(57)【要約】【課題】光通信において、低コストなＦＰレーザのようなマルチモードレーザを使用して、低コスト化かつ長距離伝送を実現する。【解決手段】上り信号と下り信号の伝送に用いる１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０の波長は、シングルモードファイバ１５の零分散波長１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長であり、上り／下り信号光を多重分離する機能を有するＷＤＭフィルタ３、８は、１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた２つの波長を多重／分離する特性を有する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマルチモードレーザダイオードのレーザ光を送信信号により変調し、ＷＤＭフィルタにより多重化してシングルモードファイバを介して相手先光送受信モジュールに送信するとともに、前記相手先光送受信モジュールの第２のマルチモードレーザダイオードにより変調されて前記シングルモードファイバを介して伝送されてきた光信号を前記ＷＤＭフィルタにより分離してフォトダイオードに出力する光送受信モジュールであって、
前記第１、第２のマルチモードレーザダイオードのレーザ光の波長は、常温（２５℃）において前記シングルモードファイバの零分散波長の１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長であり、
前記ＷＤＭフィルタは、前記２つの波長を多重及び分離する特性を有する光送受信モジュール。
【請求項２】
前記第１、第２のマルチモードレーザダイオードは、スペクトル線幅が３ｎｍ以下である請求項１に記載の光送受信モジュール。
【請求項３】
前記ＷＤＭフィルタは、前記２つの波長を１．３１μｍ付近で急峻に多重及び分離する特性を有する請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の光送受信モジュールと、
送信するデータ信号を増幅して前記第１のマルチモードレーザダイオードを駆動するレーザドライバ回路と、
前記フォトダイオードにより光電変換されたデータ信号を増幅する増幅回路とを、
有する光トランシーバ。
【請求項５】
請求項４に記載の２つの光トランシーバを前記シングルモードファイバを介して接続した双方向光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送受信モジュール、光トランシーバ及び双方向光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の光送受信モジュール１９、２３、光トランシーバ２０、２４及びそれを用いたデータ信号一芯双方向伝送システム２６のブロック図を示す。ただし、本発明に関与しない部分については省略している。光トランシーバ２０はレーザドライバ回路５と、増幅回路６と光送受信モジュール１９により構成され、光送受信モジュール１９は１．３μｍマルチモードレーザダイオード１７と、フォトダイオード２と、１．３／１．５５μｍＷＤＭ（波長分割多重）フィルタ１８により構成されている。
【０００３】
一方、光トランシーバ２０と対向する光トランシーバ２４は、増幅回路１２と、レーザドライバ回路１３と光送受信モジュール２３により構成され、光送受信モジュール２３は１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタ２１と、フォトダイオード９と、１．５５μｍＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄ　Ｂａｃｋ）レーザダイオード２２により構成されている。そして、光トランシーバ２０、２４の光送受信モジュール１９、２３が１．３μｍ零分散ファイバ２５を介して接続されてデータ信号一芯双方向伝送システム２６が構成されている。
【０００４】
光トランシーバ２０に入力されたデータ信号は、レーザドライバ回路５に入力されて１．３μｍマルチモードレーザダイオード１７を変調し、変調光は１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタ１８を通過し，１．３μｍ零分散ファイバ２５を介して光トランシーバ２４に伝送される。光トランシーバ２４で受信された光信号は、１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタ２１を通過し、フォトダイオード９で光／電気変換されたのち、増幅回路１２で所定レベルまで増幅される。
【０００５】
光トランシーバ２０から光トランシーバ２４への信号を下り信号とすると、逆の上り信号について説明する。光トランシーバ２４に入力されたデータ信号は、レーザドライバ回路１３に入力されて１．５５μｍＤＦＢレーザダイオード２２を変調し、変調光は１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタ２１を通過して伝送される。この１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタは、１．３／１．５５μｍのように波長帯の異なる受信／送信信号を多重／分離する機能を有する。光トランシーバ２０で受信された光信号は、１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタ１８を通過し、フォトダイオード２で光／電気変換されたのち、増幅回路６で所定レベルまで増幅される。以上のように、１．３μｍと１．５５μｍの異なる波長帯で波長多重することにより上り／下り信号の一芯双方向伝送を行い、さらに波長分散量の大きい１．５５μｍ帯では、スペクトル線幅の小さいＤＦＢレーザダイオード２２を使用する構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光送受信モジュール１９、２３、光トランシーバ２０、２４及びそれを用いたデータ信号一芯双方向伝送システム２６の構成では、ＦＰ（ファブリペロ）レーザに比べてコストがかなり高い、１．５５μｍＤＦＢレーザダイオード２２を用いているため、低コスト化が実現できないという問題を有していた。この解決方法としてさらに１．５５μｍのＦＰレーザなどのマルチモードレーザを用いると、波長分散の影響で特にデータレートが速くなり、特にギガビットクラスのデータ伝送になると長距離伝送が不可能であるという問題を有していた。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するものであり、低コストなＦＰレーザのようなマルチモードレーザダイオードを使用して、低コスト化かつ長距離伝送を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は上記目的を達成するために、第１のマルチモードレーザダイオードのレーザ光を送信信号により変調し、ＷＤＭフィルタにより多重化してシングルモードファイバを介して相手先光送受信モジュールに送信するとともに、前記相手先光送受信モジュールの第２のマルチモードレーザダイオードにより変調されて前記シングルモードファイバを介して伝送されてきた光信号を前記ＷＤＭフィルタにより分離してフォトダイオードに出力する光送受信モジュールであって、
前記第１、第２のマルチモードレーザダイオードのレーザ光の波長は、常温（２５℃）において前記シングルモードファイバの零分散波長の１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長であり、
前記ＷＤＭフィルタは、前記２つの波長を多重及び分離する特性を有する構成とした。
上記構成により、低コストなＦＰレーザのようなマルチモードレーザダイオードを使用して、低コスト化かつ長距離伝送を実現することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光送受信モジュールにおいて、前記第１、第２のマルチモードレーザダイオードのスペクトル線幅が３ｎｍ以下であることを特徴とする。
上記構成により、データ信号をより長距離伝送することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光送受信モジュールにおいて、前記ＷＤＭフィルタが、前記２つの波長を１．３１μｍ付近で急峻に多重及び分離する特性を有することを特徴とする。
上記構成により、データ信号をより長距離伝送することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明の光トランシーバは、請求項１から３のいずれか１つに記載の光送受信モジュールと、
送信するデータ信号を増幅して前記第１のマルチモードレーザダイオードを駆動するレーザドライバ回路と、
前記フォトダイオードにより光電変換されたデータ信号を増幅する増幅回路とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明の双方向光伝送システムは、請求項４に記載の２つの光トランシーバを前記シングルモードファイバを介して接続したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、従来のものと同一又は共通の機能を発揮する部分については同一の符号を用いるものとする。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光送受信モジュール４、１１、光トランシーバ７、１４、データ信号一芯双方向伝送システム１６の構成を示すブロック図である。光トランシーバ７はレーザドライバ回路５と、増幅回路６と光送受信モジュール４により構成され、光送受信モジュール４は１．３μｍマルチモードレーザダイオード１と、フォトダイオード２とＷＤＭフィルタ３により構成されている。
【００１５】
一方、光トランシーバ７と対向する光トランシーバ１４は、増幅回路１２と、レーザドライバ回路１３と光送受信モジュール１１により構成され、光送受信モジュール１１は１．３／１．５５μｍＷＤＭフィルタ８と、フォトダイオード９と、１．３μｍマルチモードレーザダイオード１０により構成されている。そして、光トランシーバ７、１４の各光送受信モジュール４、１１は、１．３μｍ零分散ファイバ１５を介して接続され、データ信号一芯双方向伝送システム１６が構成されている。
【００１６】
次にその動作について説明する。光トランシーバ７から光トランシーバ１４への信号（ここでは下り信号とする）の流れについて説明する。光トランシーバ７に入力されたデータ信号は、レーザドライバ回路５に入力されて１．３μｍマルチモードレーザダイオード１を変調し、変調光はＷＤＭフィルタ３を通過し、１．３μｍ零分散ファイバ（シングルモードファイバ）１５を用いて伝送される。１．３μｍ零分散ファイバ１５を用いて伝送された信号は、光トランシーバ１４に入力され、ＷＤＭフィルタ８を通過したのち、フォトダイオード９で光／電気変換されたのち、増幅回路１２で所定レベルまで増幅される。
【００１７】
一方、光トランシーバ１４から光トランシーバ７への信号（ここでは上り信号とする）の流れについて説明すると、光トランシーバ１４に入力されたデータ信号は、レーザドライバ回路１３に入力されて１．３μｍマルチモードレーザダイオード１０を変調し、変調光はＷＤＭフィルタ８を通過し、１．３μｍ零分散ファイバ（シングルモードファイバ）１５を用いて伝送される。１．３μｍ零分散ファイバ１５を用いて伝送された信号は、光トランシーバ７に入力され、ＷＤＭフィルタ３を通過したのち、フォトダイオード２で光／電気変換されたのち、増幅回路６で所定レベルまで増幅される。
【００１８】
そして、上り信号と下り信号の伝送に用いる１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０の波長は、図２に示すようにシングルモードファイバ１５の零分散波長１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長である。また、上り／下り信号光を多重分離する機能を有するＷＤＭフィルタ３、８は、図３（ａ）に示すように一端にポート１を、他端にポート２、ポート３を有していて、図３（ｂ）、（ｃ）に示すような１．３１μｍ付近で多重／分離する機能を有している。ＦＰレーザなどのマルチモードレーザダイオードは、温度に対しての波長変化は０．５ｎｍ／℃であり、例えば、環境温度が０〜６０℃の変化に対して波長は３０ｎｍ程度変化することになる。よって、ＦＰレーザの常温での波長は１２８５ｎｍ、１３３５ｎｍとし、ＷＤＭフィルタの特性は、１２７０〜１３００ｎｍと１３２０〜１３５０ｎｍの通過特性にすればよい。
【００１９】
以上のように本実施の形態１によれば、上り信号と下り信号をシングルモードファイバ１５の零分散波長１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長を有する１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０を使って多重し伝送することで、低コストな一芯双方向伝送するための光送受信モジュール４、１１、光トランシーバ７、１４、データ信号一芯双方向伝送システム１６が実現できる。
【００２０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の光送受信モジュール、光トランシーバ、データ信号一芯双方向伝送システムは、実施の形態１の光送受信モジュール、光トランシーバ、データ信号一芯双方向伝送システムにおいて、データ信号を送信する１．３μｍ帯のＦＰレーザなどの１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０は、スペクトル線幅が３ｎｍ以下に規定したものである。
【００２１】
図４（ａ）は、ファーストイーサ信号（１２５Ｍｂ／ｓ）の５０ｋｍ、１００ｋｍ伝送において、横軸に波長分散量と縦軸にＢＥＲ＝１０−１２におけるパワーペナルティの関係を送信光のスペクトル線幅をパラメータに計算した結果を示す。また図４（ｂ）はギガビットイーサ信号（１．２５Ｇｂ／ｓ）伝送において、伝送距離をアクセス系での最大距離である２０ｋｍとした場合、横軸に波長分散量と縦軸にＢＥＲ＝１０−１２におけるパワーペナルティの関係を送信光のスペクトル線幅をパラメータに計算した結果を示す。
【００２２】
図４から分かるように送信光の変調スペクトル線幅を３ｎｍ以下にすれば、１２５Ｍｂ／ｓ伝送では、長距離伝送した場合でもパワーペナルティを低減できるほか、１．２５Ｇｂ／ｓの伝送でも分散量４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでパワーペナルティ１ｄＢ以下を実現できる。分散量４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍは、光ファイバのバラツキにもよるが、およそ１２７０〜１３５０ｎｍで実現でき、実施の形態１で記載したフィルタ特性とＦＰレーザの波長を用いれば、この波長範囲内に収まるシステムが構築できる。すなわち、送信光の変調スペクトル線幅を３ｎｍ以下と規定すると、伝送距離をアクセス系の最大伝送距離２０ｋｍにおいてパワーペナルティ１ｄＢ以下の良好な特性が得られる。
【００２３】
以上のように本実施の形態２によれば、上り信号と下り信号をシングルモードファイバ１５の零分散波長１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長を有する１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０を使って多重し、更に１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０からの送信光の変調スペクトル幅を３ｎｍ以下にすることにより、ギガビットイーサ信号などの１．２５Ｇｂ／ｓ程度の信号をマルチモードレーザダイオードを用いて２０ｋｍ程度までの伝送距離において高品質な一芯双方向伝送を実現することができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における光送受信モジュール、光トランシーバ、データ信号一芯双方向伝送システムに用いるＷＤＭフィルタ３、８の特性の一例を示したものである。実施の形態３の構成は、実施の形態１、２と同じであり、ＷＤＭフィルタ３、８の特性が実施の形態１、２に比べて急峻である特徴を有する。
【００２５】
次にその動作については、実施の形態１、２と同じであるため省略する。ＷＤＭフィルタ３、８の特性を図５のように急峻にすることにより、送信レーザダイオードに許容される波長変化の範囲を拡大することができる。図５に示すように透過帯域を３５ｎｍとすることにより、ＦＰレーザに代表される１．３μｍマルチモードレーザダイオード１、１０は、温度に対する波長変動が約０．５ｎｍ／℃であり、温度範囲は０〜７０℃まで許容できる。このように、許容される波長範囲の増大は、動作温度の拡大につながるほか、ＦＰレーザの常温における中心波長のバラツキの許容範囲は広がり、レーザダイオードの歩留まり向上につながる。
【００２６】
以上のように本実施の形態３によれば、ＷＤＭフィルタ３、８の多重／分離特性を急峻にすることにより、実施の形態１に比べて送信レーザダイオードに許容される波長変化範囲を拡大することができ、動作温度を拡大、歩留まりを向上することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１の光送受信モジュールによれば、上り信号と下り信号をシングルモードファイバの零分散波長１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長を有するマルチモードレーザダイオードを使って多重し伝送することにより、低コストでデータ信号を長距離に双方向伝送することができる効果を有する。
また、本発明の請求項２の光送受信モジュールによれば、請求項１の効果に加えて、マルチモードレーザダイオードからの送信光の変調スペクトル線幅を３ｎｍ以下にすることにより、ギガビットイーサ信号などの１．２５Ｇｂ／ｓ程度の信号をマルチモードレーザダイオードを用いて２０ｋｍ程度までの伝送距離において高品質な一芯双方向伝送を実現することができる効果を有する。
また、本発明の請求項３の光送受信モジュールによれば、請求項１、２の効果に加えて、ＷＤＭフィルタの多重／分離特性を急峻にすることにより、送信レーザダイオードに許容される波長変化範囲を拡大することができ、動作温度を拡大、レーザダイオードの歩留まりを向上することができる効果を有する。
また、本発明の請求項４の光トランシーバ、請求項５の双方向光伝送システムによれば、上り信号と下り信号をシングルモードファイバの零分散波長１．３１μｍを中心に３０ｎｍ程度離れた波長を有するマルチモードレーザダイオードを使って多重し伝送することで、低コストでデータ信号を長距離に一芯双方向伝送することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光送受信モジュール、光トランシーバ、及び双方向伝送システムの実施の形態１における構成を示すブロック図
【図２】図１の一芯双方向伝送に用いる波長を示す説明図
【図３】（ａ）図１のＷＤＭフィルタのポートを示す説明図
（ｂ）図３（ａ）のポート１からポート２の方向の多重／分離特性の一例を示す説明図
（ｃ）図３（ａ）のポート１からポート３の方向の多重／分離特性の一例を示す説明図
【図４】（ａ）ファーストイーサ信号伝送における分散量とパワーペナルティの関係を示す説明図
（ｂ）ギガビットイーサ信号伝送における分散量とパワーペナルティの関係を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態３のＷＤＭフィルタの多重／分離特性の一例を示す説明図
【図６】従来の光送受信モジュール、光トランシーバ、及びデータ信号一芯双方向伝送システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
１，１０　１．３μｍマルチモードレーザダイオード
２，９　フォトダイオード
３，８　ＷＤＭフィルタ
４，１１　光送受信モジュール
５，１３　レーザドライバ回路
６，１２　増幅回路
７，１４　光トランシーバ
１５　シングルモード光ファイバ
１６　データ信号一芯双方向伝送システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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