(57)【要約】【課題】波長多重アクセスシステムであるにもかかわらず、ひとつのレーザ光源の波長制御のみでシステム全体の波長管理が可能で、親局及び子局を簡単で低コストでありかつ保守性に優れるに波長多重アクセスシステムを提供することを目的とするものである。【解決手段】親局１と複数の子局２とそれらを接続する光伝送路３から構成される波長多重アクセスシステムにあって、前記親局１においては光周波数コム発生器４と、第１の波長フィルタ５ａと、４ポートサーキュレータ７と、第２の波長フィルタ５ｂとが順に接続され、前記４ポートサーキュレータ７の第１の中間端子には光変調器６が接続され、前記４ポートサーキュレータ７の第２の中間端子にはフォトダイオード８が接続され、前記子局２は第３の波長フィルタ５ｃと半導体光増幅器トランシーバ９から構成されることを特徴とする。【選択図】        図１
2004350184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と複数の子局とそれらを接続する光伝送路から構成される波長多重アクセスシステムにあって、前記親局においては光周波数コム発生器と、第１の波長フィルタと、４ポートサーキュレータと、第２の波長フィルタとが順に接続され、前記４ポートサーキュレータの第１の中間端子には光変調器が接続され、前記４ポートサーキュレータの第２の中間端子にはフォトダイオードが接続され、前記子局は第３の波長フィルタと半導体光増幅器トランシーバから構成されることを特徴とする波長多重アクセスシステム。
【請求項２】
親局と複数の子局とそれらを接続する光伝送路から構成される波長多重アクセスシステムにあって、前記親局においては光周波数コム発生器と、第１の波長フィルタと、４ポートサーキュレータと、第２の波長フィルタとが順に接続され、前記４ポートサーキュレータの第１の中間端子には光変調器が接続され、前記４ポートサーキュレータの第２の中間端子にはフォトダイオードが接続され、前記子局は第３の波長フィルタと電界吸収型光変調器とから構成されることを特徴とする波長多重アクセスシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光周波数コム発生器は、ファイバリングレーザ型であることを特徴とする波長多重アクセスシステム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光周波数コム発生器は、直列に光接続されたレーザ光源と、光変調器と、光増幅器と、光非線形媒質として機能する光ファイバ及び前記光変調器を駆動する高周波発振器とからなることを特徴とする波長多重アクセスシステム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光周波数コム発生器は、レーザ光源と、前記レーザ光源の出力に接続された光変調器を内部に有する光共振器と、前記光変調器を駆動する高周波発振器とからなることを特徴とする波長多重アクセスシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信のための波長多重アクセスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の波長多重（以下ＷＤＭと略す）アクセスシステムの構成例を図５（ａ）に示す（非特許文献１参照）。
図中、１０１は親局、１０２は子局、１０３は光ファイバ、１０４はレーザダイオードアレイ、１０５はサーキュレータ、１０６ａ−１０６ｂはフォトダイオード（ＰＤ）、１０７ａ−１０７ｂは波長フィルタ、１０８は光カプラ、１０９はレーザダイオード（ＬＤ）である。
【０００３】
ダウンリンクデータの信号フローを説明する。
親局１０１内のレーザダイオードアレイ１０４のうち、波長λ１が割り当てられたチャンネルＣｈ１で説明する。
波長多重されているので、省略されているが波長λ２からλ４の残りのチャンネルＣｈ２からもＣｈ３同様の構成で、同様に動作する。
【０００４】
Ｃｈ１のダウンリンクデータは、電流直接変調法によってレーザダイオードアレイ１０４の中のひとつのレーザダイオード（波長λ１）に印加される。
強度変調されたレーザは、波長フィルタ１０７ａによって、その他の波長λ２からλ３のレーザと合波され、光ファイバ１０３へと入射される。
子局１０２では、まず波長フィルタ１０７ｂで波長λ１からλ４までのレーザに分波される。
【０００５】
親局と同様に、いずれの波長のレーザも同様な構成で同様な手段で受信されるが、この説明は波長λ１のみ行う。
波長λ１のレーザは光カプラ１０８を経由して、フォトダイオード１０６ｂへと入射し、電気信号へと変換される。
以上でダウンリンクの説明を終える。
【０００６】
アップリンクデータは子局のレーザダイオード１０９の電流直接変調で波長λ１の光信号に変換された後、ダウンリンクデータと逆のコースを遡る。
光カプラ１０８、波長フィルタ１０７ｂを経て、光ファイバ１０３へと入射される。
親局１０１に入ると、波長フィルタ１０７ａでダウンリンクデータと同じポートヘと出力される。
【０００７】
アップリンクデータは、サーキュレータ１０５を通り、フォトダイオード１０６ａへと入射され再び電気信号へと変換される。
前述のとおり、Ｃｈ１以外のＣｈ２からＣｈ４（波長λ２からλ４）の動作も同様である。
【０００８】
本構成によって、ＷＤＭアクセスシステムの構築が可能であるが、以下のような欠点があった。
１）親局１０１のレーザダイオードアレイ１０４及び子局１０２のレーザダイオード１０９はすべて、波長λ１を発振するように、温度や電流値によって精密な波長制御が必要であった。当然、親局１０１と子局１０２のコストは波長多重しない場合よりも大きかった。
【０００９】
２）上記問題解決の手段として、ダウンリンクの光源をレーザダイオードアレイ１０４でなく、波長可変光源を用いる手段も提案されているが、ＷＤＭであるにもかかわらず瞬間ごとにはひとつの波長しか使用されないため、スループットは増大していなかった。
【００１０】
もうひとつの従来の構成例を紹介する。
別の子局の構成例を図５（ｂ）に示す。
１０２は子局、１０７ｂは波長フィルタ、１１０は半導体光増幅器トランシーバ（ＳＯＡＴ）である。
半導体光増幅器トランシーバ１１０はフォトダイオードとしても動作し、光変調器としても動作する部品である（特許文献１参照）。
ダウンリンク信号は半導体光増幅器トランシーバ１１０で受信され、電気信号へと変換される。
【００１１】
アップリンクの場合には、親局から無変調の波長λ１のレーザが子局１０２に送られ、子局１０２では半導体光増幅器トランシーバｌｌ０でアップリンク信号で波長λ１のレーザを変調する。
この場合、子局１０２のレーザダイオード１０９の波長制御は不要であるが、親局における波長制御はその波長ごと、或いはレーザダイオードごとに必要である。
【００１２】
【特許文献１】
特許公報（特許第３２０３５３９号）
【非特許文献１】
Ｔ．  Ｋｏｏｎｅｎ，  Ｋ．  Ｓｔｅｅｎｂｅｒｇｅｎ，  Ｃ．  Ｐｌａａｔｓ，  Ｆ．  Ｊａｎｓｓｅｎ，  ａｎｄ  Ｊ．  Ｗｅｌｌｅｎ，  ’Ｆｅｌｘｉｂｌｅ  ｈｙｂｒｉｄ  ａｃｃｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｒｏｕｔｉｎｇ，’  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ａｃｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｐｐ．  １−８，  ＩＯＳ  Ｐｒｅｓｓ，  １９９９．ｐ１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、波長多重アクセスシステムであるにもかかわらず、ひとつのレーザ光源の波長制御のみでシステム全体の波長管理が可能で、親局及び子局を簡単で低コストでありかつ保守性に優れるに波長多重アクセスシステムを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の請求項１に係る波長多重アクセスシステムは、親局と複数の子局とそれらを接続する光伝送路から構成される波長多重アクセスシステムにあって、前記親局においては光周波数コム発生器と、第１の波長フィルタと、４ポートサーキュレータと、第２の波長フィルタとが順に接続され、前記４ポートサーキュレータの第１の中間端子には光変調器が接続され、前記４ポートサーキュレータの第２の中間端子にはフォトダイオードが接続され、前記子局は第３の波長フィルタと半導体光増幅器とから構成されることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の請求項２に係る波長多重アクセスシステムは、前記親局においては光周波数コム発生器と、第１の波長フィルタと、４ポートサーキュレータと、第２の波長フィルタとが順に接続され、前記４ポートサーキュレータの第１の中間端子には光変調器が接続され、前記４ポートサーキュレータの第２の中間端子にはフォトダイオードが接続され、前記子局は第３の波長フィルタと電界吸収型光変調器とから構成されることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成する本発明の請求項３に係る波長多重アクセスシステムにおいて、前記光周波数コム発生器は、ファイバリングレーザ型であることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成する本発明の請求項４に係る波長多重アクセスシステムにおいて、光周波数コム発生器は、直列に光接続されたレーザ光源と、光変調器と、光増幅器と、光非線形媒質として機能する光ファイバ及び前記光変調器を駆動する高周波発振器とからなることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成する本発明の請求項５に係る波長多重アクセスシステムにおいて、前記光周波数コム発生器は、レーザ光源と、前記レーザ光源の出力に接続された光変調器を内部に有する光共振器と、前記光変調器を駆動する高周波発振器とからなることを特徴とする。
【００１９】
〔作用〕
親局及び子局の光源として多波長を同時に発振し、かつ波長間隔が一定な光周波数コム発生器を用いるために、波長多重アクセスシステムの低コスト化、保守の簡略化、スループットの増大が可能である。
子局側では、半導体光増幅器トランシーバ或いは電界吸収型光変調器を用いているため、部品数が少なくて済み、波長監視も不要であり、子側の機器も低コストとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係る波長多重アクセスシステムを図１に示す。
図中、１は親局、２は子局、３は光ファイバ、４は光周波数コム発生器（ＯＦＣＧ）、５ａ−５ｃは波長フィルタ、６は光変調器、７は４ポート・サーキュレータ、８はフォトダイオード、９は半導体光増幅器トランシーバ（ＳＯＡＴ）である。
【００２１】
また、光周波数コム発生器４の詳細を図２に示す。
図中、１０はポンプ・レーザダイオード（ＬＤ）、１１はアイソレータ、１２ａはレーザダイオード（ＬＤ）、１３ａは光位相変調器、１４ａは高周波発振器、１５はエルビウム・ドープド光ファイバ（ＥＤＦ）である。
光位相変調器１３ａと高周波発振器１４ａの接続以外は、光ファイバによる（図示省略）。
【００２２】
まず、図２を用いて光周波数コム発生器４による多波長同時発生の原理を説明する。
種レーザとなる光がレーザダイオード１２ａから発生される。
波長は１．５５μｍ帯で、周波数は１９３ＴＨｚである。
高周波発振器１４ａは波長間隔に相当する高周波信号を発生する。
実施例１では、高周波の発振周波数は２５ＧＨｚとした。
【００２３】
レーザダイオード１２ａから出力されたレーザ光は光位相変調器１３ａの作用で、もとの周波数１９３ＴＨｚのレーザ光に加えて高周波発振器１４ａの発振周波数２５ＧＨｚだけ高い周波数と、低い周波数の２本のサイドバンドのレーザ光が追加される。
さて、ポンプレーザダイオード１０は０．９８μｍのレーザ光を発振しており、そのレーザはエルビウム・ドープド光ファイバ１５へと入射されている。
これら２つの部品でエルビウム・ドープド光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が構成される。
【００２４】
さて、３本のスペクトルに分離したレーザ光はエルビウム・ドープド光ファイバ１５を通過するときに増幅される。
更に、アイソレータ１１を通過し、再度光位相変調器１３へと入射される。
これによって、更に＋２５ＧＨｚと−２５ＧＨｚの周波数に１本ずつサイドバンドが追加される。
【００２５】
レーザ光はこのループを１回だけ周回するうちに、ちょうど周波数間隔が２５ＧＨｚの２本のサイドバンドが追加される。
ループ内の光部品による損失は、エルビウム・ドープド光ファイバ増幅器で補償される。
【００２６】
ループ内の光は１９３ＴＨｚを中心として、２５ＧＨｚの等間隔の多波長のレーザ光となって、その一部がループの外に出力される。
さて、周波数が１９３ＴＨｚのレーザの波長をλ１とする。
１９３．０２５，１９３．０５０，１９３．０７５ＴＨｚのレーザの波長をそれぞれλ２、λ３、λ４とする。
【００２７】
図１に戻って、４チャンネル、４波長のうち、波長λ１のチャンネルＣｈ１で代表して説明する。
光周波数コム発生器４の光出力は、波長フィルタ５ａで波長ごとに切り出される。
波長フィルタ５ａ−５ｃとして、４素子が直列接続されたファイバ・ブラッグ・グレーティングを用いた。
【００２８】
さて、波長フィルタ５ａの出力のうち波長λ１のレーザは４ポート・サーキュレータ７を通り、光変調器６へと入射される。
光変調器６は半導体の電界吸収型光変調器であって、反射型として製造されたものを用いた。
光変調器６へ印加されたダウンリンクデータは、電気信号は光信号へと変換される。
光変調器６には、電界吸収型光変調器の他、ＬｉＮｂＯ３の光変調器や半導体光増幅器トランシーバを用いてもよい。
【００２９】
変調されたレーザ光は、再び４ポート・サーキュレータ７を経て、波長フィルタ５ｂへと入射される。
波長フィルタ５ｂでは、波長λ２からλ４のレーザ光が合波される。
ＷＤＭ光は光ファイバ３によって、子局２まで伝送される。
子局２では、まず波長フィルタ５ｃで波長λ１からλ４の光に分岐される。
【００３０】
このうち、波長λ１のレーザ光は半導体光増幅器トランシーバ９へと入力される。
半導体光増幅器トランシーバ９はフォトダイオードとして機能し、ダウンリンク信号は電気信号へと変換される。
【００３１】
次にアップリンクの仕組みを説明する。
アップリンク時には、親局側から波長λ１の定常光が子局２へと供給される。このレーザ光は子局２の中の半導体光増幅器トランシーバ９へ入射し、半導体光増幅器トランシーバ９には電気信号としてアップリンクデータが印加される。
【００３２】
電気信号の大小の応じて、半導体光増幅器トランシーバ９は入力されたレーザ光を増幅したり、吸収したりする。
アップリンクのデジタル信号の「０」に対しては、少ない電流が供給され、レーザ光は吸収される。
【００３３】
一方、デジタル信号の「１」に対しては、大きい電流が供給され、レーザ光は増幅される。
このようにして、アップリンク信号で変調された波長λ１の光は、波長フィルタ５ｃ、光ファイバ３を経て、親局１へと伝送される。
親局１内では、波長フィルタ５ｂ、４ポート・サーキュレータ７を通り、フォトダイオード８へと入力される。
ここで、アップリンク信号は光電変換される。
【００３４】
以上、説明した構成及び原理によって、本発明の波長多重アクセスシステムはわずかひとつの光源の波長制御によって、全体の波長が管理され、その結果として安価で保守が容易なシステムを提供する。
【００３５】
［実施例２］
本実施例は、実施例１において子局側の光から電気の変換及び電気から光への変換に使用した半導体光増幅器トランシーバ９に代えて、電界吸収型光変調器を用いたものであり、それ以外は、実施例１と同じ構成とした。
即ち、電界吸収型光変調器にあってもダウンリンクデータを光から電気に変換する際には、フォトダイオードとして使用することができる。
【００３６】
また、アップリンクとして使用する場合には、実施例１と同様に親局から供給されるレーザ光にアップリンクデータで強度変調し、親局ヘデータ伝送することが出来た。
電界吸収型光変調器は増幅作用がないため、半導体光増幅器トランシーバを用いた実施例１よりも伝送距離の点で劣るものの、ＷＤＭアクセスシステムとして良好に動作した。
【００３７】
〔実施例３〕
本発明の第３の実施例に係る光周波数コム発生器の構成を図３に示す。
本実施例は、実施例１に比較して光周波数コム発生器４のみ別の構成とし、それ以外を実施例１と同様の構成で実施した。
図中、３ｂは光ファイバ、１２ｂはレーザダイオード（波長１．５５μｍ帯）、１３ｂは光位相変調器、１４ｂは高周波発振器、１６はエルビウム・ドープド光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。
【００３８】
レーザダイオード１２ｂから出射されるレーザ光は単一縦モードである。
高周波発振器１４ｂは２５ＧＨｚの高周波を発生し、光位相変調器１３ｂを駆動する。
ここで単一縦モードのスペクトルから、周波数２５ＧＨｚだけ上下に各１本のスペクトルをもつ３波長のレーザ光となる。
このレーザ光は、エルビウム・ドープド光ファイバ増幅器１６で増幅され、光非線形材料として用いられる光ファイバ３ｂへと入射される。
【００３９】
光ファイバ３ｂの非線形性により、スペクトルは更に広がり、出力スペクトルは周波数２５ＧＨｚ間隔の多数の縦モードの集合となる。
よって、この構成を実施例１における光周波数コム発生器と置き換えれば、ＷＤＭアクセスシステムとして動作する。
なお、光変調器は位相変調器に限らず、強度変調器を適用しても良好に動作した。
【００４０】
〔実施例４〕
本発明の第４の実施例に係る光周波数コム発生器の構成を図４に示す。
本実施例は、実施例１に比較して光周波数コム発生器のみ別の構成とし、それ以外を実施例１と同様の構成で実施した。
図中、１２ｃはレーザダイオード（波長１．５５μｍ帯）、１３ｃは光位相変調器、１４ｃは高周波発振器、１７ａ−１７ｂは高反射ミラーである。
【００４１】
レーザダイオード１２ｃから出射されるレーザ光は単一縦モードである。
高周波発振器１４ｃは２５ＧＨｚの高周波を発生し、光位相変調器１３ｃを駆動する。
光位相変調器１３ｃと高反射ミラー１７ａ−１７ｂは光共振器を構成し、入射されたレーザ光は光共振器内部で多重反射する。
【００４２】
レーザ光が１回だけ光共振器内部を右或いは左に向かって進行するとき、光位相変調器１３ｃの作用としてより高周波（短波長）側とより低周波（長波長）側にそれぞれ１本ずつ、新たなサイドバンド光を発生させる。
従って、光位相変調器１７ｂから出射されるレーザ光は、周波数２５ＧＨｚ間隔の多波長の光である。
この構成を実施例１における光周波数コム発生器と置き換えれば、ＷＤＭアクセスシステムとして動作する。
【００４３】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の波長多重アクセスシステムは、システム全体でわずかひとつの光源波長制御のみで、全体の波長が管理され、その結果として安価で保守が容易である。
即ち、親局及び子局の光源として多波長を同時に発振し、かつ波長間隔が一定な光周波数コム発生器を用いるために、波長多重アクセスシステムの低コスト化、保守の簡略化、スループットの増大が可能である。また、子局側では、半導体光増幅器トランシーバ或いは電界吸収型光変調器を用いているため、部品数が少なくて済み、波長監視も不要であり、子側の機器も低コストとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る波長多重アクセスシステムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例における光周波数コム発生器の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施例における光周波数コム発生器の構成図である。
【図４】本発明の第３の実施例における光周波数コム発生器の構成図である。
【図５】図５（ａ）は従来例を示す構成図、図５（ｂ）はもうひとつの従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  親局
２  子局
３ａ−３ｂ  光ファイバ
４  光周波数コム発生器
５ａ−５ｃ  波長フィルタ
６  光変調器
７  ４ポート・サーキュレータ
８  フォトダイオード
９  半導体光増幅器トランシーバ
１０  ポンプレーザダイオード
１１  アイソレータ
１２ａ−１２ｃ  レーザダイオード
１３ａ−１３ｃ  光位相変調器
１４ａ−１４ｃ  高周波発振器
１５  エルビウム・ドープド光ファイバ
１７ａ−１７ｂ  高反射ミラー
１０１  親局
１０２  子局
１０３  光ファイバ
１０４  レーザダイオードアレイ
１０５  サーキュレータ
１０６ａ−１０６ｂ  フォトダイオード
１０７ａ−１０７ｂ  波長フィルタ
１０８  光カプラ
１０９  レーザダイオード
１１０  半導体光増幅器トランシーバ
【図１】
2004350184.tif 000003
【図２】
2004350184.tif 000004
【図３】
2004350184.tif 000005
【図４】
2004350184.tif 000006
【図５】
2004350184.tif 000007