(57)【要約】【課題】光ファイバ同士の接続、および光ファイバと機器との接続が容易で、かつ高価な部品を必要としない光伝送システムを提供する。【解決手段】送信装置２は、複数個の波長のそろった光信号出力部１６−１〜１６−Ｎを備え、受信装置６は、複数個の受光素子３４−１〜３４−Ｎを備える。複数個の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、トレーニング時に、予め定められたパターンの信号を出力する。ウエイト算出部２８は、トレーニング時に、複数個の受光素子３４−１〜３４−Ｎで受信した信号に基づいて、トレーニング終了後に受信した信号から送信装置２で送信した信号を求めるためのウエイトを算出する。情報信号推定部２４は、トレーニング終了後に、算出したウエイトに従って、複数個の受光素子３４−１〜３４−Ｎで受信した信号から送信装置２で送信した信号を推定する。【選択図】図１
2009268029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と受信装置とがマルチモード光ファイバで接続された光伝送システムであって、
前記送信装置は、
波長の揃った複数個の光を出力する発光部を備え、
前記複数個の光は、トレーニング時に、予め定められたパターンによって変調され、
前記受信装置は、
前記マルチモード光ファイバを介して伝送された前記複数個の光を受光する受光部と、
トレーニング時に、前記受光部で受信した信号に基づいて、トレーニング終了後に受信した信号から前記送信装置で送信した信号を求めるためのウエイトを算出するウエイト算出部と、
トレーニング終了後に、前記算出したウエイトに従って、前記受光部で受信した信号から前記送信装置で送信した信号を推定する推定部とを備えた光伝送システム。
【請求項２】
前記発光部は、複数個の光源を含み、
各光源は、前記波長の揃った複数個の光のうちの１つを出力し、
前記複数個の光源は、２次元に配置され、かつ前記マルチモード光ファイバに一括して光学的に結合されている、請求項１記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記受光部は、複数個の受光素子を含み、
各受光素子は、前記波長の揃った複数個の光のうちの１つを受光し、
前記複数個の受光素子は、２次元に配置され、かつ前記マルチモード光ファイバに一括して光学的に結合されている、請求項１または２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記発光部は、第１の平面光波回路を含み、
前記第１の平面光波回路は、前記波長の揃った複数個の光を出力し、
前記第１の平面光波回路と、前記マルチモード光ファイバとが光学的に結合されている、請求項１または３記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記受光部は、第２の平面光波回路を含み、
前記第２の平面光波回路は、各々が前記波長の揃った複数個の光のうちの１つを受光する受光素子を複数個含み、
前記複数個の受光素子は、前記マルチモード光ファイバに一括して光学的に結合されている、請求項１、２または４記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムに関し、特に、マルチモード光ファイバを用いた光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の分野において、送信側で、送信データを複数アンテナに分配して送信し、伝播路を経て到着した無線信号を、受信側で、複数アンテナを用いて受信し、信号処理によって、受信信号から元の情報信号を復元する通信方式（ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output）が用いられている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００３】
一方、光ファイバを用いた光伝送では、光の伝播する光線経路（モード）が単一であるシングルモード光ファイバケーブルを用いるものと、光の伝播する光線経路（モード）が複数であるマルチモード光ファイバケーブルを用いるものがある。マルチモード光ファイバケーブルは、モードが複数であるためモード分散によるペナルティが大きいという問題がある。これに対して、シングルモード光ファイバは、モード分散によるペナルティが発生せず、高品質で安定した通信が可能であるという利点があるため、シングルモード光ファイバを用いたシリアルまた波長多重によるパラレルの光伝送が、広く用いられている。
【特許文献１】特開２００３−１９８４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シングルモード光ファイバを用いた光通信においては、次のような問題がある。
【０００５】
まず、シングルモード光ファイバは、コア系が小さいため、光ファイバ同士の接続、および光ファイバと機器との接続が容易でないという問題がある。
【０００６】
また、シングルモード光ファイバを用いたシリアル伝送では、高速な通信が必要となるため、高価な部品を設ける必要がある。
【０００７】
さらに、シングルモード光ファイバを用いた波長多重によるパラレル伝送では、波長が管理された光源（場合によっては温度制御も必要）およびフィルタ、ならびに特定の波長信号のみ受信可能な受光素子などの高価な部品が必要である。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、光ファイバ同士の接続、および光ファイバと機器との接続が容易で、かつ高価な部品を必要としない光伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、送信装置と受信装置とがマルチモード光ファイバで接続された光伝送システムであって、送信装置は、波長の揃った複数個の光を出力する発光部を備え、複数個の光は、トレーニング時に、予め定められたパターンによって変調され、受信装置は、マルチモード光ファイバを介して伝送された複数個の光を受光する受光部と、トレーニング時に、受光部で受信した信号に基づいて、トレーニング終了後に受信した信号から送信装置で送信した信号を求めるためのウエイトを算出するウエイト算出部と、トレーニング終了後に、算出したウエイトに従って、受光部で受信した信号から送信装置で送信した信号を推定する推定部とを備える。
【００１０】
好ましくは、発光部は、複数個の光源を含み、各光源は、波長の揃った複数個の光のうちの１つを出力し、複数個の光源は、２次元に配置され、かつマルチモード光ファイバに一括して光学的に結合されている。
【００１１】
好ましくは、受光部は、複数個の受光素子を含み、各受光素子は、波長の揃った複数個の光のうちの１つを受光し、複数個の受光素子は、２次元に配置され、かつマルチモード光ファイバに一括して光学的に結合されている。
【００１２】
好ましくは、発光部は、第１の平面光波回路を含み、第１の平面光波回路は、波長の揃った複数個の光を出力し、第１の平面光波回路と、マルチモード光ファイバとが光学的に結合されている。
【００１３】
好ましくは、受光部は、第２の平面光波回路を含み、第２の平面光波回路は、各々が波長の揃った複数個の光のうちの１つを受光する受光素子を複数個含み、複数個の受光素子は、マルチモード光ファイバに一括して光学的に結合されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光伝送システムによれば、光ファイバ同士の接続、および光ファイバと機器との接続が容易で、かつ高価な部品を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。
（構成）
図１は、本発明の実施形態の光伝送システムの構成図である。
【００１６】
図１を参照して、この光伝送システムは、送信装置２と受信装置６とが、マルチモード光ファイバ４で接続されている。
【００１７】
送信装置２は、情報信号出力部８と、トレーニング信号出力部１０と、ＦＦＴ部１２と、発光部１４と、レンズ１８とを有する。
【００１８】
たとえば、トレーニング信号出力部１０は、トレーニング時に、「０」または「１」の値を有するシリアルのトレーニング信号を出力する。トレーニング信号は、Ｎセット（Ｎは２以上の自然数）あり、１セットがＮ個の信号からなり、第ｊ番目のセットのトレーニング信号ｓ1,ｓ2,…,ｓj,…,ｓNは、後述のフーリエ変換後の信号ｓｆj＝１、ｓｆk＝０(k=1〜N、k≠j）となるような信号が選ばれる。
【００１９】
情報信号出力部８は、トレーニング時以外に、「０」または「１」の値を有するシリアルの情報信号を出力する。ここで、情報信号とは、トレーニング信号以外の信号であって、送信側から受信側へ伝達すべき情報が含まれている信号を意味する。
【００２０】
ＦＦＴ部１２は、シリアルの情報信号またはトレーニング信号を受けて、Ｎ個ごと（ｓ1, ｓ2, ｓ3, …, ｓN）に時間-空間変換（フーリエ変換）を行ない、パラレル信号［ｓｆ1, ｓｆ2, ｓｆ3, …, ｓｆN］を出力する。
【００２１】
発光部１４は、波長の揃ったＮ個の光を出力する。
図２は、送信装置２における発光部１４およびレンズ１８と、マルチモード光ファイバ４の概観を表わす図である。
【００２２】
図２を参照して、発光部１４は、半導体レーザ１５０と、半導体レーザ１５０から発せられた光をＮ個に分配する分岐器１５１と、それぞれの分配された光を信号ｓｆ1, ｓｆ2, ｓｆ3, …, ｓｆNに従って変調するＮ個の変調器１５２−１〜１５２−Ｎと、シリコン板（チップ）１５３上に２次元に配置されたＮ個の光信号出力部（光源）１６−１〜１６−Ｎとを含む。さらに、発光部１４は、半導体レーザ１５０から発せられた光を分岐器１５１に導く導波路１８１と、分岐器１５１で分配された光をＮ個の変調器１５２−１〜１５２−Ｎに導く導波路１５４−１〜１５４−Ｎと、変調器１５２−１〜１５２−Ｎで変調された光を光信号出力部１６−１〜１６−Ｎに導く導波路１５５−１〜１５５−Ｎとを含む。
【００２３】
Ｎ個の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、２次元に配置されることによってファイバの伝播モードを活用し、より独立性の高い伝播路を利用することが可能となる。各光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、たとえば、ミラーなどで構成される。
【００２４】
各光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、波長の揃ったＮ個の光のうちの１つを出力する。すなわち、各光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、Ｎ個のパラレル信号のうちの対応する１つの信号にしたがって変調されたレーザ光を出力する。たとえば、各光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、対応の信号が“０”の場合には、発光強度を強くし、対応の信号が“１”の場合、発光強度を弱くする。Ｎ個の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、同期してレーザ光（信号）の出力を行なう。
【００２５】
レンズ１８は、Ｎ個の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎから出力されたレーザ光をマルチモード光ファイバ４のコアへ導く。つまり、Ｎ個の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、マルチモード光ファイバ４に一括して光学的に結合されている。
【００２６】
マルチモード光ファイバ４は、送信装置２から出力された光を受信装置６へ伝送する。マルチモード光ファイバ４として、具体的には、コアとグラッドの界面のみで屈折率が不連続に変化するステップインデックス・マルチモード光ファイバ、またはコアの屈折率が動径方向に対して二次関数的に連続変化するグレーテッドインデックス・マルチモード光ファイバを用いることができる。また、マルチモード光ファイバ４の材質は、たとえば、石英ガラス、プラスチック、または樹脂などである。また、マルチモード光ファイバ４は、より多数のモードが発生するように、ねじれていたり、あるいは曲がっていたりするものであってもよい。
【００２７】
再び、図１を参照して、受信装置６は、レンズ２０と、受光部３０と、Ａ／Ｄ変換部３２と、ウエイト算出部２８と、情報信号推定部２４と、ＩＦＦＴ部２６とを備える。
【００２８】
受光部３０は、マルチモード光ファイバ４を介して伝送された波長の揃ったＮ個の光を受光する。
【００２９】
図３は、マルチモード光ファイバ４と、受信装置６におけるレンズ２０および受光部３０の概観を表わす図である。
【００３０】
図３を参照して、受光部３０は、シリコンチップ１５７上に２次元に配置されたＮ個のフォトダイオード（受光素子）３４−１〜３４−Ｎを含む。
【００３１】
レンズ２０は、マルチモード光ファイバ４のコア４６から出射される光を受光部３０のフォトダイオード３４−１〜３４−Ｎに導く。つまり、Ｎ個のフォトダイオード（受光素子）３４−１〜３４−Ｎは、マルチモード光ファイバ４に一括して光学的に結合されている。
【００３２】
フォトダイオード（受光素子）３４−１〜３４−Ｎを２次元に配置することによってファイバの伝播モードを活用し、より独立性の高い伝播路を利用することが可能となり、さらに光信号出力部１６−１〜１６−Ｎの配置も２次元とすることによって最大限の伝播路の独立性を得ることができる。
【００３３】
各フォトダイオード３４−１〜３４−Ｎは、波長の揃ったＮ個の光のうちの１つを受光し、受光した光信号をアナログの電気信号に変換して、電気信号線１５９−１〜１５９Ｎを介してＡ／Ｄ変換部３２へ出力する。Ｎ個のフォトダイオード３４−１〜３４−Ｎは、同期して信号の変換を行なう。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部３２は、Ｎ個のＡ／Ｄ変換器３６−１〜３６−Ｎを含む。各Ａ／Ｄ変換器３６−１〜３６−Ｎは、接続されるフォトダイオード３４−１〜３４−Ｎからのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００３５】
ウエイト算出部２８は、トレーニング時に、Ａ／Ｄ変換部３２からの信号に基づいて、トレーニング終了後に受信した信号から送信装置２で送信した情報信号を求めるためのウエイトを算出する。
【００３６】
ところで、送信装置２の発光部１４に入力される複数の信号ｓｆ1,ｓｆ2, …,ｓｆNと、受信装置６のＡ／Ｄ変換部３２から出力される複数の信号ｒ1,ｒ2,…,ｒNとの間には、次の式が成立する。
【００３７】
Ｒ＝Ｈ×Ｓｆ  ・・・（１）
ここで、Ｓｆ＝（ｓｆ1,ｓｆ2, …,ｓｆN）T、Ｒ＝（ｒ1,ｒ2,…,ｒN）Tである。Ｈを伝播路行列という。たたし、ｘTはベクトルｘの転置を表わす。Ｓｆの各要素は送信信号Ｓを周波数領域に変換（フーリエ変換）して得られたものであり、マルチモード光ファイバでの伝播路行列を複素数で表現することにより遅延時間（位相遅れ）を含めて伝播路特性を表現することが可能となる。
【００３８】
次式のように、受信装置６のＡ／Ｄ変換部３２から出力される情報信号の受信信号［ｒ1,ｒ2,…,ｒN］にウエイト行列Ｗを作用させることによって時間−空間変換（フーリエ変換）後の情報信号の推定値ｓf′1, ｓf′2, …, ｓf′Nを得て、さらに、ＩＦＦＴ部２６において空間-時間変換（逆フーリエ変換）を行って、シリアル信号を出力することで、情報信号の推定値ｓ′1,ｓ′2,…,ｓ′Nを求めることができる。
【００３９】
Ｓｆ′＝Ｗ×Ｒ  ・・・（２）
ただし、Ｒ＝（ｒ1,ｒ2,…,ｒN）T、
Ｓｆ′＝（ｓｆ′1,ｓｆ′2, …,ｓｆ′N）T、
式（１）および（２）から、Ｗ×ＨがＥ（単位行列）となるようなウエイト行列Ｗを求めれば、Ｓｆ′はＳｆと一致することになる。
【００４０】
伝播路行列Ｈの各要素ｈijは、トレーニングによって求めるが、たとえば、次のようにして求めることができる。ここでは、Ｎ＝３の場合を例にして説明する。
【００４１】
情報信号がｓｆ1＝１で、ｓｆ2＝ｓｆ3＝０のときには、Ｓｆ＝（１，０，０）Tとなり、このときのＲは、（ｈ11,ｈ21,ｈ31）Tとなる。
【００４２】
情報信号がｓｆ2＝１で、ｓｆ1＝ｓｆ3＝０のときには、Ｓｆ＝（０，１，０）Tとなり、このときのＲは、（ｈ12,ｈ22,ｈ32）Tとなる。
【００４３】
情報信号がｓｆ3＝１で、ｓｆ2＝ｓｆ3＝０のときには、Ｓｆ＝（０，０，１）Tとなり、このときのＲは、（ｈ13,ｈ23,ｈ33）Tとなる。
【００４４】
上記のようなトレーニングによれば、受信信号の値をそのまま伝播路行列Ｈの各要素ｈijの値として用いることができる。
【００４５】
次に、ウエイト算出部２８の具体的な構成を説明する。
ウエイト算出部２８は、伝播路行列特定部４０と、伝播路行列記憶部４２と、ウエイト行列計算部４４とを備える。
【００４６】
伝播路行列特定部４０は、第ｊ番目のセットのトレーニング信号に対する信号ｒ1,ｒ2,…,ｒN中のｒiを伝播路行列Ｈの要素ｈij(i=1〜N）として伝播路行列記憶部４２に記憶する。
【００４７】
伝播路行列記憶部４２は、Ｎ行Ｎ列の伝播路行列Ｈの各要素ｈij(i=1〜N,j=1〜N）の値を記憶する。
【００４８】
ウエイト行列計算部４４は、伝播路行列記憶部４２に記憶されている伝播路行列Ｈの逆行列を計算することによって、Ｎ行Ｎ列のウエイト行列Ｗを算出し、ウエイト行列Ｗの各要素ｗijの値を、情報信号推定部２４の対応する乗算器ＭＵijの一方の入力として供給する。
【００４９】
情報信号推定部２４は、トレーニング終了後に、前述の式（２）に従って、ウエイト行列Ｗと、受信信号ｒ1,ｒ2,…,ｒNを用いて情報信号の推定値ｓｆ′1,ｓｆ′2,…,ｓｆ′Nを算出する。
【００５０】
図４は、情報信号推定部２４の具体的な構成例を表わす図である。
図４を参照して、情報信号推定部２４は、Ｎ×Ｎ個の乗算器ＭＵij（i=1〜N、j=1〜N）と、Ｎ個の加算器ＡＤi（i=1〜N）を備える。
【００５１】
乗算器ＭＵijは、ウエイトｗijと、受信信号ｒjとの積を計算して、積ｗij×ｒjを加算器ＡＤiに出力する。
【００５２】
加算器ＡＤiは、ｗi1×ｒ1＋ｗi2×ｒ2＋・・・＋ｗiN×ｒNを計算して、計算結果を情報信号の推定値ｓ′iとして出力する。
【００５３】
（送信側のトレーニング処理の手順）
図５は、送信装置２のトレーニング処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【００５４】
図５を参照して、まず、トレーニング信号出力部１０は、制御変数ｊ＝１に設定する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
次に、トレーニング信号出力部１０は、シリアルのトレーニング信号ｓ1,ｓ2,…,ｓj,…,ｓNを出力する。ただし、たとえばフーリエ変換後にｓｆj＝１、ｓｆk＝０(k=1〜N、k≠j）となるように、ｓ1,ｓ2,…,ｓj,…,ｓNは選ばれる（ステップＳ１０２）。
【００５６】
次に、ＦＦＴ部１２は、シリアルのトレーニング信号を受けて、Ｎ個ごと（ｓ1,ｓ2,…,ｓj,…,ｓN）に時間-空間変換（フーリエ変換）を行ない、パラレル信号［ｓｆ1,ｓｆ2,…,ｓｆj,…,ｓｆN］を出力する（ステップＳ１０３）。
【００５７】
次に、第ｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、信号ｓｆiの値に応じたレーザ光を出力する（ステップＳ１０４）。
【００５８】
次に、トレーニング信号出力部１０は、制御変数ｊをインクリメントし（ステップＳ１０５）、制御変数ｊがＮを超えるときには（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、終了し、制御変数ｊがＮ以下のときには（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。
【００５９】
（受信側のトレーニング処理の手順）
図６は、受信装置６のトレーニング処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【００６０】
図６を参照して、伝播路行列特定部４０は、制御変数ｊ＝１に設定する（ステップＳ２０２）。
【００６１】
次に、各フォトダイオード３４−１〜３４−Ｎは、受信した光をアナログの電気信号に変換し、そのフォトダイオード３４−１〜３４−Ｎに接続されたＡ／Ｄ変換器３６−１〜３６−Ｎは、アナログの電気信号をデジタル信号に変換することによって、受光部３０およびＡ／Ｄ変換部３２全体で、並列数Ｎのパラレル信号［ｒ1,ｒ2,…,ｒN］を出力する（ステップＳ２０３）。
【００６２】
伝播路行列特定部４０は、ｒ1,ｒ2,…,ｒN中のｒiを伝播路行列Ｈの要素ｈij(i=1〜N）として伝播路行列記憶部４２に記憶する（ステップＳ２０４）。
【００６３】
次に、伝播路行列特定部４０は、制御変数ｊをインクリメントし（ステップＳ２０６）、制御変数ｊがＮを超えるときには（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、ステップＳ２０７に進み、制御変数ｊがＮ以下のときには（ステップＳ２０６でＮＯ）、ステップＳ２０３に戻る。
【００６４】
次に、ウエイト行列計算部４４は、伝播路行列記憶部４２に記憶されているｈij（i=1〜N,ｊ=1〜N）を伝播路行列Ｈの各要素として用いて、伝播路行列Ｈの逆行列であるウエイト行列Ｗを計算する（ステップＳ２０７）。
【００６５】
次に、ウエイト行列計算部４４は、計算結果であるウエイト行列Ｗの各要素ｗijを情報信号推定部２４の対応する乗算器に供給する（ステップＳ２０８）。
【００６６】
（送信側の情報信号の送信処理の手順）
図７は、送信装置２の情報信号の送信処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【００６７】
図７を参照して、まず、情報信号出力部８は、シリアルの情報信号系列ｓ1,ｓ2,…,ｓNを出力する（ステップＳ３０１）。
【００６８】
次に、ＦＦＴ部１２は、シリアルの情報信号系列（ｓ1,ｓ2,…,ｓN）を受けて、時間-空間変換（フーリエ変換）を行ない、パラレル信号［ｓｆ1, ｓｆ2, …, ｓｆN］を出力する（ステップＳ３０２）。
【００６９】
次に、第ｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の光信号出力部１６−１〜１６−Ｎは、信号ｓｆiの値に応じたレーザ光を出力する（ステップＳ３０３）。
【００７０】
（受信側の情報信号の推定処理の手順）
図８は、受信装置６の情報信号の推定処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【００７１】
図８を参照して、各フォトダイオード３４−１〜３４−Ｎは、受信した光をアナログの電気信号に変換し、そのフォトダイオード３４−１〜３４−Ｎに接続されたＡ／Ｄ変換器３６−１〜３６−Ｎは、アナログの電気信号をデジタル信号に変換することによって、受光部３０およびＡ／Ｄ変換部３２全体で、並列数Ｎのパラレル信号［ｒ1,ｒ2,…,ｒN］を出力する（ステップＳ４０１）。
【００７２】
次に、情報信号推定部２４は、Ａ／Ｄ変換部３２から出力されるパラレル信号［ｒ1,ｒ2,…,ｒN］と、ウエイト行列計算部４４から出力されるウエイトｗ11、ｗ12、・・・、ｗNNとを用いて、式（２）に従って、パラレルの情報信号の推定値［ｓｆ′1,ｓｆ′2,…,ｓｆ′N］を算出する（ステップＳ４０２）。
【００７３】
次に、ＩＦＦＴ部２６は、情報信号推定部２４からパラレル信号［ｓｆ′1,ｓｆ′2,…,ｓｆ′N］を受けて、空間-時間変換（逆フーリエ変換）を行ない、、シリアル系列ｓ′1,ｓ′2,…,ｓ′Nを出力する（ステップＳ４０３）。
【００７４】
以上のように、本発明の実施形態の光伝送システムによれば、複数の光信号出力部（光源）と、複数のフォトダイオードと、径の大きいマルチモード光ファイバを用いることによって、無線通信で用いられているＭＩＭＯ方式を、光通信にも適用することができる。マルチモード光ファイバを用いるので、光ファイバ同士の接続、および光ファイバと機器との接続を容易にすることができ、仮に不完全な接続によって一部の伝播モードが途絶しても伝送が完全に遮断することを免れることができる。また、複数の信号が並列して伝送されるので、高価な部品を必要とせずに、高速な光伝送を実現することができる。
【００７５】
さらに、複数個の光信号出力部およびフォトダイオードが、１つのチップ上に２次元に配置されるので、同一の特性を有する複数の光信号出力部およびフォトダイオードを容易に製造することができる。
【００７６】
（変形例）
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例を含む。
【００７７】
（１）  光源
本発明の実施形態では、発光部は、１つの半導体レーザとＮ個の光信号出力部（光源）を備える構成としたが、これに限定するものはない。発光部は、同一の波長の光を出力するＮ個の半導体レーザ（光源）が、半導体チップ上に２次元に配置されるものであってもよい。
【００７８】
（２）  発光部のシリコン板（チップ）
本発明の実施形態では、Ｎ個の光信号出力部は、シリコン板（チップ）上に２次元に配置されるものとしたが、これに限定されるものではない。たとえば、光信号出力部が、ガラス板、またはポリマー板上に２次元に配置されるものであってもよい。
【００７９】
（３）  分岐
本発明の実施形態では、光信号出力部（光源）およびフォトダイオードが、１つのチップ上の２次元に配置されるものとしたが、これに限定するものではない。たとえば、マルチモード光ファイバをある箇所で分岐させ、分岐した末端のそれぞれに１つまたは複数個の光源（半導体レーザまたは光信号出力部）またはフォトダイオードを配置するものとしてもよい。
【００８０】
図９は、光伝送システムの変形例を表わす図である。
図９を参照して、この光伝送システムは、マルチモード光ファイバが光分岐／結合器６４、６６で分岐・結合されている。光分岐／結合器６４で分岐されたマルチモード光ファイバ５２、５４、５６の末端に、それぞれ送信装置６８、７０、７２が接続される。光分岐／結合器６６で分岐されたマルチモード光ファイバ５８、６０、６２の末端に、それぞれ受信装置７４、７６、７８が接続される。
【００８１】
送信装置６８、７０、７２は、それぞれ１つの光源８０、８２、８４を備え、各受信装置７４、７６、７８は、それぞれ１つのフォトダイオード８６、８８、９０を備える。
【００８２】
送信装置６８、７０、７２どうしは、無線または有線の電気回線で接続されており、協働して信号の送信を行なう。送信装置６８は、信号ｓ1に応じたレーザ光をマルチモード光ファイバ５２へ出力する。同様に、送信装置７０は、信号ｓ2に応じたレーザ光をマルチモード光ファイバ５４へ出力する。同様に、送信装置７２は、信号ｓ3に応じたレーザ光をマルチモード光ファイバ５６へ出力する。
【００８３】
受信装置７４は、マルチモード光ファイバ５８からのレーザ光に基づいて、受信信号r1を生成する。受信装置７６は、マルチモード光ファイバ６０からのレーザ光に基づいて、受信信号r2を生成する。受信装置７８は、マルチモード光ファイバ６２からのレーザ光に基づいて、受信信号r3を生成する。
【００８４】
受信装置７４、７６、７８どうしは、無線または有線の電気回線で接続されており、協働して、受信信号r1,ｒ2,r3を用いて、ウエイトの算出および情報信号の推定を行なう。
【００８５】
（４）  光信号出力部の数、フォトダイオードの数、ウエイトの算出、情報信号の推定
本発明の実施形態では、光信号出力部の数とフォトダイオードの数は同一としたが、これに限定するものではなく、相違するものであってもよい。また、本発明の実施形態で説明したウエイトの算出および情報信号の推定は一例であって、これに限定するものではなく、その他の方法を用いてもよい。
【００８６】
（５）  ＰＬＣ(Planar Lightwave Circuit)
また、マルチモード光ファイバと発光部および受光部の接続方法については実施の形態で説明したような空間による結合に限定するものではない。
【００８７】
図１０は、送信装置における変形例の発光部１９４およびレンズ１８と、マルチモード光ファイバ４の概観を表わす図である。
【００８８】
図１０を参照して、発光部１９４は、波長の揃ったＮ個の光を出力する平面光波回路１９２を含む。
【００８９】
平面光回路１９２には、半導体レーザ２５０と、半導体レーザ２５０から発せられた光をＮ個に分配する分岐器２５８と、それぞれの分配された光を信号ｓｆ1, ｓｆ2, ｓｆ3, …, ｓｆNに従って変調するＮ個の変調器２５２−１〜２５２−Ｎと、Ｎ個の変調された光を結合する結合器２５７とを含む。
【００９０】
さらに、平面光波回路１９２は、半導体レーザ２５０から発せられた光を分岐器２５８に導く導波路１８２と、分岐器２５８で分配された光をＮ個の変調器２５２−１〜２５２−Ｎに導く導波路２５１−１〜２５１−Ｎと、変調器２５２−１〜２５２−Ｎで変調された光を結合器２５７に導く導波路２５３−１〜２５３−Ｎと、結合器２５７で結合された光を伝送する導波路２５４とを含む。
【００９１】
レンズ１８は、平面光波回路１９２の導波路２５４の端部から出力されたレーザ光をマルチモード光ファイバ４のコアへ導く。つまり、平面光波回路１９２は、マルチモード光ファイバ４に光学的に結合されている。
【００９２】
図１１は、マルチモード光ファイバ４と、受信装置におけるレンズ２０および変形例の受光部２３０の概観を表わす図である。
【００９３】
図１１を参照して、受光部２３０は、平面光波回路２３２を含む。
平面光波回路２３２は、Ｎ個のフォトダイオード（受光素子）２３４−１〜２３４−Ｎを含む。
【００９４】
平面光波回路２３２は、さらに、レンズ２０から出射された波長の揃ったＮ個の光を導く導波路２３５と、導波路２３５で伝送された光をＮ個に分配する分岐器２３７と、分岐器２３７で分配されたＮ個の光をフォトダイオード（受光素子）２３４−１〜２３４−Ｎに導く導波路２３９−１〜２３９−Ｎとを含む。
【００９５】
レンズ２０は、マルチモード光ファイバ４のコア４６から出射される光を、導波路２３５、分岐器２３７、および導波路２３９−１〜２３９−Ｎを介してフォトダイオード２３４−１〜２３４−Ｎに導く。つまり、Ｎ個のフォトダイオード（受光素子）２３４−１〜２３４−Ｎは、マルチモード光ファイバ４に一括して光学的に結合されている。
【００９６】
各フォトダイオード２３４−１〜２３４−Ｎは、波長の揃ったＮ個の光のうちの１つを受光し、受光した光信号をアナログの電気信号に変換して、電気信号線１５９−１〜１５９Ｎを介してＡ／Ｄ変換部３２へ出力する。Ｎ個のフォトダイオード２３４−１〜２３４−Ｎは、同期して信号の変換を行なう。
【００９７】
以上のようなＰＬＣ上で合分配を行うことによって、空間結合の困難を緩和することができ、コスト低減・歩留まり向上が期待できる。
【００９８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態の光伝送システムの構成図である。
【図２】送信装置における発光部およびレンズと、マルチモード光ファイバの概観を表わす図である。
【図３】マルチモード光ファイバと、受信装置におけるレンズおよび受光部の概観を表わす図である。
【図４】情報信号推定部の具体的な構成例を表わす図である。
【図５】送信装置のトレーニング処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【図６】受信装置のトレーニング処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【図７】送信装置の情報信号の送信処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【図８】受信装置の情報信号の推定処理の動作手順を表わすフローチャートである。
【図９】光伝送システムの変形例を表わす図である。
【図１０】送信装置における変形例の発光部およびレンズと、マルチモード光ファイバの概観を表わす図である。
【図１１】マルチモード光ファイバと、受信装置におけるレンズおよび変形例の受光部の概観を表わす図である。
【符号の説明】
【０１００】
２，６８，７０，７２  送信装置、４，５０，５２，５４，５６，５８，６０，６２  マルチモード光ファイバ、６，７４，７６，７８  受信装置、８  情報信号出力部、１０  トレーニング信号出力部、１２  ＦＦＴ部、１４，１９４  発光部、１６−１〜１６−Ｎ  光信号出力部（光源）、８０，８２，８４  光源、１８，２０  レンズ、２４  情報信号推定部、３８  ＩＦＦＴ部、２８  ウエイト算出部、３０，２３０  受光部、３２  Ａ／Ｄ変換部、３４−１〜３４−Ｎ，８６，８８，９０，２３４−１〜２３４−Ｎ  フォトダイオード、３６−１〜３６−Ｎ  Ａ／Ｄ変換器、４０  伝播路行列特定部、４２  伝播路行列記憶部、４４  ウエイト行列計算部、４６  コア、ＭＵ11〜ＭＵNN  乗算器、ＡＤ11〜ＡＤNN  加算器  ６４，６６  光分岐・結合器、１５０，２５０  半導体レーザ、１５１，２３７，２５８  分岐器、１５２−１〜１５１−Ｎ，２５２−１〜２５２−Ｎ  変調器、１５３  シリコン板（チップ）、１５７  シリコンチップ、１５４−１〜１５４−Ｎ，１５５−１〜１５５−Ｎ，１８１，１８２，２５１−１〜２５１−Ｎ，２３５，２３９−１〜２３９−Ｎ，２５３−１〜２５３−Ｎ，２５４  導波路、１５９−１〜１５９−Ｎ  電気信号線、１９２，２３２  平面光波回路、２５７  結合器。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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