JP2005072731A - 双方向光送受信装置及び双方向光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、受信特性に優れた双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムを提供する。
【解決手段】 送信電気信号をマンチェスタ符号に変換するマンチェスタ符号符号化回路８と、併合電気信号のハイレベル−ハイレベルの符号を、マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“１”を表すローレベル−ハイレベルである場合にハイレベル−ローレベルの符号に訂正し、“０”を表すハイレベル−ローレベルである場合にローレベル−ハイレベルの符号に訂正する誤り訂正回路１２と、誤り訂正回路から出力された符号を復号するマンチェスタ符号復号化回路１３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力された電気信号を送信光信号に変換し、伝送用光ファイバへ出力するとともに、伝送用光ファイバから出力された受信光信号を電気信号に変換する双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムに関する。

従来から双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムとして様々なものが開発されてきた。従来の双方向光送受信装置について図６を用いて説明する。図６に示すように、双方向光送受信装置２３は、入力される電気信号（以下、送信電気信号と言う）を送信光信号１５に変換する発光素子２、伝送用光ファイバ１から出力される受信光信号１６と発光素子２から出力される送信光信号１５による光クロストーク信号１７とを受信し、これらを含んだ電気信号（以下、併合電気信号と言う）に変換する受光素子３、受光素子３から出力される微弱な併合電気信号を低雑音増幅するプリアンプ５、発光素子２から出力される送信光信号１５を伝送用光ファイバ１へ光学的に結合させ、伝送用光ファイバ１から出力される受信光信号１６を受光素子３へ光学的に結合させる波長多重分離素子４から構成される光モジュール６と、光モジュール６を構成する発光素子２を駆動させるための駆動回路７と、駆動回路７に入力される送信電気信号である正相出力及び後述する位相調整回路２０に入力される送信電気信号の逆相である逆相出力を出力するバッファ回路１９、バッファ回路１９の逆相出力の出力振幅を減衰させ調整しプリアンプ５から出力される併合電気信号に加算を行う振幅調整回路２１及び位相調整回路２０から構成されるクロストーク除去回路２２と、光モジュール６を構成するプリアンプ５から出力される併合電気信号からクロストーク除去回路２２によって光クロストーク信号１７が除去された電気信号、すなわち光クロストーク信号１７の影響のない受信光信号１６のみを変換した電気信号（以下、正規電気信号と言う）の振幅を一定に制御して出力するリミッタアンプ９と、リミッタアンプ９から出力される正規電気信号からクロック成分を抽出し再生するクロック再生回路１０と、リミッタアンプ９から出力される正規電気信号及びクロック再生回路１０から出力されるクロック信号を用いて正規電気信号を再生するデータ再生回路１１から構成される。

ここで、クロストーク除去回路２２による光クロストーク信号１７の除去について詳細に説明する。併合電気信号から光クロストーク信号１７を除去して正規電気信号を抽出するために、バッファ回路１９から出力される逆相出力は、光クロストーク信号１７と位相が合うように位相調整回路２０により調整され、振幅調整回路２１により光クロストークレベルと振幅が等しくなるように設定される。これにより、プリアンプ５から出力される併合電気信号と振幅調整回路２１から出力される逆相出力とが足し合わされると、併合電気信号のうち、光クロストーク信号１７は振幅調整回路２１から出力される逆相出力により打ち消され、正規電気信号のみがリミッタアンプ９へ出力される。以上のような双方向光送受信装置２３が下記の特許文献１に開示されている。
特許第３００６００４号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に開示されている従来の双方向光送受信装置では、送信光信号が高速化されるにつれて位相調整回路の位相調整が困難となり、また、受信する光クロストーク信号の影響は双方向光送受信装置ごとに異なるため、振幅調整回路の振幅調整の個別調整が必要となり手間がかかるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、受信特性に優れた双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、送信電気信号をマンチェスタ符号に変換するマンチェスタ符号符号化回路と、光受信部によって変換された併合電気信号のハイレベル−ハイレベルの符号を、マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“１”を表すローレベル−ハイレベルである場合にはハイレベル−ローレベルの符号に訂正し、マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“０”を表すハイレベル−ローレベルである場合にはローレベル−ハイレベルの符号に訂正する誤り訂正回路と、誤り訂正回路によって訂正された符号を復号するマンチェスタ符号復号化回路とを備える。

すなわち、入力された送信電気信号を送信光信号に変換し、前記送信光信号を光ファイバへ出力する光送信部と、前記光ファイバから出力される受信光信号と前記送信光信号による光クロストーク信号とを併せて受信し、併合電気信号に変換する光受信部と、前記光送信部から出力される前記送信光信号を前記光ファイバに結合させ、前記光ファイバから出力される前記受信光信号を前記光受信部に結合させる光合分波部とを備える双方向光送受信装置において、前記送信電気信号をマンチェスタ符号に変換するマンチェスタ符号符号化回路と、前記光受信部によって変換された前記併合電気信号のハイレベル−ハイレベルの符号を、前記マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“１”を表すローレベル−ハイレベルである場合にはハイレベル−ローレベルの符号に訂正し、前記マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“０”を表すハイレベル−ローレベルである場合にはローレベル−ハイレベルの符号に訂正する誤り訂正回路と、前記誤り訂正回路によって訂正された符号を復号するマンチェスタ符号復号化回路とを備えることを特徴とする双方向光送受信装置が提供される。この構成により、位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、受信特性を高めることができる。

また、本発明によれば、上記双方向光送受信装置を前記光ファイバを介して接続し、双方間で通信を行う双方向光伝送システムが提供される。この構成により、自局の送信光信号が他局の受信光信号を妨害することなく、良好な一心双方向の光伝送を具現化することができる。

本発明の双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムは、上記構成を有し、位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、受信特性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置について図１から図５を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置の構成を示すブロック図である。図２は本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置におけるマンチェスタ符号の符号変換則を示す図である。図３は本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置の誤り訂正回路に入力される符号に対する変換則を示す図である。図４は本発明の実施の形態における送信電気信号、正規電気信号、併合電気信号のマンチェスタ符号化後の波形を示す図である。図５は本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置が光ファイバを介して接続された双方向光伝送システムを示す図である。

まず、本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、双方向光送受信装置１４は、光モジュール６と、光モジュール６を構成する発光素子２を駆動させるための駆動回路７と、入力される送信電気信号をマンチェスタ符号に変換するマンチェスタ符号符号化回路８と、光モジュール６を構成するプリアンプ５から出力される併合電気信号の振幅が一定になるように制限し出力するリミッタアンプ９と、リミッタアンプ９から出力される併合電気信号からクロック成分を抽出し再生するクロック再生回路１０と、リミッタアンプ９から出力される併合電気信号及びクロック再生回路１０から出力されるクロック信号を用いて併合電気信号を再生するデータ再生回路１１と、データ再生回路１１から出力される併合電気信号をマンチェスタ符号符号化回路８から出力されるマンチェスタ符号に基づいて、光クロストーク信号１７による誤りを訂正する誤り訂正回路１２と、誤り訂正回路１２から出力されるマンチェスタ符号を復号するマンチェスタ符号復号化回路１３とから構成されている。ここで、光モジュール６は、図６において説明した光モジュール６と同様の構成及び機能であるため説明を省略する。

次に、双方向光送受信装置１４における光クロストーク信号１７により生じた誤りを訂正する処理について説明する。まず、双方向光送受信装置１４に入力される送信電気信号は、マンチェスタ符号符号化回路８によりマンチェスタ符号に変換される。マンチェスタ符号は、図２に示すように、入力される送信電気信号１ビットに対して２ビットが割り当てられる。入力される送信電気信号が“０”の場合にはハイレベルの次にローレベルと、入力される送信電気信号が“１”の場合にはローレベルの次にハイレベルと符号化される。次に、マンチェスタ符号符号化回路８から出力される符号化された送信電気信号は２つに分岐され、一方は駆動回路７に入力され、もう一方は誤り訂正回路１２に入力される。駆動回路７により発光素子２が駆動され、符号化された送信電気信号は発光素子２により送信光信号１５に変換され、出力される。出力される送信光信号１５は、波長多重分離素子４によって伝送用光ファイバ１に結合され、伝送用光ファイバ１内を伝搬する。

一方、伝送用光ファイバ１から出力される受信光信号１６は、波長多重分離素子４によって受光素子３に結合され、プリアンプ５により低雑音増幅される。受光素子３は、受信光信号１６だけでなく光クロストーク信号１７をも受信し、併合電気信号に変換する。この併合電気信号はリミッタアンプ９により増幅される。リミッタアンプ９により増幅された光クロストーク信号１７による誤りを含んだ併合電気信号は、クロック再生回路１０及びデータ再生回路１１を介して誤り訂正回路１２に入力される。

ここで、図４の（３）に示すように、正規電気信号に光クロストーク信号１７が重なると、マンチェスタ符号化された（以下、単に符号化されたとも言う）送信電気信号がローレベルの場合は符号化された正規電気信号に影響は無いが、符号化された送信電気信号がハイレベルの場合は符号化された正規電気信号に影響を与えてレベルが上がる。データ再生回路１１の識別レベルは一定である。そのため、符号化された送信電気信号がハイレベルの場合で、かつ符号化された正規電気信号がハイレベルの場合は識別レベルから離れて誤りは無いが、符号化された送信電気信号がハイレベルの場合で、かつ符号化された正規電気信号がローレベルの場合は識別レベルに近づき誤りが生じる。このように、光クロストーク信号１７による誤りは、符号化された送信電気信号がハイレベルの場合で、かつ符号化された正規電気信号がローレベルの場合に生じる。

これにより、誤り訂正回路１２では図３に示すように、符号化された送信電気信号（Ａ）と符号化された併合電気信号（Ｂ）との入力に基づいて、出力（Ｃ）となるように訂正される。すなわち、符号化された送信電気信号（Ａ）がローレベル−ハイレベルであった場合には、符号化された併合電気信号（Ｂ）はハイレベル−ローレベルをハイレベル−ハイレベルに誤り、符号化された送信電気信号（Ａ）がハイレベル−ローレベルであった場合には、符号化された併合電気信号（Ｂ）はローレベル−ハイレベルをハイレベル−ハイレベルに誤る。これらの誤りが訂正されて出力される。誤り訂正回路１２から出力されるマンチェスタ符号は、マンチェスタ復号化回路１３により復号されて出力される。以上により、光クロストーク信号１７を取り除くことができる。

次に、以上説明した双方向光送受信装置１４が伝送用光ファイバ１を介して接続された双方向光伝送システム１８について図５を用いて説明する。図５に示すように、双方向光伝送システム１８は、双方向光送受信装置１４Ａ、１４Ｂが伝送用光ファイバ１を介して接続されている。双方向光送受信装置１４Ａ、１４Ｂは、双方向光送受信装置１４と同一の構成及び機能を有するものである。互いに通信が成立するように、双方向光送受信装置１４Ａから出力される不図示の送信光信号の波長を双方向光送受信装置１４Ｂが受信できるように、また双方向光送受信装置１４Ｂから出力される不図示の送信光信号の波長を双方向光送受信装置１４Ａが受信できるように不図示の発光素子、受光素子、波長分離多重素子が選定されている。

このように構成された双方向光伝送システムの動作について図５を用いて説明する。ＤＡＴＡ１を含む送信電気信号が双方向光送受信装置１４Ａに入力されると、不図示の送信光信号に変換され、伝送用光ファイバ１に出力される。その後、伝送用光ファイバ１を介して伝搬され、双方向光送受信装置１４Ｂに双方向光送受信装置１４Ａからの送信電気信号及びクロック信号が出力される。また同様に、ＤＡＴＡ２を含む送信電気信号が双方向光送受信装置１４Ｂに入力されると、不図示の送信光信号に変換され、伝送用光ファイバ１に出力される。その後、伝送用光ファイバ１を介して伝搬され、双方向光送受信装置１４Ａに双方向光送受信装置１４Ｂからの送信電気信号及びクロック信号が出力される。このような双方向光伝送システム１８によれば、位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、さらに自局の送信光信号が他局の受信光信号を妨害することなく、良好な一心双方向の光伝送を具現化することができる。

以上により、本発明の実施の形態では、マンチェスタ符号化することで、光クロストーク信号による誤りの発生パターンを送信電気信号によって決定することができ、送信電気信号を参照して誤りを訂正することができるため、位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、受信特性を高めることができる。

本発明に係る双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムは、位相調整及び振幅調整を必要とせず、光クロストーク信号を取り除くことができ、また受信特性を高めることができるため、入力された電気信号を送信光信号に変換し、伝送用光ファイバへ出力するとともに、伝送用光ファイバから出力された受信光信号を電気信号に変換する双方向光送受信装置及び双方向光伝送システムなどに有用である。

本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置のマンチェスタ符号の符号変換則を示す図 本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置の誤り訂正回路に入力される符号に対する変換則を示す図 本発明の実施の形態における送信電気信号、正規電気信号、併合電気信号のマンチェスタ符号化後の波形を示す図 本発明の実施の形態に係る双方向光送受信装置が光ファイバを介して接続された双方向光伝送システムを示す図 従来の双方向光送受信装置の構成を示す図

符号の説明

１ 伝送用光ファイバ
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 波長多重分離素子
５ プリアンプ
６ 光モジュール
７ 駆動回路
８ マンチェスタ符号符号化回路
９ リミッタアンプ
１０ クロック再生回路
１１ データ再生回路
１２ 誤り訂正回路
１３ マンチェスタ符号復号化回路
１４、１４Ａ、１４Ｂ、２３ 双方向光送受信装置
１５ 送信光信号
１６ 受信光信号
１７ 光クロストーク信号
１８ 双方向光伝送システム
１９ バッファ回路
２０ 位相調整回路
２１ 振幅調整回路
２２ クロストーク除去回路

Claims (2)

1. 入力された送信電気信号を送信光信号に変換し、前記送信光信号を光ファイバへ出力する光送信部と、前記光ファイバから出力される受信光信号と前記送信光信号による光クロストーク信号とを併せて受信し、併合電気信号に変換する光受信部と、前記光送信部から出力される前記送信光信号を前記光ファイバに結合させ、前記光ファイバから出力される前記受信光信号を前記光受信部に結合させる光合分波部とを備える双方向光送受信装置において、
   前記送信電気信号をマンチェスタ符号に変換するマンチェスタ符号符号化回路と、
   前記光受信部によって変換された前記併合電気信号のハイレベル−ハイレベルの符号を、前記マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“１”を表すローレベル−ハイレベルである場合にはハイレベル−ローレベルの符号に訂正し、前記マンチェスタ符号符号化回路によって変換された符号が“０”を表すハイレベル−ローレベルである場合にはローレベル−ハイレベルの符号に訂正する誤り訂正回路と、
   前記誤り訂正回路によって訂正された符号を復号するマンチェスタ符号復号化回路とを、
   備えることを特徴とする双方向光送受信装置。
2. 請求項１に記載の双方向光送受信装置を前記光ファイバを介して接続し、双方間で通信を行う双方向光伝送システム。