(57)【要約】本発明は、従装置の光送信回路で発光素子を不要とし、また、従装置の光送信回路で発光素子の波長を高精度に制御したり、維持したりすることを不要とすることを目的とする。上記目的を達成するために、本発明は、主装置と従装置との間を双方向伝送する双方向光伝送方式において、主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を従装置に向けて送信する光送信回路と、従装置からの上り光信号から上り信号を検出する光受信回路とを備え、従装置は、主装置からの下り光信号から信号成分を検出する光受信回路と、下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を主装置に向けて送信する光送信回路とを備える。
2003103194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主装置と従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向伝送する双方向光伝送方式であって、
前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を前記第一の光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記第二の光ファイバを通して受信した上り光信号から上り信号を検出する光受信回路とを備え、
前記従装置は、前記第一の光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記第二の光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項２】
主装置と従装置との間を１芯の光ファイバで方向多重双方向伝送する双方向光伝送方式であって、
前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記光ファイバを通して受信した上り光信号から上り信号を検出する光受信回路とを備え、
前記従装置は、前記光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項３】
請求項２に記載の主装置と従装置との間を１芯の光ファイバで方向多重双方向伝送する双方向光伝送方式において、前記飽和増幅・減衰回路が、半導体光増幅器であって、前記下り光信号の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成であることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項４】
主装置と複数の従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、
前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を前記第一の光ファイバに向けて送信する複数の光送信回路と、前記第二の光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する複数の光受信回路とを備え、
前記複数の従装置は、それぞれ、前記第一の光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記第二の光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項５】
主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、
前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を前記光ファイバに向けて送信する複数の光送信回路と、前記光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する複数の光受信回路とを備え、
前記複数の従装置は、それぞれ、前記光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項６】
請求項５に記載の主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記飽和増幅・減衰回路が、半導体光増幅器であって、前記下り光信号の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成であることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項７】
主装置と複数の従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、
前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を従装置毎の波長と時間領域に分離して前記第一の光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記第二の光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する少なくとも１の光受信回路とを備え、
前記複数の従装置は、それぞれ、前記第一の光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記第二の光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項８】
請求項７に記載の主装置と複数の従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記光送信回路に光出力の波長を従装置毎の波長に可変できる波長可変光源を用いたことを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項９】
主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重時分割マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、
前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を従装置毎の波長と時間領域に分離して前記光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する少なくとも１の光受信回路とを備え、
前記複数の従装置は、それぞれ、前記光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項１０】
請求項９に記載の主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記飽和増幅・減衰回路が、半導体光増幅器であって、前記下り光信号の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成であることを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項１１】
請求項９に記載の主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記光送信回路に光出力の波長を従装置毎の波長に可変できる波長可変光源を用いたことを特徴とする双方向光伝送方式。
【請求項１２】
受信した第一の光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって第二の送信信号で変調した第二の光信号を光ファイバに向けて送信する光送信回路を備える光送受信装置に対して、第一の送信信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した第一の光信号を送信する光送信回路と、
光ファイバを通して受信した前記第二の光信号から信号成分を検出する光受信回路とを備える光送受信装置。
【請求項１３】
信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した光信号を、光ファイバを通して受信する光受信回路と、前記受信した光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって送信する信号で変調して光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備える光送受信装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の光送受信装置において、前記バイアス成分が前記信号成分の５０％以上、好ましくは１００％以上であることを特徴とする光送受信装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の光送受信装置において、前記飽和増幅・減衰回路が、制御電流によって増幅度を制御する増幅部と送信する信号によって光信号を変調する変調部とを有する半導体光増幅器であることを特徴とする光送受信装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の光送受信装置において、前記飽和増幅・減衰回路が、制御電流によって飽和させる増幅部と送信する信号によって光信号を吸収する変調部とを有する半導体光素子であることを特徴とする光送受信装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、主装置と従装置との間を光ファイバで双方向伝送する双方向光伝送方式、及び光送受信装置に関する。
背景技術
従来の双方向光伝送方式の構成を図１６に示す。図１６において、１５−１、１５−２は光ファイバ、４１は主装置の光送信回路、４２は主装置の光受信回路、４３は光受信部、４４は光送信部、４８は従装置の光受信回路、４９は従装置の光送信回路である。
主装置と従装置で双方向伝送する方式の構成について図１６（ａ）で説明する。図１６は主装置と従装置との間を２芯の光ファイバで双方向伝送する双方向光伝送方式である。即ち、図１６（ａ）に示すように、主装置の光送信回路４１と従装置の光受信回路４８との間、及び従装置の光送信回路４９と主装置の光受信回路４２との間は２芯の光ファイバ１５−１と１５−２で接続され、双方向伝送する。図１６（ａ）において、主装置の光送信回路４１は光ファイバ１５−１を通して下り光信号を送信し、従装置の光受信回路４８はその下り光信号を受信する。従装置の光送信回路４９は光ファイバ１５−２を通して上り光信号を送信し、主装置の光受信回路４２はその上り光信号を受信する。図１６（ｂ）には、従装置の光受信回路４８と光送信回路４９のヘッドエンド構成を示す。図１６（ｂ）において、従装置の光受信回路４８では、光ファイバ１５−１を介して受信した下り光信号は、光受信部４３で検出され、検出された下り信号は光受信回路４８内で信号処理される。一方、上り信号は光送信部４４で上り光信号に変調される。変調された上り光信号は光ファイバ１５−２を通して送信される。
上り光信号、又は下り光信号の送信と受信の動作を図１７に示す。図１７において、主装置の光送信回路で、下り信号の駆動電流により発光素子を駆動する（図１７（ａ））。発光素子の光出力は駆動電流に対して、ほぼ直線的な関係にある（図１７（ｂ））。その結果、主装置の光送信回路は下り信号の波形に近い下り光信号出力を送信する（図１７（ｃ））。従装置の光受信回路では、光受信回路入力の信号成分に対して閾値を設定して、下り信号を検出する（図１７（ｄ））。従装置の光送信回路と主装置の光受信回路の動作も同様である。即ち、主装置の光送信回路と従装置の光送信回路はそれぞれ発光素子を持つ必要がある。
従来の他の双方向伝送方式の構成を図１８に示す。本構成は、主装置と複数の従装置で２芯光ファイバ双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式である。図１８において、４１−１〜４１−Ｎは主装置の光送信回路、４２−１〜４２−Ｎは主装置の光受信回路、４５−１、４５−２は主装置の波長多重回路、１５−１、１５−２は光ファイバ、１６−１、１６−２は光ファイバの途中に設けられた波長多重回路、４８−１〜４８−Ｎは従装置の光受信回路、４９−１〜４９−Ｎは従装置の光送信回路である。ここでは、２以上の複数を表すときに記号Ｎを用いた。例えば、光送信回路４１−１〜４１−Ｎは２以上の複数の光送信回路を表す。
主装置と複数の従装置で双方向伝送する方式の構成について説明する。図１８において、主装置の複数の光送信回路４１−１〜４１−Ｎは下り信号で変調したそれぞれの下り光信号をそれぞれ予め割り当てられた波長（λ１、λ２・・λＮ）で主装置の波長多重回路４５−１に向けて送信する。波長多重回路４５−１は、複数の光送信回路から送信された、異なる波長の下り光信号を光ファイバ１５−１に波長多重する。光ファイバ１５−１の途中に設けられた波長多重回路１６−１は、それぞれの下り光信号を波長に応じてそれぞれの従装置に向けて波長分離する。それぞれの従装置の光受信回路４８−１〜４８−Ｎは光ファイバ１５−１を通して受信した下り光信号から信号成分を検出する。一方、それぞれの従装置の光送信回路４９−１〜４９−Ｎは上り信号で変調した上り光信号を光ファイバ１５−２に送信する。光ファイバ１５−２の途中に設けられた波長多重回路１６−２は複数の光送信回路４９−１〜４９−Ｎから送信された、それぞれ予め割り当てられた波長（λ１、λ２、・・λＮ）の上り光信号を主装置に向けて波長多重する。主装置の波長多重回路４５−２は複数の従装置の光送信回路４９−１〜４９−Ｎから送信された、それぞれ予め割り当てられた波長（λ１、λ２、・・λＮ）の上り光信号を波長毎に主装置の光受信回路４２−１〜４２−Ｎに向けて波長分離する。主装置の複数の光受信回路４２−１〜４２−Ｎは、それぞれ受信した上り光信号から上り信号を検出する。
ここで、従装置の光送信回路４９−１〜４９−Ｎはそれぞれ、所定の波長の上り光信号を送信しなければならない。それぞれの従装置の光送信回路４９−１〜４９−Ｎはそれぞれ発光素子を持つ必要があり、さらに、これらの発光素子の波長を高精度に制御したり、維持したりする必要がある。従装置は一般にそれぞれ異なる場所に分散配置されるため、環境温度等が異なる。環境温度の変化により発光素子の波長が所定の値から変移すると、光ファイバ１５−２の途中にある波長多重回路１６−２や、主装置の波長多重回路４５−２において、光損失が増大する。さらに、変移が大きい場合は伝送ができなくなる虞があった。
本発明は、このような問題を解決するために、従装置の光送信回路で発光素子を不要とし、また、従装置の光送信回路で発光素子の波長を高精度に制御したり、維持したりすることを不要とすることを目的とする。
なお、光信号を処理する光部品として、従来は、半導体光増幅回路（例えば、Ｔ．Ｍｕｋａｉ  ａｎｄ  Ｔ．Ｓａｉｔｏｈ，“５．２ｄＢ  ｎｏｉｓｅ  ｆｉｇｕｒｅ  ｉｎ  ａ  １．５ｕｍ  ＩｎＧａＡｓＰ  ｔｒａｖｅｌｉｎｇ  ｗａｖｅ  ｌａｓｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ，５，ｐｐ．２１６−２１８（１９８７））がある。これは、入力光信号と出力光信号の波形がリニアーな関係となる半導体光増幅回路である。
発明の開示
前述した目的を達成するために、本願第一の発明は、主装置と従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向伝送する双方向光伝送方式であって、前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を前記第一の光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記第二の光ファイバを通して受信した上り光信号から上り信号を検出する光受信回路とを備え、前記従装置は、前記第一の光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記第二の光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第二の発明は、主装置と従装置との間を１芯の光ファイバで方向多重双方向伝送する双方向光伝送方式であって、前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記光ファイバを通して受信した上り光信号から上り信号を検出する光受信回路とを備え、前記従装置は、前記光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第三の発明は、本願第二の発明である主装置と従装置との間を１芯の光ファイバで方向多重双方向伝送する双方向光伝送方式において、前記飽和増幅・減衰回路が、半導体光増幅器であって、前記下り光信号の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成であることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第四の発明は、主装置と複数の従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を前記第一の光ファイバに向けて送信する複数の光送信回路と、前記第二の光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する複数の光受信回路とを備え、前記複数の従装置は、それぞれ、前記第一の光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記第二の光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第五の発明は、主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を前記光ファイバに向けて送信する複数の光送信回路と、前記光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する複数の光受信回路とを備え、前記複数の従装置は、それぞれ、前記光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第六の発明は、本願第五の発明である主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向―波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記飽和増幅・減衰回路が、半導体光増幅器であって、前記下り光信号の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成であることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第七の発明は、主装置と複数の従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を従装置毎の波長と時間領域に分離して前記第一の光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記第二の光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する少なくとも１の光受信回路とを備え、前記複数の従装置は、それぞれ、前記第一の光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記第二の光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第八の発明は、本願第七の発明である主装置と複数の従装置との間を第一の光ファイバと第二の光ファイバで２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記光送信回路に光出力の波長を従装置毎の波長に可変できる波長可変光源を用いたことを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第九の発明は、主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式であって、前記主装置は、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を従装置毎の波長と時間領域に分離して前記光ファイバに向けて送信する光送信回路と、前記光ファイバを通して受信したそれぞれの上り光信号から上り信号を検出する少なくとも１の光受信回路とを備え、前記複数の従装置は、それぞれ、前記光ファイバを通して受信した前記下り光信号から前記信号成分を検出する光受信回路と、それぞれ、前記受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって前記上り信号で変調した前記上り光信号を前記光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備えることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第十の発明は、本願第九の発明である主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記飽和増幅・減衰回路が、半導体光増幅器であって、前記下り光信号の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成であることを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第十一の発明は、本願第九の発明である主装置と複数の従装置を１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式において、前記光送信回路に光出力の波長を従装置毎の波長に可変できる波長可変光源を用いたことを特徴とする双方向光伝送方式である。
本願第十二の発明は、受信した第一の光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって第二の送信信号で変調した第二の光信号を光ファイバに向けて送信する光送信回路を備える光送受信装置に対して、第一の送信信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した第一の光信号を送信する光送信回路と、光ファイバを通して受信した前記第二の光信号から信号成分を検出する光受信回路とを備える光送受信装置である。
本願第十三の発明は、信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した光信号を、光ファイバを通して受信する光受信回路と、前記受信した光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって送信する信号で変調して光ファイバに向けて送信する光送信回路とを備える光送受信装置である。
本願第十四の発明は、本願第十二の発明である光送受信装置において、前記バイアス成分が前記信号成分の５０％以上、好ましくは１００％以上であることを特徴とする光送受信装置である。
本願第十五の発明は、本願第十三の発明である光送受信装置において、前記飽和増幅・減衰回路が、制御電流によって増幅度を制御する増幅部と送信する信号によって光信号を変調する変調部とを有する半導体光増幅器であることを特徴とする光送受信装置である。
本願第十六の発明は、本願第十三の発明である光送受信装置において、前記飽和増幅・減衰回路が、制御電流によって飽和させる増幅部と送信する信号によって光信号を吸収する変調部とを有する半導体光素子であることを特徴とする光送受信装置である。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
ここで、飽和増幅・減衰回路は、光入力が小さい範囲では線形増幅するが、光入力が大きくなると増幅度は飽和し、光入力レベルに関わらず光出力が一定となる回路である。さらに、増幅度が制御可能であり、増幅度を高くして飽和型増幅させたり、逆に増幅度を抑えて減衰させたりすることができる。なお、飽和増幅・減衰回路での減衰には単に増幅度を小さくしたものも含まれる。
２芯光ファイバ双方向伝送とは、下り光信号の伝送に第一の光ファイバを、上り光信号の伝送に第二の光ファイバを使用して双方向伝送する技術をいう。１芯光ファイバ方向多重双方向伝送とは、下り光信号と上り光信号の伝送に同じ光ファイバを使用し、同じ波長を有する下り光信号と上り光信号の合流、分岐に光合分岐回路を利用して双方向伝送する技術をいう。
２芯光ファイバ双方向・波長多重マルチポイント伝送とは、主装置と複数の従装置を１対Ｎのマルチポイント接続した伝送方式において、下り光信号の伝送に第一の光ファイバを、上り光信号の伝送に第二の光ファイバを使用し、上り光信号と下り光信号にそれぞれ従装置ごとに異なる波長を割り当てて、主装置と光ファイバの途中に設けられた波長多重回路の間を波長多重伝送して双方向伝送する技術をいう。１芯光ファイバ方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送とは、主装置と複数の従装置を１対Ｎのマルチポイント接続した伝送方式において、下り光信号の伝送と上り光信号の伝送に同じ光ファイバを使用し、上り光信号と下り光信号は同じ波長で、かつ従装置ごとに異なる波長を割り当てて、主装置と光ファイバの途中に設けられた波長多重回路の間を波長多重伝送して双方向伝送する技術をいう。
２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送とは、主装置と複数の従装置を１対Ｎのマルチポイント接続した伝送方式において、下り光信号の伝送に第一の光ファイバを、上り光信号の伝送に第二の光ファイバを使用し、上り光信号と下り光信号にそれぞれ従装置ごとに異なる波長と時間領域を割り当てて、主装置と光ファイバの途中に設けられた波長多重回路の間を波長多重伝送して双方向伝送する技術をいう。１芯光ファイバ方向多重双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送とは、主装置と複数の従装置を１対Ｎのマルチポイント接続した伝送方式において、下り光信号の伝送と上り光信号の伝送に同じ光ファイバを使用し、上り光信号と下り光信号は同じ波長で、かつ従装置ごとに異なる波長と時間領域を割り当てて、主装置と光ファイバの途中に設けられた波長多重回路の間を波長多重伝送して双方向伝送する技術をいう。
また、ここでは、下りとは、主装置から従装置への信号の流れをいい、上りとは、従装置から主装置への信号の流れをいう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの形態に限定して解釈されない。
（実施の形態１）
本実施の形態は、２芯光ファイバ双方向伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図１に示す。図１において、１１は主装置の光送信回路、１２は主装置の光受信回路、１５−１、１５−２は光ファイバ、１８は従装置の光受信回路、１９は従装置の光送信回路、２１は光分岐回路、２２は光受信部、２３は駆動部、２４は飽和増幅・減衰回路としての出力強度飽和型増幅変調器である。
主装置と従装置で双方向伝送する方式の構成について図１（ａ）で説明する。図１（ａ）において、主装置の光送信回路１１は光ファイバ１５−１を通して下り光信号を送信し、従装置の光受信回路１８は当該下り光信号を受信する。従装置の光送信回路１９は光ファイバ１５−２を通して上り光信号を送信し、主装置の光受信回路１２は当該上り光信号を受信する。図１（ｂ）には、従装置の光受信回路１８と光送信回路１９のヘッドエンド構成を示す。図１（ｂ）において、従装置の光受信回路１８では、光ファイバ１５−１を介して受信した下り光信号を、光分岐回路２１で２つに分岐する。分岐された下り光信号を光受信部２２で検出し、検出された下り信号を光受信回路１８内で信号処理する。出力強度飽和型増幅変調器２４は分岐された下り光信号の一部を駆動部２３からの上り信号で飽和増幅、減衰し、上り光信号に変調する。変調された上り光信号は光ファイバ１５−２を介して送信される。
次に、本構成での動作を説明する。下り光信号の送信と受信の動作を図２に、上り光信号の送信と受信の動作を図３に示す。図２において、主装置の光送信回路では、下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳し、発光素子の駆動電流とする（図２（ａ））。発光素子の光出力は駆動電流に対して、ほぼ直線的な関係にある（図２（ｂ））。その結果、主装置の光送信回路は駆動電流の波形に近い下り光信号出力を送信する（図２（ｃ））。従装置の光受信回路では、光受信回路入力の信号成分に対して閾値を設定して、下り信号の信号成分を検出する（図２（ｄ））。ここでは、下り信号は強度変調されて送受信する例を示したが、位相変調や周波数変調等の変調形式であってもよい。これらの変調形式でも、主装置の光送信回路では、信号成分にバイアス成分を重畳して送信し、従装置の光受信回路では信号成分から下り光信号成分を検出する。
図３において、下り光信号の一部を分岐して出力強度飽和型増幅変調器に入力する（図３（ａ））。出力強度飽和型増幅変調器は、光入力が小さい範囲では線形増幅するが、光入力が大きくなると増幅度は飽和し、光入力レベルに関わらず光出力が一定となる（図３（ｂ））。さらに、出力強度飽和型増幅変調器は、制御端子から増幅度を制御可能な増幅変調器であり、増幅度を高くして飽和型増幅させたり、逆に増幅度を抑えて減衰させたりすることができる（図３（ｂ））。この出力強度飽和型増幅変調器に分岐した下り光信号を入力すると、下り光信号は信号成分にバイアス成分が重畳されているため、飽和型増幅によりバイアス成分は増幅され、信号成分は圧縮される（図３（ｃ））。さらに、出力強度飽和型増幅変調器の制御端子に従装置の光送信回路の駆動部からの上り信号を入力すると、上り信号に応じて増幅度が制御される結果、飽和型増幅時にはバイアス成分が増幅されるとともに信号成分が圧縮された高出力の光信号が出力され、増幅度が抑えられた減衰時にはバイアス成分と信号成分が共に圧縮された低出力の光信号が出力される（図３（ｃ））。主装置の光受信回路では、光受信回路入力の信号成分に対して閾値を設定して、上り光信号の信号成分を検出する（図３（ｄ））。
ここで、前記バイアス成分が前記信号成分の５０％以上であると、強度変調した信号のマーク率が５０％デューティの場合に、前記バイアス成分の光電力が前記信号成分の平均光電力以上になり、出力強度飽和型増幅変調器でバイアス成分を増幅することが容易となる。前記バイアス成分が前記信号成分の１００％以上であると、前記バイアス成分の光電力が前記信号成分のピーク光電力以上になり、出力強度飽和型増幅変調器でバイアス成分を増幅することが一層容易となる。以下の実施の形態でも同様である。
以上説明したように、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を送信することにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
（実施の形態２）
本実施の形態は、１芯の光ファイバで方向多重双方向伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図４に示す。図４において、１１は主装置の光送信回路、１２は主装置の光受信回路、１４は主装置の光合分岐回路、１５は光ファイバ、１７は従装置の光合分岐回路、１８は従装置の光受信回路、１９は従装置の光送信回路、２１は光分岐回路、２２は光受信部、２３は駆動部、２４は飽和増幅・減衰回路としての出力強度飽和型増幅変調器である。
主装置と従装置で双方向伝送する方式の構成について図４（ａ）で説明する。図４（ａ）において、主装置の光送信回路１１は主装置の光合分岐回路１４と光ファイバ１５を通して下り光信号を送信し、従装置の光受信回路１８は従装置の光合分岐回路１７を通して前記下り光信号を受信する。従装置の光送信回路１９は従装置の光合分岐回路１７と光ファイバ１５を通して上り光信号を送信し、主装置の光受信回路１２は主装置の光合分岐回路を通して前記上り光信号を受信する。図４（ｂ）には、従装置の光受信回路１８と光送信回路１９のヘッドエンド構成を示す。図４（ｂ）において、従装置の光受信回路１８では、光分岐回路２１で従装置の光合分岐回路１７を介して受信した下り光信号を２つに分岐する。分岐した下り光信号を光受信部２２で検出し、検出した下り信号を光受信回路１８内で信号処理する。出力強度飽和型増幅変調器２４は分岐した下り光信号の一部を駆動部２３からの上り信号で飽和増幅、減衰して上り光信号に変調する。変調された上り光信号は従装置の光合分岐回路１７と光ファイバ１５を介して送信される。光合分岐回路１７と光分岐回路２１は一体で構成してもよい。
次に、本構成での動作を説明する。下り光信号の送信と受信の動作は図２と、上り光信号の送信と受信の動作は図３と同様である。異なるのは、主装置と従装置にそれぞれ光合分岐回路１４、１７を備えることにより、１芯の光ファイバで双方向伝送が可能になっていることである。これらの光合分岐回路によって、上り光信号と下り光信号が分離される。光合分岐回路には、方向性光結合回路や光サーキュレータ等が適用できる。主装置の光送信回路及び光受信回路、並びに従装置の光送信回路及び光受信回路は、実施の形態１と同じ動作をする。
１芯の光ファイバで方向多重双方向伝送する双方向光伝送方式においては、下り信号と上り信号が同一波長で同一光ファイバ上を伝送される。そのため、主装置で上り信号を受信する場合、光ファイバの途中で反射した下り信号と相互干渉する場合がある。本実施の形態では、発光素子の駆動電流を制御して、下り信号に信号成分が重畳しているため、下り信号光のスペクトル幅を広くすることもできる。信号光のスペクトル幅が広くなると、上り信号と線路途中で反射した下り信号との相互干渉が抑制され、上り信号に加算する雑音を抑圧することが可能となる。
従って、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバに送信する構成とすることにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
また、従装置の光送信回路は出力強度飽和型増幅変調器によって、下り光信号と同じ波長の上り光信号を送信するため、光合分岐回路の特性に波長依存性があっても、上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりする必要はなくなった。
さらに、本従装置の光送信回路において、半導体光増幅器の出力強度飽和増幅機能を広範囲の波長にわたって動作させると、波長ごとに従装置の種類が異なるのではなく、同一種の従装置を任意の従装置に適用することができる。即ち、従装置間で、相互運用性（インタオペラビリティ）を確保することが可能となった。
（実施の形態３）
本実施の形態は、主装置と複数の従装置で２芯光ファイバ双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図５に示す。図５において、１１−１〜１１−Ｎは主装置の光送信回路、１２−１〜１２−Ｎは主装置の光受信回路、１３−１、１３−２は主装置の波長多重回路、１５−１、１５−２は光ファイバ、１６−１、１６−２は光ファイバの途中に設けられた波長多重回路、１８−１〜１８−Ｎは従装置の光受信回路、１９−１〜１９−Ｎは従装置の光送信回路である。ここでは、２以上の複数を表すときに記号Ｎを用いた。例えば、光送信回路１１−１〜１１−Ｎは２以上の複数の光送信回路を表す。図５において、下方向の矢印は下り、上方向の矢印は上りの伝送方向を表す。
主装置と複数の従装置で双方向伝送する方式の構成について説明する。図５において、主装置の複数の光送信回路１１−１〜１１−Ｎは下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を主装置の波長多重回路１３−１に送信する。光送信回路１１−１〜１１−Ｎの光信号の波長はそれぞれ予め割り当てられている（λ１、λ２、・・λＮ）。波長多重回路１３−１は、複数の光送信回路１１−１〜１１−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の下り光信号を光ファイバ１５−１に波長多重する。光ファイバ１５−１の途中に設けられた波長多重回路１６−１は、それぞれの下り光信号を波長に応じてそれぞれの従装置に向けて波長分離する。それぞれの従装置の光受信回路１８−１〜１８−Ｎは光ファイバ１５−１を通して受信した下り光信号から信号成分を検出する。それぞれの従装置の光送信回路１９−１〜１９−Ｎは受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバ１５−２に送信する。従装置の光送信回路の出力強度飽和型増幅変調器で下り光信号を飽和増幅するため、送信する波長は下り光信号と同じである。光ファイバ１５−２の途中に設けられた波長多重回路１６−２は複数の光送信回路１９−１〜１９−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の上り光信号を主装置に向けて波長多重する。主装置の波長多重回路１３−２は複数の従装置の光送信回路１９−１〜１９−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の上り光信号を波長毎に主装置の光受信回路１２−１〜１２−Ｎに向けて波長分離する。主装置の複数の光受信回路１２−１〜１２−Ｎは受信した上り光信号から上り信号を検出する。
次に、本構成での動作を説明する。下り光信号の送信と受信の動作は図２と、上り光信号の送信と受信の動作は図３と同様である。異なるのは、主装置に波長多重回路１３−１と１３−２、光ファイバの途中に波長多重回路１６−１と１６−２を備えることにより、主装置と複数の従装置で波長多重マルチポイント伝送が可能になっていることである。波長多重回路１６−１と１６−２によって、上り光信号と下り光信号が多重、分離される。主装置の光送信回路及び光受信回路、並びに従装置の光送信回路及び光受信回路は、実施の形態１と同じ動作をする。
従って、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を送信する構成とすることにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
また、従装置の光送信回路は出力強度飽和型増幅変調器によって、下り光信号と同じ波長の上り光信号を送信するため、波長多重回路の波長特性に対して従装置側の送信回路では上り光信号の波長を高精度に一致させたり、維持したりする必要はなくなった。
さらに、本従装置の光送信回路において、半導体光増幅器の出力強度飽和増幅機能を広範囲の波長にわたって動作させると、波長ごとに従装置の種類が異なるのではなく、同一種の従装置を任意の従装置に適用することができる。即ち、従装置間で、相互運用性（インタオペラビリティ）を確保することが可能となった。
（実施の形態４）
本実施の形態は、主装置と複数の従装置で１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図６に示す。図６において、１１−１〜１１−Ｎは主装置の光送信回路、１２−１〜１２−Ｎは主装置の光受信回路、１３−１、１３−２は主装置の波長多重回路、１４は主装置の光合分岐回路、１５は光ファイバ、１６は光ファイバの途中に設けられた波長多重回路、１７−１〜１７−Ｎは従装置の光合分岐回路、１８−１〜１８−Ｎは従装置の光受信回路、１９−１〜１９−Ｎは従装置の光送信回路である。ここでは、２以上の複数を表すときに記号Ｎを用いた。例えば、光送信回路１１−１〜１１−Ｎは２以上の複数の光送信回路を表す。図６において、下方向の矢印は下り、上方向の矢印は上り、上下両方向の矢印は上り下りの双方向の伝送方向を表す。
主装置と複数の従装置で双方向伝送する方式の構成について説明する。図６において、主装置の複数の光送信回路１１−１〜１１−Ｎは下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を主装置の波長多重回路１３−１に向けて送信する。光送信回路１１−１〜１１−Ｎの下り光信号の波長は予め割り当てられている（λ１、λ２、・・λＮ）。主装置の波長多重回路１３−１は、複数の光送信回路１１−１〜１１−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の下り光信号を波長多重する。主装置の光合分岐回路１４はこれらの下り光信号を光ファイバ１５−１に合流させる。光ファイバ１５の途中に設けられた波長多重回路１６は、それぞれの下り光信号を波長に応じてそれぞれの従装置に向けて波長分離する。それぞれの従装置の光合分岐回路１７−１〜１７−Ｎは下り光信号を対応する光受信回路１８−１〜１８−Ｎに分岐する。光受信回路１８−１〜１８−Ｎは受信した下り光信号から信号成分を検出する。
それぞれの従装置の光送信回路１９−１〜１９−Ｎは受信した下り光信号の一部を光分岐回路（図示せず）によって分岐して、飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を送信する。前記下り光信号の一部を分岐する光分岐回路と前記光合分岐回路１７を一体で構成してもよい。下り光信号は従装置の光送信回路の出力強度飽和型増幅変調器によって飽和増幅されるため、送信する波長は下り光信号と同じである。従装置の光合分岐回路１７−１〜１７−Ｎは上り光信号を光ファイバ１５に合流させる。光ファイバ１５の途中に設けられた波長多重回路１６は複数の光送信回路１９−１〜１９−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の上り光信号を主装置に向けて波長多重する。主装置の波長多重回路１３−２は複数の従装置の光送信回路１９−１〜１９−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の上り光信号を波長毎に主装置の光受信回路１２−１〜１２−Ｎに向けて波長分離する。主装置の複数の光受信回路１２−１〜１２−Ｎは受信した上り光信号からそれぞれ上り信号を検出する。
次に、本構成での動作を説明する。下り光信号の送信と受信の動作は図２と、上り光信号の送信と受信の動作は図３と同様である。異なるのは、主装置に波長多重回路１３−１と１３−２、及び光合分岐回路１４を、光ファイバの途中に波長多重回路１６を、複数の従装置に光合分岐回路１７−２〜１７−Ｎを備えることにより、主装置と複数の従装置で１芯光ファイバ方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送が可能になっていることである。これらの波長多重回路と光合分岐回路によって、複数の上り光信号と複数の下り光信号が多重、又は分離される。主装置の光送信回路及び光受信回路、並びに従装置の光送信回路及び光受信回路は、実施の形態１と同じ動作をする。
１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式においては、下り信号と上り信号が同一波長で同一光ファイバ上を伝送される。そのため、主装置で上り信号を受信する場合、光ファイバの途中で反射した下り信号と相互干渉する場合がある。本実施の形態では、発光素子の駆動電流を制御して、下り信号に信号成分が重畳しているため、下り信号光のスペクトル幅を広くすることもできる。信号光のスペクトル幅が広くなると、上り信号と線路途中で反射した下り信号との相互干渉が抑制され、上り信号に加算する雑音を抑圧することが可能となる。
従って、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバに送信する構成とすることにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
また、従装置の光送信回路は出力強度飽和型増幅変調器によって、下り光信号と同じ波長の上り光信号を送信するため、波長多重回路の波長特性に対して従装置側の送信回路では上り光信号の波長を高精度に一致させたり、維持したりする必要はなくなった。
さらに、本従装置の光送信回路において、半導体光増幅器の出力強度飽和増幅機能を広範囲の波長にわたって動作させると、波長ごとに従装置の種類が異なるのではなく、同一種の従装置を任意の従装置に適用することができる。即ち、従装置間で、相互運用性（インタオペラビリティ）を確保することが可能となった。
（実施の形態５）
本実施の形態は、主装置と複数の従装置で１芯光ファイバ方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図７に示す。図７において、１１−１〜１１−Ｎは主装置の光送信回路、１２−１〜１２−Ｎは主装置の光受信回路、１３は主装置の波長多重回路、１４−１〜１４−Ｎは主装置の光合分岐回路、１５は光ファイバ、１６は光ファイバの途中に設けられた波長多重回路、１７−１〜１７−Ｎは従装置の光合分岐回路、１８−１〜１８−Ｎは従装置の光受信回路、１９−１〜１９−Ｎは従装置の光送信回路である。ここでは、２以上の複数を表すときに記号Ｎを用いた。例えば、光送信回路１１−１〜１１−Ｎは２以上の複数の光送信回路を表す。図７において、下方向の矢印は下り、上方向の矢印は上り、上下両方向の矢印は上り下りの双方向の伝送方向を表す。
主装置と複数の従装置で双方向伝送する方式の構成と動作について説明する。図７において、実施の形態４との相違点は、主装置の光合分岐回路と波長多重回路の配置である。つまり、実施の形態４とは、主装置の波長多重回路と光合分岐回路との接続が逆になっている。光合分岐回路と波長多重回路は共に線形回路のため、接続の順番を入れ替えても同じ動作となる。光合分岐回路と波長多重回路の光損失、必要個数によって実施の形態４と実施の形態５のいずれかが選択される。
１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式においては、下り信号と上り信号が同一波長で同一光ファイバ上を伝送される。そのため、主装置で上り信号を受信する場合、光ファイバの途中で反射した下り信号と相互干渉する場合がある。本実施の形態では、発光素子の駆動電流を制御して、下り信号に信号成分が重畳しているため、下り信号光のスペクトル幅を広くすることもできる。信号光のスペクトル幅が広くなると、上り信号と線路途中で反射した下り信号との相互干渉が抑制され、上り信号に加算する雑音を抑圧することが可能となる。
従って、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバに送信する構成とすることにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
また、従装置の光送信回路は出力強度飽和型増幅変調器によって、下り光信号と同じ波長の上り光信号を送信するため、波長多重回路の波長特性に対して従装置側の送信回路では上り光信号の波長を高精度に一致させたり、維持したりする必要はなくなった。
さらに、本従装置の光送信回路において、半導体光増幅器の出力強度飽和増幅機能を広範囲の波長にわたって動作させると、波長ごとに従装置の種類が異なるのではなく、同一種の従装置を任意の従装置に適用することができる。即ち、従装置間で、相互運用性（インタオペラビリティ）を確保することが可能となった。
（実施の形態６）
出力強度飽和型増幅変調器を備える光送受信装置について説明する。通常の半導体光増幅器は、入力光に対して出力光が線形増幅される領域を使用して光増幅する。一方、出力強度飽和型増幅変調器は、半導体光増幅器において入力光に対して出力光の強度が飽和増幅する領域を積極的に利用し、かつ変調も行うようにしたものである。出力強度飽和型増幅変調器は入力光を増幅するだけのため、出力光の波長は入力光に追随する。
出力強度飽和型増幅変調器の概略構造を図８に示す。図８において、３１は出力強度飽和型増幅変調器、３３は増幅変調部、３４は出射口である。図８において、入力光に対して、増幅変調部３３で制御端子（図示せず）からの入力信号により飽和増幅と減衰を行う。飽和増幅と減衰により、増幅変調された出力光は出射口３４から出力される。このように、飽和増幅と減衰により、入力信号で変調することができる。
増幅器としての増幅度は増幅変調部に設けられた電極への入力信号電流の大小によって決定される。入力信号電流を大きくすると、増幅度も大きくなる。また、入力光に対して出力光の強度が飽和する飽和点も同時に大きくなる。入力信号電流を小さくすると入力光の増幅度が小さく、あるいは減衰することになる。入力信号電流によって光位相を変調すると位相変調、又は光周波数を変調すると周波数変調することになる。ここで、飽和増幅され、変調された出力光の波長は、出力強度飽和型増幅変調器への入力光の波長と同じである。
他の出力強度飽和型増幅変調器の概略構造を図９に示す。前述の出力強度飽和型増幅変調器は、１の電極で飽和増幅と変調を行った。本出力強度飽和型増幅変調器は飽和増幅部と変調部を分離したものである。従って、制御端子も増幅制御端子と変調入力端子に分離する。
図９において、３２は出力強度飽和型増幅変調器、３５は増幅部、３６は変調部、３４は出射口である。図９において、入力光に対して、増幅制御端子（図示せず）からの制御入力信号により増幅部３５で飽和増幅を行い、変調部３６で変調入力端子（図示せず）からの変調入力信号により変調を行う。増幅変調された出力光は出射口３４から出力される。このように、増幅部と変調部を分離することにより、それぞれ独立に増幅作用と変調作用を行うことができる。
増幅器としての増幅度は増幅部に設けられた電極への制御入力信号電流の大小によって決定される。制御入力信号電流を大きくすると、増幅度も大きくなる。また、入力光に対して出力光の強度が飽和する飽和点も同時に大きくなる。増幅部を複数に分割し、前段部では増幅度を大きく、後段部では増幅度を小さくすることによって、効率的に飽和増幅することもできる。変調部では、変調入力信号電流によって、出力光を増幅又は減衰して強度変調する。変調入力信号電流によって光位相を変調すると位相変調、又は光周波数を変調すると周波数変調することになる。ここで、飽和増幅され、変調された出力光の波長は、出力強度飽和型増幅変調器への入力光の波長と同じである。
従って、出力強度飽和型増幅変調器３１又は３２を実施の形態で説明する従装置の光送受信装置に適用すると、上り光信号の波長を下り光信号の波長に追随させることができ、従装置での上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりすることを不要とすることができた。
（実施の形態７）
反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器を備える光送受信装置について説明する。通常の半導体光増幅器は、入力光に対して出力光が線形増幅される領域を使用して光増幅する。さらに、入射端面の入射口から入射した光信号を増幅して、入射端面と対向する出射端面の出射口から出射する。一方、反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器は、半導体光増幅器において入力光に対して出力光の強度が飽和増幅する領域を積極的に利用し、かつ変調も行うようにしたものである。さらに、入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射率を有する膜をコーティングし、入射端面の入射口から入射した光信号を飽和増幅、減衰させて、コーティグした反射膜で反射させた後、前記下り光信号の入射端面から送出する反射型構成である。
反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器の概略断面を図１０に示す。図１０において、３３は増幅変調部、３７は反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器、３９は入出射口、４０は反射膜である。
図１０において、入出射口３９からの入射光に対して、増幅変調部３３で入力信号により飽和増幅と減衰を行う。飽和増幅と減衰により、増幅変調された光信号は反射膜４０で反射されて、入出射口３９から出射する。出射した光信号は入射光を飽和増幅、減衰させるため、その波長は入射光と同じである。増幅器としての増幅度は増幅変調部に設けられた電極への入力信号電流の大小によって決定される。入力信号電流を大きくすると、増幅度も大きくなる。また、入力光に対して出力光の強度が飽和する飽和点も同時に大きくなる。入力信号電流を小さくすると入力光の増幅度が小さく、あるいは減衰することになる。入力信号電流によって光位相を変調すると位相変調、又は光周波数を変調すると周波数変調することになる。
他の反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器の概略断面を図１１に示す。前述の出力強度飽和型増幅変調器は、１の電極で飽和増幅と変調を行った。本出力強度飽和型増幅変調器は飽和増幅部と変調部を分離したものである。従って、制御端子も増幅制御端子と変調入力端子に分離する。図１１において、３５は増幅部、３６は変調部、３８は反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器、３９は入出射口、４０は反射膜である。
図１１において、入出射口３９からの入射光に対して、増幅制御端子（図示せず）からの制御入力信号により増幅部３５で飽和増幅を行い、変調部３６で変調入力端子（図示せず）からの変調入力信号により変調を行う。飽和増幅と減衰により、増幅変調された光信号は反射膜４０で反射されて、入出射口３９から出射する。出射した光信号は入射光を飽和増幅、減衰させるため、その波長は入射光と同じである。
増幅器としての増幅度は増幅部に設けられた電極への制御入力信号電流の大小によって決定される。制御入力信号電流を大きくすると、増幅度も大きくなる。また、入力光に対して出力光の強度が飽和する飽和点も同時に大きくなる。増幅部を複数に分割し、前段部では増幅度を大きく、後段部では増幅度を小さくすることによって、効率的に飽和増幅することもできる。変調部では、変調入力信号電流によって、出力光を増幅又は減衰して強度変調する。変調入力信号電流によって光位相を変調すると位相変調、又は光周波数を変調すると周波数変調することになる。
従って、反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器３７又は３８を、従装置の光送受信装置、特に、実施の形態で説明する下り光信号の伝送と上り光信号の伝送に同じ光ファイバを使用する双方向光伝送方式に利用する従装置の光送受信装置に適用すると、上り光信号の波長を下り光信号の波長に追随させることができ、従装置での上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりすることを不要とすることができた。
（実施の形態８）
本実施の形態は、反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器を備える光送受信装置及び前記光送受信装置を利用した双方向光伝送方式である。反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器を備える光送受信装置の構成を図１２に示す。図１２において、１５は光ファイバ、１７は従装置の光合分岐回路、１８は従装置の光受信回路、１９従装置の光送信回路、２２は光受信部、２３は駆動部、３７は反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器である。
図１２において、光ファイバ１５を伝搬してきた下り光信号は、光合分岐回路１７によって、一部は光受信回路１８の光受信部で受信される。光合分岐回路１７で分岐された他の下り光信号は、反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器３７に入射し、飽和増幅、変調された後、光合分岐回路１７に戻る。戻った光信号は、上りの光信号として光ファイバ１５を伝搬する。戻った光信号の波長は下り光信号の波長と同じである。ここで、反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器３７を反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器３８に置き換えても同様の効果が得られる。
反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器は、入射口と出射口が共通であるために、実施の形態で説明する下り光信号の伝送と上り光信号の伝送に同じ光ファイバを使用する双方向光伝送方式に有効である。反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器をこれらの伝送方式に適用すると、図１２と図４（ｂ）とを比較すれば明らかなように、本実施の形態を示す図１２では図４（ｂ）の光分岐回路２１が不要となる。このため、分岐に伴う光損失も減少する。
従って、本反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器を、従装置の光送受信装置、特に、実施の形態で説明する下り光信号の伝送と上り光信号の伝送に同じ光ファイバを使用する双方向光伝送方式に利用する従装置の光送受信装置に適用すると、上り光信号の波長を下り光信号の波長に追随させることができ、従装置での上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりすることを不要とすることができた。さらに、１芯光ファイバ方向多重双方向伝送や１芯光ファイバ双方向―波長多重マルチポイント伝送方式においては、光分岐回路の削減と光損失の減少を可能とすることができた。
（実施の形態９）
飽和増幅部及び変調部を有する出力強度飽和型増幅変調器を備える光送受信装置について説明する。飽和増幅部としては、入力光に対して出力光の強度が飽和増幅する領域を用いる半導体光増幅を利用する。変調部としては、小型低電圧で駆動できる半導体吸収型変調を利用する。吸収型変調は高速の変調が可能である。
出力強度飽和型増幅変調器の概略構造を図１３に示す。図１３において、６１は飽和増幅部及び変調部を有する出力強度飽和型増幅変調器、６２は飽和増幅部、６３は変調部、６４は半導体光増幅を実現する半導体活性層、６５は変調を実現する吸収変調層である。
図１３において、入力光に対して飽和増幅部６２で入力信号の飽和増幅を行い、バイアス成分が増幅されるとともに信号成分が圧縮され、さらに、変調部６３において変調される。変調部６３は吸収型変調を実現し、活性層のキャリアライフタイムに制限されないため、高速変調が可能である。本変調部では、吸収端が使用する波長に比べ短波長側に設定されているため、変調効率は入力光の波長に依存しない。
従って、出力強度飽和型増幅変調器６１を実施の形態で説明する従装置の光送受信装置に適用すると、上り光信号の波長を下り光信号の波長に追随させることができ、従装置での上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりすることを不要とすることができた。
（実施の形態１０）
本実施の形態は、主装置と複数の従装置で２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図１４に示す。図１４において、２５は主装置の光送信回路、２６は主装置の光受信回路、１５−１、１５−２は光ファイバ、１６−１、１６−２は光ファイバの途中に設けられた波長多重回路、１８−１〜１８−Ｎは従装置の光受信回路、１９−１〜１９−Ｎは従装置の光送信回路である。ここでは、２以上の複数を表すときに記号Ｎを用いた。例えば、光送信回路１１−１〜１１−Ｎは２以上の複数の光送信回路を表す。図１４において、下方向の矢印は下り、上方向の矢印は上りの伝送方向を表す。
主装置と複数の従装置で双方向伝送する方式の構成について説明する。図１４において、主装置の光送信回路２５は下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を従装置に向けて送信する。その際、主装置の光送信回路２５において、その中に有する波長可変光源の波長は、外部の制御信号によってＮ個の波長（λ１〜λＮ）のいずれかが割り当てられる。割り当てられる波長は、従装置の光受信回路１８−Ｎに送信する光信号はλＮの波長である。つまり、主装置の光送信回路２５は、従装置ごとに異なる時間領域と波長で光信号を送信する。
光ファイバ１５−１の途中に設けられた波長多重回路１６−１は、それぞれの下り光信号を波長に応じてそれぞれの従装置に向けて波長分離する。それぞれの従装置の光受信回路１８−１〜１８−Ｎは光ファイバ１５−１を通して受信した下り光信号から信号成分を検出する。それぞれの従装置の光送信回路１９−１〜１９−Ｎは受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバ１５−２に向けて送信する。従装置の光送信回路の出力強度飽和型増幅変調器で下り光信号を飽和増幅するため、送信する波長は下り光信号と同じである。光ファイバ１５−２の途中に設けられた波長多重回路１６−２は複数の光送信回路１９−１〜１９−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の上り光信号を主装置に向けて波長多重する。主装置の光受信回路２６は受信した上り光信号から上り信号を検出する。
次に、本構成での動作を説明する。下り信号の送信には、従装置の受信回路に送信する信号ごとに時間領域を分離する。さらに、従装置の受信回路に送信する信号ごとに波長可変レーザの波長を変える。例えば、従装置の受信回路１８−１に送信するときは、波長λ１でかつ時間領域がｔ１で下り光信号を送信する。下り信号で光を変調する動作は図２と同様である。時間領域はタイムスロットごとに受信する従装置の受信回路を変えてもよいし、一定の長さの情報をまとめたブロックごとでもよい。所定の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域と他の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域の間隔は複数の従装置との距離に応じて予め調整してもよいし、一定間隔を空けておくことでもよい。波長・時分割多重された光信号は、波長多重回路１６−１で従装置ごとに分離され、従装置の光受信回路１８−１〜１８−Ｎで受信される。光受信回路１８−１〜１８−Ｎでの下り信号の受信動作は図２（ｄ）と同様である。光受信回路１８−１〜１８−Ｎでは波長ごと、換言すると時間領域ごとに分離された光信号を受信する。
上り信号の送信動作は図３に示す飽和増幅及び変調動作と同様であるが、送信光信号は、各従装置に下り光信号が到達しているときに、上り光信号を送信する。各従装置からの上り光信号は波長多重回路１６−２で多重され、主装置の光受信回路２６で受信される。光受信回路２６で受信する際に、各従装置からの上り光信号が重ならないように、主装置から従装置へ向けて送信する際に時間領域の間隔が設定されている。下り光信号と上り光信号は別の光ファイバを用いて伝送される。このように動作して、２芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送が行われる。
なお、主装置において、光受信回路２５に代えて、図５のように、主装置の波長多重回路１３−２と複数の主装置の光受信回路１２−１〜１２−Ｎとしてもよい。このような構成にすると、主装置から各従装置までの距離差に係らず、各従装置からの上り光信号が重ならないように、所定の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域と他の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域の間隔を設定する必要がなくなる。
ここで、各時間領域に割り当てられる波長は、λ１〜λＮのすべてを割り当てる必要はなく、各従装置へ送信する情報量に応じて変えることもできる。さらに、時間領域の長さも各従装置に対して一定ではなく、各従装置へ送信する情報量に応じて変えることもできる。
従って、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバに送信する構成とすることにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
また、従装置の光送信回路は出力強度飽和型増幅変調器によって、下り光信号と同じ波長の上り光信号を送信するため、波長多重回路に対して、上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりする必要はなくなった。
さらに、本従装置の光送信回路において、半導体光増幅器の出力強度飽和増幅機能を広範囲の波長にわたって動作させると、波長ごとに従装置の種類が異なるのではなく、同一種の従装置を任意の従装置に適用することができる。即ち、従装置間で、相互運用性（インタオペラビリティ）を確保することが可能となった。
（実施の形態１１）
本実施の形態は、主装置と複数の従装置で１芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式である。本発明の実施の形態の構成を図１５に示す。図１５において、２５は主装置の光送信回路、２６は主装置の光受信回路、１５−１、１５−２は光ファイバ、１６−１、１６−２は光ファイバの途中に設けられた波長多重回路、１８−１〜１８−Ｎは従装置の光受信回路、１９−１〜１９−Ｎは従装置の光送信回路である。ここでは、２以上の複数を表すときに記号Ｎを用いた。例えば、光送信回路１１−１〜１１−Ｎは２以上の複数の光送信回路を表す。図１５において、下方向の矢印は下り、上方向の矢印は上りの伝送方向を表す。
主装置と複数の従装置で双方向伝送する方式の構成について説明する。図１５において、主装置の光送信回路２５は下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳したそれぞれの下り光信号を従装置に向けて送信する。その際、主装置の光送信回路２５において、その中に有する波長可変光源の波長は、外部の制御信号によってＮ個の波長（λ１〜λＮ）のいずれかが割り当てられる。割り当てられる波長は、従装置の光受信回路１８−Ｎに送信する光信号はλＮの波長である。つまり、主装置の光送信回路２５は、従装置ごとに異なる時間領域と波長で光信号を送信する。
光ファイバ１５の途中に設けられた波長多重回路１６は、それぞれの下り光信号を波長に応じてそれぞれの従装置に向けて波長分離する。それぞれの従装置の光受信回路１８−１〜１８−Ｎは光ファイバ１５−１を通して受信した下り光信号から信号成分を検出する。それぞれの従装置の光送信回路１９−１〜１９−Ｎは受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバ１５に向けて送信する。従装置の光送信回路の出力強度飽和型増幅変調器で下り光信号を飽和増幅するため、送信する波長は下り光信号と同じである。光ファイバ１５の途中に設けられた波長多重回路１６は複数の光送信回路１９−１〜１９−Ｎから送信された、異なる波長（λ１〜λＮ）の上り光信号を主装置に向けて波長多重する。主装置の光受信回路２６は受信した上り光信号から上り信号を検出する。
次に、本構成での動作を説明する。下り信号の送信には、従装置の受信回路に送信する信号ごとに時間領域を分離する。さらに、従装置の受信回路に送信する信号ごとに波長可変レーザの波長を変える。例えば、従装置の受信回路１８−１に送信するときは、波長λ１でかつ時間領域がｔ１で下り光信号を送信する。下り信号で光を変調する動作は図２と同様である。時間領域はタイムスロットごとに受信する従装置の受信回路を変えてもよいし、一定の長さの情報をまとめたブロックごとでもよい。所定の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域と他の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域の間隔は複数の従装置との距離に応じて予め調整してもよいし、一定間隔を空けておくことでもよい。波長・時分割多重された光信号は、波長多重回路１６で従装置ごとに分離され、従装置の光受信回路１８−１〜１８−Ｎで受信される。光受信回路１８−１〜１８−Ｎでの下り信号の受信動作は図２（ｄ）と同様である。光受信回路１８−１〜１８−Ｎでは波長ごと、換言すると時間領域ごとに分離された光信号を受信する。
上り信号の送信動作は図３に示す飽和増幅及び変調動作と同様であるが、送信光信号は、各従装置に下り光信号が到達しているときに、上り光信号を送信する。各従装置からの上り光信号は波長多重回路１６で多重され、主装置の光受信回路２６で受信される。光受信回路２６で受信する際に、各従装置からの上り光信号が重ならないように、主装置から従装置へ向けて送信する際に時間領域の間隔が設定されている。下り光信号と上り光信号は同じ光ファイバを用いて伝送される。このように動作して、１芯光ファイバ双方向・波長時分割多重マルチポイント伝送が行われる。
なお、主装置において、光受信回路２５に代えて、図６のように、主装置の波長多重回路１３−２と複数の主装置の光受信回路１２−１〜１２−Ｎとしてもよい。このような構成にすると、主装置から各従装置までの距離差に係らず、各従装置からの上り光信号が重ならないように、所定の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域と他の従装置の受信回路に送信する光信号の時間領域の間隔を設定する必要がなくなる。
ここで、各時間領域に割り当てられる波長は、λ１〜λＮのすべてを割り当てる必要はなく、各従装置へ送信する情報量に応じて変えることもできる。さらに、時間領域の長さも各従装置に対して一定ではなく、各従装置へ送信する情報量に応じて変えることもできる。
従って、主装置の光送信回路が下り信号で変調した信号成分にバイアス成分を重畳した下り光信号を光ファイバに送信し、従装置の光送信回路が受信した下り光信号の一部を飽和増幅・減衰回路によって上り信号で変調した上り光信号を光ファイバに送信する構成とすることにより、従装置側では、発光素子を使用することなく、双方向伝送をすることができた。
また、従装置の光送信回路は出力強度飽和型増幅変調器によって、下り光信号と同じ波長の上り光信号を送信するため、波長多重回路や光合分岐回路に対して、上り光信号の波長を高精度に制御したり、維持したりする必要はなくなった。
さらに、本従装置の光送信回路において、半導体光増幅器の出力強度飽和増幅機能を広範囲の波長にわたって動作させると、波長ごとに従装置の種類が異なるのではなく、同一種の従装置を任意の従装置に適用することができる。即ち、従装置間で、相互運用性（インタオペラビリティ）を確保することが可能となった。
１芯の光ファイバで方向多重双方向・波長多重マルチポイント伝送する双方向光伝送方式においては、下り信号と上り信号が同一波長で同一光ファイバ上を伝送される。そのため、主装置で上り信号を受信する場合、光ファイバの途中で反射した下り信号と相互干渉する場合がある。本実施の形態では、発光素子の駆動電流を制御して、下り信号に信号成分が重畳しているため、下り信号光のスペクトル幅を広くすることもできる。信号光のスペクトル幅が広くなると、上り信号と線路途中で反射した下り信号との相互干渉が抑制され、上り信号に加算する雑音を抑圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図２は、本願発明の双方向光伝送方式の動作図である。
図３は、本願発明の双方向光伝送方式の動作図である。
図４は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図５は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図６は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図７は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図８は、本願発明の実施形態を示す出力強度飽和型増幅変調器の概略構造図である。
図９は、本願発明の実施形態を示す出力強度飽和型増幅変調器の概略構造図である。
図１０は、本願発明の実施形態を示す反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器の概略断面図である。
図１１は、本願発明の実施形態を示す反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器の概略断面図である。
図１２は、反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器を備える光送受信装置の構成図である。
図１３は、本願発明の実施形態を示す出力強度飽和型増幅変調器の概略構造図である。
図１４は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図１５は、本願発明の実施形態を示す双方向光伝送方式の構成図である。
図１６は、従来の双方向光伝送方式の構成図である。
図１７は、従来の双方向光伝送方式の動作図である。
図１８は、従来の双方向光伝送方式の構成図である。
図中の符号の説明は次の通りである。１１、１１−１、１１−２、１１−Ｎは主装置の光送信回路、１２、１２−１、１２−２、１２−Ｎは主装置の光受信回路、１３、１３−１、１３−２は主装置の波長多重回路、１４、１４−１、１４−２、１４−Ｎは主装置の光合分岐回路、１５、１５−１、１５−２は光ファイバ、１６、１６−１、１６−２は波長多重回路、１７、１７−１、１７−２、１７−Ｎは従装置の光合分岐回路、１８、１８−１、１８−２、１８−Ｎは従装置の光受信回路、１９、１９−１、１９−２、１９−Ｎは従装置の光送信回路、２１は光分岐回路、２２は光受信部、２３は駆動部、２４は出力強度飽和型増幅変調器、２５は主装置の光送信回路、２６は主装置の光受信回路、３１は出力強度飽和型増幅変調器、３２は出力強度飽和型増幅変調器、３３は増幅変調部、３４は出射口、３５は増幅部、３６は変調部、３７は反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器、３８は反射膜付き出力強度飽和型増幅変調器、３９は入出射口、４０は反射膜、４１、４１−１、４１−２、４１−Ｎは主装置の光送信回路、４２、４２−１、４２−２、４２−Ｎは主装置の光受信回路、４３は光受信部、４４は光送信部、４５−１、４５−２は主装置の波長多重回路、４８、４８−１、４８−２、４８−Ｎは従装置の光受信回路、４９、４９−１、４９−２、４９−Ｎは従装置の光送信回路、６１は出力強度飽和型増幅変調器、６２は飽和増幅部、６３は変調部、６４は半導体活性層、６５は吸収変調層である。
【図１】
2003103194.tif 000003
【図２】
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【図３】
2003103194.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2003103194.tif 000009
【図８】
2003103194.tif 000010
【図９】
2003103194.tif 000011
【図１０】
2003103194.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2003103194.tif 000014
【図１３】
2003103194.tif 000015
【図１４】
2003103194.tif 000016
【図１５】
2003103194.tif 000017
【図１６】
2003103194.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
2003103194.tif 000021
2003103194.tif 000022
2003103194.tif 000023
2003103194.tif 000024