JPH0865252A - Bidirectional optical transmission system - Google Patents
Bidirectional optical transmission systemInfo
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- JPH0865252A JPH0865252A JP7169350A JP16935095A JPH0865252A JP H0865252 A JPH0865252 A JP H0865252A JP 7169350 A JP7169350 A JP 7169350A JP 16935095 A JP16935095 A JP 16935095A JP H0865252 A JPH0865252 A JP H0865252A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送路を介して対向
する伝送装置間で通信を行う光双方向伝送システムに関
する。特に、センタ装置と複数のユーザ装置との間で通
信を行う光双方向伝送システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical bidirectional transmission system for performing communication between transmission devices opposed to each other via an optical transmission line. In particular, the present invention relates to an optical bidirectional transmission system that communicates between a center device and a plurality of user devices.
【０００２】[0002]
【従来の技術】センタ装置と複数のユーザ装置との間で
時分割双方向多重通信を行う光伝送システムとして、Ｐ
ＤＳ（パッシブダブルスター）システムがある。これ
は、図３３に示すように、分岐点に光スターカプラ３を
配置し、センタ装置１の１組の送受信器と複数のユーザ
装置２−１〜２−ｎとを対応させる構成である。2. Description of the Related Art As an optical transmission system for performing time-division bidirectional multiplex communication between a center device and a plurality of user devices, a P
There is a DS (passive double star) system. As shown in FIG. 33, this is a configuration in which an optical star coupler 3 is arranged at a branch point, and one set of transmitters / receivers of the center apparatus 1 and a plurality of user apparatuses 2-1 to 2-n are associated with each other.
【０００３】このＰＤＳシステムでは、センタ装置１か
ら各ユーザ装置２−１〜２−ｎに伝送される下り光信号
は時分割多重され、光スターカプラ３で分岐されて各ユ
ーザ装置２−１〜２−ｎに送られる。各ユーザ装置２−
１〜２−ｎは、時分割多重された下り光信号から自分宛
の光信号を時間軸上から切り出して受信する。一方、各
ユーザ装置２−１〜２−ｎが所定の送信タイミングで光
信号を送出すると、光スターカプラ３でパッシブ多重さ
れ、各ユーザ装置からの上り光信号が時間軸上に並んで
センタ装置１に受信される。In this PDS system, the downstream optical signals transmitted from the center device 1 to each of the user devices 2-1 to 2-n are time-division multiplexed and branched by an optical star coupler 3 to be sent to each of the user devices 2-1 to 2-1. 2-n. Each user device 2-
Each of 1 to 2-n cuts out an optical signal addressed to itself from the time-division-multiplexed downlink optical signal and receives the optical signal. On the other hand, when each of the user equipments 2-1 to 2-n sends an optical signal at a predetermined transmission timing, it is passively multiplexed by the optical star coupler 3, and the upstream optical signals from the respective user equipments are lined up on the time axis and arranged in the center equipment. 1 is received.
【０００４】この構成では、センタ装置の１組の送受信
器で複数のユーザ装置との通信が可能であるので、回線
あたりのセンタ装置コストを低く抑えることができる。
しかし、ＰＤＳシステムは、センタ装置とユーザ装置と
の間で伝送される光信号が光スターカプラで分配数に応
じた損失を受ける。したがって、光スターカプラにおけ
る分配数、すなわちセンタ装置の１組の送受信器に収容
するユーザ装置の数には限界があり、回線あたりのセン
タ装置コストの低減にも限界があった。With this configuration, since it is possible to communicate with a plurality of user devices with a single set of transceivers of the center device, the cost of the center device per line can be kept low.
However, in the PDS system, the optical signal transmitted between the center device and the user device receives a loss corresponding to the number of distributions in the optical star coupler. Therefore, there is a limit to the number of distributions in the optical star coupler, that is, the number of user devices accommodated in one set of transmitters / receivers of the center device, and there is also a limit to reduction of the center device cost per line.
【０００５】この分配損失を補うためには、図３４に示
すように、センタ装置１に高出力レーザ１１と光変調器
１３を備え、外部変調方式によって高出力信号を生成す
ることが考えられる。光変調器１３は、光スターカプラ
３を介して接続される複数のユーザ装置２−１〜２−ｎ
に対して時分割動作する。In order to compensate for this distribution loss, as shown in FIG. 34, it is conceivable that the center device 1 is provided with a high output laser 11 and an optical modulator 13 to generate a high output signal by an external modulation method. The optical modulator 13 includes a plurality of user devices 2-1 to 2-n connected via the optical star coupler 3.
Against time division.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３４に示す
センタ装置の構成では、分配数（ユーザ装置数）の増加
に伴って変調速度を上げる必要があった。そのために信
号制御が複雑化し、また高出力レーザと高速な変調器を
用いなければならないので、回線あたりのセンタ装置コ
ストの低減は実質的に困難である。However, in the configuration of the center device shown in FIG. 34, it is necessary to increase the modulation speed as the number of distributions (the number of user devices) increases. Therefore, signal control becomes complicated, and a high-power laser and a high-speed modulator must be used, so that it is practically difficult to reduce the center device cost per line.
【０００７】本発明は、このようなＰＤＳシステムの問
題点を解決し、収容するユーザ装置数を増大させ、回線
あたりのセンタ装置コストの大幅な低減を可能にする光
双方向伝送システムを提供することを目的とする。The present invention provides an optical bidirectional transmission system which solves the problems of such a PDS system, increases the number of user devices to be accommodated, and can significantly reduce the center device cost per line. The purpose is to
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の光双方向伝送シ
ステムは、センタ装置に、高出力の直流光発生手段と、
この直流光をｎ分配する分配手段と、各直流光をそれぞ
れユーザ装置宛の送信信号で変調するｎ個の変調手段
と、各ユーザ装置から送られた光信号を受信するｎ個の
受信手段とを備える。各ユーザ装置に、センタ装置から
送られた光信号を受信する受信手段と、センタ装置宛の
送信信号で変調した光信号を送信する送信手段とを備え
る。According to the optical bidirectional transmission system of the present invention, a center device is provided with a high output DC light generating means,
Distributing means for distributing the direct current light into n, n modulating means for modulating each direct current light with a transmission signal addressed to the user equipment, and n receiving means for receiving the optical signal sent from each user equipment. Equipped with. Each user device is provided with a receiving means for receiving the optical signal sent from the center device and a transmitting means for transmitting the optical signal modulated by the transmission signal addressed to the center device.
【０００９】前記光変調器の動作速度は、ユーザ装置の
１チャネル分の動作速度であり、低速である。The operating speed of the optical modulator is the operating speed for one channel of the user equipment, which is low.
【００１０】前記光分割手段は、スターカップラ、又は
光スイッチであり、各々、送受全体で１個設けてもよ
く、又は、送信と受信の各々に１個づつ設けてもよい。The light splitting means is a star coupler or an optical switch, and one may be provided for each of the transmission and reception, or one for each of transmission and reception.
【００１１】前記光検出手段は、各ユーザ装置毎に設け
るか、又は全ユーザ装置に共通に１個だけ設ける。The light detecting means is provided for each user device, or only one is commonly provided for all user devices.
【００１２】センタ装置からユーザ装置への光ビーム
は、変調ビームと無変調ビームを直列に時分割で送信し
てもよく、又は、無変調ビームに変調ビームを重畳して
送信してもよい。後者の場合は、単に変調指数を小さく
するのみで十分である。As the light beam from the center device to the user device, a modulated beam and an unmodulated beam may be serially transmitted in a time division manner, or a modulated beam may be superimposed on the unmodulated beam and transmitted. In the latter case, simply reducing the modulation index is sufficient.
【００１３】センタ装置と各ユーザ装置との結合は、送
信用と受信用の２本の光ファイバで結合してもよく、又
は、１本の光ファイバで結合して送信と受信を時分割動
作させてもよい。The center device and each user device may be coupled by two optical fibers for transmission and reception, or one optical fiber may be coupled for time division operation for transmission and reception. You may let me.
【００１４】ユーザ装置はセンタ装置からの変調光を電
気信号に変換して受信信号を得ると共に、送信信号で光
ビームを変調してセンタ装置に送信する。後者の場合、
光ビームは、ユーザ装置で準備してもよく、又は、セン
タ装置からの受信ビームの無変調光を利用してもよい。
センタ装置からの無変調光を利用する場合は、リミッタ
回路により光ビームの振幅を制限してもよい。The user equipment converts the modulated light from the center equipment into an electric signal to obtain a reception signal, modulates the light beam with a transmission signal and transmits it to the center equipment. In the latter case,
The light beam may be prepared by the user equipment, or the unmodulated light of the reception beam from the center equipment may be used.
When the unmodulated light from the center device is used, the amplitude of the light beam may be limited by the limiter circuit.
【００１５】ユーザ装置における光検出器と光変調器は
一体の透過型光検出変調器とすることができる。The photodetector and the light modulator in the user equipment may be an integral transmissive photodetector modulator.
【００１６】この光検出変調器は、半導体層の層面に垂
直に光ビームが入射又は出射する面型とすることができ
る。The photodetector modulator may be of a surface type in which a light beam is incident or emitted perpendicularly to the layer surface of the semiconductor layer.
【００１７】上記光検出変調器はδ−ドープ層を有する
ことができる。The photodetector modulator may have a δ-doped layer.
【００１８】[0018]
【作用】本発明によると、センタ装置で高レベルの直流
光をユーザ装置対応に分配し、それぞれユーザ装置宛の
送信信号で変調して送出する。すなわち、各ユーザ装置
に対応した変調手段が設けられるので、変調速度はユー
ザ装置数に関係なく低速で対応できる。また、高レベル
の直流光を分配しているので、センタ装置に接続するユ
ーザ装置数を多くすることができる。According to the present invention, the center device distributes high-level DC light corresponding to the user devices, modulates each with a transmission signal addressed to the user device, and sends the modulated signals. That is, since the modulation means corresponding to each user device is provided, the modulation speed can be kept low regardless of the number of user devices. Moreover, since the high-level DC light is distributed, the number of user devices connected to the center device can be increased.
【００１９】[0019]
（第１実施例）図１は、本発明の第１実施例の構成を示
すブロック図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
【００２０】図において、本実施例では、センタ装置１
０と各ユーザ装置２０との間の双方向伝送路として２本
の単一モード光ファイバによる光伝送路５−１、５−２
を用い、センタ装置１０にｎ個のユーザ装置２０−１〜
２０−ｎを収容する構成になっている。センタ装置１０
は、高出力レーザ１１と、高出力レーザ１１から出力さ
れた直流光をｎ分配する光スターカプラ１２と、各ユー
ザ装置対応のｎ個の光変調器１３−１〜１３−ｎと、各
ユーザ装置対応のｎ個の光検出器１４−１〜１４−ｎと
を備える。なお、各部を駆動する電気回路および制御回
路は省略している。In the figure, in the present embodiment, the center device 1
0 and each user equipment 20 as two-way transmission paths by two single-mode optical fibers 5-1 and 5-2
, The center device 10 has n user devices 20-1 to 20-2.
It is configured to accommodate 20-n. Center device 10
Is a high-power laser 11, an optical star coupler 12 that divides the DC light output from the high-power laser 11 into n, n optical modulators 13-1 to 13-n corresponding to each user device, and each user. The device includes n photodetectors 14-1 to 14-n corresponding to the devices. It should be noted that an electric circuit and a control circuit for driving each unit are omitted.
【００２１】高出力レーザ１１から送出された直流光
は、光スターカプラ１２で分配されて各ユーザ装置対応
の光変調器１３−１〜１３−ｎに入力される。各光変調
器１３では、対応するユーザ装置宛の送信信号Ｓで直流
光を変調した変調光を生成し、光伝送路５−１に送出す
る。また、ユーザ装置２０−１〜２０−ｎから各光伝送
路５−２を介して伝送された光信号は、光検出器１４−
１〜１４−ｎに入力されてそれぞれ受信信号Ｒが得られ
る。The DC light emitted from the high power laser 11 is distributed by the optical star coupler 12 and input to the optical modulators 13-1 to 13-n corresponding to each user equipment. Each optical modulator 13 generates a modulated light by modulating the DC light with the transmission signal S destined to the corresponding user apparatus, and sends the modulated light to the optical transmission line 5-1. The optical signals transmitted from the user equipments 20-1 to 20-n via the respective optical transmission lines 5-2 are detected by the photodetector 14-.
1 to 14-n and the reception signals R are obtained respectively.
【００２２】本実施例の構成では、高出力レーザ１１を
用いていることから光スターカプラ１２の分配数を多く
とることができ、多くのユーザ装置２０を収容すること
ができる。また、光変調器１３が各ユーザ装置対応に設
けられているので、ユーザ装置数の増加があっても変調
速度を高める必要はない。以下に示す実施例においても
同様である。In the configuration of this embodiment, since the high-power laser 11 is used, the number of optical star couplers 12 to be distributed can be increased and many user devices 20 can be accommodated. Further, since the optical modulator 13 is provided for each user device, it is not necessary to increase the modulation speed even if the number of user devices increases. The same applies to the examples described below.
【００２３】図２は、第１実施例におけるユーザ装置２
０の構成例を示すブロック図である。図２（１）に示す
ユーザ装置は、光電気変換器２１と電気光変換器２２を
備えた構成である。光伝送路５−１から受信した光信号
は光電気変換器２１で受信信号Ｒに変換される。また、
センタ装置への送信信号Ｓは電気光変換器２２で光信号
に変換して光伝送路５−２に送出する。FIG. 2 shows the user equipment 2 in the first embodiment.
It is a block diagram which shows the structural example of 0. The user device shown in FIG. 2A has a configuration including an optoelectric converter 21 and an electrooptic converter 22. The optical signal received from the optical transmission line 5-1 is converted into the received signal R by the photoelectric converter 21. Also,
The transmission signal S to the center device is converted into an optical signal by the electro-optical converter 22 and sent to the optical transmission line 5-2.
【００２４】なお、ユーザ装置に光源（電気光変換器）
を備えなくても、センタ装置１０から変調光とともに無
変調光を伝送させ、その無変調光を送信信号Ｓで変調し
て折り返すことにより、センタ装置１０へ送出する光信
号を生成することができる。このとき、ユーザ装置への
送信信号をのせた変調光と無変調光とを時分割でシリア
ルに伝送する、あるいは無変調光（直流光）に変調光を
重畳して伝送する方式をとる。図２（２）、（３）に示
すユーザ装置２０の構成は前者に対応するものであり、
図２（４）に示すユーザ装置２０の構成は後者に対応す
るものである。The user device has a light source (electro-optical converter).
Even if not provided, an optical signal to be sent to the center apparatus 10 can be generated by transmitting unmodulated light together with modulated light from the center apparatus 10, modulating the unmodulated light with a transmission signal S and returning the modulated signal. . At this time, the modulated light carrying the transmission signal to the user equipment and the unmodulated light are transmitted serially in a time division manner, or the modulated light is superimposed on the unmodulated light (DC light) and transmitted. The configuration of the user device 20 shown in FIGS. 2 (2) and (3) corresponds to the former,
The configuration of the user device 20 shown in FIG. 2 (4) corresponds to the latter.
【００２５】図２（２）に示すユーザ装置は、１８ｄＢ
カプラ２３に光検出器２４と光変調器２５が接続された
構成である。受信した光信号は１８ｄＢカプラ２３を介
してその一部が光検出器２４に受光され、変調光の部分
から受信信号Ｒが検出される。また、残りの光信号は光
変調器２５に入力され、その無変調光の部分をセンタ装
置への送信信号Ｓで変調して折り返す。The user equipment shown in FIG. 2B is 18 dB.
In this configuration, the photodetector 24 and the optical modulator 25 are connected to the coupler 23. A part of the received optical signal is received by the photodetector 24 via the 18 dB coupler 23, and the received signal R is detected from the modulated light part. The remaining optical signal is input to the optical modulator 25, and the part of the unmodulated light is modulated by the transmission signal S to the center device and returned.
【００２６】図２（３）に示すユーザ装置は、光検出器
と光変調器が一体化された透過型光検出変調器２６で構
成される。受信した光信号は透過型光検出変調器２６の
光検出器部分で受光され、変調光の部分から受信信号Ｒ
を検出する。また、光検出器部分を透過した光信号は光
変調器部分に入力され、その無変調光の部分を送信信号
Ｓで変調して折り返す。The user equipment shown in FIG. 2C is composed of a transmission type photodetector modulator 26 in which a photodetector and an optical modulator are integrated. The received optical signal is received by the photodetector portion of the transmissive photodetector modulator 26, and the received signal R is received from the modulated light portion.
To detect. The optical signal transmitted through the photodetector portion is input to the optical modulator portion, and the portion of the unmodulated light is modulated by the transmission signal S and returned.
【００２７】図２（４）に示すユーザ装置は、１８ｄＢ
カプラ２３に光検出器２４とリミッタ回路２７が接続さ
れ、さらにリミッタ回路２７に光変調器２５が接続され
た構成である。受信した光信号は１８ｄＢカプラ２３を
介してその一部が光検出器２４に受光され、変調光の部
分から受信信号Ｒが検出される。また、残りの光信号は
リミッタ回路２７を介して直流光成分が取り出され、光
変調器２５でその直流光の部分を送信信号Ｓで変調して
折り返す。リミッタ回路２７には、入力光信号の直流光
成分の強度より低い飽和特性をもつ光増幅素子を用いる
ことができる。The user equipment shown in FIG. 2 (4) is 18 dB.
The photodetector 24 and the limiter circuit 27 are connected to the coupler 23, and the optical modulator 25 is further connected to the limiter circuit 27. A part of the received optical signal is received by the photodetector 24 via the 18 dB coupler 23, and the received signal R is detected from the modulated light part. A DC light component is extracted from the remaining optical signal through the limiter circuit 27, and the optical modulator 25 modulates the DC light portion with the transmission signal S and returns it. For the limiter circuit 27, an optical amplification element having a saturation characteristic lower than the intensity of the DC light component of the input optical signal can be used.
【００２８】図３は、透過型光検出変調器２６の構成を
示す断面図である。この構造は入出力光が層を構成する
面に垂直になるので面型と呼ばれ、入出力光が面に平行
な型と区別される。図において、ＳＩ−ＩｎＰ基板４１
の上に、厚さ０．３μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層（バン
ドギャップ波長λｇ＝１．２μｍ）４２、厚さ４μｍの
ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層（ＭＱＷ）
４３、厚さ０．３μｍのｎ−ＩｎＰ層４４、厚さ０．２
μｍのｉ−ＩｎＧａＡｓ層４５、厚さ０．３μｍのｐ−
ＩｎＧａＡｓＰ層（λｇ＝１．２μｍ）４６が、有機金
属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて順次積層される。
そして、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６の上に、入射光が入
る窓となる部分を除いて光検出器用ｐ電極としてＡｕＺ
ｎＮｉ電極４７が形成され、その窓に対応する光透過部
分のＳＩ−ＩｎＰ基板４１をエンチングにより除去す
る。そして、露出したｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４２の上
に、出射光が出る窓となる部分を除いて光変調器用ｐ電
極としてＡｕＺｎＮｉ電極４８が形成される。また、ｎ
−ＩｎＰ層４４上の結晶が一部除去され、光検出器・光
変調器共用ｎ電極としてＡｕＧｅＮｉ電極４９が形成さ
れる。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the transmissive photodetector modulator 26. This structure is called a surface type because the input / output light is perpendicular to the surface constituting the layer, and is distinguished from the type in which the input / output light is parallel to the surface. In the figure, SI-InP substrate 41
A p-InGaAsP layer with a thickness of 0.3 μm (bandgap wavelength λg = 1.2 μm) 42 and an i-InGaAsP / InP multiple quantum well layer (MQW) with a thickness of 4 μm
43, 0.3 μm thick n-InP layer 44, 0.2 thick
μm i-InGaAs layer 45, 0.3 μm thick p-
InGaAsP layers (λg = 1.2 μm) 46 are sequentially stacked by using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
Then, AuZ is formed on the p-InGaAsP layer 46 as a p-electrode for a photodetector except for a portion which becomes a window for entering incident light.
The nNi electrode 47 is formed, and the SI-InP substrate 41 in the light transmitting portion corresponding to the window is removed by etching. Then, on the exposed p-InGaAsP layer 42, an AuZnNi electrode 48 is formed as a p-electrode for the optical modulator except for a portion which becomes a window through which emitted light is emitted. Also, n
A part of the crystal on the -InP layer 44 is removed, and an AuGeNi electrode 49 is formed as a photodetector / light modulator common n electrode.
【００２９】ここで、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４６は、Ａ
ｕＺｎＮｉ電極（光検出器用ｐ電極）４７のオーミック
コンタクト用結晶である。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４２
は、ＡｕＺｎＮｉ電極（光変調器用ｐ電極）４８のオー
ミックコンタクト用結晶である。ｎ−ＩｎＰ層４４は、
ＡｕＧｅＮｉ電極（光検出器・光変調器共用ｎ電極）４
９のオーミックコンタクト用結晶である。また、ｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓ層４５は光検出器となる吸収領域である。ｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層４３は光変調
器用の結晶である。Here, the p-InGaAsP layer 46 is A
It is a crystal for ohmic contact of the uZnNi electrode (p electrode for photodetector) 47. p-InGaAsP layer 42
Is a crystal for ohmic contact of the AuZnNi electrode (p electrode for optical modulator) 48. The n-InP layer 44 is
AuGeNi electrode (n electrode for both photodetector and optical modulator) 4
9 is a crystal for ohmic contact. Also, i-I
The nGaAs layer 45 is an absorption region serving as a photodetector. i
The -InGaAsP / InP multiple quantum well layer 43 is a crystal for an optical modulator.
【００３０】図４は、透過型光検出変調器２６の光検出
器部分および光変調器部分の吸収スペクトルを示す図で
ある。図において、（１）は光検出器部分の吸収スペク
トルである。吸収端が１．６５μｍのところにあるの
で、波長１．３μｍの光の吸収係数は非常に高く、比較
的薄い吸収層で光信号を検出することができる。（２）
は光変調器部分の吸収スペクトルであり、ａは素子に電
圧を印加しない場合の吸収スペクトルであり、以下素子
に印加する逆バイアス電圧が大きくなるにつれて吸収ス
ペクトルｂ、ｃ、ｄのように変化する。これは、ｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層４３における量子
閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）による。したがっ
て、適当な直流逆バイアスに送信信号Ｓを重畳して印加
することにより、波長１．３μｍの光における吸収係数
を変化させ、送信信号Ｓに応じた変調光を生成すること
ができる。本実施例の場合には、ピークツーピーク２Ｖ
で変調光が得られ、消光比は１０ｄＢであった。FIG. 4 is a diagram showing absorption spectra of the photodetector portion and the light modulator portion of the transmission type photodetector modulator 26. In the figure, (1) is the absorption spectrum of the photodetector portion. Since the absorption edge is at 1.65 μm, the absorption coefficient of light having a wavelength of 1.3 μm is very high, and an optical signal can be detected by a relatively thin absorption layer. (2)
Is an absorption spectrum of the optical modulator portion, a is an absorption spectrum when no voltage is applied to the element, and changes like absorption spectra b, c, and d as the reverse bias voltage applied to the element increases. . This is i-I
This is due to the quantum confined Stark effect (QCSE) in the nGaAsP / InP multiple quantum well layer 43. Therefore, by superimposing and applying the transmission signal S on an appropriate DC reverse bias, it is possible to change the absorption coefficient of light having a wavelength of 1.3 μm and generate modulated light according to the transmission signal S. In the case of this embodiment, peak-to-peak 2V
Modulated light was obtained at an extinction ratio of 10 dB.
【００３１】図３では、光変調器用の結晶として、ｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層を用いている
が、この代わりにｉ−ＩｎＧａＡｓＰバルク層（λｇ＝
１．３μｍ）を用いる事も可能である。バルク層の成長
には、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いる必要
がなく、従来からの液相成長法（ＬＰＥ）を用いること
ができる。そのために、本素子の製造コストを下げるこ
とができる。ただし、バルク層の場合、光変調を行う際
の印加電圧が大きくなる。なお、バルク層の印加電圧の
変化によって吸収係数が変わるのは、フランツ・ケルデ
ィッシュ（Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈ）効果による。In FIG. 3, as a crystal for an optical modulator, i-
Although an InGaAsP / InP multiple quantum well layer is used, an i-InGaAsP bulk layer (λg =
It is also possible to use 1.3 μm). For the growth of the bulk layer, it is not necessary to use metal organic vapor phase epitaxy (MOCVD), and the conventional liquid phase epitaxy (LPE) can be used. Therefore, the manufacturing cost of this element can be reduced. However, in the case of the bulk layer, the applied voltage at the time of performing light modulation becomes large. Note that the absorption coefficient changes according to the change in the applied voltage to the bulk layer due to the Franz-Keldysh effect.
【００３２】ところで、単一層で、光変調部の消光比を
大きくとるには、その厚さを厚くしてオフ時の吸収係数
を上げる必要がある。しかし、電界を印加できる厚さに
は限界があるので、厚さを単純に厚くして消光比を大き
くすることはできない。すなわち、単一層では、消光比
を大きくすることはできない。By the way, in order to increase the extinction ratio of the light modulator in a single layer, it is necessary to increase its thickness to increase the absorption coefficient at the time of off. However, since the thickness to which an electric field can be applied is limited, it is not possible to simply increase the thickness to increase the extinction ratio. That is, the extinction ratio cannot be increased with a single layer.
【００３３】図２３に、上記問題点を改善したデバイス
の構造を示す。（１）はウエハ構造を示し、（２）は光
変調層の構造を示し、（３）は素子構造を示す。本デバ
イスでは、光変調部となるｉ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
多重量子井戸層、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰバルク層に代え
て、δドープした多層構造の光変調層を用いている。δ
ドープは、結晶成長を行う際にシート状にドーパントを
積層させたものである。その厚さは、１原子層以下の極
めて薄いものである。この多層構造により、単一層の数
倍の厚さが実現できる。この多層構造は、実効的には単
一層の光変調器を直列に接続した場合と同等であり、オ
フ時の吸収係数を大きくすることができ、大きな消光比
を得ることができる。ここで、δドープを用いているの
は、ｐ電極となるＡｕＺｎＮｉ電極６４とδ−ｎドープ
層６２、ｎ電極となるＡｕＧｅＮｉ電極６５とδ−ｐド
ープ層６１間のリーク電流を極力抑え、また、透過光の
ドーパントによる吸収を極力低くするためである。FIG. 23 shows a device structure in which the above problems are improved. (1) shows the wafer structure, (2) shows the structure of the light modulation layer, and (3) shows the device structure. In this device, i-InGaAsP / InP, which is the optical modulator,
Instead of the multiple quantum well layer and the i-InGaAsP bulk layer, an optical modulation layer having a δ-doped multilayer structure is used. δ
The dope is formed by stacking the dopants in a sheet shape during crystal growth. Its thickness is extremely thin, which is less than one atomic layer. With this multi-layer structure, several times the thickness of a single layer can be achieved. This multilayer structure is effectively equivalent to the case where a single-layer optical modulator is connected in series, the absorption coefficient at the time of OFF can be increased, and a large extinction ratio can be obtained. Here, the use of δ-doping suppresses the leakage current between the AuZnNi electrode 64 and the δ-n-doped layer 62, which are p-electrodes, the AuGeNi electrode 65 and the δ-p-doped layer 61, which are n-electrodes, and This is to minimize the absorption of transmitted light by the dopant.
【００３４】図２４にいままで述べてきた透過型光検出
変調器の実装例を示す。図において、半導体光素子７０
は支持台７１に支持され、光の入出射位置にロッドレン
ズ７２ａ、７２ｂが装着される。そして、全体が光ファ
イバ用のコネクタ（レセプタクル）７３ａ、７３ｂに挟
まれた構造になっている。入射光は、ロッドレンズ７２
ａを介して平行光となって半導体光素子７０に入射さ
れ、出射光はロッドレンズ７２ｂを介してファイバコネ
クタのフェルール端面のコアに収束する。光ファイバの
コネクタ７３ａ、７３ｂは、ＦＣ型、ＳＣ型、その他の
いずれでもよい。半導体光素子７０の光検出器用ｐ電極
７４、光変調器用ｐ電極７５、光検出器・光変調器共用
ｎ電極７６は、モジュールの横から取り出している。本
実装例は、レンズを用いた構成になっているが要求され
る挿入損失条件が緩和される場合には、レンズを用いず
に直接ファイバフェルールを半導体光素子７０に近接さ
せてもよい。FIG. 24 shows an example of mounting the transmissive photodetector modulator described so far. In the figure, a semiconductor optical device 70
Is supported by a support base 71, and rod lenses 72a and 72b are mounted at light input / output positions. The entire structure is sandwiched between optical fiber connectors (receptacles) 73a and 73b. The incident light is the rod lens 72.
The parallel light is made incident on the semiconductor optical element 70 via a, and the emitted light is converged on the core of the ferrule end surface of the fiber connector via the rod lens 72b. The optical fiber connectors 73a and 73b may be FC type, SC type, or any other type. The photodetector p-electrode 74, the optical modulator p-electrode 75, and the photodetector / optical modulator common n-electrode 76 of the semiconductor optical device 70 are taken out from the side of the module. Although this mounting example has a configuration using a lens, if the required insertion loss condition is relaxed, the fiber ferrule may be directly brought close to the semiconductor optical device 70 without using the lens.
【００３５】図５は、変調光と無変調光をシリアルに送
る場合の光双方向伝送システムの動作例を示すタイミン
グチャートである。図において、〜はセンタ装置１
０の動作、〜はユーザ装置２０−１、２０−ｉの動
作を示す。は光変調器１３−１の動作であり、Ｔ１は
ユーザ装置２０−１宛の変調光、ＣＷは無変調光を示
す。はユーザ装置２０−１の動作であり、Ｒ’１は変
調光Ｔ１の一部から得られた受信信号、Ｔ１は残りの変
調光で折り返される。Ｔ’１は無変調光ＣＷを送信信号
Ｓで変調した変調光である。は光検出器１４−１の動
作であり、Ｔ１はユーザ装置２０−１で折り返されたユ
ーザ装置宛の変調光の残りで廃棄される。Ｒ１は変調光
Ｔ’１から得られた受信信号である。はセンタ装置１
０の光変調器１３−ｉの動作、はユーザ装置２０−ｉ
の動作、は光検出器１４−ｉの動作であり、光変調器
１３−１、ユーザ装置２０−１、光検出器１４−１と同
様である。FIG. 5 is a timing chart showing an operation example of the optical bidirectional transmission system when the modulated light and the non-modulated light are serially sent. In the figure, is a center device 1
The operations of 0 and ~ indicate the operations of the user devices 20-1 and 20-i. Is the operation of the optical modulator 13-1, T1 is the modulated light addressed to the user device 20-1, and CW is the non-modulated light. Is an operation of the user apparatus 20-1, R′1 is a received signal obtained from a part of the modulated light T1, and T1 is folded back with the remaining modulated light. T'1 is modulated light obtained by modulating the unmodulated light CW with the transmission signal S. Is the operation of the photodetector 14-1, and T1 is discarded by the rest of the modulated light addressed to the user apparatus that is returned by the user apparatus 20-1. R1 is a received signal obtained from the modulated light T'1. Is the center device 1
0 is the operation of the optical modulator 13-i, is the user equipment 20-i
Is the operation of the photodetector 14-i, which is similar to the optical modulator 13-1, the user device 20-1, and the photodetector 14-1.
【００３６】なお、本実施例の構成によれば、センタ装
置１０の各光変調器１３および各光検出器１４がユーザ
装置対応に設けられているので、ユーザ装置への送信信
号の送出タイミングのみを制御すればよいことがわか
る。According to the configuration of the present embodiment, each optical modulator 13 and each photodetector 14 of the center device 10 are provided corresponding to the user device, so that only the transmission timing of the transmission signal to the user device is provided. It is understood that it is sufficient to control
【００３７】ところで、図５に示す動作例は、変調光Ｔ
と無変調光ＣＷとを時分割でシリアルに伝送する形態に
対応するものであるが、図２（４）のユーザ装置を用い
ることにより、直流光（無変調光）に変調光を重畳して
送ることができる。なお、アナログ信号の伝送では、直
流光と変調光を時分割で送ることはできないのでこの方
法を取らざるを得ない。By the way, the operation example shown in FIG.
This corresponds to a mode in which the non-modulated light CW and the non-modulated light CW are serially transmitted in a time division manner. By using the user device of FIG. Can be sent. In analog signal transmission, DC light and modulated light cannot be sent in a time-division manner, so this method must be used.
【００３８】図６は、直流光に変調光を重畳して送る場
合において、図２（４）に示すユーザ装置の動作例を示
す。（１）はディジタル信号の場合であり、（２）はア
ナログ信号の場合である。図に示すように、１８ｄＢカ
プラ２３で分岐された変調光からリミッタ回路２７で変
調成分を切取り、得られた直流光を光変調器２５で変調
する。FIG. 6 shows an example of the operation of the user equipment shown in FIG. 2 (4) when the modulated light is superimposed on the DC light and sent. (1) is a case of a digital signal, and (2) is a case of an analog signal. As shown in the figure, the limiter circuit 27 cuts off the modulation component from the modulated light branched by the 18 dB coupler 23, and the obtained DC light is modulated by the optical modulator 25.
【００３９】図７は、直流光に変調光を重畳して送る場
合の光双方向伝送システムの動作例を示すタイミングチ
ャートである。図において、〜はセンタ装置１０の
動作、〜はユーザ装置２０−１、２０−ｉの動作を
示す。は光変調器１３−１の動作であり、Ｔ１はユー
ザ装置２０−１宛の変調光、ＣＷは直流光成分を示す。
はユーザ装置２０−１の動作であり、Ｒ’１は変調光
Ｔ１から得られた受信信号、Ｔ’１はリミッタ回路２７
で得られた直流光を送信信号Ｓで変調した変調光であ
る。は光検出器１４−１の動作であり、Ｒ１は変調光
Ｔ’１から得られた受信信号である。は光変調器１３
−ｉの動作、はユーザ装置２０−ｉの動作、は光検
出器１４−ｉの動作であり、光変調器１３−１、ユーザ
装置２０−１、光検出器１４−１と同様である。FIG. 7 is a timing chart showing an operation example of the optical bidirectional transmission system when the modulated light is superimposed on the DC light and is sent. In the figure, ~ indicates the operation of the center apparatus 10 and ~ indicates the operation of the user apparatuses 20-1 and 20-i. Is the operation of the optical modulator 13-1, T1 is the modulated light destined for the user apparatus 20-1, and CW is the DC light component.
Is the operation of the user equipment 20-1, R′1 is the received signal obtained from the modulated light T1, and T′1 is the limiter circuit 27.
It is a modulated light obtained by modulating the direct current light obtained in step 1 with the transmission signal S. Is the operation of the photodetector 14-1, and R1 is the received signal obtained from the modulated light T'1. Is the optical modulator 13
The operation of -i is the operation of the user device 20-i, and the operation of the photodetector 14-i is the same as the optical modulator 13-1, the user device 20-1, and the photodetector 14-1.
【００４０】このように、変調光（ディジタル信号、ア
ナログ信号）から直流光成分を抽出する構成を取ること
により、変調光と無変調光を時分割でシリアルに送る場
合に比べて伝送時間は半分となり、伝送効率を高めるこ
とができる。In this way, by adopting the configuration for extracting the DC light component from the modulated light (digital signal, analog signal), the transmission time is half that in the case where the modulated light and the unmodulated light are serially sent in a time division manner. Therefore, the transmission efficiency can be improved.
【００４１】また、アナログ信号の場合には、センタ装
置１０からユーザ装置２０への方向と、ユーザ装置２０
からセンタ装置１０への方向でキャリア周波数を変える
ことができる。例えば、図８に示すように、センタ装置
１０から１０ＭＨｚをキャリアとする変調信号を送出
し、ユーザ装置２０から５０ＭＨｚをキャリアとする変
調信号を送出させる。ユーザ装置２０は図２に示す構成
のものを用いることができる。センタ装置１０では、光
検出器１４の後段に、キャリア周波数５０ＭＨｚに対応
するフィルタ１５を配置し、５０ＭＨｚのキャリアにの
せた信号のみを抽出する。この場合のアナログ変調方式
は、振幅変調方式、周波数変調方式のいずれでもよい。In the case of an analog signal, the direction from the center device 10 to the user device 20 and the user device 20.
The carrier frequency can be changed in the direction from the center device 10 to the center device 10. For example, as shown in FIG. 8, the center apparatus 10 sends a modulated signal having a carrier of 10 MHz, and the user apparatus 20 sends a modulated signal having a carrier of 50 MHz. The user device 20 may have the configuration shown in FIG. In the center device 10, a filter 15 corresponding to a carrier frequency of 50 MHz is arranged in the subsequent stage of the photodetector 14, and only the signal on the carrier of 50 MHz is extracted. The analog modulation method in this case may be either an amplitude modulation method or a frequency modulation method.
【００４２】また、図２５に示すように、位相変調を用
いることも可能である。センタ装置からユーザ装置へ送
信する際には、位相変調符号を用いる。位相変調符号
は、例えば、正負または負正の２種類のパルスを“１”
または、“０”の信号に対応させるバイフェーズ符号で
ある。ユーザ装置からセンタ装置へ信号を送る際には、
上記位相変調信号を振幅変調したＲＺ符号を用いる。It is also possible to use phase modulation as shown in FIG. A phase modulation code is used when transmitting from the center device to the user device. For the phase modulation code, for example, two types of positive and negative or negative and positive pulses are “1”.
Alternatively, it is a bi-phase code corresponding to a signal of "0". When sending a signal from the user device to the center device,
An RZ code obtained by amplitude-modulating the phase modulation signal is used.
【００４３】（第２実施例）図９は、本発明の第２実施
例の構成を示すブロック図である。本実施例は、図１に
示す第１実施例のセンタ装置１０の構成において、高出
力レーザ１１を通常出力のレーザ１６に代え、光スター
カプラ１２を１×ｎ光スイッチ１７に変える。１×ｎ光
スイッチ１７は分配損失が小さいので通常出力のレーザ
１６で対応できる。センタ装置１０のその他の構成およ
びユーザ装置２０の構成は同様であるが、センタ装置１
０の各光変調器１３−１〜１３−ｎは時分割動作するの
で、ユーザ装置数に応じた高速変調機能が必要となる。
また、１×ｎ光スイッチ１７を用いた場合には、図１０
に示すように１×ｎ光スイッチ１７と各ユーザ装置対応
の光変調器１３−１〜１３−ｎとを集積化することがで
きる。(Second Embodiment) FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the configuration of the center device 10 of the first embodiment shown in FIG. 1, the high output laser 11 is replaced by a normal output laser 16 and the optical star coupler 12 is replaced by a 1 × n optical switch 17. Since the 1 × n optical switch 17 has a small distribution loss, the normal output laser 16 can be used. The other configurations of the center device 10 and the configuration of the user device 20 are the same, but the center device 1
Since each of the 0 optical modulators 13-1 to 13-n operates in a time-division manner, a high-speed modulation function according to the number of user devices is required.
Further, when the 1 × n optical switch 17 is used, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the 1 × n optical switch 17 and the optical modulators 13-1 to 13-n corresponding to each user device can be integrated.
【００４４】図１１は、第２実施例に於ける変調光と無
変調光をシリアルに送る場合の光双方向伝送システムの
動作例を示すタイミングチャートである。なお、変調光
と無変調光を同時に送る場合も同様である。FIG. 11 is a timing chart showing an operation example of the optical bidirectional transmission system when the modulated light and the unmodulated light in the second embodiment are serially sent. The same applies when the modulated light and the non-modulated light are sent at the same time.
【００４５】図において、〜はセンタ装置１０の動
作、、はユーザ装置２０−１、２０−ｉの動作を示
す。はレーザ１６の動作、は１×ｎ光スイッチ１７
の切り替え動作である。は光変調器１３−１の動作で
あり、Ｔ１はユーザ装置２０−１宛の変調光、ＣＷは無
変調光を示す。はユーザ装置２０−１の動作であり、
Ｒ’１は変調光Ｔ１の一部から得られた受信信号、Ｔ１
は残りの変調光で折り返される。Ｔ’１は無変調光ＣＷ
を送信信号Ｓで変調した変調光である。は光検出器１
４−１の動作であり、Ｔ１はユーザ装置２０−１で折り
返されたユーザ装置宛の変調光の残りで廃棄される。Ｒ
１は変調光Ｔ’１から得られた受信信号である。はセ
ンタ装置１０の光変調器１３−ｉの動作、はユーザ装
置２０−ｉの動作、は光検出器１４−ｉの動作であ
り、光変調器１３−１、ユーザ装置２０−１、光検出器
１４−１と同様である。図５に示す第１実施例と異なる
点は、各光変調器１３が１×ｎ光スイッチ１７で切り替
えられた時間だけ時分割動作するところにある。In the figure, ~ indicates the operation of the center device 10, and indicates the operation of the user devices 20-1 and 20-i. Is the operation of the laser 16 and is the 1 × n optical switch 17
Is a switching operation. Is the operation of the optical modulator 13-1, T1 is the modulated light addressed to the user device 20-1, and CW is the non-modulated light. Is the operation of the user device 20-1,
R′1 is a received signal obtained from a part of the modulated light T1, T1
Is folded back by the remaining modulated light. T'1 is unmodulated light CW
Is a modulated light that is modulated by the transmission signal S. Is the photodetector 1
4-1 is the operation, and T1 is discarded by the rest of the modulated light addressed to the user apparatus that is returned by the user apparatus 20-1. R
Reference numeral 1 is a received signal obtained from the modulated light T'1. Is the operation of the optical modulator 13-i of the center apparatus 10, is the operation of the user apparatus 20-i, is the operation of the photodetector 14-i, and is the optical modulator 13-1, the user apparatus 20-1, and the optical detection. It is similar to the container 14-1. The difference from the first embodiment shown in FIG. 5 is that each optical modulator 13 operates in a time-division manner only during the time when each 1 × n optical switch 17 switches.
【００４６】ここで、第２実施例におけるアナログ信号
の伝送例について説明する。センタ装置では、図１２
（１）に示すように、１×ｎ光スイッチ１７の切り替え
により、一定時間ｔの間だけ光変調器１３−ｉに直流光
が入力される。光変調器１３−ｉはこの直流光を変調周
波数ｆｋＨｚで変調し、変調光を対応するユーザ装置２
０−ｉに送出する。このとき、１×ｎ光スイッチ１７が
光変調器１３−ｉに切り替わる周期Ｔは、サンプリング
定理により１／２ｆ以下とする。各ユーザ装置２０で
は、図１２（２）に示すように、光検出器２４に送出さ
れる残りの変調光からリミッタ回路２７で変調成分を切
取り、得られた直流光を光変調器２５で送信信号Ｓによ
り変調する。Here, an example of analog signal transmission in the second embodiment will be described. In the center device, FIG.
As shown in (1), by switching the 1 × n optical switch 17, DC light is input to the optical modulator 13-i for a certain time t. The optical modulator 13-i modulates this direct current light at a modulation frequency fkHz, and the modulated light corresponds to the user device 2
0-i. At this time, the period T at which the 1 × n optical switch 17 switches to the optical modulator 13-i is set to 1 / 2f or less according to the sampling theorem. In each user apparatus 20, as shown in FIG. 12B, the limiter circuit 27 cuts off the modulation component from the remaining modulated light sent to the photodetector 24, and the obtained DC light is transmitted by the optical modulator 25. It is modulated by the signal S.
【００４７】このように、１×ｎ光スイッチ１７を用い
た場合には、ユーザ装置２０からセンタ装置１０へ送信
する光信号は、センタ装置１０からユーザ装置２０へ送
られる光信号と同様に間欠的な信号となる。これによ
り、ユーザ装置２０の光変調器２５は低速のもので対応
できる。また、このような間欠信号は、センタ装置１０
で補間されて連続信号として再生される。As described above, when the 1 × n optical switch 17 is used, the optical signal transmitted from the user device 20 to the center device 10 is intermittent like the optical signal transmitted from the center device 10 to the user device 20. Signal. As a result, the optical modulator 25 of the user device 20 can be a low speed one. Further, such an intermittent signal is transmitted to the center device 10
And is reproduced as a continuous signal.
【００４８】（第３実施例）図１３は、本発明の第３実
施例の構成を示すブロック図である。本実施例は、図９
に示す第２実施例のセンタ装置１０の構成において、１
×ｎ光スイッチ１７に代えて２×２ｎ光スイッチ１８を
用いる。そして、各ユーザ装置に対応する受信手段とし
て、２×２ｎ光スイッチ１８を介して１つの光検出器１
４を接続する。センタ装置１０のその他の構成およびユ
ーザ装置２０の構成は同様である。(Third Embodiment) FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention. This embodiment is shown in FIG.
In the configuration of the center device 10 of the second embodiment shown in FIG.
A 2 × 2n optical switch 18 is used instead of the × n optical switch 17. Then, as a receiving means corresponding to each user device, one photodetector 1 via the 2 × 2n optical switch 18 is used.
Connect 4 The other configuration of the center device 10 and the configuration of the user device 20 are the same.
【００４９】また、図１４に示すように、２×２ｎ光ス
イッチ１８に代えて２つの１×ｎ光スイッチ１７−１、
１７−２を用いてもよい。この場合には、２つの１×ｎ
光スイッチ１７−１、１７−２によって送信時と受信時
のスイッチ動作を独立に行うことができる。すなわち、
送信時に受信タイミングを考慮してスイッチ動作を行う
必要がない。Further, as shown in FIG. 14, instead of the 2 × 2n optical switch 18, two 1 × n optical switches 17-1,
17-2 may be used. In this case, two 1 × n
The optical switches 17-1 and 17-2 can independently perform the switch operation during transmission and reception. That is,
It is not necessary to perform the switch operation in consideration of the reception timing at the time of transmission.
【００５０】図１５は、第３実施例における変調光と無
変調光をシリアルに送る場合の光双方向伝送システムの
動作例を示すタイミングチャートである。なお、変調光
と無変調光を同時に送る場合も同様である。FIG. 15 is a timing chart showing an operation example of the optical bidirectional transmission system when the modulated light and the non-modulated light are serially sent in the third embodiment. The same applies when the modulated light and the non-modulated light are sent at the same time.
【００５１】図において、〜はセンタ装置１０の動
作、〜はユーザ装置２０−１〜２０−ｉの動作を示
す。はレーザ１６の動作、は２×２ｎ光スイッチ１
８の切り替え動作である。ここで、１＊１はレーザ１６
と光変調器１３−１の接続、１＊ｉはレーザ１６と光変
調器１３−ｉの接続、２＊２はユーザ装置２０−１と光
検出器１４の接続、２＊（ｉ＋１）はユーザ装置２０−
ｉと光検出器１４の接続を示す。２つの１×ｎ光スイッ
チ１７−１、１７−２を用いた場合も同様である。In the figure, ~ indicates the operation of the center apparatus 10 and ~ indicates the operation of the user apparatuses 20-1 to 20-i. Is the operation of the laser 16, is a 2 × 2n optical switch 1
8 switching operation. Here, 1 * 1 is the laser 16
And the optical modulator 13-1 are connected, 1 * i is a connection between the laser 16 and the optical modulator 13-i, 2 * 2 is a connection between the user device 20-1 and the photodetector 14, and 2 * (i + 1) is a user. Device 20-
The connection between i and the photodetector 14 is shown. The same applies when two 1 × n optical switches 17-1 and 17-2 are used.
【００５２】は光変調器１３−１の動作であり、Ｔ１
はユーザ装置２０−１宛の変調光、ＣＷは無変調光を示
す。はユーザ装置２０−１の動作であり、Ｒ’１は変
調光Ｔ１の一部から得られた受信信号、Ｔ１は残りの変
調光で折り返される。Ｔ’１は無変調光ＣＷを送信信号
Ｓで変調した変調光である。は光検出器１４の動作で
あり、Ｔ１はユーザ装置２０−１で折り返されたユーザ
装置宛の変調光の残りで廃棄される。Ｒ１は変調光Ｔ’
１から得られた受信信号である。はセンタ装置１０の
光変調器１３−ｉの動作、はユーザ装置２０−ｉの動
作であり、光変調器１３−１、ユーザ装置２０−１と同
様である。図１１に示す第２実施例と異なる点は、光検
出器１４が時分割動作するところにある。Is the operation of the optical modulator 13-1, and T1
Represents modulated light destined for the user apparatus 20-1, and CW represents unmodulated light. Is an operation of the user apparatus 20-1, R′1 is a received signal obtained from a part of the modulated light T1, and T1 is folded back with the remaining modulated light. T'1 is modulated light obtained by modulating the unmodulated light CW with the transmission signal S. Is the operation of the photodetector 14, and T1 is discarded due to the rest of the modulated light directed to the user apparatus and returned by the user apparatus 20-1. R1 is modulated light T '
It is the received signal obtained from 1. Is the operation of the optical modulator 13-i of the center apparatus 10, is the operation of the user apparatus 20-i, and is the same as the optical modulator 13-1 and the user apparatus 20-1. The difference from the second embodiment shown in FIG. 11 is that the photodetector 14 operates in a time division manner.
【００５３】ところで、図１５に示す動作例は、最初に
すべてのユーザ装置宛の送信を行い、その後で各ユーザ
装置からの受信を行うものである。これに対して、各ユ
ーザ装置ごとに送受信を行う方法をとることもできる。
この動作例を示すタイミングチャートを図１６に示す。
各ユーザ装置に対する送受信ごとに２×２ｎ光スイッチ
１８を切り替える他は、図１５に示すタイミングチャー
トと同じである。By the way, in the operation example shown in FIG. 15, transmission is first performed to all user apparatuses, and then reception is performed from each user apparatus. On the other hand, it is also possible to adopt a method of transmitting and receiving for each user device.
A timing chart showing this operation example is shown in FIG.
The timing chart is the same as that shown in FIG. 15 except that the 2 × 2n optical switch 18 is switched for each transmission / reception to / from each user apparatus.
【００５４】また、図１３、図１４に示す第３実施例の
構成は、図１７（１）、（２）に示すように２×２ｎ光
スイッチ１８または１×ｎ光スイッチ１７−１と、各ユ
ーザ装置対応の光変調器１３−１〜１３−ｎとを集積化
することができる。The configuration of the third embodiment shown in FIGS. 13 and 14 is the 2 × 2n optical switch 18 or the 1 × n optical switch 17-1 as shown in FIGS. 17 (1) and 17 (2). It is possible to integrate the optical modulators 13-1 to 13-n corresponding to each user device.
【００５５】（第４実施例の第１の構成）図２６は、本
発明の第４実施例の第１の構成を示すブロック図であ
る。図に示すように、本実施例では、光スイッチの代わ
りに、光スターカップラを用いている。ユーザ装置は光
源を有しない。センタ装置１０は、レーザ１６及び光検
出器１４が２×２ｎ光スターカップラ３１に結合されて
いる。光スターカップラと各ユーザ装置２０は各２本の
光ファイバ５−１、５−２で結ばれており、光変調器１
３は、各ユーザ装置２０毎に１個づつ備える。(First Structure of Fourth Embodiment) FIG. 26 is a block diagram showing the first structure of the fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, an optical star coupler is used instead of the optical switch. The user equipment has no light source. In the center device 10, the laser 16 and the photodetector 14 are coupled to a 2 × 2n optical star coupler 31. The optical star coupler and each user device 20 are connected by two optical fibers 5-1 and 5-2, respectively.
3 is provided for each user device 20.
【００５６】図２７は、第４実施例の第１の構成におけ
る変調光と無変調光をシリアルに送る場合の光双方向シ
ステムの動作例を示すタイミングチャートである。変調
度を小さくして、変調光と直流光を重畳させて同時に送
る場合（図６、７参照）も同様である。FIG. 27 is a timing chart showing an operation example of the optical bidirectional system in the case of transmitting modulated light and unmodulated light in serial in the first configuration of the fourth embodiment. The same applies to the case where the modulation degree is reduced and the modulated light and the DC light are superimposed and sent simultaneously (see FIGS. 6 and 7).
【００５７】図において、〜はセンタ装置１０の動
作、、はユーザ装置２０−１、２０−ｉの動作を示
す。は、レーザ１６の動作であり、センタ装置から送
信する間、無変調光を送出する。は、光変調器１３−
１の動作であり、Ｔ１は、ユーザ装置２０−１宛の変調
光、ＣＷは無変調光を示す。無変調光の長さは変調光の
それと同等である。は、ユーザ装置２０−１の動作で
あり、Ｒ’１は変調光Ｔ１から得られた受信信号、Ｔ’
１は無変調光ＣＷを送信信号Ｓで変調した変調光であ
る。は光検出器１４の動作であり、Ｒ１は変調光Ｔ’
１から得られた受信信号である。は、センタ装置１０
の光変調器１３−ｉの動作、はユーザ装置２０−ｉの
動作であり、光変調器１３−１、ユーザ装置２０−１と
同様である。In the figure, ~ indicates the operation of the center device 10, and indicates the operation of the user devices 20-1 and 20-i. Is the operation of the laser 16 and sends out unmodulated light during transmission from the center device. Is the optical modulator 13-
1 is an operation, T1 is modulated light destined for the user apparatus 20-1, and CW is unmodulated light. The length of unmodulated light is equal to that of modulated light. Is the operation of the user equipment 20-1, R′1 is the received signal obtained from the modulated light T1, and T ′ is
Reference numeral 1 denotes modulated light obtained by modulating the unmodulated light CW with the transmission signal S. Is the operation of the photodetector 14, and R1 is the modulated light T ′.
It is the received signal obtained from 1. Is the center device 10
The operation of the optical modulator 13-i is the operation of the user apparatus 20-i, which is the same as the optical modulator 13-1 and the user apparatus 20-1.
【００５８】図２８は、第４実施例の第１の構成におけ
る変調光と無変調光をシリアルに送る場合の光双方向シ
ステムの他の動作例を示すタイミングチャートである。FIG. 28 is a timing chart showing another operation example of the optical bidirectional system in the case of transmitting modulated light and unmodulated light in serial in the first configuration of the fourth embodiment.
【００５９】図において、〜は、図２７と同様であ
る。本タイミングチャートでは、センタ装置の光変調器
から送信される無変調光の長さはセンタ装置から送信す
る間すべてに渡っている。これにより、ユーザ装置にお
いて、センタ装置からの信号の受信タイミングとは、無
関係に、センタ装置宛の信号送出タイミングを設定で
き、センタ装置での受信フレームの利用効率を向上させ
ることができる。In the figure, ~ are the same as those in FIG. In this timing chart, the length of the non-modulated light transmitted from the optical modulator of the center device extends throughout the transmission from the center device. As a result, the user apparatus can set the signal transmission timing addressed to the center apparatus regardless of the reception timing of the signal from the center apparatus, and can improve the utilization efficiency of the received frame in the center apparatus.
【００６０】図２７、２８におけるタイミングチャート
では、ユーザ装置で生じるセンタ装置の変調光の受信後
の残りは、簡単のため省略している。In the timing charts of FIGS. 27 and 28, the rest of the user apparatus after receiving the modulated light of the center apparatus is omitted for simplicity.
【００６１】本構成で用いるユーザ装置の具体的な構成
を図２９に示す。基本的には、図２の（２）、（３）と
同様であるがユーザ装置からの送信部分にアイソレータ
３２を設ける。センタ装置からユーザ装置へ送信する場
合、光ファイバ５−２には、送信時のＣＷ光すべてが送
出され、ユーザ装置へ逆の方向から入射してしまう。こ
れを避けるため、アイソレータを設置する。FIG. 29 shows a specific configuration of the user equipment used in this configuration. Basically, it is similar to (2) and (3) in FIG. 2, but an isolator 32 is provided in the transmission part from the user device. When transmitting from the center device to the user device, all of the CW light at the time of transmission is sent to the optical fiber 5-2 and enters the user device from the opposite direction. To avoid this, install an isolator.
【００６２】（第４実施例の第２の構成）図３０は、本
発明の第４実施例の第２の構成を示すブロック図であ
る。図に示すように図２６の２×２ｎ光スターカップラ
３１に代えて２つの１×ｎ光スターカップラ１２−１、
１２−２を用いている。ユーザ装置は光源を有しない。
この場合は、二つの１×ｎ光スターカップラ１２−１、
１２−２によって送信時と受信時のタイミングを独立に
設定することができる。また、送信受信に別の光スター
カップラを用いているので、センタ装置からユーザ装置
への送信時にＣＷ光がユーザ装置に逆から入射すること
はなく、第４実施例の第１の構成のように、ユーザ装置
に、アイソレータを設ける必要がない。(Second Configuration of Fourth Embodiment) FIG. 30 is a block diagram showing a second configuration of the fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, instead of the 2 × 2n optical star coupler 31 of FIG. 26, two 1 × n optical star couplers 12-1,
12-2 is used. The user equipment has no light source.
In this case, two 1 × n optical star couplers 12-1,
The timing at the time of transmission and that at the time of reception can be set independently by 12-2. Further, since another optical star coupler is used for transmission and reception, the CW light does not enter the user device from the opposite side when transmitting from the center device to the user device, which is similar to the first configuration of the fourth embodiment. Moreover, it is not necessary to provide an isolator in the user device.
【００６３】図３１は、第４実施例の第２の構成におけ
る変調光と無変調光をシリアルに送る場合の光双方向シ
ステムの動作例を示すタイミングチャートである。変調
度を小さくして、変調光と直流光を重畳させて同時に送
る場合（図６、７参照）も同様である。FIG. 31 is a timing chart showing an operation example of the optical bidirectional system in the case of transmitting modulated light and unmodulated light in serial in the second configuration of the fourth embodiment. The same applies to the case where the modulation degree is reduced and the modulated light and the DC light are superimposed and sent simultaneously (see FIGS. 6 and 7).
【００６４】図において、〜はセンタ装置１０の動
作、〜はユーザ装置２０−１、２０−２、２０−ｎ
の動作を示す。は、レーザ１６の動作であり、センタ
装置から送信する間（送信フレーム中）、無変調光を送
出する。は、光変調器１３−１の動作であり、Ｔ１
は、ユーザ装置２０−１宛の変調光、ＣＷは無変調光を
示す。無変調光の長さは変調光のそれと同等である。
は、ユーザ装置２０−１の動作であり、Ｒ’１は変調光
Ｔ１から得られた受信信号、Ｔ’１は無変調光ＣＷを送
信信号Ｓで変調した変調光である。は光検出器１４の
動作であり、Ｒ１は変調光Ｔ’１から得られた受信信号
である。、は、センタ装置１０の光変調器１３−
２、１３−ｎの動作、、はユーザ装置２０−２、２
０−ｎの動作であり、光変調器１３−１、ユーザ装置２
０−１と同様である。In the figure, -is the operation of the center device 10, and-is the user devices 20-1, 20-2, 20-n.
Shows the operation of. Is the operation of the laser 16 and sends out unmodulated light during transmission from the center device (during a transmission frame). Is the operation of the optical modulator 13-1, and T1
Indicates modulated light destined for the user apparatus 20-1, and CW indicates unmodulated light. The length of unmodulated light is equal to that of modulated light.
Is an operation of the user apparatus 20-1, R′1 is a received signal obtained from the modulated light T1, and T′1 is a modulated light obtained by modulating the unmodulated light CW with the transmission signal S. Is the operation of the photodetector 14, and R1 is the received signal obtained from the modulated light T'1. , Are optical modulators 13- of the center device 10.
2, 13-n operations are user devices 20-2, 2
0-n operation, the optical modulator 13-1, the user device 2
The same as 0-1.
【００６５】本構成では、光スターカップラを２ヶ所用
いているため、送信フレームと受信フレームが重なって
もよい。受信フレーム上で、各ユーザ装置からの信号を
重ならないように、センタ装置からの信号送出タイミン
グを制御しなければならない。制御の方法として、受信
信号Ｒが重ならないように、ガードタイムＴを設ける。
Ｔの大きさとして、（１）センタ装置ユーザ装置間の往
復遅延時間の最大値とする場合、また、（２）各ユーザ
装置との間の往復伝搬遅延時間とする場合がある。
（１）の場合には、ガードタイムが各ユーザ装置で同じ
であるので、制御が簡単になる。（２）の場合には、制
御は難しくなるが、伝送効率が向上する。Since two optical star couplers are used in this configuration, the transmission frame and the reception frame may overlap. The signal transmission timing from the center device must be controlled so that the signals from the user devices do not overlap on the received frame. As a control method, a guard time T is provided so that the received signals R do not overlap.
The size of T may be (1) the maximum value of the round-trip delay time between the center device and the user device, or (2) the round-trip propagation delay time between the user devices.
In the case of (1), since the guard time is the same for each user device, control becomes simple. In the case of (2), control becomes difficult, but transmission efficiency improves.
【００６６】図３２は、第４実施例の第２の構成におけ
る変調光と無変調光をシリアルに送る場合の光双方向シ
ステムの他の動作例を示すタイミングチャートである。
〜は、図３１の動作例と同様であるが、センタ装置
から送る無変調光の長さは、送信フレームすべてに渡っ
ている。したがって、センタ装置のユーザ装置宛の送信
タイミングによらず、任意のタイミングにユーザ装置か
らセンタ装置へ送信が可能となる。これにより、センタ
装置の受信フレームにおけるガードタイムを短くするこ
とができ、伝送効率が向上する。FIG. 32 is a timing chart showing another operation example of the optical bidirectional system in the case of transmitting modulated light and unmodulated light in serial in the second configuration of the fourth embodiment.
Are similar to those of the operation example of FIG. 31, but the length of the unmodulated light sent from the center device is over the entire transmission frame. Therefore, regardless of the transmission timing of the center apparatus to the user apparatus, it is possible to transmit from the user apparatus to the center apparatus at any timing. As a result, the guard time in the received frame of the center device can be shortened and the transmission efficiency is improved.
【００６７】（第５実施例）図１８は、本発明の第５実
施例の構成を示すブロック図である。図において、本実
施例では、センタ装置１０と各ユーザ装置２０との間の
双方向伝送路として１本の単一モード光ファイバによる
光伝送路５を用い、センタ装置１０にｎ個のユーザ装置
２０−１〜２０−ｎを収容する構成になっている。セン
タ装置１０は、高出力レーザ１１と、高出力レーザ１１
から出力された直流光をｎ分配する光スターカプラ１２
と、各ユーザ装置対応のｎ個の光変調器１３−１〜１３
−ｎと、各ユーザ装置対応のｎ個の光検出器１４−１〜
１４−ｎと、各ユーザ装置対応の光変調器と光検出器を
１本の光伝送路５に接続するｎ個の光カプラ１９−１〜
１９−ｎを備える。なお、各部を駆動する電気回路およ
び制御回路は省略している。(Fifth Embodiment) FIG. 18 is a block diagram showing the structure of the fifth embodiment of the present invention. In the figure, in this embodiment, an optical transmission line 5 using one single-mode optical fiber is used as a bidirectional transmission line between the center device 10 and each user device 20, and the center device 10 has n user devices. It is configured to accommodate 20-1 to 20-n. The center device 10 includes a high-power laser 11 and a high-power laser 11
Optical star coupler 12 for distributing the DC light output from the n
And n optical modulators 13-1 to 13-13 corresponding to each user device
-N and n photodetectors 14-1 to 14-1 corresponding to each user device
14-n and n optical couplers 19-1 to 19-1 for connecting an optical modulator and a photodetector corresponding to each user device to one optical transmission line 5.
19-n. It should be noted that an electric circuit and a control circuit for driving each unit are omitted.
【００６８】本実施例におけるセンタ装置１０は、セン
タ装置１０から送信される光信号とセンタ装置１０に受
信される光信号とを光カプラ１９で切り分ける点を除い
て、図１に示す第１実施例と同様の動作をする。すなわ
ち、センタ装置１０から変調光と無変調光を時分割でシ
リアルに送ると、その動作は図５に示すタイミングチャ
ートと同様になる。また、直流光に変調光を重畳して送
ると、その動作は図７に示すタイミングチャートと同様
になる。なお、第２実施例または第３実施例と同様に、
光スターカプラ１２に代えて光スイッチを用いることが
できる。その場合には高出力レーザ１１に代えて通常出
力のレーザ１６を用いることができる。The center apparatus 10 in the present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 except that the optical signal transmitted from the center apparatus 10 and the optical signal received by the center apparatus 10 are separated by the optical coupler 19. Performs the same operation as the example. That is, when the modulated light and the non-modulated light are serially sent from the center device 10 in a time division manner, the operation becomes similar to the timing chart shown in FIG. When the modulated light is superimposed on the DC light and sent, the operation becomes similar to the timing chart shown in FIG. In addition, as in the second or third embodiment,
An optical switch may be used instead of the optical star coupler 12. In that case, the high-power laser 11 can be replaced with a normal-output laser 16.
【００６９】図１９は、第５実施例におけるユーザ装置
２０の構成例を示すブロック図である。図１９（１）に
示すユーザ装置は、電気光変換器２２を光電気変換器と
して兼用した構成である。光伝送路５から受信した光信
号は電気光変換器２２で受信信号Ｒに変換される。ま
た、センタ装置への送信信号Ｓは電気光変換器２２で光
信号に変換して光伝送路５に送出する。FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of the user device 20 in the fifth embodiment. The user device shown in FIG. 19 (1) has a configuration in which the electro-optical converter 22 is also used as an opto-electric converter. The optical signal received from the optical transmission line 5 is converted into a received signal R by the electro-optical converter 22. Further, the transmission signal S to the center device is converted into an optical signal by the electro-optical converter 22 and sent to the optical transmission line 5.
【００７０】なお、第１実施例の場合と同様に、センタ
装置から変調光と無変調光とを時分割でシリアルに伝送
することにより、図１９（２）、（３）に示す構成をと
ることができる。図１９（２）に示すユーザ装置は、１
８ｄＢカプラ２３に光検出器２４と反射型光変調器２８
が接続された構成である。受信した光信号は１８ｄＢカ
プラ２３を介してその一部が光検出器２４に受光され、
変調光の部分から受信信号Ｒを検出する。また、残りの
光信号は反射型光変調器２８に入力され、その無変調光
の部分を送信信号Ｓで変調し、折り返し送出する。As in the case of the first embodiment, the modulated light and the non-modulated light are serially transmitted in a time division manner from the center device, whereby the configurations shown in FIGS. 19 (2) and 19 (3) are obtained. be able to. The user device shown in FIG.
The 8 dB coupler 23 includes a photodetector 24 and a reflection type optical modulator 28.
Are connected. A part of the received optical signal is received by the photodetector 24 via the 18 dB coupler 23,
The received signal R is detected from the modulated light portion. The remaining optical signal is input to the reflection type optical modulator 28, the part of the non-modulated light is modulated by the transmission signal S, and the reflected signal is sent back.
【００７１】図１９（３）に示すユーザ装置は、光検出
器と反射型光変調器が一体化された反射型光検出変調器
２９で構成される。受信した光信号は、反射型光検出変
調器２９で受光されて変調光の部分から受信信号Ｒを検
出する。また、無変調光は反射すると同時に送信信号Ｓ
で変調され、折り返し送出される。The user equipment shown in FIG. 19C is composed of a reflection type photodetector modulator 29 in which a photodetector and a reflection type optical modulator are integrated. The received optical signal is received by the reflection type photodetector modulator 29, and the received signal R is detected from the modulated light portion. Further, the unmodulated light is reflected and at the same time the transmission signal S
Are modulated and transmitted back.
【００７２】図２０は、反射型光変調器２８および反射
型光検出変調器２９の構成を示す断面図である。図にお
いて、アンドープのＩｎＰ基板５１上に、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ多重量子井戸層５２を５周期積層し、さらに
アンドープのＩｎＰ層５５を形成する。このとき、シー
ト状にドープしたδ−ｐドープ層（図中破線で示す）５
３と、δ−ｎドープ層（図中一点鎖線で示す）５４を交
互に挟みながら積層する。ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重
量子井戸層５２は、直径８μｍの円形にメサエッチング
され、メサ側面の一部にｐ電極としてＡｕＺｎＮｉ電極
５６と、ｎ電極としてＡｕＧｅＮｉ電極５７が形成され
る。また、ＩｎＰ基板５１のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多
重量子井戸層５２が積層されている側と反対側にＡｕ蒸
着によりミラー５８が形成される。また、光の入出力面
には反射防止膜５９が形成される。ここで、δドープを
用いているのは、ｐ電極とｎドープ層、ｎ電極とｐドー
プ層間のリーク電流を極力抑えるためである。FIG. 20 is a sectional view showing the structures of the reflection-type light modulator 28 and the reflection-type light detection modulator 29. In the figure, InGaAs is formed on an undoped InP substrate 51.
The P / InP multiple quantum well layers 52 are stacked for 5 periods, and an undoped InP layer 55 is further formed. At this time, the sheet-like doped δ-p doped layer (indicated by a broken line in the figure) 5
3 and a δ-n doped layer (indicated by a chain line in the figure) 54 are alternately sandwiched. The InGaAsP / InP multiple quantum well layer 52 is mesa-etched into a circular shape having a diameter of 8 μm, and an AuZnNi electrode 56 as a p-electrode and an AuGeNi electrode 57 as an n-electrode are formed on a part of the side surface of the mesa. Further, a mirror 58 is formed by Au vapor deposition on the side of the InP substrate 51 opposite to the side where the InGaAsP / InP multiple quantum well layers 52 are laminated. An antireflection film 59 is formed on the light input / output surface. Here, δ-doping is used in order to suppress the leak current between the p-electrode and the n-doped layer and between the n-electrode and the p-doped layer as much as possible.
【００７３】図２１は、反射型光変調器２８および反射
型光検出変調器２９の吸収スペクトルを示す図である。
図において、印加する逆バイアスの大きさに応じて吸収
端が長波長側にシフトしている。実際に動作させる波長
を１３１０ｎｍとすると、送信信号Ｓに応じて逆バイア
スを０Ｖから−４Ｖの範囲で変化させることにより吸収
係数が変化し、送信信号Ｓに応じた変調光を生成するこ
とができる。消光比は約２０ｄＢであった。なお、１周
期の多重量子井戸層では薄いために、十分に光を吸収す
ることができず十分な消光比が得られない。ただし、多
重量子井戸層を厚くするだけでは、変調／吸収する際の
電圧印加時に空乏層が多重量子井戸層の全体に伸びず、
全体に逆バイアスが印加されにくい。そこで、本実施例
のようにδ−ｐドープ層、δ−ｎドープ層を挟んだ多重
量子井戸層の積層構造とし、各多重量子井戸層に逆バイ
アスを印加して全体の消光比を向上させる。光検出器と
して用いる場合には、逆バイアスを−４Ｖに設定し、動
作波長において常に変調光を吸収するようにする。この
場合にも、吸収層となる多重量子井戸層が全体で厚くな
っているので、光検出感度は良好である。FIG. 21 is a diagram showing absorption spectra of the reflection type light modulator 28 and the reflection type light detection modulator 29.
In the figure, the absorption edge is shifted to the long wavelength side according to the magnitude of the reverse bias applied. When the wavelength to be actually operated is 1310 nm, the absorption coefficient is changed by changing the reverse bias in the range of 0V to -4V according to the transmission signal S, and modulated light according to the transmission signal S can be generated. . The extinction ratio was about 20 dB. Since the one-period multiple quantum well layer is thin, it cannot absorb light sufficiently and a sufficient extinction ratio cannot be obtained. However, only by increasing the thickness of the multi-quantum well layer, the depletion layer does not extend to the whole of the multi-quantum well layer when a voltage is applied during modulation / absorption,
It is difficult to apply reverse bias to the whole. Therefore, a laminated structure of multiple quantum well layers sandwiching a δ-p-doped layer and a δ-n-doped layer as in this embodiment is applied, and a reverse bias is applied to each multiple quantum well layer to improve the overall extinction ratio. . When used as a photodetector, the reverse bias is set to -4 V so that the modulated light is always absorbed at the operating wavelength. Also in this case, since the multiple quantum well layer serving as the absorption layer is thick as a whole, the photodetection sensitivity is good.
【００７４】本素子を反射型光変調器２８および反射型
光検出変調器２９として用いる場合の動作は次の通りで
ある。センタ装置から送られてくる無変調光は、反射防
止膜５９の端面から多重量子井戸層を積層した変調／吸
収層に入射される。この時、反射防止膜５９があるため
に変調／吸収層への結合効率はよい。導波型デバイスと
異なり、本素子の光の電界分布の大きさは光ファイバの
それと同程度であるので、ファイバと本素子との結合は
９０％と大きい。変調／吸収層へ結合した光はミラー５
８で反射し、再び変調／吸収層を経由して反射防止膜５
９を通過する。変調／吸収層を光が通過するとき、送信
信号Ｓで変調された電圧を印加して変調／吸収層の吸収
係数を制御することにより、変調を加える。この変調光
は、光伝送路５を経由してセンタ装置へ送信される。The operation when this element is used as the reflection type light modulator 28 and the reflection type light detection modulator 29 is as follows. Unmodulated light sent from the center device is incident on the modulation / absorption layer in which multiple quantum well layers are laminated from the end face of the antireflection film 59. At this time, because of the antireflection film 59, the coupling efficiency with the modulation / absorption layer is good. Unlike the waveguide device, the electric field distribution of light of this element is about the same as that of the optical fiber, so that the coupling between the fiber and this element is as large as 90%. The light coupled to the modulation / absorption layer is mirror 5
8 and then through the modulation / absorption layer again the antireflection film 5
Pass 9 When light passes through the modulation / absorption layer, a voltage modulated by the transmission signal S is applied to control the absorption coefficient of the modulation / absorption layer to add modulation. This modulated light is transmitted to the center device via the optical transmission line 5.
【００７５】センタ装置からの光信号を受信する時に
は、センタ装置から送られてくる変調光が反射防止膜５
９の端面から変調／吸収層に入射して結合する。変調／
吸収層へ結合した光は、ミラー５８で反射して再び変調
／吸収層を通過する。変調／吸収層を光が通過するとき
徐々に光が吸収されて光電流に変換される。このとき、
本素子に逆バイアスを印加して動作波長における吸収係
数を増大させておく。When the optical signal from the center device is received, the modulated light sent from the center device is reflected by the antireflection film 5.
The light is incident on the modulation / absorption layer from the end face of 9 and is coupled. modulation/
The light coupled to the absorption layer is reflected by the mirror 58 and passes through the modulation / absorption layer again. When light passes through the modulation / absorption layer, it is gradually absorbed and converted into photocurrent. At this time,
A reverse bias is applied to this device to increase the absorption coefficient at the operating wavelength.
【００７６】このような素子を用いることにより、送受
信を１素子で行うことができる。また、送信時は電圧駆
動であるので、電力消費が半導体レーザに比べて小さ
い。また、電源回路が不要である。また、特性の温度依
存性が小さく、良好な送受信動作が可能である。By using such an element, transmission and reception can be performed by one element. In addition, since voltage driving is performed during transmission, power consumption is smaller than that of a semiconductor laser. Moreover, a power supply circuit is unnecessary. Further, the temperature dependence of the characteristics is small, and good transmission / reception operation is possible.
【００７７】ところで、図２（３）に示す透過型光検出
変調器２６に代えて、図２２（１）に示すように、光カ
プラ３０と組み合わせることにより反射型光検出変調器
２９を用いることができる。また、図１９（３）に示す
反射型光検出変調器２９に代えて、図２２（２）に示す
ように、光カプラ３０と組み合わせることにより透過型
光検出変調器２６を用いることができる。By the way, instead of the transmission type photodetector modulator 26 shown in FIG. 2 (3), a reflection type photodetector modulator 29 is used by combining it with an optical coupler 30 as shown in FIG. 22 (1). You can Further, as shown in FIG. 22 (2), a transmissive photodetector modulator 26 can be used in combination with the optical coupler 30 in place of the reflective photodetector modulator 29 shown in FIG. 19 (3).
【００７８】また、図１８に示す光カプラ１９、図２２
に示す光カプラ３０に代えて、光サーキュレータを用い
ることにより損失を小さくすることができる。Further, the optical coupler 19 shown in FIG.
The loss can be reduced by using an optical circulator instead of the optical coupler 30 shown in FIG.
【００７９】[0079]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光双方向
伝送システムは、センタ装置に高出力の直流光発生手
段、分配手段、各ユーザ装置対応の変調手段を設けるこ
とにより、ユーザ装置数に応じて分配手段の分配数が増
えても各変調手段は低速のもので対応できる（請求項
１）。As described above, in the optical bidirectional transmission system of the present invention, the center device is provided with the high-power DC light generating means, the distributing means, and the modulating means corresponding to each user device, so that the number of user devices can be increased. According to the above, even if the number of distributions of the distribution means is increased, each modulation means can cope with the low speed one (claim 1).
【００８０】また、本発明の光双方向伝送システムは、
センタ装置に通常出力の直流光発生手段、切替手段、各
ユーザ装置対応の変調手段を設けることにより、ユーザ
装置数に応じて変調手段の変調速度は上がるものの、高
出力の直流光発生手段が不要となる（請求項２〜４）。Further, the optical bidirectional transmission system of the present invention is
By providing the normal output DC light generating means, the switching means, and the modulating means corresponding to each user device in the center device, the modulation speed of the modulating means is increased according to the number of user devices, but the high output DC light generating means is unnecessary. (Claims 2 to 4).
【００８１】このようにいずれの組み合わせをとって
も、従来の高出力レーザと高速の光変調器を必要とした
ＰＤＳ構成に比べて、回線あたりのセンタ装置コストの
大幅な低減が可能となる。As described above, whichever combination is used, the center device cost per line can be significantly reduced as compared with the conventional PDS structure which requires a high-power laser and a high-speed optical modulator.
【００８２】また、ユーザ装置で、センタ装置から送ら
れた無変調光に変調をかけて折り返すことにより、ユー
ザ装置には送信のための光源が不要となり、コスト低減
が可能となる（請求項５〜８）。なお、この方式はセン
タ装置とユーザ装置の１対１の双方向伝送にも適用する
ことができる（請求項９）。また、センタ装置から直流
光に変調光を重畳して伝送した場合に、受信した光信号
の直流光成分の強度より低い飽和特性をもつ光増幅素子
を用いることにより、容易に変調光から直流光を生成す
ることができる（請求項１０）。Further, in the user equipment, the unmodulated light sent from the center equipment is modulated and returned, so that the user equipment does not need a light source for transmission, and the cost can be reduced (claim 5). ~ 8). This method can also be applied to one-to-one bidirectional transmission between the center device and the user device (claim 9). In addition, when the modulated light is superimposed on the DC light from the center device and transmitted, by using the optical amplification element having a saturation characteristic lower than the intensity of the DC light component of the received optical signal, the modulated light can be easily converted into the DC light. Can be generated (claim 10).
【００８３】また、本発明の光双方向伝送システムは、
センタ装置と各ユーザ装置との間をそれぞれ１本の光伝
送路を介して接続することができる。このとき、ユーザ
装置では無変調光に変調をかけて反射して折り返すこと
により、ユーザ装置には送信のための光源が不要とな
り、コスト低減が可能となる（請求項１１〜１３）。The optical bidirectional transmission system of the present invention is
The center device and each user device can be connected via one optical transmission line. At this time, in the user device, the unmodulated light is modulated, reflected, and returned, so that the user device does not need a light source for transmission, and the cost can be reduced (claims 11 to 13).
【００８４】以上示したように、センタ装置のコスト低
減およびユーザ装置のコスト低減が可能となるので、安
価な光双方向伝送システムを構築することができる。As described above, the cost of the center device and the cost of the user device can be reduced, so that an inexpensive optical bidirectional transmission system can be constructed.
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】第１実施例におけるユーザ装置２０の構成例を
示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a user device 20 according to the first embodiment.
【図３】透過型光検出変調器２６の構成を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a transmissive photodetector modulator 26.
【図４】透過型光検出変調器２６の光検出器部分および
光変調器部分の吸収スペクトルを示す図。FIG. 4 is a diagram showing absorption spectra of a photodetector portion and a light modulator portion of the transmissive photodetector modulator 26.
【図５】変調光と無変調光をシリアルに送る場合の第１
実施例の動作例を示すタイミングチャート。FIG. 5 is a first example of serial transmission of modulated light and unmodulated light.
6 is a timing chart showing an operation example of the embodiment.
【図６】直流光に変調光を重畳して送る場合のユーザ装
置の動作例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an operation example of a user apparatus in the case of transmitting modulated light superimposed on direct-current light.
【図７】直流光に変調光を重畳して送る場合の第１実施
例の動作例を示すタイミングチャート。FIG. 7 is a timing chart showing an operation example of the first embodiment when the modulated light is superimposed on the DC light and is sent.
【図８】アナログ信号を伝送する場合の第１実施例の他
の構成を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing another configuration of the first embodiment when transmitting an analog signal.
【図９】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第２実施例の他の構成を示すブロッ
ク図。FIG. 10 is a block diagram showing another configuration of the second embodiment of the present invention.
【図１１】第２実施例の動作例を示すタイミングチャー
ト。FIG. 11 is a timing chart showing an operation example of the second embodiment.
【図１２】第２実施例におけるアナログ信号の伝送例を
示す図。FIG. 12 is a diagram showing an example of analog signal transmission in the second embodiment.
【図１３】本発明の第３実施例の構成を示すブロック
図。FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第３実施例の他の構成を示すブロッ
ク図。FIG. 14 is a block diagram showing another configuration of the third embodiment of the present invention.
【図１５】第３実施例の動作例を示すタイミングチャー
ト。FIG. 15 is a timing chart showing an operation example of the third embodiment.
【図１６】第３実施例の他の動作例を示すタイミングチ
ャート。FIG. 16 is a timing chart showing another operation example of the third embodiment.
【図１７】本発明の第３実施例の他の構成を示すブロッ
ク図。FIG. 17 is a block diagram showing another configuration of the third embodiment of the present invention.
【図１８】本発明の第５実施例の構成を示すブロック
図。FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the present invention.
【図１９】第５実施例におけるユーザ装置２０の構成例
を示すブロック図。FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of a user device 20 in a fifth embodiment.
【図２０】反射型光変調器２８および反射型光検出変調
器２９の構成を示す断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the configurations of a reflective light modulator 28 and a reflective light detection modulator 29.
【図２１】反射型光変調器２８および反射型光検出変調
器２９の吸収スペクトルを示す図。FIG. 21 is a diagram showing absorption spectra of a reflective light modulator and a reflective light detection modulator 29.
【図２２】ユーザ装置２０の他の構成例を示すブロック
図。FIG. 22 is a block diagram showing another configuration example of the user device 20.
【図２３】透過型光検出変調器２６の他の構成を示す
図。FIG. 23 is a diagram showing another configuration of the transmissive photodetector modulator 26.
【図２４】透過型光検出変調器２６の実装例を示す図。FIG. 24 is a view showing an implementation example of a transmissive photodetector modulator 26.
【図２５】位相変調を利用する場合の信号構成図。FIG. 25 is a signal configuration diagram when phase modulation is used.
【図２６】本発明の第４実施例の第１の構成を示すブロ
ック図。FIG. 26 is a block diagram showing the first configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図２７】本発明の第４実施例の第１の構成の動作例
（１）を示すタイミングチャート。FIG. 27 is a timing chart showing an operation example (1) of the first configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図２８】本発明の第４実施例の第１の構成の動作例
（２）を示すタイミングチャート。FIG. 28 is a timing chart showing an operation example (2) of the first configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図２９】第４実施例の第１の構成におけるユーザ装置
２０の構成例を示すブロック図。FIG. 29 is a block diagram showing a configuration example of a user apparatus 20 in the first configuration of the fourth embodiment.
【図３０】本発明の第４実施例の第２の構成を示すブロ
ック図。FIG. 30 is a block diagram showing a second configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図３１】本発明の第４実施例の第２の構成の動作例
（１）を示すタイミングチャート。FIG. 31 is a timing chart showing an operation example (1) of the second configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図３２】本発明の第４実施例の第２の構成の動作例
（２）を示すタイミングチャート。FIG. 32 is a timing chart showing an operation example (2) of the second configuration of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図３３】従来のＰＤＳシステムの構成を示すブロック
図。FIG. 33 is a block diagram showing the configuration of a conventional PDS system.
【図３４】従来のＰＤＳシステムの他の構成を示すブロ
ック図。FIG. 34 is a block diagram showing another configuration of the conventional PDS system.
５ 光伝送路 １０ センタ装置 １１ 高出力レーザ １２ 光スターカプラ １３ 光変調器 １４ 光検出器 １５ フィルタ １６ レーザ １７ １×ｎ光スイッチ １８ ２×２ｎ光スイッチ １９ 光カプラ ２０ ユーザ装置 ２１ 光電気変換器 ２２ 電気光変換器 ２３ １８ｄＢカプラ ２４ 光検出器 ２５ 光変調器 ２６ 透過型光検出変調器 ２７ リミッタ回路 ２８ 反射型光変調器 ２９ 反射型光検出変調器 ３０ 光カプラ ３１ ２×２ｎ光スターカップラ ３２ アイソレータ ６０ 光変調器 ６１ δ−ｐドープ層 ６２ δ−ｎドープ層 ６３ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層また
はｉ−ＩｎＧａＡｓＰバルク層 ６４ ＡｕＺｎＮｉ電極 ６５ ＡｕＧｅＮｉ電極 ６６ ＳｉＯ2 絶縁膜 ７０ 半導体光素子 ７１ 支持台 ７２ ロッドレンズ ７３ コネクタ（レセプタクル） ７４ 光検出器用ｐ電極 ７５ 光変調器用ｐ電極 ７６ 光検出器・光変調器共用ｎ電極5 Optical Transmission Line 10 Center Device 11 High Power Laser 12 Optical Star Coupler 13 Optical Modulator 14 Photodetector 15 Filter 16 Laser 17 1 × n Optical Switch 18 2 × 2n Optical Switch 19 Optical Coupler 20 User Equipment 21 Photoelectric Converter 22 Electro-Optical Converter 23 18 dB Coupler 24 Photodetector 25 Optical Modulator 26 Transmissive Photodetector Modulator 27 Limiter Circuit 28 Reflective Optical Modulator 29 Reflective Photodetector Modulator 30 Optical Coupler 31 2 × 2n Optical Star Coupler 32 Isolator 60 Optical modulator 61 δ-p-doped layer 62 δ-n-doped layer 63 i-InGaAsP / InP multiple quantum well layer or i-InGaAsP bulk layer 64 AuZnNi electrode 65 AuGeNi electrode 66 SiO 2 insulating film 70 Semiconductor optical device 71 Support Stand 72 Rod lens 73 Connector (Receptacle Kuru) 74 light detectors p electrode 75 optical modulator p electrode 76 optical detector, the optical modulator shared n electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06 10/24 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H04B 10/04 10/06 10/24 H04B 9/00 G
Claims (17)
り結合する複数のユーザ装置とを有する双方向光伝送シ
ステムにおいて、 中央装置は、 レーザ発振器（１１）と、 該発振器に結合しその出力ビームを複数の分割ビームに
分割する分割手段（１２）と、 該分割手段により分割された各ビームに結合し該ビーム
をユーザ装置あての送信信号Ｓで変調する、対応するユ
ーザ装置と光伝送路により結合する、複数の光変調器
（１３−１〜１３−ｎ）と、 ユーザ装置と光伝送路を介して結合し光ビームを電気信
号に変換することにより各ユーザ装置からの受信信号Ｒ
を提供する光検出手段とを有し、 ユーザ装置は、 中央装置と光伝送路を介して結合し光ビームを電気型式
に変換することにより受信信号（Ｒ’）を提供する光電
気変換手段と、 中央装置と光伝送路を介して結合し、中央装置あての送
信信号（Ｓ’）で変調した光信号を送信する電気光変換
手段とを有する、ことを特徴とする双方向光伝送システ
ム。1. A bidirectional optical transmission system having a central device and a plurality of user devices coupled to the central device by an optical transmission line, wherein the central device comprises a laser oscillator (11) and the oscillator coupled to the laser oscillator (11). Splitting means (12) for splitting the output beam into a plurality of split beams, and combining with each beam split by the splitting means and modulating the beam with a transmission signal S destined for the user equipment and optical transmission A plurality of optical modulators (13-1 to 13-n), which are coupled by a path, and a reception signal R from each user apparatus, which is coupled with the user apparatus through an optical transmission path and converts a light beam into an electric signal.
And a photodetection means for providing a received signal (R ′) by converting the light beam into an electrical type by coupling with the central device through an optical transmission line. A bidirectional optical transmission system, comprising: an electro-optical conversion unit that is coupled to the central unit via an optical transmission line and transmits an optical signal modulated by a transmission signal (S ′) destined for the central unit.
動作速度と同じ速度で動作する請求項１記載の双方向光
伝送システム。2. The two-way optical transmission system according to claim 1, wherein each modulator of the central device operates at the same speed as the operating speed of each user device.
記光検出手段は各ユーザ装置に対応する複数の光検出器
を有する、請求項１〜２記載の双方向光伝送システム。3. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein said light splitting means is a star coupler, and said light detecting means has a plurality of photodetectors corresponding to respective user equipments.
記光検出手段が各ユーザ装置に対応する複数の光検出器
を有する、請求項１〜２記載の双方向光伝送システム。4. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein said light splitting means is an optical switch, and said light detecting means has a plurality of photodetectors corresponding to respective user equipments.
記光検出手段が該光スイッチに結合する１個の光検出器
である請求項１〜２記載の双方向光伝送システム。5. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein the light splitting means is an optical switch, and the light detecting means is a single photodetector coupled to the optical switch.
る２個の光スイッチ（１７−１、１７−２）であり、前
記光検出手段が一方の光スイッチに結合する１個の光検
出器である請求項１〜２記載の双方向光伝送システム。6. The optical splitting means is two optical switches (17-1, 17-2) corresponding to transmission and reception, and the optical detecting means is one optical detection coupled to one optical switch. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, which is a container.
り、前記光検出手段が該スターカップラに結合する１個
の光検出器である請求項１〜２記載の双方向光伝送シス
テム。7. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein the light splitting means is a star coupler, and the light detecting means is a single photodetector coupled to the star coupler.
る２個のスターカップラ（１７−１、１７−２）であ
り、前記光検出手段が一方のスターカップラに結合する
１個の光検出器である請求項１〜２記載の双方向光伝送
システム。8. The light splitting means is two star couplers (17-1, 17-2) corresponding to transmission and reception, and the light detecting means is one light detector coupled to one star coupler. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, which is a container.
直列に送信し、ユーザ装置は受信した光信号を２分岐す
る分岐手段を備え、受信は、分岐された一方の光信号か
ら、前記中央装置の変調光を受信し、送信は、分岐手段
で分岐された他方の光信号へ前記無変調光を中央装置あ
てに送信信号（Ｓ’）で変調した変調ビームを送信す
る、請求項１〜８記載の双方向光伝送システム。9. The central device transmits modulated light and unmodulated light in time-division serially, and the user device comprises a branching means for branching the received optical signal into two, and reception is performed from one of the branched optical signals. Receiving the modulated light of the central device, and transmitting the modulated beam obtained by modulating the non-modulated light to the central device by the transmission signal (S ′) to the other optical signal branched by the branching means. The bidirectional optical transmission system according to items 1 to 8.
で直列に送信し、ユーザ装置は受信手段と送信手段を一
体化し、受信した光信号から前記中央装置の送信信号を
検出し、さらに通過する無変調光を中央装置あての送信
信号で変調する請求項１〜８記載の双方向光伝送システ
ム。10. A central device transmits modulated light and unmodulated light in time-division serially, a user device integrates a receiving means and a transmitting means, and detects a transmission signal of the central device from a received optical signal, 9. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein the unmodulated light passing therethrough is modulated by a transmission signal destined for the central unit.
てユーザ装置に送信し、ユーザ装置は中央装置からの前
記無変調光を送信信号（Ｓ’）で変調して中央装置に送
信する、請求項１〜８記載の双方向光伝送システム。11. The central device superimposes modulated light and non-modulated light on each other and transmits the superposed light to the user device, and the user device modulates the non-modulated light from the central device with a transmission signal (S ′) and transmits it to the central device. The bidirectional optical transmission system according to claim 1.
与えられるビームを振幅変調することによりアナログ信
号を送信する、請求項４〜６記載の双方向光伝送システ
ム。12. The bidirectional optical transmission system according to claim 4, wherein the central device transmits an analog signal to the user device by amplitude-modulating a beam applied intermittently.
イバにより結合する請求項１〜６記載の双方向光伝送シ
ステム。13. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein the central unit and the user unit are coupled by one optical fiber.
を時分割で直列に送信し、ユーザ装置はこれらのビーム
を分岐手段により分割し、一方を光検出器に印加して受
信信号Ｒ’を得、他方を反射型光変調器に印加して、送
信信号Ｓ’で変調したビームを得る、請求項１３記載の
双方向光伝送システム。14. The central unit transmits a modulated beam and an unmodulated beam in time-division series, and a user unit splits these beams by a branching means, and applies one of them to a photodetector to receive a received signal R ′. 14. The bidirectional optical transmission system according to claim 13, wherein a beam modulated by the transmission signal S ′ is obtained by applying the other to a reflection type optical modulator.
して直列にユーザ装置に送信し、ユーザ装置は反射型光
検出／変換器により受信信号Ｒ’の検出と送信信号Ｓ’
の変調を行なう、請求項１３記載の双方向光伝送システ
ム。15. The central unit time-divisionally transmits modulated light and unmodulated light to a user apparatus in series, and the user apparatus detects a received signal R ′ and a transmitted signal S ′ by a reflection type photodetector / converter.
14. The bidirectional optical transmission system according to claim 13, wherein the modulation is performed.
面にぼぼ垂直な面型変調器を有する、前記いずれかの請
求項に記載の双方向光伝送システム。16. The bidirectional optical transmission system according to claim 1, wherein the user device has a planar modulator in which input / output light is substantially perpendicular to a surface forming the layers.
する請求項１６記載の双方向光伝送システム。17. The bidirectional optical transmission system according to claim 16, wherein the modulator has a plurality of δ-doped layers.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-132112 | 1994-06-14 | ||
| JP13211294 | 1994-06-14 | ||
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| JPH0865252A true JPH0865252A (en) | 1996-03-08 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7206510B2 (en) | 2001-10-09 | 2007-04-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Ring network using multi-wavelength generator |
| JP2007288694A (en) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Nec Corp | Secret communication system and channel control method |
-
1995
- 1995-06-13 JP JP16935095A patent/JP3203539B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007288694A (en) * | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Nec Corp | Secret communication system and channel control method |
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