JP2008136157A - 受動光ネットワークの光電力等化器 - Google Patents

Abstract

【課題】受動光ネットワークにおける光信号の光電力を等化することのできる光電力等化器を提供する。
【解決手段】受動光ネットワークにおいて光信号の光電力を等化することができる装置であって、上記装置は、異なる光電力レベルを有する光信号を受信するための第１の光カップラと、第１の光サーキュレータからの光信号を方向づけることのできる光サーキュレータと、上記光サーキュレータから方向づけられた光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生することのできるレーザダイオードと、上記等化された光信号を受信するための第２の光カップラとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に光伝送に関し、より具体的には、受動光ネットワークにおける光信号の光電力を等化する能力のある光電力等化器に関する。

より高速かつ高い容量の情報の処理及び伝送に対する需要の増加は、光ファイバネットワーク及びシステムの研究及び開発を加速している。情報は、光学システムを介して音声、ビデオ、データ又は他の電気システムに類似する信号フォーマットで伝送することができる。さらに、光学システムは、電話、ケーブルテレビ、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及び広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）の各システム及び他の通信システムにも使用することができる。また光学システムは、ファイバツーザホーム（「ＦＴＴＨ」）、ファイバツーザプレミス（「ＦＴＴＰ」）、ファイバツーザカーブ（「ＦＴＴＣ」）又はこれらに類似するものを含むファイバツージＸ（「ＦＴＴＸ」）アーキテクチャにおけるボイスオーバーインターネットプロトコル（「ＶｏＩＰ」）及びインターネットプロトコルテレビジョン（「ＩＰＴＶ」）の各サービス等の様々な通信サービスも提供することができる。

受動光ネットワーク（「ＰＯＮ」）は、光通信を導入するためのＦＴＴＸに使用される光ネットワークシステムの１つである。図１は、従来のＰＯＮ１０のブロック図である。図１を参照すると、ＰＯＮ１０は、光伝送路終端装置（「ＯＬＴ」）１１と、光スプリッタ１２と、複数の光ネットワークユニット（「ＯＮＵ」）１３−１乃至１３−Ｎとを含む。ＯＮＵ１３−１乃至１３−Ｎの各々は、光スプリッタ１２を介して上流の方向でＯＬＴ１１に対して光信号を送信する。しかしながら、ＯＬＴ１１とＯＮＵ１３−１乃至１３−Ｎとの距離は互いに異なる場合があることから、光信号１４−１乃至１４−Ｎは、例えば信号経路の減衰に起因して異なる光電力でＯＬＴ１１に到達することがある。異なる電力レベルには、ＯＬＴ１１において光信号の誤った検出をもたらす場合があるという不利益がある。一般に、ＯＬＴ１１には、光信号の光電力を等化させるバーストモード受信機（図示せず。）を装備することができる。バーストモード受信機は、例えば２１ｄＢ乃至２４ｄＢである比較的広い領域の電力を検出し、決定しきい値の動的な調整をサポートする必要があり、これにより、ＯＬＴの構成は複雑になり、帯域幅の効率は下がる。

従って、受動光ネットワークにおける光信号の光電力を等化することのできる光電力等化器を有することが望ましいと思われる。また、ＯＬＴ側で光信号を費用効率的に等化することのできる光電力等化器を有することも望ましいと思われる。

本発明の諸例は、受動光ネットワークにおける光信号の光電力を等化する能力のある装置を提供することができ、本装置は、異なる光電力レベルを有する光信号を受信するための第１の光カップラと、上記光信号を第１の光サーキュレータから方向づけることのできる光サーキュレータと、上記光サーキュレータから方向づけられた光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生させることのできるレーザダイオードと、上記等化された光信号を受信するための第２の光カップラとを備える。

また本発明の諸例は、受動光ネットワークにおける光信号の光電力を等化する能力のある装置を提供することができ、本装置は、第１の波長を有する光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生させることのできるレーザダイオードと、第１の波長を有する光信号を上記レーザダイオードに方向づけかつ上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光信号をバイパスすることのできる光サーキュレータとを備える。

また本発明の幾つかの例は、受動光ネットワークにおける光信号の光電力を等化する能力のある装置も提供することができ、本装置は、マルチプレクサ／デマルチプレクサと、上記マルチプレクサ／デマルチプレクサからの第１の波長を有する光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生させることのできるレーザダイオードと、上記第１の波長を有する光信号を上記レーザダイオードに方向づけることのできる光サーキュレータとを備える。

上述の一般的な説明及び下記の詳細な説明は共に単なる例示及び説明であり、請求の範囲に記載されている本発明を限定するものではない点は理解されるべきである。

本発明の上述の要約及び下記の詳細な説明は、添付の図面に関連して読むことにより、さらに良く理解されるであろう。本発明を例示することを目的として、諸図面には、本発明に係る例が示されている。しかしながら、本発明は図示されている精確な配置及び手段に限定されない点は理解されるべきである。

次に、添付の図面にその例が示されている本発明の実施形態を詳しく参照する。可能な限り、諸図を通じて、同じ部分又は類似部分には同じ参照番号を使用する。

図２は、本発明の一例に係る受動光ネットワーク（「ＰＯＮ」）を示す概略図である。図２を参照すると、ＰＯＮ２０は、光伝送路終端（端末）装置（「ＯＬＴ」）２１と、光スプリッタ２２と、複数の光ネットワークユニット（「ＯＮＵ」）２３−１乃至２３−Ｎと、光電力等化器（「ＯＰＥ」）２６とを含む。本例では、ＯＰＥ２６はＯＬＴ２１から分離されている。しかしながら、他の例では、ＯＰＥ２６はＯＬＴ２１内に組み込まれる。ＯＬＴ２１とＯＮＵ２３−１乃至２３−Ｎとの間に位置づけられる光スプリッタ２２は、光経路２７を介してＯＬＴ２１に接続され、かつ光経路２７−１乃至２７−Ｎを介してＯＮＵ２３−１乃至２３−Ｎに接続される。ＯＮＵ２３−１乃至２３−Ｎの各々は、光スプリッタ２２を介してＯＬＴ２１に対してアップリンク光信号を送信する。光信号２４−１乃至２４−Ｎは、ＯＬＴ２１とＯＮＵ２３−１乃至２３−Ｎとの間の異なる距離に起因して、異なる電力レベルを呈することがある。ＯＰＥ２６は、異なる電力レベルを有する光信号２４−１乃至２４−Ｎを等化して、実質的に同じ電力レベルを有する光信号２６−１乃至２６−Ｎを供給する。

複数の又はＯＮＵ２３−１乃至２３−ＮはそれぞれＯＬＴ２１に対してアップリンク信号を送信し、若しくはＯＬＴ２１からダウンリンク信号を受信するための送受信機２５−１乃至２５−Ｎを含む。ＯＰＥ２６は、アップリンク光信号を等化することのできるレーザダイオード２８を含む。送受信機２５−１乃至２５−Ｎ及びレーザダイオード２８はそれぞれ、実質的に同じレーザダイオードを含む。本発明に係る一例では、送受信機２５−１乃至２５−Ｎ及びレーザダイオード２８はそれぞれ、ファブリーペローレーザダイオード（「ＦＰ−ＬＤ」）を含む。さらに、ＰＯＮ２０では、光信号を伝送するために区別的な帯域幅が使用される。ある例では、アップリンクデータは１３１０ナノメートル（ｎｍ）バンド（帯域）で伝送され、ダウンリンクデータは１４９０ｎｍバンド（帯域）で伝送され、画像データは１５５０ｎｍバンド（帯域）で伝送される。

図３Ａは、本発明の一例に係る光電力等化器（「ＯＰＥ」）３０を示す概略図である。図３Ａを参照すると、ＯＰＥ３０は、レーザダイオード３１と、光サーキュレータ３２と、第１の光カップラ３３−１と、第２の光カップラ３３−２とを含む。アップリンク送信では、第１の光カップラ３３−１は、光ネットワークユニット（「ＯＮＵ」）の送受信機から送られる第１の波長を有するアップリンク信号を受信して上記アップリンク信号を光サーキュレータ３２に方向づけ、上記光サーキュレータ３２はこのアップリンク信号をレーザダイオード３１に方向づける。送受信機に包含されるものと実質的に同じであるレーザダイオード３１は、アップリンク信号の電力レベルを等化し、等化されたアップリンク信号を光サーキュレータ３２に供給する。第２の光カップラ３３−２は、等化されたアップリンク信号を光サーキュレータ３２から受信し、これをＯＬＴに送る。ダウンリンク送信では、第２の光カップラ３３−２は、ＯＬＴから第２の波長を有するダウンリンク信号を受信して、このダウンリンク信号を第１の光カップラ３３−１に送り、光サーキュレータ３２をバイパスする。本発明に係る一例では、レーザダイオード３１はＦＰ−ＬＤを含む。第１の光カップラ３３−１及び第２の光カップラ３３−２はそれぞれ、波長分割多重（「ＷＤＭ」）カップラを含む。さらに、第１の波長及び第２の波長はそれぞれ、１３１０ｎｍ及び１４９０ｎｍである。

図３Ｂは、本発明の別の例に一致するＯＰＥ３０−１を示す概略図である。図３Ｂを参照すると、ＯＰＥ３０−１は、レーザダイオード３１と、光サーキュレータ３２−１とを含む。光サーキュレータ３２−１は帯域選択能力を有し、これにより、図３Ａに示す第１及び第２の光カップラ３３−１及び３３−２が排除される。具体的には、アップリンク送信では、光サーキュレータ３２−１は、「１」のラベルが付いた第１のポートにおいて第１の波長を有するアップリンク信号をレーザダイオード３１に方向づけ、「２」のラベルが付いた第２のポートにおいてレーザダイオード３１から等化されたアップリンク信号を受信しかつ「３」のラベルが付いた第３のポートにおいてＯＬＴに等化されたアップリンク信号を供給する。ダウンリンク送信では、光サーキュレータ３２−１は、第３のポート「３」において第２の波長を有するダウンリンク信号を第１のポート「１」に方向づけ、レーザダイオード３１をバイパスする。

図４Ａは、光伝送路終端装置（「ＯＬＴ」）４０及び図３Ａに示すＯＰＥ３０の概略図である。図４Ａを参照すると、ＯＬＴ４０は、光源（ＬＳ）４１と、光検出器（ＰＤ）４２と、マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）４３とを含む。例えばレーザダイオードである光源４１は、ＯＮＵに送信されるべきダウンリンク光信号を発生する。ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ４３は、ダウンストリーム送信用のダウンリンク光信号を多重化しかつ第２の光カップラ３３−２から送られる等化されたアップリンク光信号を多重分離する。光検出器４２は、等化され多重分離されたアップリンク光信号を検出する。本発明に係る一例では、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ４３はＷＤＭカップラを含む。

図４Ｂは、ＯＬＴ４０及び図３Ｂに示すＯＰＥ３０−１の概略図である。図４Ｂを参照すると、光サーキュレータ３２−１は、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ４３から送られる多重化されたダウンリンク光信号を第１のポート「１」に方向づけ、ダウンリンク送信におけるレーザダイオード３１をバイパスする。あるアップリンク送信では、光サーキュレータ３２−１は、第１のポート「１」においてアップリンク光信号をレーザダイオード３１に方向づけ、第２のポート「２」においてレーザダイオード３１から等化されたアップリンク光信号を受信しかつ第３のポート「３」において上記等化されたアップリンク光信号をＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ４３に供給する。

図４Ｃは、本発明の一例に係る、ＯＬＴ３０−２内に組み込まれたＯＰＥ４０−１を示す概略図である。図４Ｃを参照すると、ＯＰＥ４０−１の光サーキュレータ３２は、第１のポート「１」においてＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ４３に接続され、第３のポート「３」において光検出器４２に接続される。アップリンク送信では、光サーキュレータ３２は、第１のポート「１」においてＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ４３から送られる多重分離されたアップリンク光信号をレーザダイオード３１に方向づけ、第２のポート「２」において等化されたアップリンク光信号を受信しかつ上記等化されたアップリンク光信号を光検出器４２に送る。

図５Ａ及び図５Ｂは、ファブリーペローレーザダイオード（「ＦＰ−ＬＤ」）の特性図である。ＦＰ−ＬＤは一般に、１３１０ｎｍのアップリンク信号を送信するためにＯＮＵにおける送受信機として使用されるが、実験的な本設計においては、便宜上、１５１０ｎｍのＦＰ−ＬＤが使用されている。当業者には、ＦＰ−ＬＤは、その異なる波長におけるアプリケーションに関わらず、類似する光学特性を有することが理解されるであろう。図５Ａは、ＦＰ−ＬＤの出力電力をバイアス電流の関数として示している。本ＦＰ−ＬＤは、摂氏約２２度（℃）の温度で管理され、ほぼ１．３ｎｍのモード間隔を有する。図５Ａを参照すると、本ＦＰ−ＬＤのしきい値電流（Ｉ_{ＴＨＲＥＳ}）はほぼ９．５ミリアンペア（ｍＡ）であり、この時点の対応する出力電力はほぼ−１０．１ｄＢｍであることが分る。バイアス電流（Ｉ_ＢＩＡＳ）が９ｍＡのとき、対応する出力電力はほぼ−１３．６ｄＢｍである。ＦＰ−ＬＤは、Ｉ_ＢＩＡＳがＩ_{ＴＨＲＥＳ}を超えると励起状態に入り、Ｉ_ＢＩＡＳがほぼ２０ｍＡを超えると飽和状態に入る。

図５Ｂは、異なるアップリンク入力電力におけるＦＰ−ＬＤの合計電力を示す。バイアス電流Ｉ_ＢＩＡＳがＩ_{ＴＨＲＥＳ}より約９ｍＡ低い状態では、ＦＰ−ＬＤは励起状態に入らないが、入る準備は整っている。約１４ｄＢの挿入損失及び光経路に渡る伝送損失を考慮すると、ＯＬＴに到達するアップリンク光信号の電力レベルは約−１７ｄＢｍから−２５ｄＢの範囲であってもよい。さらに、ＰＯＮの規格によれば、ＯＬＴに使用可能な最低電力レベルは約−２５ｄＢｍである。その結果、特定の電力レベル範囲は−１５乃至−２５ｄＢｍになる。図５Ｂを参照すると、−１５乃至−２５ｄＢｍのアップリンク入力電力の場合、モードロックされるＦＰ−ＬＤの合計出力電力は約−１４．９乃至−１５．１の範囲であり、結果的に生じる出力電力変動は約０．２ｄＢｍになる。さらに、これと同じアップリンク入力電力に関して、モードロックなしのＦＰ−ＬＤの合計出力電力は約−１６．９乃至−１７．３ｄＢｍの範囲であり、結果的に生じる出力電力変動は約０．４ｄＢｍになる。従って、等化に関しては、モードロックされるＦＰ−ＬＤはモードロックなしのＦＰ−ＬＤより優れた性能を有する。

図６Ａ乃至図６Ｄは、異なる入力電力レベルにおける出力スペクトルを示す図である。図６Ａ乃至図６Ｄから、ＦＰ−ＬＤがモードロックされることを所与として、アップリンク入力電力−８．５、−１１．５、−１３．５及び−１５．５ｄＢｍに対応する出力電力はそれぞれ、−１４．１、−１４．５、−１４．７及び−１４．９ｄＢｍであることが分る。従って、本発明によるＯＰＥは、−８．５乃至−２５ｄＢｍの範囲の電力レベルを有するアップリンク光信号を約１ｄＢｍの電力変動で等化することができる。

図７Ａ乃至図７Ｄは、等化前のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。この実験では、位相変調は、毎秒２０ギガビット（Ｇｂｉｔ／ｓ）のノン・リターン・ツー・ゼロ（「ＮＲＺ」）システムにおいて、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）製電気光学変調器内で実行される。図７Ａ乃至図７Ｄを参照すると、アップリンク入力電力−８．５、−１１．５、−１３．５及び−１５．５ｄＢｍの消光比（ハイ／ロー信号の強度比）測定値（「ＥＲ」）はそれぞれ、９．９６、９．４１、９．０１及び８．３５である。ＥＲは、アップリンク入力電力の低減に伴って低下することが分る。

図８Ａ乃至図８Ｄは、本発明の一例に係る等化後のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。図８Ａ乃至図８Ｄを参照すると、アップリンク入力電力−８．５、−１１．５、−１３．５及び−１５．５ｄＢｍの消光比測定値はそれぞれ、７．０１、７．４１、７．２２及び７．０３ｄＢであり、これらは、ＰＯＮの規格により要求される値である６ｄＢより大きい。さらに、アイ部分である開口部は、実質的に図７Ａ乃至７Ｄにおけるものと同じである。

当業者には、上述の諸例のうちの１つ又はそれ以上について、本発明のその広範な概念を逸脱することなく変更を加え得ることが認識されるであろう。従って、本発明は、開示されている具体的な例に限定されず、修正も添付の請求の範囲に記載されている本発明の範囲内に包含されるべく意図されていることは理解される。

さらに、本発明の所定の例示的な諸例の説明において、本明細書は、本発明による方法及び／又はプロセスを特定のステップシーケンスとして提示したところもある。しかしながら、上記方法又はプロセスが本明細書に記述した特定の順序のステップに依存しない限りにおいて、本方法又はプロセスは記述されている特定のステップシーケンスに限定されるべきではない。一般的な当業者には認識されるであろうが、他のステップシーケンスが可能であってもよい。従って、本明細書に記述されている特定の順序のステップは、請求の範囲に対する限定として解釈されるべきではない。さらに、本発明による方法及び／又はプロセスに関する請求の範囲は、その記述された順序によるステップのパフォーマンスに限定されるべきではなく、当業者は、これらのシーケンスは変更されてもよく、それでも本発明の精神及び範囲内にあることを容易に認識することができるであろう。

従来の受動光ネットワーク（「ＰＯＮ」）を示すブロック図である。 本発明の一例に係る受動光ネットワークを示す概略図である。 本発明の一例に係る光電力等化器（「ＯＰＥ」）を示す概略図である。 本発明の別の例に一致するＯＰＥを示す概略図である。 光伝送路終端装置（「ＯＬＴ」）及び図３Ａに示すＯＰＥの概略図である。 ＯＬＴ及び図３Ｂに示すＯＰＥの概略図である。 本発明の一例に係るＯＬＴ内に組み込まれたＯＰＥを示す概略図である。 ファブリーペローレーザダイオードを示す特性図である。 ファブリーペローレーザダイオードを示す特性図である。 異なる入力電力レベルにおける出力スペクトルを示す図である。 異なる入力電力レベルにおける出力スペクトルを示す図である。 異なる入力電力レベルにおける出力スペクトルを示す図である。 異なる入力電力レベルにおける出力スペクトルを示す図である。 等化前のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 等化前のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 等化前のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 等化前のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 本発明の一例に係る、等化後のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 本発明の一例に係る、等化後のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 本発明の一例に係る、等化後のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。 本発明の一例に係る、等化後のアップリンク入力電力を示すアイパターン図である。

符号の説明

２０…受動光ネットワーク、
２１…光伝送路終端装置、
２２…光スプリッタ、
２３−１乃至２３−Ｎ…光ネットワークユニット、
２４−１乃至２４−Ｎ…光信号、
２５−１乃至２５−Ｎ…送受信機、
２６…光電力等化器、
２７−１乃至２７−Ｎ…光経路、
２８…レーザダイオード、
３０…光電力等化器、
３１…レーザダイオード、
３２…光サーキュレータ、
３３−１，３３−２…光カップラ、
４０…光伝送路終端装置、
４１…光源、
４２…光検出器、
４３…マルチプレクサ／デマルチプレクサ。

Claims (20)

1. 受動光ネットワークにおいて光信号の光電力を等化することができる装置であって、
   異なる光電力レベルを有する光信号を受信するための第１の光カップラと、
   第１の光サーキュレータからの光信号を方向づけることのできる光サーキュレータと、
   上記光サーキュレータから方向づけられた光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生することのできるレーザダイオードと、
   上記等化された光信号を受信するための第２の光カップラとを備える装置。
2. 上記レーザダイオードはファブリーペローレーザダイオードを含む請求項１記載の装置。
3. 上記レーザダイオードは、上記受動光ネットワーク内の光ネットワークユニットに使用されるものと実質的に同じである請求項１記載の装置。
4. 上記第１及び第２の光カップラの各々は、波長分割多重カップラを含む請求項１記載の装置。
5. 上記第２の光カップラは、上記受動光ネットワークにおける光伝送路終端装置のマルチプレクサ／デマルチプレクサに接続される請求項１記載の装置。
6. 受動光ネットワークにおいて光信号の光電力を等化することができる装置であって、
   第１の波長を有する光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生することのできるレーザダイオードと、
   第１の波長を有する光信号を方向づけることができ、かつ上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光信号をバイパスすることのできる光サーキュレータとを備える装置。
7. 上記レーザダイオードはファブリーペローレーザダイオードを含む請求項６記載の装置。
8. 上記レーザダイオードは、上記受動光ネットワーク内の光ネットワークユニットに使用されるものと実質的に同じである請求項６記載の装置。
9. 上記光サーキュレータは、上記第１の波長を有する光信号を受信するための第１のポートと、上記等化された光信号を受信するための第２のポートとを含む請求項６記載の装置。
10. 上記光サーキュレータは、上記受動光ネットワークにおける光伝送路終端装置のマルチプレクサ／デマルチプレクサに接続される第３のポートを含む請求項７記載の装置。
11. 受動光ネットワークにおいて光信号の光電力を等化することができる装置であって、
    マルチプレクサ／デマルチプレクサと、
    上記マルチプレクサ／デマルチプレクサからの第１の波長を有する光信号に応答して、予め決められた範囲の光電力レベルを有する等化された光信号を発生することのできるレーザダイオードと、
    上記第１の波長を有する光信号を上記レーザダイオードに方向づけることができる光サーキュレータとを備える装置。
12. 上記レーザダイオードはファブリーペローレーザダイオードを含む請求項１１記載の装置。
13. 上記レーザダイオードは、上記受動光ネットワーク内の光ネットワークユニットに使用されるものと実質的に同じである請求項１１記載の装置。
14. 上記マルチプレクサ／デマルチプレクサは波長分割多重カップラを含む請求項１１記載の装置。
15. 上記等化された光信号を方向づけることのできる光検出器をさらに備える請求項１１記載の装置。
16. 上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光信号を発生することのできる光源をさらに備える請求項１１記載の装置。
17. 上記光サーキュレータは、上記マルチプレクサ／デマルチプレクサに接続される第１のポートと、上記レーザダイオードに接続される第２のポートとを含む請求項１１記載の装置。
18. 上記光サーキュレータは、光検出器に接続される第３のポートを含む請求項１７記載の装置。
19. 上記マルチプレクサ／デマルチプレクサは、上記第１の波長を有する光信号を多重分離する請求項１１記載の装置。
20. 上記マルチプレクサ／デマルチプレクサは、上記第２の波長を有する光信号を多重化する請求項１６記載の装置。