(57)【要約】【課題】個別の波長制御を不要とし、また、コヒーレント（ホモダインあるいはヘテロダイン検波）検波における局発光について高精度な周波数制御を容易に実現する。【解決手段】光ファイバ波長多重伝送システムにおいて、第１の伝送装置は、上り信号用の複数の光とロッキング用の光とを発生させ、ロッキング用の光について、波長を片側にΔλだけシフトさせ、第２の伝送装置は、第１の伝送装置から送信されたロッキング用の光につき、局発光を用いてヘテロダイン検波を行い、局発光を含む複数の光を発生させ、局発光を含む複数の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させ、ヘテロダイン検波においてΔλに対応するΔｆが検波されるように局発光を制御する、ように構成する。【選択図】          図１
2005012448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の伝送装置と前記第１の伝送装置に光ファイバで接続された第２の伝送装置とを有する光ファイバ波長多重伝送システムにおいて、
前記第１の伝送装置は、
上り信号用の複数の光とロッキング用の光とを発生させ、前記上り信号用の複数の光の波長および前記ロッキング用の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させる第１の多波長発生手段と、
前記第１の多波長発生手段で発生したロッキング用の光について、波長を片側にΔλだけシフトさせる単側波帯変調手段と、
を具備し、
前記第２の伝送装置は、
前記第１の伝送装置から送信されたロッキング用の光につき、局発光を用いてヘテロダイン検波を行うヘテロダイン検波手段と、
前記局発光を含む複数の光を発生させ、前記局発光を含む複数の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させ、前記ヘテロダイン検波手段において前記Δλに対応するΔｆが検波されるように前記局発光を制御する第２の多波長発生手段と、
を具備する、
ことを特徴とする光ファイバ波長多重伝送システム。
【請求項２】
上り信号または下り信号の検波方式を、強度変調直接検波方式（ＩＭ−ＤＤ方式）または位相ダイバーシティ形のホモダイン検波方式とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ波長多重伝送システム。
【請求項３】
前記第２の多波長発生器が発生させる複数の光は、下り信号用の光であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ波長多重伝送システム。
【請求項４】
第１の伝送装置と前記第１の伝送装置に光ファイバで接続された第２の伝送装置とを有し、上り信号および下り信号の検波方式がヘテロダイン検波方式である光ファイバ波長多重伝送システムにおいて、
前記第１の伝送装置は、
上り信号用の複数の光とロッキング用の光とを発生させ、前記上り信号用の複数の光の波長および前記ロッキング用の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させる第１の多波長発生手段、
を具備し、
前記第２の伝送装置は、
前記第１の伝送装置から送信されたロッキング用の光につき、局発光を用いてヘテロダイン検波を行うヘテロダイン検波手段と、
前記第１の多波長発生手段で発生した複数の光のそれぞれに対して波長がΔλだけシフトした光をそれぞれ発生させ、前記発生させた光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させ、前記局発光として前記ヘテロダイン検波手段に入力される前記複数の光のうちのいずれか１つを前記ヘテロダイン検波手段において前記Δλに対応するΔｆが検波されるように制御する第２の多波長発生手段と、
を具備する、
ことを特徴とする光ファイバ波長多重伝送システム。
【請求項５】
前記第２の多波長発生手段が発生させる複数の光は、下り信号用の光であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ波長多重伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポイントツーポイント状の光伝送を波長多重（ＷＤＭ）の下で行う光ファイバ波長多重伝送システムに関し、特に、強度変調直接検波方式（ＩＭ−ＤＤ方式）、ホモダイン検波方式、およびヘテロダイン検波方式における周波数のロッキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ波長多重伝送システムにおける検波方式としては、強度変調直接検波方式（ＩＭ−ＤＤ方式）や、ホモダイン検波方式や、ヘテロダイン検波方式がよく知られている。以下、これら検波方式について簡単に説明する。
【０００３】
ＩＭ−ＤＤ方式は、光ファイバ波長多重伝送システムにおいて現在最も用いられている検波方式である。ＩＭ−ＤＤ方式を採用する光ファイバ波長多重伝送システムでは、図７に示すように、各レーザダイオード（ＬＤ）の波長が独立した個別の波長制御部により制御され、所望の波長に維持される。波長の制御方法は各種存在するが、一例を挙げると、エタロンを用いた透過波長特性のスロープ部分による制御方法がある。この制御方法による波長制御精度は０．０１ｎｍ内外である。この波長変化分を周波数の変化分であらわすと１．５５μｍ帯においては１．２５ＧＨｚ程度となる（非特許文献１参照）。
【０００４】
ホモダイン検波方式は、受信したい光と同じ波長・同じ位相の光を使う方式であり、位相ダイバーシティ形のホモダイン検波方式とは、受信したい光と同じ波長の光（位相は同じでなくてもよい）を使う方式である（非特許文献２、非特許文献３参照）。
【０００５】
ヘテロダイン検波方式は、受信したい光の波長から少しずれた波長の光を使う方式である（非特許文献２、非特許文献３参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
木本他、「波長ロッカー内臓、高出力ＤＦＢレーザモジュール」、２００３年電子情報通信学会総合大会、ＳＣ−６−５，  ｐｐ．ｓ−８４〜８５．
【非特許文献２】
Ｌ．Ｇ．Ｋａｚｏｖｓｋｙ，“Ｂａｌａｎｃｅｄ  ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐｓ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｏｍｏｄｙｎｅ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ：  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ，  ｄｅｓｉｇｎ  ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ，  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ  ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ”，  Ｆｅｂ．１９８６、ＩＥＥＥ  Ｊ．  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ、ｖｏｌ．ＬＴ−４、ｎｏ．２、ｐｐ．１８２−１９５
【非特許文献３】
Ａ．Ｗ．Ｄａｖｉｓ，  Ｍ．Ｊ．Ｐｅｔｔｉｔｔ，  Ｊ．Ｐ．Ｋｉｎｇ，ａｎｄ  Ｓ．Ｗｒｉｇｈｔ，“Ｐｈａｓｅ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ”、Ａｐｒｉｌ．１９８７、ＩＥＥＥ  Ｊ．  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ，  ｖｏｌ．ＬＴ−５，  ｎｏ．４，  ｐｐ．５６１−５７２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバ波長多重伝送システムにおいては、現在、波長多重度を増大させ２５ＧＨｚ以下の間隔で光を多重することが要求されている。したがって、今後は、従来よりも高い精度で波長制御を行わなければならなくなる。よって、ＩＤ−ＭＭ方式を採用する従来の光ファイバ波長多重伝送システムでは、全ての波長について高精度の制御装置を設ける必要性が生じ、高コスト化が避けられない。
【０００８】
また、ホモダイン検波方式を採用する光ファイバ波長多重伝送システムは、高感度、高波長選択性などの点で優れたシステムではあるものの、研究成果が中心で実用化が困難である。というのも、ホモダイン検波方式では、伝送された信号の周波数と等しい周波数を有する局発光を、全ての波長について用意しなければならないからである。
【０００９】
また、ヘテロダイン検波方式を採用する光ファイバ波長多重伝送システムは、ホモダイン検波に次ぐ高感度なシステムではあるものの、研究成果が中心で実用化が困難である。というのも、ヘテロダイン検波方式では、伝送された信号と中間周波数分だけ異なる局発光を全ての波長について用意しなければならないからである。
そこで、かかる事情に鑑み、本発明は、個別の波長制御が不要であり、また、コヒーレント（ホモダインあるいはヘテロダイン検波）検波における局発光について高精度な周波数制御を容易に実現できる光ファイバ波長多重伝送システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
【００１１】
第１の発明は、第１の伝送装置と前記第１の伝送装置に光ファイバで接続された第２の伝送装置とを有する光ファイバ波長多重伝送システムにおいて、前記第１の伝送装置は、上り信号用の複数の光とロッキング用の光とを発生させ、前記上り信号用の複数の光の波長および前記ロッキング用の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させる第１の多波長発生手段と、前記第１の多波長発生手段で発生したロッキング用の光について、波長を片側にΔλだけシフトさせる単側波帯変調手段と、を具備し、前記第２の伝送装置は、前記第１の伝送装置から送信されたロッキング用の光につき、局発光を用いてヘテロダイン検波を行うヘテロダイン検波手段と、前記局発光を含む複数の光を発生させ、前記局発光を含む複数の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させ、前記ヘテロダイン検波手段において前記Δλに対応するΔｆが検波されるように前記局発光を制御する第２の多波長発生手段と、を具備する、ことを特徴とする光ファイバ波長多重伝送システムである。
【００１２】
第２の発明は、上り信号または下り信号の検波方式を、強度変調直接検波方式（ＩＭ−ＤＤ方式）または位相ダイバーシティ形のホモダイン検波方式とすることを特徴とする第１の発明に係る光ファイバ波長多重伝送システムである。
【００１３】
第３の発明は、前記第２の多波長発生器が発生させる複数の光は、下り信号用の光であることを特徴とする第１の発明または第２の発明に係る光ファイバ波長多重伝送システムである。
【００１４】
第４の発明は、第１の伝送装置と前記第１の伝送装置に光ファイバで接続された第２の伝送装置とを有し、上り信号および下り信号の検波方式がヘテロダイン検波方式である光ファイバ波長多重伝送システムにおいて、前記第１の伝送装置は、上り信号用の複数の光とロッキング用の光とを発生させ、前記上り信号用の複数の光の波長および前記ロッキング用の光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させる第１の多波長発生手段、を具備し、前記第２の伝送装置は、前記第１の伝送装置から送信されたロッキング用の光につき、局発光を用いてヘテロダイン検波を行うヘテロダイン検波手段と、前記第１の多波長発生手段で発生した複数の光のそれぞれに対して波長がΔλだけシフトした光をそれぞれ発生させ、前記発生させた光の波長を周波数間隔を一定に保ちながら一括して変化させ、前記局発光として前記ヘテロダイン検波手段に入力される前記複数の光のうちのいずれか１つを前記ヘテロダイン検波手段において前記Δλに対応するΔｆが検波されるように制御する第２の多波長発生手段と、を具備する、ことを特徴とする光ファイバ波長多重伝送システムである。
【００１５】
第５の発明は、前記第２の多波長発生手段が発生させる複数の光は、下り信号用の光であることを特徴とする第４の発明に係る光ファイバ波長多重伝送システムである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ＩＭ−ＤＤ方式）を示す図である。
【００１８】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ＩＭ−ＤＤ方式）の構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ＩＭ−ＤＤ方式）においては、伝送装置１と伝送装置２とが上り伝送路を構成する光ファイバＡと下り伝送路を構成する光ファイバＢとによって接続されている。
【００２０】
伝送装置１は送信部１−１と受信部１−２とを備え、伝送装置２は送信部２−１と受信部２−２とを備える。
【００２１】
伝送装置１が備える送信部１−１は、多波長発生器１−１−１と、この多波長発生器１−１−１から出力される複数の光（波長λ１１〜λ１ｎ）を分波する分波器１−１−２と、分波器１−１−２から出力される複数の光（波長λ１１〜λ１ｎ）のうちの１つ（第１の実施の形態においては、波長λ１１の光）について波長を片側にΔλだけシフトさせる単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３と、分波器１−１−２から出力される複数の光（波長λ１１〜λ１ｎ）のうち単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３において波長をシフトされていない光（第１の実施の形態においては、波長λ１２〜λ１ｎの光）をそれぞれ変調する複数の上り送信信号変調器１−１−４と、単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３から出力される光と上り送信信号変調器１−１−４から出力される光とを合波する合波器１−１−５と、合波器１−１−５から出力される光を増幅する光増幅器１−１−６と、を具備している。
【００２２】
伝送装置１が備える受信部１−２は、伝送装置２が備える送信部２−１からの光を増幅する光増幅器１−２−１と、光増幅器１−２−１から出力される光を分波する分波器１−２−２と、分波器１−２−２から出力される複数の波長（λ２１〜λ２ｎ）の光をそれぞれ受信する複数のＩＭ−ＤＤ受信器１−２−３と、を具備している。
【００２３】
また、伝送装置２が備える送信部２−１は、多波長発生器２−１−１と、この多波長発生器２−１−１から出力される複数の光（波長λ２１〜λ２ｎ）を分波する分波器２−１−２と、分波器２−１−２から出力される複数の光（波長λ２１〜λ２ｎ）をそれぞれ変調する複数の下り送信信号変調器２−１−４と、下り送信信号変調器２−１−４から出力される複数の光を合波する合波器２−１−５と、合波器２−１−５から出力される光を増幅する光増幅器２−１−６と、を具備している。
【００２４】
伝送装置２が備える受信部２−２は、伝送装置１が備える送信部１−１からの光を増幅する光増幅器２−２−１と、光増幅器２−２−１から出力される光を分波する分波器２−２−２と、分波器２−２−２から出力される複数の光（波長λ１１＋Δλ、λ１２〜λ１ｎ）のうち波長（λ１２〜λ１ｎ）の光をそれぞれ受信する複数のＩＭ−ＤＤ受信器２−２−３と、を具備している。
【００２５】
以上の構成に加えて、伝送装置２は、受信部２−２の分波器２−２−２から出力される複数の光（波長λ１１＋Δ１λ、λ１２〜λ１ｎ）のうちの波長λ１１＋Δλの光と、送信部２−１の分波器２−１−２から出力される波長λ２１の光と、を合波する光カプラ２−３を備える。さらに、伝送装置２は、光カプラ２−３からの光を入力されるフォトダイオード（ＰＤ）２−４と、このフォトダイオード（ＰＤ）２−４に接続され、送信部２−１が備える多波長発生器２−１−１に信号を出力する周波数弁別器２−５と、を有している。
【００２６】
つぎに、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ＩＭ−ＤＤ方式）の動作について説明する。
【００２７】
伝送装置１の送信部１−１が具備する多波長発生器１−１−１から出力される複数光（波長λ１１〜λ１ｎ）は、分波器１−１−２で分波される。
【００２８】
分波器１−１−２で分波された光（波長λ１１〜λ１ｎ）のうち、波長λ１１の光は単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３に入力され、波長λ１２〜λ１ｎの光は複数の上り送信信号変調器１−１−４にそれぞれ入力される。
【００２９】
単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３に入力された光は、片側にのみΔλ（周波数で言えばΔｆ）だけ波長をシフトされて波長（λ１１＋Δλ）の光となり、合波器１−１−５に出力される。
【００３０】
複数の上り送信信号変調器１−１−４にそれぞれ入力された波長λ１２〜λ１ｎの光は、それぞれＩＭ−ＤＤ方式に従って強度変調され、合波器１−１−５に出力される。
【００３１】
合波器１−１−５に出力された波長λ１１＋Δλの光と波長λ１２〜λ１ｎの光とは、合波器１−１−５において合波された後、光増幅器１−１−６で増幅され、上り伝送路を構成する光ファイバＡを介して伝送装置２に送信される。
【００３２】
光ファイバＡを介して伝送装置１から送信された光は、光増幅器２−２−１で増幅され、分波器２−２−２で分波される。
【００３３】
分波された光のうち波長λ１２〜λ１ｎの光は、ＩＭ−ＤＤ受信器２−２−３に入力される。
【００３４】
他方、分波された光のうち波長λ１１＋Δλの光は、光カプラ２−３において送信部２−１の分波器２−１−２から光カプラ２−１−７を介して出力される波長λ２１の光と合波され、フォトダイオード（ＰＤ）２−４でヘテロダイン検波される。
【００３５】
ここで、フォトダイオード（ＰＤ）の出力信号から直流成分と２倍高調波成分とを除去した成分をｉ（ｔ）とすると、
【００３６】
【数１】
2005012448.tif 000003
【００３７】
となる。ηは光電変換時の量子効率、ｅは電子の電荷量、ｈはプランクの定数、ｆ１１は波長λ１１に対応する光の振動数、ｆ２１は波長λ２１に対応する光の振動数、Ｐｓは受信光信号のＰＤへの入力パワー、ＰＬＯは局発光のＰＤへの入力パワーである。
【００３８】
この  ｉ（ｔ）が周波数弁別器２−５に入力され、周波数弁別器２−５は、ｆ１１＋Δｆ−ｆ２１に比例した電圧値を検出する。
【００３９】
周波数弁別器２−５が検出した電圧値は、伝送装置２の送信部２−１が備える多波長発生器２−１−１に入力される。
【００４０】
ここで、ｆ１１とｆ２１とがロッキングされている場合、すなわち、ｆ１１＝ｆ２１の場合には、単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３でシフトさせた波長Δλに対応する周波数Δｆに比例した電圧値が周波数弁別器２−５で検出される。
【００４１】
そこで、多波長発生器２−１−１は、λ１１とλ２１とをロッキングするために、すなわち、λ１１＝λ２１とするために、周波数弁別器２−５から入力される電圧値が周波数Δｆに比例した電圧になるように、波長λ２１（周波数ｆ２１）を制御する。なお、単側波帯（ＳＳＢ）変調器１−１−３であらかじめΔλの片側周波数シフトを行っていないと、上記数１からも明らかなように、（ｆ１１＋Δｆ−ｆ２１）におけるｆ１１とｆ２１の大小関係が不確定となり制御が困難となる。
【００４２】
多波長発生器２−１−１は、発生させる複数の光について、周波数間隔を一定の状態に保ちながら波長を変化させる。
【００４３】
したがって、多波長発生器２−１−１において波長λ２１を制御して波長λ１１にロッキングさせると、λ２２〜λ２ｎも制御されて、それぞれλ１２〜λ１ｎにロッキングされる。
【００４４】
このような作用を奏する多波長発生器の構成としては、たとえば、種光源からの光を周波数変調や振幅変調により複数化する構成や、モード同期半導体レーザへの注入電流あるいは注入光により同期させる構成、さらには光ファイバの非線形性を利用したスーパーコンティニウム光源による構成が、考えられる。
【００４５】
ただし、本発明における多波長発生器の構成は上記構成に何ら限定されるものではない。本発明における多波長発生器としては、種光源の波長を変化させると、発生させる複数の光について、周波数間隔を一定の状態に保ちながら波長を変化させる構成（すなわち、ソースである種光源の波長を制御すると全体の波長が一括して制御される構成）を有するもの（図６）、または、種光源以外でも多波長発生部の温度や電圧等を制御すると全ての波長が一括して制御される構成を有するもの（図示せず）であれば、どのタイプを用いても全く構わない。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ホモダイン方式）を示す図である。
【００４７】
まず、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ホモダイン方式）の構成について説明する。
【００４８】
図２に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ホモダイン方式）においては、伝送装置３と伝送装置４とが上り伝送路を構成する光ファイバＡと下り伝送路を構成する光ファイバＢとによって接続されている。
【００４９】
伝送装置３は送信部３−１と受信部３−２とを備え、伝送装置４は送信部４−１と受信部４−２とを備える。
【００５０】
伝送装置３が備える送信部３−１は、多波長発生器３−１−１と、この多波長発生器３−１−１から出力される複数の光（波長λ３１〜λ３ｎ）を分波する分波器３−１−２と、分波器３−１−２から出力される複数の光（波長λ３１〜λ３ｎ）のうちの１つ（第２の実施の形態においては、波長λ３１の光）について波長を片側にΔλだけシフトさせる単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３と、分波器３−１−２から出力される複数の光（波長λ３１〜λ３ｎ）のうち単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３において波長をシフトされていない光（第２の実施の形態においては、波長λ３２〜λ３ｎの光）をそれぞれ変調する複数の上り送信信号変調器３−１−４と、単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３から出力される光と上り送信信号変調器３−１−４から出力される光とを合波する光カプラ３−１−５と、光カプラ３−１−５から出力される光を増幅する光増幅器３−１−６と、を具備している。
【００５１】
伝送装置３が備える受信部３−２は、伝送装置４が備える送信部４−１からの光を増幅する光増幅器３−２−１と、光増幅器３−２−１から出力される光を分岐する光カプラ３−２−２と、光カプラ３−２−２から出力される光を光カプラ３−１７で分岐された波長λ３１〜λ３ｎの光を光カプラ３−２−２で分岐された光に合流させる光カプラ３−２−４と、光カプラ３−２−４からの光をそれぞれホモダイン検波する複数のホモダイン受信器３−２−３と、を具備している。
【００５２】
また、伝送装置４が備える送信部４−１は、多波長発生器４−１−１と、この多波長発生器４−１−１から出力される複数の光（波長λ４１〜λ４ｎ）を分波する分波器４−１−２と、分波器４−１−２から出力される複数の光（波長λ４１〜λ４ｎ）をそれぞれ変調する複数の下り送信信号変調器４−１−４と、下り送信信号変調器４−１−４から出力される複数の光を合波する光カプラ４−１−５と、光カプラ４−１−５から出力される光を増幅する光増幅器４−１−６と、を具備している。
【００５３】
伝送装置４が備える受信部４−２は、伝送装置３が備える送信部３−１からの光を増幅する光増幅器４−２−１と、光増幅器４−２−１から出力される光を分岐する光カプラ４−２−２と、光カプラ４−２−２から出力される光を光カプラ４−１−８で分岐された光に合流させる光カプラ４−２−４と、光カプラ４−２−４からの光をそれぞれホモダイン検波する複数のホモダイン受信器４−２−３と、を具備している。
【００５４】
以上の構成に加えて、伝送装置４は、受信部４−２の光カプラ４−２−２から出力される光と、送信部２−１の分波器２−１−２から出力される波長λ４１の光と、を合波する光カプラ４−３を備える。さらに、伝送装置４は、光カプラ４−３からの光をヘテロダイン検波するフォトダイオード（ＰＤ）４−４と、このフォトダイオード（ＰＤ）４−４に接続され、送信部４−１が備える多波長発生器４−１−１に信号を出力する周波数弁別器４−５と、を有している。
【００５５】
つぎに、本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ホモダイン方式）の動作について説明する。
【００５６】
なお、通常のホモダイン検波システムにおいては、周波数のロッキングと位相のロッキングとが必要となるが、第２の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ホモダイン方式）においては、ホモダイン受信器３−２−３、４−２−３における検波方式を位相ダイバーシティ形のホモダイン検波方式としている。したがって、第２の実施の形態においては、位相のロッキングが不要となり周波数のロッキングのみが必要となる。
【００５７】
伝送装置３の送信部３−１が具備する多波長発生器３−１−１から出力される複数光（波長λ３１〜λ３ｎ）は、分波器３−１−２で分波される。
【００５８】
分波器３−１−２で分波された光（波長λ３１〜λ３ｎ）のうち、波長λ３１の光は単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３に入力され、波長λ３２〜λ３ｎの光は複数の上り送信信号変調器３−１−４にそれぞれ入力される。
【００５９】
単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３に入力された光は、片側にのみΔλ（周波数で言えばΔｆ）だけ波長をシフトされて波長（λ３１＋Δλ）の光となり、光カプラ３−１−５に出力される。
【００６０】
複数の上り送信信号変調器３−１−４にそれぞれ入力された波長λ１２〜λ１ｎの光は、それぞれホモダイン方式に従って変調され、光カプラ３−１−５に出力される。
【００６１】
光カプラ３−１−５に出力された波長λ３１＋Δλの光と波長λ３２〜λ３ｎの光とは、光カプラ３−１−５において合波された後、光増幅器３−１−６で増幅され、上り伝送路を構成する光ファイバＡを介して伝送装置４に送信される。
【００６２】
光ファイバＡを介して伝送装置３から送信された光は、光増幅器４−２−１で増幅され、光カプラ４−２−２で分岐される。
【００６３】
分岐された光は、光カプラ４−２−４において、光カプラ４−１−８からの波長λ４２〜λ４ｎの光と合波され、ホモダイン受信器４−２−３でホモダイン検波される。
【００６４】
他方、分岐された光のうちの１つは、光カプラ４−３において送信部４−１の分波器４−１−２から光カプラ４−１−７を介して出力される波長λ４１の光と合波され、フォトダイオード（ＰＤ）４−４でヘテロダイン検波される。
【００６５】
ここで、フォトダイオード（ＰＤ）の出力信号から直流成分と２倍高調波成分とを除去した成分をｉ（ｔ）とすると、
【００６６】
【数２】
2005012448.tif 000004
【００６７】
となる。ηは光電変換時の量子効率、ｅは電子の電荷量、ｈはプランクの定数、ｆ３１は波長λ３１に対応する光の振動数、ｆ４１は波長λ４１に対応する光の振動数、Ｐｓは受信光信号のＰＤへの入力パワー、ＰＬＯは局発光のＰＤへの入力パワーである。
【００６８】
この  ｉ（ｔ）が周波数弁別器４−５に入力され、周波数弁別器４−５は、ｆ３１＋Δｆ−ｆ４１に比例した電圧値を検出する。
【００６９】
周波数弁別器４−５が検出した電圧値は、伝送装置４の送信部４−１が備える多波長発生器４−１−１に入力される。
【００７０】
ここで、ｆ３１とｆ４１とがロッキングされている場合、すなわち、ｆ３１＝ｆ４１の場合には、単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３でシフトさせた波長Δλに対応する周波数Δｆに比例した電圧値が周波数弁別器４−５で検出される。
【００７１】
そこで、多波長発生器４−１−１は、λ３１とλ４１とをロッキングするために、すなわち、λ３１＝λ４１とするために、周波数弁別器４−５から入力される電圧値が周波数Δｆに比例した電圧になるように、波長λ４１（周波数ｆ４１）を制御する。なお、単側波帯（ＳＳＢ）変調器３−１−３であらかじめΔλの片側周波数シフトを行っていないと、上記数２からも明らかなように、（ｆ３１＋Δｆ−ｆ４１）におけるｆ３１とｆ４１の大小関係が不確定となり制御が困難となる。
【００７２】
多波長発生器４−１−１は、発生させる複数の光について、周波数間隔を一定の状態に保ちながら波長を変化させる。
【００７３】
したがって、多波長発生器４−１−１において波長λ４１を制御して波長λ３１にロッキングさせると、λ４２〜λ４ｎも制御されて、それぞれλ３２〜λ３ｎにロッキングされる。
【００７４】
このような作用を奏する多波長発生器は、第１の実施の形態における多波長発生器を用いて実現することができる。
【００７５】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、上り光信号の波長と下り光信号の波長を、容易に、また、高精度にロッキングすることができる。
【００７６】
また、第２の実施の形態によれば、ホモダイン受信器３−２−３、４−２−３でホモダイン検波するために用いる光を、容易に、また、高精度にロッキングすることができる。
【００７７】
なお、第２の実施の形態においては、ホモダイン検波に必要な局発光として送信用多波長発生器３−１−１、４−１−１からの光を分岐利用しているが、本発明においては、独立した多波長発生器（図示せず）を伝送装置３側および伝送装置４側に設けて、これら独立した多波長発生器（図示せず）からの光をそれぞれ局発光として、それぞれホモダイン検波を行うことができる。この場合には、伝送装置４側における独立した多波長発生器（図示せず）を、周波数弁別器４−５の出力信号を用いて制御する。独立した多波長発生器（図示せず）を用いてホモダイン検波を行う場合には、ホモダイン受信器３−２−３、４−２−３でホモダイン検波するために用いる光を、容易に、また、高精度にロッキングすることができる。
【００７８】
図３は、第１の実施の形態または第２の実施の形態におけるＳＳＢ変調部の構成例を示す図である。
【００７９】
図３に示すように、ｆの周波数である光を通常の光位相変調器で周波数Δｆの正弦波で変調すると図４（ａ）のようにキャリア周波数λの両サイドにΔλの間隔で複数の光スペクトルが得られる。図４（ａ）は変調指数を２とした場合である。
【００８０】
各スペクトルの振幅は、よく知られた周波数変調の原理により第１種のｎ次ベッセル関数であらわされる。そこで、図３のように光フィルタによりλ＋Δλの成分だけ抽出すると図４（ｂ）のような単側波帯（ＳＳＢ）のスペクトルが得られる。あるいは、ＳＳＢ変調専用のデバイスを用いても良い。
【００８１】
片側のみに波長をシフトさせた信号（λ＋Δλ）と他の複数の伝送用波長を波長多重して上り側伝送路に送出される光スペクトルは図５のようになる。
【００８２】
ここで波長シフトΔλと対応する周波数の変化分Δλの間には、
【００８３】
【数３】
2005012448.tif 000005
【００８４】
という関係式があり、波長変化分と周波数変化分は一対一に対応している。例としてΔλ＝０．１ｎｍの場合、１．５５μｍ帯においては、Δλ＝１２．５ＧＨｚとなる。
【００８５】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、光ファイバ波長多重伝送システム（ヘテロダイン方式）
である。
【００８６】
第３の実施の形態ににおいては、局発光の周波数をΔλだけシフトさせこれを中間周波数とする。したがって、第１の実施の形態や第２の実施の形態のように、ＳＳＢ変調器は必要ない。
【００８７】
具体的には、ヘテロダイン検波に必要な局発光として送信部の多波長発生器の光を分岐利用する場合においては、上りと下りの各波長を中間周波数分Δλだけ相対的にシフトさせる。
【００８８】
また、独立した多波長発生器からの光を局発光として用いる場合には、独立した多波長発生器の各波長の周波数を中間周波数分Δλだけ相対的にシフトさせ、これらシフトされた各波長の中の対向する一つのチャネルについてのみ周波数ロッキングを行ってコヒーレント検波に必要な局発光の全てのチャネルの周波数ロッキングを行えばよい。
【００８９】
なお、以上説明した第１の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態においては、周波数のロッキングに用いるチャネルで監視信号や通常の信号を重畳して使用することもできる。
【００９０】
以上説明したように、第１の実施の形態、第２の実施の形態、または第３の実施の形態は、従来の個別光源に代えて、一つの光源から多波長の発生が可能な多波長発生装置を用いている。したがって、第１の実施の形態、第２の実施の形態、または第３の実施の形態によれば、この複数の波長のうちのいずれか一つの波長についてだけ送受で波長（周波数）制御を施すことにより、全ての波長を一括して制御することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバ波長多重伝送システムにおいては、１つの光について波長制御を行えば、他の光についても波長制御が行われる。したがって、本発明によれば、複数の光の波長を一括して制御することができる。よって、本発明によれば、従来のように、複数の波長制御を個別に行う必要がなくなる。
【００９２】
また、従来のホモダイン検波システムやヘテロダイン検波システムでは、ＰＳＫ、ＤＰＳＫといった変調を行うとキャリアレスとなって周波数制御が困難となるため、特殊な残留キャリア方式等を用いる必要があったが、本発明によれば、残留キャリア方式等を用いることなしに全てのチャネルの周波数を一括して高精度にロッキングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ＩＭ−ＤＤ方式）を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ波長多重伝送システム（ホモダイン方式）を示す図である。
【図３】ＳＳＢ変調器の構成例を示す図である。
【図４】ＳＳＢ光出力の発生（（ａ）  周波数変調時の光スペクトル特性（変調指数を２としたときの例）、（ｂ）光フィルタ出力のスペクトル特性）を示す図である。
【図５】光ファイバ中の光スペクトル（例）を示す図である。
【図６】多波長発生器の構成例を示す図である。
【図７】従来の波長多重伝送システムのにおける波長制御の例を示す図である。
【符合の説明】
Ａ    光ファイバ
Ｂ    光ファイバ
１    伝送装置
１−１    送信部
１−１−１    多波長発生器
１−１−２    分波器
１−１−３    単側波帯（ＳＳＢ）変調器
１−１−４    上り送信信号変調器
１−１−５    合波器
１−１−６    光増幅器
１−２    受信部
１−２−１    光増幅器
１−２−２    分波器
１−２−３    ＩＭ−ＤＤ受信器
２    伝送装置
２−１    送信部
２−１−１    多波長発生器
２−１−２    分波器
２−１−４    下り送信信号変調器
２−１−５    合波器
２−１−６    光増幅器
２−１−７    光カプラ
２−２    受信部
２−２−１    光増幅器
２−２−２    分波器
２−２−３    ＩＭ−ＤＤ受信器
２−３    光カプラ
２−４    フォトダイオード（ＰＤ）
２−５    周波数弁別器
３    伝送装置
４    伝送装置
３−１    送信部
３−１−１    多波長発生器
３−１−２    分波器
３−１−３    単側波帯（ＳＳＢ）変調器
３−１−４    上り送信信号変調器
３−１−５    光カプラ
３−１−６    光増幅器
３−１−７    光カプラ
３−２    受信部
３−２−１    光増幅器
３−２−２    光カプラ
３−２−４    光カプラ
３−２−３    ホモダイン受信器
４−１    送信部
４−１−１    多波長発生器
４−１−２    分波器
４−１−４    下り送信信号変調器
４−１−５    光カプラ
４−１−６    光増幅器
４−１−７    光カプラ
４−１−８    光カプラ
４−２    送信部
４−２−１    光増幅器
４−２−２    光カプラ
４−２−３    ホモダイン受信器
４−２−４    光カプラ
４−３    光カプラ
４−４    フォトダイオード（ＰＤ）
４−５    周波数弁別器
【図１】
2005012448.tif 000006
【図２】
2005012448.tif 000007
【図３】
2005012448.tif 000008
【図４】
2005012448.tif 000009
【図５】
2005012448.tif 000010
【図６】
2005012448.tif 000011
【図７】
2005012448.tif 000012