(57)【要約】【課題】誘導ブリルアン散乱による影響を低減することにより更なる長距離伝送を可能とする光伝送システム等を提供する。【解決手段】光送信機３０は、それぞれ異なる波長のレーザ光３１１〜３１ｎを出力する複数の半導体レーザ３２１〜３２ｎと、半導体レーザ３２１〜３２ｎから出力されたレーザ光３１１〜３１ｎに対して、同じ電気信号３３に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号３４１〜３４ｎとして出力する変調器３５と、変調器３５から出力された光信号３４１〜３４ｎを一つの光信号２１に合波して光ファイバ伝送路１１へ出力する合波器３６とを備えている。【選択図】図１
2012213043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信機において、
それぞれ異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ素子と、
これらのレーザ素子から出力された複数のレーザ光に対して、同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号として出力する変調器と、
この変調器から出力された複数の光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する合波器と、
を備えたことを特徴とする光送信機。
【請求項２】
光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信機において、
前記光信号は、異なる波長の複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号が合波されたものであり、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波して出力する遅延制御部と、
この遅延制御部から出力された前記一つの光信号を電気信号に変換する受信回路と、
を備えたことを特徴とする光受信機。
【請求項３】
請求項２記載の光受信機であって、
前記遅延制御部は、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波する分波器と、
前記複数の光信号に対応する異なる長さの複数の導波路からなり、各導波路がそれぞれに対応する光信号を通過させることにより、前記複数の光信号の受信時刻を同じにする導波路アレイと、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波して出力する合波器と、
を備えたことを特徴とする光受信機。
【請求項４】
他の光送受信装置へ前記光ファイバ伝送路を介して前記光信号を送る請求項１記載の光送信機と、
他の光送受信装置から前記光ファイバ伝送路を介して前記光信号を受ける請求項２又は３記載の光受信機と、
を備えたことを特徴とする光送受信装置。
【請求項５】
複数の請求項４記載の光送受信装置と、
これらの光送受信装置を結ぶ前記光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記光送受信装置から出力された前記光信号を増幅して出力する光アンプと、
を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信方法において、
異なる波長の複数のレーザ光を同時に生成し、
これらの複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより複数の光信号を生成し、
これらの光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する、
ことを特徴とする光送信方法。
【請求項７】
光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信方法において、
前記光信号は、異なる波長の複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号が合波されたものであり、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、
これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波し、
合波された前記一つの光信号を電気信号に変換する、
ことを特徴とする光受信方法。
【請求項８】
光ファイバ伝送路を介して光信号を送受信する光送受信方法において、
異なる波長の複数のレーザ光を同時に生成し、
これらの複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより複数の光信号を生成し、
これらの光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力し、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、
これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波し、
合波された前記一つの光信号を電気信号に変換する、
ことを特徴とする光送受信方法。
【請求項９】
請求項８記載の光送受信方法であって、
前記複数の光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにする際に、
前記複数の光信号に対応する異なる長さの複数の導波路を用い、各導波路にそれぞれに対応する光信号を通過させることにより、前記複数の光信号の受信時刻を同じにする、
ことを特徴とする光送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信機及び方法、光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信機及び方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信は、光ファイバの低損失性、広帯域性、無誘導性等の特徴により、長距離かつ大容量の伝送通信システムとして広く普及している。図５は、関連技術における光伝送システムを示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００３】
光伝送システム１０Ａは、光トランシーバ８０，９０と、光トランシーバ８０，９０を結ぶ光ファイバ伝送路１１と、光ファイバ伝送路１１の途中に設けられ光トランシーバ８０，９０から出力された光信号８１，９１を増幅して出力する光アンプ８２，９２とを備えている。
【０００４】
光トランシーバ８０は、単一の波長のレーザ光８３を出力する半導体レーザ８４と、半導体レーザ８４から出力されたレーザ光８３に対して電気信号８５に基づいて変調を施すことにより光信号８１として出力する変調器８６と、光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号９１を電気信号８７に変換する受信回路８８とを備えている。図面では、半導体レーザをＬＤ（Laser Diode）と略記する。
【０００５】
同様に、光トランシーバ９０は、単一の波長のレーザ光９３を出力する半導体レーザ９４と、半導体レーザ９４から出力されたレーザ光９３に対して電気信号９５に基づいて変調を施すことにより光信号９１として出力する変調器９６と、光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号８１を電気信号９７に変換する受信回路９８とを備えている。以下に更に詳しく説明する。
【０００６】
光伝送システム１０Ａは、長距離伝送を行うためのものである。光トランシーバ８０，９０は、通信を行いたい両端の装置内等に設置される。光トランシーバ８０は、単一の波長光を発する半導体レーザ８４と、この光を元にユーザ装置側から入力した電気信号８５によって変調を行う変調器８６と、対向する光トランシーバ９０から受信した光信号９１を電気信号８７に変換する受信回路８８とから構成される。変調器８６からは変調された光信号８１が出力される。光信号８１は、光トランシーバ８０外の光アンプ８２に入力され、長距離伝送を行うために高出力パワーで発光するよう増幅され、対向する光トランシーバ９０へ向けて出力される。この光信号８１は、対向する光トランシーバ９０の受信回路９８に入力され、電気信号９７に変換される。最終的に、電気信号９７は対向ユーザ装置へ出力される。光トランシーバ９０も、光トランシーバ８０と同様の構成である。
【０００７】
また、特許文献１には、分散を有する光ファイバを伝搬して歪みを受けた光信号の波形整形を行う光分散等化回路が開示されている。この光分散等化回路は、１本の入力導波路、第１のスラブ導波路、所定の導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる第１の導波路アレイ、第２のスラブ導波路、複数本の出力導波路を順次接続した構造の第１のアレイ導波路回折格子および同様の構造の第２のアレイ導波路回折格子と、所定の遅延時間を与える導波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなり、第１のアレイ導波路回折格子の出力導波路と第２のアレイ導波路回折格子の出力導波路を接続する第２の導波路アレイとを備え、第１のアレイ導波路回折格子の入力導波路に光信号を入力し、第２のアレイ導波路回折格子の入力導波路から光信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１０４１３７号公報（要約等）
【特許文献２】特開２００５−３３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、関連技術の光伝送システムでは、長距離伝送を行う場合、光ファイバ伝送路において高出力型の光アンプによって光信号を増幅している。しかし、光信号を増幅する際、光出力パワーの大きさに比例して、誘導ブリルアン散乱の影響が増大することにより、光信号の状態が不安定となるので、正常な伝送が困難となる。
【００１０】
誘導ブリルアン散乱とは、水や結晶等の媒質中で光が密度の変化と相互作用して生じる散乱のことである。誘導ブリルアン散乱の影響によって、光の経路と周波数が変化する。また、誘導ブリルアン散乱は、大強度のレーザ光が光ファイバ等の媒質を伝播する際に、電場振動を発生させるとともに、電気歪み効果により媒質に音響振動を発生させる。この振動の影響から、レーザ光は、入射された方向とは反対の向きに散乱されることになる。誘導ブリルアン散乱は、スペクトル線幅の広いレーザ光では起こりにくく、逆にスペクトル線幅の狭いレーザ光では起こりやすい（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
関連技術の光伝送システムにおいて長距離かつ高速の伝送を行う際には、スペクトル線幅の狭いレーザ光を使用し、光アンプにおいて高い光出力パワーで増幅することにより、距離を伸ばすことが可能である。しかし、この誘導ブリルアン散乱によってレーザ光の強度が制限されることから、光アンプでの増幅率が制限されるという課題がある。
【００１２】
一方、特許文献１の光分散等化回路は、単に「分散」による波形歪み（広がり等）を補償することを目的に考えられたものである。ここで言う分散は、光業界では一般的に「波長分散」と呼ばれている。これは、光の波長によって伝搬する速度が異なるために生じる分散であり、その発生の原理から材料分散と構造分散に分けられる。材料分散とは、ガラスの屈折率が伝送する光の波長によって異なることに起因する波形の広がりのことである。構造分散とは、光の全反射の際にクラッド側へしみ出す度合いが波長の違いによって異なることに起因する、波形の広がりのことである。特許文献１の光分散等化回路は、この波長分散の影響を抑えるために考えられたものである。したがって、単に特許文献１の光分散等化回路を用いただけでは、誘導ブリルアン散乱の影響を抑えることはできない。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、誘導ブリルアン散乱による影響を低減することにより更なる長距離伝送を可能とする光伝送システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る光送信機は、
光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信機において、
それぞれ異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ素子と、
これらのレーザ素子から出力された複数のレーザ光に対して、同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号として出力する変調器と、
この変調器から出力された複数の光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する合波器と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る光受信機は、
光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信機において、
前記光信号は、異なる波長の複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号が合波されたものであり、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波して出力する遅延制御部と、
この遅延制御部から出力された前記一つの光信号を電気信号に変換する受信回路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光送受信装置は、
他の光送受信装置へ前記光ファイバ伝送路を介して前記光信号を送る本発明に係る光送信機と、
他の光送受信装置から前記光ファイバ伝送路を介して前記光信号を受ける本発明に係る光受信機と、
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光伝送システムは、
複数の本発明に係る光送受信装置と、
これらの光送受信装置を結ぶ前記光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記光送受信装置から出力された前記光信号を増幅して出力する光アンプと、
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光送信方法は、
光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信方法において、
異なる波長の複数のレーザ光を同時に生成し、
これらの複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより複数の光信号を生成し、
これらの光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する、
ことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光受信方法は、
光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信方法において、
前記光信号は、異なる波長の複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号が合波されたものであり、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、
これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波し、
合波された前記一つの光信号を電気信号に変換する、
ことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光送受信方法は、
光ファイバ伝送路を介して光信号を送受信する光送受信方法において、
異なる波長の複数のレーザ光を同時に生成し、
これらの複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより複数の光信号を生成し、
これらの光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力し、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、
これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波し、
合波された前記一つの光信号を電気信号に変換する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、波長の異なる複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施して複数の光信号を生成し、これらの光信号を合波して一つの光信号として光ファイバ伝送路へ出力することにより、実質的にスペクトル線幅の広いレーザ光を用いたことになるので、誘導ブリルアン散乱の影響を抑えることができる。これにより、光ファイバ伝送路を伝わる信号光の強さの上限が緩和されるので、光アンプの増幅率を上げることができ、その結果更なる長距離伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る光伝送システム等の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における遅延制御部の一例を示す概略平面図である。
【図３】本発明に係る光送信方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図４】本発明に係る光受信方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図５】関連技術における光伝送システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。本実施形態では、光送受信装置の一例として光トランシーバ、レーザ素子の一例として半導体レーザを採り上げる。
【００２４】
図１は、本発明に係る光伝送システム等の一実施形態を示すブロック図である。図２は、図１における遅延制御部の一例を示す概略平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２５】
まず、本実施形態の光伝送システム１０、光トランシーバ２０，５０、光送信機３０，６０及び光受信機４０，７０について説明する。
【００２６】
図１に示すように、光伝送システム１０は、複数の光トランシーバ２０，５０と、光トランシーバ２０，５０を結ぶ光ファイバ伝送路１１と、光ファイバ伝送路１１の途中に設けられ、光トランシーバ２０，５０から出力された光信号２１，５１をそれぞれ増幅して出力する光アンプ２２，５２とを備えている。
【００２７】
光トランシーバ２０は、他の光トランシーバ５０へ光ファイバ伝送路１１を介して光信号２１を送る光送信機３０と、他の光トランシーバ５０から光ファイバ伝送路１１を介して光信号５１を受ける光受信機４０とを備えている。同様に、光トランシーバ５０は、他の光トランシーバ２０へ光ファイバ伝送路１１を介して光信号５１を送る光送信機６０と、他の光トランシーバ２０から光ファイバ伝送路１１を介して光信号２１を受ける光受信機７０とを備えている。
【００２８】
光送信機３０は、それぞれ異なる波長のレーザ光３１１〜３１ｎを出力する複数の半導体レーザ３２１〜３２ｎと、半導体レーザ３２１〜３２ｎから出力されたレーザ光３１１〜３１ｎに対して、同じ電気信号３３に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号３４１〜３４ｎとして出力する変調器３５と、変調器３５から出力された光信号３４１〜３４ｎを一つの光信号２１に合波して光ファイバ伝送路１１へ出力する合波器３６とを備えている。
【００２９】
誘導ブリルアン散乱は、スペクトル線幅の狭いレーザ光では起こりやすく、逆にスペクトル線幅の広いレーザ光では起こりにくい、という性質がある。本発明者は、この性質を巧みに利用することにより、誘導ブリルアン散乱の影響を抑えることに思い至った。すなわち、関連技術では単一の波長のレーザ光を用いるのに対し、本発明では波長の異なる複数のレーザ光を用いる。そして、光送信機３０は、波長の異なる複数のレーザ光３１１〜３１ｎに対して同じ電気信号３３に基づいて同じ変調を施して複数の光信号３４１〜３４ｎを生成し、光信号３４１〜３４ｎを合波して一つの光信号２１として光ファイバ伝送路１１へ出力する。つまり、実質的にスペクトル線幅の広いレーザ光を用いたことになるので、誘導ブリルアン散乱の影響を抑えることができる。これにより、光ファイバ伝送路１１を伝わる信号光２１の強さの上限が緩和されるので、光アンプ２２の増幅率を上げることができ、その結果更なる長距離伝送が可能となる。
【００３０】
同様に、光送信機６０は、それぞれ異なる波長のレーザ光６１１〜６１ｎを出力する複数の半導体レーザ６２１〜６２ｎと、半導体レーザ６２１〜６２ｎから出力されたレーザ光６１１〜６１ｎに対して、同じ電気信号６３に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号６４１〜６４ｎとして出力する変調器６５と、変調器６５から出力された光信号６４１〜６４ｎを一つの光信号５１に合波して光ファイバ伝送路１１へ出力する合波器６６とを備えている。
【００３１】
光受信機４０は、光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号５１を各波長ごとに複数の光信号に分波し、複数の光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより複数の光信号の受信時刻を同じにし、受信時刻が同じになった複数の光信号を一つの光信号４２に合波して出力する遅延制御部４３と、遅延制御部４３から出力された光信号４２を電気信号４５に変換する受信回路４４とを備えている。
【００３２】
光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号５１は、複数の光信号６４１〜６４ｎが合波されたものである。これらの光信号６４１〜６４ｎは、異なる波長の複数のレーザ光６１１〜６１ｎに対して同じ電気信号６３に基づいて同じ変調を施すことにより、生成されたものである。一方、光ファイバ伝送路１１を伝わる信号光５１の速度は、波長に応じて異なる。そのため、長距離の光ファイバ伝送路１１を伝わってきた光信号５１に含まれる複数の光信号は、それぞれ受信時刻が異なることになる。そこで、光受信機４０は、光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号５１を各波長ごとに複数の光信号に分波し、これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより、複数の光信号の受信時刻を同じにする。したがって、誘導ブリルアン散乱の影響を抑えた信号光５１を受信した場合に、波長による遅延時間差を解消できるので、より高精度の長距離伝送が可能になる。
【００３３】
同様に、光受信機７０は、光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号２１を各波長ごとに複数の光信号７１１〜７１ｎ（図２）に分波し、光信号７１１〜７１ｎにそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより光信号７１１〜７１ｎの受信時刻を同じにし、受信時刻が同じになった光信号７１１〜７１ｎを一つの光信号７２に合波して出力する遅延制御部７３と、遅延制御部７３から出力された光信号７２を電気信号７５に変換する受信回路７４とを備えている。
【００３４】
図２に示すように、遅延制御部７３は、光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号２１を各波長ごとに複数の光信号７１１〜７１ｎに分波する分波器７３１と、光信号７１１〜７１ｎに対応する異なる長さの複数の導波路７６１〜７６ｎからなり、各導波路７６１〜７６ｎがそれぞれに対応する光信号７１１〜７１ｎを通過させることにより、光信号７１１〜７１ｎの受信時刻を同じにする導波路アレイ７３２と、受信時刻が同じになった光信号７１１〜７１ｎを一つの光信号７２に合波して出力する合波器７３３とを備えている。遅延制御部４３も、遅延制御部７３と同様の構成である。
【００３５】
分波器７３１及び合波器７３３は、例えばアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）であり、導波路アレイ７３２とともに平面光波回路（ＰＬＣ：Planer Lightwave Circuit）７３４として形成してもよい。
【００３６】
次に、本実施形態の光送信方法、光受信方法及び光送受信方法について説明する。図３は本実施形態の光送信方法の一例を示す流れ図であり、図４は本実施形態の光受信方法の一例を示す流れ図である。以下、図１乃至図４に基づき説明する。
【００３７】
本実施形態の光送信方法、光受信方法及び光送受信方法は、それぞれ光送信機３０，６０、光受信機４０，７０及び光トランシーバ２０，５０の動作を方法の発明として捉えたものである。
【００３８】
本実施形態の光送信方法は、光ファイバ伝送路１１を介して光信号２１を送る光送信方法であり、次のステップを含む。異なる波長の複数のレーザ光３２１〜３２ｎを、同時に生成する（ステップ１０１）。レーザ光３２１〜３２ｎに対して、同じ電気信号３３に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号３４１〜３４ｎを生成する（ステップ１０２）。光信号３４１〜３４ｎを一つの光信号２１に合波して光ファイバ伝送路１１へ出力する（ステップ１０３）。
【００３９】
本実施形態の光受信方法は、光ファイバ伝送路１１を介して光信号２１を受ける光受信方法であり、次のステップを含む。前提として、光信号２１は、異なる波長の複数のレーザ光３１１〜３１ｎに対して同じ電気信号３３に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号３４１〜３４ｎが合波されたものである。光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号２１を、各波長ごとに複数の光信号７１１〜７１ｎに分波する（ステップ２０１）。光信号７１１〜７１ｎにそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより、光信号７１１〜７１ｎの受信時刻を同じにする（ステップ２０２）。受信時刻が同じになった光信号７１１〜７１ｎを一つの光信号７２に合波する（ステップ２０３）。合波された光信号７２を電気信号７５に変換する（ステップ２０４）。
【００４０】
本実施形態の光受信方法は、本実施形態の光送信方法と本実施形態の光受信方法とを組み合わせて、光ファイバ伝送路１１を介して光信号２１を送受信する光送受信方法であり、次のステップを含む。異なる波長の複数のレーザ光３２１〜３２ｎを、同時に生成する（ステップ１０１）。レーザ光３２１〜３２ｎに対して、同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号３４１〜３４ｎを生成する（ステップ１０２）。光信号３４１〜３４ｎを一つの光信号２１に合波して光ファイバ伝送路１１へ出力する（ステップ１０３）。光ファイバ伝送路１１から送られてきた光信号２１を、各波長ごとに複数の光信号７１１〜７１ｎに分波する（ステップ２０１）。光信号７１１〜７１ｎにそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより、光信号７１１〜７１ｎの受信時刻を同じにする（ステップ２０２）。受信時刻が同じになった光信号７１１〜７１ｎを一つの光信号７２に合波する（ステップ２０３）。合波された光信号７２を電気信号７５に変換する（ステップ２０４）。
【００４１】
また、ステップ２０２において、光信号７１１〜７１ｎに対応する異なる長さの複数の導波路７６１〜７６ｎを用い、各導波路７６１〜７６ｎにそれぞれに対応する光信号７１１〜７１ｎを通過させることにより、光信号７１１〜７１ｎの受信時刻を同じにしてもよい。
【００４２】
本実施形態の光送信方法、光受信方法及び光送受信方法も、光送信機３０，６０、光受信機４０，７０及び光トランシーバ２０，５０と同様の作用及び効果を奏する。
【００４３】
以下に、本実施形態について更に詳しく説明する。
【００４４】
図１に示す光伝送システム１０は、光通信での長距離伝送に用いられる。本実施形態では、光トランシーバ２０と光トランシーバ５０とが対向して送受信する。ユーザの装置等に搭載された光トランシーバ２０は、送信光波長の異なる半導体レーザ３２１〜３２ｎと、半導体レーザ３２１〜３２ｎから発したレーザ光３１１〜３３１ｎを、ユーザ側装置から入力した電気信号３３を元にそれぞれ個別に変調する変調器３５と、変調器３５から出力された複数の光信号３４１〜３４ｎを一つの光信号２１として合波する合波器３６と、対向する光トランシーバ５０から受信する光信号５１を受信し、波長の異なる光信号間の遅延状態を揃える制御を行う遅延制御部４３と、遅延制御部４３から出力された光信号４２を電気信号４５に変換する受信回路４４とを有する。光アンプ２２は、合波器３６から出力された光信号２１を入力し、高い出力パワーを持つ光信号に増幅し出力する。
【００４５】
波長の異なる光信号３４１〜３４ｎが合波され多重化された光信号２１は、波長毎に屈折率が異なるため、光ファイバ伝送路１１中を伝送する中で、波長成分毎に異なる遅延が発生することになる。遅延制御部７３は、光アンプ２２から出力された光信号２１を入力し、光信号２１に含まれる波長成分毎の遅延差を吸収できる構成になっている。すなわち、図２に示すように、遅延制御部７３は、入力した光信号２１を波長毎に分波して光信号７１１〜７１ｎを得る分波器７３１と、それぞれ長さが異なる複数の導波路７６１〜７６ｎと、導波路７６１〜７６ｎを通過した光信号７１１〜７１ｎを合波する合波器とを有する。導波路７６１〜７６ｎは、光トランシーバ２０に搭載されている半導体レーザ３２１〜３２ｎにそれぞれ対応するように、光トランシーバ５０に実装される。また、合波された光信号７２は、受信回路７４に入力され、最終的な電気信号７５としてユーザ側装置に提供される。
【００４６】
光トランシーバ２０と光トランシーバ５０とはともに同じ構成を有するが、以下、光トランシーバ２０の動作を中心に説明する。
【００４７】
図１において、半導体レーザ３２１〜３２ｎから出力された波長の異なる複数のレーザ光３１１〜３１ｎは、ユーザ側装置から入力した電気信号３３に基づいて、変調器３５に入力され変調処理を施される。変調器３５については、現在一般的に使用されているＬＮ（LiNbO3）変調器と呼ばれるニオブ酸リチウム光変調器や、ＥＡ（Electro Absorption）変調器と呼ばれる電界吸収型半導体変調器等を用いればよい。変調された複数波長の光信号３４１〜３４ｎは、合波器３６において波長多重され、物理的に一本の光ファイバ伝送路１１へ出力される。この波長多重信号である光信号２１は、光アンプ２２において光出力パワーを持つ光信号として増幅され、長距離用の光ファイバ伝送路１１を伝送される。伝送された光波長多重信号である光信号２１は、対向する光トランシーバ５０における遅延制御部７３で受信される。遅延制御部７３では、受信された光信号２１が、分波器７３１に入力され波長毎に光信号７１１〜７１ｎとして分波処理される。分波処理後、波長の長さに応じて、光信号７１１〜７１ｎの導波路７６１〜７６ｎへの入力経路が決まる。例えば、半導体レーザ３２１〜３２ｎの番号の若い順に、短い波長から長い波長となるように波長が割り振られているとする。このとき、波長が長い光信号ほど伝搬速度が速いため、分波器７３１に一番早く到達し入力されるのは半導体レーザ３２ｎの波長の光信号７１ｎである。この波長の光信号７１ｎは経路の最も長い導波路７６ｎに割り振られることになる。逆に半導体レーザ３２１の最も短い波長の光信号７１１は、一番遅く分波器７３１に到達することになるので、最も短い導波路７６１を経由することになる。この経路長により遅延調整された各波長毎の光信号７１１〜７１ｎがタイミングを合わせて合波器７３３に入力され、合波器７３３から波長多重された光信号７２として出力される。この光信号７２は、受信回路７４に入力され電気信号７５に変換され、最終的な信号としてユーザ側装置に提供される。
【００４８】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の光伝送システム１０では、光トランシーバ２０，５０から出力される光多重信号の光出力パワーを波長毎に割り振り分散させているため、光アンプ２２，５２で出力を大きく増幅させたとしても、関連技術の光伝送システムと比べ、誘導ブリルアン散乱が殆ど発生しないことになり、更なる長距離伝送が可能である。また、受信側では、光多重信号の個々の波長毎の光出力パワーの総和パワーとして入力されるため、同じ半導体レーザで同じ光出力パワーで信号送信する場合に比べ、長距離伝送が可能である。
【００４９】
本実施形態では光アンプを一つだけ光ファイバ伝送路に入れた形態で説明したが、これは光アンプの数を限定するものではない。一般的な長距離光伝送システムにおいては、幾つもの光アンプが数珠繋ぎとなり、増幅を繰り返す形態となっている。通常の光伝送システムと比べ、本実施形態の光伝送システムでは使用する光アンプの数量も少なく済むことになりシステム設置費用の削減効果も大きい。また、同じ長距離を伝送する場合を考えた場合、光アンプでの増幅率を下げることが可能であり、より安価な光アンプを使用することも可能である。
【００５０】
本発明について総括する。前述の通り、誘導ブリルアン散乱は、光ファイバに入射されたレーザ光の向きと反対の向きに発生し、パワーが高くなるとその影響も大きくなる。また、長距離伝送の際に使用するスペクトル線幅が狭いレーザ光では、高い光出力で長距離を飛ばしたくても、この誘導ブリルアン散乱が特に顕著に表れるので、アンプの増幅率が制限されてしまう。本発明は、光アンプを介して長距離伝送を行う構成において、光出力パワーを大きくした際に顕著に表れる「誘導ブリルアン散乱」の影響を如何に抑えるかを目的に考えられたものである。本発明は、光通信の長距離伝送において波長多重化した光信号を光トランシーバ間で送受信することにより、誘導ブリルアン散乱の発生を抑え、関連する光伝送システムと比較して、更なる長距離伝送が可能となる。すなわち、本発明は光トランシーバの長距離伝送改善方法に関する。
【００５１】
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記実施形態の構成の一部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００５２】
上記実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【００５３】
［付記１］光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信機において、
それぞれ異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ素子と、
これらのレーザ素子から出力された複数のレーザ光に対して、同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより、複数の光信号として出力する変調器と、
この変調器から出力された複数の光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する合波器と、
を備えたことを特徴とする光送信機。
【００５４】
［付記２］光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信機において、
前記光信号は、異なる波長の複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号が合波されたものであり、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波して出力する遅延制御部と、
この遅延制御部から出力された前記一つの光信号を電気信号に変換する受信回路と、
を備えたことを特徴とする光受信機。
【００５５】
［付記３］付記２記載の光受信機であって、
前記遅延制御部は、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波する分波器と、
前記複数の光信号に対応する異なる長さの複数の導波路からなり、各導波路がそれぞれに対応する光信号を通過させることにより、前記複数の光信号の受信時刻を同じにする導波路アレイと、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波して出力する合波器と、
を備えたことを特徴とする光受信機。
【００５６】
［付記４］他の光送受信装置へ前記光ファイバ伝送路を介して前記光信号を送る付記１記載の光送信機と、
他の光送受信装置から前記光ファイバ伝送路を介して前記光信号を受ける付記２又は３記載の光受信機と、
を備えたことを特徴とする光送受信装置。
【００５７】
［付記５］複数の付記４記載の光送受信装置と、
これらの光送受信装置を結ぶ前記光ファイバ伝送路と、
前記光ファイバ伝送路の途中に設けられ、前記光送受信装置から出力された前記光信号を増幅して出力する光アンプと、
を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【００５８】
［付記６］光ファイバ伝送路を介して光信号を送る光送信方法において、
異なる波長の複数のレーザ光を同時に生成し、
これらの複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより複数の光信号を生成し、
これらの光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する、
ことを特徴とする光送信方法。
【００５９】
［付記７］光ファイバ伝送路を介して光信号を受ける光受信方法において、
前記光信号は、異なる波長の複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより生成された複数の光信号が合波されたものであり、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、
これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波し、
合波された前記一つの光信号を電気信号に変換する、
ことを特徴とする光受信方法。
【００６０】
［付記８］光ファイバ伝送路を介して光信号を送受信する光送受信方法において、
異なる波長の複数のレーザ光を同時に生成し、
これらの複数のレーザ光に対して同じ電気信号に基づいて同じ変調を施すことにより複数の光信号を生成し、
これらの光信号を一つの光信号に合波して前記光ファイバ伝送路へ出力し、
前記光ファイバ伝送路から送られてきた前記光信号を各波長ごとに複数の光信号に分波し、
これらの光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにし、
受信時刻が同じになった前記複数の光信号を一つの光信号に合波し、
合波された前記一つの光信号を電気信号に変換する、
ことを特徴とする光送受信方法。
【００６１】
［付記９］付記８記載の光送受信方法であって、
前記複数の光信号にそれぞれ異なる遅延時間を付与することにより前記複数の光信号の受信時刻を同じにする際に、
前記複数の光信号に対応する異なる長さの複数の導波路を用い、各導波路にそれぞれに対応する光信号を通過させることにより、前記複数の光信号の受信時刻を同じにする、
ことを特徴とする光送受信方法。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、光ファイバ伝送路を介して光信号を送受信する装置等、例えば光通信の長距離伝送システム等に利用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  光伝送システム
１１  光ファイバ伝送路
２０  光トランシーバ
２１  光信号
２２  光アンプ
３０  光送信機
３１１〜３１ｎ  レーザ光
３２１〜３２ｎ  半導体レーザ
３３  電気信号
３４１〜３４ｎ  光信号
３５  変調器
３６  合波器
４０  光受信機
４２  光信号
４３  遅延制御部
４４  受信回路
４５  電気信号
５０  光トランシーバ
５１  光信号
５２  光アンプ
６０  光送信機
６１１〜６１ｎ  レーザ光
６２１〜６２ｎ  半導体レーザ
６３  電気信号
６４１〜６４ｎ  光信号
６５  変調器
６６  合波器
７０  光受信機
７１１〜７１ｎ  光信号
７２  光信号
７３  遅延制御部
７３１  分波器
７３２  導波路アレイ
７３３  合波器
７３４  平面光波回路
７４  受信回路
７５  電気信号
７６１〜７６ｎ  導波路
【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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