JP2005210264A - 光受信器及び光伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＷＤＭ伝送システムの波長数の増減に柔軟に対応でき、また、ＣＷＤＭシステムのような波長間隔が広く設定されるシステムにおいても光受信器の受光素子へのＡＳＥ光の漏れ込みを適応的に最小限に抑制できるようにする。
【解決手段】 ＷＤＭ信号が入力される光入力ポート１１１と、この光入力ポート１１１からのＷＤＭ信号のうち所望波長λｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎは２以上の整数）を中心波長とする所定の透過波長帯域幅の光信号を透過する透過波長可変手段１１と、この透過波長可変手段で透過しない波長λｋ（ｋ＝１〜ｎでｋ≠ｉ）の光信号を出力する光出力ポート１１２と、透過波長可変手段１１を透過する光信号レベルが最大となるように該透過波長可変手段の中心透過波長を制御する制御手段１６とをそなえるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光受信器及び光伝送装置に関し、特に、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムに用いて好適な光受信器及び光伝送装置に関する。

図１６は従来のＷＤＭ伝送システムの構成を示すブロック図で、この図１６に示すように、従来のＷＤＭ伝送システムでは、複数の光送信器１００からの光信号を合波器２００で多重し光増幅器３００で増幅して伝送路４００へ伝送し、受信側において光増幅器５００で増幅し分波器６００で波長毎の光信号に分波して波長毎の光受信器７００で受信する構成が一般的である。

ここで、上記の分波器６００として、例えば下記特許文献１の図１６に示されるように、光フィルタアレイを用いたものも提案されている。この特許文献１は、光送信システムの波長制御方式を提案しており、同様の手法による光受信システムについても開示している。この手法によれば、ＷＤＭ信号（λ１〜λｎ及びλabs）を光ツリーカプラ等でｎ＋１分岐（分配）し、（波長多重数＋１）分の入出力を有するフィルタアレイで一括して必要な波長のみを透過させて、不必要な波長は減衰させることが行なわれる。そして、このフィルタアレイの制御は、個別波長λabsとして準備したパイロット光信号を、独立に準備した受光器で検出して、制御回路がその検出信号に基づいて上記フィルタアレイに付設されたペルチェ素子を駆動することにより上記フィルタアレイを一括制御するようになっている。

また、受信側の構成として、例えば下記特許文献２により提案されている技術（波長選択器）もある。この技術は、ＷＤＭ信号から単一の可変波長光バンドパスフィルタ（ＯＴＦ）にて所望波長の光信号を選択的に受信する方式を提案している。即ち、光送信側において、予め各チャネルの光信号にそれぞれ周波数の異なる識別信号を重畳した上で波長多重して伝送し、受信側においては、上記ＯＴＦで受信すべき所望波長の光信号を透過させ、その透過光信号に重畳された識別信号の振幅が最大となるようにＯＴＦのフィルタ特性を制御する。これにより、ＷＤＭ信号の波長間隔や光パワーレベルにばらつきがある場合においても、クロストークを最小限に抑えながら所望の波長の信号を選択することが可能となる。
特開平０８−２３７２０３号公報 特開平１１−１２２２２１号公報

図１６及び特許文献１に記載の従来の技術では、受信側において、ＷＤＭ信号の波長多重数と同数の合波及び分波機能を有する合分波器や、波長多重数と同数以上のポート数を有する光ツリーカプラ及び光フィルタアレイを予め用意しておく必要がある。例えば、ネットワーク負荷が少ない場合（初期導入時など）に、最低限必要な少数チャンネル分のみの光送信器及び光受信器を設置する場合があるが、従来構成では、将来のチャンネル増加に備えて、必要数以上の合波器や分波器、必要以上のポート数を有する光ツリーカプラ及び光フィルタアレイ等をシステム導入当初から固定的に設置しておかなければならないという課題がある。

また、特許文献１に記載の技術のように光ツリーカプラを用いると、分岐数を増やすに伴い損失が増大し、光受信器に着信する光強度（レベル）が低下してしまう。さらに、光フィルタアレイを一括制御するために、パイロット光送信器とそれをモニタする受光器とを専用に配置する必要があり、帯域内に配置できる光信号を少なくとも１チャンネル占有してしまい、総伝送容量を低下させてしまうという課題もある。

また、ＷＤＭ伝送システムでは、高速・大容量の通信を可能にすべく、限られた波長帯域幅にできるだけ多くの波長（一般に１６波以上）を高密度（隣接波長との波長間隔を０．４〜１．６ｎｍ程度）に配置することが要求され、近年、高密度波長多重（ＤＷＤＭ：Dense WDM）システムの幹線系への商用導入も活発になされているが、かかるＤＷＤＭシステムでは、光信号を必要な帯域内に収める波長制御機能が必要となる。この波長制御機能は、発光素子温度や動作電流を厳密に制御するため、コスト高という短所がある。

そこで、近年、このような厳密な波長制御を必要としない、廉価な粗密度波長多重（ＣＷＤＭ：Coarse WDM）システムの開発が行なわれている。このＣＷＤＭシステムでは、発光素子の製造バラツキや、温度、駆動電流による波長変動等が生じても、隣接する波長（チャンネル）への漏れ込み（クロストーク）による受信感度劣化が生じないよう、隣接波長との波長間隔を２０nm（ナノメートル）程度に広く設定する方式が標準化されようとしている。

一般にＷＤＭ伝送システムでは、光増幅器を送信側，中継点及び受信側の全て、あるいは、何れかの最適な位置に配置して、伝送距離を伸ばす工夫がなされている。光増幅器には、希土類添加光ファイバ、分布ラマン、集中ラマンあるいは半導体増幅等が用いられるが、いずれの場合も自然放出光(ＡＳＥ光)が発生する。このＡＳＥ光は受信器に入射すると雑音となり、受信感度を劣化させるため、光増幅による伝送距離増の効果を低下させる。

特に、上記ＣＷＤＭシステムでは、送信側の発光素子の製造バラツキ、温度変動、駆動電流の変化等で波長が変化し、製造バラツキを抑えこんだ場合でも、一般に波長温度変動があるため、分波器で透過させる１波長当たりの帯域幅が１３〜１４ｎｍ程度と広く設定されるが、この場合に、分波器前に光増幅器を配置すると、多量のＡＳＥ光が分波器後の光受信器に漏れ込み、光増幅の効果を得られないか、配置によってはかえって伝送距離が減少するという課題がある。

さらに、特許文献２により提案されている技術（波長選択器）では、ＷＤＭ信号の波長間隔や光パワーレベルにばらつきがある場合でも、クロストークを最小限に抑えながら所望波長の信号を選択的に受信することができるが、ＣＷＤＭシステムに適用するような場合でその透過帯域幅が上記と同じく１３〜１４nm程度に広く設定されると、やはり多量のＡＳＥ光が受信器に漏れ込んでしまうことになる。

また、この技術では、１度に受信できる波長は１波長のみなので、全ての波長を受信するためには、例えばＯＴＦの透過波長を時分割に切り替えるか、同じ構成の波長選択器を波長多重数分用意する必要がある。前者の場合、ＯＴＦの応答特性により切り替え速度が定まるが、高速な光信号を伝送するシステムでは、その切り替え速度によっては通信できないチャンネルが生じてしまう。一方、後者の場合は、システム規模及びコストが大幅に増大する結果となる。

本発明は、以上のような課題に鑑み創案されたもので、ＷＤＭ伝送システムの波長数の増減に柔軟に対応でき、また、ＣＷＤＭシステムのような波長間隔が広く設定されるシステムにおいてもＡＳＥ光の漏れ込みを適応的に最小限に抑制できるようにした、光受信器及び光伝送装置を安価に提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の光受信器（請求項１）は、波長多重光信号（以下、ＷＤＭ信号という）が入力される光入力ポートと、該光入力ポートからの該ＷＤＭ信号のうち所望波長を中心波長とする所定の透過波長帯域幅の光信号を透過する透過波長可変手段と、該透過波長可変手段で透過しない波長の光信号を出力する光出力ポートと、該透過波長可変手段を透過する光信号レベルが最大となるように該透過波長可変手段の中心透過波長を制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている。

ここで、該透過波長可変手段で透過する光信号の該透過波長帯域幅は、該ＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く設定するのが好ましい（請求項２）。
また、該透過波長可変手段は、透過しない波長の光信号を該光出力ポートへ反射する反射部材をそなえて構成されていてもよい（請求項３）。
さらに、本発明の光伝送装置（請求項４）は、上記の光受信器をＮ台（Ｎは２以上の整数）そなえ、第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１のいずれか）の光受信器の該光出力ポートと第ｉ＋１段の光受信器の該光入力ポートとが接続されていることを特徴としている。

ここで、上記第１段目の光受信器の光入力ポートに該ＷＤＭ信号を増幅する光増幅器が接続されていてもよい（請求項５）。

上記の本発明によれば、ＷＤＭ伝送システムの初期導入時には不必要な多数のポートを有する高価な光分波器を予め配置することなく、必要な時に必要な台数分の光受信器を増設するだけでＷＤＭ信号の波長多重数の増加（あるいは減少）に柔軟に対応することができ、ＷＤＭ伝送システムの初期導入コストを大幅に低減することが可能となる。さらに、光送信側での送信ＷＤＭ信号の送信波長配置間隔を、システム導入後においても、変更できる柔軟性も実現できる。

また、透過波長可変手段の透過波長帯域幅をＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く設定しておくことで、制御手段により透過波長可変手段の中心透過波長が光送信波長に追従するので、各光受信器に入射するＡＳＥ光等の雑音光を効果的に抑圧して、受信感度を改善することもできる。

〔Ａ〕光受信器の説明
図１は本発明の一実施形態としての光受信器の要部の構成を示すブロック図で、この図１に示す光受信器１は、透過波長可変部１１，受光素子１２，プリアンプ１３，メインアンプ１４，クロックデータリカバリ（ＣＤＲ）回路１５及びＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路１６をそなえて構成されている。

ここで、透過波長可変部１１は、例えば複数の波長λ１〜λｎ（ｎは２以上の整数）の光が波長多重された波長多重光（ＷＤＭ信号）が入力される光入力端子（ポート）１１１と、後段の受光素子１２へ透過すべき（つまり、自光受信器１で受信すべき）波長以外の非透過光を外部へ出力するための光出力端子（ポート）１１２とを有し、光入力ポート１１１からの受信ＷＤＭ信号のうち上記透過すべき所望波長λｊ（ｊ＝１〜ｎのいずれか）を中心波長とする所定の透過波長帯域幅（詳細については後述）の光信号を受光素子１２へ透過するとともに、それ以外の波長λｋ（ｋ≠ｊを満たす各波長）の光信号を光出力ポート１１２へ出力するもので、ここでは、後述するＡＧＣ回路１６からの制御により、上記中心波長（中心透過波長）が補正（チューニング）されるようになっている。

具体的に、本透過波長可変部１１は、例えば、誘電体多層膜や、半導体、ファイバグレーティング、光導波路、音響光学素子及びそれらの組合せ等を、温度調節、応力付与、表面弾性波などにより透過させる波長を可変させる機能を実現する。図２〜図４にその実現例を示す。
図２は誘電体多層膜を用いて透過波長可変部１１を構成する例を示すブロック図で、この図２に示すように、透過波長可変部１１は、前記光入力端子１１１に接続される入力光ファイバ１１０ａ及び前記光出力端子１１２に接続される出力光ファイバ１１０ｂとを固定するファイバコネクタ（２芯フェルール等）１１０と、レンズ１１３及び１１６と、誘電体多層膜１１４と、ペルチェ素子やヒータ等の温度制御素子１１５と、受光素子１２に接続される出力光ファイバ１１７ａを固定するファイバコネクタ１１７とをそなえて構成され、入力光ファイバ１１０ａからの受信ＷＤＭ信号は入力側のレンズ１１３を通じて誘電体多層膜１１４へ入射し、透過すべき波長λｊの光信号のみが出力側のレンズ１１６を通じて出力光ファイバ１１７ａに入射し、それ以外の非透過波長λｋの光信号は誘電体多層膜１１４で反射し、入力側のレンズ１１３を通じて出力光ファイバ１１０ｂに入射するようになっている。つまり、この場合の誘電体多層膜１１４は、透過しない波長λｋの光信号を光出力端子１１２へ反射する反射部材としての機能を果たす。なお、中心透過波長の補正は温度制御素子１１５によって誘電体多層膜１１４の温度を調整することにより行なう。

一方、図３も誘電体多層膜を用いて透過波長可変部１１を構成する例を示すブロック図であるが、この図３に示す透過波長可変部１１は、上記と同様の誘電体多層膜１１８に温度調整のための透明ヒータ１１９を形成したものを、上記レンズ１１３の出力側に配置して構成している。なお、受光素子１２への透過光の光路を阻害しない構成であれば、ヒータは必ずしも「透明」に限られない。

これにより、この場合も、入力光ファイバ１１０ａからの受信ＷＤＭ信号は入力側のレンズ１１３を通じて誘電体多層膜１１４へ入射し、透過すべき波長λｊの光信号のみが受光素子１２へ出力され、それ以外の非透過波長λｋの光信号は誘電体多層膜１１８で反射し、入力側のレンズ１１３を通じて出力光ファイバ１１０ｂに入射することになる。そして、中心透過波長の補正は透明ヒータ１１９の温度調整により行なう。

さらに、図４はファイバグレーティングを用いて透過波長可変部１１を構成する例を示すブロック図で、この図４に示す透過波長可変部１１は、例えば、前記光入力端子１１１を構成する入力光ファイバに接続（融着）され、ファイバグレーティング１２１が形成された光ファイバ１２０と、この光ファイバ１２０の透過中心波長を温度調整により補正するためのペルチェ素子やヒータ等の温度制御素子１２２と、レンズ１２３とをそなえて構成され、入力光端子１１１からの受信ＷＤＭ信号は光ファイバ１２０のファイバグレーティング１２０へ入射し、透過すべき波長λｊの光信号のみが出力側のレンズ１２３を通じて受光素子１２へ出力され、それ以外の非透過波長λｋの光信号はそれぞれファイバグレーティング１２１で反射し、方向性結合器等により構成された光出力端子１１２を通じて出力されるようになっている。

さて、次に図１に示す受光素子１２は、透過波長可変部１１を透過してきた光を受光してその光レベルに応じた電気（電流）信号を得るためのもので、例えば、ＰＩＮフォトダイオードや、アバランシェフォトダイード等の光電変換素子を用いて構成される。また、プリアンプ１３及びメインアンプ１４は、受光素子１２で光電変換された光電流を増幅する電流−電圧変換アンプ（ＩＶトランデューサアンプ）としての機能を果たすものであり、ＣＤＲ回路１５は、このように増幅された信号の波形を整形して受信信号のクロック及びデータを再生するもので、再生後のクロック及びデータは図示しない論理回路（信号処理部）に引き渡されるようになっている。

そして、ＡＧＣ回路１６は、アンプ１４の出力が飽和する等の波形劣化を避けるために、アンプ１４の出力レベル（電位）をモニタし、そのレベルに応じてアンプ１４のゲインを可変するとともに、透過波長可変部１１の中心透過波長の補正（チューニング）を行なう機能を実現するものである。つまり、このＡＧＣ回路１６は、透過波長可変部１１を透過する光信号レベルが最大となるように透過波長可変部１１の中心透過波長を制御する制御手段としての機能とを兼ね備えているのである。なお、中心透過波長の補正はアンプ１４のゲイン調整とは独立して行なえるようになっている。

ここで、このＡＧＣ回路１６が検出する電位は、光信号の強度の関数となっており、比例関係となる。従って、この検出電位が最も大きい状態が、受光素子１２に入力している光強度が最も大きい状態である。よって、受光素子１２の前段に配置する透過波長可変部１１が、検出（透過）すべき光信号の波長λｊを透過できない又は一部しか透過できない状態にある場合、中心透過波長を所望の波長範囲で電源投入後にスイープさせて、前記アンプ出力電位が最大となるよう制御することにより、透過波長可変部１１を透過すべき波長λｊに引き込むことが可能である。

以上のような構成により、本実施形態の光受信器１では、透過波長可変部１１を透過する（自光受信器１で受信すべき）波長λｊの光信号のみが受光素子１２へ透過（分波）し、それ以外の波長λｋの光信号は光出力端子１１２へ反射して外部へ出力することができる。
したがって、例えば図５に示すように、同じ構成の光受信器１をＮ台（Ｎは２以上の整数）だけ用意し、第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１のいずれか）の光受信器１の光出力ポート１１２と次段（第ｉ＋１段）の光受信器１の光入力ポート１１１とを接続することにより、各光受信器１で受信すべき波長λｊの光信号のみを切り出して受信することが可能となる。なお、この図５では図１に示す受光素子１２以降の接続や、透過波長可変部１１及びアンプ１４に対する制御ループ等については図示を省略している。

即ち、第１段の光受信器１の光入力端子１１１に波長λ１，λ２，λ３，…，λｎを波長多重したＷＤＭ信号が入力され、波長λ１の光信号はこの第１段の光受信器１の透過波長可変部１１を透過して受光素子１２に入射する。それ以外の波長λ２，λ３，・・・，λｎの各光信号は透過波長可変部１１で反射して光出力端子１１２に出力され、次段（第２段）の光受信器１の光入力端子１１１に入射する。

第２段の光受信器１では、波長λ２の光信号のみを受光素子１２に透過するように、透過波長可変部１１の透過中心波長を調整しておくことで、波長λ２の光信号のみを受光素子１２へ透過させ、それ以外の波長λ３，λ４，…λｎの各光信号は透過波長可変部１１で反射して、光出力端子１１２から出力し、さらに次段（第３段）の光受信器１に引き渡す。以降、同様に各光受信器１で受信すべき波長λｊの光信号のみが透過波長可変部１１を透過し、それ以外の波長λｋの光信号は順次次段の光受信器１に引き渡される。最終段の光受信器１の光出力端子１１２には、不必要な光がある場合は、光終端器２を接続する。あるいは、最終段の光出力端子１１２を別な用途、例えば、監視信号系や、光増幅して別なネットワークに接続する等の構成にすることもできる。

このようにして、個々の光受信器１で必要な波長λｊのみを受信ＷＤＭ信号から切り出して受信することが可能となる。したがって、ＷＤＭ信号の波長多重数を増加する際には、光終端器２の代わりに、図１に示すものと同じ構成の光受信器１を必要なだけ増設するだけで足りることになる。この結果、ＷＤＭ伝送システムの初期導入時には不必要な多数のポートを有する高価な光分波器を予め配置することなく、必要な時に必要な台数分の光受信器１を増設するだけでＷＤＭ信号の波長多重数の増加（あるいは減少）に柔軟に対応することができ、ＷＤＭ伝送装置及びＷＤＭ伝送システムの初期導入コストを大幅に低減することが可能となる。さらに、光送信側での送信ＷＤＭ信号の送信波長配置間隔を、システム導入後においても、変更できる柔軟性も実現できる。

また、透過波長可変部１１の透過波長帯域幅をＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く、また、当該ＷＤＭ信号の１波長当たりのスペクトル（信号波長幅）よりも僅かに広く設定しておけば、ＡＧＣ回路１６により透過波長可変部１１の中心透過波長が光送信波長に追従するので、各光受信器１に入射するＡＳＥ光等の雑音光を効果的に抑圧して、受信感度を改善することもできる。なお、「信号波長幅よりも僅かに広い」とは、光受信器１における光受信感度が２０ｄＢ以上劣化しないスペクトル幅（−２０ｄＢ幅）以上を意味する。

したがって、例えば図６に示すように、第１段目の光受信器１の前段にエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）増幅器等の受信前置光増幅器（以下、単に「光増幅器」という）３が配置され、ＷＤＭ信号の波長一括増幅に伴ってＡＳＥ光等の雑音光の影響が大きくなるようなシステム構成においても、雑音光を効果的に抑圧して、ＷＤＭ信号の伝送距離を伸ばすことが可能となる。

即ち、ＷＤＭ伝送システムでは、通常、光受信器の前段に光増幅器を配置して、少なくとも光受信器の最小受信感度よりも高い光強度まで減衰した光信号を増幅することで、伝送距離の改善が図られるが、光増幅器は一般に雑音光となるＡＳＥ光を放出するため、このＡＳＥ光を抑圧しないとかえって、伝送距離が短くなってしまう。
ここで、波長を高密度に配置するＤＷＤＭシステムでは、一般に図７に示すような構成を有する光送信器（ＯＳ）５、即ち、半導体レーザ等の発光素子５１、この発光素子５１の波長を温度調整するためのペルチェ素子やヒータ等の温度検出素子５８付き温度制御素子５２、発光素子５１からの光を２分岐して一方を被変調光として出力し、他方をモニタ光として出力する光分岐部５３、この分岐部５３からの光を変調して送信する変調部５４、分岐部５３からのモニタ光を受光してその受光量に応じた電流信号を出力するＰＩＮフォトダイオード等の受光素子５５、発光素子５１の温度を一定制御する温度一定制御部５６、発光素子５１の発振波長を制御する発光素子駆動部５７、受光素子５５による検出電流信号に基づいて温度一定制御部５６及び発光素子駆動部５７を制御して発光素子５１の発振波長を一定制御する波長制御部５９をそなえることにより、厳密な波長制御を行なう構成の光送信器５を用い、例えば図９に模式的に示すように、０．４〜１．６ｎｍ（通過帯域幅Ａ）程度の波長間隔で信号を配置する。なお、この図９において、（ａ）は光増幅器３の出力光スペクトル、（ｂ）は光分波器４の透過波長特性、（ｃ）は光分波器４の出力光スペクトルの一例をそれぞれ示している。

このように、高密度に波長を配置する場合、光分波器４で切り出す波長幅（通過帯域幅Ａ）は、少なくとも波長配置間隔よりも僅かに狭く設定されるので、光増幅器３による光増幅に伴って発生するＡＳＥ光を十分に抑圧することができ、従来の光受信器１′を用いてもＡＳＥ光による雑音でその受信感度が大幅に悪化することはない。
これに対し、ＣＷＤＭシステムでは、一般に図８に示すような構成を有する光送信器（ＯＳ）６、即ち、半導体レーザ等の発光素子６１及びこの発光素子６２を駆動する発光素子駆動部６２のみをそなえた、厳密な波長制御を行なわない構成の光送信器６を用いるため、発光素子６１の製造バラツキ、温度変動、駆動電流の変化などで波長が変化する。製造バラツキを抑えこんだ場合でも、一般に０．１nm/℃程度の波長温度変動がある。

このため、例えば図１０に示すように、既存の光分波器４′で切り出す帯域幅を１３〜１４ｎｍ(通過帯域幅Ｂ)程度、即ち、ＤＷＤＭシステムに対して１０〜４０倍程度に広く設定する必要がある。その結果、光受信器１′に光増幅器３によるＡＳＥ光が多量に入射することになり（図１０の（ｃ）参照）、光受信器１′の受信感度が悪化するため、光増幅器３を配置したにも関わらず伝送距離の改善効果が得られないという事態が生じ得る。なお、図１０においても、（ａ）が光増幅器３の出力光スペクトル、（ｂ）が光分波器４′の透過波長特性、（ｃ）が光分波器４′の出力光スペクトルの一例をそれぞれ示している。

〔Ｂ〕ＷＤＭ伝送システムの説明
そこで、例えば図１１に示すように、上述した本実施形態の光受信器１を用いてＣＷＤＭシステムを構成すれば、ＣＷＤＭシステムにおいて光受信器１の前段に光増幅器３を配置しても、光受信器１（受光素子１２）に入射するＡＳＥ光等の雑音光を最小限に抑制して、光受信器１の受信感度の低下を抑制することができ、ひいてはＷＤＭ信号の伝送距離を従来構成よりも伸ばすことが可能となる。なお、この図１１において、７は送信（信号）波長（図１１ではλ１，λ２，λ３，λ４の４波長と仮定している）毎に設けられた光送信器６の各送信光を合波して光伝送路（光ファイバ）８へ出力する光合波器を示している。

即ち、図１１中の（ａ）に示すごとく光増幅器３の出力スペクトルには、信号波長λ１，λ２，λ３，λ４以外にＡＳＥ光が含まれているが、本光受信器１によれば、透過波長可変部１１で分波（透過）する帯域幅を少なくとも、信号波長配置間隔（例えば、１３〜１４ｎｍ程度）よりも狭く、且つ、信号波長幅よりも僅かに広く、例えば２ｎｍ程度〔通過帯域幅Ｃ（図１１中の（ｃ）参照）〕に設定して、信号波長を透過させるようにチューニングする。なお、図１１では、（ｂ）に示すように、通過帯域幅Ｂの波長範囲で透過波長可変部１１の中心透過波長がチューニングされることを示している。

これにより、通過帯域幅Ｃ以外の帯域に存在するＡＳＥ光の受光素子１２への入射量を抑圧することが可能となり、ＡＳＥ光による受信感度劣化を最小限に抑圧することができる。また、光送信器６の送信波長が温度変化等に起因してシステム運用中に変動しても、ＡＧＣ回路１６により透過波長可変部１１が最適な波長位置に追従するため、光信号の受信強度低下を避けることができる。

なお、本例では、光受信器１をＣＷＤＭ伝送システムに適用する場合について説明したが、勿論、ＤＷＤＭ伝送システムに適用することもでき、上記と同様に、初期導入時のコストを押えながら、柔軟にチャンネル数を増設或いは減設することができ、かつ、光増幅器３で生じるＡＳＥ光の受光素子１２への入射量を効果的に抑圧することができる。
また、上述したように非透過波長λｋの光信号を透過波長可変部１１で反射して順次次段の光受信器１に受け渡してゆく多段接続構成では、徐々に光信号レベルが低下してゆくと考えられるため、１以上の段間に適宜光増幅器を介装することもできる。そして、このように段間に光増幅器を介装したとしても、当該光増幅器により発生するＡＳＥ光の影響を抑制することが可能である。換言すれば、本実施形態の光受信器１がＡＳＥ光の影響を抑制できるが故に、段間に光増幅器を介装することが可能となる。

さらに、図１１に示すシステム構成では、波長多重数分の光受信器１を図５又は図６に示したごとく多段に接続したものを光伝送装置（光受信システム）として適用しているが、例えば図１２に示すように、従来の光分波器４′を用い、その後段に波長毎に光受信器１を設ける構成にすることも可能である。ただし、この場合、透過波長可変部１１に光出力ポート１１２及び光出力ポート１１２へ非透過波長を反射する反射部材は不要になる。その他のこの図１２において既述の符号と同一符号を付した構成要素は、それぞれ既述のものと同一若しくは同様のものである。

このように従来の光分波器４′を光増幅器３の後段に配置し、この光分波器４′で受信ＷＤＭ信号を波長毎に分波して各光受信器１で受信する光伝送装置においても、ＡＳＥ光の受光素子１２への入射量を大幅に抑圧することが可能であり、また、送信信号波長を厳密に管理（制御）を不要にしつつ、光送信器６の送信波長が温度変化等に起因してシステム運用中に変動しても、ＡＧＣ回路１６により透過波長可変部１１を最適な波長位置に追従させることが可能である。これは、例えば図１３に示すように、送信信号波長が単波長のシステム構成においても同様である。

以上のように、本実施形態の光受信器１によれば、透過波長可変部１１により、受信ＷＤＭ信号から必要な波長の光信号のみを中心透過波長のチューニングしながら分波（透過）して受光し、それ以外の波長の光信号は光出力端子１１２を通じて次段の光受信器１に出力できる構成になっているので、受信側に光分波器を必要とせずに、ＷＤＭ信号を波長毎に受信することが可能となり、波長配置間隔の変更や波長数の増減に柔軟に対応可能なＷＤＭ伝送装置及びＷＤＭ伝送システムを安価に実現することができる。

そして、透過波長可変部１１の透過波長帯域幅を、ＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く、１波長当たりの信号波長幅よりも僅かに広く設定しておくことで、ＡＳＥ光等の信号波長以外の雑音成分の受光量を大幅に抑圧することができるので、光受信器１の受信感度劣化を最小限に抑制することが可能である。
〔Ｃ〕その他
上述した実施形態では、受信側（光受信器１）に透過波長可変部１１を適用した場合について説明したが、送信側（光送信器）に適用することもできる。

例えば図１４に示すように、図８により前述したＣＤＷＭシステムに用いられる光送信器６に透過波長可変部１１と同様の透過波長可変部６３を適用し、図５に示す構成と同様に、第ｍ（ｍ＝１〜ｎでｎは２以上の整数）段の光送信器６′の光入力ポート１１１と次段（第ｉ＋１段）の光送信器６′の光出力ポート１１２とを接続する。なお、発光素子６１及び発光素子駆動部６２は図８により前述したものと同様のものである。

そして、外部からクロック（CLK）信号，データ（DATA）信号及び透過波長可変部制御信号を与える。この時、第ｉ段の光送信器６′の発光素子６１の発振波長λｉを透過し、それ以外の波長λｋは反射するよう、予め透過波長可変部６３を上記制御信号で制御しておく。これにより、第ｉ段の光送信器６′の送信光信号（波長λｉ）は、透過波長可変部６３を透過し、それ以外の光入力ポート１１１を通じて入力される各波長λｋ（ｋ≠ｉ）の光信号は透過波長可変部６３で反射されて波長λｉの光信号と合波されて光出力ポート１１２に出力される。

この結果、最終的に、第１段の光送信器６′の光出力ポート１１２からは波長λ１〜λｎの各光信号がＷＤＭ信号として出力されることになる。
一方、図７により前述したＤＷＤＭシステムに用いられる光送信器５についても、例えば図１５に示すように、既述の透過波長可変部１１と同様の透過波長可変部５０を変調部５４の出力側に設けて、第ｍ段の光送信器５′の光入力ポート１１１と次段（第ｉ＋１段）の光送信器５′の光出力ポート１１２とを接続することにより、ＣＷＤＭシステム用のものと同様に、第ｉ段の光送信器５′の送信光信号（波長λｉ）は、透過波長可変部５０を透過させ、それ以外の光入力ポート１１１を通じて入力される各波長λｋ（ｋ≠ｉ）の光信号は透過波長可変部５０で反射して波長λｉの光信号と合波させて光出力ポート１１２に出力させることができる。なお、この場合の各光送信器５′の波長制御部５９は、発振波長λｉを透過し、それ以外の波長λｋは反射するよう、予め透過波長可変部５０を制御する。その制御情報は例えば図示しないメモリ等に設定される。

このように、送信側においても、光送信器６′や５′を必要な時に必要な数だけ増設あるいは減設することができ、ＷＤＭ伝送装置及びＷＤＭシステムの初期導入コストを抑えることができる。
その他、本発明は上述した例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。

〔Ｄ〕付記
（付記１）
波長多重光信号（以下、ＷＤＭ信号という）が入力される光入力ポートと、
該光入力ポートからの該ＷＤＭ信号のうち所望波長を中心波長とする所定の透過波長帯域幅の光信号を透過する透過波長可変手段と、
該透過波長可変手段で透過しない波長の光信号を出力する光出力ポートと、
該透過波長可変手段を透過する光信号レベルが最大となるように該透過波長可変手段の中心透過波長を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、光受信器。

（付記２）
該透過波長可変手段で透過する光信号の該透過波長帯域幅が、該ＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く設定されていることを特徴とする、付記１記載の光受信器。
（付記３）
該透過波長可変手段が、
透過しない波長の光信号を該光出力ポートへ反射する反射部材をそなえて構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光受信器。

（付記４）
付記１〜３のいずれか１項に記載の光受信器をＮ台（Ｎは２以上の整数）そなえ、
第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１のいずれか）の光受信器の該光出力ポートと第ｉ＋１段の光受信器の該光入力ポートとが接続されていることを特徴とする、光伝送装置。
（付記５）
上記第１段目の光受信器の光入力ポートに該ＷＤＭ信号を増幅する光増幅器が接続されていることを特徴とする、付記４記載の光伝送装置。

（付記６）
上記の各光受信器の１以上の段間に光増幅器が介装されていることを特徴とする、付記４又は５に記載の光伝送装置。
（付記７）
波長多重光信号（以下、ＷＤＭ信号という）を光増幅して分波した後の１波長の光信号を受信する光受信器であって、
該ＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く透過波長帯域幅を設定され当該透過波長帯域幅の光信号を透過する透過波長可変手段と、
該透過波長可変手段を透過する光信号レベルが最大となるように該透過波長可変手段の中心透過波長を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、光受信器。

（付記８）
波長多重光信号（以下、ＷＤＭ信号という）を増幅する光増幅器と、
該光増幅器からのＷＤＭ信号を波長単位に分波する光分波器と、
該光分波器で分波された光信号をそれぞれ受信する、波長毎の光受信器とをそなえ、
該光受信器が、それぞれ、
該ＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く透過波長帯域幅を設定され当該透過波長帯域の光信号を透過する透過波長可変手段と、
該透過波長可変手段を透過する光信号レベルが最大となるように該透過波長可変手段の中心透過波長を制御する制御手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、光伝送装置。

以上詳述したように、本発明によれば、ＷＤＭ伝送システムの波長数の増減に柔軟に対応でき、また、ＣＷＤＭシステムのような波長間隔が広く設定されるシステムにおいてもＡＳＥ光の漏れ込みを適応的に最小限に抑制できるので、光通信技術分野において極めて有用と考えられる。

本発明の一実施形態としての光受信器の要部の構成を示すブロック図である。 図１に示す透過波長可変部を誘電体多層膜を用いて構成する例を示すブロック図である。 図１に示す透過波長可変部を誘電体多層膜を用いて構成する例を示すブロック図である。 図１に示す透過波長可変部をファイバグレーティングを用いて構成する例を示すブロック図である。 図１に示す光受信器を複数台多段接続して構成した光受信システムを示すブロック図である。 図５に示す第１段の光受信器の前段に光増幅器を設けた構成を示すブロック図である。 ＤＷＤＭシステムに用いられる光送信器の要部の構成を示すブロック図である。 ＣＷＤＭシステムに用いられる光送信器の要部の構成を示すブロック図である。 ＤＷＤＭシステムにおける受信スペクトルを説明するための図である。 ＣＷＤＭシステムにおける受信スペクトルを説明するための図である。 図１に示す光受信器を用いて構成したＣＷＤＭシステムの一例を示すブロック図である。 図１に示す光受信器を用いて構成したＣＷＤＭシステムの他の例を示すブロック図である。 図１に示す光受信器を用いて構成したＣＷＤＭシステムの他の例を示すブロック図である。 図８に示すＣＷＤＭシステム用の光送信器に本実施形態の透過波長可変部を適用して多段接続した構成を示すブロック図である。 図７に示すＣＷＤＭシステム用の光送信器に本実施形態の透過波長可変部を適用して多段接続する構成を示すブロック図である。 従来のＷＤＭ伝送システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 光受信器（ＯＲ）
１１ 透過波長可変部
１１０，１１７ ファイバコネクタ
１１０ａ 入力光ファイバ
１１０ｂ，１１７ａ 出力光ファイバ
１１１ 光入力端子（ポート）
１１２ 光出力端子（ポート）
１１３，１１６，１２３ レンズ
１１４，１１８ 誘電体多層膜（反射部材）
１１５，１２２ 温度制御素子
１１９ 透明ヒータ
１２０ 光ファイバ
１２１ ファイバグレーティング
１２ 受光素子
１３ プリアンプ
１４ メインアンプ
１５ クロックデータリカバリ（ＣＤＲ）回路
１６ 自動利得制御（ＡＧＣ）回路（制御手段）
２ 光終端器
３ 受信前置光増幅器
４，４′ 光分波器
５，５′ ＤＷＤＭシステム用の光送信器（ＯＳ）
５０ 透過波長可変部
５１ 発光素子
５２ 温度制御素子
５３ 光分岐部
５４ 変調部
５５ 受光素子
５６ 温度一定制御部
５７ 発光素子駆動部５７
５８ 温度検出素子
５９ 波長制御部
６，６′ ＣＷＤＭシステム用の光送信器（ＯＳ）
６１ 発光素子
６２ 発光素子駆動部
６３ 透過波長可変部
７ 光合波器
８ 光伝送路

Claims (5)

1. 波長多重光信号（以下、ＷＤＭ信号という）が入力される光入力ポートと、
   該光入力ポートからの該ＷＤＭ信号のうち所望波長を中心波長とする所定の透過波長帯域幅の光信号を透過する透過波長可変手段と、
   該透過波長可変手段で透過しない波長の光信号を出力する光出力ポートと、
   該透過波長可変手段を透過する光信号レベルが最大となるように該透過波長可変手段の中心透過波長を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とする、光受信器。
2. 該透過波長可変手段で透過する光信号の該透過波長帯域幅が、該ＷＤＭ信号の波長配置間隔よりも狭く設定されていることを特徴とする、請求項１記載の光受信器。
3. 該透過波長可変手段が、
   透過しない波長の光信号を該光出力ポートへ反射する反射部材をそなえて構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光受信器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光受信器をＮ台（Ｎは２以上の整数）そなえ、
   第ｉ段（ｉ＝１〜Ｎ−１のいずれか）の光受信器の該光出力ポートと第ｉ＋１段の光受信器の該光入力ポートとが接続されていることを特徴とする、光伝送装置。
5. 上記第１段目の光受信器の光入力ポートに該ＷＤＭ信号を増幅する光増幅器が接続されていることを特徴とする、請求項４記載の光伝送装置。

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