(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルのそれぞれに対応して設けられる複数の光送信機と、
これらの光送信機が接続される多重装置とを具備し、
前記複数の光送信機の各々は、
少なくとも全チャネルの個数以上の複数の縦モードで発振するマルチモード半導体レーザと、
このマルチモード半導体レーザから出力されるマルチモード光を、自チャネルの情報に応じて変調して前記多重装置に向け出力する変調手段とを備え、
前記多重装置は、
前記複数の光送信機のそれぞれに対応して設けられ、各々の光送信機の出力光から該当するチャネルに割り当てられた波長成分のみを抽出して出力する複数の光バンドパスフィルタと、
これらの光バンドパスフィルタの各々の出力光の強度を、前記チャネル間で共通の一定レベルに揃える光レベル調整手段と、
この光レベル調整手段から出力される各チャネルの光信号を結合して光伝送路に送出する光結合手段とを備えることを特徴とする光波長多重送信装置。
【請求項２】
前記光レベル調整手段は、励起光源からの励起光を希土類添加光ファイバに入射することで光信号の増幅を行う光ファイバ増幅器と、
この光ファイバ増幅器からの増幅光を分岐する分岐手段と、
この分岐手段で分岐された前記増幅光を光電変換する光電変換器と、
この光電変換器の出力電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に基づき前記励起光源を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光波長多重送信装置。
【請求項３】
前記チャネルごとに設けられ、自チャネルの光バンドパスフィルタの出力光波長をモニタし、その波長に応じて前記マルチモード半導体レーザの発振波長を一定に制御する波長制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の光波長多重送信装置。
【請求項４】
前記波長制御手段は、自チャネルの光バンドパスフィルタの出力光を分岐する分岐手段と、
この分岐された出力光の波長の、当該チャネルに対して設定された値からのずれを検出する波長検出器と、
この波長検出器の出力に応じて前記マルチモード半導体レーザの発振波長を一定に制御する波長制御回路とを備えることを特徴とする請求項３に記載の光波長多重送信装置。
【請求項５】
光波長多重送信装置に使用される多重装置に接続される光送信機であって、
前記多重装置が、
複数の前記光送信機のそれぞれに対応して設けられ、各々の光送信機の出力光から該当するチャネルに割り当てられた波長成分のみを抽出して出力する複数の光バンドパスフィルタと、
これらの光バンドパスフィルタの各々の出力光の強度を、前記チャネル間で共通の一定レベルに揃える光レベル調整手段と、
この光レベル調整手段から出力される各チャネルの光信号を結合して光伝送路に送出する光結合手段とを備える場合に、
複数の縦モードで発振するマルチモード半導体レーザと、
このマルチモード半導体レーザから出力されるマルチモード光を、自機に割り当てられたチャネルの情報に応じて変調して出力する変調手段とを具備することを特徴とする光送信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ  ）伝送システムなどにおいて使用される光波長多重送信装置および光送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の通信需要の増大に伴い、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）が注目されている。ＷＤＭは、異なる複数の波長を用いて信号を多重し、１本の光ファイバの伝送容量を増やす技術である。１本の光ファイバの両端にＷＤＭ装置を設置すれば、光ファイバを数本から数十本敷設したのと同じ容量を確保することが可能となる。
【０００３】
このような背景から、近年、ＷＤＭ装置の一つとしての光波長多重送信装置に関する技術開発が盛んである。光波長多重送信装置の従来の構成を図１２に示す。
図１２において、チャネル１〜Ｎの伝送信号がそれぞれ光送信機１１〜１Ｎに導入され、互いに異なる波長（λ１〜λＮ）の光信号として出力される。各光信号λ１〜λＮは、それぞれ多重装置Ａにおける光増幅部２１〜２Ｎに与えられ、一定の強度に揃えられる。そして、光増幅部２１〜２Ｎの出力光が共通の光カプラ３に導入され、多重されて光伝送路（図示せず）に出力される。
【０００４】
図１３に、従来の光波長多重送信装置に使用される光送信機１１〜１Ｎの構成を示す。すなわち光送信機１１〜１Ｎは、それぞれ固有の波長（図１３ではλＭ：Ｍは任意）の単一縦モードで発振する半導体レーザ１０１を備えている。この半導体レーザ１０１の発振波長は、各光送信機１１〜１Ｎが実装するチャネル波長と一致するべく、波長制御回路１００により制御される。そして、半導体レーザ１０１が出力する単一波長光を、外部変調器１０２によりチャネル信号に応じて変調出力するものとなっている。
【０００５】
ところで、一般に半導体レーザは故障しやすく、その信頼性は他の電気部品に比較して格段に劣ることは良く知られている。これに対処して光波長多重送信装置の安定した運用を確保するために、各光送信機１１〜１Ｎを着脱自在な基板上に形成することで、故障などの際には容易に交換できるようにしている。また、光送信機の予備を常に用意しておき、故障時には素早く交換作業を行えるような体制を整えておくことも重要である。
【０００６】
しかしながら各光送信機１１〜１Ｎは、半導体レーザの特性からそれぞれ単一波長の光信号しか出力できない。例えばチャネル１用の光送信機１１は、波長λ１の光信号しか出力することができない。すなわち、あるチャネルの光送信機が故障した場合、他のチャネルの光送信機の予備を流用できないという事情がある。
【０００７】
このことは、予備の光送信機を各チャネルごとに用意しなければならないことを意味しており、半導体レーザの価格が高いことと相俟って光波長多重送信装置の高価格化を招いていた。特に、近年では多重化される光信号の数がますます増える傾向にあり、用意すべき予備の光送信機の数（種類）もこれに応じて増えるために価格はさらに上昇することになる。
【０００８】
この不具合を解決するために、単一モード半導体レーザの温度を変化させ、希望するチャネルまで波長をシフトさせることで光送信機の予備の共用化を図る方式が考えられている。ところが、一般に半導体レーザの発振波長の温度依存性は約０．１ｎｍ／℃と小さい。このため、上記方式を例えば８波０．８ｎｍ間隔の波長多重システムにて適用するには半導体レーザの温度を±３０℃（波長±３ｎｍに相当）の範囲で変化させる必要があり、実用化には無理があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の光波長多重送信装置においては各チャネルごとに専用の光送信機の予備を用意する必要があったため、装置の高価格化を招いていた。
【００１０】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、各チャネルごとに専用の光送信機の予備を用意する必要を無くし、これにより低コスト化を図った光波長多重送信装置と、この光波長多重送信装置に使用される光送信機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、複数のチャネルのそれぞれに対応して設けられる複数の光送信機と、これらの光送信機が接続される多重装置とを具備し、
前記複数の光送信機の各々に、
少なくとも全チャネルの個数以上の複数の縦モードで発振するマルチモード半導体レーザと、このマルチモード半導体レーザから出力されるマルチモード光を、自チャネルの情報に応じて変調して前記多重装置に向け出力する変調手段とを備え、
前記多重装置に、前記複数の光送信機のそれぞれに対応して設けられ、各々の光送信機の出力光から該当するチャネルに割り当てられた波長成分のみを抽出して出力する複数の光バンドパスフィルタと、これらの光バンドパスフィルタの各々の出力光の強度を前記チャネル間で共通の一定レベルに揃える光レベル調整手段と、この光レベル調整手段から出力される各チャネルの光信号を結合して光伝送路に送出する光結合手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような手段を講じることで、各光送信機からは、マルチモードすなわち異なる複数の波長からなる光信号が（変調された状態で）出力される。そして、多重装置側において、上記マルチモード光から各チャネルに応じた波長の光信号が光バンドパスフィルタによりフィルタされる。このフィルタされた各波長の光信号は、光レベル調整手段により一定レベルに揃えられ、光結合手段により結合されて光伝送路に出力される。
【００１３】
すなわち、本発明の基本思想は、マルチモード半導体レーザを使用して、光送信機側にて先に複数の波長を含む光信号を生成したのち、多重装置側にてフィルタ処理を行い各チャネルごとに単波長の（互いに波長の異なる）光信号に分離することにある。このようにすることで、チャネル間で光送信機を共用化することが可能となり、その予備を最低一個用意すれば足りることになる。したがって、光波長多重送信装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００１４】
また本発明では、前記チャネルごとに、自チャネルの光バンドパスフィルタの出力光波長をモニタし、その波長に応じて前記マルチモード半導体レーザの発振波長を一定に制御する波長制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
このようにすることで、各光送信機の発振波長（マルチモードであることから、例えばそのピーク波長）は波長制御手段により自動的に一定値に制御される。これにより、人手を介して発振波長安定化のための微調整を行う必要が無くなり、手間を省くことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図１〜図１１を参照して詳細に説明する。なお、図１〜図１１において図１２、図１３と共通の部分には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる光波長多重送信装置の構成を示すブロック図である。この光波長多重送信装置は、図１２の従来例とほぼ同様の構成をしているが、光送信機（符号を４１〜４Ｎとする）および光増幅部（符号を５１〜５Ｎとし、図１２では光増幅部２１〜２Ｎに相当する）の構成において異なっている。なお、光増幅部５１〜５Ｎを備える多重装置の符号をＢとする。
【００１８】
図２に、光送信機４１〜４Ｎの構成を示す。すなわち本実施形態では、各光送信機４１〜４Ｎにマルチモード半導体レーザ４０１を備え、その出力光（マルチモード光）を外部変調器１０２にて変調出力するようにしている。なお、マルチモード半導体レーザ４０１の発振波長は、波長制御回路１００により制御される。
【００１９】
図３に、光増幅部５１〜５Ｎの構成を示す。すなわち、各光増幅部５１〜５Ｎは、それぞれ自チャネルに割り当てられた波長（例えばλＭ）の光信号のみを透過させる光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５００を備え、この光バンドパスフィルタ５００から出力される単波長光を光増幅器５０１にて一定レベルに増幅するものとなっている。
【００２０】
図４に、光増幅器５０１の構成を示す。すなわち光増幅器５０１は、励起光源６１、光カプラ６２、エルビウムドープ光ファイバ６３を有する光ファイバ増幅器６を備えている。そして、光ファイバ増幅器６の出力光の一部を光カプラ７で分岐して光電変換器８により光電変換し、その値と定電圧源１０の出力する一定電圧とを比較器９により比較して、その比較結果を励起光源６１に駆動電圧としてフィードバックするものとなっている。これにより、入力光レベルの大小によらず一定強度の光信号が出力されるようになる。
【００２１】
次に、上記構成における作用を説明する。マルチモード半導体レーザ４０１を使用することで、各光送信機４１〜４Ｎから出力される光信号のスペクトラムは図５に示すようになる。すなわち各光送信機４１〜４Ｎからは、複数の波長を含む光信号が各チャネルの情報に応じて変調されたうえで（共通して）出力され、そのなかに各チャネル波長λ１〜λＮが含まれている。
【００２２】
このような光信号は次段の光増幅部５１〜５Ｎに入力され、光バンドパスフィルタ５００により各チャネルの波長成分のみが透過される。例えばチャネルＮについて説明すると、図６に示すように、光バンドパスフィルタ５００からはλＮの波長の光信号のみが出力される。他のチャネルについても同様に、対応する波長の光信号のみがフィルタされる。ここで、フィルタされた光信号の強度は各波長ごとに不揃いなものとなるが、後段の光増幅器５０１を介することで互いに一定レベルに揃えられる。
【００２３】
このようにして、光増幅部５１〜５Ｎからは、図７に示すように各チャネルの波長の光信号が互いに強度の揃った状態で出力される。これらの光信号は図１に示す光カプラ３に導入され、多重されて図示しない光伝送路に出力される。
【００２４】
このように本実施形態では、光送信機４１〜４Ｎにそれぞれマルチモード半導体レーザ４０１を設け、その出力をチャネル信号に応じて変調したうえで出力する。そして、多重装置Ｂ側にて、各チャネルごとに設けた光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５００により、光送信機４１〜４Ｎの出力光から各チャネルの波長成分をフィルタし、これにより得られる各チャネルごとの単波長信号を光カプラ３により多重するようにしている。
【００２５】
このように、多重装置側Ｂに、マルチモード光からチャネルごとの波長の光信号を取り出す波長選択機能を設けるようにしているので、マルチモード半導体レーザ４０１を備える光送信機４１〜４Ｎを各チャネル間で共通の構成とすることが可能となる。すなわち、チャネル間で光送信機を共用化することが可能となるので、光送信機の予備を各チャネルごとに設ける必要がなくなり、例えば最低でも一個の予備を用意しておけば済むことになる。したがって、装置の低コスト化が図れ、供給者および購入者双方の側において利益は大きい。
【００２６】
なお、マルチモード半導体レーザ４０１としては、例えばＩｎＧａＡｓを用いた１μｍ帯のマルチモード半導体レーザダイオードを使用することができる。この場合、出力されるマルチモード光の波長間隔は１ｎｍ前後となる（この波長間隔は共振器長を変えることで自在に変化させることができる）。またこの場合に必要となる通過帯域１ｎｍ（あるいはそれ以下）の光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５００は、誘電体多層膜フィルタにより実現することが可能である。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図８に、本発明の第２の実施形態に係わる光波長多重送信装置の構成を示す。なお、本実施形態においても上記第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２８】
本実施形態における光波長多重送信装置は、波長制御回路１００を光増幅部（符号を１２１〜１２Ｎとする）側に設け、この波長制御回路１００からの制御信号によりマルチモード半導体レーザ４０１の発振波長を自動制御するようにしたものとなっている。なお、本実施形態における多重装置に、符号Ｃを付す。
【００２９】
すなわち、各光送信機（符号を１１１〜１１Ｎとする）は、図９に示すようにマルチモード半導体レーザ４０１および外部変調器１０２を備えており、またマルチモード半導体レーザ４０１の発振波長は光増幅部１２１〜１２Ｎから与えられる制御信号により制御される。
【００３０】
図１０に、本実施形態における光増幅部１２１〜１２Ｎの構成を示す。すなわち各光増幅部１２１〜１２Ｎは、図３の構成に加え、光カプラ１２００、波長検出器１２０１、波長制御回路１００を備えている。そして、光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５００から出力される単波長光を光カプラ１２００で一部分岐して波長検出器１２０１に導入し、単波長光の波長のずれをモニタしてその結果を波長制御回路１００に与えることで、チャネルごとにマルチモード半導体レーザ４０１の発振波長を制御するものとなっている。
【００３１】
図１１に、波長検出器１２０１の構成を概略的に示す。すなわち波長検出器１２０１は、入力される単波長光をプリズム１００１を通過させ、その経路のずれを光電変換器１００２、１００３により検出することで、単波長光の波長のずれをモニタするものとなっている。つまり、波長のずれが無い場合には、単波長光は両光電変換器１００２、１００３の間を通過するが、ずれがある場合にはいずれかの光電変換器１００２、１００３にて光電流が検出され、これがずれの方向（長波長側、短波長側）および程度を示すことになる。
【００３２】
上記構成においては、波長検出器１２０１により各チャネルにおける伝送波長のずれが検出され、このずれに応じて波長制御回路１００によりマルチモード半導体レーザ４０１の発振波長が自動的に制御される。これにより、経年変化などによりマルチモード半導体レーザ４０１の特性が変化したとしても、各チャネルの光信号波長を安定化させることが可能となる。また、この波長制御は自動的に行なわれるので、人手による作業の手間を省くことが可能となり、大変便利である。
このように本実施形態では、第１の実施形態による費用削減効果に加え、メンテナンス作業にかかる人手の手間を省けるという効果を得ることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば上記各実施の形態では、チャネル波長λ１〜λＮ全てをカバーするマルチモード半導体レーザ４０１を使用した。これにより光送信機４１〜４Ｎ（または１１１〜１１Ｎ）を全て共通の構成とすることができる（したがって、予備が一つ（一種類）で済む）。しかしながら、これに代えて、例えば異なるピーク波長を持つ二種類のマルチモード半導体レーザを用意し、チャネル波長λ１〜λＮの上半分および下半分をそれぞれカバーさせるようにしても良い。このようにすることで、光送信機の用意すべき予備数は二種類になるものの、マルチモード半導体レーザの価格そのものを下げることが可能になるであろう。
【００３４】
また上記実施形態では、光増幅部５１〜５Ｎ（１２１〜１２Ｎ）をユニット化し、その中に光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５００を設けるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。要するに多重装置側に光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５００を設け、その後段に光増幅器５０１を設けるようにすれば良い。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、マルチモード半導体レーザを使用して、光送信機側にて先に複数の波長を含む光信号を生成したのち、多重装置側にてフィルタ処理を行い各チャネルごとに単波長の（互いに波長の異なる）光信号に分離するようにしたので、各チャネルごとに専用の光送信機の予備を用意する必要が無くなり、これにより低コスト化を図った光波長多重送信装置と、この光波長多重送信装置に使用される光送信機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる光波長多重送信装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１における光送信機４１〜４Ｎの構成を示すブロック図。
【図３】図１における光増幅部５１〜５Ｎの構成を示すブロック図。
【図４】図３における光増幅器５０１の構成を示すブロック図。
【図５】光送信機４１〜４Ｎの出力光スペクトラムを示す図。
【図６】光バンドパスフィルタ５００を通過後の光信号のスペクトラムを示す図。
【図７】光増幅部５１〜５Ｎからの出力光のレベルを各チャネルごとに示した図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わる光波長多重送信装置の構成を示すブロック図。
【図９】図８における光送信機１１１〜１１Ｎの構成を示すブロック図。
【図１０】図８における光送信機１２１〜１２Ｎの構成を示すブロック図。
【図１１】図１０における波長検出器１２０１の構成を示す外略図。
【図１２】従来の光波長多重送信装置の構成を示すブロック図。
【図１３】従来の光送信機１１〜１Ｎの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
４１〜４Ｎ…光送信機
５１〜５Ｎ…光増幅部
３…光カプラ
１００…波長制御回路
４０１…マルチモード半導体レーザ
１０２…外部変調器
５００…光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
５０１…光増幅器
６１…励起光源
６２…光カプラ
６３…エルビウムドープ光ファイバ
７…光カプラ
８…光電変換器
９…比較器
１０…定電圧源
Ｂ，Ｃ…多重装置
１１１〜１１Ｎ…光送信機
１２１〜１２Ｎ…光増幅部
１２００…光カプラ
１２０１…波長検出器
１００１…プリズム
１００２、１００３…光電変換器
【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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