JP2009153116A

JP2009153116A - 光通信システム、送信器および受信器

Info

Publication number: JP2009153116A
Application number: JP2008303509A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yoshino; 學吉野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: JP5225045B2

Abstract

【課題】ＰＯＮシステムにおいて、他のＯＮＵの開放に伴うＯＬＴの制御に従わないメディアコンバータやＬＡＮ機器などの誤接続による妨害光への耐妨害性の高い光通信システムを提供する。
【解決手段】送信器１００に、少なくとも１シンボル期間の中で信号光の光周波数を変化させる光周波数変化部１３０を具備させ、受信器２００に、光周波数変化部１３０の光周波数変化に応じてデータを同期受信する同期受信部２１０を具備させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信器から受信器に信号光を送信する際に光伝送路に混入する妨害光の影響を軽減する光通信システム、並びに該光通信システムに使用する送信器および受信器に関するものである。

ＰＯＮ（Passive Optical Network)システムを用いた経済的な光サービスの需要の増大が予想される。ＰＯＮシステムでは、局内のＯＬＴ（Optical Line Terminal）の制御により、単一の光ファイバと伝送設備を複数のユーザ宅内機器のＯＮＵ（Optical Network Unit）で共用する。

ところで、ＰＯＮシステムの普及に従い、ＯＮＵは、電気通信法４９条の規定に準じた端末開放の可能性がある。開放により、ＯＬＴの制御に従わないメディアコンバータやＬＡＮ機器等のＰＯＮシステムへの誤接続の可能性が増大する。これらの誤接続機器の出力光は、光ファイバと伝送設備を共用する他ユーザの通信に対する妨害光として作用し、通信途絶の問題を引起しかねない。

そこで、この問題を解決するため、光符号多重（ＯＣＤＭ；Optical Code division multiplexing）技術を適用した妨害光の除去方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−０７４５５７号公報

しかしながら、上記従来方法では、妨害光の光周波数に応じて除去対象とする光周波数を変更しなければならず、妨害光の光周波数分布によっては除去が困難となる場合があった。

本発明の目的は、妨害光の光周波数に関係なく妨害光の影響を軽減できるようにして、耐妨害性の高い光通信システムを実現できるようにすることである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、データに応じて強度変調された信号光を送信する送信器と、該送信器から光伝送路を介して受信した前記信号光を光電変換して前記データを再生する受信器とを備える光通信システムにおいて、前記送信器に、前記データの少なくとも１シンボル期間の中で前記信号光の光周波数を変化させる光周波数変化手段を具備させ、前記受信器に、前記信号光の光周波数の変化に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を具備させたことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記送信器は、前記光周波数変化手段から出力する信号光に対して当該信号光の光周波数に応じて異なる遅延時間を付与する分散手段を具備し、前記受信器は、前記同期受信手段の前段に、受信した信号光に対して前記分散手段および前記伝送路で付与された光周波数毎の遅延時間と逆の遅延時間を付与する逆分散手段を具備する、ことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光通信システムにおいて、前記受信器を、前記信号光の光周波数の変化に同期して光周波数を変化する局発光を用いてコヒーレント検波する同期受信手段を有する受信器に置き換え、該同期受信手段に前記局発光に対して該局発光の光周波数に応じて異なる遅延時間を付与する局発分散手段を具備させた、ことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光通信システムにおいて、前記受信器を、分散による光周波数に応じて異なる遅延時間を付与された前記信号光の光周波数に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を有する受信器に置き換えたことを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、データに応じて強度変調された光信号を送信する送信器において、前記データの少なくとも１シンボル期間中で前記信号光の光周波数を変化させる光周波数変化手段を備えたことを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項５に記載の送信器において、前記光周波数変化手段は、前記データによって強度変調される際、前、又は後の信号光の光周波数を変化させることを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項５に記載の送信器において、前記光周波数変化手段は、前記データを変調した駆動電流を直接レーザダイオードに印加し該レーザダイオードのチャープを用いて前記信号光の光周波数を変化させることを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、データの少なくとも１シンボル期間中で光周波数が変化する光信号を受信し光電変換して前記データを再生する受信器であって、前記光周波数の変化に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を具備させたことを特徴とする。
請求項９にかかる発明は、請求項８に記載の受信器において、前記同期受信手段は、前記信号光を光周波数に応じて分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐した光をそれぞれ検波して電気信号を出力する光検波手段と、該光検波手段の出力電気信号から受信対象とする電気信号を前記光周波数変化手段の光周波数の変化に同期して選択する選択手段とを具備することを特徴とする。
請求項１０にかかる発明は、請求項８に記載の受信器において、前記同期受信手段は、前記信号光と前記信号光の光周波数の変化に同期して光周波数を変化する局発光とを混合する第１の混合手段と、該第１の混合手段で得られた混合光を光検波して電気信号を出力する第２の光検波手段と、該第２の光検波手段から出力する電気信号から中間周波数信号を取り出す第１のバンドパスフィルタと、該第１のバンドパスフィルタの出力信号をコヒーレント検波する第１のコヒーレント検波手段とを具備することを特徴とする。
請求項１１にかかる発明は、請求項８に記載の受信器において、前記同期受信手段は、前記信号光と前記局発光とを混合する第２の混合手段と、該第２の混合手段で得られた混合光を光検波して電気信号を出力する第３の光検波手段と、前記信号光と前記局発光との光周波数差の変化に同期して電気信号を変化する第１の信号源と、該第１の信号源で発生した電気信号を入力することにより中心周波数が変化し前記第３の光検波手段から出力する電気信号から中間周波数信号を取り出す第２のバンドパスフィルタと、該第２のバンドパスフィルタの出力信号をコヒーレント検波する第２のコヒーレント検波手段とを具備することを特徴とする。
請求項１２にかかる発明は、請求項８に記載の受信器において、前記同期受信手段は、前記信号光と前記局発光とを混合する第３の混合手段と、該第３の混合手段で得られた混合光を光検波して電気信号を出力する第４の光検波手段と、前記信号光と前記局発光との光周波数差の変化に同期して出力する電気信号の周波数を変化する第２の信号源と、前記第４の光検波手段から出力する電気信号と前記第２の信号源で発生した電気信号を乗ずることでコヒーレント検波する第３のコヒーレント検波手段とを具備することを特徴とする。
請求項１３にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記送信器は、所定の符号を構成する各チップの値に応じた強度又は強度差又は位相又は位相差で符号化された、複数の異なる光周波数の光からなる信号光を送信し、前記受信器の前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生し、前記分岐手段は、それぞれ分岐する複数の光周波数の光同士が、前記光周波数変化手段により変化する光周波数幅以上離れた光を分岐することを特徴とする。
請求項１４にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記送信器は、所定の符号を構成する各チップの値に応じた強度又は強度差又は位相又は位相差で符号化された、複数の異なる光周波数の光からなる信号光を送信し、前記受信器の前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ少なくともチップの値が等しい光周波数の光を同期受信の対象として前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生することを特徴とする。
請求項１５にかかる発明は、請求項５乃至７のいずれか１つに記載の送信器において、前記周波数変化手段で光周波数が変化する信号光は、所定の符号を構成する各チップの値に応じた強度又は強度差又は位相又は位相差で符号化された複数の異なる光周波数の光からなることを特徴とする。
請求項１６にかかる発明は、請求項８に記載の受信器において、前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生し、前記分岐手段は、それぞれ分岐する複数の光周波数の光同士が、前記光周波数変化手段により変化する光周波数幅以上離れた光を分岐することを特徴とする。
請求項１７にかかる発明は、請求項８に記載の受信器において、前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる光信号を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ少なくともチップの値が等しい光周波数の光を同期受信の対象として前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生することを特徴とする。

本発明によれば、データの少なくとも１シンボル期間の中で信号光の光周波数を変化させる光周波数変化手段を送信器に備え、信号光の光周波数の変化に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を受信器に備えるので、１シンボル時間の中で受信信号光に混入する妨害光の影響を軽減でき、耐妨害性の高い光通信システムを実現することができる。

＜実施例１＞
図１は本発明の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。１００は送信器（例えば、ＯＮＵ）、２００は受信器（例えば、ＯＬＴ）、３００は光スプリッタ、４００は光ファイバ、５００は妨害光を出力する不適合器である。

送信器１００は、光源（レーザダイオードその他）１１０、送信データＤＩＮにより光源１１０からの光を強度変調する強度変調器１２０、および強度変調された信号光を１シンボル期間で周波数変化させる光周波数変化部１３０を備える。光周波数変化部１３０は、送信データＤＩＮのビット期間毎に繰り返して同じ周波数変調用の信号を発生させる信号源１３１と、その信号源１３１からの信号によって信号光の周波数を昇順、降順、正弦波状、ランプ波形、ランダム等の所定の値で、１ビット期間で連続的に変化させる周波数変調器（例えば、ＬＮ等の位相変調器、ＡＯ等の周波数変調器等）１３２からなる。よって、送信データＤＩＮの１シンボル期間の信号光は、その光周波数が連続的に変化する。なお、光源１１０からの光が入力する順序は、強度変調器１２０→光周波数変化部１３０の順としているが、両者の変調と変化が同期していれば、光周波数変化部１３０→強度変調器１２０の順であってもよい。さらに、光源１１０と光周波数変化部１３０を兼ねることも可能である。例えば、後述の検証例のように直接変調レーザダイオード（ＤＭＬ：Directly Modurated Laser）を用いることで可能となる。また、強度変調器１２０としてアルファーパラメータの大きな強度変調器を用いれば、強度変調器１２０と周波数変調器１３２を兼ねることも可能である。兼ねる場合、後述の直接変調レーザダイオードと同様な変調の仕方をしてもよい。

受信器２００は、同期受信部２１０を有する。その同期受信部２１０は、光ファイバ４００から到来する信号光を光周波数に応じて分岐する光分岐器（例えば、プリズム、多層膜フィルタ、ＡＷＧ等）２１１、分波された各周波数の信号光を検出して電気信号に変換させる１群の光検波器（例えば、フォトダイオードアレイ等）２１２、その光検波器２１２の各出力信号から１個の信号を選択する選択器２１３、その選択器２１３の選択動作の制御信号（同期用信号）を前記光周波数変化部１３０の信号源１３１の生成信号に同期して生成する信号源２１４を備える。よって、受信した信号光はその光周波数に応じて取り出され、元の送信データＤＩＮに対応した受信データＤＯＵＴに再生される。なお、信号源１３１と信号源２１４との同期は、例えば、信号光の伝送の開始時のプリアンブルを検出してビット同期することで行われるが、ここでは詳細な説明は省略する。

なお、以上の説明で本実施例では、伝送路分散等によって光周波数毎に異なる伝播遅延を被らない例で提示した。伝送路分散等がある場合は、同期受信部２１０が伝送路分散等による光周波数毎に異なる伝播遅延を被った後の光周波数に応じて信号を生成する信号源２１４を用いるか、光分岐器２１１入力以前に伝送路分散を補償する分散補償器を送信器１００あるいは受信器２００あるいは伝送路中に具備するか（不図示）、光分岐器２１１と光検波器２１２と選択器２１３の全部又は一部における光周波数毎の伝播時間を調整する等の方法で補償する。以下の実施例においても同様である。

本実施例による妨害光の影響の軽減について、図２を用いて説明する。図２の横軸は時間、縦軸は光周波数を示す。Ａは光周波数変化部１３０により光周波数が変化（ここでは単純化のため直線で近似）する信号光、Ｂは受信器２００におけるその信号光の通過帯域幅（信号を通過させるためには少なくともその信号のナイキスト周波数の通過帯域幅が必要）、Ｃは妨害光を示す。また、Ｆｓは信号光の光周波数変動幅、Ｆｊは妨害光の光周波数変動幅、Ｔｊは妨害光の検出時間、Ｔｓはビット期間を示す。

まず、図２(a)に示すように、妨害光Ｃの光周波数変動幅Ｆｊが極めて少ないか無く、且つＦｓがＦｊを包含する場合（Ｆｊ＜Ｂ＜Ｆｓ）の妨害光Ｃの検出時間Ｔｊは、
Ｔｊ≒（Ｂ／Ｆｓ）×Ｔｓ
となり、妨害光Ｃの検出時間Ｔｊはビット期間Ｔｓに比べて極めて短くなるため、妨害光Ｃの影響は極めて少なくなり、その抑圧比は、「（通過帯域幅Ｂ）／（信号光Ａの光周波数変動幅Ｆｓ）」となる。例えば、信号光Ａの通過帯域幅又は信号光を光検波した後の信号の通過帯域幅Ｂが１００ＭＨｚ、信号光Ａの光周波数変動幅Ｆｓが１００ＧＨｚとすると、妨害光Ｃの検出時間Ｔｊはビット期間Ｔｓに比べて１／１０００となり、妨害光Ｃの影響を軽減することができる。

また、図２(b)に示すように、妨害光Ｃがある程度の光周波数変動幅Ｆｊを有しＦｓがＦｊを包含する場合（Ｂ＜Ｆｊ＜Ｆｓ）の妨害光Ｃの検出時間Ｔｊは、
Ｔｊ≒｛（Ｂ＋Ｆｊ）／Ｆｓ｝×Ｔｓ
となる。このときは、検出時間Ｔｊで検出される妨害光Ｃの強度はＢ／Ｆｊに軽減される。このため、図２(a)の場合よりも検出時間Ｔｊが長くなるが、妨害光Ｃの各瞬間の寄与は軽減し、ビット期間全体で図２(a)の場合の｛（Ｂ＋Ｆｊ）／Ｆｊ｝倍となり、抑圧比は、「｛（通過帯域幅Ｂ）＋（妨害光Ｃの光周波数変動幅Ｆｊ）｝／（信号光Ａの光周波数変動幅Ｆｓ）」となる。

さらに、図２(c)に示すように、妨害光Ｃの光周波数変動幅Ｆｊが信号光Ａの光周波数変動幅Ｆｓより大きくＦｊがＦｓを包含する場合（Ｂ＜Ｆｓ＜Ｆｊ）の妨害光Ｃの検出時間Ｔｊはビット期間Ｔｓとなるが、検出強度はＢ／Ｆｊに軽減される。よって、妨害光Ｃの寄与は僅かとなる。

図３に信号光Ａの光周波数を送信データＤＩＮが「１」のビット期間だけ直線的に増大させたときの動作の波形を示す。Ｄは受信器２００の信号源２１４で発生させる検出対象（同期用）信号を示す。図３(a)は妨害光Ｃの光周波数が一定の場合についてであり、図２(a)に示した場合と同様に、妨害成分Ｃ１の検出時間はビット期間中の僅かの時間である。図３(b)は妨害光Ｃの光周波数が周期的に変化する場合についてのものであり、信号光Ａの周波数変化と妨害光Ｃの光周波数変化が一致しない限り、やはり同様に、妨害成分Ｃ１の検出時間はビット期間中の僅かの時間である。

なお、以上の説明では、信号光Ａの光周波数の変化の周期が送信データＤＩＮの「１」のビット期間と同期していることを前提としたが、信号光Ａの光周波数は連続的に変化していればよく、かならずしもその周期が送信データＤＩＮのビット期間と同期する関係にある必要はない。すなわち、信号光Ａの光周波数は、送信データＤＩＮのビット周期と無関係に連続的に変調させてもよい。例えば、信号光Ａの光周波数の変化の周期が送信データＤＩＮのビット周期に対して短ければ、妨害光Ｃの光周波数が変化するとき、周波数が干渉する可能性が減少する。妨害光Ｃの光周波数があまり変化しないときは、周波数が干渉する回数が増えるが、干渉成分は１回当りの重なり時間と重なり回数の積であるので、妨害光Ｃの除去の点からは悪影響は少ない。信号光Ａの光周波数の変化の周期が送信データＤＩＮのビット周期に対して長ければ、各ビットにおける光周波数の変化量が減少する。また、信号光Ａの光周波数の変化は、直線的あるいは正弦波的な変化よりも、ランダムに変化する方が、偶然に直接変調してくる妨害光と一致する可能性が軽減できる。ただし、以上のいずれにおいても、信号光Ａの光周波数の変化に対して、受信器２００で発生させる検出対象（同期用）信号（信号源２１４で発生させる信号）は同期させる必要がある。

＜実施例２＞
図４は送信器１００の別の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例において、光周波数変化部１４０は、周波数変調用の信号を発生させる信号源１４１と、その信号源１４１からの周波数変調用の信号と送信データＤＩＮを混合する混合器１４２と、混合器１４２からの変調信号によって直接発振光を変調する直接変調レーザダイオード１４３とからなる。混合器１４２は、送信データＤＩＮのビット期間中の「１」のデータを信号源１４１からの信号によって変調させる。この変調は、図３で説明したように、２ビット以上連続する「１」のデータを１ビットずつランプ波等に変調させても、あるいは前記したように、送信データＤＩＮのビット周期と無関係に連続的に変調させてもよい。直接変調レーザダイオード１４３は、印加電流を送信データＤＩＮに応じて変調することで、送信データに応じた強度変調を行うが、印加電流と光出力強度により生じるレーザダイオード内のキャリア変動に応じた屈折率変化を主たる原因として、出力光の周波数が変動するチャープが発生する。ここでは、印加電流を変化させることでこのチャープを積極的に発生させ、信号光の光周波数を変化させる。

＜実施例３＞
図５は送信器１００の更なる別の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例において、光周波数変化部１５０は、送信データＤＩＮが入力する波形整形器１５１と直接変調レーザダイオード１５２とからなる。波形整形器１５１は、例えば、ＮＲＺ（Non Returun Zero）の送信データＤＩＮを入力して１ビット期間の最初と最後が零の値に戻るＲＺ（Returun to Zero）の信号に変換する変換器と、直接変調レーザダイオード１５２に対する１ビット当りの印加電流が平坦になる部分を無くするために信号を鈍らせるための、伝送帯域の例えば７５％の通過帯域幅をもつローパスフィルタとから構成されている。これによって、１ビット当りの時間幅の矩形波が、ガウシアン等で近似できる強度−時間特性となり、信号光の発光が継続する１ビット期間毎に、連続的に光周波数が変化する。

＜実施例４＞
図６は受信器２００の同期受信部２１０の具体例を示す説明図である。この同期受信部２１０は、受信した信号光の光周波数に応じて光を分波するプリズム２１１ａと、そのプリズム２１１ａで分波された各光を検出して電気信号に変換する１群の光検出器２１２ａと、その光検出器２１２ａの各出力電気信号を選択する選択器２１３ａとから構成している。選択器２１３ａは、図１の送信器１００の信号源１３１の出力信号、図４の信号源１４１の出力信号、又は図５の波形整形器１５１の出力信号の変化に同期して、図１で示した信号源２１４の出力信号によって、選択動作を行う。なお、プリズム２１１ａは、空間系のプリズムのイメージで記載しているが、ファイバ系や前記した誘電体多層膜あるいはＡＷＧ等の構成であってもよい。選択器２１３ａは、メカニカルに選択するイメージで記載しているが、通常では電気的に選択する構成となる。

＜実施例５＞
図７Ａは受信器２００の別の実施例のコヒーレント検波方式の同期受信部２２０の構成を示すブロック図である。本実施例においては、同期受信部２２０は、局発光の変調用の信号源２２１、その信号源２２１の出力信号によって発光する局発光の光周波数が変調される局発光源２２２、局発光源２２２から出力する局発光と光ファイバ４００から受信した信号光とを混合して出力する混合器２２３、混合器２２３の出力光を光電変換する際にその２乗検波特性により局発光と信号光のビート成分が発生する光検波器２２４、光検波器２２４から出力する電気信号から中間周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ２２５、およびそのバンドパスフィルタ２２５の出力信号をコヒーレント検波するコヒーレント検波器２２６からなる。なお、図では、コヒーレント検波器２２６は包絡線検波器として示している。

信号源２２１において、図１の送信器１００の信号源１３１の出力信号、図４の信号源１４１の出力信号、又は図５の波形整形器１５１の出力信号の変化に同期し且つ所定の周波数差をもつ受信対象用（同期用）信号を発生させる。例えば、２値データのときは、信号源１４１又は波形成型器１５１のデータが「１」の場合の出力信号と同様な電気信号を、到着した信号光に同期して出力させる。局発光源２２２が図１の送信器１００と同様な構成であれば、局発光源２２２から出力される局発光の光周波数と到着した光信号の光周波数との光周波数差が所定の光周波数差となるように、到着した光信号に同期して出力させる。すると、局発光源２２２において、直接変調レーザダイオード１４３，１５２と同様のチャープ特性を持たせたとき、受信した信号光の光周波数と局発光源２２２の局発光の光周波数の周波数差が一定となる。よって、光検波器２２４で、中間周波数が一定の信号光と局発光との間の中間周波数が得られる。この中間周波数信号を含む光検波器２２４からの電気信号をバンドパスフィルタ２２５に通過させると、信号光に対応する中間周波数信号はそこを通過するが、妨害光と局発光の光周波数差はバンドパスフィルタ２２５を通過する所定の値にほとんどないため、妨害光に対応する中間周波数信号のほとんどが、通過せず除去される。

なお、以上の説明で本実施例では、伝送路分散等によって光周波数毎に異なる伝播遅延を被らない例で提示した。伝送路分散等がある場合は、同期受信部２２０が伝送路分散等による光周波数毎に異なる伝播遅延を被った後の光周波数変化に応じて信号を生成する信号源２２１を用いるか、混合器２２３入力以前に伝送路分散を補償する分散補償器を送信器１００あるいは受信器２００あるいは伝送路中に具備する（不図示）等の方法で補償する。

また、分散が、波形が広がる方向の分散であり、広がった波形が隣接するビット期間まで広がる場合、データのビット同士が干渉（ＩＳＩ：Inter Symbol Interference)する恐れがある。その場合、ＩＳＩを発生しない部分のみを抜き出して、データ信号として取り出すことが望ましい。例えば、信号光の光周波数がビット期間でｆ１からｆ２まで単調増加する場合で、分散により波形が広がり、本来のビット期間内に収まる部分の光周波数が、ｆ１’からｆ２’（ｆ１＜ｆ１’＜ｆ２’＜ｆ２）となるのであれば、局発光を、到着する信号光に同期したビット期間でｆ１’からｆ２’に単調増加する局発光とすれば、隣接ビット期間に漏れ込む成分は検波対象とならないため、ＩＳＩの発生しない部分のみを抜き出すことができる。

なお、局発光はコヒーレント検波した中間周波数の電気信号がＢＰＦを通過する周波数範囲で同期していればよい。また、図７Ａではコヒーレント検波としてヘテロダイン検波の包絡線検波を前提に構成しているが、同期検波を採用してもよいし、中間周波数を０に近似されるホモダイン検波としてもよい。ホモダイン検波の場合は、位相ダイバーシティ型としてもよいし、位相同期ループを具備した同期検波としてもよい。ホモダイン検波を適用した場合は、妨害光の残留分の最大値がへテロダイン検波の場合の最大値の１／２となる効果もある。

実施例１の同期受信部２１０では、光分波器２１１の分解能や光検波器２１２を構成するフォトダイオード数の限界や選択器２１３の動作速度の限界から、受信対象とする光周波数の変動幅の細かさに限界があるが、本実施例のコヒーレント検波を用いた同期受信部２２０は、その限界を軽減する効果がある。

なお、局発光源２２２で発生する局発光の光周波数が、受信した信号光の光周波数と同期せず一定の光周波数の場合でも、本実施例は使用可能である。この場合は、光検波器２２４から出力する中間周波数信号の中間周波数が変化するので、図７Ｂに示すように、送信側の光周波数の変化に同期してレベル等が変化する電気信号を発生する信号源２２１Ａからの当該電気信号によって、バンドパスフィルタ２２５の中心周波数を変化させればよい。これにより中間周波数の信号を検出できる。あるいは、図７Ｃに示すように、光検波器２２４から出力する中間周波数信号の中間周波数の変化に連動して、乗算器２２８において、送信側の光周波数の変化に同期した電気信号を発生する信号源２２１Ｂからの当該電気信号によって乗算することで、コヒーレント検波してもよい。なお、図７Ｂ、図７Ｃともに局発光の光周波数が一定の場合について示したが、信号光と局発光の光周波数差の変化に同期してバンドパスフィルタ２２５の通過する中心周波数や信号源２２１Ｂの出力する電気信号の周波数を変化できれば、局発光の周波数が変動してもかまわない。

＜実施例６＞
図８は別の実施例の光通信システムの構成を示す図である。本実施例が実施例１の光通信システムと異なる点は、送信器１００側の光周波数変化部１３０の後段に分散器１６０を配置し、受信器２００の同期受信部２１０の前段に逆分散器２３０を配置した点である。分散器１６０および逆分散器２３０は、伝送中の信号光の時間−光周波数変化の特性を変化させ、光周波数に対する伝播時間を変化させる。例えば、高周波数ほど遅延の大きくなる分散を付与するときは、１ビット期間に信号光の光周波数が低周波数側から高周波数側に変化する場合、１ビットの信号は時間方向に伸張されることになる。これに対し、いずれかが逆であれば、逆に１ビットの信号は時間方向に短縮されることになる。例えば、高周波数ほど遅延の小さくなる分散を付与するときは、１ビット期間に信号光の光周波数が低周波数側から高周波数側に変化する場合、１ビットの信号は時間方向に短縮されることになる。

本実施例によれば、信号光の１ビット期間が時間方向に伸張あるいは短縮されて光ファイバ４００内を伝送されるので、妨害光と信号光の光周波数が干渉する確率が大幅に低減される。また、分散器１６０と光ファイバ４００で付与される分散の総合分散特性と、逆分散器２３０で付与される「分散特性の合計の分散が概ね零になる」ように分散器１６０と逆分散器２３０の分散特性を設定すれば、遅延時間の和が信号光の光周波数によらず一定となるので、送信器１００の信号源１３１の信号の変化と受信器２００の信号源２１４の信号の変化が一致し、受信器２００では送信データＤＩＮに正確に対応した受信データＤＯＵＴを再生することができる。

受信器２００を、図７Ａで説明したコヒーレント検波方式の同期受信部２２０で構成した場合であっても、信号光と局発光の周波数関係は図８の動作と同じとなる。このとき、光周波数による遅延時間の和の誤差分は、中間周波数信号を通過させるバンドパスフィルタ２２５の通過周波数以下に収まることが望ましい。２値データの場合で、伝送速度をＢｂｉｔ／ｓとすると、バンドパスフィルタ２２５の通過帯域幅はＢＨｚ以上必要となるが、ホモダインではバンドパスフィルタ（この場合、通常、ＤＣブロックとローパスフィルタの組み合わせ）の通過帯域幅は、０．５ＢＨｚで済む。従って、妨害光の残留成分は、概ね半分となる。図７Ｂ，７Ｃで説明したコヒーレント検波方式の同期受信部２２０で構成した場合であっても、信号光と局発光の周波数関係は図８の動作と同じとなる。

なお、前記した「分散特性の合計の分散が概ね零になる」とは、ある時刻における信号光の光周波数が同期受信部の検出対象（同期用）周波数の範囲に含まれていることを意味する。図１、図８の同期受信部２１０であれば、ある時刻における信号光の光周波数が、選択器２１３により選択されている光検出器に分波される光周波数であることであり、図７Ａの同期受信部２２０であれば、局発光と信号光の光周波数差である中間周波数の信号成分が、バンドパスフィルタ２２５の通過域に含まれていることである。

本実施例は、妨害光の光周波数が時間に対して変化する場合に特に有効である。例えば、妨害光と信号光の時刻ｔにおける光周波数の差が、同期受信部の受信対象（同期用）周波数の幅（図２のＢに相当）以下である場合に有効となる。このような妨害光としては、信号光と同一シンボルレートの妨害光があり、その妨害光を発生する直接変調レーザダイオードのチャープ特性が信号光を発生する直接変調レーザダイオードのチャープ特性と同一の場合に起こりうる。実施例１〜５では、このような場合に、妨害光の影響を除去することができなかった。しかし、本実施例では、逆分散器２３０によって、妨害光の時間に対する光周波数の変調が変化するので、妨害光と信号光の時刻ｔにおける光周波数の差を、同期受信部２１０の受信対象（同期用）周波数の幅（図２のＢに相当）以上とすることができる。

また、分散器１６０によって伸張し又は短縮したビット期間は、既存の機器で用いられているような「ビット期間に一致しない」ことが望ましい。例えば、１５５Ｍｂｉｔ／ｓと６２２Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度（シンボルレート）を考えると、１５５Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度の信号光のビットが４倍に伸張する分散を与えてしまうと、６２２Ｍｂｉｔ／ｓの妨害光と偶然一致する可能性が出てくる。逆に、６２２Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度の信号光のビットが１／４倍に短縮する分散を与えてしまうと、１５５Ｍｂｉｔ／ｓの妨害光と偶然一致する可能性が出てくる。このため、分散器１６０によって、既存の機器では用いられていないようなビット期間に伸張又は短縮するような分散を与えることが望ましい。

ここで、「ビット期間に一致しない」とは、ある時刻における妨害光の光周波数が、同期受信部の検出対象（同期用）周波数に含まれていないことである。図１、図８の同期受信部２１０であれば、選択器２１３により選択されている光検波器に分波される光周波数に含まれていないことであり、図７Ａの同期受信部２２０であれば、局発光と信号光の光周波数差である中間周波数の信号成分が、バンドパスフィルタ２２５の通過域に含まれていないことである。このように、分散量を決定することが望ましい。

なお、逆分散器２３０により妨害光の実時間波形が拡大する方向に遅延時間を付与する場合、徐々に各シンボル同士が重なり合い、同時に複数の光周波数の妨害光が存在することになり、その極限としては、妨害光として一定の値に近づく恐れがあるため、逆分散器２３０では、妨害光の実時間波形が短縮する方向に遅延時間を付与することが望ましい。

また、以上では、分散器１６０や逆分散器２３０として、通常の伝送路分散を補償する分散補償器と同様に、光周波数に対する遅延時間が一様に増加するか減少する単調変化の分散や逆分散を前提に説明したが、光周波数に対する遅延時間がランダムに変化する分散を用いることも可能であり、この場合は、信号光と妨害光の光周波数が一致する可能性がより低くなるので、より好ましい。

また、分散付与の違いを、光周波数領域の符号として用いれば、光符号多重用の符号として用いることも可能となる。この場合、多元接続干渉（ＭＡＩ）は、ある時刻における他符号光の光周波数が、同期受信部の検出対象（同期用）周波数の範囲に含まれてることから発生する。図１、図８の同期受信部２１０であれば、選択器２１３により選択されている光検出器に分波される光周波数に含まれていることであり、図７Ａの同期受信部２２０であれば、局発光と信号光の光周波数差である中間周波数の信号成分が、バンドパスフィルタ２２５の通過帯域に含まれていることである。許容範囲となるＭＡＩに収まるように信号光の光周波数変化や分散を付与する。信号光の光周波数変化の仕方（傾きや変化幅等）と分散器の分散付与の組み合わせにより符号を構成すれば、より符号数が増大する。

＜実施例７＞
図９は受信器の別の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では、受信した信号光に逆分散を与える逆分散器２３０に代えて、コヒーレント検波型の同期受信部２２０において、局発分散器２２７を配置している。この局発分散器２２７は、信号光と同期して光周波数が変化する局発光源２２２で発生した局発光に対して、その光周波数に応じて異なる遅延時間を付与する。本実施例では、送信器１００側の分散器１６０と局発分散器２２７は、光検波器２２４で得られる中間周波数だけずれた光周波数に同じ遅延時間を付与する。このため、信号光と局発光の周波数関係は図７Ａの受信器２００を使用する場合と同様となる。

従って、局発分散器２２７の分散は、伝送路分散に分散器１６０の分散を加えた分散から、局発分散器２２７の分散を減じた分散特性の合計の分散が概ね零となるようにする。また、実施例１の送信器１００と組み合わせて、伝送路分散がある場合の分散補償器の代わりに、本局発分散器２２７を用いることも可能である。この場合、伝送路分散から、局発分散手段の分散を減じた分散特性の合計の分散が概ね零となるようにする。なお、本実施例では、分散器１６０および局発分散器２２７の分散は波形が広がる方向の分散であり、広がった波形が隣接するビット期間まで広がる場合、ＩＳＩが発生するため、波形が狭まる方向に分散を加えることが望ましい。又はＩＳＩを発生しない部分のみを抜き出してデータ信号として取り出すことが望ましい。

＜実施例８＞
以上では送信器１００に分散器１６０を設置し、受信器２００に逆分散器２３０や局発分散器２２７を設置したが、送信器１００に分散器１６０を設置するのみでも、信号光と妨害光の光周波数が偶然一致する可能性の軽減を高めることができる。この場合は、受信器２００において、送信器１００の分散器１６０および光ファイバ４００で分散が付与された遅延時間をもつビットの信号光の光周波数に応じた時間−周波数特性に対応して検出対象（同期用）周波数を変化させてデータを同期受信する同期受信部を使用すればよい。

従って、同期受信部は、伝送路分散に分散器１６０の分散を加えた分散による光周波数毎に異なる伝播遅延を被った後の光周波数変化に応じて同期受信する。また、実施例１の送信器１００と組み合わせて、伝送路分散がある場合の分散補償器の代わりに、局発分散器２２７を用いることも可能である。この場合、伝送路分散による光周波数毎に異なる伝播遅延を被った後の光周波数変化に応じて同期受信する。また、実施例６の受信器に本同期受信部を組み合わせてもよい。この場合、伝送路分散に分散器１６０の分散と逆分散器２３０の分散を加えた分散による光周波数毎に異なる伝播遅延を被った後の光周波数変化に応じて同期受信する。更に、実施例７の受信器に本同期受信部を組み合わせてもよい。この場合、伝送路分散に分散器１６０の分散を加えた分散から、局発分散器２２７の分散を減じた分散による光周波数毎に異なる伝播遅延を被った後の光周波数変化に応じて同期受信する。これらの実施例６や実施例７の受信器に本同期受信部を組み合わせることで、分散補償の不足分や、信号光と局発光の光周波数変化の違いを補償することが可能である。なお、本実施例でも、実施例７と同様に、波形が広がる方向に分散があるときＩＳＩの恐れがあるので、波形が狭まる方向に分散を加えるか、ＩＳＩを発生しない部分のみを抜き出してデータ信号として取り出すことが望ましい。

＜実施例９＞
本実施例が他の実施例と違うところは、スペクトル領域の光符号分割多重信号に特化したところにある。本実施例で特徴的なのは、スペクトル領域の光符号分割多重信号を構成する各光周波数のスペクトルチップは、光周波数変化部による光周波数の変化幅以上離れていることである。

以下、本実施例では図７Ａに対応する同期受信部に即して説明するが、図６、図７Ｂ、図７Ｃに示したいずれの同期受信部の構成であってもよい。本実施例の送信器と受信器の構成を図１０に示す。以下、送信器、受信器の順に説明する。

本実施例の送信器１００は、所定の符号に応じた複数の異なる光周波数の光からなる信号光を送信する送信器である。具体的には、多波長光源１１０Ａと強度変調器１２０Ａと光周波数変化部１３０Ａと符号器１７０から構成される。多波長光源１１０Ａは、送信器１００の送信する、所定の符号に応じた複数の異なる光周波数の光からなる信号光を構成する複数の光周波数の光を少なくとも出力する多波長光源である。図１０の多波長光源１１０Ａでは、４チップからなる符号語の各チップに対応するｆ１、ｆ２，ｆ３，ｆ４の４つの光周波数の光を出力する場合を例示している。

ここでは、４チップの符号語なので、４つの光周波数の光を出力するとしているが、用いる符号がたとえば、「１１００」であれば、光を出力するチップに相当する２つの光周波数分だけ出力すればよい。符号器１７０は用いる符号に応じた符号化を送信器１００が出力する信号光に施す。図１０に示すように「１１００」の符号化においては、符号語を構成するチップの前から順に、光周波数の添字の昇順に対応するとすれば、ｆ１とｆ２を導通する。

ここでは、「１」と「０」の２値のスペクトル領域強度符号としているので、導通、非導通で符号化しているが、異なる強度で符号化してもよいし、位相あるいは位相差によりスペクトル領域位相符号で符号化してもよいし、２以上の多値で符号化してもよい。送信器１００は、多波長光源１１０Ａ、強度変調器１２０Ａ、光周波数変化部１３０Ａ、符号器１７０の順で示したが、その強度変調器１２０Ａ、光周波数変化部１３０Ａ、符号器１７０の順番は変更してもよいし、組み合わせてもよい。例えば、図１に示した光源１１０と強度変調器１２０と光周波数変化部１３０を組み合わせた構成の出力光を、変調サイドバンドやＦＷＭ等の非線形現象を用いて多波長化する多波長化部といった構成としてもよい。

また、図１０の下に示す送信器１００Ａのように、多波長光源、強度変調器、光周波数変化部、符号器を組み合わせた光周波数変化部兼変調器兼符号器１８０の構成としてもよい。１８１は波形整形器、１８２Ａ，１８２Ｂは直接変調レーザダイオード、１８３は光スプリッタである。この構成では、多波長化は、複数の直接変調レーザダイオードを用いることで実現する。用いる符号が、たとえば「１０１０」であれば、符号化は、その符号「１０１０」に対応する光周波数ｆ１、ｆ３の光周波数の直接変調レーザダイオードを選択し、その出力を光スプリッタ１８３で合波し符号することで実現する。データでの強度変調と光周波数変化は、波形整形器１８１を経由した直接変調レーザダイオード１８２Ａ，１８２Ｂの強度変調により実現する。

次に、受信器について説明する。以下、図７Ａに即して説明するが、本発明に示す他の構成に適用してもよい。本実施例の図１０に示す受信器２００の同期受信部２２０では、受信した信号光を、信号源２２１Ａで変調される局発光源２２２Ａからの局発光と混合器２２３で混合する。混合器２２３で混合した信号光と局発光は、符号に対応してスペクトルチップを分波する復号器２２０１により、それぞれ分波される。このような復号器は、ＡＷＧやＡＷＧの出力を符号に応じて合波する光スプリッタとの組み合わせや、ＢＧを符号に応じて配置したＦＢＧなどで実現できる。

復号器２２０１は、図１０では、符号「１１００」に対応して、信号光ｆ１，ｆ２と局発光ｆ１’，ｆ２’を上側に、信号光ｆ３，ｆ４と局発光ｆ３’，ｆ４’を下側に分波している。ここで、光周波数変化部１３０Ａによる光周波数変化よりも、スペクトルチップの光周波数間隔が離れているため、ＡＷＧやＦＢＧといった受動素子により、それぞれスペクトルチップ毎に分波することが可能である。

分波された信号光と局発光は、それぞれ異なる光検波器２２４Ａ，２２４Ｂで光検波される。光検波した信号は、加減算器２２９により加減算される。図１０では、光検波器２２４Ａの出力を加算し、光検波器２２４Ｂの出力を減算しているが、構成により逆でもよい。２つの光検波器２２４Ａ，２２４Ｂと加減算器２２９は、１つの差動光検出器により置き換えてもよい。

加減算器２２９の出力は、所定の中間周波数に対応するバンドパスフィルタ２２５に入力し、そこで中間周波数成分が抜き出され、包絡線検波器２２６によりデータが復調される。なお、バンドパスフィルタ２２５は加減算器２２９の後に設置しているが、光検波器２２４Ａ，２２４Ｂと包絡線検波器２２６の間であればどこでもよい。例えば、各光検波器２２４Ａ，２２４Ｂの後にそれぞれバンドパスフィルタを設置し、それぞれのバンドパスフィルタの出力を加減算器２２９に入力するとしてもい。

また、復号器２２０１、２つの光検波器２２４Ａ，２２４Ｂ、加減算器２２９については、復号器２２０１はスペクトルチップ毎に分波する分波器であり、それぞれの出力を光検波器で光検波し、光検波器の出力を符号語に応じてそれぞれ加減算する加減算器としてもよい。

なお、図１０では、信号光と局発光を混合器２２３に入力後に復号器２２０１に入力したが、混合前に信号光又は局発光の一方又はその両方をそれぞれ復号器に入力した後に、混合器で混合して、光検波器２２４Ａと光検波器２２４Ｂにそれぞれ入力するとしてもよい。この場合、混合器は光検波器２２４Ａと光検波器２２４Ｂとに対応して２つ必要となる。図７Ｂと図７Ｃに即した構成の場合も同様である。

また、局発光は信号光を構成しうる光周波数からなる多波長光として、説明を加えているが、単一の光周波数の光であってもよい。この場合、復号器２２０１は光検波器２２４Ａと光検波器２２４Ｂの両方に局発光を入力する復号器である必要がある。この場合、信号光を復号器に入力した後に、その出力をそれぞれ混合器で局発光と混合して、光検波器２２４Ａと光検波器２２４Ｂに入力する構成が適している。

更に、単一の光周波数からなる局発光の場合、図７Ｂ及び図７Ｃに即した構成では、光段でチップ毎またチップの値毎に分岐する復号器２２０１の代わりに、光検波器で光検波後の電気信号を電気のバンドパスフィルタにてチップ毎またチップの値毎に分岐することで復号することが可能である。この場合、復号器による光の分岐がないため、光検波器は図７Ｂ図７Ｃと同様に単一でよい。また加減算は、図７Ｂに即した構成であれば、チップ毎またチップの値毎の各バンドパスフィルタ２２５の出力を、チップの値に応じて、図１０の加減算器２２９と同様に加減算することになる。図７Ｃに即した構成であれば、チップに応じた中間周波数の電気信号を信号源２２１Ｂから出力して乗算器で乗算後に加減算する。ここで乗算器での乗算は、加減算するために少なくともチップの値毎に分けて乗することになる。なお、図７Ｂに即した構成であれば、対応するチップに応じた透過帯域を有するそれぞれのバンドパスフィルタ２２５と、復号器となる電気のバンドパスフルタとを一体構成としてもよい。

また、図１及び図６に即した受信器の場合、復号器２２０１と光分岐器２１１又は２１１ａを一体とすることも可態である。すなわち、チップ毎またチップの値毎に分岐するチップ間の粗い分岐と、同期検波のための単一チップ内での細かい分岐を同一の素子で実現してもよい。その他は本発明の他の実施例と同様である。

以上述べたように、本実施例ではスペクトル領域の光符号分割多重に適用することが可能である。

＜実施例１０＞
本実施例が実施例９と違うところは、本実施例では、光スペクトルチップの光周波数の間隔が、光周波数変化部１３０Ａでの光周波数変化以下であってもよいことにある。すなわち、実施例９では図１２(a)に示すように、スペクトルチップの光周波数間隔が光周波数変化よりも離れていることが必要であったが、本実施例では図１２(b)に示すように、スペクトルチップの光周波数間隔が光周波数変化以下であってもよい。このために、本実施例では、実施例９よりもスペクトル利用効率が向上でき、かつスペクトルチップ同士の使用する光周波数を時間を違えて重ね合わせることで、光レイヤでの秘匿性を向上できる効果がある。

これを実現するために、本実施例の送信器１００は、符号化による光周波数変化部による光周波数変化を妨げないようにする。具体的には、多波長光源１１０Ａ、強度変調器１２０Ａ、光周波数変化部１３０Ａ、符号器１７０の内、光周波数変化部１３０Ａを最後に配置するか、図１０の下に示した送信器１００Ａの信号光に含まれるスペクトルチップを送信する直接変調レーザダイオードから構成すればよい。

図１１に本実施例の受信器２００を示す。以下、図７Ａに即して説明するが、本発明に示す他の構成に適用してもよい。なお、図１１では図１０と同様にスペクトルチップ毎の光周波数は重ならないように記載しているが、前記のように図１２(b)に示すように重なっていてもよい。

本実施例の受信器２００の同期受信部２２０では、受信した信号光は光分岐器２２０２によって、分岐される、分岐された信号光は、それぞれ異なる局発光源２２２ＡＡ、２２２ＢＢからの局発光と混合器２２３Ａ，２２３Ｂにより混合される。用いる符号がたとえば「１１００」であれば、分岐した一方の信号光は、符号語の「１」に相当するスペクトルチップｆ１，ｆ２に対応する局発光ｆ１’，ｆ２’と混合され、分岐した他方の信号光は、符号語の「０」に相当するスペクトルチップｆ３，ｆ４に対応する局発光ｆ３’，ｆ４’と混合される。異なる混合器２２３Ａ，２２３Ｂにより混合された信号光と局発光の組は、それぞれ別の光検波器２２４Ａ，２２４Ｂに入力されそれぞれ検波される。

なお、ここで光分岐器２２０２は符号語の値の数（「１」、「０」の２個）だけ分岐し、対応するチップの値が等しいチップをまとめて局発光と混合したが、実施例９で示したのと同様に、スペクトルチップ数（ここでは、４個）だけ分岐して、対応する局発光とそれぞれ混合してもよい。

本実施例では、スペクトルチップの符号の値毎に局発光を分けている。この局発光は、符号光の時間に対する光周波数変化に対応して光周波数が変化するので、異なる時間でスペクトルチップ同士の使用する光周波数が重なっていたとしても、それぞれの符号の値に応じた光検波器でのみコヒーレント検波することができる。

なお、本実施例では、スペクトルチップの符号の値毎の局発光を分けたが、スペクトルチップ毎に分けて、それぞれ検波器で光検波し、スペクトルチップの符号の値に応じて加減算するとしても良い。

また、図１１では、異なる局発光を出力する局発光源２２２ＡＡと局発光源２２２ＢＢを用いたが、同一の局発光源と図１０と同様の復号器を用いた局発光源であってもよい。但し、同期検波のための周波数変化を妨げないような構成とする必要がある。具体的には、復号器を透過後に、局発光の光周波数変化を行えばよい。

また、局発光は信号光を構成しうる光周波数からなる多波長光として、説明を加えているが、図７Ｂ及び図７Ｃに即した構成の場合は、単一の光周波数の光であってもよい。この場合、局発光毎に光を分岐しないため、光検波器は図７Ｂ、図７Ｃと同様に単一でよい。図７Ｂに即した構成であれば、チップ毎またチップの値毎の各バンドパスフィルタ２２５の出力を、チップの値に応じて、図１０の加減算器２２９と同様に加減算することになる。図７Ｃに即した構成であれば、チップに応じた中間周波数の電気信号を信号源２２１Ｂから出力して乗算器で乗算後に加減算する。ここで、乗算器での乗算は、加減算するために、少なくともチップの値毎に分けて乗算することになる。その他は本発明の他の実施例と同様である。

以上述べたように、本実施例では、信号光を構成するスペクトルチップの使用する光周波数を時間を違えて重ね合わせることが可能であるので、実施例９よりもスペクトル利用効率が向上でき、かっスペクトルチップ同士の、光レイヤでの秘匿性を向上できる効果がある。

＜検証例＞
ここで、本発明の光通信システムの１つの検証例を図１３に示す。送信器１００において、直接変調レーザダイオード１７１をパルスパターン発生器１７２で駆動し、その直接変調レーザダイオード１７１の出力光を強度変調器１８１において別のパルスパターン発生器１８２で変調することで信号光を作成する。周波数変化部１７０は、直接変調レーザダイオード１７１とパルスパターン発生器１７２で構成される。また、受信器２００において、局発光源としての直接変調レーザダイオード２４１を光周波数変化部１７０のパルスパターン発生器１７２で駆動し、その直接変調レーザダイオード２４１から出力する局発光を信号光と混合器２４２で混合し、混合器２４２で得られた混合光を光検波器２４３で光電変換し、光検波器２４３の出力する電気信号からバンドパスフィルタ２４４で中間周波数ｆ_IFの電気信号を抽出し、包絡線検波器２４６に入力させる同期受信部２４０を備えさせた。さらに、不適合器５００として、レーザダイオード５０１、パルスパターン発生器５０２、そのパルスパターン発生器５０２で発生したＮＲＺ信号（データ相当）によってレーザ５０１の出力光を強度変調する強度変調器５０３を用いた。

この検証用の光通信システムの構成では、同型同程度の電流を注入した直接変調レーザダイオード１７１と２４１が同じパルスパターン発生器１７２で駆動されているので、送信器１００から送信される信号光の光周波数と受信器２００の局発光の光周波数とは、周波数差が一定となる。この周波数差ｆ_IFを２．５ＧＨｚとなるように設定する。なお、パルスパターン発生器１７２で発生する変調信号は、１０パターンであり、パルスパターン発生器１８２で発生するデータ信号は１Ｇｂｉｔ／ｓの２⁷の擬似ランダムパターンである。不適合器５００から出力する妨害光の光周波数は変化せず一定である。信号光の中心周波数（無変調時周波数）と妨害光の光周波数は同一である。受信器２００のバンドパスフィルタ２４４の通過周波数は１．５ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚである。

信号光の光周波数変化幅を２０ＧＨｚとしたときの局発光と妨害光の光スペクトルを図１１に、信号光と妨害光のアイパターンを図１５に示す。図１４に示すように、妨害光と局発光は一部重なった周波数範囲を有する。このため、図１５(c)に示すように、信号光の光周波数変化に同期せずに検出しているときは、妨害光のアイ開口が観測できる。しかし、信号光の光周波数に同期して検出したときは、図１５(a)に示すように信号光のアイ開口は観測できるが、図１５(b)に示すようにこのときの妨害光のアイ開口は抑圧されている。

信号光の光周波数変化幅に対する妨害光の抑圧比を図１６に示す。バンドパスフィルタ２４４の通過幅が前記したように１．５ＧＨｚ〜３．５ＧＨｚと２ＧＨｚの場合の通過抑圧比の計算値（＝通過帯域幅／光周波数変動幅）と概ね一致した測定値の抑圧比が得られている。ここで、局発光のスペクトルがフラットであるため、簡易計算の前提である各光周波数成分に対する受信感度が概ね等しいことが成り立っている。

本発明の実施例１の光通信システムの構成を示すブロック図である。図１の光通信システムの作用説明図である。図１の光通信システムの動作波形図である。本発明の実施例２の送信器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例３の送信器の構成を示すブロック図である。図１の受信器の具体的構成を示す実施例４の説明図である。本発明の実施例５の受信器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例５の受信器の変形例の構成を示すブロック図である。本発明の実施例５の受信器の変形例の構成を示すブロック図である。本発明の実施例６の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例７の受信器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例９の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施例１０の受信器の構成を示すブロック図である。スペクトルチップの光周波数変化の説明図である。検証用の光通信システムの構成を示すブロック図である。図１０の光通信システムの局発光と妨害光の光スペクトル特性図である。図１０の光通信システムのアイパターンの特性図である。図１０の光通信システムの通過抑圧比の周波数特性図である。

符号の説明

１００，１００Ａ：送信器、１１０：光源、１１０Ａ：多波長光源、１２０，１２０Ａ：強度変調器、１３０，１３０Ａ，１４０，１５０：光周波数変化部、１６０：分散器、１７０：符号器、１８０：光周波数変化部兼変調器兼符号器
２００：受信器、２１０，２２０，２４０：同期受信部、２３０：逆分散器

Claims

データに応じて強度変調された信号光を送信する送信器と、該送信器から光伝送路を介して受信した前記信号光を光電変換して前記データを再生する受信器とを備える光通信システムにおいて、
前記送信器に、前記データの少なくとも１シンボル期間の中で前記信号光の光周波数を変化させる光周波数変化手段を具備させ、
前記受信器に、前記信号光の光周波数の変化に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を具備させたことを特徴とする光通信システム。
請求項１に記載の光通信システムにおいて、
前記送信器は、前記光周波数変化手段から出力する信号光に対して当該信号光の光周波数に応じて異なる遅延時間を付与する分散手段を具備し、
前記受信器は、前記同期受信手段の前段に、受信した信号光に対して前記分散手段および前記伝送路で付与された光周波数毎の遅延時間と逆の遅延時間を付与する逆分散手段を具備する、
ことを特徴とする光通信システム。
請求項１又は２に記載の光通信システムにおいて、
前記受信器を、前記信号光の光周波数の変化に同期して光周波数を変化する局発光を用いてコヒーレント検波する同期受信手段を有する受信器に置き換え、該同期受信手段に前記局発光に対して該局発光の光周波数に応じて異なる遅延時間を付与する局発分散手段を具備させた、
ことを特徴とする光通信システム。
請求項１又は２に記載の光通信システムにおいて、
前記受信器を、分散による光周波数に応じて異なる遅延時間を付与された前記信号光の光周波数に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を有する受信器に置き換えたことを特徴とする光通信システム。
データに応じて強度変調された光信号を送信する送信器において、前記データの少なくとも１シンボル期間中で前記信号光の光周波数を変化させる光周波数変化手段を備えたことを特徴とする送信器。
請求項５に記載の送信器において、
前記光周波数変化手段は、前記データによって強度変調される際、前、又は後の信号光の光周波数を変化させることを特徴とする送信器。
請求項５に記載の送信器において、
前記光周波数変化手段は、前記データを変調した駆動電流を直接レーザダイオードに印加し該レーザダイオードのチャープを用いて前記信号光の光周波数を変化させることを特徴とする送信器。
データの少なくとも１シンボル期間中で光周波数が変化する光信号を受信し光電変換して前記データを再生する受信器であって、前記光周波数の変化に応じて前記データを同期受信する同期受信手段を具備させたことを特徴とする受信器。
請求項８に記載の受信器において、
前記同期受信手段は、前記信号光を光周波数に応じて分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐した光をそれぞれ検波して電気信号を出力する第１の光検波手段と、該第１の光検波手段の出力電気信号から受信対象とする電気信号を前記信号光の光周波数の変化に同期して選択する選択手段とを具備することを特徴とする受信器。
請求項８に記載の受信器において、
前記同期受信手段は、前記信号光と前記信号光の光周波数の変化に同期して光周波数を変化する局発光とを混合する第１の混合手段と、該第１の混合手段で得られた混合光を光検波して電気信号を出力する第２の光検波手段と、該第２の光検波手段から出力する電気信号から中間周波数信号を取り出す第１のバンドパスフィルタと、該第１のバンドパスフィルタの出力信号をコヒーレント検波する第１のコヒーレント検波手段とを具備することを特徴とする受信器。
請求項８に記載の受信器において、
前記同期受信手段は、前記信号光と局発光とを混合する第２の混合手段と、該第２の混合手段で得られた混合光を光検波して電気信号を出力する第３の光検波手段と、前記信号光と前記局発光との光周波数差の変化に同期して電気信号を変化する第１の信号源と、該第１の信号源で発生した電気信号を入力することにより中心周波数が変化し前記第３の光検波手段から出力する電気信号から中間周波数信号を取り出す第２のバンドパスフィルタと、該第２のバンドパスフィルタの出力信号をコヒーレント検波する第２のコヒーレント検波手段とを具備することを特徴とする受信器。
請求項８に記載の受信器において、
前記同期受信手段は、前記信号光と局発光とを混合する第３の混合手段と、該第３の混合手段で得られた混合光を光検波して電気信号を出力する第４の光検波手段と、前記信号光と前記局発光との光周波数差の変化に同期して出力する電気信号の周波数を変化する第２の信号源と、前記第４の光検波手段から出力する電気信号と前記第２の信号源で発生した電気信号を乗ずることでコヒーレント検波する第３のコヒーレント検波手段とを具備することを特徴とする受信器。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
前記送信器は、所定の符号を構成する各チップの値に応じた強度又は強度差又は位相又は位相差で符号化された、複数の異なる光周波数の光からなる信号光を送信し、
前記受信器の前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生し、
前記分岐手段は、それぞれ分岐する複数の光周波数の光同士が、前記光周波数変化手段により変化する光周波数幅以上離れた光を分岐することを特徴とする光通信システム。
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
前記送信器は、所定の符号を構成する各チップの値に応じた強度又は強度差又は位相又は位相差で符号化された、複数の異なる光周波数の光からなる信号光を送信し、
前記受信器の前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ少なくともチップの値が等しい光周波数の光を同期受信の対象として前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生することを特徴とする光通信システム。
請求項５乃至７のいずれか１つに記載の送信器において、
前記周波数変化手段で光周波数が変化する信号光は、所定の符号を構成する各チップの値に応じた強度又は強度差又は位相又は位相差で符号化された複数の異なる光周波数の光からなることを特徴とする送信器。
請求項８に記載の受信器において、
前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生し、
前記分岐手段は、それぞれ分岐する複数の光周波数の光同士が、前記光周波数変化手段により変化する光周波数幅以上離れた光を分岐する、
ことを特徴とする受信器。
請求項８に記載の受信器において、
前記同期受信手段は、前記複数の異なる光周波数の光からなる光信号を光周波数毎に分岐し、又は前記複数の異なる光周波数の光からなる信号光を前記符号を構成するチップの値毎に少なくとも分岐する分岐手段を具備し、該分岐手段の出力をそれぞれ少なくともチップの値が等しい光周波数の光を同期受信の対象として前記信号光の光周波数の変化に応じて同期受信して前記データを再生することを特徴とする受信器。