(57)【要約】      （修正有）【課題】光ヘテロダイン検波を用いた、局発、送信用光源共用の光送受信装置構成において、双方向で直接変調を可能にする光通信システムを提供する。【解決手段】一態様の光送受信装置は、信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより、双方向コヒーレント光通信を実現する光送受信装置であって、光送信出力部を経て、直接変調による周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を出力する直接変調光源１０３と、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器１０５と、光送信出力部と直接変調光源との間、又は、光受信入力部と受信器との間に、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を強度変調光信号に変換する光信号変換器１０８（又は１０９）とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより、双方向コヒーレント光通信を実現する光送受信装置であって、
直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源と、
前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、入力される強度変調光信号を復調する受信器と、
前記光送信出力部と前記直接変調光源との間、又は、前記光受信入力部と前記受信器との間に、変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器とを備え、
前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする光送受信装置。
【請求項２】
前記直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、前記光信号変換器は、光周波数によって光強度透過率の異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成され、
前記直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、前記光信号変換器は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成されることを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置。
【請求項３】
前記光送信出力部及び前記光受信入力部が、前記変調光信号と前記強度変調光信号との入出力方向を制御する、1つの光サーキュレータにより構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の光送受信装置。
【請求項４】
信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て、直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の光送受信装置の光送信出力部から出力される変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、前記第1の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置に送信する第1の光信号変換器と、
前記第2の光送受信装置の光送信出力部から出力される変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、前記第1の光送受信装置に送信する第2の光信号変換器とを備え、
前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。
【請求項５】
前記直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光周波数に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成され、
前記直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成されることを特徴とする請求項4に記載のコヒーレント光通信システム。
【請求項６】
信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第1の組の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第1の光合波器と、
前記第1の光合波器からの変調光信号を受信して強度変調光信号に変換する第1の光信号変換器と、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第1の光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第１の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置に、分岐して送信する第1の光分岐器と、
第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第2の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第2の光合波器と、
前記第2の光合波器からの変調光信号を受信して強度変調光信号に変換する第2の光信号変換器と、
第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記第2の光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信する第2の光分岐器とを備え、
前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。
【請求項７】
前記直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光周波数によって光強度透過率の異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成され、
前記直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成されることを特徴とする請求項6に記載のコヒーレント光通信システム。
【請求項８】
信号光の入出力方向を制御する1つの光サーキュレータ、前記光サーキュレータを経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光サーキュレータを経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有し、双方向コヒーレント光通信を実現する、複数の光送受信装置と、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光サーキュレータと接続され、前記第1の組の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第1の光合分波器と、
前記第1の光合分波器からの変調光信号を受信して、強度変調光信号に変換する光信号変換器と、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光サーキュレータと接続され、前記光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第１の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置に、分岐して送信する第2の光合分波器とを備え、
前記第2の光合分波器は、前記第2の組の光送受信装置を構成する前記第2の光送受信装置の光サーキュレータから出力される変調光信号を受信して、前記光信号変換器に送信し、
前記光信号変換器は、前記第2の光合分波器からの変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、
前記第1の光合分波器は、前記第2の光合分波器を経由する前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記光信号変換器から出力された強度変調光信号を、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信し、
前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。
【請求項９】
信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第1の組の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第1の光合波器と、
前記第1の光合波器からの変調光信号を受信して、信号光の入出力方向を制御する第１の光サーキュレータと、
前記第1の光サーキュレータから出力される前記変調光信号を受信して、強度変調光信号に変換する光信号変換器と、
前記光信号変換器からの強度変調光信号を受信して、信号光の入出力方向を制御する第2の光サーキュレータと、
前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第2の光サーキュレータからの前記強度変調光信号を、前記第2の組の光送受信装置を構成する第2の光送受信装置に、分岐して送信する第1の光分岐器と、
前記第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第2の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第2の光合波器と、
前記第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、
前記第2の光合波器を経由する前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記第1の光サーキュレータから出力された強度変調光信号を受信し、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信する第2の光分岐器とを備え、
前記第2の光サーキュレータは、前記第2の光合波器からの変調光信号を受信して前記光信号変換器に送信し、
前記光信号変換器は、前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記第2の光サーキュレータから出力された変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、
前記第1の光サーキュレータは、前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第2の光分岐器に送信し、
前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。
【請求項１０】
信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、
前記複数の光送受信装置の各々の光送信出力部と接続され、前記複数の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置の光送信出力部から出力される変調光信号を受信して合波する光合波器と、
前記光合波器から出力される前記変調光信号を受信して、強度変調光信号に変換する光信号変換器と、
前記複数の光送受信装置の各々の光受信入力部と接続され、前記光信号変換器からの強度変調光信号を受信して、前記複数の光送受信装置を構成する前記第1の光送受信装置とは異なる第2の光送受信装置に、分岐して送信する光分岐器とを備え、
前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とするコヒーレント光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに関し、特に、光ヘテロダイン検波を用いたコヒーレント光通信のための光送受信装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ヘテロダイン検波を用いた光通信（コヒーレント光通信）は、高分解能、高感度受信が可能である。しかし、図10Aに示すように、送信用光源に加えて、受信用に局部発振（局発）光源が必要であり、部品点数の増加に伴いコストが増加するという問題点があった。
【０００３】
そこで、コヒーレント光通信を簡単な構成で行うために、局発／送信光源共用の構成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。これは、1つの光源を送信光源、局発光源の双方に用いることで、光部品点数の削減を可能にする技術である。図10Bに、この構成を示す。光送受信装置には共用光源として連続光を出力する光源を備えている。この光源からの出力は、光カプラ等で2つに分岐され、一方は外部変調器により変調されて送信される。もう一方は受信器に入射し、光ヘテロダイン検波の局部発振光として用いられる。
【０００４】
また、共用光源を送信光源として使用する際に直接変調することで、外部変調器も不要にし、より部品点数を削減する構成も提案されている（例えば、非特許文献２参照）。図10Cに、この構成を示す。一方の光送受信装置1には共用光源として直接変調光源が備えられている。この光源からの出力は、光カプラで2つに分岐され、一方は信号光として送信される。もう一方は受信器に入射し、光ヘテロダイン検波の局部発振光として用いられる。
【０００５】
【非特許文献１】ハイト（G.Heydt）、コーン（U.Kohn）、ルドウィッグ （R.Ludwig）、シュナベル（R.Schnabel）著、 “Coherent 565 MBIT/s DPSK BIDIRECTIONAL TRANSMISSION EXPERIMENT WITH LOCAL TRANCEIVER LASERS”、（スウェーデン）、光通信（Optical Communication (ECOC '89)、1989年9月10〜14日、pp.417−420.
【非特許文献２】成川聖、三条広明、桜井尚也、雲崎清美、今井崇雅著、“光FDMアクセスにおける直接変調を用いた送信／局発光源の共用化”、2005電子情報通信学会ソサイエティ大会B-10-57(2005)、2005年9月22日、p275.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来の光通信システムに関して、共用光源を直接変調して使用する場合、受信特性を考慮すると、双方向通信上において対向関係にある（以下、“双方向通信上対向する”と称する）光送受信装置の一方でしか、共用光源を直接変調できず、もう一方の光送受信装置では、光源の共用はできるものの外部変調器を使用しなければならなかった（図10C参照）。
【０００７】
このことについて、より詳しく説明する。光通信用光源として一般的に使用されている半導体レーザにおいて、直接変調可能な変調形式には、強度変調（IM）、周波数偏移変調（FSK）、差動位相偏移変調（DPSK）がある。送信・局発光源共用構成においては、送信を直接変調で行うので、直接変調された光をそのまま局発光として受信に用いることになる。
【０００８】
光源の変調形式として強度変調を用いた場合、局発光強度が大きく変動することになり、受信信号に大きな強度変動が生じるため受信特性が大きく劣化してしまう。従って、受信する光信号の変調形式にかかわらず、光源の変調形式として強度変調は不適であり、光源の変調形式として周波数偏移変調又は差動位相偏移変調が適している。このことから、送信できる信号の変調形式は、差動位相偏移変調又は周波数偏移変調形式になる。
【０００９】
一方、受信を考えると、コヒーレント検波受信方式には同期検波方式、非同期検波方式の2つがあるが、前述のような変調された局発光を用いた受信では、非同期検波が適している。なぜなら、局発光は、差動位相偏移変調又は周波数偏移変調されているため、時間によって光位相が変調光信号に応じて変化しており、光位相に敏感な同期検波方式では、受信特性が、かなり劣化してしまうためである。
【００１０】
しかしながら、非同期検波は光の位相変化に対して比較的鈍感であり適している。非同期検波が可能な変調形式には強度変調、周波数偏移変調があり、いずれも信号の包絡線を検波（包絡線検波）する。ただし周波数偏移変調の場合には、周波数偏移量がある程度大きくて、符号の0、1に対応する周波数をフィルタで分離できる程度でなければならない。周波数偏移量は、図10Dに示すように、信号の帯域（例えば、ある帯域B）の逆数の2倍以上は必要である（以下、“包絡線検波可能な周波数偏移変調”と呼ぶことにする）。このことから、受信できる信号の変調形式は、強度変調又は包絡線検波可能な周波数偏移変調形式になる。
【００１１】
このとき、変調方式として包絡線検波可能な周波数偏移変調を用いると、原理的には双方向通信において直接変調、局発・送信光源共用の構成が可能であるが、図10Dに示すように、周波数偏移を大きくとらなければならず、強度変調も大きくなってしまう。また、中間周波数で必要な帯域がビットレートの16倍以上になってしまうため現実的とはいえない（例えば、図10Dにおいて、16×Bの帯域幅が必要とされることが分かる）。
【００１２】
このように、局発光源としても使用できる、送信信号の変調形式と受信可能な信号の変調形式が異なるため、共用光源を直接変調して使用する場合、双方向通信上対向する送受信器の一方のみしか共用光源を直接変調できなかった（図10C参照）。
【００１３】
そこで、本発明は、従来技術を改善し、更に部品点数の削減を可能とするために、光ヘテロダイン検波を用いた、局発、送信用光源共用の光送受信装置、及び、光通信システム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】
【００１４】
本発明による第1の態様は、信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより、双方向コヒーレント光通信を実現する光送受信装置であって、直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源と、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、入力される強度変調光信号を復調する受信器と、前記光送信出力部と前記直接変調光源との間、又は、前記光受信入力部と前記受信器との間に、変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器とを備え、前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、双方向通信上において対向関係にあるように、第1の態様の光送受信装置を配置すれば、共に周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を送信し、強度変調光信号光を受信することができるようになる。また、送信する周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を一部分岐し局発光としても用いることにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行うことができる。即ち、伝送路中に周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を強度変調に変換する光信号変換器を配置させ、各光送受信装置が送信した周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、各光送受信装置が受信可能な強度変調光信号に変換する。これにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置として、光通信システムにおいて双方向通信上対向するように配置することが可能となる。
【００１６】
本発明による第2の態様は、第1の態様における前記光信号変換器において、前記直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、前記光信号変換器は、光周波数によって光強度透過率の異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成され、前記直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、前記光信号変換器は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成されることを特徴とする。
【００１７】
これにより、直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合には、光信号変換器として、光周波数によって光強度透過率の異なる光周波数フィルタを用いることで、周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することが容易に実現できる。更に、光フィルタの透過特性を利用して周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することから、周波数偏移変調光信号の0と1に対応した符号を個別にフィルタで分離する必要が無いため、偏移量の小さな周波数偏移変調を用いることが可能となり、周波数利用効率の向上と、復調用の電気デバイスの負荷軽減を実現することができる。また、直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合には、光信号変換器として、光の位相変化に応じて光強度が異なる光周波数フィルタ（例えば、マッハツェンダ光フィルタ）を用いることで、差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することが容易に実現できる。これにより簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行うことができる光送受信装置を構成させることができるようになる。特に、第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器を１つのマッハツェンダ光フィルタを用いる場合、より簡易な構成とでき、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光信号変換器を共用し、単一の光信号変換器で構成することが可能となる。
【００１８】
本発明による第3の態様は、第1又は第2の態様における前記光送信出力部及び前記光受信入力部が、前記変調光信号と前記強度変調光信号との入出力方向を制御する、1つの光サーキュレータにより構成されることを特徴とする。
【００１９】
これにより、第1及び第2の態様の光送受信装置を、より簡易な構成とできる。また、1つの光サーキュレータで構成させることにより、単一の伝送路で、双方向通信上において対向関係にある光送受信装置を接続することができるようになる。
【００２０】
本発明による第4の態様は、コヒーレント光通信システムであって、信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て、直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、前記複数の光送受信装置のうち、第1の光送受信装置の光送信出力部から出力される変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、前記第1の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置に送信する第1の光信号変換器と、前記第2の光送受信装置の光送信出力部から出力される変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、前記第1の光送受信装置に送信する第2の光信号変換器とを備え、前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする。
【００２１】
これにより、コヒーレント光通信システムにおいて、双方向通信上対向する光送受信装置は、共に周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を送信し、強度変調光信号光を受信することができる。また、送信する周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を一部分岐し局発光としても用いることにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行うことができる。即ち、伝送路中に周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を強度変調に変換する光信号変換器を配置することで、各光送受信装置が送信した周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、各光送受信装置が受信可能な強度変調光信号に変換することにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置を、光通信システムにおいて双方向通信上対向するように配置することが可能となる。
【００２２】
本発明による第5の態様は、第4の態様のコヒーレント光通信システムにおいて、前記直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光周波数によって光強度透過率の異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成され、前記直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成されることを特徴とする。
【００２３】
これにより、直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合には、光信号変換器として、光周波数によって光強度透過率の異なる光周波数フィルタを用いることで、周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することが容易に実現できる。更に、光フィルタの透過特性を利用して周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することから、周波数偏移変調光信号の0と1に対応した符号を個別にフィルタで分離する必要が無いため、偏移量の小さな周波数偏移変調を用いることが可能となり、周波数利用効率の向上と、復調用の電気デバイスの負荷軽減を実現することができる。また、直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合には、光信号変換器として、光の位相変化に応じて光強度が異なる光周波数フィルタ（例えば、一方の伝送路の信号光に対して他方の伝送路の信号光を1ビット分の遅延を与えた上で合波するマッハツェンダ光フィルタ）を用いることで、差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することが容易に実現できる。これにより簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行うことができる光送受信装置を構成させることができるようになる。特に、第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器を１つのマッハツェンダ光フィルタを用いる場合には、より簡易な構成とでき、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光信号変換器を共用し、単一の光信号変換器で構成することが可能となる。また、複数の光送受信装置から出力される周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、強度変調光信号に一括して変換することが容易に実現できるようになる。
【００２４】
本発明による第6の態様は、信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第1の組の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第1の光合波器と、前記第1の光合波器からの変調光信号を受信して強度変調光信号に変換する第1の光信号変換器と、前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第1の光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第１の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置に、分岐して送信する第1の光分岐器と、第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第2の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第2の光合波器と、前記第2の光合波器からの変調光信号を受信して強度変調光信号に変換する第2の光信号変換器と、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記第2の光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信する第2の光分岐器とを備え、前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする。
【００２５】
これにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置を複数の組で構成させ、マルチポイント‐マルチポイント型の光通信システムにおいて、双方向通信上対向するように配置させることが可能となる。これは例えば、各光送受信装置が異なる光周波数を用いて通信を行う波長多重伝送を用いることで、ユーザ多重／サービス多重を行う、マルチポイント‐マルチポイント型の光通信システムを実現することが可能となる。
【００２６】
本発明による第7の態様は、第6の態様のコヒーレント光通信システムにおいて、前記直接変調光源が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光周波数によって光強度透過率の異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成され、前記直接変調光源が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、前記第1の光信号変換器及び前記第2の光信号変換器は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタで構成される。
【００２７】
これにより、マルチポイント‐マルチポイント型の光通信システムにおいても、本発明による第5の態様と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
本発明による第8の態様は、コヒーレント光通信システムであって、信号光の入出力方向を制御する1つの光サーキュレータ、前記光サーキュレータを経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光サーキュレータを経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有し、双方向コヒーレント光通信を実現する、複数の光送受信装置と、前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光サーキュレータと接続され、前記第1の組の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第1の光合分波器と、前記第1の光合分波器からの変調光信号を受信して、強度変調光信号に変換する光信号変換器と、前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光サーキュレータと接続され、前記光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第１の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置に、分岐して送信する第2の光合分波器とを備え、前記第2の光合分波器は、前記第2の組の光送受信装置を構成する前記第2の光送受信装置の光サーキュレータから出力される変調光信号を受信して、前記光信号変換器に送信し、前記光信号変換器は、前記第2の光合分波器からの変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、前記第1の光合分波器は、前記第2の光合分波器を経由する前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記光信号変換器から出力された強度変調光信号を、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信し、前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする。
【００２９】
これにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置を、マルチポイント‐マルチポイント型の光通信システムにおいて双方向通信上対向するように配置することが可能となる。また、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光信号変換器を共用し、単一の光信号変換器で構成することが可能となる。更に、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光ファイバ伝送路を共用し、単一の光ファイバ伝送路で構成することが可能となり、よりコヒーレント光通信システムを簡素化できる。
【００３０】
本発明による第9の態様は、コヒーレント光通信システムであって、信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第1の組の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第1の光合波器と、前記第1の光合波器からの変調光信号を受信して、信号光の入出力方向を制御する第１の光サーキュレータと、前記第1の光サーキュレータから出力される前記変調光信号を受信して、強度変調光信号に変換する光信号変換器と、前記光信号変換器からの強度変調光信号を受信して、信号光の入出力方向を制御する第2の光サーキュレータと、前記複数の光送受信装置のうち、第1の組の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第2の光サーキュレータからの前記強度変調光信号を、前記第2の組の光送受信装置を構成する第2の光送受信装置に、分岐して送信する第1の光分岐器と、前記第2の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、前記第2の光送受信装置から出力される変調光信号を受信して合波する第2の光合波器と、前記第1の組の光送受信装置を構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、前記第2の光合波器を経由する前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記第1の光サーキュレータから出力された強度変調光信号を受信し、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信する第2の光分岐器とを備え、前記第2の光サーキュレータは、前記第2の光合波器からの変調光信号を受信して前記光信号変換器に送信し、前記光信号変換器は、前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記第2の光サーキュレータから出力された変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、前記第1の光サーキュレータは、前記第2の光送受信装置からの変調光信号に基づく前記光信号変換器からの強度変調光信号を、前記第2の光分岐器に送信し、前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする。
【００３１】
これにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置を、スター型の光通信システムに接続される光送受信装置として用いることが可能となる。本発明による第9の態様によれば、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置を、光通信システムにおいて双方向通信上対向するように配置することが可能となる。更に、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光信号変換器を共用し、単一の光信号変換器で構成することが可能となる。更に、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光ファイバ伝送路を共用し、単一の光ファイバ伝送路で構成することが可能となる。
【００３２】
本発明による第10の態様は、コヒーレント光通信システムであって、信号光を光送信出力部から出力し、光受信入力部から受信した信号光を検波することにより双方向コヒーレント光通信を実現するように、前記光送信出力部を経て直接変調による変調光信号を出力する直接変調光源、及び、前記変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、前記光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器を有する、複数の光送受信装置と、前記複数の光送受信装置の各々の光送信出力部と接続され、前記複数の光送受信装置を構成する第1の光送受信装置の光送信出力部から出力される変調光信号を受信して合波する光合波器と、前記光合波器から出力される前記変調光信号を受信して、強度変調光信号に変換する光信号変換器と、前記複数の光送受信装置の各々の光受信入力部と接続され、前記光信号変換器からの強度変調光信号を受信して、前記複数の光送受信装置を構成する前記第1の光送受信装置とは異なる第2の光送受信装置に、分岐して送信する光分岐器とを備え、前記変調光信号は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号であることを特徴とする。
【００３３】
これにより、簡易な構成で光ヘテロダイン検波を行う光送受信装置を、双方向通信上対向するように配置することなく、光通信が可能となる。更に、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光信号変換器を共用し、単一の光信号変換器で構成することが可能となる。更に、双方向通信上対向する通信においてそれぞれ必要であった光ファイバ伝送路を共用し、単一の光ファイバ伝送路で構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、光ヘテロダイン検波を用いた双方向コヒーレント光通信システムにおいて、伝送路中に光信号変換器を配置することで、双方向通信上対向するように、それぞれの光送受信装置において、送受信器内の光源を直接変調し送信信号光とし、且つこの、光源からの出力光を光ヘテロダイン検波の局発光としても利用できるようになる。これにより、双方向通信上対向するように、それぞれの光送受信装置において局発光源と送信用光源を個別に配置する必要がなく、且つ外部変調器が不要となる。その結果、双方向それぞれの光送受信装置の部品点数の削減ができ、経済的な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
まず、本発明による実施例１の光通信システムについて説明する。尚、同様な構成要素には、同一の参照番号を付して説明する。
【００３６】
（実施例１）
図1Aに、本発明による実施例1の光通信システムを示す。図1Bに、周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器の動作原理を示す。図1Cに、光信号変換器として光周波数フィルタを用いた場合の動作原理を示す。図1Dに、実施例1における光信号の周波数配置例を示す。
【００３７】
実施例1の光通信システムは、図1Aに示すように、光送受信装置101,102と、光信号変換器108,109とを備える。光送受信装置101は、直接変調により周波数偏移変調光信号を出力する直接変調光源103と、直接変調光源103から出力された周波数偏移変調光信号を分岐する光分岐器104と、他方の光送受信装置102から出力される周波数偏移変調光信号に対して光信号変換器109を介して変調される強度変調光信号を、光分岐器104からの出力の一方を局発光として用いた包絡線検波方式により、光ヘテロダイン検波するコヒーレント光の受信器105とを備える。また、光送受信装置102は、光送受信装置101と同一の構成要素で構成されている。光送受信装置101,102は、双方向通信上対向するように、それぞれ配置される。即ち、光送受信装置101の送信出力部と光送受信装置102の受信入力部は、光ファイバ伝送路106で接続され、光送受信装置102の送信出力部と光送受信装置101の受信入力部は、光ファイバ伝送路107で接続される。また、光ファイバ伝送路106,107の途中に、それぞれ構成される光信号変換器108,109は、それぞれの光送受信装置の送信出力部から送出された周波数偏移変調光信号を、強度変調光信号に変換する。このように周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器108,109は、例えば光周波数によって透過率が異なる光周波数フィルタを用いることができる。
【００３８】
このように、実施例1のコヒーレント光通信システムにおいては、複数の光送受信装置101,102が、光送信出力部を経て、直接変調による周波数偏移変調光信号を出力する直接変調光源103、及び、その周波数偏移変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器105を有する。また、第1の光信号変換器108は、第1の光送受信装置101の光送信出力部から出力される周波数偏移変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、第1の光送受信装置101と双方向通信上対向する第2の光送受信装置102に送信する。更に、第2の光信号変換器109は、第2の光送受信装置102の光送信出力部から出力される周波数偏移変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、第1の光送受信装置101に送信する。
【００３９】
ここで、光送受信装置101又は光送受信装置102より出力される周波数偏移変調光信号は、伝送する信号の符号に応じて光周波数の変化する変調形式である。このとき、図1Bに示すように、光信号変換器108又は光信号変換器109は、光周波数の変化に応じて光強度の変化を生じさせる構造となっている。これは、例えば図1Cに示すような、光周波数フィルタの透過特性を用いることで実現することができる。
【００４０】
図1Bに示すように、光信号変換器108又は光信号変換器109は、光信号変換器108,109への入力時において一定であった光強度成分が、出力時において周波数の偏移に応じた強度変調成分を生じさせるため、光信号変換器の入出力前後で周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することができる。このように、強度変調成分を持つ信号となれば、光ヘテロダイン検波機能を有する受信器105での光ヘテロダイン検波時においても包絡線検波が可能となる。尚、光送受信装置101又は光送受信装置102において、直接変調光源103により局発光は周波数偏移変調されているが、包絡線検波方式を用いることで局発光の周波数変動の影響を抑えて受信することができる。
【００４１】
このとき、双方向通信上対向する光送受信装置101,102から送出される信号光の光周波数は、光ヘテロダイン検波において用いられる中間周波数に等しい周波数だけ、光周波数が異なるように設定されている。これに対応して、例えば、図1Dに示すように、設置される光信号変換器108,109の透過特性も中間周波数だけ、ずれたものになっている。実施例１の態様であれば、このように周波数偏移の比較的小さい双方向通信が可能になる。
【００４２】
前述した実施例1の光通信システムにおいて、光信号変換器108,109を、光送受信装置101,102の外部に構成させるように説明したが、光送受信装置101（又は102）の内部において、光送信出力部と直接変調光源との間、又は、光受信入力部と受信器との間に、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を強度変調光信号に変換する光信号変換器108（又は109）を構成させることもできる。
【００４３】
実施例1のような態様とすることにより、双方向通信上対向する各々の光送受信装置において、局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することが可能となる。
【００４４】
次に、本発明による実施例2の光通信システムについて説明する。
【００４５】
（実施例2）
図2Aに、本発明による実施例2の光通信システムを示す。図2Bに、差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器の動作原理を示す。図2Cに、光信号変換器として光周波数フィルタを用いた場合の動作原理を示す。図2Dに、実施例2における光信号の周波数配置例を示す。
【００４６】
実施例2の光通信システムは、図2Aに示すように、光送受信装置201,202と、光信号変換器208,209とを備える。光送受信装置201は、直接変調により差動位相偏移変調光信号を出力する直接変調光源203と、直接変調光源203から出力された差動位相偏移変調光信号を分岐する光分岐器204と、他方の光送受信装置202から出力される差動位相偏移変調光信号に対して光信号変換器209を介して変調される強度変調光信号を、光分岐器からの出力の一方を局発光として用いた包絡線検波方式により、光ヘテロダイン検波するコヒーレント光受信器205とを備える。また、光送受信装置202は、光送受信装置201と同一の構成要素で構成されている。光送受信装置201,202は、双方向通信上対向するように、それぞれ配置される。即ち、光送受信装置201の送信出力部と光送受信装置202の受信入力部は、光ファイバ伝送路206で接続され、光送受信装置202の送信出力部と光送受信装置201の受信入力部は、光ファイバ伝送路207で接続される。また、光ファイバ伝送路206,207の途中に、それぞれ構成される光信号変換器208,209は、それぞれの光送受信装置の送信出力部から送出された差動位相偏移変調光信号を、強度変調光信号に変換する。
【００４７】
このように、実施例2のコヒーレント光通信システムにおいては、複数の光送受信装置201,202が、光送信出力部を経て、直接変調による差動位相偏移変調光信号を出力する直接変調光源203、及び、その差動位相偏移変調光信号を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器205を有する。また、第1の光信号変換器208は、第1の光送受信装置201の光送信出力部から出力される差動位相偏移変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、第1の光送受信装置201と双方向通信上対向する第2の光送受信装置202に送信する。更に、第2の光信号変換器209は、第2の光送受信装置202の光送信出力部から出力される差動位相偏移変調光信号を受信して強度変調光信号に変換し、第1の光送受信装置201に送信する。
【００４８】
実施例2の差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器208,209は、例えば、図2Bに示すような、入力される信号光を分岐して、一方の伝送路の信号光に対して他方の伝送路の信号光を1ビット分の遅延を与えた上で合波することで、光の位相変位に応じて光強度が変化するようなマッハツェンダ光フィルタを用いることができる。尚、マッハツェンダ光フィルタの透過特性の周期は、一方の伝送路長を調整するか、又は、可変の方向性結合器により任意に好適に設定可能である。尚、図2B中の2a〜2dにおける信号状態を、それぞれ図2Cにおける信号2a〜2dに示している。
【００４９】
マッハツェンダ光フィルタを用いた光信号変換器208,209について、より詳細に説明する。光送受信装置201又は光送受信装置202より出力される差動位相偏移変調光信号は、図2Cの入力光信号2aに示すように、光の位相変化に符号の0、1を対応させる方式において、符号1（或いは0）の場合、前のビットに対してπの光位相変化をつけ、符号0（或いは1）の場合には、前のビットに対して光位相変化をつけないものである。このとき、図2Bに示すように、光信号変換器208又は光信号変換器209は、光を分岐し、一方に1ビット時間長だけ遅延を与えて再び合波するようにするような構造となっている。
【００５０】
図2Cより、光信号変換器208又は光信号変換器209への入力時において2aに示すように一定であった光強度成分が、出力時において、1ビット分の遅延を与えられた信号2bと遅延を与えられていない信号2cとを干渉させることにより、信号光の符号に基づいて強度変調成分を持つ出力光信号2dを生じさせるため、光信号変換器208,209の入出力前後で差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換することができる。このように、強度変調成分を持つ信号となれば、光ヘテロダイン検波機能を有する受信器205での光ヘテロダイン検波時においても包絡線検波が可能となる。尚、光送受信装置201又は光送受信装置202において、局発光は差動位相偏移変調されているが、包絡線検波を用いることで局発光の位相変動の影響をおさえて受信することができる。
【００５１】
このとき、双方向通信上対向する光送受信装置201,202から送出される信号光の光周波数は、光ヘテロダイン検波において用いられる中間周波数に等しい周波数だけ、光周波数が異なるように設定されている。これに対応して、例えば図2Dに示すように、設置される光信号変換器208,209の透過特性も中間周波数だけ、ずれたものになっている。実施例2の態様であれば、このように周波数偏移の比較的小さい双方向通信が可能になる。
【００５２】
前述した実施例2の光通信システムにおいて、光信号変換器208,209を、光送受信装置201,202の外部に構成させるように説明したが、光送受信装置201（又は202）の内部において、光送信出力部と直接変調光源との間、又は、光受信入力部と受信器との間に、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を強度変調光信号に変換する光信号変換器208（又は209）を構成させることもできる。
【００５３】
実施例2のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することが可能となる。
【００５４】
次に、本発明による実施例3の光通信システムについて説明する。
【００５５】
（実施例3）
図3Aに、本発明による実施例3の光通信システムを示す。図3B及び図3Cに、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す。図3Dに、信号形式として差動位相偏移変調光信号を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す。
【００５６】
実施例3の光通信システムは、図3Aに示すように、整数n（n＞0）として、実施例1又は2における光送受信装置101,102又は201,202と同様の構成を持つ光送受信装置で構成される第1及び第2の組の光送受信装置301‐1〜301‐n及び 302‐1〜302‐nと、第1及び第2の光合波器303,305と、第1及び第2の光分岐器306,304と、第1の周期的な特性をもつ光信号変換器310と、第2の周期的な特性をもつ光信号変換器311とを備える。光送受信装置301‐1〜301‐nの送信出力部は、第1の光合波器303接続されている。光送受信装置301‐1〜301‐nの受信入力部は、第2の光分岐器304に接続されている。同様に、光送受信装置302‐1〜302‐nの送信出力部は、第2の光合波器305に接続されている。光送受信装置302‐1〜302‐nの受信入力部は、第1の光分岐器306に接続されている。第1の光合波器303と第1の光分岐器306は、第1の光ファイバ伝送路308で接続され、第2の光合波器305と第2の光分岐器304は、第2の光ファイバ伝送路309で接続される。第1の光ファイバ伝送路308の途中に構成される光信号変換器310は、周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する、又は、差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する、第1の周期的な特性を有している。第2の光ファイバ伝送路309の途中に構成される光信号変換器311は、周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する、又は、差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する、第2の周期的な特性を有している。
【００５７】
このように、実施例3のコヒーレント光通信システムにおいては、複数の光送受信装置301‐1〜301‐n及び 302‐1〜302‐nの各々は、光送信出力部を経て、直接変調による周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を出力する直接変調光源103（又は203）、及び、その周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器105（又は205）を有する。
【００５８】
また、第1の光合波器303は、第1の組の光送受信装置301‐1〜301‐nを構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、第1の組の光送受信装置301‐1〜301‐nを構成する少なくとも１つの光送受信装置（第１の光送受信装置）から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して合波する。第1の光信号変換器310は、第1の光合波器303からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して強度変調光信号に変換する。第1の光分岐器306は、第1の組の光送受信装置301‐1〜301‐nと双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置302‐1〜302‐nを構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、第1の光信号変換器310からの強度変調光信号を、第１の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置（第2の組の光送受信装置302‐1〜302‐nに構成される）に、分岐して送信する。
【００５９】
更に、第2の光合波器305は、第2の組の光送受信装置302‐1〜302‐nを構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、第2の光送受信装置から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して合波する。第2の光信号変換器311は、第2の光合波器305からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して強度変調光信号に変換する。第2の光分岐器304は、第1の組の光送受信装置301‐1〜301‐nを構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、第2の光送受信装置からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）に基づく第2の光信号変換器311からの強度変調光信号を、第1の光送受信装置に、分岐して送信する。
【００６０】
ここで、光送受信装置301‐1〜301‐n又は302‐1〜302‐nから出力される光信号の変調形式は、周波数偏移変調又は差動位相偏移変調形式であり、各光送受信装置が送信する光信号の光周波数は、それぞれ異なるように設定してある。伝送路中には、光結合器303,305及び光分岐器306,304を配置することで、実施例3の光通信システムは、複数の光送受信装置301,302の入出力を分岐結合することができるようになる。また、光ファイバ伝送路308,309中にある光信号変換器310,311は、実施例1又は2における光信号変換器108,109又は208,209と同一の機能を有する。好適には、後述するように、複数の光周波数成分を有する光信号光を一括で光信号変換できるように、光周波数軸方向に周期的な特性をもたせる構造となっている。これは、実施例2で説明したような、例えばマッハツェンダ光フィルタを用いることで実現可能である。
【００６１】
伝送する光信号形式として周波数偏移変調を用いる場合、光信号変換器310,311の透過特性の周期と各光送受信装置の光周波数の関係は、図3Bのようになっている。図3Bには、光送受信装置301‐1〜301‐n又は302‐1〜302‐nが出力する信号光の光周波数の間隔を、光信号変換器310,311の周期の整数倍とし、各信号光を光信号変換器310,311の透過特性のスロープ部に位置させることで、各光送受信装置の各々からの光信号の変調形式が、一括で変換される場合を示している。また、2つの光信号変換器310,311における各々の光周波数の差は、実施例1で説明したように、光ヘテロダイン検波に用いる中間周波数と等しくなるように透過特性がずれたものになっている。このとき、図3Cのように、光送受信装置301‐1〜301‐n又は302‐1〜302‐nが出力する信号光の光周波数の間隔を、光信号変換器の周期1／2倍としても良い。ただし、この場合は、符号が反転してしまうチャネルがあるため、そのチャネルでは受信時に反転を修正するようにしておく必要がある。図3Cの配置を用いた場合、チャネル間隔を密にすることができ、周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００６２】
伝送する光信号形式として差動位相偏移変調を用いる場合、光信号変換器310,311の透過特性の周期と各光送受信装置の光周波数の関係は、図3Dのようになっている。図3Dに示すように、各光送受信装置301‐1〜301‐nが送信する信号光の光周波数の間隔を、光信号変換器310の周期の整数倍と設定することで、各信号光が光信号変換器310の透過特性の山或いは谷に位置するようにでき、それぞれの光信号の変調形式を一括で変換することができる。同様に、光信号変換器302‐1〜302‐nの発振光周波数の間隔も、光信号変換器311の周期の整数倍とし、各信号光が光信号変換器311の山或いは谷に位置させることで、それぞれの光信号の変調形式を一括で変換することができる。このとき、組となっている、双方向通信上対向する光送受信装置301‐1及び302‐1、301‐2及び302‐2、…、301‐n及び302‐nから送出される信号光の光周波数は、光ヘテロダイン検波において用いられる中間周波数と等しい周波数だけ、光周波数が異なるように設定されている。また、実施例2で説明したように、2つの光信号変換器310,311では、各光周波数の差が、光ヘテロダイン検波に用いる中間周波数に等しくなるように、透過特性がずれている。
【００６３】
光信号変換器310又は311を通過した光信号は、光分岐器306又は304により、n分岐される。分岐されたそれぞれの信号光は、各光送受信装置301‐1〜301‐n又は302‐1〜302‐nへと送られる。それぞれの光送受信装置301‐1〜301‐n又は302‐1〜302‐nには、実施例3の光通信システムにおけるネットワークに接続されている、全ての双方向通信上対向する光送受信装置からの信号光が入射する。各光送受信装置301‐1〜301‐n又は302‐1〜302‐nでは、直接変調光源103（又は203）の出力信号光を局発光として用いることによって、第1及び第2の光分岐器304,306を経て合波されている信号光の中から、双方向通信上対向関係にある、予め設定された中間周波数だけ異なる光周波数の信号光のみが選択され、受信される。
【００６４】
実施例3のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、且つ、各光送受信装置間に配置する光ファイバ伝送路を共有することも可能となるため、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することができる。
【００６５】
次に、本発明による実施例4の光通信システムについて説明する。
【００６６】
（実施例4）
図4Aに、本発明による実施例4の光通信システムを示す。図4Bに、マッハツェンダ光フィルタの構成と透過特性を示す。図4C及び図4Dに、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す。図4Eに、信号形式として差動位相偏移変調光信号を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す。
【００６７】
実施例4の光通信システムは、図4Aに示すように、光送受信装置401,402と、光信号変換器405とを備える。光送受信装置401,402は、実施例1又は2における光送受信装置101,102又は201,202と同様の構成を有している。光送受信装置401及び光送受信装置402は、双方向通信上対向するように配置される。光送受信装置401の送信出力部と光送受信装置402の受信入力部は、光ファイバ伝送路403で接続され、光送受信装置402の送信出力部と光送受信装置401の受信入力部は、光ファイバ伝送路404で接続される。光信号変換器405は、光ファイバ伝送路403,404の途中に設けられ、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する。
【００６８】
このように、実施例4のコヒーレント光通信システムは、実施例1又は2のコヒーレント光通信システムにおける光信号変換器108,109（又は208,209）の代わりに、1つの光信号変換器405を用いる。直接変調光源103（又は203）が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、光信号変換器405は、光周波数に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタ（例えば、双方向のマッハツェンダ光フィルタ）で構成され、直接変調光源103（又は203）が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、光信号変換器405は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタ（例えば、双方向のマッハツェンダ光フィルタ）で構成される。実施例4に示す双方向のマッハツェンダ光フィルタは、実施例1又は2で説明した光周波数フィルタやマッハツェンダ光フィルタと説明の便宜上、区別しているが、実施例2のマッハツェンダ光フィルタや光周波数フィルタの代わりに、実施例4に示す双方向のマッハツェンダ光フィルタを用いることもできることは言うまでもない。
【００６９】
つまり、光信号変換器405は、光ファイバ伝送路403,404上において、同一の光信号変換器を共有する構成となっている。これは、例えば双方向のマッハツェンダ光フィルタを用いることで実現可能である。図4Bに、光信号変換器405の一例を示す双方向のマッハツェンダ光フィルタの構成と、各ポート間の透過特性を示す。図4Bに示すように、双方向のマッハツェンダ光フィルタの各ポートを1〜4とすると、双方向のマッハツェンダ光フィルタの特徴として、例えば入力1に対する出力3及び出力4を、位相反転した光波を出力させることができる。つまり、ある入カポートに対し、出カポートが異なる場合、その出力は反転する。図4Aに示すように、実施例4の光通信システムに、双方向のマッハツェンダ光フィルタを利用する場合、ポート1及び4を入力として、ポート3及び2を出力として構成させることより、実施例1又は2の光通信システムと同様に機能させることができる。
【００７０】
伝送する光信号形式として周波数偏移変調を用いる場合、光周波数に応じて光強度が異なる双方向を用いて、信号変換器405の透過特性の周期と各光送受信装置の光周波数の関係は、図4Cのようになっている。図4Cには中問周波数が双方向のマッハツェンダ光フィルタの透過特性の周期と等しい場合を示しているが、これ以外でも中間周波数が双方向のマッハツェンダ光フィルタの透過特性の周期の整数倍になっていればよい。双方向通信上対向する組となっている信号光は、それぞれフィルタのスロープに位置しており同時に変調形式を変換できる。また、このとき、図4Dのように、中問周波数を双方向のマッハツェンダ光フィルタの周期の1／2倍としても良い。図4Dの配置を用いた場合、チャネル間隔を密にすることができ、周波数の利用効率を向上させることが可能となる。
【００７１】
伝送する光信号形式として差動位相偏移変調を用いる場合、光信号変換器405の透過特性の周期と各光送受信装置の光周波数の関係は、図4Eのようになっている。図4Eに示すように、光送受信装置401と402が送信する信号光の光周波数の間隔を、光信号変換器405の周期の整数倍に設定することで、各信号光が光信号変換器405の透過特性の山或いは谷に位置するようにでき、それぞれの光信号の変調形式を一括で変換することができる。このとき、光送受信装置401,402から送出される信号光の光周波数の各々は、光ヘテロダイン検波において用いられる中間周波数に等しい周波数だけ、光周波数が異なるように設定されている。実施例4の態様であれば、このように周波数偏移の比較的小さい双方向通信が可能になる。
【００７２】
尚、前述した実施例4の光通信システムにおいて、光信号変換器405を、光送受信装置401,402の外部に構成させるように説明したが、光送受信装置401（又は402）の内部において、光送信出力部と直接変調光源との間、又は、光受信入力部と受信器との間に、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を強度変調光信号に変換する光信号変換器405を構成させることもできる。
【００７３】
実施例4のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、且つ、双方向通信上対向する光信号変換器を共用することが可能となるため、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することが可能となる。
【００７４】
次に、本発明による実施例5の光通信システムについて説明する。
【００７５】
（実施例5）
図5Aに、本発明による実施例5の光通信システムを示す。図5B及び図5Cに、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す。図5Dに、信号形式として差動位相偏移変調光信号を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す。
【００７６】
実施例5の光通信システムは、図5Aに示すように、実施例1又は2における光送受信装置101,102又は201,202と同様の構成を持つ光送受信装置で構成される第1及び第2の組の光送受信装置501‐1〜501‐n及び502‐1〜502‐nと、第1及び第2の光合波器503,505と、第1及び第2の光分岐器504,506と、周期的な特性を持つ光信号変換器510とを備える。光送受信装置501‐1〜501‐nの送信出力部は、第1の光合波器503に接続されている。光送受信装置501‐1〜501‐nの受信入力部は、第1の光分岐器504に接続されている。同様に、光送受信装置502‐1〜502‐nの送信出力部は、第2の光合波器505に接続されている。送受信装置502‐1〜502‐nの受信入力部は、第2の光分岐器506に接続されている。第1の光合波器503と第2の光分岐器506は、第1の光ファイバ伝送路508で接続され、第2の光合波器505と第1の光分岐器504は、第2の光ファイバ伝送路509で接続される。光ファイバ伝送路508,509の途中に構成される光信号変換器510は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、強度変調光信号に変換する、周期的な特性を有している。ここで、光信号変換器510は、光ファイバ伝送路508,509上において、同一の光信号変換器を共有する構成となっている。
【００７７】
実施例5のコヒーレント光通信システムは、実施例3のコヒーレント光通信システムにおける光信号変換器310,311の代わりに、1つの光信号変換器510を用いる点で相違する。このように、直接変調光源103（又は203）が出力する変調光信号が周波数偏移変調光信号である場合、光信号変換器510は、光周波数に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタ（例えば、双方向のマッハツェンダ光フィルタ）で構成され、直接変調光源103（又は203）が出力する変調光信号が差動位相偏移変調光信号である場合、光信号変換器510は、光の位相変化に応じて光強度が異なる少なくとも1つの光周波数フィルタ（例えば、双方向のマッハツェンダ光フィルタ）で構成される。
【００７８】
ここで、光送受信装置501‐1〜501‐n又は502‐1〜502‐nから出力される光信号の変調形式は、周波数偏移変調又は差動位相偏移変調形式であり、各光送受信装置が送信する光信号の光周波数はそれぞれ異なるように設定してある。伝送路中に、光結合器503,505及び光分岐器504,506を配置することで、複数の光送受信装置501,502の入出力を分岐結合させている。また、光ファイバ伝送路508,509中にある光信号変換器510は、実施例1又は2における光信号変換器508,509又は508,509と同じ機能を持つが、複数の光周波数成分をもつ光信号光を一括で光信号変換できるように、光周波数軸方向に周期的な特性をもつ構造となっている。更に、実施例4の光信号変換器405と同様に、双方向の光信号を一括で光信号変換できる構造を有する。これは例えば、前述したような双方向のマッハツェンダ光フィルタを用いることで実現可能である。
【００７９】
伝送する光信号形式として周波数偏移変調を用いる場合、光信号変換器510の透過特性の周期と各光送受信装置の光周波数の関係は、図5Bのようになっている。図5Bには中間周波数が双方向のマッハツェンダ光フィルタの透過特性の周期と等しい場合を示しているが、これ以外でも中間周波数が双方向のマッハツェンダ光フィルタの透過特性の周期の整数倍になっていればよい。双方向通信上対向する組となっている信号光は、それぞれフィルタのスロープに位置しており同時に変調形式を変換できる。また、このとき、図5Cのように、中間周波数を双方向のマッハツェンダ光フィルタの周期の1／2倍としても良い。図5Cの配置を用いた場合、チャネル間隔を密にすることができ、周波数利用効率を向上させることが可能となる。尚、双方向の信号変換において同一の光信号変換器を用いるため、図5B又は図5Cのように、中間周波数だけでなく、各光送受信装置が送信する光信号の光波長も双方向のマッハツェンダ光フィルタの透過特性の周期の整数倍になっている。実施例5の態様であれば、このように周波数偏移の比較的小さい双方向通信が可能になる。
【００８０】
伝送する光信号形式として差動位相偏移変調を用いる場合、光信号変換器510の透過特性の周期と各光送受信装置の光周波数の関係は、図5Dのようになっている。図5Dに示すように、各光送受信装置501‐1〜501‐nと各光送受信装置502‐1〜502‐nが送信する信号光の光周波数の間隔を、光信号変換器510の周期の整数倍に設定することで、各信号光が光信号変換器510の透過特性の山或いは谷に位置するようにでき、それぞれの光信号の変調形式が一括で変換される。このとき、組となっている、双方向通信上対向する光送受信装置501‐1及び502‐1、501‐2及び502‐2、・・・、501‐n及び502‐nから送出される信号光の光周波数の各々は、光ヘテロダイン検波において用いられる中問周波数に等しい周波数だけ、光周波数が異なるように設定され、中間周波数も、各信号間隔と同様に光信号変換器510の周期の整数倍となるように設定されている。実施例5の態様であれば、このように周波数偏移の比較的小さい双方向通信が可能になる。
【００８１】
光信号変換器510を通過した光信号は、光分岐器506又は504により、n分岐される。分岐されたそれぞれの信号光は、各光送受信装置501‐1〜501‐n又は502‐1〜502‐nへと送られる。それぞれの光送受信装置501‐1〜501‐n又は502‐1〜502‐nには、実施例5の光通信システムにおけるネットワークに接続されている、全ての双方向通信上対向する光送受信装置からの信号光が入射する。各光送受信装置501‐1〜501‐n又は502‐1〜502‐nでは、直接変調光源103（又は203）の出力信号光を局発光として用いることによって、第1及び第2の光分岐器504,506を経て合波されている信号光の中から、双方向通信上対向関係にある、予め設定された中間周波数だけ異なる光周波数の信号光のみが選択され、受信される。
【００８２】
実施例5のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、且つ、各光送受信装置間に配置する光ファイバ伝送路を共有することも可能となり、且つ、双方向通信上対向する光信号変換器を共用することが可能となるため、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することができる。
【００８３】
次に、本発明による実施例6の光通信システムについて説明する。
【００８４】
（実施例6）
図6に、本発明による実施例6の光通信システムを示す。実施例6の光通信システムは、実施例1又は2における光送受信装置101,102又は201,202と同様の構成を持つ光送受信装置で構成される第1及び第2の組の光送受信装置601,602と、光信号変換器606とを備える。光送受信装置601,602は、各装置の送信出力部及び受信入力部を介して光ファイバ伝送路605で双方向通信上対向するように接続されている。光送受信装置601は、送信出力部、受信入力部、及び、光ファイバ伝送路605と接続する光サーキュレータ603を有している。光送受信装置602は、送信出力部、受信入力部、及び、光ファイバ伝送路605と接続する光サーキュレータ604を有している。光ファイバ伝送路605の途中に構成される光信号変換器606は、光送受信装置601,602の送信出力部から送出された周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、強度変調光信号に変換する。光サーキュレータ603,604は、光の進行方向によって結合するポートが異なるように機能する光デバイスであり、送信出力部からの周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、光ファイバ伝送路605へと送出させ、或いは、光ファイバ伝送路605からの強度変調光信号を、受信入力部へと送出させるように機能する。
【００８５】
このように、実施例6のコヒーレント光通信システムは、実施例4における光送受信装置の光送信出力部及び光受信入力部の代わりに、出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）と入力される強度変調光信号との入出力方向を制御する、1つの光サーキュレータ603（又は604）により構成される。
【００８６】
ここで、各信号配置や光信号変換器の透過特性は、実施例4における図4C〜図4Eと同様であるが、実施例4において双方向の光信号伝送時に異なる入出カポートを利用していたのに対し、実施例6においては、同一の入出カポートを用いる点で相違する。これは、実施例4において説明したように、双方向のマッハツェンダ光フィルタを用いることで実現できる。
【００８７】
前述した実施例6の光通信システムにおいて、光信号変換器606を、光送受信装置601,602の外部に構成させるように説明したが、光送受信装置601（又は602）の内部において、光送信出力部と直接変調光源との間、又は、光受信入力部と受信器との間に、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を強度変調光信号に変換する光信号変換器606を構成させることもできる。
【００８８】
実施例6のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、且つ、双方向伝送に用いる光ファイバ伝送路を共有することも可能となり、且つ、双方向通信上対向する光信号変換器を共用することが可能となるため、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することが可能となる。
【００８９】
次に、本発明による実施例7の光通信システムについて説明する。
【００９０】
（実施例7）
図7に、本発明による実施例7の光通信システムを示す。実施例7の光通信システムは、実施例6における光サーキュレータ603（又は604）を含む光送受信装置601（又は602）と同様の構成を持つ光送受信装置で構成される第1及び第2の組の光送受信装置701‐1〜701‐n及び702‐1〜702‐nと、第1及び第2の光合分波器703,704と、周期的な特性を持つ光信号変換器706とを備える。第1の光合分波器703は、光送受信装置701‐1〜701‐nの各々の送信出力兼受信入力部（光サーキュレータ）と接続されている。第2の光合分波器704は、光送受信装置702‐1〜702‐nの各々の送信出力兼受信入力部（光サーキュレータ）と接続されている。第1の光合分波器703と第2の光合分波器704は、光ファイバ伝送路705で接続される。光ファイバ伝送路705の途中に構成される光信号変換器706は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を、強度変調光信号に変換する、周期的な特性を有している。
【００９１】
このように、実施例７のコヒーレント光通信システムおいて、複数の光送受信装置701‐1〜701‐n及び702‐1〜702‐nの各々は、実施例6において説明した、信号光の入出力方向を制御する1つの光サーキュレータ603（又は604）、光サーキュレータ603（又は604）を経て直接変調による周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を出力する直接変調光源103（又は203）、及び、周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光サーキュレータ603（又は604）を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器105（又は205）を有する。第1の光合分波器703は、第1の組の光送受信装置701‐1〜701‐nを構成する各々の光送受信装置の光サーキュレータ603と接続され、第1の組の光送受信装置701‐1〜701‐nを構成する第1の光送受信装置から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して合波する。光信号変換器706は、第1の光合分波器703からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して、強度変調光信号に変換する。第2の光合分波器704は、第1の組の光送受信装置701‐1〜701‐nと双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置702‐1〜702‐nを構成する各々の光送受信装置の光サーキュレータ604と接続され、光信号変換器706からの強度変調光信号を、前記第１の光送受信装置と双方向通信上対向する第2の光送受信装置（第2の組の光送受信装置702‐1〜702‐nに構成される）に、分岐して送信する。
【００９２】
また、第2の光合分波器704は、第2の組の光送受信装置702‐1〜702‐nを構成する第2の光送受信装置の光サーキュレータ604から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して、光信号変換器706に送信する。光信号変換器706は、第2の光合分波器704からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して強度変調光信号に変換する。第1の光合分波器703は、第2の光合分波器704を経由する第2の光送受信装置からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）に基づく光信号変換器706から出力された強度変調光信号を、第1の組の光送受信装置701‐1〜701‐nを構成する第1の光送受信装置に、分岐して送信する。
【００９３】
ここで、各光送受信装置の信号や光信号変換器706の透過特性は、実施例5における図5B〜図5Dと同様であるが、実施例5において双方向の光信号伝送時に異なる入出カポートを利用していたのに対し、実施例7においては同一の入出カポートを用いる点で相違する。
【００９４】
実施例7のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、且つ、双方向伝送に用いる光ファイバ伝送路を共有することも可能となり、且つ、各光送受信装置間に配置する光ファイバ伝送路を共有することも可能となり、且つ、双方向通信上対向する光信号変換器を共用することが可能となるため、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することが可能となる。
【００９５】
次に、本発明による実施例8の光通信システムについて説明する。
【００９６】
（実施例8）
図8に、本発明による実施例8の光通信システムを示す。実施例8では、図8に示すように、実施例1又は2における光送受信装置101,102又は201,202と同様の構成を持つ光送受信装置で構成される第1及び第2の組の光送受信装置801‐1〜801‐n及び802‐1〜802‐nと、第1及び第2の光合波器803,805と、第1及び第2の光分岐器806,804と、第1及び第2の光サーキュレータ807,808と、周期的な特性を持つ光信号変換器810とを備える。第1の光合波器803は、光送受信装置801‐1〜801‐nの各々の送信出力部と接続されている。第2の光合波器805は、光送受信装置802‐1〜802‐nの各々の送信出力部と接続されている。第2の光分岐器804は、光送受信装置801‐1〜801‐nの各々の受信入力部と接続されている。第1の光分岐器806は、光送受信装置802‐1〜802‐nの各々の受信入力部と接続されている。第1の光サーキュレータ807は、光合波器803の出力部と光分岐器804の入力部と接続されるが、光合波器803の出力部からの信号光は、直接、光分岐器804の入力部に入力されないように入出力方向が制御される。第2の光サーキュレータ808は、光合波器805の出力部と光分岐器806の入力部と接続されるが、光合波器805の出力部からの信号光は、直接、光分岐器806の入力部に入力されないように入出力方向が制御される。即ち、双方向通信上対向するように配置された光送受信装置801‐1及び802‐1、801‐2及び802‐2、・・・、801‐n及び802‐nとの間で、光通信可能なように、第1及び第2の光サーキュレータ807,808は入出力方向が制御される。第1及び第2の光サーキュレータ807,808は、光ファイバ伝送路809で接続される。光ファイバ伝送路809の途中に構成される光信号変換器810は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する、周期的な特性を有している。
【００９７】
このように、実施例8 のコヒーレント光通信システムにおいては、複数の光送受信装置801‐1〜801‐n及び 802‐1〜802‐nの各々は、光送信出力部を経て、直接変調による周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を出力する直接変調光源103（又は203）、及び、その周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器105（又は205）を有する。第1の光合波器803は、第1の組の光送受信装置801‐1〜801‐nを構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、第1の組の光送受信装置801‐1〜801‐nを構成する第1の光送受信装置から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して合波する。
【００９８】
第１の光サーキュレータ807は、第1の光合波器803からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して、信号光の入出力方向を制御する。光信号変換器810は、第1の光サーキュレータ807から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して、強度変調光信号に変換する。第2の光サーキュレータ808は、光信号変換器810からの強度変調光信号を受信して、信号光の入出力方向を制御する。第1の光分岐器806は、第1の組の光送受信装置801‐1〜801‐nと双方向通信上対向する第2の組の光送受信装置802‐1〜802‐nを構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、第2の光サーキュレータ808からの強度変調光信号を、第2の組の光送受信装置802‐1〜802‐nを構成する第2の光送受信装置に、分岐して送信する。
【００９９】
第2の光合波器805は、第2の組の光送受信装置802‐1〜802‐nを構成する各々の光送受信装置の光送信出力部と接続され、第2の光送受信装置から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して合波する。第2の光分岐器804は、第1の組の光送受信装置801‐1〜801‐nを構成する各々の光送受信装置の光受信入力部と接続され、第2の光合波器805を経由する第2の光送受信装置からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）に基づく第1の光サーキュレータ807から出力された強度変調光信号を受信し、前記第1の光送受信装置に、分岐して送信する。
【０１００】
第2の光サーキュレータ808は、第2の光合波器805からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して光信号変換器810に送信する。光信号変換器810は、第2の光送受信装置からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）に基づく第2の光サーキュレータ808から出力された周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して強度変調光信号に変換する。第1の光サーキュレータ807は、第2の光送受信装置からの周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）に基づく光信号変換器810からの強度変調光信号を、第2の光分岐器804に送信する。
【０１０１】
ここで、各光送受信装置の信号や光信号変換器810の透過特性は、実施例5における図5B〜図5Dと同様であるが、実施例5において双方向の光信号伝送時に異なる入出カポートを利用していたのに対し、本実施例においては同一の入出カポートを用いる点で相違する。
【０１０２】
実施例8のような態様とすることにより、双方向通信上対向する光送受信装置において局発光源と信号送信用の光源を共用し、配置するデバイス数を削減したコヒーレント光送受信装置を用いることが可能となり、且つ、双方向伝送に用いる光ファイバ伝送路を共有することも可能となり、且つ、各光送受信装置間に配置する光ファイバ伝送路を共有することも可能となり、且つ、双方向通信上対向する光信号変換器を共用することが可能となるため、経済的なコヒーレント光通信システムを構成することが可能となる。
【０１０３】
次に、本発明による実施例9の光通信システムについて説明する。
【０１０４】
（実施例9）
図9に、本発明による実施例9の光通信システムを示す。実施例9の光通信システムは、実施例1又は2における光送受信装置101,102又は201,202と同様の構成を持つ光送受信装置で構成される第1及び第2の組の光送受信装置901‐1〜901‐nと、光合波器902と、光分岐器903と、周期的な特性を持つ光信号変換器905とを備える。光合波器902は、光送受信装置901‐1〜901‐nの送信出力部と接続されている。光分岐器903は、光送受信装置901‐1〜901‐nの受信入力部と接続されている。光合波器902と光分岐器903は、光ファイバ伝送路904で接続される。光ファイバ伝送路904の途中に構成される光信号変換器905は、周波数偏移変調光信号又は差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する、周期的な特性を有している。
【０１０５】
このように、実施例9 のコヒーレント光通信システムにおいては、複数の光送受信装置901‐1〜901‐nの各々は、光送信出力部を経て、直接変調による周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を出力する直接変調光源103（又は203）、及び、その周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を用いて、光ヘテロダイン検波を行い、光受信入力部を経て入力される強度変調光信号を復調する受信器105（又は205）を有する。光合波器902は、複数の光送受信装置901‐1〜901‐nの各々の光送信出力部と接続され、複数の光送受信装置901‐1〜901‐nを構成する第1の光送受信装置の光送信出力部から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して合波する。光信号変換器905は、光合波器902から出力される周波数偏移変調光信号（又は差動位相偏移変調光信号）を受信して、強度変調光信号に変換する。光分岐器903は、複数の光送受信装置901‐1〜901‐nの各々の光受信入力部と接続され、光信号変換器905からの強度変調光信号を受信して、複数の光送受信装置901‐1〜901‐nを構成する第1の光送受信装置とは異なる第2の光送受信装置に、分岐して送信する。
【０１０６】
ここで、各光送受信装置の信号や光信号変換器905の透過特性は、実施例5における図5B〜図5Dと同様であるが、実施例5において双方向の光信号伝送時に異なる入出カポートを利用していたのに対し、本実施例においては同一の入出カポートを用いる点で相違する。
【０１０７】
実施例9のような態様とすることにより、実施例1〜実施例8では不可能であった、ネットワーク上における任意の2台の光送受信装置の間で、通信が可能となる。
【０１０８】
上述の実施例3、5、7、8、及び9に関して、双方向通信上対向関係にある、第1及び第2の組の光送受信装置（実施例9においては、1組の光送受信装置）の間で、コヒーレント光通信を行うように説明しているが、第1又は第2の組の光送受信装置の各々は、任意の対向相手を選択できることは言うまでもない。換言すれば、第1の組の光送受信装置のいずれか1つの光送受信装置からの信号光を受信するために、局発光源の出力光周波数を可変・調整して該信号光を検波することにより、第2の組の光送受信装置のうち少なくとも１つの光送受信装置で受信できる。
【０１０９】
上述の実施例については代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。即ち、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、光送受信装置の部品点数の削減ができ、経済的な構成とすることができるため、光ヘテロダイン検波を用いた双方向コヒーレント光通信システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１Ａ】本発明による実施例1の光通信システムを示す図である。
【図１Ｂ】実施例1において、周波数偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器の動作原理を示す図である。
【図１Ｃ】実施例1において、光信号変換器として光周波数フィルタを用いた場合の動作原理を示す図である。
【図１Ｄ】実施例1における光信号の周波数配置例を示す図である。
【図２Ａ】本発明による実施例2の光通信システムを示す図である。
【図２Ｂ】実施例2において、差動位相偏移変調光信号を強度変調光信号に変換する光信号変換器の動作原理を示す図である。
【図２Ｃ】実施例2において、光信号変換器として光周波数フィルタを用いた場合の動作原理を示す図である。
【図２Ｄ】実施例2における光信号の周波数配置例を示す図である。
【図３Ａ】本発明による実施例3の光通信システムを示す図である。
【図３Ｂ】実施例3において、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図３Ｃ】実施例3において、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図３Ｄ】実施例3において、信号形式として差動位相偏移変調光信号を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図４Ａ】本発明による実施例4の光通信システムを示す図である。
【図４Ｂ】実施例4において、マッハツェンダ光フィルタの構成と透過特性を示す図である。
【図４Ｃ】実施例4において、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図４Ｄ】実施例4において、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図４Ｅ】実施例4において、信号形式として差動位相偏移変調光信号を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図５Ａ】本発明による実施例5の光通信システムを示す図である。
【図５Ｂ】実施例5において、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図５Ｃ】実施例5において、信号形式として周波数偏移変調を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図５Ｄ】実施例5において、信号形式として差動位相偏移変調光信号を用いた場合の光信号変換器の特性と光信号の周波数配置を示す図である。
【図６】本発明による実施例6の光通信システムを示す図である。
【図７】本発明による実施例7の光通信システムを示す図である。
【図８】本発明による実施例8の光通信システムを示す図である。
【図９】本発明による実施例9の光通信システムを示す図である。
【図１０Ａ】受信用に局部発振（局発）を備える、従来の光通信システムを示す図である。
【図１０Ｂ】1つの光源を送信光源、局発光源の双方に用いる、従来の光通信システムを示す図である。
【図１０Ｃ】共用光源を送信光源として使用する際に直接変調する、従来の光通信システムを示す図である。
【図１０Ｄ】変調方式として包絡線検波可能な周波数偏移変調を用いた場合の、周波数偏移を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
101, 201, 301, 401, 501, 601,701, 801, 901  光送受信装置
102, 202, 302, 402, 502, 602,702, 802, 902  光送受信装置
103, 203  直接変調光源
104, 204, 304, 306, 504, 506, 804, 806, 903  光分岐器
105, 205 受信器
108, 109, 208, 209, 310, 311, 405, 510, 606, 706, 810, 905光信号変換器
303, 305, 503, 505, 803, 805, 902  光合波器
703, 704  光合分波器
603, 604, 807, 808  光サーキュレータ
【図１Ａ】
2008154170.tif 000003
【図１Ｂ】
2008154170.tif 000004
【図１Ｃ】
2008154170.tif 000005
【図１Ｄ】
2008154170.tif 000006
【図２Ａ】
2008154170.tif 000007
【図２Ｂ】
2008154170.tif 000008
【図２Ｃ】
2008154170.tif 000009
【図２Ｄ】
2008154170.tif 000010
【図３Ａ】
2008154170.tif 000011
【図３Ｂ】
2008154170.tif 000012
【図３Ｃ】
2008154170.tif 000013
【図３Ｄ】
2008154170.tif 000014
【図４Ａ】
2008154170.tif 000015
【図４Ｂ】
2008154170.tif 000016
【図４Ｃ】
2008154170.tif 000017
【図４Ｄ】
2008154170.tif 000018
【図４Ｅ】
2008154170.tif 000019
【図５Ａ】
2008154170.tif 000020
【図５Ｂ】
2008154170.tif 000021
【図５Ｃ】
2008154170.tif 000022
【図５Ｄ】
2008154170.tif 000023
【図６】
2008154170.tif 000024
【図７】
2008154170.tif 000025
【図８】
2008154170.tif 000026
【図９】
2008154170.tif 000027
【図１０Ａ】
2008154170.tif 000028
【図１０Ｂ】
2008154170.tif 000029
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2008154170.tif 000031