JP2016171444A - 光送受信装置、及び、光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 装置を小型化しつつ、送信時、受信時における波長選択が制限されない光送受信装置を実現する。
【解決手段】 異なる出力ポートと、前記出力ポート毎に接続される波長可変レーザを備える波長可変光源と、前記出力ポートの一方と接続され、前記波長可変光源からの第1波長光を変調し第１の光信号として出力する光変調器と、前記出力ポートの他方と接続され、前記波長可変光源からの第２波長光を外部から入力した第２の光信号を干渉させて受信する受光器と、前記波長可変レーザに対し、前記第１波長光と、前記第１の波長と異なる第２波長光を同時に出力させる制御部と、を備える光送受信装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光信号の受信にコヒーレント光検波を用いる光送受信装置に関する。

近年の通信トラフィック増大に伴い、デジタルコヒーレント光送受信装置の実用化が進んでいる。デジタルコヒーレント光送受信装置は、コヒーレント光検波を用いることで受信時の光信号の感度が高くなり、また波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexer）信号の分解能が向上する。このため光通信システムにおいて、伝送路の長延化、および、波長多重信号の更なる多重化が可能となる。

このようなコヒーレント光送受信装置は、装置内の送信側及び受信側のそれぞれに波長可変光源を有する。送信側は、第１の波長可変光源により任意の波長の光信号を出力し、受信側は、波長多重された光信号Ｐsigと、第２の波長可変光源が出力した光を干渉させ、光信号Ｐsigの中から特定の波長を選択して受信する。これによりコヒーレント光送受信装置は、送信側及び受信側のそれぞれで波長多重信号の送受信を実現している。

一方、光通信システムでは、システムを構成する各装置で小型化が求められており、コヒーレント光送受信装置でも様々な試みがなされている。

特許文献１〜３には、１つの波長可変光源で送信用光源の機能、及び、コヒーレント受光器用の局部発振光源の機能を持たせることが記載されている。

特許第２７３３１２０号公報 特開２００７−４９５９７号公報 特開昭６３−５９１２５号公報

しかしながら、特許文献１には、１つの波長可変光源で送信用光源の機能、及び、コヒーレント受光器用の局部発振光源の機能を持たせるための具体的な構成が記載されていない。特許文献２又は３は、波長可変光源からの光を光スイッチ／分岐回路で送信用、コヒーレント受光器用に切り替えるため、送信用と、受信用で同時に異なる光波長を用いることができず、波長選択に制限がある。

このように、装置を小型化しつつ、送信時、受信時における波長選択が制限されないコヒーレント光送受信装置の実現が望まれている。

本発明の目的は、上記課題を解決するための技術を提供することにある。

本発明の光送受信装置は、２つの出力ポートと、前記出力ポート毎に接続される波長可変レーザを備える波長可変光源と、前記出力ポートの一方と接続され、前記波長可変光源からの第1波長光を変調し第１の光信号として出力する光変調器と、前記出力ポートの他方と接続され、前記波長可変光源からの第２波長光を外部から入力した第２の光信号を干渉させて受信する受光器と、前記波長可変レーザに対し、前記第１波長光と、前記第１の波長と異なる第２波長光を同時に出力させる制御部と、を備える光送受信装置。

本発明の光通信システムは、上記に記載の光送受信装置を含む端末装置と、前記端末装置と光信号の送受信を行う局舎装置と、を備える。

本発明は、装置を小型化しつつ、送信時、受信時における波長選択が制限されない光送受信装置を実現する。

第１の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。 光送受信装置の制御部の構成を示すブロック図である。 波長可変光源の構成を示すブロック図である。 ＳＳＧ−ＤＢＲレーザの構成を示す断面図である。 第２の実施形態に係る光通信システムの構成を示すブロック図である。

第１の実施形態に係る光送受信装置について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る光送受信装置の構成を示すブロック図である。光送受信装置１０は、光変調器２１、波長可変光源２２、受光器２３、制御部３０を備える。

波長可変光源４０は、異なる出力ポートを備え、それぞれの出力ポートから波長（λ１）と、波長（λ２）の光信号を出力する。また、波長可変光源４０は、出力ポートから出力される光の波長を変えることができ、出力ポート毎に同時に異なる波長光を出力する、あるいは、同時に同じ波長光を出力することが可能である。波長可変光源４０の出力ポートの一方は、送信用の光変調器２１に接続され、出力ポートの他方は、受光器２３に接続される。図１の例では、２つの出力ポートの例を示したが、出力先に応じて出力ポート数を増やしてもよい。

光変調器２１は、制御部３０による光変調器の駆動信号に基づいて、波長可変光源４０からの出力光を光信号に変換して出力する。光変調器２１は、例えば、ＬＮ（lithium Niobate）変調器を用いることができる。受光器２３は、波長可変光源４０が出力した出力光と、外部から入力した光信号とを干渉させて受信するコヒーレント検波機能を有する。例えば、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexer）された波長（λ２、λ３、λ４、λ５）の光信号が受光器２３に入力され、波長可変光源４０から波長（λ２）の光信号が受光器２３に入力され、干渉して波長（λ２）の光信号が受信される。

制御部３０は、光変調器２１、波長可変光源４０、受光器２３をそれぞれ制御する機能を有する。図２は、制御部３０の構成を示すブロック図である。制御部３０は、光変調器駆動回路３１、制御回路３２、及び、信号処理回路３３を備える。信号処理回路３３は、外部から入力したデジタル電気信号をアナログ電気信号に処理して光変調器駆動回路３１及び制御回路３２に出力する。また、信号処理回路３３は、受光器２３から入力したアナログ電気信号をデジタル信号に処理して外部に出力する機能を有する。光変調器駆動回路３１は、信号処理回路３３からのアナログ電気信号を増幅し、波長可変光源４０の出力光が、当該アナログ電気信号に応じた光信号となるように光変調器２１を駆動する。制御回路３２は、信号処理回路３３からのアナログ電気信号に基づき波長可変光源４０から出力する光を所定の波長に可変し出力させる機能をする。

なお、制御部３０が備える各部の実現手段は、特に限定されない。すなわち、制御部３０は、物理的に結合した一つのパッケージにより実現されてもよく、物理的に分離した二つ以上のＩＣを有線又は無線で接続し、これら複数のＩＣにより実現してもよい。

次に、第１の実施形態の光送受信装置に用いる波長可変光源について説明する。図３は、波長可変光源の構造を示すブロック図である。波長可変光源４０は、波長可変レーザ４１、波長可変レーザ４２を備える。波長可変レーザ４１、４２は、波長可変光源４０の２つの出力ポートにそれぞれ接続される。また、波長可変レーザ４１、４２は、制御部からの制御信号により、それぞれ独立して波長を可変し出力する。これにより、波長可変光源４０は、２つの出力ポートから同時に異なる、又は、同時に同じ波長を出力することができる。
図３の例では、波長可変レーザ４１は、送信用としての波長（λ１）の無変調の光信号を光変調器に出力する。また、波長可変レーザ４２は、受信用としての波長（λ２）の光信号を受光器に出力する。

次に、波長可変光源４０に用いる波長可変レーザ４１、４２の一例を示す。波長可変レーザ４１は、例えば、ＳＳＧ−ＤＢＲ（SuperStructure Grating Distributed Bragg Reflector）レーザを用いることができる。ＳＳＧ−ＤＢＲレーザは、電流注入によりＳＳＧ−ＤＢＲの反射スペクトル群を動かすことで、制御電流値の組合せにより、波長帯域の中から所望の波長を瞬時に出力するレーザである。ＳＳＧ−ＤＢＲレーザは、１素子で複数の異なる波長を出力することができ、異なる波長のＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザをアレイ状に配置して形成する波長可変レーザと比較して、波長可変レーザの素子面積を小さくできる。このため波長可変光源４０の大きさを小型化することができる。

図４は、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザの構成を示す断面図である。図４に示すように、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ５１は、光増幅器５５、第１ＳＳＧ−ＤＢＲ５６、活性層５７、位相調整領域５８及び第２ＳＳＧ−ＤＢＲ５９を備える。光増幅器５５と活性層５７は、出力調整領域であり、出力調整領域に電流を流すことでＳＳＧ−ＤＢＲレーザの出力強度を調整する。位相調整領域５８と第１ＳＳＧ−ＤＢＲ５６、第２ＳＳＧ−ＤＢＲ５９は、波長調整領域であり、波長調整領域に電流を流すことで波長を調整する。位相調整領域５８は、発振光の縦モードの制御に用いられる。

第１ＳＳＧ−ＤＢＲ５６と、第２ＳＳＧ−ＤＢＲ５９は、回折格子を有し、回折格子のピッチ変化により反射特性として波長軸上に複数のピークが形成される。第１ＳＳＧ−ＤＢＲ５６と第２ＳＳＧ−ＤＢＲ５９は、反射ピーク間隔が異なるため、第１ＳＳＧ−ＤＢＲ５６と第２ＳＳＧ−ＤＢＲ５９のピークが一致する点でレーザ発振が生じる。第１ＳＳＧ−ＤＢＲ５６、及び、第２ＳＳＧ−ＤＢＲ５９への電流注入により反射スペクトルをシフトさせ、各ＳＳＧ−ＤＢＲにおける反射ピークの組合せを変えることで波長の変化を大きくできる。また、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザの調整速度は、電流注入によるＳＳＧ−ＤＢＲのバーニャ効果によりナノ秒レベルの高速な波長切り替えが可能となる。

波長可変レーザ４１、４２は、ＳＳＧ−ＤＤＢレーザに限られるものではなく、例えば、ＳＧ−ＤＢＲレーザ（Sampled Grating Distributed Bragg Reflector）レーザを用いることができる。ＳＧ−ＤＢＲレーザは、ＳＧ−ＤＢＲ領域が、一対の回折格子部と非回折格子部からなる部分を一周期として複数周期繰り返した構造を備える。ＳＧ−ＤＢＲ領域への電流注入によるバーニャ効果によって所望の波長に変化させ、かつ、高速な波長切り替えが可能である。ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ、ＳＧ−ＤＢＲレーザのように、異なる周期の回折格子への電流注入によるバーニア効果を利用する波長可変レーザを用いることで、波長可変光源の小型化に寄与することができる。

また波長可変レーザ４１、４２は、異なる周期の回折格子への電流注入によるバーニア効果を利用する波長可変レーザ以外でも、１波長当たりの素子面積を削減できる素子であれば、適用可能である。

第１の実施形態によれば、装置を小型化しつつ、送信時、受信時における波長選択が制限されない光送受信装置を実現することができる。

その理由は、異なる出力ポートと、出力ポート毎に接続される波長可変レーザを備える波長可変光源と、出力ポートの一方と接続され、波長可変光源からの第1波長光を変調し第１の光信号として出力する光変調器と、出力ポートの他方と接続され、波長可変光源からの第２波長光を外部から入力した第２の光信号を干渉させて受信する受光器と、波長可変レーザに対し、第１波長光と、第１の波長と異なる第２波長光を同時に出力させる制御部と、を備えるからである。

第１の実施形態の光送受信装置は、異なる出力ポートと、出力ポート毎に接続される波長可変レーザを備える波長可変光源を用いて波長可変光源を１つにすることで、波長可変光源に関わる周辺回路が集約化され、小型化、部品点数の削減に寄与できる。

また、波長可変光源に異なる周期の回折格子への電流注入によるバーニア効果を利用する波長可変レーザを用いることで、波長可変光源の小型化に寄与できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る光通信システムについて、図５を用いて説明する。図５は第２の実施形態に係る光通信システムの構成を示す概念図である。図５に示すように、光通信システム６０は、端末装置７０及び局舎装置８０を備え、端末装置７０と局舎装置８０は、光通信により接続される。また、端末装置７０には、第１の実施形態の光送受信装置１０が設置され、局舎装置８０と光送受信を行う。

送信側と受信側に異なる波長λｍ（ｍは１以上の整数）、λｎ（ｎは１以上の整数）を送り込むことが可能です。よって光送受信装置は、送受異なる波長を選択することが可能となり、ネットワーク構築の容易性に寄与することができる。例えば、Ａ社装置の送信側がλｍ、これと繋がるＢ社装置の送信がλｎ（ｍ≠ｎ）しか選択できない場合、Ａ社装置は受信側にλｎを選択することで、Ｂ社との接続が可能となる。

以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０ 光送受信装置
２１ 光変調器
２３ 受光器
３０ 制御部
３１ 光変調器駆動回路
３２ 制御回路
３３ 信号処理回路
４０ 波長可変光源
４１ 波長可変レーザ
４２ 波長可変レーザ
５１ ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ
５５ 光増幅器
５６ 第１ＳＳＧ−ＤＢＲ
５７ 活性層
５８ 位相調整領域
５９ 第２ＳＳＧ−ＤＢＲ
６０ 光通信システム
７０ 端末装置
８０ 局舎装置

Claims (4)

1. 異なる出力ポートと、前記出力ポート毎に接続される波長可変レーザを備える波長可変光源と、
   前記出力ポートの一方と接続され、前記波長可変光源からの第１波長光を変調し第１の光信号として出力する光変調器と、
   前記出力ポートの他方と接続され、前記波長可変光源からの第２波長光を外部から入力した第２の光信号を干渉させて受信する受光器と、
   前記波長可変レーザに対し、前記第１波長光と、前記第１の波長と異なる前記第２波長光を同時に出力させる制御部と、
   を備える光送受信装置。
2. 前記波長可変レーザは、異なる周期の回折格子への電流注入によるバーニア効果を利用する、請求項１に記載の光送受信装置。
3. 前記波長可変レーザが、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ、又は、ＳＧ−ＤＢＲ半導体レーザである、請求項２に記載の光送受信装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の光送受信装置を含む端末装置と、
   前記端末装置と光信号の送受信を行う局舎装置と、
   を備える光通信システム。

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