JP2007104625A - 一心双方向の波長多重光通信システムにおける光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長多重光通信システムにおいて、対向する装置間で装置構成が同一で自動波長設定が可能な、経済性の優れた光送受信装置を提供する。
【解決手段】光送受信装置３１０は、波長λ_１およびλ_２の両方の光信号に対応した光送信器３１２と、波長λ_１およびλ_２の両方の光信号に対応した光受信器３１４と、送受信の経路をクロスとスルーの間で切り換え可能な２×２の光スイッチ３１６と、波長λ_１およびλ_２の光信号を合分波する波長合分波装置３１８とを備える。この光送受信装置は、対向する光送受信装置からの受信光信号の波長に応じて、制御回路１０００により、光送信器３１２の波長と光スイッチ３１６の接続状態を切り換えることができる。制御回路１０００がランダムな時間間隔で送受信波長を切り換えることで、対向する光送受信装置との間で同時に同一の送受信波長を設定することによる波長設定動作の繰り返し確率を低減することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、一心双方向の波長多重光通信システムの光送受信装置に関する。

従来、波長多重光通信システムには、波長の帯域に応じて装置構成の異なる光送受信装置を必要としていた。図１に、現在市販されているメディアコンバータを用いた一心双方向の波長多重光通信システムの構成例を示す。このシステム１００は、光伝送路１２０を介して接続され、装置構成が異なる２つの光送受信装置１１０および１３０から構成されている。

光送受信装置１１０は、波長λ_１（例えば、１．３μｍ帯）の光送信器１１２と、波長λ_２（例えば、１．５μｍ帯）の光受信器１１４と、波長λ_１およびλ_２の光信号を合分波する波長合分波器１１６とを備えている。他方、光送受信装置１３０は、波長λ_２（１．５μｍ帯）の光送信器１３２と、波長λ_１（１．３μｍ帯）の光受信器１３４（光受信器は使用可能な波長帯域が広いため、変換効率は落ちるが、光受信器１１４を使用できる可能性あり）と、波長λ_１およびλ_２の光信号を合分波する波長合分波器１３６とを備えている。このように、これらの光送受信装置は、光送信器と光受信器の波長構成が逆になっている。

このシステム構成により、光送受信装置１１０から光送受信装置１３０への光信号の伝送には、波長λ_１を用い、光送受信装置１３０から光送受信装置１１０への光信号の伝送には、波長λ_２を用いて通信が行われることになる。このように、このシステム構成では、対向する装置間で装置構成が異なる２種類の光送受信装置を用意しなければならないという問題がある。

この問題に対して、光送受信装置の構成を単一品種化する方法が知られている（特許文献１）。図２に、このような光送受信装置を用いた一心双方向の波長多重光通信システムの構成例を示す。このシステム２００は、光伝送路２２０を介して接続され、装置構成が同じ２つの光送受信装置２１０および２３０から構成されている。

光送受信装置２１０は、波長λ_１（例えば、１．３μｍ帯）の光送信器２１１と、波長λ_２（例えば、１．５μｍ帯）の光送信器２１２と、波長λ_１の光受信器２１４と、波長λ_２の光受信器２１５とを備えている。光送受信装置２１０はさらに、光送信器２１１および光受信器２１４の切り換えを行う光スイッチ２１６と、光送信器２１２および光受信器２１５の切り換えを行う光スイッチ２１７と、光スイッチ２１６および２１７に接続され、波長λ_１およびλ_２の光信号を合分波する波長合分波器２１８とを備えている。

同様に、光送受信装置２３０は、波長λ_１（１．３μｍ帯）の光送信器２３１と、波長λ_２（１．５μｍ帯）の光送信器２３２と、波長λ_１の光受信器２３４と、波長λ_２の光受信器２３５とを備えている。光送受信装置２３０はさらに、光送信器２３１および光受信器２３４の切り換えを行う光スイッチ２３６と、光送信器２３２および光受信器２３５の切り換えを行う光スイッチ２３７と、光スイッチ２３６および２３７に接続され、波長λ_１およびλ_２の光信号を合分波する波長合分波器２３８とを備えている。

このシステム構成により、光送受信装置２１０から光送受信装置２３０への光信号の伝送には、光スイッチ２１６および２３６の設定を通じて波長λ_１を用い、光送受信装置２３０から光送受信装置２１０への光信号の伝送には、光スイッチ２１７および２３７の設定を通じて波長λ_２を用いて通信が行われることになる。このように、このシステム構成では、光スイッチを適切に設定することにより、対向する装置間で同じ装置構成の光送受信装置を使用することができる。

特開昭６３−１６９１３２号公報

このように、図１の構成では、対向する装置間で装置構成が異なる２種類の光送受信装置が必要となり、装置の互換性がなく、保守運用の観点から不便である。また、図２の構成では、対向する装置間で装置構成が同じである光送受信装置を使用することができるが、装置内に使用していない光送信器および光受信器が存在することになり、経済性の観点から不利である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一心双方向の波長多重光通信システムにおいて、対向する装置間で同じ装置構成とすることができ、経済性の優れた光送受信装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、送信する光信号を第１および第２の波長のいずれかに設定可能な光送信器と、前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、前記第１および第２の波長の光信号を合分波する波長合分波器であって、前記光伝送路との間で前記第１の波長の光信号を透過する第１の入出力ポートと、前記光伝送路との間で前記第２の波長の光信号を透過する第２の入出力ポートとを有する波長合分波器と、前記光送信器および前記光受信器と、前記波長合分波器の第１および第２の入出力ポートとの間の接続状態をクロスまたはスルーに切り換え可能な２×２光スイッチとを備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、送信する光信号を第１および第２の波長のいずれかに設定可能な光送信器と、前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、前記光受信器の前段に配置され、前記第１および第２の波長のいずれかの光信号を透過するよう設定可能な波長可変フィルタと、前記光送信器からの光信号を前記光伝送路に透過し、前記光伝送路からの光信号を前記波長可変フィルタを介して前記光受信器に透過する光カプラとを備えたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光送受信装置であって、前記光カプラは、光サーキュレータであることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信装置であって、前記光送信器は、温度制御により前記第１および第２の波長のいずれかに設定可能なレーザダイオードを備えたことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信装置であって、前記光送信器は、前記第１の波長の光信号を出力する第１のレーザダイオードと、前記第２の波長の光信号を出力する第２のレーザダイオードとを備えたことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光送受信装置であって、前記第１および第２のレーザダイオードは、単一のチップに集積されたことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、第１および第２の波長を含む光信号を出力可能な広帯域光源を備えた光送信器と、前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、前記第１および第２の波長の光信号を合分波する波長合分波器であって、前記光伝送路との間で前記第１の波長の光信号を選択的に透過する第１の入出力ポートと、前記光伝送路との間で前記第２の波長の光信号を選択的に透過する第２の入出力ポートとを有する波長合分波器と、前記光送信器および前記光受信器と、前記波長合分波器の第１および第２の入出力ポートとの間の接続状態をクロスまたはスルーに切り換え可能な２×２光スイッチとを備えたことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、第１および第２の波長を含む光信号を出力可能な広帯域光源を備えた光送信器と、前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、前記光送信器の後段に配置され、前記第１および第２の波長のいずれかの光信号を透過するよう設定可能な波長可変フィルタと、前記光送信器からの光信号を前記波長可変フィルタを介して前記光伝送路に透過し、前記光伝送路からの光信号を前記光受信器に透過する光カプラとを備えたことを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光送受信装置であって、前記光受信器と前記光カプラとの間に配置され、前記第１および第２の波長のいずれかの光信号を透過するよう設定可能な波長可変フィルタをさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の光送受信装置であって、前記光カプラは、光サーキュレータであることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の光送受信装置であって、対向する光送受信装置との間で送信波長および受信波長の設定を行う制御回路をさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の光送受信装置において、前記制御回路は、ランダムな時間間隔で前記第１および第２の波長のいずれかを送信波長に設定し、他方の波長を受信波長に設定するように構成され、前記設定された受信波長で所定のレベルの光信号を検出したときに、該設定された送信波長と受信波長で通信を確立するように動作することを特徴とする。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の光送受信装置において、前記制御回路は、所定の時間間隔で前記第１および第２の波長のいずれかをランダムに選択して送信波長に設定し、他方の波長を受信波長に設定するように構成され、前記設定された受信波長で所定のレベルの光信号を検出したときに、該設定された送信波長と受信波長で通信を確立するように動作することを特徴とする。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１に記載の光送受信装置において、前記制御回路は、ランダムな時間間隔で前記第１および第２の波長のいずれかをランダムに選択して送信波長に設定し、他方の波長を受信波長に設定するように構成され、前記設定された受信波長で所定のレベルの光信号を検出したときに、該設定された送信波長と受信波長で通信を確立するように動作することを特徴とする。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図３に、本発明による一心双方向の波長多重光通信システムにおける光送受信装置の基本構成例を示す。この光送受信装置３１０は、波長λ_１（例えば、１９３．１ＴＨｚ）およびλ_２（例えば、１９３．３ＴＨｚ）の両方の光信号に対応した光送信器３１２と、波長λ_１およびλ_２の両方の光信号に対応した光受信器３１４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ３１６と、波長λ_１およびλ_２の光信号を合分波する波長合分波装置３１８とを備えている。この光送受信装置３１０は、送受信に用いる波長に応じて、光スイッチ３１６の接続状態をスルーとクロスとの間で切り換えることができるようになっている。このような基本構成を有する光送受信装置を用いることで、対向する装置間で同じ構成の光送受信装置を使用することができる。また、従来技術に比べ、各装置において、光送信器、光受信器および光スイッチの数を削減できるため経済的である。以下、具体的な実施例およびその代替的な実施例について詳しく説明する。

図４は、本発明の実施例１に係る波長多重光通信システムの構成を示している。このシステム４００は、同じ装置構成の２つの光送受信装置４１０および４３０が光伝送路４２０を介して接続されている。

光送受信装置４１０は、単一モードで発振し、温度により波長を可変することができる分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）４１２と、ＤＦＢ−ＬＤの温度を制御する回路４１３と、ＤＦＢ−ＬＤの波長可変範囲の光信号を受信することができる光受信器４１４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ４１６と、２つの異なる波長の光信号を合分波する波長合分波器４１８とを備えている。

同様に、光送受信装置４３０は、単一モードで発振し、温度により波長を可変することができる分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）４３２と、ＤＦＢ−ＬＤの温度を制御する回路４３３と、ＤＦＢ−ＬＤの波長可変範囲の光信号を受信することができる光受信器４３４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ４３６と、２つの異なる波長の光信号を合分波する波長合分波器４３８とを備えている。

ＤＦＢ−ＬＤでは、例えば、温度を１℃変化させると、波長が約０．１ｎｍ（１２．５ＧＨｚ）変化する。この場合、温度制御回路によりＤＦＢ−ＬＤの温度を１６℃変化させると、その発振波長は２００ＧＨｚ変化することになる。これに対応して、波長合分波器には、２００ＧＨｚ間隔の光信号を適切に合分波できるものを用いる。

この波長間隔は、温度制御回路による可変温度範囲や光通信システムの波長透過特性に応じて設定することができる。例えば、ＬＤ動作温度を０℃から１００℃とすると可変温度範囲は、１００℃程度以下であることから、実際的な波長可変範囲は、１０ｎｍ（１２５０ＧＨｚ）が限界である。また、ＩＴＵ勧告の波長グリッドを考慮すると、波長間隔はＤＷＤＭの１２．５、２５、５０、１００、２００、４００、８００ＧＨｚが候補となる。なお、この範囲の波長変化では、通常、光受信器の特性はほとんど劣化しないので、単一の光受信器を用いることができる。

具体的には、図４に示す構成において、温度制御回路４１３によりＤＦＢ−ＬＤ４１２の設定温度をＴ_１とし、ＤＦＢ−ＬＤ４１２の発振波長をλ_１に設定する。他方、温度制御回路４３３によりＤＦＢ−ＬＤ４３２の設定温度をＴ_２とし、ＤＦＢ−ＬＤ４３２の発振波長をλ_２に設定する。さらに、対向する装置の一方、例えば、光送受信装置４１０の光スイッチ４１６をクロスに設定し、他方の装置、すなわち、光送受信装置４３０の光スイッチ４３６をスルーに設定する。

このように設定することにより、光送受信装置４１０から光送受信装置４３０への光信号の伝送には、波長λ_１を用い、光送受信装置４３０から光送受信装置４１０への光信号の伝送には、波長λ_２を用いて通信を行うことができる。このように、本実施例では、対向する装置間で同じ構成の光送受信装置を使用することができる。また、各装置において、光送信器と光受信器と光スイッチをそれぞれ１つしか使用しないので単一品種化を実現する従来技術に比べて経済的である。なお、ここでは波長可変光源の一例としてＤＦＢ−ＬＤをあげたが、ＤＢＲなど他の波長可変光源を用いてもよい。

図５に、本発明の実施例２に係る波長多重光通信システムの構成を示す。このシステム５００は、同じ装置構成の２つの光送受信装置５１０および５３０が光伝送路５２０を介して接続されている。本実施例の特徴は、波長可変光源として、２つのＤＦＢ−ＬＤからなるレーザダイオードアレイ（ＬＤアレイ）を用いることである。

光送受信装置５１０は、２つのＤＦＢ−ＬＤからなるレーザダイオードアレイ（ＬＤアレイ）５１２と、２つのＤＦＢ−ＬＤの１つを選択する選択回路５１３と、ＬＤアレイの波長範囲の光信号を受信することができる光受信器５１４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ５１６と、２つの異なる光信号を合分波する波長合分波器５１８とを備えている。

同様に、光送受信装置５３０は、２つのＤＦＢ−ＬＤからなるレーザダイオードアレイ（ＬＤアレイ）５３２と、２つのＤＦＢ−ＬＤの１つを選択する選択回路５３３と、ＬＤアレイの波長範囲の光信号を受信することができる光受信器５３４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ５３６と、２つの異なる光信号を合分波する波長合分波器５３８とを備えている。

図６に、本実施例に係るＬＤアレイの構成例を示す。図６（ａ）の構成において、ＬＤアレイ６１０ａは、２つのＤＦＢ−ＬＤ６１２ａおよび６１４ａと、２つのＤＦＢ−ＬＤに結合された光カプラ６１６ａと、光カプラ６１６ａからの光信号を増幅する光増幅器６１８ａとを備えている。ＤＦＢ−ＬＤ６１２ａおよび６１４ａは、それぞれ異なる発振波長λ_１およびλ_２を有し、選択回路５１３により一方のＤＦＢ−ＬＤが選択される。選択されたＤＦＢ−ＬＤは、変調信号により直接駆動され、波長λ_１またはλ_２の変調光信号が出力される。

他方、図６（ｂ）の構成において、ＬＤアレイ６１０ｂは、２つのＤＦＢ−ＬＤ６１２ｂおよび６１４ｂと、２つのＤＦＢ−ＬＤに結合された光カプラ６１６ｂと、光カプラ６１６ｂからの光を変調する変調器６１７ｂと、変調器６１７ｂからの光信号を増幅する光増幅器６１８ｂとを備えている。ＤＦＢ−ＬＤ６１２ｂおよび６１４ｂは、異なる発振波長λ_１およびλ_２を有し、選択回路５１３により一方のＤＦＢ−ＬＤが選択される。選択されたＤＦＢ−ＬＤからの光は、変調器６１７ｂで変調信号により変調され、波長λ_１またはλ_２の変調光信号が出力される。なお、この図６（ｂ）の構成では、変調によるチャーピングの影響が少なく、高速化および長距離化に有利である。

図５に示す構成において、選択回路５１３によりＬＤアレイ５１２からの変調光信号の波長をλ_１に設定する。他方、選択回路５３３によりＬＤアレイ５３２からの変調光信号の波長をλ_２に設定する。さらに、対向する装置の一方、例えば、光送受信装置５１０の光スイッチ５１６をクロスに設定し、他方の装置、すなわち、光送受信装置５３０の光スイッチ５３６をスルーに設定する。

このように設定することにより、光送受信装置５１０から光送受信装置５３０への光信号の伝送には、波長λ_１を用い、光送受信装置５３０から光送受信装置５１０への光信号の伝送には、波長λ_２を用いて通信を行うことができる。このように、本実施例では、対向する装置間で同じ構成の光送受信装置を使用することができる。なお、図６（ａ）、（ｂ）では、光増幅器を用いているが、所望の光パワーが得られるのであれば、必ずしも必要ではない。

本実施例において、選択した波長を微調整のために、各ＤＦＢ−ＬＤの温度制御を組み合わせて発振波長を可変するようにしてもよい。本実施例では、ＬＤアレイを１チップに集積化することにより、経済性を向上させることができる。また、本実施例の構成では、１つのＬＤが故障しても、残りのＬＤを使用して通信することができ、装置の冗長性という利点も有している。さらに、２つのＬＤを使用するため、例えばＤＷＤＭだけでなく、ＣＷＤＭで採用されている２０ｎｍの広い波長間隔を実現できる可能性もある。

図７に、本発明の実施例３に係る波長多重光通信システムの構成を示す。このシステム７００は、同じ装置構成の２つの光送受信装置７１０および７３０が光伝送路７２０を介して接続されている。

光送受信装置７１０は、スペクトル幅が広い広帯域光源７１２と、所定の波長範囲の光信号を受信することができる光受信器７１４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ７１６と、所定の波長の光信号を合分波する波長合分波器７１８とを備えている。

同様に、光送受信装置７３０は、スペクトル幅が広い広帯域光源７３２と、所定の波長範囲の光信号を受信することができる光受信器７３４と、送受信の経路を切り換える２×２の光スイッチ７３６と、所定の波長の光信号を合分波する波長合分波器７３８とを備えている。

本実施例では、例えば、スペクトル幅が３０ｎｍ程度と広い広帯域光源を使用し、光スイッチの設定と波長合分波器の波長特性により、対向する装置間でスペクトルが重ならないように設定することができる。

具体的には、図７に示す構成において、光送受信装置７１０の光スイッチ７１６をクロスに設定することによって、波長合分波器７１８の波長λ_１のポートが広帯域光源７１２に接続され、波長λ_２のポートが光受信器７１４に接続されるようにする。他方、光送受信装置７３０の光スイッチ７３６をスルーに設定することによって、波長合分波器７３８の波長λ_１のポートが光受信器７３４に接続され、波長λ_２のポートが広帯域光源７３２に接続されるようにする。

このように設定することにより、光送受信装置７１０から光送受信装置７３０への光信号の伝送には、波長λ_１を用い、光送受信装置７３０から光送受信装置７１０への光信号の伝送には、波長λ_２を用いて通信を行うことができる。このように、本実施例では、対向する装置間で同じ構成の光送受信装置を使用することができる。また、各装置において、光送信器、光受信器および光スイッチをそれぞれ１つしか使用しないので従来技術に比べて経済的である。

本実施例では、波長合分波器によって、広帯域光源から所望の波長をもつ光スペクトルが切り取られるため、実施例１および２に示すような波長を可変化するための光源の波長制御が不要になる。

図８に、本発明の実施例４に係る波長多重光通信システムの構成を示す。このシステム８００は、同じ装置構成の２つの光送受信装置８１０および８３０が光伝送路を介して接続されている。

光送受信装置８１０は、単一モードで発振し、温度により波長を可変することができる分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）８１２と、ＤＦＢ−ＬＤの温度を制御する回路８１３と、ＤＦＢ−ＬＤの波長可変範囲の光信号を受信することができる光受信器８１４と、透過波長を可変することができる波長可変フィルタ８１６と、光サーキュレータ８１８とを備えている。

同様に、光送受信装置８３０は、単一モードで発振し、温度により波長を可変することができる分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）８３２と、ＤＦＢ−ＬＤの温度を制御する回路８３３と、ＤＦＢ−ＬＤの波長可変範囲の光信号を受信することができる光受信器８３４と、透過波長を可変することができる波長可変フィルタ８３６と、光サーキュレータ８３８とを備えている。

ＤＦＢ−ＬＤおよび温度制御回路の動作は、実施例１の場合と同様である。

図８に示す構成において、温度制御回路８１３によりＤＦＢ−ＬＤ８１２の設定温度をＴ_１とし、ＤＦＢ−ＬＤ８１２の発振波長をλ_１に設定する。他方、温度制御回路８３３によりＤＦＢ−ＬＤ８３２の設定温度をＴ_２とし、ＤＦＢ−ＬＤ８３２の発振波長をλ_２に設定する。さらに、光送受信装置８１０の波長可変フィルタ８１６の透過波長をλ_２に設定し、光送受信装置８３０の波長可変フィルタ８３６の透過波長をλ_１に設定する。

このように設定することにより、光送受信装置８１０から光送受信装置８３０への光信号の伝送には、波長λ_１を用い、光送受信装置８３０から光送受信装置８１０への光信号の伝送には、波長λ_２を用いて通信を行うことができる。このように、本実施例では、対向する装置間で同じ構成の光送受信装置を使用することができる。また、各装置において、光送信器、光受信器および光スイッチをそれぞれ１つしか使用しないので従来技術に比べて経済的である。

本実施例において、光サーキュレータの代わりに１×２の光カプラを使用することもできる。また、実施例２で説明したＬＤアレイを用いてもよい。

図９に、本発明の実施例５に係る波長多重光通信システムの構成を示す。このシステム９００は、同じ装置構成の２つの光送受信装置９１０および９３０が光伝送路９２０を介して接続されている。

光送受信装置９１０は、スペクトル幅が広い広帯域光源９１２と、所定の波長範囲の光信号を受信することができる光受信器９１４と、透過波長を可変することができる２つの波長可変フィルタ９１５および９１６と、光サーキュレータ９１８とを備えている。

同様に、光送受信装置９３０は、スペクトル幅が広い広帯域光源９３２と、所定の波長範囲の光信号を受信することができる光受信器９３４と、透過波長を可変することができる２つの波長可変フィルタ９３５および９３６と、光サーキュレータ９３８とを備えている。

本実施例では、実施例３と同様に、スペクトル幅が３０ｎｍと広い広帯域光源を使用し、波長可変フィルタの透過波長を調整することにより、対向する装置間でスペクトルが重ならないように設定することができる。

具体的には、図９に示す構成において、光送受信装置９１０の波長可変フィルタ９１５の透過波長をλ_１に設定し、光送受信装置９３０の波長可変フィルタ９３５の透過波長をλ_２に設定する。また、光送受信装置９１０の波長可変フィルタ９１６の透過波長をλ_２に設定し、光送受信装置９３０の波長可変フィルタ９３６の透過波長をλ_１に設定する。

このように設定することにより、光送受信装置９１０から光送受信装置９３０への光信号の伝送には、波長λ_１を用い、逆に光送受信装置９３０から光送受信装置９１０への光信号の伝送には、波長λ_２を用いて通信を行うことができる。このように、本実施例では、対向する装置間で同じ構成の光送受信装置を使用することができる。また、各装置において、光送信器、光受信器および光スイッチをそれぞれ１つしか使用しないので従来技術に比べて経済的である。

本実施例において、光サーキュレータの代わりに１×２の光カプラを使用することもできる。また、本実施例では、実施例４に示すような光源の波長制御が不要になる。さらに、広帯域光源は、インコヒーレント光であるため、ＤＦＢ−ＬＤなどのコヒーレント光に比べ、反射光耐力に優れるという特徴がある。したがって、伝送路の反射量が比較的少ない場合には、光受信器側の波長可変フィルタを削減することが可能である。

（波長多重光通信システムにおける波長設定方法）
次に、上記の各構成において、対向する光送受信装置間で送受信に使用する波長を相互に設定する方法について説明する。図１０は、図３に示す本発明の基本構成において波長設定を行う制御回路１０００を付加した光送受信装置を示している。制御回路１０００は、光送信器３１２の波長と光スイッチ３１６の経路を制御することにより、電源投入時などに対向する装置との間で自動的に波長設定を行うように動作する。

本発明の一実施形態によれば、制御回路１０００により、対向する装置同士が同時に同じ波長を選択し続けたり、伝送路の断絶や対向する装置の故障などによって受信光信号がなくなった場合に、設定波長を切り換え続けたりする動作を回避することができる。以下、上述した実施例１の構成（図４）に基づいて、本発明による制御回路の動作について説明するが、本発明の原理は他の実施例についても同様に適用することができることに留意されたい。

図１１は、本発明の実施例１（図４）の構成において、波長設定を行う制御回路を備えた波長多重光通信システムを示している。このシステム１１００では、制御回路１０１０を備えた光送受信装置１１１０と、制御回路１０３０を備えた光送受信装置１１３０とが伝送路４２０を介して対向している。制御回路１０１０は、温度制御４１３を介してＤＦＢ−ＬＤ４１２の発振波長を制御するとともに、光スイッチ４１６の経路を選択することで送受信の波長を設定する。同様に、制御回路１０３０は、温度制御４３３を介してＤＦＢ−ＬＤ４３２の発振波長を制御するとともに、光スイッチ４３６の経路を選択することで送受信の波長を設定する。

装置１１１０および１１３０は、電源投入時やリセット時などに波長設定動作を実行する。例えば、装置１１１０に電源が投入されると、光受信器４１４で受信光信号の有無を検出する。所定の波長（例えばλ_２）を検出した場合は、装置１１１０は検出した波長に対応して、制御回路１０１０により送信光信号の波長（λ_１）を設定する。所定の波長を検出しなかった場合は、装置１１１０は制御回路１０１０により送信光信号を所定の波長（例えばλ_１）に設定し、対向する装置１１３０からその波長に対応した波長（λ_２）の受信光信号を待つ。対向する装置１１３０から対応した波長（λ_２）の光信号を受信した場合は、それぞれの波長の光信号で送受信を開始する。対向する装置１１３０から対応した波長（λ_２）の光信号を受信しなかった場合は、所定の時間経過後に、改めて上記の動作を繰り返す。

しかしながら、このような動作では、例えば装置１１１０および１１３０の電源が同時に投入され、同時に初期設定の波長λ_１で光信号を送信した場合、所定の時間経過後に、同じ動作を繰り返すことになる。これにより、装置間での波長設定動作が無限ループに入り、永遠に波長設定が行われないことになる。そこで、本発明では、制御回路により、各装置の波長設定動作の繰り返し間隔をランダムに設定することでこの問題を回避する。

図１２に、対向する光送受信装置間での波長設定動作の一例を概念的に示す。図に示すように、時刻ｔ_０において対向する装置ＡおよびＢが、例えば電源投入などにより同時に同一の波長λ_１の光信号を送信したとする。この場合、これらの装置の両方とも送信光信号の波長λ_１に対応する波長λ_２を受信しないことになる。そのため、装置ＡおよびＢはそれぞれ独立にランダムな時間を選択し、その時間が経過した後に、再度、波長をλ_２に切り換えて送信を行う。図１２では、この場合も偶然に同一の時刻ｔ_１で、同一の波長λ_２に切り換わった場合を示している。図１２では、次に、装置Ａが再度、ランダムな時間の経過後に、時刻ｔ_２で波長をλ_１に切り換えている。この時点で、装置Ｂは、ランダムに設定した時間がまだ経過しておらず、装置Ａからの波長λ_１の光信号を検出する。これにより、装置Ｂは、送信光信号の波長を検出した受信光信号の波長λ_１に対応する波長、すなわちλ_２に設定する。そして、装置Ａは、装置Ｂが設定した波長λ_２の光信号を検出し、これにより、装置ＡおよびＢは互いに通信可能な状態に入る。

図１２では、波長の切り換え時間の間隔をランダムに設定することにより、両装置が同時に同一波長に切り換わる確率を低減しているが、図１３に示すように、時間間隔をランダムに設定するのではなく、所定の時間間隔で波長をランダムに切り換えるようにしてもよい。さらに、これらを組み合わせて、時間と波長をそれぞれランダムに切り換えるようにしてもよい。

次に、図１４を参照して、時間間隔をランダムに切り換える場合を例に、波長設定動作の詳細フローの一例について説明する。

Ｓ１００で、光送受信装置に電源が投入され、Ｓ１０２で、再送回数のカウンタｘの値が０に初期化される。次に、Ｓ１０４で、送受信の波長が初期値に設定され（例えば、送信波長λ_１）、Ｓ１０６で、所定の受信光信号（波長λ_２）の検出が行われる。所定の光信号が検出されれば、Ｓ１０８で、対応する送信光信号（λ_１）に設定され、Ｓ１１０で、同期の確立を試みられる。同期が確立されると、Ｓ１１２で、それぞれの送受信波長で通信が開始される。通信中に、何らかの理由で信号が断絶した場合は、Ｓ１０２に戻って動作がリセットされる。

Ｓ１１０で、同期が確立されなければ、Ｓ１１４で、送受信が継続され、警報が発せられる。この間、同期が確立されれば、Ｓ１１２に移行して通信が開始され、所定の時間が経過しても同期が確立されないか、その間に信号が断絶した場合は、Ｓ１０２に戻って動作がリセットされる。

Ｓ１０６で、所定の受信光信号（波長λ_２）が検出されないときは、Ｓ１１６で、ランダムに選択された時間だけ所定の波長λ_１の光信号が送信され、所定の受信光信号（波長λ_２）の検出が行われる。ランダムに選択された時間が経過する前に、所定の受信光信号が検出された場合は、Ｓ１１０に移行して同期の確立が試みられる。ランダムに選択された時間が経過しても所定の受信光信号が検出されない場合は、Ｓ１１８で、送受信波長を切り換え（送信波長λ_２）、Ｓ１２０で、所定の受信光信号（波長λ_１）の検出が行われる。所定の光信号が検出されれば、Ｓ１２２で、対応する送信光信号（λ_２）が設定され、Ｓ１２４で、同期の確立が試みられる。同期が確立されると、Ｓ１２６で、それぞれの送受信波長で通信が開始される。通信中に、何らかの理由で信号が断絶した場合は、Ｓ１０２に戻って動作がリセットされる。

Ｓ１２４で、同期が確立されなければ、Ｓ１２８で、送受信が継続され、警報が発せられる。この間、同期が確立されれば、Ｓ１２６に移行して通信が開始され、所定の時間が経過しても同期が確立されないか、その間に信号が断絶した場合は、Ｓ１０２に戻って動作がリセットされる。

Ｓ１２０で、所定の受信光信号（波長λ_１）が検出されないときは、Ｓ１３０で、ランダムに選択された時間だけ所定の波長λ_２の光信号が送信され、所定の受信光信号（波長λ_１）の検出が行われる。ランダムに選択された時間が経過する前に、所定の受信光信号が検出された場合は、Ｓ１２４に移行して同期の確立が試みられる。ランダムに選択された時間が経過しても所定の受信光信号が検出されない場合は、Ｓ１３２で、再送モードとなり、再送回数のカウンタｘの値が１だけインクリメントされ、Ｓ１３４で、再送回数ｘが所定の最大送信回数Ｍに達していないかが確認される。最大送信回数に達していなければ、Ｓ１０４に戻り、再度、波長設定動作が繰り返される。最大送信回数に達していれば、Ｓ１３６で、送受信が継続され、警報が発せられる。この間、所定の光信号が検出されれば、Ｓ１２４に移行し、同期の確立が試みられる。このような制御回路による波長設定動作をまとめると表１のようになる。

表１において、対向する装置間でそれぞれ別の波長が設定されている場合は、正常な状態であり、通信モードとなる。同じ波長が設定されている場合は、波長設定動作が繰り返され、再送モードとなる。これら以外の場合は、一方の装置が何らかの理由で動作していないか（電源ＯＦＦまたは故障）、伝送路が断絶している状態であり、動作中の装置は警告を発し、待機モードとなる。

以上のように、光送受信装置の制御回路により、装置間で自動的に送受信波長の自動設定が可能となり、また、制御回路にランダム性を導入することによって、装置間の自動波長設定動作が無限ループに入り、波長設定動作が繰り返される確率を低減することができる。

以上、本発明について、いくつかの実施形態について具体的に説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、経済的な観点から光送信器と光受信器の部分だけ単一品種化し、２×２光スイッチ部を２つの受動光部品（クロスとスルーに対応）で構成するような応用も考えられる。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。

２種類の光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの従来の構成例を示す図である。 １種類の光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの従来の構成例を示す図である。 波長多重光通信システムを構成する本発明による光送受信装置の基本構成例を示す図である。 本発明の実施例１による光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施例２による光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施例２による光送受信装置のレーザダイオードアレイの構成例を示す図である。 本発明の実施例３による光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施例４による光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施例５による光送受信装置を用いた波長多重光通信システムの構成例を示す図である。 図３に示す本発明の基本構成例において波長設定を行う制御回路を付加した光送受信装置の構成例を示す図である。 図４に示す本発明の構成例において波長設定を行う制御回路を備えた波長多重光通信システムの構成例を示す図である。 対向する光送受信装置間での本発明の波長設定動作の一例を概念的に示す図である。 対向する光送受信装置間での本発明の波長設定動作の別の一例を概念的に示す図である。 図１２に示す本発明の波長設定動作における詳細フローの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 波長多重光通信システム
１１０，１３０ 光送受信装置
１１２，１３２ 光送信器
１１４，１３４ 光受信器
１１６，１３６ 波長合分波器
１２０ 光伝送路
２００ 波長多重光通信システム
２１０，２３０ 光送受信装置
２１１，２１２，２３１，２３２ 光送信器
２１４，２１５，２３４，２３５ 光受信器
２１６，２１７，２３６，２３７ 光スイッチ
２１８，２３８ 波長合分波器
２２０ 光伝送路
３１０ 光送受信装置
３１２ 波長可変光送信器
３１４ 光受信器
３１６ ２×２光スイッチ
３１８ 波長合分波器
４００ 波長多重光通信システム
４１０，４３０ 光送受信装置
４１２，４３２ ＤＦＢレーザダイオード
４１３，４３３ 温度制御回路
４１４，４３４ 光受信器
４１６，４３６ ２×２光スイッチ
４１８，４３８ 波長合分波器
４２０ 光伝送路
５００ 波長多重光通信システム
５１０，５３０ 光送受信装置
５１２，５３６ レーザダイオードアレイ
５１３，５３３ 選択回路
５１４，５３４ 光受信器
５１６，５３６ ２×２光スイッチ
５１８，５３８ 波長合分波器
５２０ 光伝送路
６１０ａ，６１０ｂ レーザダイオードアレイ
６１２ａ，６１４ａ，６１２ｂ，６１４ｂ ＤＦＢレーザダイオード
６１６ａ，６１６ｂ 光カプラ
６１７ｂ 変調器
６１８ａ，６１８ｂ 光増幅器
７００ 波長多重光通信システム
７１０，７３０ 光送受信装置
７１２，７３８ 広帯域光源
７１４，７３４ 光受信器
７１６，７３６ ２×２光スイッチ
７１８，７３８ 波長合分波器
７２０ 光伝送路
８００ 波長多重光通信システム
８１０，８３０ 光送受信装置
８１２，８３２ ＤＦＢレーザダイオード
８１３，８３３ 温度制御回路
８１４，８３４ 光受信器
８１６，８３６ 波長可変フィルタ
８１８，８３８ 光サーキュレータ
８２０ 光伝送路
９００ 波長多重光通信システム
９１０，９３０ 光送受信装置
９１２，９３２ 広帯域光源
９１４，９３４ 光受信器
９１５，９３５，９１６，９３６ 波長可変フィルタ
９１８，９３８ 光サーキュレータ
９２０ 光伝送路
１０００ 制御回路
１１００ 波長多重光通信システム
１１１０，１１３０ 光送受信装置
１０１０，１０３０ 制御回路

Claims (14)

1. 光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、
   送信する光信号を第１および第２の波長のいずれかに設定可能な光送信器と、
   前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、
   前記第１および第２の波長の光信号を合分波する波長合分波器であって、前記光伝送路との間で前記第１の波長の光信号を透過する第１の入出力ポートと、前記光伝送路との間で前記第２の波長の光信号を透過する第２の入出力ポートとを有する波長合分波器と、
   前記光送信器および前記光受信器と、前記波長合分波器の第１および第２の入出力ポートとの間の接続状態をクロスまたはスルーに切り換え可能な２×２光スイッチと
   を備えたことを特徴とする光送受信装置。
2. 光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、
   送信する光信号を第１および第２の波長のいずれかに設定可能な光送信器と、
   前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、
   前記光受信器の前段に配置され、前記第１および第２の波長のいずれかの光信号を透過するよう設定可能な波長可変フィルタと、
   前記光送信器からの光信号を前記光伝送路に透過し、前記光伝送路からの光信号を前記波長可変フィルタを介して前記光受信器に透過する光カプラと
   を備えたことを特徴とする光送受信装置。
3. 請求項２に記載の光送受信装置であって、
   前記光カプラは、光サーキュレータであることを特徴とする光送受信装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信装置であって、
   前記光送信器は、温度制御により前記第１および第２の波長のいずれかに設定可能なレーザダイオードを備えたことを特徴とする光送受信装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信装置であって、
   前記光送信器は、前記第１の波長の光信号を出力する第１のレーザダイオードと、前記第２の波長の光信号を出力する第２のレーザダイオードとを備えたことを特徴とする光送受信装置。
6. 請求項５に記載の光送受信装置であって、
   前記第１および第２のレーザダイオードは、単一のチップに集積されたことを特徴とする光送受信装置。
7. 光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、
   第１および第２の波長を含む光信号を出力可能な広帯域光源を備えた光送信器と、
   前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、
   前記第１および第２の波長の光信号を合分波する波長合分波器であって、前記光伝送路との間で前記第１の波長の光信号を選択的に透過する第１の入出力ポートと、前記光伝送路との間で前記第２の波長の光信号を選択的に透過する第２の入出力ポートとを有する波長合分波器と、
   前記光送信器および前記光受信器と、前記波長合分波器の第１および第２の入出力ポートとの間の接続状態をクロスまたはスルーに切り換え可能な２×２光スイッチと
   を備えたことを特徴とする光送受信装置。
8. 光伝送路を介して一心双方向の波長多重光通信を行うための光送受信装置であって、
   第１および第２の波長を含む光信号を出力可能な広帯域光源を備えた光送信器と、
   前記第１および第２の波長のいずれの光信号も受信可能な光受信器と、
   前記光送信器の後段に配置され、前記第１および第２の波長のいずれかの光信号を透過するよう設定可能な波長可変フィルタと、
   前記光送信器からの光信号を前記波長可変フィルタを介して前記光伝送路に透過し、前記光伝送路からの光信号を前記光受信器に透過する光カプラと
   を備えたことを特徴とする光送受信装置。
9. 請求項８に記載の光送受信装置であって、
   前記光受信器と前記光カプラとの間に配置され、前記第１および第２の波長のいずれかの光信号を透過するよう設定可能な波長可変フィルタをさらに備えたことを特徴とする光送受信装置。
10. 請求項８または９に記載の光送受信装置であって、
    前記光カプラは、光サーキュレータであることを特徴とする光送受信装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の光送受信装置であって、対向する光送受信装置との間で送信波長および受信波長の設定を行う制御回路をさらに備えたことを特徴とする光送受信装置。
12. 請求項１１に記載の光送受信装置において、
    前記制御回路は、ランダムな時間間隔で前記第１および第２の波長のいずれかを送信波長に設定し、他方の波長を受信波長に設定するように構成され、前記設定された受信波長で所定のレベルの光信号を検出したときに、該設定された送信波長と受信波長で通信を確立するように動作することを特徴とする光送受信装置。
13. 請求項１１に記載の光送受信装置において、
    前記制御回路は、所定の時間間隔で前記第１および第２の波長のいずれかをランダムに選択して送信波長に設定し、他方の波長を受信波長に設定するように構成され、前記設定された受信波長で所定のレベルの光信号を検出したときに、該設定された送信波長と受信波長で通信を確立するように動作することを特徴とする光送受信装置。
14. 請求項１１に記載の光送受信装置において、
    前記制御回路は、ランダムな時間間隔で前記第１および第２の波長のいずれかをランダムに選択して送信波長に設定し、他方の波長を受信波長に設定するように構成され、前記設定された受信波長で所定のレベルの光信号を検出したときに、該設定された送信波長と受信波長で通信を確立するように動作することを特徴とする光送受信装置。
    

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