JP2006166444A - 受動型光加入者網 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに異なる種類（構造）の光源を使用することで、中心波長の変化による光信号の損失発生を抑制する受動型光加入者網を提供する。
【解決手段】受動型光加入者網１００は、対応する波長の下りチャンネルの波長ロックされた下り光信号を生成する量子ドット構造の複数の第１反射型半導体光増幅器１１２を有する中央基地局１１０と、対応する波長の上りチャンネルの波長ロックされた上り光信号を生成する多重量子井戸構造の第２反射型半導体光増幅器１３３を各々有する複数の加入者装置１３０と、下り光信号を対応する加入者装置１３０に出力し、上り光信号を多重化して中央基地局１１０に出力するための地域基地局１２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は受動型光加入者網に関し、特に、波長ロック（wavelength-seeded）された光信号を生成する光源を含む受動型光加入者網に関する。

従来、受動型光加入者網は、通信サ−ビスを提供する中央基地局と、通信サ−ビスが提供される複数の加入者装置と、中央基地局と各加入者装置との間を中継する地域基地局とを含み、中央基地局と地域基地局との間が単一の光ファイバ（光伝送路）によりリンクされ、地域基地局と各々の加入者装置との間が各々の光ファイバ（光伝送路）によりリンクされた２重（２つ）のスター型構造（double-star structure）となっている。

また、従来の受動型光加入者網は、波長分割多重方式の光通信方法が適用される。この波長分割多重方式は、複数の加入者装置の各々に互いに異なる波長を有する固有の光を割り当て、各光に伝送すべきデ−タが載せられた光信号を用いてデータの送受信を行うものである。このような波長分割多重方式は、保安維持及び追加的に加入者装置を含むような通信回線の拡張が容易である。

また、従来の受動型光加入者網は、中央基地局から各加入者装置に提供するための下り光信号を生成する下り光源と、各加入者装置が中央基地局に伝送するための上り光信号を生成する上り光源とを備えている。

この下り光源及び上り光源としては、波長ロックされた光を生成可能なファブリーペローレーザー、又は反射型半導体光増幅器などが用いられ、これらの光源は直接変調が可能である。

しかしながら、上述の光源は、一般的に波長注入方式の光源であるため、半導体光増幅器の非線形特性及び直接変調時に発生し得る正チャ−プ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｈｉｒｐ）により、下り光信号または上り光信号の中心波長が長波長側へ移動するという問題点がある。なお、正チャ−プは、光源で生成された光信号の波長が長波長側へ移動する現象を意味する。このような中心周波数や中心波長の移動は、ネットワーク全体の性能を低下させる要因となる。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、互いに異なる種類（構造）の光源を使用することで、中心波長の変化による光信号の損失発生を抑制可能な波長注入方式の受動型光加入者網を提供することにある。

本発明の受動型光加入者網は、対応する波長の下りチャンネルの波長ロックされた下り光信号を生成する量子ドット構造の複数の第１反射型半導体光増幅器を有する中央基地局と、対応する波長の上りチャンネルの波長ロックされた上り光信号を生成する多重量子井戸構造の第２反射型半導体光増幅器を各々有する複数の加入者装置と、上記下り光信号を対応（該当）する加入者装置に出力し、加入者装置からの上り光信号を多重化して中央基地局に出力する地域基地局とを含むことを特徴とする。

本発明の受動型光加入者網によれば、中央基地局と各加入者装置側とが互いに異なる形態（互いに異なる量子構造）の反射型半導体光増幅器を使用し、多重化した下り光信号及び上り光信号の各々が、最初の中心波長から所定間隔だけシフト（ずれた）中心波長を持つように逆多重化されることで、光信号の損失を抑制することが可能になる。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために、公知の機能や構成についての具体的な説明は、適宜省略する。

図２は、本発明の実施形態における、多重化／逆多重化器で多重化した光信号の各々の中心波長を、逆多重化する際に中心波長よりもシフトするように逆多重化させる場合の通信品質を説明するための装置構成図である。図３は、図２に示す装置による逆多重化後の中心波長のシフト（ずれ）に従う損失変化を示すグラフである。

図２に示す装置は、広波長帯域の光を生成するための広帯域光源２１０と、第１及び第２多重化／逆多重化器２３０、２４０と、サーキュレータ２２０と、反射型半導体光増幅器２３２と、光検出器２４３と、パタ−ン生成器（Ｐａｔｔｅｒｎ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２３３と、エラー検出器（Ｅｒｒｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２４４と、第１及び第２可変光減衰器２１３、２４１と、第１及び第２光分配器２３１、２４２とを備えている。

第１多重化／逆多重化器２３０は、サーキュレータ２２０を介して入力された光を、各々の波長を持つ複数のチャンネルに分割し、その中の特定波長のチャンネルを反射型半導体光増幅器２３２に出力する。反射型半導体光増幅器２３２は、対応する（該当する）波長のチャンネルの波長ロックされた光信号を生成する。反射型半導体光増幅器２３２で生成された光信号は、第１多重化／逆多重化器２３０と第２多重化／逆多重化器２４０を通じて、光検出器２４３により検出される。

図３は、受信側の第２多重化／逆多重化器２４０の中心波長を、第１多重化／逆多重化器２３０の中心波長に対して０.０５ｎｍ単位で変化させながら、光信号の中心波長の変化と強さの損失との関係（光信号の受信感度の変化と該光信号の中心波長の変化との関係）を測定したグラフである。なお、この測定の場合では、第１多重化／逆多重化器２３０の中心波長は固定されている。図３に示すように、第２多重化／逆多重化器２４０の中心波長が、当該光信号の中心波長に対して０.１ｎｍ長波長側へずれた地点で、受信感度が−２６ｄＢｍになり、光信号の損失が最小化することが分かる。この反射型半導体光増幅器２３２は、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造の反射型半導体光増幅器に相当する。

このように、多重量子井戸構造の反射型半導体光増幅器の中心波長は、第１多重化／逆多重化器の波長に対して長波長側へ移動し、量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造の反射型半導体光増幅器の場合は、負チャ−プ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｃｈｉｒｐ）の発生によって中心波長が短波長側へ移動する。

したがって、本実施形態の受動型光加入者網は、量子ドット構造の反射型半導体光増幅器を含む中央基地局と、中心波長が長波長側に位置する多重量子井戸構造の反射型半導体光増幅器を含む加入者装置とを備え、中央基地局と地域基地局で上り信号及び下り光信号を逆多重化させる際に、チャープの発生を考慮して（正チャープの発生による中心波長の長波長側への移動と、負チャ−プ発生による中心波長の短波長側への移動を考慮して）、各波長の中心波長を必要に応じてシフトする（ずれる）ように設定している。これにより、本実施形態の受動型光加入者網は、入出力される下り信号及び上り光信号の損失を抑制することが可能になり、光源（半導体光増幅器）の非線形特性及び直接変調により発生する正チャ−プによる通信品質の低下を防止できる。

図１は、本発明の好適な実施形態における受動型光加入者網の構成図である。図１に示すように、本実施形態の受動型光加入者網１００は、波長ロックされた下り光信号を多重化して出力する中央基地局１１０と、波長ロックされた上り光信号を生成する複数の加入者装置１３０−１〜１３０−ｎと、上り光信号を多重化して中央基地局１１０に出力する地域基地局１２０と、中央基地局１１０と地域基地局とをリンクさせるための第１光線路１０１と、複数の加入者装置１３０−１〜１３０−ｎと地域基地局１２０とをリンクさせるための複数の第２光線路１０２−１〜１０２−ｎとを備えて要る。

中央基地局１１０は、下り広帯域光源１１５及び上り広帯域光源１１６と、波長ロックされた下り光信号を生成するための複数の第１反射型半導体光増幅器１１２−１〜１１２−ｎと、第１多重化／逆多重化器１１４と、複数の上り光検出器１１１−１〜１１１−ｎと、光分配器１１７と、第１波長分割多重化器１１３−１〜１１３−ｎとを備えている。中央基地局１１０は、多重化された上り光信号を逆多重化して各上り光信号を検出し、波長ロックされた下り光信号を生成する。

下り広帯域光源１１５は、第１反射型半導体光増幅器１１２−１〜１１２−ｎからの波長ロックされた光信号を提供するための広波長帯域を有する下り光を生成し、上り広帯域光源１１６は、加入者装置１３０−１〜１３０−ｎからの波長ロックされた光信号を提供するための広波長帯域を有する上り光を生成する。

また、第１多重化／逆多重化器１１４は、下り光信号を多重化して地域基地局１２０に出力し、多重化された上り光信号の各々が当初の（最初の）中心波長よりシフトした中心波長を持つように逆多重化して、対応する上り光検出器１１１−１〜１１１−ｎに出力する。また、第１多重化／逆多重化器１１４は、下り広帯域光源１１５からの下り光を互いに異なる複数の下りチャンネルに分割し、分割した光を対応する各第１反射型半導体光増幅器１１２−１〜１１２−ｎに出力する。各第１反射型半導体光増幅器１１２−１〜１１２−ｎは、量子ドット構造（量子ドット反射構造）であって、対応する下りチャンネルについての波長ロックされた下り光信号を生成する。

第１反射型半導体光増幅器１１２−１〜１１２−ｎでは、四光波混合（Ｆｏｕｒ ｗａｖｅ ｍｉｘｉｎｇ）と直接変調のために、生成される光信号の中心波長が最初意図した中心波長よりも短波長側へ移動する負チャ−プ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈｉｒｐ）現象が発生する。負チャ−プ現象は、多重化された下り光信号を第２多重化／逆多重化器で逆多重化する際に、その中心波長を既定の間隔だけ移動させることで調節することが可能である。

一方、第１多重化／逆多重化器１１４は、上り光信号を逆多重化する際に、各上り光信号の最初の中心波長を既定の間隔だけ移動するように逆多重化することで、各第２反射型半導体光増幅器１３３−１〜１３３−ｎで発生した正チャ−プ現象を除去（補正）したり、必要に応じた通信条件を形成したりすることができる。

各上り光検出器１１１−１〜１１１−ｎは、第１多重化／逆多重化器１１４で逆多重化された上り光信号の中の対応する波長の上り光信号をそれぞれ検出する。各第１波長分割多重化器１１３−１〜１１３ｎは、対応する第１反射型半導体光増幅器１１２−１〜１１２−ｎと、対応する上り光検出器１１１−１〜１１１−ｎとを第１多重化／逆多重化器１１４に連結させる。

光分配器１１７は、第１光線路１０１上に位置し、下り広帯域光源１１５及び上り広帯域光源１１６と接続されている。すなわち、光分配器１１７は、下り広帯域光源１１５で生成された下り光を第１多重化／逆多重化器１１４に出力し、上り広帯域光源１１６で生成された上り光を地域基地局１２０に出力する。

地域基地局１２０は、第２多重化／逆多重化器１２１を含み、中央基地局１１０と第１光線路１０１によってリンクされ、加入者装置１３０−１〜１３０−ｎとは対応する各第２光線路１０２−１〜１０２−ｎによってリンクされている。地域基地局１２０は、中央基地局１１０からの多重化された下り光信号を逆多重化して対応する各加入者装置１３０−１〜１３０−ｎに出力し、各加入者装置１３０−１〜１３０−ｎからの上り光信号を多重化して中央基地局１１０に出力する。また、第２多重化／逆多重化器１２１は、上り光を互いに異なる波長を持つ複数の上りチャンネルに分割して対応する加入者装置に出力し、中央基地局１１０で多重化された下り光信号の各々を最初の中心波長よりもシフトした中心波長を持つように逆多重化して対応する各加入者装置に出力する。なお、第２多重化／逆多重化器１２１は、導波路回折格子を含むように構成してもよい。

各加入者装置１３０−１〜１３０−ｎは、地域基地局１２０で逆多重化された複数の下り光信号の中の対応する波長の下り光信号を検出し、対応する上りチャンネルについての波長ロックされた上り光信号を生成する。各加入者装置１３０−１〜１３０−ｎは、第２反射型半導体光増幅器１３３と、上り光検出器１３２と、第２波長分割多重化器１３１とを備えている

各第２反射型半導体光増幅器１３３は、対応する上りチャンネルについての波長ロックされた上り光信号を生成し、多重量子井戸構造の反射型半導体光増幅器が使用される。各第２反射型半導体光増幅器１３３により生成された波長ロックされた上り光信号は、地域基地局１２０で多重化された後、中央基地局１１０に出力される。

中央基地局１１０の第１多重化／逆多重化器１１４は、多重化された上り光信号を最初の波長ロックされた中心波長に対して既定の間隔よりもシフトした中心波長を持つように、各々の上り光信号に逆多重化する。

すなわち、反射型半導体光増幅器のような光源は、四光波混合のような非線形現象と、特に、各第２反射型半導体光増幅器１３３での直接変調による正チャ−プ現象とが発生し、これにより、当該上り光信号の波長が長波長側へ移動する。したがって、本実地形態では、必要に応じて、第２反射型半導体光増幅器１３３で生成された波長ロックの上り光信号を、第１多重化／逆多重化器１１４で波長移動させることで、正キャ−プ等による通信品質の低下を防止できる。

なお、第１光線路１０１は、地域基地局１２０と中央基地局１１０とをリンクさせ、第２光線路１０２−１〜１０２−ｎの各々は、地域基地局１２０と対応する各加入者装置１３０−１〜１３０−ｎとの間をリンクさせる。第１及び第２光線路１０１、１０２−１〜１０２−ｎの各々は光ファイバーなどを使用することができる。

本発明の好適な実施形態における受動型光加入者網の構成を示す図である。 図１に示す反射型半導体光増幅器を用いた装置構成図である。 図２に示す装置を用いた光軸整列のエラーとそれに従う損失の変化を示すグラフである。

符号の説明

１００ 受動型光加入者網
１０１ 第１光線路
１０２−１〜１０２−ｎ 第２光線路
１１０ 中央基地局
１１１−１〜１１１−ｎ 上り光検出器
１１２−１〜１１２−ｎ 第１反射型半導体光増幅器
１１３−１〜１１３−ｎ 第１波長分割多重化器
１１４ 第１多重化／逆多重化器
１１５ 下り広帯域光源
１１６ 上り広帯域光源
１１７ 光分配器
１２０ 地域基地局
１２１ 第２多重化／逆多重化器
１３０−１〜１３０−ｎ 加入者装置
１３１ 第２波長分割多重化器
１３２ 上り光検出器
１３３ 第２反射型半導体光増幅器

Claims (8)

1. 対応する波長の下りチャンネルの波長ロックされた下り光信号を生成する量子ドット構造の複数の第１反射型半導体光増幅器を有する中央基地局と、
   対応する波長の上りチャンネルの波長ロックされた上り光信号を生成する多重量子井戸構造の第２反射型半導体光増幅器を各々有する複数の加入者装置と、
   前記下り光信号を当該加入者装置に出力し、前記上り光信号を多重化して前記中央基地局に出力するための地域基地局とを含むことを特徴とする受動型光加入者網。
2. 前記中央基地局は、
   複数の下りチャンネルからなる下り光を生成するための下り広帯域光源と、
   複数の上りチャンネルからなる上り光を生成するための上り広帯域光源と、
   対応する波長の上り光信号を検出するための複数の上り光検出器と、
   前記上り光信号の各々を最初の中心波長よりもシフトした中心波長を持つように逆多重化して、対応する各上り光検出器に出力し、前記下り光を各々異なる波長を持つ複数の下りチャンネルに分割して、分割された下り光を対応する前記各第１反射型半導体光増幅器に出力するための第１多重化／逆多重化器と、
   前記各上り光検出器と前記各第１反射型半導体光増幅器とを前記第１多重化／逆多重化器に連結する複数の第１波長分割多重化器と、
   前記第１多重化／逆多重化器と前記地域基地局との間に位置し、前記下り広帯域光源及び上り広帯域光に連結された光分配器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の受動型光加入者網。
3. 前記地域基地局は、前記下り光信号の各々を最初の中心波長よりもシフトした中心波長を持つように逆多重化して、当該加入者装置に出力する第２多重化／逆多重化器を含むことを特徴とする請求項１に記載の受動型光加入者網。
4. 前記各加入者装置は、
   前記地域基地局で多重化された対応する上り光信号を検出するための上り光検出器と、
   前記第２反射型半導体光増幅器と前記上り光検出器とを前記地域基地局に連結する第２波長分割多重化器とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の受動型光加入者網。
5. 前記中央基地局と前記地域基地局とを接続する第１光線路と、
   前記地域基地局と前記各加入者装置とを接続する複数の第２光線路とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の受動型光加入者網。
6. 前記第２多重化／逆多重化器は、導波路回折格子を含むことを特徴とする請求項３に記載の受動型光加入者網。
7. 受動型光加入者網に適した中央基地局であって、前記中央基地局は、
   対応する波長の下りチャンネルに波長ロックされた下り光信号を生成するための量子ドット構造複数の第１反射型半導体光増幅器と、
   複数の下りチャンネルからなる下り光を生成するための下り広帯域光源と、
   複数の上りチャンネルからなる上り光を生成するための上り広帯域光源と、
   対応する波長の上り光信号を検出するための複数の上り光検出器と、
   前記上り光信号の各々を最初の中心波長よりもシフトした中心波長を持つように逆多重化して、当該上り光検出器に出力し、前記下り光を各々異なる波長を持つ複数の下りチャンネルに分割して、分割された下り光を対応する前記各第１反射型半導体光増幅器に出力するための第１多重化／逆多重化器と、
   前記上り光検出器と前記各第１反射型半導体光増幅器とを前記第１多重化／逆多重化器に連結する複数の第１波長分割多重化器と、
   前記第１多重化／逆多重化器と前記地域基地局との間に位置し、前記下り広帯域光源及び上り広帯域光に連結する光分配器とを含むことを特徴とする中央基地局。
8. 受動型光加入者網に適した加入者装置であって、前記加入者装置は、
   対応する波長の上りチャンネルの波長ロックされた各々の上り光信号を生成するための多重量子井戸構造の第２反射型半導体光増幅器と、
   前記地域基地局で多重化された対応する上り光信号を検出するための上り光検出器と、
   前記第２反射型半導体光増幅器と前記上り光検出器とを前記地域基地局に連結するための第２波長分割多重化器とを含むことを特徴とする加入者装置。
   

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