(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリング後の光信号を送信する送信装置と、
前記サンプリング後の光信号を受信する受信装置と、
を備える光アクセスシステムであって、
前記送信装置は、
サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、
前記サンプリング前の光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、前記サンプリング後の光信号を出力する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、
前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
【請求項２】
サンプリング後の光信号を送信する送信装置と、
前記サンプリング後の光信号を受信する受信装置と、
を備える光アクセスシステムであって、
前記送信装置は、
サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、
前記サンプリング前の光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、
各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、
各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を合波し、前記サンプリング後の光信号を出力する光合波器と、
各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、
前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
【請求項３】
前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスシステム。
【請求項４】
前記送信装置は、複数配置されており、
各送信装置は、各サンプリング後の光信号が時間軸上で相互に重複しないように、各サンプリング後の光信号を送信することを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光アクセスシステム。
【請求項５】
サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、
前記サンプリング前の光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、サンプリング後の光信号を送信する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、
前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項６】
サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、
前記サンプリング前の光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、
各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、
各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を合波し、サンプリング後の光信号を送信する光合波器と、
各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、
前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項７】
前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度にデータ送信を行うための送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、０及び１の２値ディジタル信号情報を光の強度に反映させた、ベースバンド伝送方式が利用されている。近年は、更なる伝送性能の向上を目的として、０及び１の２値ディジタル信号情報を光の強度、位相及び周波数に反映させた、４値ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、１６値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及びＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などの多値変調方式が検証されている。
【０００３】
図１は、従来技術の光アクセスシステムを示す図である。送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、受信装置２に、光伝送路３及び光スプリッタ４を介して、データを伝送する。送信装置１Ａでは、帯域信号発生器１０１Ａは、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に変調し、光送信器１０２Ａは、帯域信号を電気信号から光信号に変換し送信する。送信装置１Ｂでは、帯域信号発生器１０１Ｂは、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に変調し、光送信器１０２Ｂは、帯域信号を電気信号から光信号に変換し送信する。送信装置１Ｃでは、アンテナ１０３Ｃは、無線信号を入力し、無線信号フロントエンド１０４Ｃは、入力後の信号を電力増幅し、光送信器１０２Ｃは、増幅後の信号を電気信号から光信号に変換し送信する。受信装置２では、受光器２０１は、送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの信号を受信し光信号から電気信号に変換し、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路２０２は、送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路２０３は、所定の方式により送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの信号をデータ信号に復調し、必要に応じて送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び光伝送路３などによる信号劣化を補償する。
【０００４】
図２は、従来技術の光送信器を示す図である。図２（ａ）に示したように、光送信器１０２Ｄは、時分割多重用スイッチ１０５Ｄ及びレーザ光源１０６Ｄから構成される。時分割多重用スイッチ１０５Ｄは、帯域信号又は無線信号を所定のタイミングでサンプリングする。レーザ光源１０６Ｄは、サンプリング後の信号を電気信号から光信号に変換する。図２（ｂ）は、時分割多重用スイッチ１０５Ｄに入力される帯域信号又は無線信号を示す。図２（ｃ）は、時分割多重用スイッチ１０５Ｄから出力されるサンプリング後の信号を示す。図２（ｄ）は、レーザ光源１０６Ｄから出力されるサンプリング・光信号変換後の信号を示す。このように、光送信器１０２Ｄは、電気領域でサンプリングを行う。
【０００５】
図３は、従来技術の光送信器を示す図である。図３（ａ）に示したように、光送信器１０２Ｅは、レーザ光源１０６Ｅ及び光スイッチ１０７Ｅから構成される。レーザ光源１０６Ｅは、帯域信号又は無線信号を電気信号から光信号に変換する。光スイッチ１０７Ｅは、光信号変換後の信号を所定のタイミングでサンプリングする。図３（ｂ）は、レーザ光源１０６Ｅに入力される帯域信号又は無線信号を示す。図３（ｃ）は、レーザ光源１０６Ｅから出力される光信号変換後の信号を示す。図３（ｄ）は、光スイッチ１０７Ｅから出力される光信号変換・サンプリング後の信号を示す。このように、光送信器１０２Ｅは、光領域でサンプリングを行う。
【０００６】
非特許文献１は、光伝送路３の広帯域特性を利用して、複数の帯域信号を時分割多重化する時分割多重化方式を開示している。多重化方式には、時分割多重化方式、波長多重化方式及び周波数多重化方式などがあげられる。波長多重化方式では、複数の送信装置は各々の波長の光送信器を用意する必要があるため、送信装置の多様化に伴う運用コストの増大が懸念される。周波数多重化方式では、各々の送信装置は別々の周波数の信号源を用意する必要があるため、送信装置の多様化に伴う運用コストの増大が懸念されるとともに、複数の光信号同士のビート雑音の影響や光伝送路及び受光器での非線形性による歪の影響が懸念される。時分割多重化方式では、各々の送信装置は同一の装置構成を用いることができるため、運用コストの増大が少なく、同一の時間には単一の送信装置からの帯域信号のみが存在し複数の送信装置からの帯域信号が存在しないため、ビート雑音や歪の影響が少ない。
【０００７】
図４は、従来技術の光アクセスシステムを示す図である。送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、受信装置２に、光伝送路３及び光スプリッタ４を介して、データを伝送する。送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃでは、各々帯域信号を送信する。光スプリッタ４では、複数の帯域信号を時分割多重化する。受信装置２では、受光器２０１は、時分割多重化信号を受信し光信号から電気信号に変換し、ＡＤ変換回路２０２は、時分割多重化信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路２０３は、時分割多重化信号から所定の帯域信号を抽出し、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。図４（ｂ）は、送信装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃから各々出力される帯域信号を示す。図４（ｃ）は、光スプリッタ４から出力される時分割多重化信号を示す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】原田  博司，塚本  勝俊，小牧  省三，森永  規彦，“光ＴＤＭを用いたミリ波無線信号光ファイバ伝送システム”，電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．１１，ｐｐ．６４９−６５８，１９９４年１１月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２に示した光送信器１０２Ｄは、電気領域でサンプリングを行う。そのため、光送信器１０２Ｄは、数ＧＨｚ程度の帯域信号を送信するのに適していない。
【００１０】
図３に示した光送信器１０２Ｅは、光領域でサンプリングを行う。そのため、光送信器１０２Ｅは、数ＧＨｚ程度の帯域信号を送信するのに適している。しかし、光送信器１０２Ｅでは、光スイッチ１０７Ｅが光損失を発生させ、光損失を補償するために光増幅器を配置すれば、装置構成が複雑になる。このように、光領域のサンプリングの有効な手法について、具体的な検討はなかった。
【００１１】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域のサンプリングを行う送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、半導体光増幅器が、サンプリング前の光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、サンプリング後の光信号を出力するようにした。信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。
【００１３】
具体的には、本発明は、サンプリング後の光信号を送信する送信装置と、前記サンプリング後の光信号を受信する受信装置と、を備える光アクセスシステムであって、前記送信装置は、サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、前記サンプリング前の光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、前記サンプリング後の光信号を出力する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、を備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００１４】
この構成によれば、経済的かつ高精度に光領域のサンプリングを行う送信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００１５】
また、本発明は、サンプリング後の光信号を送信する送信装置と、前記サンプリング後の光信号を受信する受信装置と、を備える光アクセスシステムであって、前記送信装置は、サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、前記サンプリング前の光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を合波し、前記サンプリング後の光信号を出力する光合波器と、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、を備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００１６】
この構成によれば、複数の半導体光増幅器の分散・並列処理により光領域のサンプリングを行う送信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする光アクセスシステムである。
【００１８】
この構成によれば、サンプリング前の光信号の強度の変動に柔軟に対応する送信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記送信装置は、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、前記制御回路の判断に基づいて、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、をさらに備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２０】
この構成によれば、ベースバンド信号を送信するときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を送信するときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更する送信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２１】
また、本発明は、前記送信装置は、複数配置されており、各送信装置は、各サンプリング後の光信号が時間軸上で相互に重複しないように、各サンプリング後の光信号を送信することを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２２】
この構成によれば、経済的かつ高精度に光領域の時分割多重化を行う送信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２３】
また、本発明は、サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、前記サンプリング前の光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、サンプリング後の光信号を送信する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、を備えることを特徴とする送信装置である。
【００２４】
この構成によれば、経済的かつ高精度に光領域のサンプリングを行う送信装置を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、サンプリング前の光信号を発生する光信号発生器と、前記サンプリング前の光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を合波し、サンプリング後の光信号を送信する光合波器と、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、を備えることを特徴とする送信装置である。
【００２６】
この構成によれば、複数の半導体光増幅器の分散・並列処理により光領域のサンプリングを行う送信装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明は、前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする送信装置である。
【００２８】
この構成によれば、サンプリング前の光信号の強度の変動に柔軟に対応する送信装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明は、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、前記制御回路の判断に基づいて、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記送信装置が送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、をさらに備えることを特徴とする送信装置である。
【００３０】
この構成によれば、ベースバンド信号を送信するときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を送信するときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更する送信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域のサンプリングを行う送信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術の光アクセスシステムを示す図である。
【図２】従来技術の光送信器を示す図である。
【図３】従来技術の光送信器を示す図である。
【図４】従来技術の光アクセスシステムを示す図である。
【図５】実施形態１の送信装置を示す図である。
【図６】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図７】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図８】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図９】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１０】実施形態１のサンプリング実験結果を示す図である。
【図１１】実施形態２の送信装置を示す図である。
【図１２】実施形態２の送信装置の処理を示す図である。
【図１３】実施形態３の送信装置を示す図である。
【図１４】実施形態４の送信装置を示す図である。
【図１５】実施形態５の光アクセスシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３４】
（実施形態１）
図５は、実施形態１の送信装置を示す図である。送信装置１Ｆは、帯域信号発生器１０１Ｆ、レーザ光源１０６Ｆ、半導体光増幅器１０８Ｆ、信号発生器１０９Ｆ、振幅調整回路１１０Ｆ、バイアス調整回路１１１Ｆ、モニタ用受光器１１２Ｆ及びタイミング調整回路１１３Ｆから構成される。レーザ光源１０６Ｆは、光信号発生器として機能する。
【００３５】
帯域信号発生器１０１Ｆは、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に変調する。レーザ光源１０６Ｆは、帯域信号を電気信号から光信号に変換する。半導体光増幅器１０８Ｆは、帯域信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅する。
【００３６】
信号発生器１０９Ｆは、半導体光増幅器１０８Ｆの閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器１０８Ｆに出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器１０８Ｆに出力する。振幅調整回路１１０Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号の振幅を調整する。バイアス調整回路１１１Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号のバイアスを調整する。モニタ用受光器１１２Ｆは、レーザ光源１０６Ｆから出力される光信号の強度をモニタする。タイミング調整回路１１３Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号のタイミングを調整する。
【００３７】
図６から図９は、実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。信号発生器１０９Ｆからの電流信号についての信号電流は、所定のタイミングでは半導体光増幅器１０８Ｆの閾値電流より大きくなり、所定のタイミング以外の時間では半導体光増幅器１０８Ｆの閾値電流以下となる。よって、半導体光増幅器１０８Ｆの利得は、所定のタイミングでは有限値となるが、所定のタイミング以外の時間ではほぼ０となる。そして、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号のうち、所定のタイミングでの信号は増幅され通過するが、所定のタイミング以外の時間での信号はほぼ通過しない。
【００３８】
図６では、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号は時間的に一定の強度を有する入力信号であり、信号発生器１０９Ｆからの電流信号は矩形波信号である。図６（ａ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号についての信号強度の時間変化を示す。図６（ｂ）は、半導体光増幅器１０８Ｆの電流−利得特性及び信号発生器１０９Ｆからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図６（ｃ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００３９】
振幅調整回路１１０Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号の振幅を調整することにより、半導体光増幅器１０８Ｆの増幅の利得を調整することができる。バイアス調整回路１１１Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号のバイアスを調整することにより、半導体光増幅器１０８Ｆの増幅の利得を調整することができる。振幅調整回路１１０Ｆ及びバイアス調整回路１１１Ｆのうち、少なくともいずれかが動作していればよい。
【００４０】
図７では、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号は時間的に一定の強度を有する入力信号であり、信号発生器１０９Ｆからの電流信号は正弦波信号である。図７（ａ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号についての信号強度の時間変化を示す。図７（ｂ）は、半導体光増幅器１０８Ｆの電流−利得特性及び信号発生器１０９Ｆからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図７（ｃ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４１】
振幅調整回路１１０Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号の振幅を調整することにより、半導体光増幅器１０８Ｆのサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を調整することができる。バイアス調整回路１１１Ｆは、信号発生器１０９Ｆからの電流信号のバイアスを調整することにより、半導体光増幅器１０８Ｆのサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を調整することができる。振幅調整回路１１０Ｆ及びバイアス調整回路１１１Ｆのうち、少なくともいずれかが動作していればよい。図７では、正弦波信号は広帯域信号ではないため、送信装置１Ｆは簡便なハードウェアを備えるのみで十分である。
【００４２】
図８では、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号は強度の大きい帯域信号であり、信号発生器１０９Ｆからの電流信号は正弦波信号である。図８（ａ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号についての信号強度の時間変化を示す。図８（ｂ）は、半導体光増幅器１０８Ｆの電流−利得特性及び信号発生器１０９Ｆからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図８（ｃ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４３】
信号発生器１０９Ｆは、帯域信号をサンプリングするために、所定のタイミングで半導体光増幅器１０８Ｆの閾値電流より大きい電流信号を出力する。半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号は、強度の大きい帯域信号であるため、信号発生器１０９Ｆからの電流信号の振幅及びバイアスは小さくても構わない。
【００４４】
図９では、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号は強度の小さい帯域信号であり、信号発生器１０９Ｆからの電流信号は正弦波信号である。図９（ａ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号についての信号強度の時間変化を示す。図９（ｂ）は、半導体光増幅器１０８Ｆの電流−利得特性及び信号発生器１０９Ｆからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図９（ｃ）は、半導体光増幅器１０８Ｆでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４５】
信号発生器１０９Ｆは、帯域信号をサンプリングするために、所定のタイミングで半導体光増幅器１０８Ｆの閾値電流より大きい電流信号を出力する。半導体光増幅器１０８Ｆでの入力信号は、強度の小さい帯域信号であるため、信号発生器１０９Ｆからの電流信号の振幅及びバイアスは大きければ望ましい。
【００４６】
図８及び図９で説明したように、信号発生器１０９Ｆからの電流信号の振幅及びバイアスを制御するためには、モニタ用受光器１１２Ｆの出力電流をモニタリングすればよい。送信装置１Ｆは、サンプリング前の光信号の強度の変動に柔軟に対応することができる。タイミング調整回路１１３Ｆの処理については、実施形態５において詳述する。
【００４７】
図１０は、実施形態１のサンプリング実験結果を示す図である。図１０（ａ）は、２００ＭＨｚの正弦波により大きく変調された光信号を、１ＧＨｚの正弦波により動作される半導体光増幅器に入力したときの、光信号波形の測定結果を示す。図１０（ｂ）は、２００ＭＨｚの正弦波により小さく変調された光信号を、１ＧＨｚの正弦波により動作される半導体光増幅器に入力したときの、光信号波形の測定結果を示す。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）では、サンプリング幅が１１０〜１２０ｐｓであるときに、サンプリングが高精度に行われていた。半導体光増幅器の動作条件を調整することにより、サンプリング幅が７０〜８０ｐｓであるときも、サンプリングが高精度に行われていた。
【００４８】
以上に説明したように、半導体光増幅器が、サンプリング前の光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、サンプリング後の光信号を出力するようにし、信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。半導体光増幅器は、レーザ光源及びモニタ用受光器と集積可能であり量産性にも優れるため、送信装置は、経済的かつ高精度に光領域のサンプリングを行うことができる。
【００４９】
（実施形態２）
図１１は、実施形態２の送信装置を示す図である。送信装置１Ｇは、アンテナ１０３Ｇ、無線信号フロントエンド１０４Ｇ、レーザ光源１０６Ｇ、半導体光増幅器１０８Ｇ、信号発生器１０９Ｇ、振幅調整回路１１０Ｇ、バイアス調整回路１１１Ｇ、モニタ用受光器１１２Ｇ及びタイミング調整回路１１３Ｇから構成される。レーザ光源１０６Ｇは、光信号発生器として機能する。
【００５０】
図１２は、実施形態２の送信装置の処理を示す図である。図１２（ａ）は、元の無線信号をサンプリングする前の帯域信号の周波数分布を示す。図１２（ｂ）は、元の無線信号をサンプリングした後の帯域信号の周波数分布を示す。図１２（ｂ）では図１２（ａ）と異なり、元の無線信号の情報のコピーを有する信号が、元の無線信号の周波数からサンプリング周波数の整数倍だけ隔てて周波数空間に分布する。ここで、図１１の送信装置１Ｇ並びに図１又は図４の受信装置２において、サンプリングのパルス幅を十分に狭く設定することにより、元の無線信号の情報のコピーを有する信号が、低周波数帯にも分布する。そこで、半導体光増幅器１０８Ｇは、所定の低周波数帯の信号を送信できる。無線信号の搬送波周波数は、数ＧＨｚ程度であるのに対して、信号帯域幅は、数１０ＭＨｚ程度であるのが一般的である。サンプリング周波数として、無線信号の搬送波周波数に関係なく、信号帯域幅の２倍以上の値に設定することが望ましい。
【００５１】
レーザ光源１０６Ｇ、半導体光増幅器１０８Ｇ、信号発生器１０９Ｇ、振幅調整回路１１０Ｇ、バイアス調整回路１１１Ｇ、モニタ用受光器１１２Ｇ及びタイミング調整回路１１３Ｇの処理は、各々図５のレーザ光源１０６Ｆ、半導体光増幅器１０８Ｆ、信号発生器１０９Ｆ、振幅調整回路１１０Ｆ、バイアス調整回路１１１Ｆ、モニタ用受光器１１２Ｆ及びタイミング調整回路１１３Ｆの処理と同様である。アンテナ１０３Ｇ及び無線信号フロントエンド１０４Ｇの処理は、各々図１のアンテナ１０３Ｃ及び無線信号フロントエンド１０４Ｃの処理と同様である。実施形態１と同様な効果を得ることができるとともに、無線信号を入力することもできる。
【００５２】
（実施形態３）
図１３は、実施形態３の送信装置を示す図である。送信装置１Ｈは、帯域信号発生器１０１Ｈ、レーザ光源１０６Ｈ、光分岐器１１４Ｈ、半導体光増幅器１０８Ｈ−１、１０８Ｈ−２、・・・、１０８Ｈ−Ｎ、光合波器１１７Ｈ、信号発生器１０９Ｈ、振幅調整回路１１０Ｈ、バイアス調整回路１１１Ｈ、モニタ用受光器１１２Ｈ、タイミング調整回路１１３Ｈ、分岐器１１５Ｈ及び遅延回路１１６Ｈ−２、・・・、１１６Ｈ−Ｎから構成される。レーザ光源１０６Ｈは、光信号発生器として機能する。
【００５３】
帯域信号発生器１０１Ｈ、レーザ光源１０６Ｈ、信号発生器１０９Ｈ、振幅調整回路１１０Ｈ、バイアス調整回路１１１Ｈ、モニタ用受光器１１２Ｈ及びタイミング調整回路１１３Ｈの処理は、各々図５の帯域信号発生器１０１Ｆ、レーザ光源１０６Ｆ、信号発生器１０９Ｆ、振幅調整回路１１０Ｆ、バイアス調整回路１１１Ｆ、モニタ用受光器１１２Ｆ及びタイミング調整回路１１３Ｆの処理と同様である。
【００５４】
分岐器１１５Ｈは、振幅・バイアス調整後の電流信号を入力し分岐する。遅延回路１１６Ｈ−２、・・・、１１６Ｈ−Ｎは、分岐後の電流信号を分岐器１１５Ｈから入力し、各々の遅延時間だけ分岐後の電流信号を遅延させる。光分岐器１１４Ｈは、レーザ光源１０６Ｈから帯域信号を入力し分岐する。
【００５５】
半導体光増幅器１０８Ｈ−１は、光分岐器１１４Ｈから分岐後の帯域信号を入力し、分岐器１１５Ｈから分岐後の電流信号を入力し、分岐後の電流信号を用いて分岐後の帯域信号をサンプリング及び増幅する。半導体光増幅器１０８Ｈ−２、・・・、１０８Ｈ−Ｎは、光分岐器１１４Ｈから分岐後の帯域信号を入力し、各々遅延回路１１６Ｈ−２、・・・、１１６Ｈ−Ｎから分岐・遅延後の電流信号を入力し、各々の分岐・遅延後の電流信号を用いて分岐後の帯域信号をサンプリング及び増幅する。光合波器１１７Ｈは、半導体光増幅器１０８Ｈ−１、１０８Ｈ−２、・・・、１０８Ｈ−Ｎからのサンプリング・増幅後の帯域信号を合波して送信する。
【００５６】
以上に説明したように、各半導体光増幅器が、サンプリング前の光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、各サンプリング後の光信号を出力するようにし、各信号発生器が、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力するようにした。半導体光増幅器は、レーザ光源及びモニタ用受光器と集積可能であり量産性にも優れるため、送信装置は、経済的かつ高精度に光領域のサンプリングを行うことができる。送信装置は、複数の半導体光増幅器の分散・並列処理により光領域のサンプリングを行うことができる。
【００５７】
（実施形態４）
図１４は、実施形態４の送信装置を示す図である。送信装置１Ｊは、帯域信号発生器１０１Ｊ、ベースバンド信号発生器１１８Ｊ、切替回路１２０Ｊ、レーザ光源１０６Ｊ、半導体光増幅器１０８Ｊ、信号発生器１０９Ｊ、振幅調整回路１１０Ｊ、バイアス調整回路１１１Ｊ、モニタ用受光器１１２Ｊ、タイミング調整回路１１３Ｊ、制御回路１１９Ｊ及びスイッチ回路１２１Ｊから構成される。レーザ光源１０６Ｊは、光信号発生器として機能する。
【００５８】
送信装置１Ｊは、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号を、所定のタイミングで切り替えて送信する。受信装置２は、受信信号がベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号のうちいずれであるかに応じて、受信信号の処理方法を選択する。ベースバンド信号として、１０Ｇｂ／ｓ又は４０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号などの高速ベースバンド信号をあげられる。ベースバンド信号が変調された変調信号として、４値ＰＳＫ、１６値ＱＡＭ及びＯＦＤＭなどの多値変調信号をあげられる。
【００５９】
まず、送信装置１Ｊがベースバンド信号を送信するときの処理方法について説明する。制御回路１１９Ｊは、送信装置１Ｊが送信する信号がベースバンド信号であると判断し、スイッチ回路１２１Ｊをオフにし、切替回路１２０Ｊをベースバンド信号発生器１１８Ｊ側にセットする。半導体光増幅器１０８Ｊは、ベースバンド信号を単に増幅させる。
【００６０】
次に、送信装置１Ｊがベースバンド信号が変調された変調信号を送信するときの処理方法について説明する。制御回路１１９Ｊは、送信装置１Ｊが送信する信号がベースバンド信号が変調された変調信号であると判断し、スイッチ回路１２１Ｊをオンにし、切替回路１２０Ｊを帯域信号発生器１０１Ｊ側にセットする。半導体光増幅器１０８Ｊは、ベースバンド信号が変調された変調信号を信号発生器１０９Ｊからの電流信号を用いてサンプリング及び増幅する。
【００６１】
以上に説明したように、送信装置は、ベースバンド信号を送信するときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を送信するときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更することができる。
【００６２】
（実施形態５）
図１５は、実施形態５の光アクセスシステムを示す図である。光アクセスシステムは、加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、局内装置６、光伝送路３及び光スプリッタ４から構成される。加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、局内装置６に、光伝送路３及び光スプリッタ４を介して、各サンプリング後の光信号が時間軸上で相互に重複しないように、各サンプリング後の光信号を送信することができる。加入者装置５Ｃは、送信装置５１Ｃ、加入者装置用受信装置５２Ｃ及び送受信光信号分離器５３Ｃから構成され、加入者装置５Ａ、５Ｂは、加入者装置５Ｃと同様な要素から構成される。局内装置６は、受信装置６１、局内装置用送信装置６２及び送受信光信号分離器６３から構成される。送信装置５１Ｃとして、実施形態１−４で各々説明した送信装置１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｊのうちいずれかを適用することができる。受信装置６１として、従来技術として説明した受信装置２を適用することができる。
【００６３】
加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃが、各サンプリング後の光信号が時間軸上で相互に重複しないように、各サンプリング後の光信号を局内装置６に送信するために、局内装置６は、タイミング調整に必要な情報を加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃに同報する。タイミング調整に必要な情報として、加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃのサンプリングのタイミングを同期させるための基準クロック及び加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃの送信のタイミングを調整するためのタイミング情報などがあげられる。
【００６４】
局内装置６では、局内装置用送信装置６２は、加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃに、タイミング調整に必要な情報を送信する。加入者装置５Ｃでは、加入者装置用受信装置５２Ｃは、局内装置６から、タイミング調整に必要な情報を受信し、送信装置５１Ｃは、局内装置６に、サンプリング後の光信号を送信する。加入者装置５Ａ、５Ｂでは、加入者装置５Ｃと同様な処理が行われる。局内装置６では、受信装置６１は、加入者装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃから、サンプリング後の光信号を受信する。送受信光信号分離器５３Ｃ、６３は、加入者装置５Ｃから局内装置６への上り方向の光信号及び局内装置６から加入者装置５Ｃへの下り方向の光信号を分離する。送受信光信号分離器５３Ｃ、６３として、上り方向及び下り方向に異なる波長の光信号を用いるときには、波長フィルタを適用することができる。
【００６５】
タイミング調整に必要な情報のみを送受信するために、加入者装置５Ｃに加入者装置用受信装置５２Ｃを設置し局内装置６に局内装置用送信装置６２を設置することは、経済性の面で現実的ではない。局内装置６の局内装置用送信装置６２が、下り方向のデータ信号及びタイミング調整に必要な情報を時分割多重し、加入者装置５Ｃの加入者装置用受信装置５２Ｃが、下り方向のデータ信号及びタイミング調整に必要な情報を時分割分離することが、経済性の面で現実的である。
【００６６】
局内装置６では、受光器が、時分割多重化信号を受信し光信号から電気信号に変換し、ＡＤ変換回路が、時分割多重化信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路が、時分割多重化信号から所定の帯域信号を抽出し、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。ここで、局内装置６は、高速で高額な受光器及びＡＤ変換回路から構成される。しかし、局内装置６は、収容局舎で用いられるため、複数の加入者によるコストの分担により、実用上大きな問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る光アクセスシステム及び送信装置は、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号を光信号として送受信するシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１：送信装置
２：受信装置
３：光伝送路
４：光スプリッタ
５：加入者装置
６：局内装置
５１：送信装置
５２：加入者装置用受信装置
５３：送受信光信号分離器
６１：受信装置
６２：局内装置用送信装置
６３：送受信光信号分離器
１０１：帯域信号発生器
１０２：光送信器
１０３：アンテナ
１０４：無線信号フロントエンド
１０５：時分割多重用スイッチ
１０６：レーザ光源
１０７：光スイッチ
１０８：半導体光増幅器
１０９：信号発生器
１１０：振幅調整回路
１１１：バイアス調整回路
１１２：モニタ用受光器
１１３：タイミング調整回路
１１４：光分岐器
１１５：分岐器
１１６：遅延回路
１１７：光合波器
１１８：ベースバンド信号発生器
１１９：制御回路
１２０：切替回路
１２１：スイッチ回路
２０１：受光器
２０２：ＡＤ変換回路
２０３：ディジタル信号処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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