(57)【要約】【課題】センタノードに光源を集中的に配置する波長多重光通信システムにおいて、波長資源を有効に活用しつつ上り信号と下り信号の伝送容量に対する制限を緩和し、さらにＳＢＳの発生を抑圧することができる光変調装置を提供する。【解決手段】最小飽和入力強度以上の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有する光強度飽和手段と、入力光を送信信号により強度変調して出力する光強度変調手段とを備え、光強度の最小値が最小飽和入力強度以上であるように強度変調された信号光を光強度飽和手段に入力し、その出力光を光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小飽和入力強度以上の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有する光強度飽和手段と、
入力光を送信信号により強度変調して出力する光強度変調手段とを備え、
光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上であるように強度変調された信号光を前記光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を前記光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調装置において、
前記光強度飽和手段に入力される信号光の光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上になるように増幅する光増幅手段を備え、
前記光増幅手段で増幅された信号光を前記光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を前記光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光変調装置において、
前記光強度飽和手段と前記光強度変調手段は１つの半導体光増幅器で構成されたことを特徴とする光変調装置。
【請求項４】
スペースが一定数以上連続しないように符号化され、かつ所定のビットレートＢｄ　で強度変調された信号光を入力し、前記Ｂｄ　より小さいビットレートＢｕ　の送信信号で強度変調し、新たな信号光として出力する光強度変調手段を備えた
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項５】
光位相変調または光周波数変調された信号光を入力し、送信信号で強度変調し、新たな信号光として出力する光強度変調手段を備えた
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項６】
入力光のうち所定の光周波数成分のみを透過する光バンドパスフィルタと、
最小飽和入力強度以上の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有する光強度飽和手段と、
入力光を送信信号により強度変調して出力する光強度変調手段とを備え、
前記光バンドパスフィルタを透過して前記光強度飽和手段に入力する光周波数成分の光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上であるように強度変調された信号光を前記光バンドパスフィルタに入力し、その出力光を前記光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を前記光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光変調装置において、
前記光強度飽和手段に入力される信号光の光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上になるように増幅する光増幅手段を備え、
前記光増幅手段で増幅された信号光を前記光バンドパスフィルタに入力し、その出力光を前記光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を前記光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の光変調装置において、
前記光バンドパスフィルタの透過中心周波数が可変であることを特徴とする光変調装置。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の光変調装置において、
前記光強度飽和手段と前記光強度変調手段は１つの半導体光増幅器で構成されたことを特徴とする光変調装置。
【請求項１０】
入力された波長多重信号光のうち所定の波長の信号光を分岐し、分岐された所定の波長以外の波長多重信号光と入力された所定の波長の信号光を波長多重する波長分岐挿入素子と、
最小飽和入力強度以上の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有する光強度飽和手段と、
入力光を送信信号により強度変調して出力する光強度変調手段とを備え、
前記波長分岐挿入素子で分岐して前記光強度飽和手段に入力する波長の信号光の光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上であるように強度変調された波長多重信号光を前記波長分岐挿入素子に入力し、分岐された信号光を前記光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を前記光強度変調手段に入力して新たな信号光として前記波長分岐挿入素子に入力する構成である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光変調装置において、
前記光強度飽和手段に入力される信号光の光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上になるように増幅する光増幅手段を備え、
前記光増幅手段で増幅された波長多重信号光を前記波長分岐挿入素子に入力し、波長多重信号光から分岐された所定の波長の信号光を前記光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を前記光強度変調手段に入力して新たな信号光として前記波長分岐挿入素子に入力する構成である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の光変調装置において、
前記波長分岐挿入素子で分岐挿入する波長が可変であることを特徴とする光変調装置。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１に記載の光変調装置において、
前記光強度飽和手段と前記光強度変調手段は１つの半導体光増幅器で構成されたことを特徴とする光変調装置。
【請求項１４】
請求項１、請求項６まはた請求項１０のいずれかに記載の光変調装置において、
前記光強度飽和素子は、最小飽和入力強度以上かつ最大飽和入力強度以下の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有し、
前記光強度飽和素子に入力する信号光は、光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上であり、光強度の最大値が前記最大飽和入力強度以下であるように強度変調された信号光である
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項１５】
請求項２、請求項７または請求項１１のいずれかに記載の光変調装置において、
前記光強度飽和素子は、最小飽和入力強度以上かつ最大飽和入力強度以下の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有し、
前記光増幅手段に代えて、前記光強度飽和素子に入力する信号光の光強度の最小値が前記最小飽和入力強度以上であり、光強度の最大値が前記最大飽和入力強度以下になるように調整する光強度調整手段を備えた
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の光変調装置において、
誤り訂正符号化された送信信号を前記光強度変調手段に印加する構成であることを特徴とする光変調装置。
【請求項１７】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光変調装置と、前記光強度飽和素子に入力する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、
前記光変調装置に入力する信号光を受信するとともに、前記入力する信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光変調装置から送信する構成である
ことを特徴とする光信号送受信装置。
【請求項１８】
請求項４または請求項５に記載の光変調装置と、前記光変調装置に入力する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、
前記光変調装置に入力する信号光を受信するとともに、前記入力する信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光変調装置から送信する構成である
ことを特徴とする光信号送受信装置。
【請求項１９】
請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の光変調装置と、前記光強度飽和素子に入力する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、
前記光変調装置に入力する信号光を受信するとともに、前記入力する信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光変調装置から送信する構成である
ことを特徴とする光信号送受信装置。
【請求項２０】
請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載の光変調装置と、前記光強度飽和素子に入力する波長多重信号光から分岐された所定の波長の信号光の一部を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、
前記波長多重信号光から分岐された所定の波長の信号光を受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光変調装置から前記波長多重信号光に波長多重して送信する構成である
ことを特徴とする光信号送受信装置。
【請求項２１】
複数のノードが光通信網を介して縦続に接続され、各ノードでは、他のノードから送信された信号光を受信するとともに、他のノードから送信された光を強度変調して新たな信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各ノードは、請求項１７〜請求項２０のいずれかに記載の光信号送受信装置を備え、
前記光通信網から前記光信号送受信装置に入力する信号光を受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光信号送受信装置から前記光通信網に送出する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２２】
複数のノードが光通信網を介して縦続に接続され、各ノードでは、他のノードから送信された信号光を受信するとともに、他のノードから送信された光を強度変調して新たな信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各ノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置と、前記光通信網から入力する波長多重信号光に対して各ノードに割り当てた波長の信号光を分岐挿入する波長分岐挿入手段とを備え、
前記光通信網から前記光信号送受信装置に入力された前記波長多重信号光からそのノードに割り当てた波長の信号光を分岐して受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記波長分岐挿入手段で前記波長多重信号光に波長多重して前記光信号送受信装置から前記光通信網に送出する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２３】
センタノードとリモートノードが光ファイバ伝送路を介して対向接続され、リモートノードでは、センタノードから送信された下り信号光を受信するとともに、センタノードから送信された光を強度変調して上り信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各リモートノードは、請求項１７〜請求項２０のいずれかに記載の光信号送受信装置を備え、
前記センタノードから送信された信号光が前記光ファイバ伝送路を介して前記リモートノードに伝送され、前記光信号送受信装置で受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光信号送受信装置から前記光ファイバ伝送路を介して前記センタノードへ送出する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２４】
センタノードと複数のリモートノードが、それぞれ波長対応に接続する波長ルータおよび光ファイバ伝送路を介してスター状に接続され、各リモートノードでは、センタノードから送信された所定の波長の下り信号光を受信するとともに、センタノードから送信された所定の波長の光を強度変調して上り信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各リモートノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置を備え、
前記センタノードから送信された波長多重信号光が前記波長ルータおよび前記光ファイバ伝送路を介してそれぞれ割り当てられた波長の信号光に分波されて各リモートノードに伝送され、前記光信号送受信装置で受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光信号送受信装置から前記光ファイバへ送出し、前記波長ルータで他のリモートノードからの信号光と波長多重して前記センタノードへ伝送する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２５】
センタノードと複数のリモートノードが光スターカプラおよび光ファイバ伝送路を介してスター状に接続され、各リモートノードでは、センタノードから送信された所定の波長の下り信号光を受信するとともに、センタノードから送信された所定の波長の光を強度変調して上り信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各リモートノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置と、前記光ファイバ伝送路から入力する波長多重信号光から各リモートノードに割り当てた波長の信号光を分波する光フィルタとを備え、
前記センタノードから送信された波長多重信号光が前記光スターカプラおよび前記光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、前記光フィルタで前記波長多重信号光から分波された波長の信号光を前記光信号送受信装置で受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光信号送受信装置から前記光ファイバ伝送路へ送出し、前記光スターカプラで他のリモートノードからの信号光と波長多重して前記センタノードへ伝送する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２６】
センタノードと複数のリモートノードが光スターカプラおよび光ファイバ伝送路を介してスター状に接続され、各リモートノードでは、センタノードから送信された所定の波長の下り信号光を受信するとともに、センタノードから送信された所定の波長の光を強度変調して上り信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各リモートノードは、請求項１９に記載の光信号送受信装置を備え、
前記センタノードから送信された波長多重信号光が前記光スターカプラおよび前記光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、前記光信号送受信装置でそれぞれ割り当てられた波長の信号光を受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光信号送受信装置から前記光ファイバ伝送路へ送出し、前記光スターカプラで他のリモートノードからの信号光と波長多重して前記センタノードへ伝送する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２７】
センタノードと複数のリモートノードが光ファイバ伝送路を介してリング状に接続され、各リモートノードでは、センタノードから送信された下り信号光を受信するとともに、センタノードから送信された光を強度変調して上り信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各リモートノードは、請求項２０に記載の光信号送受信装置を備え、
前記センタノードから送信された波長多重信号光が前記光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、前記光信号送受信装置でそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分波して受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記光信号送受信装置で前記波長多重信号光に波長多重して前記光ファイバ伝送路へ送出する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２８】
センタノードと複数のリモートノードが光ファイバ伝送路を介してリング状に接続され、各リモートノードでは、センタノードから送信された下り信号光を受信するとともに、センタノードから送信された光を強度変調して上り信号光として送信する光通信システムにおいて、
前記各リモートノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置と、前記光ファイバ伝送路から入力する波長多重信号光に対して各ノードに割り当てた波長の信号光を分岐挿入する波長分岐挿入手段とを備え、
前記センタノードから送信された波長多重信号光が前記光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、前記波長分岐挿入手段でそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分岐して前記光信号送受信装置で受信するとともに、前記受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、前記波長分岐挿入手段で前記波長多重信号光に波長多重して前記光信号送受信装置から前記光ファイバ伝送路へ送出する構成である
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２９】
請求項２２または請求項２８に記載の光通信システムにおいて、
前記波長分岐挿入手段は、分岐・挿入する波長が可変する構成であることを特徴とする光通信システム。
【請求項３０】
請求項２５に記載の光通信システムにおいて、
前記光フィルタは、分波する波長が可変する波長可変フィルタであることを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源を持たず、外部から入力される信号光を搬送波として変調して出力する光変調装置に関する。また、この光変調装置を用いた光信号送受信装置、さらにこの光信号送受信装置を用いた光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２３は、従来の波長多重光通信システムの構成例を示す（特許文献１）。図において、センタノード５１と複数のリモートノード５２−１〜５２−ｎは、光ファイバ伝送路５３を介してリング状に接続される。センタノード５１は、各リモートノードに対してそれぞれ所定の波長の下り信号光および無変調光を波長多重して送信する。ここで、リモートノード５２−２に対しては、波長λ１　の無変調光と波長λ２　の下り信号光が波長多重して送信される。
【０００３】
リモートノード５２−２は、波長λ２　の下り信号光を波長分岐素子５４により分岐して光受信器５５で受信する。また、波長λ１　の無変調光を波長分岐挿入素子５６により分岐して光変調器５７で変調し、波長分岐挿入素子５６でセンタノード５１への上り信号光として挿入する。なお、リモートノード５２−２の波長分岐挿入素子５６では、波長λ１　以外はスルーする構成である。他のリモートノードでもそれぞれ割り当てられた波長の下り信号光および無変調光を分岐し、無変調光を変調した上り信号光を挿入する。
【０００４】
このような波長多重光通信システムでは、センタノード５１に下り信号光および無変調光（上り信号光）の光源が集中的に配置され、各リモートノードの光源が不要になっている。そのため、各リモートノードに光源を配置する構成に比べてその波長管理が不要となり、システムの保守管理が容易になっている。
【０００５】
なお、スター型の波長多重光通信システム（ＷＤＭ−ＰＯＮ）においても同様の構成が可能になっている。
【０００６】
本願の国内優先権の基礎となる先の出願の内容については、非特許文献１に公開されている。
【０００７】
【特許文献１】
Ｍ．Ｓｈａｒｍａ，　Ｈ．Ｉｂｅ　ａｎｄ　Ｔ．Ｏｚｅｋｉ，”ＷＤＭ　ｒｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　ｍｕｌｔｉｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ａｄｄ−ｄｒｏｐ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　ｆｉｌｔｅｒｓ”，　ＩＥＥＥ　Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，　ｖｏｌ．１５，　ｎｏ．６，　ｐｐ．９１７−９１９，　１９９７）
【非特許文献１】
Ｈ．Ｔａｋｅｓｕｅ　ａｎｄ　Ｔ．Ｓｕｇｉｅ，”Ｄａｔａ　ｒｅｗｒｉｔｅ　ｏｆ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｕｓｉｎｇ　ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ＳＯＡ　ｍｏｄｕｌａｔｏｒ　ｆｏｒ　ＷＤＭ　ｍｅｔｒｏ／ａｃｃｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｗｉｔｈ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅｓ”，　ｉｎ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２８ｔｈ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，　ＥＣＯＣ　２００２，　Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，　Ｐａｐｅｒ８．５．６，　２００２年９月８日
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
センタノードに光源を集中的に配置する波長多重光通信システムでは、下り信号光と上り信号光の多重方法にいくつかの方法がある。
【０００９】
第１の手法は、図２３に示すシステムのように、下り信号光と上り信号光（無変調光）の波長を異なるように設定するものである。これにより、下り信号光と上り信号光は互いに独立になり、それぞれ大きな伝送容量の通信を行うことができる。しかし、センタノードと各リモートノード間の双方向通信に２波長が必要となり、システム全体で使用する波長数がリモートノード数に比例して増大する問題があった。また、無変調光は、光ファイバ伝送路の誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）の発生を抑圧するために入力光パワーが制限され、結果としてネットワークの規模が制限される問題があった。
【００１０】
第２の手法は、１つの波長チャネルを用いて、上り信号光と下り信号光を時分割多重するものである。すなわち、センタノードから各リモートノードに伝送される各波長チャネルは、下り信号光（変調光）を伝送する時間領域と、上り信号光（無変調光）を伝送する時間領域に分割される。各リモートノードでは、波長多重信号光からそれぞれ所定の波長チャネルを分波し、下り信号光用の時間領域で受信処理を行い、上り信号光用の時間領域で無変調光を変調して波長多重信号光に挿入する。本手法は、１波長で双方向通信ができるので波長の有効利用が可能であるが、１波長チャネルの伝送容量を上りと下りで分割することになるので、それぞれの伝送容量が第１の手法に比べて半分以下になる。さらに、上り信号光と下り信号光を時間領域で分割するための特別なフレーム形式を使用する必要がある。
【００１１】
また、第１の手法と同様に、無変調光を伝送する時間領域では光ファイバ伝送路のＳＢＳが生じる可能性があるので入力光パワーが制限され、結果としてネットワークの規模が制限される問題があった。
【００１２】
第３の手法は、１つの波長チャネルを用いて、上り信号と下り信号を電気信号の領域で周波数多重するものである。すなわち、センタノードから各リモートノードに伝送される各波長チャネルの下り信号は周波数ｆ１　のサブキャリアに重畳される。各リモートノードでは、波長多重信号光からそれぞれ所定の波長チャネルを分波し、下り信号を受信した後に、周波数ｆ１　とは異なる周波数ｆ２　のサブキャリアに上り信号を重畳し、波長多重信号光に挿入する。本手法も波長の有効利用が可能であるが、サブキャリアの利用により伝送容量が制限される問題がある。
【００１３】
本発明は、センタノードに光源を集中的に配置する波長多重光通信システムにおいて、波長資源を有効に活用しつつ上り信号と下り信号の伝送容量に対する制限を緩和し、さらにＳＢＳの発生を抑圧することができる光変調装置を提供することを目的とする。また、この光変調装置を用いた光信号送受信装置、さらにこの光信号送受信装置を用いた光通信システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（光変調装置：請求項１〜１６）
請求項１の光変調装置は、最小飽和入力強度以上の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有する光強度飽和手段と、入力光を送信信号により強度変調して出力する光強度変調手段とを備え、光強度の最小値が最小飽和入力強度以上であるように強度変調された信号光を光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である。
【００１５】
請求項２の光変調装置は、さらに光強度飽和手段に入力される信号光の光強度の最小値が最小飽和入力強度以上になるように増幅する光増幅手段を備え、光増幅手段で増幅された信号光を光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を光強度変調手段に入力して新たな信号光として出力する構成である。
【００１６】
ここで、光強度飽和手段と光強度変調手段を１つの半導体光増幅器で構成してもよい（請求項３）。
【００１７】
請求項４の光変調装置は、スペースが一定数以上連続しないように符号化され、かつ所定のビットレートＢｄ　で強度変調された信号光を入力し、Ｂｄ　より小さいビットレートＢｕ　の送信信号で強度変調し、新たな信号光として出力する光強度変調手段を備える。
【００１８】
請求項５の光変調装置は、光位相変調または光周波数変調された信号光を入力し、送信信号で強度変調し、新たな信号光として出力する光強度変調手段を備える。
【００１９】
請求項６の光変調装置は、請求項１の光変調装置の光強度飽和手段の前段に、入力光のうち所定の光周波数成分のみを透過する光バンドパスフィルタを配置する。
【００２０】
請求項７の光変調装置は、さらに光バンドパスフィルタの前段に、光強度飽和手段に入力される信号光の光強度の最小値が最小飽和入力強度以上になるように増幅する光増幅手段を備える。
【００２１】
ここで、光バンドパスフィルタの透過中心周波数を可変としてもよい（請求項８）。また、光強度飽和手段と光強度変調手段は１つの半導体光増幅器で構成してもよい（請求項９）。
【００２２】
請求項１０の光変調装置は、入力された波長多重信号光のうち所定の波長の信号光を分岐し、分岐された所定の波長以外の波長多重信号光と入力された所定の波長の信号光を波長多重する波長分岐挿入素子と、最小飽和入力強度以上の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有する光強度飽和手段と、入力光を送信信号により強度変調して出力する光強度変調手段とを備え、波長分岐挿入素子で分岐して光強度飽和手段に入力する波長の信号光の光強度の最小値が最小飽和入力強度以上であるように強度変調された波長多重信号光を波長分岐挿入素子に入力し、分岐された信号光を光強度飽和手段に入力して光強度が飽和した連続光を生成し、その連続光を光強度変調手段に入力して新たな信号光として波長分岐挿入素子に入力する構成である。
【００２３】
請求項１１の光変調装置は、さらに波長分岐挿入素子の前段に、光強度飽和手段に入力される信号光の光強度の最小値が最小飽和入力強度以上になるように増幅する光増幅手段を備える。
【００２４】
ここで、波長分岐挿入素子で分岐挿入する波長が可変としてもよい（請求項１２）。また、光強度飽和手段と光強度変調手段は１つの半導体光増幅器で構成してもよい（請求項１３）。
【００２５】
請求項１、請求項６まはた請求項１０のいずれかに記載の光変調装置において、光強度飽和素子は、最小飽和入力強度以上かつ最大飽和入力強度以下の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有し、光強度飽和素子に入力する信号光は、光強度の最小値が最小飽和入力強度以上であり、光強度の最大値が最大飽和入力強度以下であるように強度変調された信号光としてもよい（請求項１４）。
【００２６】
請求項２、請求項７または請求項１１のいずれかに記載の光変調装置において、光強度飽和素子は、最小飽和入力強度以上かつ最大飽和入力強度以下の入力光強度に対して出力光強度が飽和する入出力特性を有し、光増幅手段に代えて、光強度飽和素子に入力する信号光の光強度の最小値が最小飽和入力強度以上であり、光強度の最大値が最大飽和入力強度以下になるように調整する光強度調整手段を備えてもよい（請求項１５）。
【００２７】
以上の光変調装置において、誤り訂正符号化された送信信号を光強度変調手段に印加する構成してもよい（請求項１６）。
【００２８】
（光信号送受信装置：請求項１７〜２０）
請求項１７の光信号送受信装置は、請求項１〜３の光変調装置と、光変調装置に入力する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、光変調装置に入力する信号光を受信するとともに、入力する信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光変調装置から送信する構成である。
【００２９】
請求項１８の光信号送受信装置は、請求項４，５の光変調装置と、光変調装置に入力する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、光変調装置に入力する信号光を受信するとともに、入力する信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光変調装置から送信する構成である。
【００３０】
請求項１９の光信号送受信装置は、請求項６〜請求項９の光変調装置と、光変調装置に入力する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、光変調装置に入力する信号光を受信するとともに、入力する信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光変調装置から送信する構成である。
【００３１】
請求項２０の光信号送受信装置は、請求項１０〜請求項１３の光変調装置と、光変調装置に入力する波長多重信号光から分岐された所定の波長の信号光の一部を分岐する光分岐手段と、光分岐手段で分岐された信号光を受信処理する光受信手段とを備え、波長多重信号光から分岐された所定の波長の信号光を受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光変調装置から波長多重信号光に波長多重して送信する構成である。
【００３２】
（光通信システム：請求項２１〜３０）
請求項２１の発明は、複数のノードが光通信網を介して縦続に接続された光通信システムにおいて、各ノードは、請求項１７〜請求項２０のいずれかに記載の光信号送受信装置を備え、光通信網から光信号送受信装置に入力する信号光を受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光信号送受信装置から光通信網に送出する構成である。
【００３３】
請求項２２の発明は、複数のノードが光通信網を介して縦続に接続された光通信システムにおいて、各ノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置と、光通信網から入力する波長多重信号光に対して各ノードに割り当てた波長の信号光を分岐挿入する波長分岐挿入手段とを備え、光通信網から光信号送受信装置に入力された波長多重信号光からそのノードに割り当てた波長の信号光を分岐して受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、波長分岐挿入手段で波長多重信号光に波長多重して光信号送受信装置から光通信網に送出する構成である。
【００３４】
請求項２３の発明は、センタノードとリモートノードが光ファイバ伝送路を介して対向接続された光通信システムにおいて、各リモートノードは、請求項１７〜請求項２０のいずれかに記載の光信号送受信装置を備え、センタノードから送信された信号光が光ファイバ伝送路を介してリモートノードに伝送され、光信号送受信装置で受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光信号送受信装置から光ファイバ伝送路を介してセンタノードへ送出する構成である。
【００３５】
請求項２４の発明は、センタノードと複数のリモートノードが、それぞれ波長対応に接続する波長ルータおよび光ファイバ伝送路を介してスター状に接続された光通信システムにおいて、各リモートノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置を備え、センタノードから送信された波長多重信号光が波長ルータおよび光ファイバ伝送路を介してそれぞれ割り当てられた波長の信号光に分波されて各リモートノードに伝送され、光信号送受信装置で受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光信号送受信装置から光ファイバへ送出し、波長ルータで他のリモートノードからの信号光と波長多重してセンタノードへ伝送する構成である。
【００３６】
請求項２５の発明は、センタノードと複数のリモートノードが光スターカプラおよび光ファイバ伝送路を介してスター状に接続された光通信システムにおいて、各リモートノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置と、光ファイバ伝送路から入力する波長多重信号光から各リモートノードに割り当てた波長の信号光を分波する光フィルタとを備え、センタノードから送信された波長多重信号光が光スターカプラおよび光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、光フィルタで波長多重信号光から分波された波長の信号光を光信号送受信装置で受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光信号送受信装置から光ファイバ伝送路へ送出し、光スターカプラで他のリモートノードからの信号光と波長多重してセンタノードへ伝送する構成である。
【００３７】
請求項２６の発明は、センタノードと複数のリモートノードが光スターカプラおよび光ファイバ伝送路を介してスター状に接続された光通信システムにおいて、各リモートノードは、請求項１９に記載の光信号送受信装置を備え、センタノードから送信された波長多重信号光が光スターカプラおよび光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、光信号送受信装置でそれぞれ割り当てられた波長の信号光を受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光信号送受信装置から光ファイバ伝送路へ送出し、光スターカプラで他のリモートノードからの信号光と波長多重してセンタノードへ伝送する構成である。
【００３８】
請求項２７の発明は、センタノードと複数のリモートノードが光ファイバ伝送路を介してリング状に接続された光通信システムにおいて、各リモートノードは、請求項２０に記載の光信号送受信装置を備え、センタノードから送信された波長多重信号光が光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、光信号送受信装置でそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分波して受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、光信号送受信装置で波長多重信号光に波長多重して光ファイバ伝送路へ送出する構成である。
【００３９】
請求項２８の発明は、センタノードと複数のリモートノードが光ファイバ伝送路を介してリング状に接続された光通信システムにおいて、各リモートノードは、請求項１７または請求項１８に記載の光信号送受信装置と、光ファイバ伝送路から入力する波長多重信号光に対して各ノードに割り当てた波長の信号光を分岐挿入する波長分岐挿入手段とを備え、センタノードから送信された波長多重信号光が光ファイバ伝送路を介して各リモートノードに伝送され、波長分岐挿入手段でそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分岐して光信号送受信装置で受信するとともに、受信した信号光と同一波長の新たな信号光を発生し、波長分岐挿入手段で波長多重信号光に波長多重して光信号送受信装置から光ファイバ伝送路へ送出する構成である。
【００４０】
ここで、請求項２２および請求項２８の光通信システムの波長分岐挿入手段は、分岐・挿入する波長が可変する構成としてもよい（請求項２９）。また、請求項２５の光通信システムの光フィルタは、分波する波長が可変する波長可変フィルタとしてもよい（請求項３０）。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（光変調装置の第１の実施形態：請求項１）
図１は、本発明の光変調装置の第１の実施形態を示す。図において、本実施形態の光変調装置は、光強度飽和素子１と光強度変調器２により構成される。入力信号光は強度変調された信号光であり、その光強度の最大値（マーク部）をＰＭ　、最小値（スペース部）をＰＳ　とする。
【００４２】
光強度飽和素子１の光入出力特性は、図２に示すように、入力光強度が小さい領域では出力光強度が入力光強度にほぼ比例し、入力光強度が所定値以上になると出力光強度が飽和し、入力光強度の変化に対する出力光強度の変化が抑圧される。この所定値を「最小飽和入力強度」といい、出力光強度が飽和する領域を「飽和入力領域」という。
【００４３】
ここで、光強度の最小値ＰＳ　が最小飽和入力強度以上になるように強度変調された信号光を光強度飽和素子１に入力すると、強度変調成分（光強度の最大値と最小値の差）が抑圧された信号光が出力される。この信号光（連続光）を光キャリアとして光強度変調器２に入力し、送信信号で強度変調することにより、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させることができる。
【００４４】
（光変調装置の第２の実施形態：請求項２）
図３は、本発明の光変調装置の第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態の光強度飽和素子１の前段に光増幅器３を配置した構成である。
【００４５】
第１の実施形態では、入力信号光の光強度の最小値ＰＳ　が、光強度飽和素子１の最小飽和入力強度以上であるとしたが、最小飽和入力強度に満たない場合には光増幅器３を用い、光強度の最小値ＰＳ　が最小飽和入力強度以上になるように増幅して光強度飽和素子１に入力する。これにより、光強度飽和素子１の出力には強度変調成分が抑圧された信号光が出力される。
【００４６】
（光変調装置の第３の実施形態：請求項３，１４，１５）
図４は、本発明の光変調装置の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態における光強度飽和素子１と光強度変調器２を、１つの半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）６で実現した構成である。
【００４７】
半導体光増幅器６の光入出力特性は、図５に示すように、入力光強度が小さい領域では出力光強度が入力光強度にほぼ比例し、入力光強度が所定値以上になると出力光強度が飽和し、入力光強度の変化に対する出力光強度の変化が抑圧される。この所定値を「最小飽和入力強度」とする。さらに、最小飽和入力強度を越えて入力光強度をさらに増大してゆき、入力光強度が所定値以上になると入力光強度の変化に対する出力光強度の変化が再び大きくなる。この所定値を「最大飽和入力強度」とする。ここでは、出力光強度が飽和する最小飽和入力強度以上、最大飽和入力強度以下の入力光強度の領域を「飽和入力領域」と定義する。
【００４８】
この半導体光増幅器６に、光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように強度変調された信号光を入力すると、強度変調成分（光強度の最大値と最小値の差）が抑圧された信号光（連続光）が出力される。
【００４９】
さらに、半導体光増幅器６は、注入電流を変調することにより光変調器としても動作するので、その注入電流に送信信号を重畳することにより、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させることができる。
【００５０】
なお、第１の実施形態および第２の実施形態（さらに以下の実施形態）においても、光強度飽和素子１が図５に示すような光入出力特性を有する場合には、同様に入力信号光の光強度を調整する。また、入力信号光の光強度の最大値ＰＭ　が最大飽和入力強度を越える場合には、光増幅器３に代えて光減衰器を配置し、光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように減衰させればよい。
【００５１】
（光変調装置の第４の実施形態：請求項４，５）
図６は、本発明の光変調装置の第４の実施形態を示す。図において、本実施形態の光変調装置は、光強度変調器２のみで構成される。図６（ａ）　は、光強度変調器２にビットレートＢｄ　で強度変調された信号光を入力し、ビットレートＢｕ　の送信信号で強度変調する構成である。ここで、Ｂｄ　＞Ｂｕ　とし、スペースが一定数以上連続しないように符号化された入力信号光を用いる。これにより、送信信号の１ビットに相当する時間内に、入力信号光の光パルスが必ず存在する状況を実現できる。
【００５２】
図６（ｂ）　は、光強度変調器２に光位相変調または光周波数変調された信号光を入力し、送信信号で強度変調する構成である。光位相変調または光周波数変調された信号光は光強度が変動せず連続光として扱うことができ、これを強度変調することにより、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させることができる。
【００５３】
ところで、上記の光変調装置において、光強度飽和素子１に入力される信号光の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）が小さいと、出力信号光の消光比が大きくなる。図７に出力信号光消光比のＯＳＮＲ依存性の一例を示す。すなわち、光強度飽和素子１に入力される雑音光パワーが大きいと、光強度飽和素子１による入力信号光のマークとスペースの光強度差が十分に抑圧されず、光強度変調器２で新たに発生する信号光の品質が劣化する。以下に雑音光による発生信号光の劣化を緩和する他の方法について説明する。
【００５４】
（光変調装置の第５の実施形態：請求項６）
図８は、本発明の光変調装置の第５の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態（図１）の光強度飽和素子１の前段に、所定の光周波数成分のみを透過する光バンドパスフィルタ７を配置した構成である。
【００５５】
ここで、光バンドパスフィルタ７を透過する光周波数成分の光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように強度変調された信号光を光強度飽和素子１に入力すると、強度変調成分（光強度の最大値と最小値の差）が抑圧された信号光が出力される。この信号光（連続光）を光キャリアとして光強度変調器２に入力し、送信信号で強度変調することにより、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させることができる。
【００５６】
本実施形態の構成では、ＯＳＮＲが小さい信号光を入力しても、光バンドパスフィルタ７によりその透過帯域外の雑音光を除去することができるので、光強度飽和素子１への入力光のＯＳＮＲを増大させることができる。これにより、光補強度飽和素子１による強度変調成分の抑圧効果を高く保つことができ、結果として光強度変調器２で新たに発生する信号光の品質劣化を防ぐことができる。
【００５７】
（光変調装置の第６の実施形態：請求項７）
図９は、本発明の光変調装置の第６の実施形態を示す。本実施形態は、第５の実施形態（図８）の光バンドパスフィルタ７の前段に光増幅器３を配置した構成である。
【００５８】
第５の実施形態では、光バンドパスフィルタ７を透過する光周波数成分の光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が光強度飽和素子１の飽和入力領域にあるとしたが、これらが最小飽和入力強度に満たない場合には光増幅器３を用い、光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように増幅して光バンドパスフィルタ７に入力する。これにより、入力光強度が小さい場合でも動作可能な光変調装置を実現することができる。
【００５９】
さらに、入力信号光が予め有していた雑音光成分と、光増幅器３で新たに発生する雑音光成分のうち、光バンドパスフィルタ７の透過帯域外の雑音光を除去することができる。これにより、光強度飽和素子１への入力光のＯＳＮＲを増大させることができ、光強度飽和素子１による強度雑音成分の効率的抑圧が可能になる。
【００６０】
（光変調装置の第７の実施形態：請求項８）
第５の実施形態（図８）および第６の実施形態（図９）において、光バンドパスフィルタ７として、その透過中心波長が可変である可変光バンドパスフィルタを用いることができる。このとき、可変光バンドパスフィルタの透過中心波長を変更することにより、入力信号光の波長変更に容易に対応することができる。
【００６１】
（光変調装置の第８の実施形態：請求項１０，１１）
図１０は、本発明の光変調装置の第８の実施形態を示す。図において、本実施形態の光変調装置は、第１の実施形態（図１）と同様の光強度飽和素子１および光強度変調器２と、入力する波長多重信号光から所定の波長の信号光を分岐して光強度飽和素子１に入力し、光強度変調器２から出力される所定の波長の信号光を波長多重信号光に挿入する波長分岐挿入素子８により構成される。また、光強度飽和素子１に入力される所定の波長の信号光の光強度が最小飽和入力強度に満たない場合には、波長分岐挿入素子８の前段に光増幅器３を配置し、光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように増幅する。
【００６２】
本実施形態の構成では、波長分岐挿入素子８により光強度飽和素子１に入力される信号光の周波数帯域が制限されるので、第５の実施形態（図８）および第６の実施形態（図９）における光バンドパスフィルタ７と同様に機能する。これにより、波長多重信号光が予め有していた雑音光成分と、光増幅器３で新たに発生する雑音光成分のうち、波長分岐挿入素子８の分岐帯域外の雑音光を除去することができる。これにより、光強度飽和素子１への入力光のＯＳＮＲを増大させることができ、光強度飽和素子１による強度雑音成分の効率的抑圧が可能になる。
【００６３】
図１１は、波長分岐挿入素子８の構成例を示す。ここでは、波長多重信号光から分岐挿入する波長をλ１　とする。
【００６４】
図１１（ａ）　に示す波長分岐挿入素子８は、第１ポートからの入力光を第２ポートに出力し、第２ポートからの入力光を第３ポートに出力する光サーキュレータ３１−１，３１−２と、光サーキュレータ３１−１，３１−２の各第２ポート間に波長λ１　の信号光を反射し、他の波長多重信号光を通過する反射型光バンドパスフィルタ３３−１，３３−２を光アイソレータ３５を介して配置した構成である。光強度飽和素子１および光強度変調器２は、光サーキュレータ３１−１の第３ポートと光サーキュレータ３１−２の第１ポートとの間に接続される。なお、反射型光バンドパスフィルタ３３−１，３３−２としては、ファイバブラッググレーティングを用いることができる。
【００６５】
光サーキュレータ３１−１の第１ポートから波長多重信号光を入力すると、波長λ１　の信号光が反射型光バンドパスフィルタ３３−１で反射して第３ポートから出力される。光サーキュレータ３１−２の第１ポートから波長λ１　の信号光を入力すると、反射型光バンドパスフィルタ３３−２で反射し、反射型光バンドパスフィルタ３３−１および光アイソレータ３５を通過した波長多重信号光と合波して光サーキュレータ３１−２の第３ポートから出力される。
【００６６】
図１１（ｂ）　に示す波長分岐挿入素子８は、波長λ１　とそれ以外の波長を合分波するＷＤＭカプラ３６−１，３６−２を接続し、それぞれ波長分岐素子および波長挿入素子として用いる構成である。
【００６７】
これにより、波長分岐挿入素子８に入力される波長多重信号光から波長λ１　の信号光を分波して光強度飽和素子１に入力し、光強度変調器２から出力された波長λ１　の信号光を波長分岐挿入素子８で波長多重信号光に合波することができる。
【００６８】
（光変調装置の第９の実施形態：請求項１２）
第８の実施形態（図１０）の波長分岐挿入素子８として、分岐挿入波長が可変のものを用いることにより、波長多重信号光から分岐挿入する波長を任意に選択することができる。例えば、図１１（ａ）　に示す反射型光バンドパスフィルタ３３−１，３３−２として反射波長可変のものを用い、図１１（ｂ）　に示すＷＤＭカプラ３６−１，３６−２として分岐挿入波長が可変のものを用いる。
【００６９】
（光変調装置の第１０の実施形態：請求項１０，１１）
図１２は、本発明の光変調装置の第１０の実施形態を示す。図において、本実施形態の光変調装置は、第８の実施形態（図１０）の波長分岐挿入素子８（ＷＤＭカプラ３６−１，３６−２）に代えて、波長多重信号光と各波長の信号光との間の合分波を行う光合分波器（例えばアレイ導波路回折格子型フィルタ（ＡＷＧ））９−１，９−２を用い、その間に光強度飽和素子１および光強度変調器２を複数組（ここでは２組）備える構成である。また、各光強度飽和素子１−１，１−２に入力される所定の波長の信号光の光強度が最小飽和入力強度に満たない場合には、光合分波器９−１の前段に光増幅器３を配置し、光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように増幅する。
【００７０】
本実施形態の構成では、光合分波器９−１により各光強度飽和素子１−１，１−２に入力される信号光の周波数帯域が制限されるので、第５の実施形態（図８）および第６の実施形態（図９）における光バンドパスフィルタ７と同様に機能する。これにより、波長多重信号光が予め有していた雑音光成分と、光増幅器３で新たに発生する雑音光成分のうち、光合分波器９−１の分岐帯域外の雑音光を除去することができる。これにより、各光強度飽和素子１−１，１−２への入力光のＯＳＮＲを増大させることができ、光強度飽和素子１−１，１−２による強度雑音成分の効率的抑圧が可能になる。
【００７１】
（光変調装置の第１１の実施形態：請求項９，１３）
第５の実施形態（図８）〜第１０の実施形態（図１２）において、光強度飽和素子１と光強度変調器２は、第３の実施形態（図４）に示すように１つの半導体光増幅器（ＳＯＡ）で実現することができる。この半導体光増幅器に光強度の最小値ＰＳ　および最大値ＰＭ　が飽和入力領域にあるように強度変調された信号光を入力すると、強度変調成分（光強度の最大値と最小値の差）が抑圧された信号光（連続光）が出力される。
【００７２】
さらに、半導体光増幅器は、注入電流を変調することにより光変調器としても動作するので、その注入電流に送信信号を重畳することにより、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させることができる。
【００７３】
以上説明した第１〜第１１の実施形態の光変調装置では、入力信号光のマークとスペースの光強度差が十分に抑圧されなかったり、ビットレートＢｄ　の信号光や光位相変調または光周波数変調された信号光に強度雑音が存在する場合には、発生する信号光の品質が劣化する。その場合には、送信信号に誤り訂正符号を使用することにより高品質の信号伝送が可能になる（請求項１６）。
【００７４】
（光信号送受信装置の第１の実施形態：請求項１７，１８）
図１３は、本発明の光信号送受信装置の第１の実施形態を示す。ここでは、光変調装置の第２の実施形態（図３）に対応する構成を示すが、光変調装置の第１の実施形態（図１）、第３の実施形態（図４）、第４の実施形態（図６）にも同様に適用可能である。
【００７５】
図において、光信号送受信装置１０Ａは、光変調装置を構成する光増幅器３、光強度飽和素子１および光強度変調器２に加えて、光強度飽和素子１に入力する信号光を２分岐する光分岐素子４と、分岐された信号光を受信する光受信器５により構成される。入力信号光は、光増幅器３および光分岐素子４を介して光受信器５に受信されるとともに、光強度飽和素子１で強度変調成分が抑圧された連続光となって光強度変調器２に入力され、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光が生成される。なお、第３の実施形態（図４）および第４の実施形態（図６）の光変調装置を光信号送受信装置とする場合には、半導体光増幅器６または光強度変調器２に入力する信号光の一部を分岐して光受信器で受信する。
【００７６】
（光信号送受信装置の第２の実施形態：請求項１９）
図１４は、本発明の光信号送受信装置の第２の実施形態を示す。ここでは、光変調装置の第６の実施形態（図９）に対応する構成を示すが、光変調装置の第５の実施形態（図８）、第７の実施形態（可変光バンドパスフィルタを用いる構成）、第１１の実施形態（ＳＯＡを用いる構成）にも同様に適用可能である。
【００７７】
図において、光信号送受信装置１０Ｂは、光変調装置を構成する光増幅器３、光バンドパスフィルタ７、光強度飽和素子１および光強度変調器２に加えて、光強度飽和素子１に入力する信号光を２分岐する光分岐素子４と、分岐された信号光を受信する光受信器５により構成される。入力信号光は、光増幅器３、光バンドパスフィルタ７および光分岐素子４を介して光受信器５に受信されるとともに、光強度飽和素子１で強度変調成分が抑圧された連続光となって光強度変調器２に入力され、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光が生成される。なお、第１１の実施形態の光変調装置を光信号送受信装置とする場合には、半導体光増幅器６に入力する信号光の一部を分岐して光受信器で受信する。
【００７８】
（光信号送受信装置の第３の実施形態：請求項２０）
図１５は、本発明の光信号送受信装置の第３の実施形態を示す。ここでは、光変調装置の第８の実施形態（図１０）に対応する構成を示すが、光変調装置の第９の実施形態（可変光バンドパスフィルタを用いる個性）、第１０の実施形態（図１２）、第１１の実施形態（ＳＯＡを用いる構成）にも同様に適用可能である。
【００７９】
図において、光信号送受信装置１０Ｃは、光変調装置を構成する光増幅器３、波長分岐挿入素子８、光強度飽和素子１および光強度変調器２に加えて、光強度飽和素子１に入力する信号光を２分岐する光分岐素子４と、分岐された信号光を受信する光受信器５により構成される。入力信号光は、光増幅器３、波長分岐挿入素子８および光分岐素子４を介して光受信器５に受信されるとともに、光強度飽和素子１で強度変調成分が抑圧された連続光となって光強度変調器２に入力され、入力信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光が生成される。なお、第１１の実施形態（ＳＯＡを用いる構成）の光変調装置を光信号送受信装置とする場合には、半導体光増幅器６に入力する信号光の一部を分岐して光受信器で受信する。
【００８０】
（光通信システムの第１の実施形態：請求項２１）
図１６は、本発明の光通信システムの第１の実施形態を示す。図において、本実施形態の光通信システムは、複数のノード１１−１〜１１−３を光通信網１２を介して縦続に接続した構成である。ノード１１−２は、図１３〜図１５に示す本発明の光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのいずれかを備える。
【００８１】
ここで、ノード間を所定の波長の信号光が伝送される場合には光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂが用いられる。ノード１１−１から送信された所定の波長の信号光は光通信網１２を介してノード１１−２の光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂに入力される。光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂでは、伝送される所定の波長の信号光を受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、新たに生成された信号光を光通信網１２を介してノード１１−３へ送信する。
【００８２】
また、ノード間を波長多重信号光が伝送され、ノード１１−２で所定の波長の信号光を送受信する場合には光信号送受信装置１０Ｃが用いられる。ノード１１−１から送信された波長多重信号光は光通信網１２を介してノード１１−２の光信号送受信装置１０Ｃに入力される。光信号送受信装置１０Ｃでは、伝送される波長多重信号光から所定の波長の信号光を分岐して受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、新たに生成された信号光を波長多重信号光に多重し、光通信網１２を介してノード１１−３へ送信する。なお、光信号送受信装置１０Ｃに用いる光変調装置として、第１０の実施形態（図１２）の光合分波器９−１，９−２を用いた構成とすることにより、ノード間で複数チャネルの送受信が可能となる。
【００８３】
以上のいずれかの構成により、ノード１１−２に光源を配置することなく、所定の波長を用いてノード１１−１からノード１１−２への信号光伝送と、ノード１１−２からノード１１−３への信号光伝送が可能になる。
【００８４】
なお、文献（Ｇ．Ｐ．Ａｇｒａｗａｌ，”Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃｓ”，　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，１９９５）によると、ＳＢＳによる光ファイバ中の後方散乱光の利得ｇＢ　は、
ｇＢ　＝　［ΔνＢ／（ΔνＢ＋ΔνＰ）］ｇＢ（νＢ）　　　…（１）
で表される。ここで、ｇＢ（νＢ）はブリルアン利得係数のピーク値、ΔνＢ　は光ファイバのブリルアン利得の半値全幅、ΔνＰ　は入力光の線幅である。（１）　式は、入力光の線幅ΔνＰ　を広げると、ＳＢＳの効率が低下することを示している。
【００８５】
本実施形態の光通信システムでは、図２３に示した無変調光を伝送する従来構成の光通信システムと異なり、光ファイバ中を伝送されるすべての光に変調信号が印加されている。これは、入力光の線幅ΔνＰ　が増大することと等価であり、光ファイバ伝送路中のＳＢＳ発生が抑圧される効果がある。以下に示す他の実施形態の光通信システムにおいても、同じ原理で光ファイバ伝送路中のＳＢＳの発生を抑圧することができる。
【００８６】
（光通信システムの第２の実施形態：請求項２２，２９）
図１７は、本発明の光通信システムの第２の実施形態を示す。本実施形態の光通信システムは、第１の実施形態（図１６）の構成においてノード間を波長多重信号光が伝送される場合に、図１３に示す本発明の光信号送受信装置１０Ａを用いるための構成である。
【００８７】
図において、複数のノード１１−１〜１１−３は光通信網１２を介して縦続に接続される。ノード１１−２は、図１３に示す本発明の光信号送受信装置１０Ａと、ノード１１−１からノード１１−２，１１−３に伝送される波長多重信号光に対して、ノード１１−２に割り当てた波長λ１　の信号光を分岐・挿入する波長分岐挿入素子８を備える。
【００８８】
ノード１１−１から送信された波長多重信号光は光通信網１２を介してノード１１−２の波長分岐挿入素子８に入力され、波長λ１　の信号光が分岐して光信号送受信装置１０Ａに入力される。光信号送受信装置１０Ａでは、波長λ１　の信号光を受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、新たに生成された信号光を波長多重信号光に多重し、光通信網１２を介してノード１１−３へ送信する。これにより、ノード１１−２に波長λ１　の光源を配置することなく、１つの波長λ１　を用いてノード１１−１からノード１１−２への信号光伝送と、ノード１１−２からノード１１−３への信号光伝送が可能になる。
【００８９】
また、各ノードの波長分岐挿入素子８として波長可変型のものを用いることにより、各ノードの送受信波長を可変させることができ、波長可変のＷＤＭシステムを構成することができる（請求項２９）。
【００９０】
（光通信システムの第３の実施形態：請求項２３）
図１８は、本発明の光通信システムの第３の実施形態を示す。図において、本実施形態の光通信システムは、センタノード２０とリモートノード２１が光ファイバ伝送路２２を介して対向接続された構成である。リモートノード２１は、図１３〜図１５に示す本発明の光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備える。
【００９１】
ここで、センタノード／リモートノード間を所定の波長の信号光が伝送される場合には光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂが用いられる。センタノード２０から送信された所定の波長の信号光は光ファイバ伝送路２２を介してリモートノード２１の光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂに入力される。光信号送受信装置１０Ａ，１０Ｂでは、伝送される所定の波長の信号光を受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、新たに生成された信号光を光ファイバ伝送路２２を介してセンタノード２０へ送信する。
【００９２】
また、センタノード／リモートノード間を波長多重信号光が伝送され、リモートノード２１で所定の波長の信号光を送受信する場合には光信号送受信装置１０Ｃが用いられる。センタノード２０から送信された波長多重信号光は光ファイバ伝送路２２を介してリモートノード２１の光信号送受信装置１０Ｃに入力される。光信号送受信装置１０Ｃでは、伝送される波長多重信号光から所定の波長の信号光を分岐して受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、新たに生成された信号光を波長多重信号光に多重し、光ファイバ伝送路２２を介してセンタノード２０へ送信する。なお、光信号送受信装置１０Ｃに用いる光変調装置として、第１０の実施形態（図１２）の光合分波器９−１，９−２を用いた構成とすることにより、センタノード／リモートノード間で複数チャネルの送受信が可能となる。
【００９３】
以上のいずれかの構成により、リモートノード２１に光源を配置することなく、所定の波長を用いてセンタノード２０からリモートノード２１への信号光伝送と、リモートノード２１からセンタノード２０への信号光伝送が可能になる。
【００９４】
（光通信システムの第４の実施形態：請求項２４）
図１９は、本発明の光通信システムの第４の実施形態を示す。図において、本実施形態の光通信システムは、センタノード２０と複数のリモートノード２１−１〜２１−ｎが、光ファイバ伝送路２２および１：ｎ波長ルータ２３を介してスター状に接続された構成である。１：ｎ波長ルータ２３は、センタノード２０から送信された波長多重信号光を各波長の信号光に分波し、それぞれ各リモートノードに送信し、各リモートノードから送信された各波長の信号光を合波してセンタノード２０に送信する。ここで、各リモートノードは、図１３に示す本発明の光信号送受信装置１０Ａと、１：ｎ波長ルータ２３との間でそれぞれ所定の波長の信号光を双方向接続する光双方向結合素子２４を備える。なお、図１８に示すように、方向別に光ファイバ伝送路２２を配置する場合には光双方向結合素子２４は不要となる。
【００９５】
センタノード２０から送信された波長多重信号光は光ファイバ伝送路２２を介して１：ｎ波長ルータ２３に入力され、各波長の信号光に分波してそれぞれ対応するリモートノード２１−１〜２１−ｎに伝送される。各リモートノードには、それぞれ割り当てられた波長の信号光が入力され、光双方向結合素子２４を介して光信号送受信装置１０Ａに入力される。光信号送受信装置１０Ａでは、入力信号光を受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、入力信号光と同一波長の信号光を生成して出力する。新たに生成された信号光は、光双方向結合素子２４を介して１：ｎ波長ルータ２３に送信され、他のリモートノードからの信号光と波長多重されてセンタノード２０へ送信される。これにより、各リモートノードに光源を配置することなく、それぞれ１つの波長を用いてセンタノード２０と各リモートノードとの間の双方向伝送が可能になる。
【００９６】
（光通信システムの第５の実施形態：請求項２５，３０）
図２０は、本発明の光通信システムの第５の実施形態を示す。図において、本実施形態の光通信システムは、センタノード２０と複数のリモートノード２１−１〜２１−ｎが、光ファイバ伝送路２２および光スターカプラ２５を介してスター状に接続された構成である。ここで、各リモートノードは、図１３に示す本発明の光信号送受信装置１０Ａと、それぞれ割り当てられた波長の信号光を通過する光フィルタ２６およびその波長の信号光を双方向接続する光双方向結合素子２４を備える。なお、図１８に示すように、方向別に光ファイバ伝送路２２を配置する場合には光双方向結合素子２４は不要となる。
【００９７】
センタノード２０から送信された波長多重信号光は光ファイバ伝送路２２を介して光スターカプラ２５に入力され、リモートノード２１−１〜２１−ｎに伝送される。各リモートノードでは、光フィルタ２６で波長多重信号光からそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分波し、光双方向結合素子２４を介して光信号送受信装置１０Ａに入力する。光信号送受信装置１０Ａでは、入力信号光を受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、入力信号光と同一波長の信号光を生成して出力する。新たに生成された信号光は、光双方向結合素子２４、光フィルタ２６を介して光スターカプラ２５に送信され、他のリモートノードからの信号光と波長多重されてセンタノード２０へ送信される。これにより、各リモートノードに光源を配置することなく、それぞれ１つの波長を用いてセンタノード２０と各リモートノードとの間の双方向伝送が可能になる。
【００９８】
なお、各リモートノードの光フィルタ２６として波長可変フィルタを用いることにより、各リモートノードの送受信波長を可変させることができ、波長可変のスター型ＷＤＭシステムを構成することができる（請求項３０）。
【００９９】
（光通信システムの第６の実施形態：請求項２６）
図２１は、本発明の光通信システムの第６の実施形態を示す。本実施形態の光通信システムは、第５の実施形態（図２０）の光フィルタ２６と光信号送受信装置１０Ａに代えて、図１４に示す光バンドパスフィルタ７を用いた光信号送受信装置１０Ｂを用いた構成である。なお、図１８に示すように、方向別に光ファイバ伝送路２２を配置する場合には光双方向結合素子２４は不要となる。
【０１００】
センタノード２０から送信された波長多重信号光は光ファイバ伝送路２２を介して光スターカプラ２５に入力され、リモートノード２１−１〜２１−ｎに伝送される。各リモートノードでは、伝送された波長多重信号光を光双方向結合素子２４を介して光信号送受信装置１０Ｂに入力する。光信号送受信装置１０Ｂでは、光バンドパスフィルタ７で波長多重信号光からそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分波して受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、入力信号光と同一波長の信号光を生成して出力する。新たに生成された信号光は、光双方向結合素子２４を介して光スターカプラ２５に送信され、他のリモートノードからの信号光と波長多重されてセンタノード２０へ送信される。これにより、各リモートノードに光源を配置することなく、それぞれ１つの波長を用いてセンタノード２０と各リモートノードとの間の双方向伝送が可能になる。
【０１０１】
なお、各リモートノードの光バンドパスフィルタ７として波長可変フィルタを用いることにより、各リモートノードの送受信波長を可変させることができ、波長可変のスター型ＷＤＭシステムを構成することができる。
【０１０２】
（光通信システムの第７の実施形態：請求項２７，２８）
図２２は、本発明の光通信システムの第７の実施形態を示す。図において、本実施形態の光通信システムは、センタノード２０と複数のリモートノード２１−１〜２１−ｎが、光ファイバ伝送路２２を介してリング状に接続された構成である。ここで、各リモートノードは、図１５に示す本発明の光信号送受信装置１０Ｃを備える。
【０１０３】
センタノード２０から送信された波長多重信号光は光ファイバ伝送路２２を介して各リモートノード２１−１〜２１−３に伝送される。各リモートノードでは、伝送された波長多重信号光を光信号送受信装置１０Ｃに入力する。光信号送受信装置１０Ｃでは、波長分岐挿入素子８で波長多重信号光からそれぞれ割り当てられた波長の信号光を分波して受信処理するとともに、その強度変調成分を抑圧した光を送信信号により強度変調し、入力信号光と同一波長の信号光を生成して出力する。新たに生成された信号光は、波長分岐挿入素子８を介して光ファイバ伝送路２２に送信される。これにより、各リモートノードに光源を配置することなく、それぞれ所定の波長を用いてセンタノード２０と各リモートノードとの間の双方向伝送が可能になる。
【０１０４】
なお、光信号送受信装置１０Ｃは、図１７に示す波長分岐挿入素子８と光信号送受信装置１０Ａとの組み合わせに置き換えることができる（請求項２８）。
【０１０５】
また、各リモートノードの波長分岐挿入素子８として波長可変型のものを用いることにより、各リモートノードの送受信波長を可変させることができ、波長可変のリング型ＷＤＭシステムを構成することができる（請求項２９）。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光変調装置は、入力する信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させることができる。また、光バンドパスフィルタまたは波長分岐挿入素子を用いた光変調装置では、新たに発生する信号光の雑音光による劣化を緩和することができる。
【０１０７】
この光変調装置を用いた光信号送受信装置は、入力する信号光を受信するとともに、その信号光と同一波長で異なる信号成分を有する新たな信号光を発生させ、送信することができる。
【０１０８】
さらに、センタノードに光源を集中的に配置する波長多重光通信システムにおいて、この光信号送受信装置を用いてノードを構成することにより、波長資源を有効に活用しつつ上り信号と下り信号の伝送容量に対する制限を緩和し、加えてＳＢＳの発生を抑圧することができる光通信システムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光変調装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】光強度飽和素子１の光入出力特性を示す図。
【図３】本発明の光変調装置の第２の実施形態を示す図。
【図４】本発明の光変調装置の第３の実施形態を示す図。
【図５】半導体光増幅器６の光入出力特性を示す図。
【図６】本発明の光変調装置の第４の実施形態を示す図。
【図７】光強度飽和素子における入力信号光のＯＳＮＲと出力信号光消光比の関係を示す図。
【図８】本発明の光変調装置の第５の実施形態を示す図。
【図９】本発明の光変調装置の第６の実施形態を示す図。
【図１０】本発明の光変調装置の第８の実施形態を示す図。
【図１１】波長分岐挿入素子８の構成例を示す図。
【図１２】本発明の光変調装置の第１０の実施形態を示す図。
【図１３】本発明の光信号送受信装置の第１の実施形態を示す図。
【図１４】本発明の光信号送受信装置の第２の実施形態を示す図。
【図１５】本発明の光信号送受信装置の第３の実施形態を示す図。
【図１６】本発明の光通信システムの第１の実施形態を示す図。
【図１７】本発明の光通信システムの第２の実施形態を示す図。
【図１８】本発明の光通信システムの第３の実施形態を示す図。
【図１９】本発明の光通信システムの第４の実施形態を示す図。
【図２０】本発明の光通信システムの第５の実施形態を示す図。
【図２１】本発明の光通信システムの第６の実施形態を示す図。
【図２２】本発明の光通信システムの第７の実施形態を示す図。
【図２３】従来の波長多重光通信システムの構成例を示す図。
【符号の説明】
１　光強度飽和素子
２　光強度変調器
３　光増幅器
４　光分岐素子
５　光受信器
６　半導体光増幅器（ＳＯＡ）
７　光バンドパスフィルタ）
８　波長分岐挿入素子
９　光合分波器
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　光信号送受信装置
１１　ノード
１２　光通信網
２０　センタノード
２１　リモートノード
２２　光ファイバ伝送路
２３　１：ｎ波長ルータ
２４　光双方向結合素子
２５　光スターカプラ（ＳＣ）
２６　光フィルタ
３１　光サーキュレータ
３３　反射型光バンドパスフィルタ
３５　光アイソレータ
３６　ＷＤＭカプラ
【図１】
2004046118.tif 000003
【図２】
2004046118.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004046118.tif 000009
【図８】
2004046118.tif 000010
【図９】
2004046118.tif 000011
【図１０】
2004046118.tif 000012
【図１１】
2004046118.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2004046118.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2004046118.tif 000019
【図１８】
2004046118.tif 000020
【図１９】
2004046118.tif 000021
【図２０】
2004046118.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2004046118.tif 000024
【図２３】
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