｎ番目の受信器（図示せず）における低域透過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）において、干渉強度雑音を遮断し、送信信号の範囲のみが通過するように、信号スペクトルが単一周波数発振器（ＬＯn）７２５−ｎに従って周波数変換される（すなわち光変調器（Ｍn2）７２４−ｎと単一周波数発振器（ＬＯn）７２５−ｎが周波数シフタに相当する）。そして光変調器（Ｍn2）７２４−ｎの光出力は光サーキュレータ（Ｃnu）７２１−ｎに入力されて、上り光信号として親ノード（ＯＬＴ）７１４に送信される。
【００２２】
この例において、周波数シフト量をΔf(=2πωm)とすると、式（１）および式（２）は、それぞれ、式（３）または式（４）に置き換えられる。
【数３】
2010268309.tif 000005
【数４】
2010268309.tif 000006
【００２３】
データ信号のビットレートをBe(bps) とすると、f(t)の最大周波数も同様にBe(Hz)となることから、式（４）の第一項の最大周波数もBe(Hz)となる。したがって、Δf(=2πωm)≧2Beに設定すれば、図９において親ノード（ＯＬＴ）７１４の上側に模式的に示すように、式（４）の第二項で表される干渉雑音（図中、”干渉雑音スペクトル”の範囲）を、信号帯域（図中、”信号スペクトル”の範囲）の外側（図中、右側）に移動させることがきる。したがって干渉雑音をＬＰＦにより遮断することができるので、信号の劣化を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開2005-311708号公報
【非特許文献】
【００２５】
【非特許文献１】Tomoaki Yoshida, Shunji Kimura, Hideaki Kimura, Kiyomi Kumozaki, andTakamasa Imai; A New Single-Fiber 10-Gb/s Optical Loopback Method Using PhaseModulation for WDM Optical Access Networks; JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL. 24, NO. 2, FEBRUARY 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、図９に示した方式では、データ信号のクロック周波数の２倍以上の周波数を出力する発振器（ＬＯ）７２５を加入者装置７１１に設けなければならない。そのため、特に、信号ビットレートがギガbpsを超えるような場合、加入者装置７１１がコスト高になる。
【００２７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、容易に、反射光による干渉雑音を取り除くことができるようにするのである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の一側面の光データ通信システムは、光ファイバを介して光信号を授受する第１のノードと第２のノードを有して構成される光データ通信システムであって、第１のノードは、光ファイバを介して所定の波長の連続光を第２のノードに供給し、第２のノードは、第１のノードにより供給された連続光をデータ信号により変調する光データ通信システムにおいて、第１のノードは、第２のノードから光ファイバを介して伝送されてきた連続光をデータ信号により変調した変調光と、連続光の一部を分岐した光とを合波し、その合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信手段と、光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリング手段とを有することを特徴とする。
【００２９】
本発明の一側面の光データ通信システムにおいて、光データ信号のデータ信号形式は、直流付近に信号成分を有さないものであるようにすることができる。
【００３０】
本発明の一側面の光データ通信システムにおいて、光コヒーレント受信は、位相ダイバーシティを用いたコヒーレント受信であって、第１のノードは、連続光の一部を分岐した光を透過する、コヒーレンス長以上の光遅延線をさらに有することができる。
【００３１】
本発明の一側面の光データ通信システムにおいて、第１のノードは、光コヒーレント受信に際して、受信信号の包絡線を線形または２乗加算することができる。
【００３２】
本発明の一側面の光データ通信システムにおいて、第２のノードの変調手段は、連続光をデータ信号により振幅変調し、第２のノードは、連続光の周波数を、第１のノードの電気ハイパスフィルタの3dB幅以上で、かつデータ信号のクロック周波数より小さい値にシフトさせるシフト手段をさらに有することができる。
【００３３】
本発明の一側面の通信方法は、光ファイバを介して光信号を授受する第１のノードと第２のノードを有して構成される光データ通信システムであって、第１のノードは、光ファイバを介して所定の波長の連続光を第２のノードに供給し、第２のノードは、第１のノードにより供給された連続光をデータ信号により変調する光データ通信システムの通信方法において、第１のノードで、第２のノードから光ファイバを介して伝送されてきた連続光をデータ信号により変調した変調光と、連続光の一部を分岐した光とを合波し、その合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信ステップと、光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリングステップとを含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の一側面の通信装置は、少なくとも１個以上の他の通信装置と光ファイバを介して光信号を授受する通信装置において、光ファイバを介して所定の波長の連続光を、他の通信装置に供給する供給手段と、他の通信装置から光ファイバを介して伝送されてきた、連続光をデータ信号により変調した変調光と、連続光の一部を分岐した光とを合波し、合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信手段と、光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリング手段とを有することを特徴とする。
【００３５】
本発明の一側面の通信装置において、連続光の一部を分岐した光を透過する、コヒーレンス長以上の光遅延線をさらに有することができる。
【００３６】
本発明の一側面の通信方法は、少なくとも１個以上の他の通信装置と光ファイバを介して光信号を授受する通信装置の通信方法において、光ファイバを介して所定の波長の連続光を、他の通信装置に供給する供給ステップと、他の通信装置から光ファイバを介して伝送されてきた、連続光をデータ信号により変調した変調光と、連続光の一部を分岐した光とを合波し、合波した光を光電気変換する光コヒーレント受信を行う受信ステップと、光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるフィルタリングステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の一側面によれば、容易に、反射光による干渉雑音を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る光アクセスネットワークシステムの構成例を示す図である。
【図２】受信信号における信号電流と干渉雑音電流の電気スペクトルの分布の例を示す図である。
【図３】フレネル反射点における反射光による干渉雑音の電気スペクトルの計算結果を示す図である。
【図４】局内装置からフレネル反射点までの距離および干渉雑音の原理を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す光アクセスネットワークシステムに、遅延線をさらに設けた例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光アクセスネットワークシステムの他の構成例を示す図である。
【図７】光源が、加入者装置に設けられており、局内装置には設けられていない従来の光アクセスネットワークの構成例を示す図である。
【図８】光源が、局内装置に設けられており、加入者装置には設けられていない従来の光アクセスネットワークの構成例を示す図である。
【図９】加入者装置に周波数シフタを配置する従来の光アクセスネットワークシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
［第１の実施形態］
［第１の実施形態に係る光アクセスネットワークシステムの構成例の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係る光アクセスネットワークシステム１の構成例を示す図である。
【００４０】
光アクセスネットワークシステム１は、光ファイバ１２を介して光信号を授受する加入者装置１１と局内装置１３を有して構成されている。光アクセスネットワークシステム１では、加入者装置１１に対して割り当てられた波長の光を、局内装置１３から供給し、加入者装置１１において変調して折り返す光ループバック方式が採用されている。なお図１には、上り信号を伝送するための構成が図示されており、下り信号を伝送するための構成の図示は省略されている。
【００４１】
加入者装置１１は、変調器２１を有して構成されている。変調器２１は、局内装置１３から、光ファイバ１２を介して伝送されてきた連続光を送信信号としてのデータ信号により変調する。その変調の結果得られた変調光は、光ファイバ１２を介して局内装置１３へ伝送される。なお変調器２１における変調は、振幅変調でも位相変調でもよい。
【００４２】
局内装置１３は、光源５１、分岐器５２、光サーキュレータ５３、結合器５４、光電気変換器５５、およびハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５６を有して構成されている。
【００４３】
光源５１は、加入者装置１１用の単一波長の連続光を出力する。光源５１から出力された連続光は、分岐器５２により分岐される。分岐器５２により分岐した連続光の一部をタップした光（以下、適宜、局発光とも称する）は、光サーキュレータ５３および結合器５４のそれぞれに入力される。
【００４４】
光サーキュレータ５３は、図中の矢印の方向のみ光を透過する。光サーキュレータ５３には、分岐器５２からの局発光が入力される。分岐器５２から入力された局発光は、光サーキュレータ５３を介して光ファイバ１２へ供給され、加入者装置１１に伝送される。光サーキュレータ５３にはまた、光ファイバ１２を介して加入者装置１１から伝送されてきた変調光が入力され、その変調光は、光サーキュレータ５３を介して結合器５４に供給される。
【００４５】
結合器５４には、加入者装置１１から伝送されてきた変調光と、分岐器５２により分岐した局発光が入力される。結合器５４は、入力したそれらを結合（合波）する。
【００４６】
光電気変換器５５は、結合器５４による光結合により得られた光信号を電気信号に変換する。光電気変換器５５において変換された電気信号は、ＨＰＦ５６を通過する。ＨＰＦ５６を通過した電気信号に対しては、復号処理等の所定の処理が行われる。
【００４７】
［上り信号の伝送方法についての説明］
上り信号の伝送方法について説明する。局内装置１３の光源５１から出力された単一波長の連続光は、分岐器５２を通過し、光サーキュレータ５３を介して光ファイバ１２へ入射され、加入者装置１１に伝送される。加入者装置１１に伝送された局発光は、加入者装置１１の変調器２１に入力し、変調器２１において送信信号により変調され、光ファイバ１２に折り返される。
【００４８】
加入者装置１１から局内装置１３に送られた変調光は、局内装置１３の光サーキュレータ５３を介して結合器５４に供給され、そこで、分岐器５２からの局発光と結合される。そしてその結合光は光電気変換器５５において光電気変換され、ＨＰＦ５６を通過する。
【００４９】
局発光を利用して変調光を受信する方式を、光コヒーレント受信という。その中でも、変調光と局発光の波長が同一である本構成は、ホモダイン受信に分類することができる。
【００５０】
［反射光による干渉雑音が低減する原理］
時間波形f(t)で振幅変調された信号光の光電界をf(t)Esexp[i(ωct+φs)]とし、ある反射点における反射光の光電界をERexp[i(ωct+φR)]とし、タップされた単一波長の連続光（すなわち局発光）の光電界をEexp[i(ωct+φ)]とすると、受信前の光電界は、式（５）で表される。式中φは、局発光のレーザ位相ノイズを表している。
【数５】
2010268309.tif 000007
【００５１】
また、受信光電流は、要する係数を一切無視すると、式（６）で表される。
【数６】
2010268309.tif 000008
【００５２】
式（６）の第一項は信号電流を表し、第二項は干渉雑音電流を表している。データ信号ビットレートをBe(bps)とすると、f(t)の最大周波数もBe(Hz)となることから、式（６）の第一項の信号電流の電気スペクトルは、直流付近からBe(Hz)まで拡がる。それに対して、反射光と局発光は、いずれも変調されていない連続光であることから、第二項の電気スペクトルは、直流付近に集中する。なお光コヒーレント受信を行う場合、局発光のパワーは、信号光（この例の場合、変調光）のパワーより十分大きいので、第三項、第五項、および第六項の電流量は無視できる。また第４項は、何も情報が載っていないので、無視できる。
【００５３】
図２の右側は、受信信号における信号電流と干渉雑音電流の電気スペクトルの分布の例を示す図である。このように、干渉雑音電流の電気スペクトルは、直流付近に集中する。
【００５４】
したがって、ＨＰＦ５６を用いて、直流付近から拡がった信号電流の電気スペクトルを通過させる一方で、直流付近に集中する干渉雑音電流の電気スペクトルを遮断することにより、信号電流と干渉雑音電流の電気スペクトルを分離することができる。すなわち干渉雑音による信号の劣化を低減することができる。
【００５５】
なお図２中、曲線２Ａは、ＨＰＦ５６の通過域の境界を示し、範囲２Ｂは、干渉雑音電流の電気スペクトルの範囲を示し、範囲２Ｃは、信号電流の電気スペクトルの範囲を示している。
【００５６】
以上のように、加入者装置１１から光ファイバ１２を介して伝送されてきた局内光としての連続光をデータ信号により変調した変調光と、連続光の一部をタップした局内光とを合波し、合波した光を光電気変換し（すなわち光コヒーレント受信し）、光コヒーレント受信による受信信号の所定の周波数以上の信号を通過させるようにしたので、受信信号から送信信号を適切に抽出することができる。
【００５７】
すなわち、たとえば、高周波を出力する発振器を加入者装置に配置しなくても（図９）、反射光による干渉強度雑音を取り除くことができる。
【００５８】
［送信信号のデータ信号形式］
なおＨＰＦ５６により、信号電気スペクトルの直流成分も一部取り除かれることにより信号の劣化が想定される場合は、送信信号を、直流付近に信号成分を有さない信号形式のものにすることができる。たとえば、マンチェスター符号、バイポーラ符号、変形デュオバイナリ符号、またはIEEEにおいて規定されるギガビットイーサネット信号などは、直流付近に信号成分を有さない。
【００５９】
図２の右側は、送信信号を直流付近に信号成分を有さない信号形式のものにした場合の、受信信号における信号電流と干渉雑音電流の電気スペクトルの分布の例を示す図である。このように、送信信号を、直流付近に信号成分を有さない信号形式のものにすることにより、信号電流と干渉雑音電流の電気スペクトルをより確実に分離することができる。
【００６０】
［光遅延線の追加］
図３は、フレネル反射点における反射光による干渉雑音の電気スペクトルの計算結果を示す図である。なお具体的な計算方法は、”J. Gimlett et al., J. Lightwave Technol., pp. 888-895,
1989.”に開示されている。図３の例の場合、光源５１の線幅は4MHzであり、局内装置１３からフレネル反射点までの距離(図４のｘ)が１ｍ、２ｍ、および３ｍの場合の干渉雑音の電気スペクトルが示されている（曲線３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）。図３にはまた、3dB幅4MHzのローレンツ関数（図中、曲線３Ｄ）とレイリー散乱による干渉雑音の電気スペクトル（図中、曲線３Ｅ）も示されている。
【００６１】
レイリー散乱による干渉雑音とローレンツ関数の電気スペクトルは、図３に示すように、ほぼ同じ曲線を示し、いずれも直流から4MHzまでにエネルギーが集中している。
【００６２】
それに対してｘの値が小さい場合（図３の例では、ｘ＝１，２，３（ｍ）の場合）、すなわち、局内装置１３の近端にフレネル反射点がある場合、干渉雑音による電気スペクトルの分布の裾は、大きく拡がっている（曲線Ａ，Ｂ，Ｃ）。これは、反射光と局発光が、結合器５４において結合されるまでに伝送される距離の差が、光源５１の線幅に相当するコヒーレンス長(この場合は、５０ｍ)以下であり、互いの光位相に相関があるためである。これを解決するためには、図５に示すように、分岐器５２と結合器５４の間に、コヒーレンス長以上の光の遅延線６１を挿入することができる。
【００６３】
［光ＰＬＬによる光位相制御］
なお、信号電流は、局発光と信号光の位相差の時間変化に応じて、その振幅が揺らぐ。したがって、安定した時間波形を得るためには、ＨＰＦ５６を通過させる前に、光位相同期ループ（光PLL）を用いて、光源５１の光位相を制御することができる。光源５１の光位相制御の方法については、”大越、菊池著  コヒーレント通信光通信光学  オーム社”に示されている。
【００６４】
［送信信号の変調方法］
送信信号の変調については、振幅変調を行った場合でも位相変調を行った場合でも、同様な原理により、干渉雑音を低減することができる。
【００６５】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の実施の形態に係る光アクセスネットワークシステム１０１の構成例を示す図である。
【００６６】
光アクセスネットワークシステム１０１は、光ファイバ１１２を介して光信号を授受する加入者装置１１１と局内装置１１３を有して構成されている。光アクセスネットワークシステム１０１では、加入者装置１１１に対して割り当てられた波長の光を、局内装置１１３から供給し、加入者装置１１１において変調して折り返す光ループバック方式が採用されている。
【００６７】
加入者装置１１１は、局内装置１１３から、光ファイバ１１２を介して伝送されてきた連続光を送信信号としてのデータ信号により変調する。その変調の結果得られた変調光は、光ファイバ１１２を介して局内装置１１３へ伝送される。なお加入者装置１１１における変調は、振幅変調である。
【００６８】
加入者装置１１１は、図９に示した加入者装置としての子ノードＯＮＵと同様の構成を有している。
【００６９】
すなわち、光サーキュレータ（Ｃu）１５１を通過した上り用の光は、減衰した信号を局内装置１１３側で十分に受信可能となるレベルとするために光増幅器（Ａ）１５２で増幅される。
【００７０】
光増幅器（Ａ）１５２で増幅された光は、送信すべき信号に応じて振幅変調する光変調器（Ｍ1）１５３によって、上り方向へ送信するＮＲＺまたはＲＺの光信号に変調される。光変調器（Ｍ1）１５３で変調された光信号は後段の光変調器（Ｍ2）１５４によってさらに、単一周波数発振器（ＬＯ）１５５に従って周波数変換される。そして光変調器（Ｍ2）１５４の光出力は光サーキュレータ（Ｃu）１５１に入力されて、上り光信号として局内装置１１３に送信される。
【００７１】
局内装置１１３は、光源１８１、分岐器１８２、光サーキュレータ１８３、光９０度混合器１８４、２個の光電気変換器１８５−１，１８５−２、２個のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１８６−１，１８６−２、２個の乗算器１８７−１，１８７−２、および加算器１８８を有して構成されている。
【００７２】
光源１８１は、加入者装置１１１用の単一波長の連続光を出力する。光源１８１から出力された連続光は、分岐器１８２により分岐される。分岐器１８２により分岐した連続光の一部をタップした局発光は、光サーキュレータ１８３および光９０度混合器１８４のそれぞれに入力される。
【００７３】
光サーキュレータ１８３は、図中の矢印の方向のみ光を透過する。光サーキュレータ１８３には、分岐器１８２からの局発光が入力される。分岐器１８２から入力された局発光は、光サーキュレータ１８３を介して光ファイバ１１２へ供給され、加入者装置１１１に伝送される。光サーキュレータ１８３にはまた、光ファイバ１１２を介して加入者装置１１１から伝送されてきた変調光が入力され、その変調光は、光サーキュレータ１８３を介して光９０度混合器１８４に供給される。
【００７４】
光９０度混合器１８４には、加入者装置１１１から伝送されてきた変調光と、分岐器１８２により分岐した局発光が入力される。光９０度混合器１８４に入力した変調光と局発光は、内部でそれぞれ２分岐するとともに、分岐した局発光の光位相が互いに９０度ずらされ、その局発光が、それぞれ、２分岐された変調光と結合される。
【００７５】
光位相が互いに９０度異なる局発光のそれぞれと変調光が結合した光は、光電気変換器１８５−１または１８５−２において、それぞれ、電気信号に変換され、対応するＨＰＦ１８６−１または１８６−２を通過する。
【００７６】
ＨＰＦ１８６−１または１８６−２を通過する信号は、内部でそれぞれ２分岐し、乗算器１８７−１または１８７−２において掛け算される。乗算器１８７−１および１８７−２における乗算の結果得られた信号は、それぞれ、加算器１８８において加算される。
【００７７】
［反射光による干渉雑音が低減する原理］
光位相が互いに９０度ずれた局発光の光電界を、それぞれ、Eexp[i(ωct+φ)]と、Eexp[i(ωct+φ+π/2)]とすると、局発光の光電界がEexp[i(ωct+φ)]である場合の受信前の光電界は式（５）で、局発光の光電界がEexp[i(ωct+φ+π/2)]である場合の受信前の光電界は式（７）で表される。
【数７】
2010268309.tif 000009
【００７８】
また、受信光電流は、要する係数を一切無視すると、それぞれ、式（６）および式（８）で表される。
【数８】
2010268309.tif 000010
【００７９】
式（６）および式（８）の第一項は信号電流を表していることから、それぞれ、cos(φs-φR)およびsin(φs-φR)で規定される包絡線を線形、または２乗加算すれば、光ＰＬＬを用いなくとも変調信号f(t)を得ることができる。すなわち図６の例では、光位相が互いに９０度ずれた局発光が変調光と結合し、乗算器１８７−１，１８７−２による乗算と加算器１８８による加算により、２乗加算されるので、光ＰＬＬを用いなくとも変調信号f(t)を得ることができる。なお図６においては、ＨＰＦ１８６の出力を２分岐し、乗算器１８７により乗算したが、２乗せずにそれぞれのＨＰＦ１８６の出力を加算することによって、線形化を図ることもできる。
【００８０】
なおＨＰＦ１８６を通過することで、干渉雑音を低減することができるのは、前述の通りである。また、ここでは、２分岐し、互いの位相を９０度ずらした局発光を利用する光９０度混合器１８４を用いた場合を示したが、３分岐し、互いの位相を１２０度ずらした局発光を利用する光１２０度混合器等、一般に、位相ダイバーシティを呼ばれる光回路を用いてもよい。
【００８１】
［加入者装置側において周波数シフトを行う理由］
しかしながら、ＨＰＦ１８６を通過することにより、信号電流の直流成分が失われると、包絡線検波により信号が再生できなくなる。そのため、加入者装置１１１において、局内装置１１３から伝送された波長が周波数シフトされる。
【００８２】
シフト量に対応した角周波数をωmとすると、光電界Eexp[i(ωct+φ)]に対応する受信前の光電界は、式（９）で表される。
【数９】
2010268309.tif 000011
【００８３】
また、受信光電流は、要する係数を一切無視すると、式（１０）で表される。
【数１０】
2010268309.tif 000012
【００８４】
なお光電界Eexp[i(ωct+φ+π/2)]に対応した場合の式は省略する。
【００８５】
信号電流の包絡線は、cos[ωm+(φs-φR)]で表されるが、周波数シフト量がＨＰＦ１８６の通過域(3dB帯域以上)にあれば、包絡線の振幅は低減されない。したがって包絡線検波が可能となる。なお式（１０）の第一項が、周波数シフトしたぶんだけ直流からずれているにも関わらず、各々の包絡線を線形、または、２乗加算することで信号が再生できるのは、上述した通りである。
【００８６】
一般に、ホモダイン受信は、局発光と信号光の波長を一定量だけずらして受信するヘテロダイン受信と比べて、使用する電気帯域が少ないという利点を有する。この利点を損なわないためには、周波数シフト量を、信号ビットレートクロックよりも小さい値にすることができる。すなわちクロック周波数より小さい周波数を出力する発振器を用いて、反射光による干渉強度雑音を取り除くことができる。
【００８７】
また、データ信号による変調が位相変調の場合は、そもそも、信号電流の直流成分が存在しないので、周波数シフトを行う必要はない。すなわちこの場合、図６に示す加入者装置１１１に代えて、図５に示す加入者装置１１を用いることができる。
［光遅延線の追加］
分岐器１８２と光９０度混合器１８４の間に、コヒーレンス長以上の光の遅延線１９１を挿入することにより、局内装置１１３の近端にフレネル反射点がある場合においても、適切に、干渉雑音を低減することができる。
【００８８】
［その他の実施の形態］
［加入者装置が複数ある場合の本発明の適用］
なお以上においては、加入者装置が１個の場合を例として説明したが、加入者装置が複数個設けられているシステムにおいても、本発明を適用することができる。
【００８９】
［光アクセスネットワーク以外の例］
また以上においては、光アクセスネットワークシステムを例として説明したが、光ファイバを介して光信号を授受するノードが少なくとも２個存在すれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  光アクセスネットワークシステム，  １１  加入者装置，  １２  光ファイバ，  １３  局内装置，  ２１  変調器，  ５１  光源，  ５２  分岐器，  ５３  光サーキュレータ，  ５４  結合器，  ５５  光電気変換器，  ５６  ＨＰＦ，  ６１  遅延線，  １０１  光アクセスネットワークシステム，  １１１  加入者装置，  １１２  光ファイバ，  １１３  局内装置，  １５１  光サーキュレータ，  １５２  光増幅器，  １５３  光変調器，  １５４  光変調器，  １５５  単一周波数発振器，  １８１  光源，  １８２  分岐器，  １８３  光サーキュレータ，  １９４  光９０度混合器，  １８５  光電気変換器，  １８６  ＨＰＦ，  １８７  乗算器，  １８８  加算器，  １９１  遅延線
【図１】
2010268309.tif 000013
【図２】
2010268309.tif 000014
【図３】
2010268309.tif 000015
【図４】
2010268309.tif 000016
【図５】
2010268309.tif 000017
【図６】
2010268309.tif 000018
【図７】
2010268309.tif 000019
【図８】
2010268309.tif 000020
【図９】
2010268309.tif 000021