(57)【要約】【課題】波長多重通信システムにおけるユーザ側通信装置は、ユーザ毎に特定の波長に対応しているが、ユーザの転居等によりユーザ側通信装置の設置場所が変更になった場合でも、ユーザ側通信装置自体を取り替える必要がない波長多重通信システム及び波長多重通信システム用光源を提供することを目的とする。【解決手段】波長多重通信システム用光源は、広帯域半導体光増幅素子と波長スライス・バンドパスフィルタを分離できる機構とする。ユーザ側通信装置は、広帯域半導体光増幅素子を有し、波長スライス・バンドパスフィルタは、ユーザ側通信装置からレセプタクル（着脱可能）に分離できるユニット機構として、波長多重通信システムを実現する。【選択図】  図５
2004242004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の第１光ファイバと複数の第２光ファイバとが分岐素子を介して接続され、異なる複数の波長の光が前記第１光ファイバを伝搬することにより、異なる複数のチャネルを用いて光通信を行う波長多重通信システムにおいて、
前記第２光ファイバへ光を出射する発光素子として、２つ以上の特定波長帯域を抽出可能な広帯域光の利得を有する広帯域半導体光増幅素子を備え、
前記広帯域半導体光増幅素子と前記第２光ファイバとの間に、所定の波長光を通過させる波長スライス・バンドパスフィルタを備え、
前記広帯域光から、前記任意の波長スライス・バンドパスフィルタを通過する通過波長の光を抽出して、異なる波長光を出射することにより通信することを特徴とする波長多重通信システム。
【請求項２】
前記波長多重通信システムには、それぞれ通過する光の波長が異なる２種類以上の前記波長スライス・バンドパスフィルタから１つを選択し、前記選択した任意の波長スライス・バンドパスフィルタを前記広帯域半導体光増幅素子の光が出射される方向に取り替え可能な形態で装着できる波長スライス・バンドパスフィルタユニットを備えて通信することを特徴とする請求項１に記載の波長多重通信システム。
【請求項３】
前記波長多重通信システムは、前記広帯域半導体光増幅素子が、所定温度範囲での温度変化によって利得特性における波長シフトを生じたときにも２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得を有することにより、通信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の波長多重通信システム。
【請求項４】
１本の第１光ファイバと複数の第２光ファイバとが分岐素子を介して接続され、異なる複数の波長の光が前記第１光ファイバを伝搬することにより、異なる複数のチャネルを用いて光通信を行う波長多重通信システム用の光源であって、
前記第２光ファイバヘ光を出射する発光素子として、２つ以上の特定波長帯域を抽出可能な広帯域光の利得を有する広帯域半導体光増幅素子を備え、
前記広帯域半導体光増幅素子と前記第２光ファイバとの間に、所定の波長光を通過させる波長スライス・バンドパスフィルタを備え、
前記広帯域光から、前記任意の波長スライス・バンドパスフィルタを通過する通過波長の光を抽出することにより、異なる波長光を出射できることを特徴とする波長多重通信システム用光源。
【請求項５】
それぞれ通過する光の波長が異なる２種類以上の前記波長スライス・バンドパスフィルタから１つを選択し、前記選択した任意の波長スライス・バンドパスフィルタを前記広帯域半導体光増幅素子の光が出射される方向に取り替え可能な形態で装着できる波長スライス・バンドパスフィルタユニットを備えたことを特徴とする請求項４に記載の波長多重通信システム用光源。
【請求項６】
前記広帯域半導体光増幅素子は、所定温度範囲での温度変化によって利得特性における波長シフトを生じたときにも２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の波長多重通信システム用光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトルスライス技術を用いた波長多重（ＷＤＭ）通信システムに関するもので、特にスライスして通過させる波長選択機構を交換可能とすることにより、１種類の通信装置で任意の波長の光信号を送信可能とした波長多重通信システム及び波長多重通信システム用光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、１本の光ファイバ内を複数波長の光信号を伝搬させて複数チャネルの通信を行う波長多重通信網において、ユーザ毎に異なる波長を割り当てることにより、１本の光ファイバを用いて複数のユーザに通信サービスを提供する波長多重通信システムが知られている。
【０００３】
この波長多重通信システムでは、図６に示す波長多重通信システム１０１の例のように、複数のユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄとセンタ側通信装置１２との間が、光分岐モジュール１３と、複数の光ファイバ１４Ａ〜１４Ｄと、１本の光ファイバ１５によって接続される。各ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄには光ファイバ１４Ａ〜１４Ｄの一端が接続され、これらの光ファイバ１４Ａ〜１４Ｄの他端は光分岐モジュール１３を介して、一端がセンタ側通信装置１２に接続されている１本の光ファイバ１５の他端に接続される。前記構成において、ユーザ側通信装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、それぞれが割り当てられた波長（λ１，λ２，λ３，λ４）の光を送信し、一方、センタ側通信装置１２から送信された波長（λ５，λ６，λ７，λ８）の光を受信する。前記ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄが送信した波長（λ１，λ２，λ３，λ４）の光は、光分岐モジュール１３ならびに１本の光ファイバ１５を介してセンタ側通信装置１２に受信される。前記構成により、複数のユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄとセンタ側通信装置１２との間の光分岐モジュール１３をユーザ近傍の電柱等に配置することにより大部分の距離を１本の光ファイバ１５で接続することができる。
【０００４】
この波長多重システムを実現するための従来技術としては次のものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、スペクトルスライス技術を用いた広帯域光源と波長スライスのための波長スライス・バンドパスフィルタとを一つの通信装置内に装備する機構に関する技術が開示されている。従って、従来の波長多重通信システムでは、各ユーザにはそれぞれの出力波長毎に異なる通信装置を設置する必要があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２３７２２３号公報（［０００３］、［００１１］）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来例で波長多重通信を行うためには、センタ側通信装置１２に接続された１本の光ファイバ１５に対して接続される複数のユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄは、それぞれ異なる波長の光信号を送信できることが必要である。従って、前記従来例の通信方式では、ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄはユーザ毎に特定の波長に対応している必要があるため、ユーザの移転等に伴い、ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄの設置場所が変更になる場合には、ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄを取り替える必要があった。
【０００７】
このため、従来例のような波長多重通信システムによってサービスを提供する場合には、サービス事業者がユーザに対して設置するユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄの波長を管理し、かつサービス事業者がユーザに対して前記ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄを提供する必要がある。そのため設置場所の変更が生じた場合には、サービス事業者がユーザ側に設置するユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄの取り替えを行う必要があり、ユーザによる通信装置に対する選択の自由は全くなく、柔軟なサービス提供ができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、ユーザの転居等によりユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄの設置場所が変更になった場合でも、ユーザ側通信装置１１Ａ〜１１Ｄ自体を取り替える必要がない波長多重通信システム及び波長多重通信システム用光源を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、広帯域で利得の得られる広帯域半導体光増幅素子（適宜、広帯域光源と略称する）とスペクトルスライス技術との組み合わせ技術を応用する。スペクトルスライス技術とは、広帯域光源を有する通信装置と任意の波長スライス・バンドパスフィルタとを組み合わせることにより、任意の発振波長光を取り出す技術である。
【００１０】
本発明による波長多重通信システムで用いる光源は、広帯域半導体光増幅素子と波長スライス・バンドパスフィルタを分離できる機構とする。通信装置は広帯域半導体光増幅素子を有し、波長スライス・バンドパスフィルタは、通信装置からレセプタクル（着脱可能）に分離できるユニット機構とする。
【００１１】
本発明における波長多重通信システムは、１本の第１光ファイバと複数の第２光ファイバとが分岐素子を介して接続され、異なる複数の波長の光が前記第１光ファイバを伝搬することにより、異なる複数のチャネルを用いて光通信を行う波長多重通信システムにおいて、前記第２光ファイバへ光を出射する発光素子として、２つ以上の特定波長帯域を抽出可能な広帯域光の利得を有する広帯域半導体光増幅素子を備え、前記広帯域半導体光増幅素子と前記第２光ファイバとの間に所定の波長光を通過させる波長スライス・バンドパスフィルタを備え、前記広帯域光から、前記任意の波長スライス・バンドパスフィルタを通過する通過波長の光を抽出することにより、異なる波長光を出射できる。
【００１２】
また、本発明における波長多重通信システムは、それぞれ通過する光の波長が異なる２種類以上の波長スライス・バンドパスフィルタから１つを選択し、前記選択した任意の波長スライス・バンドパスフィルタを前記広帯域半導体光増幅素子の光が出射される方向に取り替え可能な形態で装着できる波長スライス・バンドパスフィルタユニットを備える。
【００１３】
前記のような波長多重通信システムにより、複数の前記波長スライス・バンドパスフィルタに対応した複数の異なる波長のうち１つの波長を選択して、任意の該当波長の光を各ユーザ側通信装置で共通の前記広帯域半導体光増幅素子によって発光させることができる。
【００１４】
さらに、本発明における波長多重通信システムは、前記広帯域半導体光増幅素子として、所定の温度範囲での温度変化によって利得特性における波長シフトが生じたときにも２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得を有する広帯域半導体光増幅素子を備える。
【００１５】
前記のような波長多重通信システムにより、前記所定温度範囲であれば温度変化によって利得特性における波長シフトが生じたときにでも前記２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得が得られるため、詳細な温度制御を行う必要がないので、波長多重通信システムの装置構成を簡略化することができる。
【００１６】
本発明における波長多重通信システム用光源は、１本の第１光ファイバと複数の第２光ファイバとが分岐素子を介して接続され、異なる複数の波長の光が前記第１光ファイバを伝搬することにより、異なる複数のチャネルを用いて光通信を行う波長多重通信システム用光源であって、前記第２光ファイバヘ光を出射する発光素子として、２つ以上の特定波長帯域を抽出可能な広帯域光の利得を有する広帯域半導体光増幅素子を備え、前記広帯域半導体光増幅素子における前記第２光ファイバヘ光を出射する方向に特定波長の光を通過させる波長スライス・バンドパスフィルタを取り替え可能な形態で設置した波長多重通信システム用の光源である。
【００１７】
本発明の波長多重通信システム用光源により、広帯域半導体光増幅素子は、光信号が出射される方向に設置される波長スライス・バンドパスフィルタの選択により決定される特定の波長の光を発光するので、前記波長スライス・バンドパスフィルタを異なる透過波長の波長スライス・バンドパスフィルタに交換することにより、本光源が発光する光の波長を変えることができる。
【００１８】
また、本発明における波長多重通信システム用光源は、通過する光の波長が異なる２種類以上の前記波長スライス・バンドパスフィルタから、任意の１つの波長スライス・バンドパスフィルタを選択して取り替え可能な形態で装着できる波長スライス・バンドパスフィルタユニットを備えた波長多重通信システム用の光源である。
【００１９】
前記波長多重通信システム用光源により、前記波長スライス・バンドパスフィルタユニットとして前記波長スライス・バンドパスフィルタに対応した複数の異なる波長のうち１つの波長を選択して任意の波長の光を各ユーザ側通信装置で共通の前記広帯域半導体光増幅素子から発光させることができる。
【００２０】
さらに、本発明における波長多重通信システム用光源は、前記広帯域半導体光増幅素子として、所定温度範囲内での温度変化によって利得特性における波長シフトを生じたときにも２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得を有することを特徴とする波長多重通信システム用の光源である。
【００２１】
前記波長多重通信システム用光源により、前記所定温度範囲内であれば温度変化によって利得特性における波長シフトが生じた場合にも前記２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得が得られるため詳細な温度制御を行う必要がないので、波長多重通信システムの装置構成を簡略化することができる。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る波長多重通信システム１を示した図である。図６と共通する部分については同じ符号をつけて説明を省略する。図６と異なる部分は、波長多重通信システム用光源２０を後記するレセプタクル（着脱可能）な形態で備えていることである。図２は、本発明の一実施形態に係る波長多重通信システム用光源２０の構成を示した図である。本実施形態による波長多重通信システム用光源２０は、広帯域半導体光増幅素子（適宜、広帯域光源と略称する）２１と波長スライス・バンドパスフィルタ２２を分離できる構成である。ユーザ側通信装置は、広帯域半導体光増幅素子２１を有し、波長スライス・バンドパスフィルタ２２は、ユーザ側通信装置からレセプタクルに分離できる波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３に備わっている。
【００２４】
広帯域光源２１は、集光レンズ２４と共に光コネクタレセプタクル２５に設置されている。光コネクタレセプタクル２５からは、波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３が分離できる。なお、光コネクタレセプタクル２５と波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３はレセプタクルであればよく形状に関しては特に限定しない。符号２７は、広帯域半導体光増幅素子２１の利得特性であり、広い波長帯域において高い利得が得られる。λ１，λ２，・・，λｎは、波長スライス・バンドパスフィルタ２２の通過特性である。ユーザ側通信装置に対してλ１，λ２，・・，λｎのいずれかの波長が割り当てられる。
【００２５】
波長スライス・バンドパスフィルタ２２を波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３でレセプタクル構造とすることにより、ユーザ側通信装置は全て同一の通信装置となり発信波長を意識することなく設置することができ、任意の波長の波長スライス・バンドパスフィルタ２２を選択して接続する（波長スライス・バンドパスフィルタ２２を別波長のものと取り替える）ことにより、あらゆる場所において波長多重通信システムが実現可能となる。また、設置場所が変更になった場合にも、ユーザ側通信装置は、同一の装置であるため通信装置自体を取り替える必要がなく、レセプタクルな波長スライス・バンドパスフィルタ２２を取り替えることにより、設置場所の変更前と変わらない波長多重通信システムが実現できる。
【００２６】
図３は、広帯域半導体光増幅素子２１の温度変化での利得特性を示した図である。波長の温度変動幅は０．５ｎｍ（ナノメートル）／℃であり、例えば０〜４０℃の範囲では２０ｎｍの波長シフトをすることになる。図３においては、温度変化により、実線で示した使用帯域が破線で示した使用帯域にシフトし、矢印で示した範囲が温度シフト内での使用帯域となる。前記のような波長多重通信システムにより、所定温度範囲内であれば温度変化によって利得特性における波長シフトが生じたときにでも２つ以上の異なる波長の光に対して所定値以上の利得が得られるため、詳細な温度制御を行う必要がない。従って、波長多重通信システム用の装置構成における簡略化が可能となる。
【００２７】
次に、図４及び図５を用いて本発明の波長多重通信システム用光源２０により構成される波長多重通信システムの実施形態について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る波長多重通信システムによる通信方法を示した図である。本発明の波長多重通信システム用光源（図２の符号２０）により、同一の特性をもつ広帯域半導体光増幅素子（図２の符号２１）を備えているユーザ側通信装置１１に、取り替え可能な任意の波長の波長スライス・バンドパスフィルタ（図２の符号２２）を備えている波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３Ａ〜２３Ｄを装着することにより、各ユーザ側通信装置１１から特定波長の光が送出される。
【００２８】
これにより、取り替え可能な波長スライス・バンドパスフィルタ２２として、複数の波長に対応した波長透過性のある複数の波長スライス・バンドパスフィルタをあらかじめ用意することによって、波長スライス・バンドパスフィルタ２２を備えている波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３を取り替えるだけで容易に発光波長の変更を行うことができるようにし、ユーザ側通信装置の交換を不要にする。
【００２９】
図４において、説明を簡略化するためユーザ数を４とするが、ユーザ数は複数であればいずれでも構わない。図４において、各ユーザＡ〜Ｄには、同一のユーザ側通信装置１１が設置されている。センタ側通信装置１２からの各波長（λ５，λ６，λ７，λ８）の複数の信号光は、センタ装置１２内の光分岐素子（図示せず）を介し、１本の光ファイバ（第１光ファイバ）１５で伝送され、伝送路上に設置された光分岐モジュール１３を介して、第２光ファイバ１４−５〜１４−８に伝送され、それぞれのユーザ側通信装置１１に到達する。
【００３０】
一方、ユーザ側通信装置１１からは、広帯域半導体光増幅素子２１からの広帯域に渡る信号光が出射されている。この広帯域の信号光は、ユーザ側通信装置１１に対して光が出射される方向に取り付けられた特定波長の波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３Ａ〜２３Ｄを通過することにより、各ユーザに割り当てられた波長（λ１，λ２，λ３，λ４）の信号光にスライスされ、第２光ファイバ１４−１〜１４−４上を伝送し、光分岐モジュール１３を介して、１本の光ファイバ（第１光ファイバ）１５を伝送し、センタ側通信装置１２に到達する。スライスされて各ユーザに割り当てられた信号光の波長は、ユーザＡ〜ユーザＤそれぞれに対して、λ１，λ２，λ３，λ４であり、各ユーザはこの信号光の波長を使って通信する。
【００３１】
図５は、図４におけるユーザ側通信装置１１ならびに、波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３（図４では符号２３Ａ〜２３Ｄ）の周辺について示した図である。ユーザ側通信装置１１（各ユーザ共通）には、広帯域半導体光増幅素子２１と、集光レンズ２４と、ガラスブロック２６と、光検出素子５１とが備えてある。また、このユーザ側通信装置１１に、取り外し可能に装着する波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３には、任意の波長スライス・バンドパスフィルタ２２が備えてある。
【００３２】
図５に示すユーザ側通信装置１１では、所定の温度範囲での温度変化に伴う波長シフト範囲で複数波長を抽出できる十分な利得を有する広帯域半導体光増幅素子２１から出射される広帯域な光は、集光レンズ２４を通過し、広帯域半導体光増幅素子２１、集光レンズ２４を密閉保護しかつ波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３との光結合を行う目的で設置されている透過性のよいガラスブロック２６を通過する。ガラスブロック２６まで通過した時点での光スペクトルは、広帯域の信号光５２である。この広帯域の信号光５２は、任意に選択した取り外し可能な波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３内の光ファイバを伝わり、前記ユニット２３内に内蔵されている任意の透過特性をもつ波長スライス・バンドパスフィルタ２２を通過する。この波長スライス・バンドパスフィルタ２２を通過することにより、広帯域だった信号光５２は、通過した波長スライス・バンドパスフィルタ２２の特性に従い、特定波長にスライスされた信号光５３になる。波長スライス・バンドパスフィルタ２２によりスライスされた光が、図４の光分岐モジュール１３を介し１本の光ファイバ１５に合波されてセンタ側通信装置１２に伝送されることにより、大部分の区間を１本の光ファイバ１５とした形での複数チャネルの波長多重通信が実現される。
【００３３】
また、一方、センタ側通信装置１２から送出された各ユーザに該当する複数チャネルの複数波長の信号光は光分岐モジュール１３を介し各ユーザに割り当てられた波長毎に第２光ファイバ１４−５〜１４−８上を伝送し、ユーザ側通信装置１１の光検出素子５１に到達することで、波長多重通信システムが実現される。
【００３４】
本発明を用いることにより、ユーザ側通信装置１１の外部に、容易に交換が可能な波長選択の機能を有する機構を持たせるため、ユーザ側通信装置１１は、発光素子として広帯域半導体光増幅素子２１を持つ同一の装置となる。従って、従来の波長多重通信システムとは異なり、ユーザ側通信装置１１での波長依存性が不要となり、低コスト化が実現可能となる。
【００３５】
また、光伝送路区間にユーザ毎の波長選択機構を設ける構成と比較し、光ファイバの接続／配線といった施工面でのコスト削減ができることから、従来技術よりもさらなる低コスト化が実現できる。
【００３６】
さらに、ユーザの移転等に伴い、割り当てた波長が変更になった場合においても、移転先においてサービス事業者が、任意の波長の波長スライス・バンドパスフィルタ２２をユーザ側通信装置１１に、波長スライス・バンドパスフィルタユニット２３で接続することにより、ユーザはユーザ側通信装置１１を変更することなく、以前と変わらない形で波長多重通信サービスを利用できることになり、ユーザに対する負担が大幅に軽減できる。また、サービス事業者の負担も大幅に軽減できる。
【００３７】
以上説明した本発明は、前記した実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、本発明における波長多重通信システム用光源は、ユーザ側通信装置への適用に関して説明したが、センタ側通信装置に適用しても構わない。この場合、ユーザ側通信装置に適用した場合と比べて効果は少ないが、レセプタクルに分離可能なことにより保守面や操作面等で便利になる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、波長多重通信システムにおいて、利用者がユーザ側に設置するユーザ側通信装置の種別を意識することなく、同一のユーザ側通信装置を使用できる。ユーザが設置場所を移転する必要が発生した場合においても、波長多重通信システム利用者によるユーザ側通信装置の交換は不要となる。また、サービス事業者側でも、ユーザ側通信装置の波長毎の管理が不要となり、サービス提供の低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る波長多重通信システムを示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る波長多重通信システム用光源の構成を示す図である。
【図３】広帯域半導体光増幅素子の温度変化での利得特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る波長多重通信システムによる通信方法を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るユーザ側通信装置を示す図である。
【図６】波長多重通信システムを示す図である。
【符号の説明】
１，１０１・・波長多重通信システム
１１・・ユーザ側通信装置
１２・・センタ側通信装置
１３・・光分岐モジュール
１４−１，１４−２，１４−３，１４−４，１４−５，１４−６，１４−７，１４−８・・光ファイバ（第２光ファイバ）
１５・・光ファイバ（第１光ファイバ）
２０・・波長多重通信システム用光源
２１・・広帯域半導体光増幅素子（広帯域光源）
２２・・波長スライス・バンドパスフィルタ
２３・・波長スライス・バンドパスフィルタユニット
２４・・集光レンズ
２５・・光コネクタレセプタクル
５１・・光検出素子
【図１】
2004242004.tif 000003
【図２】
2004242004.tif 000004
【図３】
2004242004.tif 000005
【図４】
2004242004.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004242004.tif 000008