JP2009060532A

JP2009060532A - 波長可変光トランシーバ及び光伝送システム

Info

Publication number: JP2009060532A
Application number: JP2007228250A
Authority: JP
Inventors: Kazushige Yonenaga; 一茂米永; Kazunobu Suzuki; 和宣鈴木; Koichi Ogiwara; 晃一荻原; Kiyotaka Kikuchi; 清隆菊池
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】受信部の波長依存性を補償することができる波長可変光トランシーバ及び光伝送システムを提供すること。
【解決手段】本発明の波長可変光トランシーバ及び光伝送システムは、波長設定情報受信部、光送信部及び光受信部で構成され、波長設定情報受信部で受信した波長情報は、波長可変光トランシーバ内部で光送信部及び光受信部で共有される。これにより、光送信部の出力信号の波長とともに光受信部のパラメータを波長に合わせて変更することにより、光受信部は受信する光の波長に応じた受信特性に変更することができる。ここでは送信信号波長と受信信号波長がＩＴＵグリッド上などの同じ波長を使うことを前提としているが、波長設定情報受信部で異なる２つの波長情報を受信することにより送信信号波長と受信信号波長が異なる場合にも対応することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長可変光トランシーバ及び光伝送システムに関し、より詳細には、送信側の波長可変光源の波長を設定するための波長設定情報を利用して受信側の波長依存性を補償する波長可変光トランシーバ及び光伝送システムに関する。

光通信では、一般に光送信部と光受信部を備えた光トランシーバモジュールが用いられる。光トランシーバモジュールは業界標準（MSA: Multi Source Agreement）化が進んでおり、実際のシステムで使われている光トランシーバモジュールは大部分がMSA準拠ものである。MSA光トランシーバでは、送信部に固定波長光源の他に波長可変光源を用いるものもあり、その用途に応じて外部からの制御信号により最適な波長を選択することができるように作られている（非特許文献１参照）。光波長可変光源としては、温度を変化させる手段を備えた分布帰還（DFB）型半導体レーザ、通電電流の値を変化させる手段を備えた分布反射（DBR）型半導体レーザ、複数のＤＦＢ型半導体レーザを単一基板上に形成して選択的に発光させて波長可変を実現する波長可変レーザアレイ（TLA）等を使用することができる。但し、外部からの制御信号によって出力する連続光の波長を変えることが可能な光源であればこれに限るものではない。

糸原、田原、篠田、「10Gb/sチューナブルトランスポンダの開発」、古河電工時報、2003年1月、第111号、pp.95-98

しかしながら、送信部において出力光の波長を変化させられるようになった一方で、対向するトランシーバからの出力光を受信する受信部は一般に波長検出手段をもたないため、波長に対して受信特性を最適化するなどの、波長依存性の補償を行うことができなかった。そのため、受信品質の低下や、許容される受信品質の水準から実質的に使用できる波長帯域が制限されるなど、送信と受信との両面に最適な波長の選択ができないという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、受信部の波長依存性を補償して最適な受信を可能とする波長可変光トランシーバ及び光伝送システムを提供することにある。

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、波長可変光トランシーバにおいて、外部から波長設定情報を受信する波長設定情報受信部と、前記波長設定情報によって指定された波長の信号光を出力する光送信部と、前記波長設定情報に基づいて受信特性を決めるパラメータを変える光受信部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の波長可変光トランシーバにおいて、前記光受信部は、フォトディテクタを備え、当該フォトディテクタに前記波長設定情報に基づいて最適化された逆バイアス電圧を印加することにより、受信特性を最適化することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の波長可変光トランシーバにおいて、前記光受信部は、可変光減衰手段を備え、当該可変光減衰手段が前記波長設定情報に基づいて最適化された光レベルの信号を出力することにより、受信特性を最適化することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の波長可変光トランシーバにおいて、前記光受信部は、データ識別手段を備え、当該データ識別手段に前記波長設定情報に基づいて最適化された識別レベルを与えることにより、受信特性を最適化することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の波長可変光トランシーバにおいて、前記光受信部は、受信信号波長と前記受信特性を決めるパラメータを関係付けるルックアップテーブル（LUT）を備え、前記波長設定情報に基づいて当該LUTから最適な受信特性を決めるパラメータを選択することにより、受信特性を最適化することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の波長可変光トランシーバにおいて、前記光受信部は、受信信号波長と前記受信特性を決めるパラメータを関係付ける関数を演算する演算手段を備え、前記波長設定情報に基づいて当該演算手段により最適な受信特性を決めるパラメータを選択することにより、受信特性を最適化することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、光伝送システムにおいて、少なくとも一対の請求項１乃至６のいずれかに記載の波長可変光トランシーバと、当該波長可変光トランシーバに波長設定情報を送信するネットワーク制御部を備え、当該ネットワーク制御部からの波長設定情報に基づいて、光送信部から出力される光信号の波長と光受信部の受信特性を決めるパラメータを変えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光伝送システムにおいて、前記ネットワーク制御部が、前記一対の第１及び第２の波長可変光トランシーバの双方に２つの波長設定情報λ₁、λ₂を送信し、前記第１の波長可変光トランシーバは、前記光送信部をλ₁に基づいて設定し、かつ前記光受信部をλ₂に基づいて設定し、前記第２の波長可変光トランシーバは、光送信部をλ₂に基づいて設定し、かつ光受信部をλ₁に基づいて設定することを特徴とする。

本発明によれば、送信部の波長設定情報を用いて受信部の波長依存性を補償して最適な受信を可能とすることができる波長可変光トランシーバ及び光伝送システムが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る波長可変光トランシーバの構成を示す。波長可変光トランシーバ１００は、波長設定情報受信部１１０、光送信部１２０及び光受信部１３０で構成されている。波長設定情報受信部１１０で受信した波長情報は、波長可変光トランシーバ１００内部において光送信部１２０及び光受信部１３０で共有される。ここでは送信信号波長と受信信号波長にＩＴＵグリッド上などの同じ波長を使うことを前提としている。このように波長情報を光送信部１２０及び光受信部１３０で共有し、光送信部の出力信号の波長とともに光受信部のパラメータを波長に合わせて変更することにより、光受信部は受信する信号光の波長に応じた受信特性に変更することができる。

図２に、本発明の実施形態に係る波長可変光トランシーバを対向で接続した場合の第１構成例を示す。２つの波長可変光トランシーバ１００、２００が光ファイバ伝送路３１０ａ、３１０ｂを介して対向で接続され、波長設定情報は制御用通信路３２０ａ、３２０ｂを用いてネットワーク制御部３３０から提供される。左側の波長可変光トランシーバ１００の光送信部１２０からの出力信号は光伝送路３１０ａ、３１０ｂを介して右側の波長可変光トランシーバ２００の光受信部２３０へ入力される。一方、右側の波長可変光トランシーバ２００の光送信部２２０からの出力信号は光ファイバ伝送路３１０ｂを介して左側の波長可変光トランシーバ１００の光受信部１３０へ入力される。このように、通常光トランシーバは対向で使用されるため、上りと下りの信号波長は同じに設定されることが多い。

図３に、本発明の実施形態に係る波長可変光トランシーバを対向で接続した場合の第２構成例を示す。第１の構成例と異なる点は、左側の波長可変光トランシーバ１００の光送信部１２０からの出力信号の波長（λ₁）と、右側の波長可変光トランシーバ２００の光送信部２２０からの出力信号の波長（λ₂）である。対向する波長可変光トランシーバ１００と波長可変光トランシーバ２００はともに波長設定情報λ₁とλ₂の両方をネットワーク制御部から提供される。波長可変光トランシーバ１００は、光送信部１２０をλ₁に基づいて、光受信部１３０をλ₂に基づいて設定し、波長可変光トランシーバ２００は、光送信部２２０をλ₂に基づいて、光受信部２３０をλ₁に基づいて設定する。このようにすることで、上りと下りの信号波長が異なる場合でも光受信部１３０、２３０を受信信号波長に応じて最適化することが可能となる。

図４に、本発明の実施形態に係る光送信部の構成例を示す。光送信部１２０（又は２２０）は、TLAなどの波長可変光源１２４、ニオブ酸リチウム（LN)などの光変調器１２５、CPUなどの波長設定制御部１２１、D/Aコンバータ１２２、波長可変光源を駆動するレーザ駆動回路１２３により構成される。波長設定制御部１２１が外部からの波長設定情報信号に基づきレーザ駆動回路１２３を制御することによって、波長可変光源１２４は所望の波長の連続光を出力する。さらに、当該連続光を光変調器１２５で光変調して光送信信号として出力する。波長可変光源１２４は、DFB型半導体レーザ、DBR型半導体レーザ、あるいは外部からの制御信号によって出力する連続光の波長を変えることが可能な光源であればいかなる光源であってもよい。

図５に、本発明の実施形態に係る光受信部の第１構成例を示す。光受信部１３０（又は２３０）の基本的な構成要素は、フォトディテクタ１３４及び識別回路１３５である。フォトディテクタ１３４はPINフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどであり、識別回路１３５はクロックデータリカバリ（CDR）などである。一般にフォトディテクタ１３４と識別回路１３５の間には増幅回路が用いられるが、ここでは省略する。本実施例では、波長設定情報によりフォトディテクタ１３４の逆バイアス電圧を調整して受信特性の最適化を行う。フォトディテクタ１３４に逆バイアス電圧を印加するバイアス回路１３３の制御を行う受信回路設定制御部１３１にはCPUなどが用いられ、外部からの波長設定情報信号に基づきバイアス回路１３３の制御を行う。入射光レベルや温度など波長以外の情報で逆バイアス電圧を制御している場合は、波長毎に異なるLUTや補償関数を用いることによって波長に対する最適化を行うこともできる。

図６は、本発明の実施形態に係る光受信部の第２の構成例を示す。本構成例では、第１の構成例に加えて、フォトディテクタ１３４の前段の光入力段に光可変減衰器（VOA）１３７を搭載する。VOA１３７は、出力光レベルを一定にするように帰還制御され、受光ダイナミックレンジの拡大やフォトディテクタ１３４の保護などを目的として用いられる。本実施例では、受信回路制御部１３１が波長設定情報に基づいてＶＯＡ駆動回路１３６を制御し、VOA１３７の駆動電圧（電流）を調整してフォトディテクタ１３４への入射レベルを最適化し、受信特性の最適化を行う。

図７は、本発明の実施形態に係る光受信部の第３の構成例を示す。本構成例では、受信回路制御部１３１が波長設定情報に基づいて識別回路１３５の識別レベルを調整して受信特性の最適化を行う。

図８は、本発明の実施形態に係る光受信部の第４の構成例を示す。本構成例では、受信する信号光の波長に対する最適な受信回路パラメータを予め記憶されたLUT１３８を備え、波長設定情報に基づいて受信回路設定制御部１３１がLUT１３８から最適な受信回路パラメータを読み出す。受信回路設定制御部１３１は、読み出された受信回路パラメータによって、VOA１３７の駆動電圧（電流）、フォトディテクタ１３４の逆バイアス電流、及び識別回路１３５の識別レベルを調整して受信特性の最適化を行う。

図９は、本発明の実施形態に係る光受信部の第５の構成例を示す。本構成例では、第４の構成例に加えて、受信回路設定制御部１３０内部で補間回路１３９ａ〜１３９ｃを用いる。補間回路１３９ａ〜１３９ｃは、LUT１３８に記憶されているデータの中から複数の値を選択し、それらの値の中間の値を演算により算出して出力する。このような補間回路１３９ａ〜１３９ｃを用いることにより、LUT１３８に記憶させるデータ量を削減して回路規模を縮小することが可能になる。

図１０は、本発明の実施形態に係る光受信部の第６の構成例を示す。本構成例では、第４や第５の構成例で用いたLUT１３８の代わりに、波長設定情報から受信回路パラメータを決定するための関数f1(λ),f2(λ),f3(λ)を導入する。受信回路設定制御部１３１は、波長設定情報とこれらの関数による演算により、受信回路パラメータを決定し出力する。本構成例では、CPUの負荷は大きくなるが、LUT用のメモリを削減できる。

図１１は、本発明の実施形態に係る光受信部の第７の構成例を示す。本構成例は、VOA１３７の帰還制御系をより具体的に記述したものである。VOA１３７の出力レベルは、バイアス回路１３３とフォトディテクタ１３４との間に設置した電流モニタ回路１４０によって計測された光電流によってモニタされ、VOA駆動回路１３６にフィードバックされる。ここでは電流モニタ回路１４０の出力信号と受信回路設定制御部１３１の出力信号を、差動増幅器１４１を介してＶＯＡ駆動回路１３６に出力している。また、差動増幅器１４１の一方の入力電圧を変えることにより、光レベル目標値を変えることができる。これにより、フォトディテクタ１３４への入射レベルを調整して受信特性の最適化を行う。

本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの構成図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバを対向で用いた場合の第一の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバを対向で用いた場合の第二の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光送信部の第一の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第一の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第二の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第三の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第四の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第五の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第六の構成例を示す図である。本発明の一実施形態に係る波長可変光トランシーバの光受信部の第七の構成例を示す図である。

符号の説明

１００、２００可変波長光トランシーバ
１１０、２１０波長設定情報受信部
１２０、２２０光送信部
１２１波長設定制御部
１２２、１３２、１３２ａ〜１３２ｃＤ／Ａコンバータ
１２３レーザ駆動回路
１２４波長可変光源
１２５光変調器
１３０、２３０光受信部
１３１受信回路設定制御部
１３３バイアス回路
１３４フォトディテクタ
１３５識別回路
１３６ＶＯＡ駆動回路
１３７ＶＯＡ
１３８ＬＵＴ
１３９補間回路
１４０電流モニタ回路
１４１差動増幅器
３１０ａ、３１０ｂ光伝送路
３２０ａ、３２０ｂ制御用通信路
３３０ネットワーク制御部

Claims

外部から波長設定情報を受信する波長設定情報受信部と、
前記波長設定情報によって指定された波長の信号光を出力する光送信部と、
前記波長設定情報に基づいて受信特性を決めるパラメータを変える光受信部と、
を備えたことを特徴とする波長可変光トランシーバ。
前記光受信部は、フォトディテクタを備え、当該フォトディテクタに前記波長設定情報に基づいて最適化された逆バイアス電圧を印加することにより、受信特性を最適化することを特徴とする請求項１に記載の波長可変光トランシーバ。
前記光受信部は、可変光減衰手段を備え、当該可変光減衰手段が前記波長設定情報に基づいて最適化された光レベルの信号を出力することにより、受信特性を最適化することを特徴とする請求項１に記載の波長可変光トランシーバ。
前記光受信部は、データ識別手段を備え、当該データ識別手段に前記波長設定情報に基づいて最適化された識別レベルを与えることにより、受信特性を最適化することを特徴とする請求項１に記載の波長可変光トランシーバ。
前記光受信部は、受信信号波長と前記受信特性を決めるパラメータを関係付けるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を備え、前記波長設定情報に基づいて当該ＬＵＴから最適な前記受信特性を決めるパラメータを選択する、もしくは少なくとも２つの前記受信特性を決めるパラメータを選択し、当該の少なくとも２つのパラメータから補間により最適なパラメータを与える、ことにより、受信特性を最適化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の波長可変光トランシーバ。
前記光受信部は、受信信号波長と前記受信特性を決めるパラメータを関係付ける関数を演算する演算手段を備え、前記波長設定情報に基づいて当該演算手段により最適な受信特性を決めるパラメータを選択することにより、受信特性を最適化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の波長可変光トランシーバ。
少なくとも一対の請求項１乃至６のいずれかに記載の波長可変光トランシーバと、当該波長可変光トランシーバに波長設定情報を送信するネットワーク制御部を備え、当該ネットワーク制御部からの波長設定情報に基づいて、光送信部から出力される光信号の波長と光受信部の受信特性を決めるパラメータを変えることを特徴とする光伝送システム。
前記ネットワーク制御部が、前記一対の第１及び第２の波長可変光トランシーバの双方に２つの波長設定情報λ₁、λ₂を送信し、前記第１の波長可変光トランシーバは、前記光送信部をλ1に基づいて設定し、かつ前記光受信部をλ2に基づいて設定し、前記第２の波長可変光トランシーバは、光送信部をλ2に基づいて設定し、かつ光受信部をλ1に基づいて設定することを特徴とする請求項７に記載の光伝送システム。