(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端末間の通信リンクでの同時且つ双方向の光伝送における漏話削減方法であって、
２つの異なる光波長と２つの異なる電気キャリア周波数を用いて前記通信リンクで双方向に同時にデータを伝送する工程を有し、
前記２つの端末の各々において、レーザ源を含むレーザ部と、モニタ光検出器を含むモニタ光検出部と、受信光検出器を含む受信光検出部とが一体に構成されていて、前記２つの異なる光波長と２つの異なる電気キャリア周波数を用いて、前記通信リンクの第１の方向と第２の方向にデータを光学的に伝送し、検出し、受信し、前記２つの異なる光波長の少なくとも一つが前記モニタ光検出部の少なくとも一つを伝播して前記受信光検出器で受信され、前記モニタ光検出部は前記２つの異なる光波長の少なくとも一つに対して実質的に透明であることを特徴とする漏話削減方法。
【請求項２】
前記双方向の内の１つの方向の伝送にはゼロ周波数の電気キャリアを用いるベースバンド伝送を行うことを特徴とする、請求項１に記載の漏話削減方法。
【請求項３】
２つの端末間の通信リンクでの同時且つ双方向の光伝送における漏話削減装置であって、
第１の光波長と第１の電気キャリア周波数を用いて前記通信リンク間で第１の方向にデータを光学的に伝送する第１手段と、
前記第１の光波長と異なる第２の光波長と、前記第２の電気キャリア周波数と異なる第２の電気キャリア周波数を用いて前記通信リンク間で第２の方向にデータを光学的に伝送する第２手段とを有し、
前記２つの端末の各々において、前記第１と第２手段とが一体に構成されていて、さらに各端末は、レーザ源を含むレーザ部と、モニタ光検出器を含むモニタ光検出部と、受信光検出器を含む受信光検出部とを含み、前記２つの異なる光波長の少なくとも一つが前記モニタ光検出部の少なくとも一つを伝播して前記受信光検出器で受信され、前記モニタ光検出部は前記２つの異なる光波長の少なくとも一つに対して実質的に透明であることを特徴とする、漏話削減装置。
【請求項４】
前記双方向の内の１つの方向の伝送にはゼロ周波数の電気キャリアを用いるベースバンド伝送を行うことを特徴とする、請求項３に記載の漏話削減装置。
【請求項５】
前記第１と第２手段は２つの端末内にあり、それぞれ合体して一体化されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の漏話削減装置。
【請求項６】
前記第１と第２手段は光回路内にあり、前記２つの端末の各々の光回路は一体に構成されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の漏話削減装置。
【請求項７】
前記第１と第２手段は光回路内にあり、前記２つの端末の各々の光回路は一体に構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の漏話削減装置。
【請求項８】
前記第１と第２手段は、前記２つの端末内にあり、一体化して構成されていることを特徴とする、請求項５または６に記載の漏話削減装置。
【請求項９】
前記レーザ源と、前記モニタ光検出器と、前記受信光検出器とが長手方向に一体化されていることを特徴とする、請求項５、６、７、８のどれかに記載の漏話削減装置。
【請求項１０】
前記レーザ源と、モニタ光検出器とが、一つの光分岐で長手方向に一体化されていて、前記受信光検出器が他の光分岐で一体化されていることを特徴とする、請求項９に記載の漏話削減装置。
【請求項１１】
前記２つの光分岐は、波長選択機構で分離されていることを特徴とする、請求項１０に記載の漏話削減装置。
【請求項１２】
前記２つの端末はそれぞれＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いて構成されていることを特徴とする、請求項３〜１１のいずれかに記載の漏話削減装置。
【請求項１３】
前記２つの各端末の光回路は導波管と導波装置を用いて実現されることを特徴とする、請求項３〜１２のいずれかに記載の漏話削減装置。
【請求項１４】
前記２つの方向への伝送に用いられる光波長はそれぞれ約１．３μｍと１．５μｍであることを特徴とする、請求項３〜１３のいずれかに記載の漏話削減装置。
【請求項１５】
２つの端末間の通信リンクでの同時且つ双方向の光伝送のための装置に配置され漏話削減手段を含む通信端末装置であって、
第１の光波長と第１の電気キャリア周波数を用いて前記通信リンク間で第１の方向にデータを光学的に伝送する第１手段と、
前記第１の光波長と異なる第２の光波長と、前記第１の電気キャリア周波数と異なる第２の電気キャリア周波数を用いて前記通信リンク間で第２の方向にデータを光学的に伝送する第２手段とを有し、
前記第１と第２手段とが一体に構成されていて、レーザ源を含むレーザ部と、モニタ光検出器を含むモニタ光検出部と、受信光検出器を含む受信光検出部とを含み、前記２つの異なる光波長の少なくとも一つが前記モニタ光検出部の少なくとも一つを伝播して前記受信光検出器で受信され、前記モニタ光検出部は前記２つの異なる光波長の少なくとも一つに対して実質的に透明であることを特徴とする、漏話削減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は同時且つ双方向の光伝送に用いる通信リンク内の漏話を削減する方法と装置に関する。
【０００２】
加入者アクセス設備のコスト削減が可能なのは、レーザ送信器や光検出機構などの必要な光装置を１つの半導体基板上にモノリシックに集積することができる場合と、通信リンクを光ファイバ対でなく１本の光ファイバにすることができる場合である。かかる装置はすでに実現されているが、逆方向の２つの情報ストリームの間に漏話があると制限される。かかる装置内の漏話源は、例えば光検出機構内での過度の吸収すなわち伝送される光の電気的吸収や、レーザと光検出機構の間の漏電などである。
【０００３】
（発明の背景）
１本の光ファイバで全二重伝送を行う装置とシステムは過去にすでにいくつか提案されている。分散ブラッグ反射器レーザを自励ヘテロダイン・レーザ・トランシーバとして用いて既知の変調信号をヘテロダイン信号から除くと、全二重４０Ｍｂ/ｓ周波数偏移方式（ＦＳＫ）伝送が可能であることが分かっている。これについては、R. A. Linke, K. C. Reichmann, T. L. Koch, U. Koren(AT&T Bell Laboratories)の「自励ヘテロダイン・レーザ・トランシーバを用いた全二重光伝送(Full-duplex optical transmission using self-heterodyne laser transceivers)」、IEEE Photon. Technol. Lett., vol.1, pp. 278-280, 1989、を参照のこと。
【０００４】
別の例では、２つの端末はそれぞれ１個の半導体光増幅器から成り、その一方はデータで直接変調し、他方は５０Ｍｂ/ｓデータで変調した３２０ＭＨｚの電気サブキャリアで駆動する。これについては、例えばP. A. Andrekson, N. A.Olsson(AT&T Laboratories)の、「ダイオード・レーザ増幅器による光全二重伝送(Optical full-duplex transmission with diode laser amplifiers)」、vol. 9, pp. 737-740, 1991、を参照のこと。この構成により、２つのチャンネル間の漏話を或る程度減らすことができる。これら２つの方式の最大使用可能ビットレートは本質的に順方向バイアス・レーザ構造のキャリア動作に関連する時定数により制限されるが、後者は広帯域光源を用いるために伝送ファイバ内で起こる分散によっても制限される。残留漏話もこれら２つの方式における制限要因である。
【０００５】
電気サブキャリアを用いる光通信システムの別の例（双方向方式ではないが）では、１０Ｍｂ/ｓの伝送および検出と、半導体光増幅器内における６２２Ｍｂ/ｓのデータの光増幅とを同時に行う。これについては、例えばK. T. Koai, R. Olshansky(GTE Laboratories Inc.)の、「インライン半導体レーザ増幅器を用いる同時の光増幅、検出および伝送(Simultaneous Optical amplification, detection and transmission using in-line semiconductor laser amplifiers)」、IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 4, pp.441-443, 1992、を参照のこと。
【０００６】
この場合も、伝送信号と検出信号のビットレートはレーザ増幅器のキャリア動作により制限される。より複雑な光装置（すなわち、単一モードのレーザ送信器と別の高速光検出機構とを共に用いる）を用いてよければ、分散と速度と或る程度の漏話に関する制限を部分的に避けることはできる。長さ方向に集積したレーザおよび光検出機構部を持つ装置については、T. L. Koch, H. Kogelnik, U. Koren(AT&T Bell Laboratories)の次の特許、ＵＳ−Ａ第５，０３１，１８８号、第５，１４４，６３７号、ＧＢ−Ａ第２，２４３，７２０号に述べられている。
【０００７】
例えばW. Metzger, J. G. Bauer, P. Clemens, G. Heise, M. Klein, H. F. Mahlein, R. Matz, H. Michel, J. Rieger(Siemens AG)の、「アクセス網用の光集積トランシーバ(Photonic integrated transceiver for the access network)」、Proc. 20th European Conference on Optical Communication, post-deadline paper, pp. 87-90, 1994、に述べられている別の方式では、レーザ源とモニタ光検出機構を１つの導波管分岐内で集積し、受信光検出機構を別の導波管分岐内で集積して、２つの導波管分岐を波長選択構造により分離する。
【０００８】
図１に示す同時且つ双方向の伝送に用いる光通信リンクは上に述べた種類の装置の１つの例を用いており、図は２つの端末装置の各部に用いる半導体材料のエネルギー禁止帯の幅に対応する波長を示す。単位はマイクロメートルである。かかる装置は他の方法に比べると優れているが、２つの逆方向のチャンネルの間に無視できない程度の光および／または電気の漏れがあるために、過度の漏話を生じることがある。端末はハイブリッドまたはモノリシック集積法を用いて実現することができる。実現性の点から種々の材料方式（例えばＩｎＧａＡｓｐ/ＩｎＰやＳｉｏ2/Ｓｉ）が用いられる。
【０００９】
（発明の概要）
上に述べた漏話を減らすため、２つの方向の伝送に２つの異なる光波長と２つの異なる電気キャリア周波数を用いる方法と装置を提示する。１つの方向の伝送にはベースバンド伝送（すなわちゼロ周波数電気キャリア）を用いる。有望な応用としては、光を用いる加入者アクセス・システムや、種々の情報処理装置（例えばコンピュータ）内での光相互接続用のシステムがある。かかるシステムの設備は比較的簡単なプロセスで作ることができるので、コストが低いという利点がある。応用によっては、かかる全二重光リンクを高いビットレートで動作させることも望ましい。
【００１０】
（好ましい実施の形態の詳細な説明）
同時且つ双方向の光通信に用いる集積された構成要素を実現するための上に挙げた例の１つでは、レーザ部と光検出機構部を１つの半導体基板上に集積するが、その構造は図１に示すように異なるエネルギー禁止帯の幅に対応する材料組成を用いる。図１は同時および双方向伝送に用いる光通信リンクの略図である。
【００１１】
通信リンクの両端には２つのやや異なる構成要素が必要である（図１参照）。その一方の受信器光検出機構の材料組成は、レーザ部が放射した光に実質的に透明なものを選ぶ。しかしレーザ部が放射した光の一部は受信器光検出機構部に吸収されて漏話を生じる。電気的漏話も制限要素である。漏話は他方の端末でも生じる。この端末の設計も上に述べた端末の設計と同じである。これら２つの端末とその間を接続する光ファイバで構成するリンクでは、ダウンストリーム信号にもアップストリーム信号にもベースバンド信号を用いると簡単になる。しかしこれは漏話の観点からは好ましくない。
【００１２】
他方で、２つの信号の一方のデータを適当な従来の電気変調方式を用いて電気キャリアに乗せると、電気キャリアの周波数が十分大きい場合は、２つの信号を電気周波数領域の実質的に２つの異なる部分で処理することができる。かかる状態を図２と図３に示す。これによりモノリシックな光デバイス内の受信器光検出機構部とレーザ部の間における光および電気漏話の許容レベルの要件を緩めることができる。
【００１３】
図２は、ダウンストリーム信号とアップストリーム信号の可能な位置の例を電気周波数領域で示す。点線は可能な低域フィルタ（ＬＰＦ）と帯域フィルタ（ＢＰＦ）の概略の形を示す。これについて図３で更に説明する。
【００１４】
図３はこのリンクの２つの端末における本発明に係る電気回路の例のやや詳細な概略図である。左側の端末では、右側の端末に転送すべきデータ１のビット・ストリームで１５５０ｎｍのレーザ部２を直接変調する。１５５０ｎｍのモニタ光検出機構部１でビット・ストリームを直接検出することによりレーザの出力を監視し、次に低域フィルタ（ＬＰＦ）７で電気的濾波を行って他のチャンネルに起因する漏話を押さえる。光ファイバ１７で伝送した後、１５５０ｎｍ波長のデータ１のビット・ストリームは１３００ｎｍのレーザ部４を通り、次に１３００ｎｍのモニタ光検出機構部５を通った後（両方とも１５５０ｎｍの信号ビット・ストリームに透明である）、右側の端末内の１５５０ｎｍの受信器光検出機構部６がこれを直接検出し、低域濾波して、相手のチャンネルに起因する漏話を押さえる。
【００１５】
右側の端末では、情報データ２を電気キャリアに乗せる（これをボックス「電気変調」１０で示す）。得られた信号は１３００ｎｍのレーザ部４を駆動する。１３００ｎｍのモニタ光検出機構部５が検出した信号を復調する（これをボックス「電気復調」１１で示す）ことによりレーザの出力を監視する。その前に、帯域フィルタ（ＢＰＦ）１２内で濾波して相手のチャンネルに起因する漏話を押さえる。光ファイバ１７を通して伝送した後、対応する帯域濾波８と復調９を信号に対して行ってデータ２のビット・ストリームを得て、これを左側の端末内の１３００ｎｍの受信器光検出部３で検出する。電気変調および復調を行うには適当な従来の方式を用いる。その詳細については示さない。ここでは必要な同期または決定回路に関しては詳細に説明しない。
【００１６】
アップストリーム信号とダウンストリーム信号を電気領域で分離したので、より優れた複雑な集積方式を用いなくとも、漏話を大幅に減らすことができる。２つの端末で、２つの逆方向のチャンネルを空間領域と光波長領域と電気周波数領域で実際に分離する。これは漏話の観点から優れている。加入者用としては１００Ｍｂ/ｓ程度の（より正確には１５５Ｍｂ/ｓの）ビットレート、ＳＤＨのＳＴＭ−１のビットレートで十分と考えられるので、必要な電気キャリアは余り高くなくてよい。
【００１７】
この場合、漏話を大幅に減らすには１ＧＨｚ程度の電気キャリアで十分である。１ＧＨｚの電気キャリア周波数を用いるとシステムのコストに影響する可能性があるので、もちろんこの問題を詳細に調査しなければならない。数十ＧＨｚ程度の帯域幅を持つ光検出機構を作ることができるので、より高速（Ｇｂ/ｓ範囲）で動作するシステムも可能である。したがって本発明は、比較的簡単な光装置を用いて、２つの逆方向のチャンネル間の漏話を減らしまた比較的高い伝送容量を持つ、完全二重光通信リンクを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  同時且つ双方向伝送に用いる光通信リンクの略図である。
【図２】  本発明に係る、電気周波数領域におけるダウンストリーム信号とアップストリーム信号の可能な位置の例の略図である。
【図３】  本発明に係る、リンクの２つの端末における電気回路を示すより詳細な略図の例である。
【図１】
0004104821.tif 000002
【図２】
0004104821.tif 000003
【図３】
0004104821.tif 000004