JP2005311856A

JP2005311856A - 波長多重光伝送システム

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Publication number: JP2005311856A
Application number: JP2004128215A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Shimizu; 智弥清水; Koji Ieda; 浩司家田; Shigeru Tomita; 茂冨田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】経済的でユーザ系のような短距離通信に最適な波長多重光伝送システムを提供する。
【解決手段】４系統の光源１１１〜１１４と合波器１２との間、光伝送路、分波器と４系統の受光器１５１〜１５４の間の光ファイバに波長０．８５μｍに対して半径ｒの二乗で変化する屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦを用いて波長多重光伝送システムを構成する。この場合は、短波長帯におけるＧＩ型ＭＭＦの伝送帯域を考慮すると、数十ｍ〜数ｋｍまでの短距離への適用が考えられ、従来と比較して大幅にコスト低減された経済的なシステムを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばユーザネットワークに適用され、波長分割多重（ＷＤＭ）技術を用いた波長多重光伝送システムに関する。

近年、伝送容量の増大を図るためにＷＤＭ技術が利用されている。このＷＤＭ技術による光伝送システムは、例えば電話サービスとインターネット接続サービス（ＩＰサービス）、放送サービス、ネットワーク家電サービスの各信号光をＷＤＭ伝送する場合などに適用される。

上記光伝送システムにおいて、コア系では高密度に波長を配置するＤＷＤＭ（ＤｅｎｓｅＷＤＭ）技術を利用している。ＤＷＤＭ技術は、数十波の波長を確保するために、波長帯を１．５μｍ帯、波長間隔を０．４〜１．０ｎｍに設定している。また、アクセス系では、粗密度に波長を配置するＣＷＤＭ（ＣｏａｒｓｅＷＤＭ）技術の利用が検討されている。ＣＷＤＭ技術は、十数波の波長を確保するために、波長帯を１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯とし、波長間隔を２０ｎｍと設定している。両方のＷＤＭシステムでは、十数ｋｍ以上の長距離系での適用形態を考慮しているために、光ファイバとして石英系シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）を利用している。ＷＤＭ技術については、非特許文献１に詳細に説明されている。

一方、家庭内やオフィス・マンションの構内などの比較的小規模のネットワーク（以下、ユーザネットワークと称する）では、インターネットやデータ通信などを利用する際に、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）としてイーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））が利用されている。伝送速度１０Ｇｂｐｓのイーサネットでは、光伝送システムが用いられることになっており、特に比較的短距離では波長として８５０ｎｍ及び１３１０ｎｍ、光ファイバとしてマルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）による光伝送システムが用いられている。１０ギガビット・イーサネット（１０ＧｂＥ）については、非特許文献２に詳細に説明されている。

「応用物理」第７２巻第９号、１１８３頁「光ネットワークシステム」

日経コミュニケーション２００２年９月１６日号、１４０頁「１０ギガビット・イーサネット」

ところで、ＤＷＤＭシステムは、光源及びフィルタに高精度な温度制御が必要であり、このために、システムコストが極めて高価となる。これに対し、ＣＷＤＭシステムは、波長制御を不要とした光源及びフィルタにより構成されているため、ＤＷＤＭと比較して安価となる。しかし、同一波長帯から２以上の波長を利用できるようにするために、フィルタコストは高価となる。さらに、従来のＷＤＭシステムにおいて検討されている波長は、ＳＭＦのもつカットオフ波長よりも長い波長として設定しているため、利用できる波長が限定されるという問題がある。

一方、１０ＧｂＥでは伝送できるサービスがＩＰサービスに限定されてしまうという問題がある。そのため、ユーザネットワークにおいて、イーサネット以外の伝送方式によるサービスを利用することができない。また、光ファイバで伝送できる信号光は一波長のみであるため、伝送容量に応じた経済性や柔軟性の観点から問題がある。

本発明は、上述の課題に鑑み、比較的短距離のネットワーク内において複数のサービスや伝送容量に応じて柔軟に対応でき、経済的で、特にユーザ系に最適な波長多重光伝送システムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係る波長多重光伝送システムは、以下のように構成したことを特徴とする。
（１）互いに異なる波長の信号光を出力する複数の光源と、前記複数の光源からそれぞれ出力される複数の信号光を入力して一系統に合波する合波器と、前記合波器から出力される信号光を入力し、前記複数の波長それぞれについて複数の伝搬モード数を有するＭＭＦ（マルチモード光ファイバ）によって伝送する光伝送手段と、前記光伝送手段によって伝送される信号光を入力して互いに異なる波長毎に分波して波長別の複数の系統に出力する分波器と、前記分波器から出力される複数の系統の信号光を受光する複数の受光器と具備することを特徴とする。

（１）の構成によるシステムは、各波長において複数の伝搬モード数をもつＭＭＦ（マルチモード光ファイバ）を用いることを特徴とする波長多重光伝送システムである。この場合には、従来の波長多重光伝送システムに用いられているＳＭＦ（シングルモード光ファイバ）と比較して、光源と光ファイバの結合及び光ファイバ同士の接続などの部品・組立のコストを安価にすることができるため、比較的安価なシステムを構築することができる。
（２）（１）の構成において、前記ＭＭＦには、一つの波長に対して半径ｒのα乗で変化するα乗分布の屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦ（グレーデッド型マルチモード光ファイバ）を用いることを特徴とする。

（２）の構成によるシステムは、（１）のＭＭＦとして、ある一波長に対して半径ｒのα乗で変化するα乗分布の屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦを用いることで、多モード分散による伝送帯域の劣化を効果的に抑制するようにしたものである。例えば、波長８５０ｎｍにおいて二乗分布の屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦを用いると、波長８５０ｎｍに対して伝送距離１００ｍにおいて伝送速度数Ｇｂｐｓで伝送可能となる。

（３）（２）の構成によるシステムにおいて、前記ＭＭＦは、波長６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、１３１０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長に対して半径ｒの二乗で変化する二乗分布の屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦ（グレーデッド型マルチモード光ファイバ）であることを特徴とする。

（３）の構成によるシステムは、（２）のＧＩ型ＭＭＦとして波長６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、１３１０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長に対して半径ｒの二乗で変化する屈折率分布をもつようにしたシステムである。この場合には、使用する光源を従来のギガビット・イーサネットで用いられている１３１０ｎｍ帯及び８５０ｎｍ帯、またはＣＤ（コンパクト・ディスク）で用いられている７８０ｎｍ帯、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイズ・ディスク）で用いられている６５０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長に対して、伝送距離１００ｍにおいて伝送速度数Ｇｂｐｓで伝送可能となることから、大量に流通されている光源を使用することが可能となり、コスト低減に寄与することができる。

（４）（１）の構成において、前記ＭＭＦはコア径が５０μｍあるいは６２．５μｍの石英系光ファイバであることを特徴とし、例えば、従来のギガビット・イーサネットで用いられているＧＩ型ＭＭＦを用いる。
（４）の構成を適用することにより、従来の一波長のみの光伝送システムを波長多重光伝送システムへ変更及び拡張することが可能となる。

（５）（１）の構成において、前記複数の光源は、６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯と８５０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長帯において波長帯域を２０〜５０ｎｍ、非割当波長域を１０〜２０ｎｍ、波長数を３〜１０と設定する場合に、単一波長において単一モードの信号光を出力する分布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、ファブリ・ペロー型レーザ（ＦＰ−ＬＤ）、面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）の少なくとも一つのレーザを用いる。

例えば、光源としてＣＤまたはＤＶＤに利用されているＡＶ用レーザを用いることができる。この場合には、従来の光伝送システムに用いられている１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯のレーザと比較して安価なレーザを利用するため、比較的安価な波長多重光伝送システムを構築することができる。また、この場合には、波長間隔を２０〜５０ｎｍ程度とし、３〜１０波程度の波長を確保することができるので、従来のＷＤＭシステムと比べて大幅に波長特性を緩和することができ、安価な波長多重光伝送システムを構成することができる。

以上のように本発明によれば例えば、従来の波長多重光伝送システムにおいて利用できなかった光源または合分波器を利用することが可能となり、これによって、経済的でユーザ系のような短距離通信に最適な波長多重光伝送システムを提供することができる。特に、サービス多重を目的とした波長多重光伝送システムにおいて、ＡＶ用光源である短波長を利用することができ、経済的なシステムを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る波長多重光伝送システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。図１に於いて、送信装置では、短波長において互いに異なる波長による単一モードの信号光を出力する４系統の光源１１１〜１１４を、それぞれ光ファイバを介して合波器１２に光接続して構成される。各光源１１１〜１１４で発生される信号光は、合波器１２で１系統に合波されて光伝送路１３に送出される。

一方、受信装置では、光伝送路１３から伝送される信号光を分波器１４に入力し、この分波器１４で所定の波長毎に信号光を分波して４系統に光出力する。分波器１４の各出力端はそれぞれ光ファイバを介して受光器１５１〜１５４に光接続される。
以上の構成により、送信側において、４系統の光源１１１〜１１４で別々に発生される波長の信号光は、光合波器１２で１系統に合波されて光伝送路１３により光伝送される。一方、受信側においては、光伝送路１３から光伝送された信号光は分波器１４で波長別（４系統）に分波され、それぞれの波長の信号光は受光器１５１〜１５４で受光される。

ここで、上記光源−合波器間、光伝送路、分波器−受光器間の光ファイバには、波長０．８５μｍに対して半径ｒの二乗で変化する屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦを用いて、合波器１２及び分波器１４と共に波長多重光伝送システムを構成する。この場合は、短波長帯におけるＧＩ型ＭＭＦの伝送帯域を考慮すると、数十ｍ〜数ｋｍまでの短距離への適用が考えられる。

また、図２に示すように１．２μｍ以下の短波長に、電話、放送、ＩＰ、ネットワーク家電などの異なるサービスを割り当てると、短波長帯における波長多重光伝送システムを用いた短距離に最適なサービス多重が実現する。トポロジ的には短距離伝送であれば、ポイント・ツー・ポイント、ポイント・ツー・マルチポイント、リング、カスケード構成ともに構築可能である。

尚、各サービスに割り当てる波長の配置は図２に示す例に限らない。例えば、図３に示すように、１．２μｍ以下の波長としては、ＤＶＤ用ピックアップ光源として利用されている６５０ｎｍ帯、及びＣＤ用ピックアップ光源として利用されている７８０ｎｍ帯、ＬＡＮ用光源として利用されている８５０ｎｍ帯などの安価な光源により構成された波長多重光伝送システムでは、従来と比較して大幅にコスト低減された経済的なシステムとなる。

したがって、上記構成による波長多重光伝送システムは、経済的で短距離に最適なシステム構成であり、特に、サービス多重を目的とした波長多重光伝送システムにおいてＡＶ用光源である短波長を利用することができ、経済的なシステムを実現することができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば光ファイバにはマルチモード光ファイバならば一応の効果は得られる。勿論、ＭＭＦには、一つの波長に対して半径ｒのα乗で変化するα乗分布の屈折率分布をもつＧＩ型ＭＭＦを用いてもよい。

また、光源１１１〜１１４には、６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯と８５０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長帯において波長帯域を２０〜５０ｎｍ、非割当波長域を１０〜２０ｎｍ、波長数を３〜１０と設定する場合に、単一波長において単一モードの信号光を出力する分布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、ファブリ・ペロー型レーザ（ＦＰ−ＬＤ）、面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）の少なくとも一つのレーザを用いればよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよいことは勿論である。

本発明に係る短波長光源とＧＩ型ＭＭＦを用いた波長多重光伝送システムの構成例を示すブロック図である。本発明に係る波長及びサービスの配置例を示す図である。本発明に係るＡＶ用及びＬＡＮ用光源を用いた波長配置例を示す図である。

符号の説明

１１１〜１１４…光源、１２…合波器、１３…光伝送路、１４…分波器、１５１〜１５４…受光器。

Claims

互いに異なる波長の信号光を出力する複数の光源と、
前記複数の光源からそれぞれ出力される複数の信号光を入力して一系統に合波する合波器と、
前記合波器から出力される信号光を入力し、前記複数の波長それぞれについて複数の伝搬モード数を有するマルチモード光ファイバによって伝送する光伝送手段と、
前記光伝送手段によって伝送される信号光を入力して互いに異なる波長毎に分波して波長別の複数の系統に出力する分波器と、
前記分波器から出力される複数の系統の信号光を受光する複数の受光器と、
を具備することを特徴とする波長多重光伝送システム。
前記マルチモード光ファイバには、一つの波長に対して半径ｒのα乗で変化するα乗分布の屈折率分布をもつグレーデッド型のマルチモード光ファイバを用いることを特徴とする請求項１記載の波長多重光伝送システム。
前記マルチモード光ファイバは、波長６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、１３１０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長に対して半径ｒの二乗で変化する二乗分布の屈折率分布をもつグレーデッド型のマルチモード光ファイバであることを特徴とする請求項２記載の波長多重光伝送システム。
前記マルチモード光ファイバは、コア径が５０μｍあるいは６２．５μｍの石英系光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の波長多重光伝送システム。
前記複数の光源は、６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯と８５０ｎｍ帯の少なくとも一つの波長帯において波長帯域を２０〜５０ｎｍ、非割当波長域を１０〜２０ｎｍ、波長数を３〜１０と設定する場合に、単一波長において単一モードの信号光を出力する分布帰還型レーザ及びファブリ・ペロー型レーザ、面発光型レーザの少なくとも一つのレーザであることを特徴とする請求項１記載の波長多重光伝送システム。