JP2661136B2 - 光中継器 - Google Patents
光中継器Info
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- JP2661136B2 JP2661136B2 JP63124298A JP12429888A JP2661136B2 JP 2661136 B2 JP2661136 B2 JP 2661136B2 JP 63124298 A JP63124298 A JP 63124298A JP 12429888 A JP12429888 A JP 12429888A JP 2661136 B2 JP2661136 B2 JP 2661136B2
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- Japan
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- signal
- optical amplifier
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- repeater
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光増幅器を用いた光中継器に関する。
長距離大容量の光ファイバ通信の進展に伴って、比較
的狭い地域内に複数の端局を持ち、この端局間を光ファ
イバで結び高度な情報伝送を行う光LANの構想が迅速に
実用化に向けて進展している。光LANの構成のひとつと
して、第４図（ａ）に示した様なループ形の光LANがあ
る。第４図（ｂ）は本図（ａ）のLANにおける端局２の
構成を示す図である。ループ形光LANでは主局１及び複
数の端局２がループ状に光ファイバにより接続され、主
局１又は端局２から発せられた光信号は同一方向にルー
プ状光ファイバを伝送する。各端局２においては方向性
結合器３により伝送されてきた光信号を分岐し、受光器
４により光信号を検波する。また、端局２において発生
した情報は半導体レーザ５により光信号に変換され、方
向性結合器３により光ファイバループに送り込まれる。
的狭い地域内に複数の端局を持ち、この端局間を光ファ
イバで結び高度な情報伝送を行う光LANの構想が迅速に
実用化に向けて進展している。光LANの構成のひとつと
して、第４図（ａ）に示した様なループ形の光LANがあ
る。第４図（ｂ）は本図（ａ）のLANにおける端局２の
構成を示す図である。ループ形光LANでは主局１及び複
数の端局２がループ状に光ファイバにより接続され、主
局１又は端局２から発せられた光信号は同一方向にルー
プ状光ファイバを伝送する。各端局２においては方向性
結合器３により伝送されてきた光信号を分岐し、受光器
４により光信号を検波する。また、端局２において発生
した情報は半導体レーザ５により光信号に変換され、方
向性結合器３により光ファイバループに送り込まれる。
この様なループ形光LANでは、送信された光信号は各
端局に達するまでの間に光ファイバの伝送損失及び途中
の各端局２の方向性結合器３における分岐損失等を受
け、減衰する。その減衰の程度は端局２の数が増すほど
大きくなる。この様な光信号の減衰を補うために、従来
のループ形光LANでは、各端局２間において、光の増幅
器６が必要とされていた。即ち、ループ形光LANでは各
端局２の受光器４と半導体レーザ５、及びこれ以外に光
増幅器６の３種類の光デバイス、更にその駆動装置が必
要とされ、構成が比較的複雑なものになっていた。
端局に達するまでの間に光ファイバの伝送損失及び途中
の各端局２の方向性結合器３における分岐損失等を受
け、減衰する。その減衰の程度は端局２の数が増すほど
大きくなる。この様な光信号の減衰を補うために、従来
のループ形光LANでは、各端局２間において、光の増幅
器６が必要とされていた。即ち、ループ形光LANでは各
端局２の受光器４と半導体レーザ５、及びこれ以外に光
増幅器６の３種類の光デバイス、更にその駆動装置が必
要とされ、構成が比較的複雑なものになっていた。
本発明の目的は構成が簡単で、より安価な光ファイバ
通信網を構築することのできる光中継器を提供すること
にあり、本光中継器はループ形光LANの構成を簡単化な
らしめるその端局としても使用できるものである。
通信網を構築することのできる光中継器を提供すること
にあり、本光中継器はループ形光LANの構成を簡単化な
らしめるその端局としても使用できるものである。
本発明による光中継器の特徴は、半導体ダブルヘテロ
構造光増幅器と、この光増幅器に振幅変調された光信号
を入力する手段と、前記光増幅器に直流バイアスを加え
る第１の電気回路とを備えた光中継器において、前記光
信号よりも低い周波数またはビットレートの正弦波また
はパルス状の第二の信号を電流として前記光増幅器に加
える第２の電気回路を備え、前記光増幅器の光学利得を
変化させることで前記入力光信号に前記第二の信号を重
畳させることを特徴とする。さらに限定すれば、前記光
増幅器の光入力側に光分岐回路とこの光分岐回路により
分岐された光信号を受光する受光器とを備えたこと、ま
たは、前記光増幅器に入力する光信号の振幅に応じて微
小に変化する前記光増幅器の端子間電圧をモニタする検
波回路を備えたことを特徴としている。
構造光増幅器と、この光増幅器に振幅変調された光信号
を入力する手段と、前記光増幅器に直流バイアスを加え
る第１の電気回路とを備えた光中継器において、前記光
信号よりも低い周波数またはビットレートの正弦波また
はパルス状の第二の信号を電流として前記光増幅器に加
える第２の電気回路を備え、前記光増幅器の光学利得を
変化させることで前記入力光信号に前記第二の信号を重
畳させることを特徴とする。さらに限定すれば、前記光
増幅器の光入力側に光分岐回路とこの光分岐回路により
分岐された光信号を受光する受光器とを備えたこと、ま
たは、前記光増幅器に入力する光信号の振幅に応じて微
小に変化する前記光増幅器の端子間電圧をモニタする検
波回路を備えたことを特徴としている。
光LANでは一般に主局１から発せられる光信号の方
が、各端局２から発せられる光信号よりもはるかに情報
量が多い。従って、端局２からの光信号の周波数又はビ
ットレートは、主局１からの光信号のそれに比べはるか
に低い。この様な場合主局１から送られてくる光をその
まま搬送波として使い、この光を低速変調することによ
って、同一の光に周波数成分の異なる２つ以上の信号を
重畳させることができる。この様な伝送方式は光増幅器
６を各端局２（光中継器）に用いることにより実現でき
る。即ち、光増幅器６に高速変調された光信号を入力
し、その増幅率を低速で変調することにより、光増幅器
６からの光出力は入力信号に低速の振幅変調が重畳され
たものとなる。また、この様な光増幅器６を各端局２に
使用することにより、各端局２において半導体レーザ５
は不要となる他、各端局２間において光増幅器６は不必
要となる。また、上記と同様の構成は長距離光ファイバ
通信用の光中継器としても使用できるものである。
が、各端局２から発せられる光信号よりもはるかに情報
量が多い。従って、端局２からの光信号の周波数又はビ
ットレートは、主局１からの光信号のそれに比べはるか
に低い。この様な場合主局１から送られてくる光をその
まま搬送波として使い、この光を低速変調することによ
って、同一の光に周波数成分の異なる２つ以上の信号を
重畳させることができる。この様な伝送方式は光増幅器
６を各端局２（光中継器）に用いることにより実現でき
る。即ち、光増幅器６に高速変調された光信号を入力
し、その増幅率を低速で変調することにより、光増幅器
６からの光出力は入力信号に低速の振幅変調が重畳され
たものとなる。また、この様な光増幅器６を各端局２に
使用することにより、各端局２において半導体レーザ５
は不要となる他、各端局２間において光増幅器６は不必
要となる。また、上記と同様の構成は長距離光ファイバ
通信用の光中継器としても使用できるものである。
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
〔実施例１〕 第１図は本発明の第１の実施例である光中継器の構成
図である。光増幅器６と光分岐回路７と受光器４とから
構成されている。光増幅器６はInGaAsP系の半導体ダブ
ルヘテロ構造を成し、開された両端面に反射率0.1％の
無反射コーティングを施してある。受光器４はInGaAsア
バランシェフォトダイオード（APD）である。光増幅器
６には直流バイアスを加える電気回路８と、正弦波の信
号電流を直流バイアスに重畳して加える変調回路９が接
続されている。
図である。光増幅器６と光分岐回路７と受光器４とから
構成されている。光増幅器６はInGaAsP系の半導体ダブ
ルヘテロ構造を成し、開された両端面に反射率0.1％の
無反射コーティングを施してある。受光器４はInGaAsア
バランシェフォトダイオード（APD）である。光増幅器
６には直流バイアスを加える電気回路８と、正弦波の信
号電流を直流バイアスに重畳して加える変調回路９が接
続されている。
第２図は光増幅器６の横断面図である。この光増幅器
は、ｎ−InP基板11及びこの基板11上に積層された積層
構造とでなる半導体ウェハと、この半導体ウェハの上下
に設けられた電極16,17と、半導体ウェハの両端面に施
された無反射コーティングであるSiN膜18,19とからな
る。基板11上の半導体積層構造は厚さ３μｍのｎ−InP
バッファ層12と、波長組成1.58μm,厚さ0.3μｍのノン
ドープInGaAsP活性層13と、厚さ２μｍのｐ−InPクラッ
ド層14と、厚さ0.5μｍのp+−InGaAsPキャップ層15とか
らなる。この光増幅器６に順方向の直流バイアスを加え
ることにより、一方の端面から入射した光信号Pinは活
性層13により増幅され、他方の端面からPoutとして出射
する。本光増幅器は活性層13の波長組成を1.58μｍとし
たから、波長1.5μｍ帯の光だけに増幅作用を有する。
は、ｎ−InP基板11及びこの基板11上に積層された積層
構造とでなる半導体ウェハと、この半導体ウェハの上下
に設けられた電極16,17と、半導体ウェハの両端面に施
された無反射コーティングであるSiN膜18,19とからな
る。基板11上の半導体積層構造は厚さ３μｍのｎ−InP
バッファ層12と、波長組成1.58μm,厚さ0.3μｍのノン
ドープInGaAsP活性層13と、厚さ２μｍのｐ−InPクラッ
ド層14と、厚さ0.5μｍのp+−InGaAsPキャップ層15とか
らなる。この光増幅器６に順方向の直流バイアスを加え
ることにより、一方の端面から入射した光信号Pinは活
性層13により増幅され、他方の端面からPoutとして出射
する。本光増幅器は活性層13の波長組成を1.58μｍとし
たから、波長1.5μｍ帯の光だけに増幅作用を有する。
第１図に示した光中継器においては、送信されてきた
パルス状光信号を光分岐回路７により２分し、一方を受
光器４により受光検波する。また他方は光増幅器６への
入力光Pinとして導かれる。光増幅器６においては電気
回路８から一定の直流バイアスが加えられることによっ
て、入力信号Pinは一定の増幅を受け、出力光Poutとし
て次段の光中継器に送られる。一方、中継器または中継
局自体で発生した情報の信号は、アナログ信号電流とし
て、変調回路９によって光増幅器６に加えられる。その
結果、光増幅器６からの光出力Poutは、増幅されたパル
ス信号にアナログ信号が重畳されたものとなる。但し、
アナログ信号の周波数は、パルス信号のビットレートに
比べ、十分低く設定される。なぜならば、他局において
本光中継器からの光信号を受光検波するに当って、両信
号の周波数が大きく異なっておることは両信号の分離の
ために必要だからである。
パルス状光信号を光分岐回路７により２分し、一方を受
光器４により受光検波する。また他方は光増幅器６への
入力光Pinとして導かれる。光増幅器６においては電気
回路８から一定の直流バイアスが加えられることによっ
て、入力信号Pinは一定の増幅を受け、出力光Poutとし
て次段の光中継器に送られる。一方、中継器または中継
局自体で発生した情報の信号は、アナログ信号電流とし
て、変調回路９によって光増幅器６に加えられる。その
結果、光増幅器６からの光出力Poutは、増幅されたパル
ス信号にアナログ信号が重畳されたものとなる。但し、
アナログ信号の周波数は、パルス信号のビットレートに
比べ、十分低く設定される。なぜならば、他局において
本光中継器からの光信号を受光検波するに当って、両信
号の周波数が大きく異なっておることは両信号の分離の
ために必要だからである。
第１の実施例である光中継器に波長1.55μm,速度1.2G
b/sのパルス変調された光信号（平均パワー;25dBm）を
入力した結果、光増幅器６の増幅率として23dBを得るこ
とができた。また、光増幅器６を変調回路９によって、
入力光信号のビットレートよりも十分低い32MHzで変調
した。変調度は約30％である。その結果1.2Gb/sのパル
ス信号に32MHzのアナログ信号が重畳された光出力が得
られた。この信号を約30kmの光ファイバにより伝送した
後にAPDにより受光し、電気的な周波数フィルタにより
両信号を分離することにより、良好な受信特性を得るこ
とができ、パルス信号の受信感度が−25dBm（エラーレ
ート;10-9）であり、アナログ信号復調波形は良好であ
った。
b/sのパルス変調された光信号（平均パワー;25dBm）を
入力した結果、光増幅器６の増幅率として23dBを得るこ
とができた。また、光増幅器６を変調回路９によって、
入力光信号のビットレートよりも十分低い32MHzで変調
した。変調度は約30％である。その結果1.2Gb/sのパル
ス信号に32MHzのアナログ信号が重畳された光出力が得
られた。この信号を約30kmの光ファイバにより伝送した
後にAPDにより受光し、電気的な周波数フィルタにより
両信号を分離することにより、良好な受信特性を得るこ
とができ、パルス信号の受信感度が−25dBm（エラーレ
ート;10-9）であり、アナログ信号復調波形は良好であ
った。
〔実施例２〕 第３図に本発明の第２の実施例である光中継器の構成
を示す。光増幅器６とそれに直流バイアスを加える電気
回路８、アナログ変調用の変調回路９と、光増幅器６の
端子間電圧の微弱な変化をモニタするモニタ回路10とで
構成されている。この第２の実施例においても光増幅器
６には第２図のものを用いる。第３図の装置の構成にお
いて第１図の実施例と異なる点は受光器４が無い代わり
に、光増幅器６の端子間電圧をモニタするモニタ回路10
が備わっている点である。第３図の実施例による光中継
器においては、光の増幅及びアナログ信号の発信の動作
は第１図の実施例の場合と同じである。但し、送信され
てきた光信号の受光は光増幅器６において実行される。
即ち、光増幅器６に電気回路８から定電流の直流バイア
スのみが加えられ、変調回路９からの信号が重畳されて
いない状態において、光増幅器６の端子間電圧は光入力
信号に応じて微弱に変化する。これは、光増幅器６の活
性層13内のキャリア密度が、入力光の強度に応じて、誘
導再結合現象により変化するために生じる。従って光増
幅器６の端子間電圧の微弱な変化をモニタすることによ
り、送信されてきた光信号を受光、検波することができ
る。
を示す。光増幅器６とそれに直流バイアスを加える電気
回路８、アナログ変調用の変調回路９と、光増幅器６の
端子間電圧の微弱な変化をモニタするモニタ回路10とで
構成されている。この第２の実施例においても光増幅器
６には第２図のものを用いる。第３図の装置の構成にお
いて第１図の実施例と異なる点は受光器４が無い代わり
に、光増幅器６の端子間電圧をモニタするモニタ回路10
が備わっている点である。第３図の実施例による光中継
器においては、光の増幅及びアナログ信号の発信の動作
は第１図の実施例の場合と同じである。但し、送信され
てきた光信号の受光は光増幅器６において実行される。
即ち、光増幅器６に電気回路８から定電流の直流バイア
スのみが加えられ、変調回路９からの信号が重畳されて
いない状態において、光増幅器６の端子間電圧は光入力
信号に応じて微弱に変化する。これは、光増幅器６の活
性層13内のキャリア密度が、入力光の強度に応じて、誘
導再結合現象により変化するために生じる。従って光増
幅器６の端子間電圧の微弱な変化をモニタすることによ
り、送信されてきた光信号を受光、検波することができ
る。
第３図の光中継器では、アナログ信号の発信と、受光
の動作を同時に行うことはできないが、第１図の実施例
で示した光中継器と比べ、光分岐回路７及び受光器４が
不要であること、更に光分岐回路７による分岐損失が無
いことなどの利点がある。
の動作を同時に行うことはできないが、第１図の実施例
で示した光中継器と比べ、光分岐回路７及び受光器４が
不要であること、更に光分岐回路７による分岐損失が無
いことなどの利点がある。
第３図の実施例の光中継器に波長1.55μm1.2Gb/sのパ
ルス変調された光信号を入力させ、光増幅器６を受光動
作させたところ、エラーレート10-9において、受信感度
−22dBmを得ることができた。また、その他の光増幅及
びアナログ信号の重畳等の動作特性としては、第１図の
実施例で示した光中継器と同様の性能を得ることができ
た。
ルス変調された光信号を入力させ、光増幅器６を受光動
作させたところ、エラーレート10-9において、受信感度
−22dBmを得ることができた。また、その他の光増幅及
びアナログ信号の重畳等の動作特性としては、第１図の
実施例で示した光中継器と同様の性能を得ることができ
た。
尚、本発明の実施例では、光中継器への入力光として
パルス変調した光信号を用いたが、入力信号はアナログ
変調されたものであってもよい。同様に光増幅器６を変
調する信号として、本実施例ではアナログ信号を用いた
が、入力信号よりも速度の十分低いパルス信号により光
増幅器６を変調してもよい。その場合も変調度はやはり
30％以下に抑えた方が好ましい。更に本発明の実施例で
は、伝送する光の波長として1.55μｍ帯を用いたが、光
増幅器６の活性層13の組成または光増幅器６に用いる材
料系を変えることにより、本発明は他の波長帯への応用
が可能である。
パルス変調した光信号を用いたが、入力信号はアナログ
変調されたものであってもよい。同様に光増幅器６を変
調する信号として、本実施例ではアナログ信号を用いた
が、入力信号よりも速度の十分低いパルス信号により光
増幅器６を変調してもよい。その場合も変調度はやはり
30％以下に抑えた方が好ましい。更に本発明の実施例で
は、伝送する光の波長として1.55μｍ帯を用いたが、光
増幅器６の活性層13の組成または光増幅器６に用いる材
料系を変えることにより、本発明は他の波長帯への応用
が可能である。
本発明による光中継器は、光源となる半導体レーザを
必要としないから装置の構成が簡単になるだけでなく、
光の増幅作用を持ち併せているから、長距離光ファイバ
システムの各中継器間、又はループ形光LANの各端局に
用いた場合にはその端局間の伝送路に第４図の光増幅器
６のないループ形光LANの構築を可能にする。このよう
に、本発明の光中継器の採用により、光ファイバ通信網
が安価に構築でき、ループ形光LANの構成が簡単にな
る。
必要としないから装置の構成が簡単になるだけでなく、
光の増幅作用を持ち併せているから、長距離光ファイバ
システムの各中継器間、又はループ形光LANの各端局に
用いた場合にはその端局間の伝送路に第４図の光増幅器
６のないループ形光LANの構築を可能にする。このよう
に、本発明の光中継器の採用により、光ファイバ通信網
が安価に構築でき、ループ形光LANの構成が簡単にな
る。
第１図及び第３図はそれぞれ本発明の第１及び第２の実
施例である光中継器の構成図であり、第２図はこれら光
中継器に用いる光増幅器の横断面図である。また第４図
は従来の光ループ形LANの構成を示す図である。 図において、１……主局、２……端局、３……方向性結
合器、４……受光器、５……半導体レーザ、６……光増
幅器、７……光分岐回路、８……直流電気回路、９……
変調回路、10……モニタ回路、11……ｎ−InP基板、12
……ｎ−InPバッファ層、13……InGaAsP活性層、14……
ｐ−InPクラッド層、15……p+−InGaAsPキャップ層、1
6,17……電極、18,19……SiN膜である。
施例である光中継器の構成図であり、第２図はこれら光
中継器に用いる光増幅器の横断面図である。また第４図
は従来の光ループ形LANの構成を示す図である。 図において、１……主局、２……端局、３……方向性結
合器、４……受光器、５……半導体レーザ、６……光増
幅器、７……光分岐回路、８……直流電気回路、９……
変調回路、10……モニタ回路、11……ｎ−InP基板、12
……ｎ−InPバッファ層、13……InGaAsP活性層、14……
ｐ−InPクラッド層、15……p+−InGaAsPキャップ層、1
6,17……電極、18,19……SiN膜である。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体ダブルヘテロ構造光増幅器と、この
光増幅器に振幅変調された光信号を入力する手段と、前
記光増幅器によって増幅された光信号を出力する手段
と、前記光増幅器に直流バイアスを加える第１の電気回
路とを備えた光中継器において、前記光信号よりも低い
周波数またはビットレートの正弦波またはパルス状の第
二の信号を電流として前記光増幅器に加える第２の電気
回路を備え、前記光増幅器の光学利得を変化させること
で前記入力光信号に前記第二の信号を重畳させることを
特徴とする光中継器。 - 【請求項２】前記光増幅器の光入力側に光分岐回路とこ
の光分岐回路により分岐された光信号を受光する受光器
とを備えることを特徴とする請求項１記載の光中継器。 - 【請求項３】前記光増幅器に入力する光信号の振幅に応
じて微小に変化する前記光増幅器の端子間電圧をモニタ
する検波回路を備えることを特徴とする請求項１又は２
記載の光中継器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63124298A JP2661136B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 光中継器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63124298A JP2661136B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 光中継器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01293026A JPH01293026A (ja) | 1989-11-27 |
| JP2661136B2 true JP2661136B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=14881872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63124298A Expired - Lifetime JP2661136B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | 光中継器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661136B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0420130A (ja) * | 1990-05-15 | 1992-01-23 | Nec Corp | 光データ収集方式 |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP63124298A patent/JP2661136B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01293026A (ja) | 1989-11-27 |
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