(57)【要約】【課題】モード分配雑音の影響を低減して伝送距離を延長可能な光伝送システムおよびその光源を低コストで提供すること。【解決手段】面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の発光面の直径を１０μｍ程度とし、シングルモードで動作させる。その出力光をシングルモードの光ファイバＦを介して伝送することによりモード分配雑音を低減し、伝送波形の劣化を最小限に抑えることができる。これにより伝送距離の延伸を図るとともに面発光レーザのコストメリットを生かしてシステムの低コスト化を促す。さらに、６００ｎｍ以上１μｍ以下の短波長帯における３以上の波長を用い、各波長光を１ＧＨｚ〜１３ＧＨｚの変調速度で変調することにより、１Ｇｂｐｓ〜１０Ｇｂｐｓの伝送速度のイーサネット（登録商標）に対応可能な波長分割多重光伝送システムを構築する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに出力光波長の異なる複数の光源と、
これらの複数の光源のそれぞれの出力光を合波して波長多重光を出力する合波器と、
前記波長多重光が入射される光伝送路と、
この光伝送路を介して伝送された波長多重光を波長ごとに分波する分波器と、
この分波器から出力される各波長光を受光する複数の受光器とを具備し、
前記複数の光源の各々は、発光面の直径が４μｍ乃至１２μｍである面発光レーザであり、
前記光伝送路はシングルモード光ファイバであることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記複数の光源の出力光波長は、６００ｎｍ乃至１μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記複数の光源の出力光は、１ＧＨｚ乃至１３ＧＨｚの速度で変調されることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記複数の光源の数は３つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記複数の光源の出力光波長を、それぞれの帯域を２０ｎｍ乃至５０ｎｍとし、非割当波長域を１０ｎｍ乃至２０ｎｍとして周波数軸上に配列したことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記周波数軸上に配列される波長数を３乃至１０としたことを特徴とする請求項５に記載の光伝送システム。
【請求項７】
互いに出力光波長の異なる複数の光源の出力光を合波してシングルモード光ファイバを介して伝送する光伝送システムに用いられる前記光源であって、
発光面の直径が４μｍ乃至１２μｍの面発光レーザであることを特徴とする光源。
【請求項８】
出力光波長が６００ｎｍ乃至１μｍであることを特徴とする請求項７に記載の光源。
【請求項９】
１ＧＨｚ乃至１３ＧＨｚの速度で出力光を変調されることを特徴とする請求項７に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は複数の光源を備えて波長分割多重伝送する光伝送システムと、この種のシステムに用いられる光源に関する。特にこの発明は、アクセスネットワークやユーザネットワークなどの中・短距離ネットワークに好適に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
アクセスネットワークやユーザネットワークなどの中・短距離ネットワーク向け光伝送システムでは、発振波長が８００ｎｍ〜９００ｎｍのレーザ光源と、コア径が５０μｍ〜６２．５μｍの多モード光ファイバとを組み合わせることにより経済化を図っている。特に波長８５０ｎｍで発振する面発光レーザを用いることにより、従来型のファブリ・ペロー型レーザ（ＦＰ−ＬＤ）や分布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）と比べてシステムを低コスト化することができる。
【０００３】
ところで、近年のイーサネット（Ethernet：（登録商標））の標準化では１０Ｇｂｐｓの伝送速度が実現されており、専ら光伝送方式が用いられる。この種の用途に向け検討されている光源の波長は８５０ｎｍ帯、１３１０ｎｍ帯、および、１５５０ｎｍ帯である。このうち短波長帯である８５０ｎｍ帯を用いる既存の光伝送システムでは、多モード光ファイバが用いられるために伝送距離が比較的短い。例えばコア径が５０μｍの多モード光ファイバを用いると最大伝送距離は８０ｍ程度になる。
【０００４】
伝送距離が伸びない理由は、主としてファイバ内で生じるモード分散による帯域劣化である。さらに、既存の多モード光ファイバの屈折率分布構造は波長８５０ｎｍ付近でモード分散を低減するものが主流であるので、８００ｎｍ以下の帯域、および９００ｎｍ以上の帯域の波長を用いる場合にはモード分散による帯域劣化がより顕著になる。なお同じ短波長帯において、長波長帯で用いられるコア径１０μｍ程度のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）や、フォトニック結晶構造ファイバ（ＰＣＦ）を伝送媒体に用いると、いずれのファイバにおいても数モード乃至シングルモード伝送を期待することができ、モード分散の影響が小さいことが知られている（特許文献１、非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７７６４８号公報
【非特許文献１】「1.3μｍシングルモードファイバにおける短波長帯伝送特性」  電子情報通信学会論文誌 B-I Vol. J74-B-I No.4 pp.360-368 1991年4月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べたようにシングルモード光ファイバを用いることができれば、特に短波長帯と呼ばれる８５０ｎｍ帯において伝送距離を延伸できる可能性がある。しかしながら既存の波長分割多重光伝送システムに用いられる面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）光源は、短波長帯においてはマルチモード動作する。よってその出力光をシングルモード光ファイバに入射した場合に、モード分配雑音の影響により伝送距離が制限されるという不具合がある。  
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、モード分配雑音の影響を低減して伝送距離を延長可能な光伝送システムおよびその光源を低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、互いに出力光波長の異なる複数の光源と、これらの複数の光源のそれぞれの出力光を合波して波長多重光を出力する合波器と、前記波長多重光が入射される光伝送路と、この光伝送路を介して伝送された波長多重光を波長ごとに分波する分波器と、この分波器から出力される各波長光を受光する複数の受光器とを具備し、前記複数の光源の各々は、発光面の直径が４μｍ乃至１２μｍである面発光レーザであり、前記光伝送路はシングルモード光ファイバであることを特徴とする光伝送システムが提供される。
【０００７】
このような手段を講じることにより面発光レーザをシングルモードで駆動することができ、その出力光をシングルモード光ファイバを介して伝送することが可能になる。このようにシングルモード動作を行う安価な面発光レーザ(すなわちＶＣＳＥＬ光源）の出力光をシングルモード光ファイバを介して伝送することで、光ファイバにおけるモード分配雑音を低減することができ、従って伝送距離を延長することが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、モード分配雑音の影響を低減して伝送距離を延長可能な光伝送システムおよびその光源を低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、この発明に係わる面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ光源）を用いたレーザモジュールを示す断面図である。図１において、基板１にｎ型ブラッグ反射膜２が積層され、量子井戸構造３を介してｐ型ブラッグ反射膜４がさらに積層される。これら反射膜２，４および量子井戸構造３を両側から覆うように絶縁膜５，６が形成される。一方の絶縁膜６の外側には電極板７が形成され、さらにその外側に絶縁膜８が形成される。このうち電極板７にはｎ型電極９が接続される。ｐ型ブラッグ反射膜４にはｐ型電極１０が形成される。このｐ型電極１０には発光面が開口され、この発光面からレーザ光が出力される。
【００１０】
この実施形態では発光面の直径を１０μｍとし、出力されるレーザ光をコア径１０μｍの光ファイバＦに導く。光ファイバＦは１．２μｍ以上の波長帯においてシングルモードの信号光を伝送する、シングルモード光ファイバである。
【００１１】
図２は、図１の光源を用いた波長分割多重光伝送システムの一例を示すシステム図である。図２において、出力波長の互いに異なるレーザ光源２１〜２３の出力光は合波器３０により波長多重され、波長多重光が出力される。この波長多重光はシングルモード光ファイバＦに入射され、受信端まで伝送される。伝送された波長多重光は分波器４０により各波長光に分波され、それぞれ受光器５１〜５３により受信されて信号が再生される。レーザ光源２１〜２３はいずれも図１の構成のＶＣＳＥＬ光源であり、その出力光波長をそれぞれ６５０ｎｍ，７８０ｎｍ，８５０ｎｍとする。受光器としては８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長で優れた受光感度を有するシリコンを用いたアバランシェ型フォトダイオード（ＡＰＤ）を用いることができる。
【００１２】
図３は、比較のため既存の光伝送システムを示す模式図である。図３は、特に既存の中・短距離ネットワークに用いられてきたシステムを示す。図３のシステムは例えば８５０ｎｍ波長のＶＣＳＥＬ光源をマルチモード駆動させ、その出力光を多モード光ファイバを介して受光器にまで伝送するものである。このシステムを低コストで実現するにはＦＰ−ＬＤやＤＦＢ−ＬＤといった高価な光源でなく、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）光源を用いるのが好ましい。しかしながら既存のシステムでは面発光レーザはマルチモード駆動するので伝送波形が乱れやすく、伝送距離が限られるという不具合がある。
【００１３】
これに対してこの実施形態では、図１に示すように面発光レーザの発光面の直径を非常に狭く（１０μｍ）したので、図１の光源はシングルモードで動作する。その出力光をシングルモードの光ファイバＦを介して伝送することによりモード分配雑音を低減でき、従って伝送波形の劣化を最小限に抑えることができる。従って伝送距離を延伸することが可能になる。さらに、図２に示すように６００ｎｍ以上１μｍ以下の短波長帯における３つの波長を用い、各光源２１〜２３の出力光を１ＧＨｚ〜１３ＧＨｚの変調速度で変調することにより、１Ｇｂｐｓ〜１０Ｇｂｐｓの伝送速度のイーサネット（登録商標）に対応可能な波長分割多重光伝送システムを構築することができる。このようなネットワークにおいてもこの実施形態によれば、シングルモード動作であることから光ファイバにおけるモード分配雑音を低減でき、伝送距離を延伸することができる。しかも光源として安価な面発光レーザを用いることができるので、システムの低コスト化を促進することができる。これらのことから本実施形態によれば、特にアクセスネットワークやユーザネットワークなどの中・短距離ネットワークにおいて、より顕著なメリットを得ることができる。以上をまとめるとこの実施形態では、安価なＶＣＳＥＬ光源をシングルモード動作させ、その出力光をシングルモード光ファイバＦに入射するようにしている。このようにしたので、モード分配雑音の影響を低減して伝送距離を延長可能な光伝送システムおよびその光源を低コストで提供することが可能になる。
【００１４】
なおこの発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば光源の数は３に限らず、少なくとも２以上の光源を用いれば波長分割多重光伝送システムを構築できることは自明である。逆に、波長数をさらに増やすこともできる。例えば図４に示すように、周波数軸上に１０個の波長を配列することも可能である。図４に示すように、各波長光の帯域を３０ｎｍとし、波長間隔すなわち非割当波長域を１０ｎｍとすると、６００ｎｍ〜１μｍ以下の波長帯において１０個の波長を配列することができる。このようにしても、１Ｇｂｐｓ〜１０Ｇｂｐｓのイーサネット（登録商標）において要求される伝送速度を達成する波長分割多重伝送を実現することができる。より一般的には、各波長光の帯域を２０ｎｍ〜５０ｎｍとし、非割当波長域を１０ｎｍ〜２０ｎｍとすると、各チャネル間のセパレーションを十分に確保した上で波長分割多重光伝送を実現することができる。
【００１５】
また図２において各レーザ光源２１〜２３の発振波長は６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯に限らず、他の波長帯を用いても良い。またレーザ光源の発光面の直径は、４μｍ〜１２μｍ程度であればシングルモード動作が可能であるので、この発明の目的を十分に達成可能である。
【００１６】
さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、光ファイバＦのコア径など、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係わる面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ光源）を用いたレーザモジュールを示す断面図。
【図２】図１の光源を用いた波長分割多重光伝送システムの一例を示すシステム図。
【図３】図３は、比較のため既存の光伝送システムを示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態における波長配置の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００１８】
１…基板、２…ｎ型ブラッグ反射膜、３…量子井戸構造、４…ｐ型ブラッグ反射膜、５，６，８…絶縁膜、７…電極板、９…ｎ型電極、１０…ｐ型電極、Ｆ…光ファイバ、２１〜２３…レーザ光源、３０…合波器、４０…分波器、５１〜５３…受光器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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