JP2567680B2

JP2567680B2 - 光周波数多重伝送方式

Info

Publication number: JP2567680B2
Application number: JP63242056A
Authority: JP
Inventors: 裕司東; 宣柴田; 立田　　光廣
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-09-26
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPH0287841A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光通信に利用する。特に、光周波数多重伝送
方式における信号伝送品質の改善に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来例光周波数多重化伝送装置のブロック構
成図である。

光送信機１−１〜１−Ｍはそれぞれ発光周波数の異な
る光源を備え、互いに周波数の異なる搬送波光を用いて
信号を送信する。合波器２は、光信号機１−１〜１−Ｍ
の出力光を合波し、一本の光ファイバ３に出力する。

受信側にはスター型光結合器４が設けられ、光ファイ
バ３により伝送された光信号をＮ個の加入者装置に分配
する。加入者装置にはそれぞれ光受信機５−１〜５−Ｎ
が設けられる。

第５図は、合波器２の一例として、マッハツェンダ型
合波器を用いた構成を示す。マッハツェンダ型合波器は
スター型光結合器に比べて損失が少なく、これを多段に
接続することにより複数の光信号を合波できる。

第５図に示した例では、ポートP₁〜P₈にそれぞれ光周
波数f₁〜f₈の光を入射すると、これらの光が合波されて
ポートP₀から出力される。マッハツェンダ型合波器は５
〜10GHz程度の一定間隔で周期的な透過特性を示す。こ
のため、光周波数f₁〜f₈の間隔は一定でなければならな
い。

第６図はマッハツェンダ型合波器を用いた光周波数多
重伝送方式における伝送チャンネルの配置を示す。各伝
送チャンネルにはそれぞれ異なる光周波数が割り当てら
れ、その間隔は等しく設定される。

このような光周波数多重伝送方式では、伝送チャンネ
ルが一定の周波数間隔で配置されているため、四波混合
過程によって発生する光が相互チャンネル間干渉を引き
起こす。これについては、シバタ他、エレクトロニクス
・レターズ第22巻第12号第675〜677頁、1986年（N.Shib
ata et al.,Electron.Lett.Vol.22,No.12,pp.675−677,
1986）に詳しく説明されている。

第７図は四波混合過程を説明する図である。

四波混合過程とは、非線形光学効果のひとつであり、
第７図（ａ）に示されているような等間隔に配列された
信号列において、例えば第７図（ｂ）に示す４番目、６
番目および７番目の三つの伝送チャンネルの信号光によ
って、１、２、３、５、８、９および10番目の伝送チャ
ンネルに相当する周波数に新たに光信号が発生する現象
をいう。現実には、すべての１〜Ｍ番目についてのすべ
ての組み合わせに対して同様の光信号が発生し、これが
相互チャンネル間干渉の原因となり、クロストークが生
じる。

一般に、三つの光周波数f_i、f_j、f_kを搬送波とし、一
本の光ファイバにより光信号を伝送すると、 f_ijk＝f_i＋f_j−f_k で表される光周波数f_ijkで四波混合光が発生する。ま
た、この四波混合光の光電力P_ijkは、と表される。ただし、ｎは光ファイバコアの屈折率、λ
は波長、ｃは光速、X₁₁₁₁は三次の非線形感受率、P_i、P
_j、P_kは入力光電力、A_effは光ファイバの実効断面積、
Ｌは光ファイバ長、αは光減衰定数、Ｄは入力光周波数
の二つが同じ場合にはＤ＝３、同じものがない場合には
Ｄ＝６となる係数、Δβは伝搬定数差である。Δβは、で表される。ここで、 Δf_ik＝|f_i−f_k| Δf_jk＝|f_j−f_k| であり、D_cは光ファイバの色分散値、（dD_c/dλ）は分
散スロープ値である。

このような相互チャンネル間干渉を防ぐ方法として
は、チャンネルあたりの入力光電力を制限する方法や、
チャンネル間の周波数間隔を広げる方法が知られてい
る。

入力光電力を制限する方法については、ワーツ他、エ
レクトロニクス・レターズ第22巻第16号第873〜875頁、
1986年（R.G.Waarts et al.,Electron.Lett.,Vol.22,N
o.16,pp.873−875,1986）に詳しく説明されている。ま
た、周波数間隔を広げる方法については、シバタ他、IE
EEジャーナル・オブ・クウォンタム・エレクトロニクス
第QE−23巻第７号第1205〜1210頁、1987年（N.Shibata
et al.,IEEE J. Quantum Electron.,Vol.QE−23,No.7,p
p.1205−1210,1987）に詳しく説明されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、入力光電力を制限する方法では、伝送レベル
が小さくなるため、伝送距離が短くなり、加入者への分
岐数が少なくなる欠点があった。

また、周波数間隔を広げる方法では、チャンネル間隔
を140GHz程度にする必要があり、マッハツェンダ型合波
器を使用することができない。このためスター型光結合
器を使用するが、そのため損失が大きくなり、伝送距離
が短くなる欠点があった。

本発明は、以上の問題点を解決し、相互チャンネル間
干渉が小さく、しかも伝送距離を長くとることのできる
光周波数多重伝送方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光周波数多重伝送方式は、三以上の光送信機
が複数の群に分類され、同一の群に属する光送信機には
互いに一定の周波数間隔Δｆだけ異なる光周波数が割り
当てられ、隣接する群の低群に割り当てられる最大光周
波数と高群に割り当てられる最小光周波数との間の周波
数間隔は周波数間隔Δｆを越える値Δf_gに設定され、群
内の光送信機の出力光についてはマッハツェンダ型合波
器により合波し、このマッハツエンダ型合波器の出力光
を光結合器により合波することを特徴とする。

〔作用〕

複数の伝送チャンネルを周波数間隔Δｆで配置してひ
とつの群を形成し、周波数的に隣接している群の間の伝
送チャンネルの周波数間隔はΔｆより大きくとる。

これにより、同じ群内の伝送チャンネルについては、
マッハツェンダ型合波器を使用して合波できる。個々の
マッハツェンダ型合波器に入力される光周波数の数が減
るため、入力光電力を制限することなく四波混合過程に
よる発光を削減できる。

また、群と群との間で伝送チャンネルを合波するに
は、周波数間隔Δf_gが広いのでマッハツェンダ型合波器
は使用できず、光結合器を使用しなければならない。し
かし、合波する伝送チャンネル数が少なく、その損失は
小さい。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例光周波数多重伝送装置のブロッ
ク構成図である。

この実施例装置は、互いに周波数の異なる搬送波光を
用いて信号を送信する三以上の光送信機１−１〜１−Ｍ
と、この光送信機１−１〜１−Ｍの出力光を合波する合
波器２と、この合波器２の出力光を伝送する光ファイバ
３と、受信側にはスター型光結合器４が設けられ、この
光伝送路により伝送された信号を受信する光受信機５−
１〜５−Ｎとを備える。光ファイバ３と光受信器５−１
〜５−Ｎとの間には、伝送された光信号を各光受信器５
−１〜５−Ｎに分配するスター型光結合器４が設けられ
る。

光送信機１−１〜１−Ｍは複数ｎの群に分類され、同
一群に属する光送信機には互いに一定の周波数間隔Δｆ
だけ異なる光周波数が割り当てられ、ひとつの群に割り
当てられる最大光周波数と他の群に割り当てられる最小
光周波数との間の周波数間隔は周波数間隔Δｆを越える
値Δf_gに設定される。

合波器２は、群毎にその群に属する光送信機の出力光
を合波する複数のマッハツェンダ型合波器21−１〜21−
ｎと、この複数のマッハツェンダ型合波器21−１〜21−
ｎの出力光を合波する光結合器22とを含む。

第２図は光送信機１−１〜１−Ｍに伝送チャンネルと
して割り当てられた光周波数の分布を示す。

ここで、光送信機１−１〜１−ＭをＬ個ずつｎ群に分
類する場合を例に説明する。ただしＭ＝Ｌ×ｎとする。

光送信機１−１〜１−Ｌには、周波数間隔がΔｆの光
周波数f₁〜f_Lがそれぞれ割り当てられ、これらの光送信
機１−１〜１−Ｌが第一の群を形成する。Δｆの値はマ
ッハツェンダ型合波器によって定まる値であり、ここで
は、マッハツェンダ型合波器21−１〜21−ｎについてす
べて同じ値であるとする。

光送信機１−（Ｌ＋１）〜１−2Lにも同様に、周波数
間隔がΔｆの光周波数f_L+1〜f_2Lがそれぞれ割り当てら
れる。ただし、 f_L+1−f_L＝Δf_g＞Δｆである。以下同様に、ｎ組の群が形成される。

マッハツェンダ型合波器21−１は光送信機１−１〜１
−Ｌの出力光を合波し、マッハツェンダ型合波器21−２
は光送信機１−（Ｌ＋１）〜１−2Lの出力光を合波す
る。以下同様にして、マッハツェンダ型合波器21−ｎは
光送信機１−｛（ｎ−１）Ｌ＋１｝〜１−Ｍの出力光を
合波する。

ここで、光ファイバ３の終端におけるｍ番目の伝送チ
ャンネルの相互チャンネル干渉量（S/C）_ｍについて説
明する。光ファイバ３の入力光電力をP_inとし、この入
力光電力P_inに対して発生する四波混合光の光周波数をf
_igkとする。この光周波数f_igkがｍ番目の伝送チャンネ
ルに重畳するすべての組み合わせに対して、その四波混
合光の光電力P_igkの総和を（ΣP_ijk）_ｍとする。このと
き、相互チャンネル干渉量（S/C）_ｍは、で表される。ただし、αは光減衰定数、Ｌは光ファイバ
長である。

第３図に、群内の伝送チャンネル数をパラメータとし
て、群間隔Δf_gと、重畳する四波混合光の光電力の総和
（ΣP_ijk）_ｍが最も大きくなる伝送チャンネルの相互チ
ャンネル干渉量S/Cとの関係を示す。

第３図に示したように、群間隔Δf_gを大きくすること
により相互チャンネル干渉量S/Cが大きくなり（干渉が
少なくなり）、伝送品質の劣化を防ぐことができる。こ
こで、周波数間隔Δｆが各群で同じであり、かつΔf_gの
値がΔｆの整数倍の場合には、伝送される光信号の光周
波数配置は一定間隔の光周波数の一部を除いたものとな
る。このような場合でも、群間隔が大きいことから、四
波混合光による干渉光が減少し、伝送品質の劣化は小さ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光周波数多重伝送方式
は、伝送レベルを低下させることなく、四波混合光によ
る干渉光を減少させることができる。したがって、高品
質の通信が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例光周波数多重伝送装置のブロック
構成図。第２図は光送信機に割り当てられる光周波数の分布を示
す図。第３図は群間隔Δf_gと相互チャンネル干渉量S/Cとの関
係を示す図。第４図は従来例光周波数多重化伝送装置のブロック構成
図。第５図はマッハツェンダ型合波器を示す図。第６図はマッハツェンダ型合波器を用いた光周波数多重
伝送方式における伝送チャンネルの配置を示す図。第７図は四波混合過程を説明する図。１−１〜１−Ｍ……光送信機、２……合波器、３……光
ファイバ、４……スター型光結合器、５−１〜５−Ｎ…
…光受信機、21−１〜21−ｎ……マッハツェンダ型合波
器、22……光結合器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−47623（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥＪＯＵＲＡＮＡＬＯＦＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，Ｖｏｌ，ＱＥ−23，Ｎｏ．７, 1987，Ｐ．1205−1210

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに周波数の異なる搬送波光を用いて信
号を送信する三以上の光送信機と、この三以上の光送信機の出力光を合波する合波器と、この合波器の出力光を伝送する光伝送路と、この光伝送路により伝送された信号を受信する光受信機
とを備えた光周波数多重伝送方式において、上記三以上の光送信機が複数の群に分類され、同一の群に属する光送信機には互いに一定の周波数間隔
Δｆだけ異なる光周波数が割り当てられ、隣接する群の低群に割り当てられる最大光周波数と前記
隣接する群の高群に割り当てられる最小光周波数との周
波数間隔が上記周波数間隔Δｆを越える値（Δf_g）に設
定され、上記合波器は、群毎にその群に属する光送信器の出力光を合波する複数
のマッハツェンダ型合波器と、この複数のマッハツェンダ型合波器の出力光を合波する
光結合器とを含むことを特徴とする光周波数多重伝送方式。