JP2826441B2 - 光ネットワーク端末および光ネットワーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサブキャリア多重方式を
用いた光ネットワークおよびこの光ネットワークに用い
られる端末に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の送信端末と１つあるいは複
数の受信端末が光ファイバ網で接続されたＮ対１形ある
いはＮ対Ｎ形の光通信網を実現する方式の１つとして、
サブキャリア多重（ＳＣＭ）伝送方式を用いた光マルチ
アクセスネットワークが検討されている。このＳＣＭ光
マルチアクセスネットワークでは、送信端末から出力さ
れた信号光は各送信端末ごとに異なる周波数の搬送波で
変調され、光ファイバ網で合波された後、受信端末に入
力され高周波信号に変換される。この高周波信号には各
送信端末の搬送が周波数多重されており、チューナによ
ってこのうち任意の搬送波をとりだし復調する。これに
よって受信端末では各送信端末から送信されてくる情報
のうち任意のものを受信することができる。このＳＣＭ
光マルチアクセスネットワークに関しては、例えば、渋
谷らによる「広域監視情報伝送システム−都市内任意地
点の情報伝送を目指して」電子情報通信学会技術研究報
告ＯＣＳ９２−２５（１９９２年）の文献に詳細に記さ
れている。

【０００３】このＳＣＭ光マルチアクセスネットワーク
では、複数の送信端末からの信号光が同時に伝送される
ため、これら信号光の波長が一致した場合は受信時にビ
ート雑音が生じる。このビート雑音による劣化を回避す
るためには、各信号光の波長が重ならないように送信光
源の波長を制御する必要がある。

【０００４】またこのＳＣＭ光マルチアクセスネットワ
ークを、光変調器の縦続接続によって構成する方式が検
討されている。この構成によると、送信光源および受信
端末が両端に接続された光ファイバ伝送路に、それぞれ
光変調器を有するＮ個の光ネットワーク端末が縦続接続
される。これらの光変調器には各送信端末ごとに異なる
周波数の搬送波が印加されており、送信光源から送られ
てきた信号光は、各光ネットワーク端末を通過するごと
に前記搬送波に応じた強度変調を受ける。これによって
受信端末では搬送波が周波数多重された高周波信号を得
ることができ、チューナを用いて任意の光ネットワーク
端末からの情報を受信することができる。この変調器の
縦続接続を用いた場合、単一の信号光のみが伝送される
ので、光マルチアクセスネットワークで大きな問題とな
るビート雑音が発生するおそれがない。この光変調器の
縦続接続を用いたＳＣＭ光マルチアクセスネットワーク
に関しては、例えば、土門らによる「光変調器のカスケ
ード接続構成によるＳＣＭ光マルチアクセスネットワー
ク」１９９３年電子情報通信学会春季全国大会ＳＢ−９
−４の文献に詳細に記されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにＳＣＭ光
マルチアクセスネットワークでは、ビート雑音を回避す
るために、各送信光源の波長を制御し信号光波長が重な
らないようにする必要があった。このように各送信光源
の波長を制御することは、ネットワークの複雑化、価格
増大、接続可能な端末数の制限につながる。

【０００６】また光変調器の縦続接続構成を用いたＳＣ
Ｍ光マルチアクセスネットワークでは、単一の信号光の
みが伝送されるのでビート雑音は発生しない。しかしこ
の構成では、ある光変調器で強度変調された信号光がさ
らに別の光変調器で変調されるので、たとえ入出力特性
が完全に線形である光変調器を用いても、相互変調歪が
不可避的に発生するという問題がある。光変調器の縦続
接続構成による相互変調歪については、土門らによる
「光変調器のカスケード接続構成によるＳＣＭ光マルチ
アクセスネットワーク」１９９３年電子情報通信学会春
季全国大会ＳＢ−９−４の文献に詳細に記されている。

【０００７】また光変調器の縦続接続構成を用いたＳＣ
Ｍ光マルチアクセスネットワークでは、１本の光ファイ
バ伝送路中に多数の光変調器および光増幅器が直列に挿
入されるので、これらの光変調器あるいは光増幅器のう
ちの１つでも故障すると、光ネットワーク全体が停止し
てしまうという問題がある。

【０００８】そこで本発明の目的は、各送信光源の波長
を制御することなしにビート雑音劣化を回避できるＳＣ
Ｍ光マルチアクセスネットワークを実現することにあ
る。また本発明の目的は、光変調器の縦続接続による相
互変調歪が発生しないＳＣＭ光マルチアクセスネットワ
ークを実現することにある。さらに本発明の目的は、一
部の光変調器あるいは光増幅器が故障しても、ネットワ
ーク全体が停止してしまうことのない信頼性の高いＳＣ
Ｍ光マルチアクセスネットワークを実現することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明の光ネ
ットワーク端末は、送信光源と、光受信器と、該送信光
源と光受信器を接続する光ファイバ伝送路と、該光ファ
イバ伝送路に直列に挿入された１つあるいは複数の光ネ
ットワーク端末で構成される光ネットワークにおいて、
前記光ファイバ伝送路によって伝送されてきた信号光を
通過光と分岐光に分岐する光分波器と、該分岐光の直流
成分に対する強度変調成分の比率を低減する利得飽和媒
体と、該利得飽和媒体から出力された分岐光を各光ネッ
トワーク端末ごとに異なる周波数の搬送波で強度変調す
る光変調器と、該変調された分岐光を前記通過光と合波
する光合波器を有することを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明の光ネットワークは、利得
飽和媒体と光変調器を有する複数の光ネットワーク端末
と、送信光源と、複数の入力ポートおよび複数の出力ポ
ートを有するスターカプラと、前記複数の光ネットワー
ク端末と前記スターカプラを接続する複数の光ファイバ
伝送路によって構成され、 前記スターカプラの複数の入
力ポートのうちの１つに前記送信光源からの信号光が入
力され、前記スターカプラの複数の出力ポートから出力
された複数の信号光はそれぞれ前記光ファイバ伝送路に
よって伝送され前記複数の光ネットワーク端末のうちの
ひとつに入力され、該光ネットワーク端末から出力され
た信号光は前記光ファイバ伝送路によって伝送され前記
スターカプラの複数の入力ポートのうちのひとつに入力
される光ネットワークにおいて、 前記各光ネットワーク
端末における入力信号光は前記利得飽和媒体によって直
流成分に対する強度変調成分の比率が低減され、該利得
飽和媒体から出力された信号光は前記光変調器によって
各光ネットワーク端末ごとに異なる周波数の搬送波で強
度変調された後に出力信号として該光ネットワーク端末
から出力されることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の作用を説明する前に参考例についてま
ず説明する。参考例として説明する光ネットワーク端末
の構成は、送信光源と、光受信器と、該送信光源と光受
信器を接続する光ファイバ伝送路と、該光ファイバ伝送
路に直列に挿入された１つあるいは複数の光ネットワー
ク端末で構成される光ネットワークにおいて、前記光フ
ァイバ伝送路によって伝送されてきた信号光を通過光と
分岐光に分岐する光分波器と、該分岐光を各光ネットワ
ーク端末ごとに異なる周波数の搬送波で強度変調する光
変調器と、該変調された分岐光を前記通過光と合波する
光合波器からなる。

【００１２】上記の参考例では、各光ネットワーク端末
で信号光の一部のみが分岐され光変調器によって変調さ
れる。ほとんどの信号光はそのまま光ネットワーク端末
を素通りする。このため光変調器が故障した場合でも、
ほとんどの信号光は影響を受けることなく光ネットワー
ク端末を通過する。従ってこの参考例によれば、一部の
光変調器が故障しても光ネットワーク全体が停止するこ
とのない信頼性の高い光ネットワークを実現することが
できる。

【００１３】請求項１の発明では、各光ネットワーク端
末で信号光の一部が分岐され、利得飽和媒体を通過した
後に光変調器で変調される。この利得飽和媒体により各
光ネットワーク端末に入力した信号光の強度変調成分が
抑圧され、利得飽和媒体からはほぼ無変調の信号光が出
力される。この信号光を光変調器で変調した場合、光変
調器の縦続接続による歪が大幅に抑圧される。

【００１４】請求項２の発明では、各光ネットワーク端
末は送信光源および各光ネットワーク端末から送信され
た信号光を同時に受信する。この信号光は、各光ネット
ワーク端末固有の搬送波で強度変調されているが、利得
飽和媒体を通過することによってこの強度変調成分が抑
制される。従ってこの利得飽和媒体通過後の信号光を光
変調器で強度変調しても、搬送波間の干渉や、相互変調
による歪が生じない。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を説明する前に、上述した参
考例について説明する。

【００１６】図１は参考例の構成を示した図である。両
端に送信光源１０および光受信器４０が接続された光フ
ァイバ伝送路３０に３個の光ネットワーク端末１００、
１０１、１０２が直列に接続されている。送信光源１０
から出力された信号光２０は、光ネットワーク端末１０
０、１０１、１０２を通過した後、光受信器４０で受信
される。光ネットワーク端末１００、１０１、１０２の
内部構成、作用はすべて同じであり、これらの光ネット
ワーク端末の構成、作用を、光ネットワーク端末１０２
を例にとって説明する。

【００１７】光ネットワーク端末１０２では、伝送され
てきた信号光２０が光分波器１１２によって通過光１３
２および分岐光１４２に分岐される。光変調器１５２に
は各光ネットワーク端末固有の周波数の搬送波１６２が
印加されており、分岐光 １４２はこの光変調器１５２
を通過する際に搬送波１６２に応じた強度変調を受け
る。分岐光１４２はさらに光遅延線１７２を通過した
後、光合波器１２２で通過光１３２と合波される。

【００１８】この参考例で、光ネットワーク端末１０２
入力時の信号光２０の平均光強度は１００μＷであっ
た。光分波器１１２および光合波器１２２として光ファ
イバカプラが用いられており、光分波器１１２の通過光
１３２と分岐光１４２に対する分岐比率は４対１であっ
た。参考例では、光変調器１５２として半導体吸収型の
光変調器（Ｅ／Ａ光変調器）を用いた。このＥ／Ａ光変
調器に関しては、例えば鏡らによる「ＭＱＷ外部変調器
による５０チャネルＦＭ−ＦＤＭ長距離伝送実験」、１
９９２年電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−７１３の文献
に詳しく述べられている。この光変調器１５２の光損失
は−６ｄＢで、搬送波１６２による強度変調の変調度は
４０％であった。さらに光合波器１２２の通過光１３２
と分岐光１４２に対する合波比率は１対１であった。従
って光合波器１２２出力時の通過光１３２の平均光強度
は４０μＷであった。また分岐光１４２の平均光強度は
２．５μＷであり、搬送波１６２によってゼロ／ピーク
振幅が１μＷである強度変調がかかっている。従って光
ネットワーク端末１０２全体としての光損失は約−３．
７ｄＢであり、光ネットワーク端末１０２を通過するこ
とによって光変調度約２．４％の変調が信号光にかけら
れる。

【００１９】参考例では、光遅延線１７２として長さ２
０ｍの光ファイバが用いられた。また、信号光２０のス
ペクトル線幅は２０ＭＨｚであり、その可干渉距離（コ
ヒーレント長）は約１．６ｍであった。このように、通
過光１３２と分岐光１４２には、可干渉距離よりもはる
かに大きい光路長差が光遅延線１７２によって与えられ
ており、両者の可干渉性は非常に低くなっている。これ
によって通過光１３２と分岐光１４２を合波する際、両
者のコヒーレントな干渉によって互いに打ち消し合うこ
とが回避されている。

【００２０】図２は参考例における受信信号５０の周波
数スペクトルを示したものである。受信信号５０には光
ネットワーク端末１００、１０１，１０２からの搬送波
１６０、１６１，１６２が周波数多重されている。搬送
波１６０、１６１，１６２の中心周波数はそれぞれ５０
０ＭＨｚ、６００ＭＨｚ、７００ＭＨｚであり、いずれ
も映像信号によってピーク周波数変移量１７ＭＨｚのＦ
Ｍ変調がかけられている。この受信信号５０をチューナ
およびＦＭ復調器に入力することにより任意の光ネット
ワーク端末からの映像信号をとりだすことができる。な
お周波数スペクトルの直流付近にあらわれた雑音は、各
光ネットワーク端末で通過光と分岐光を合波する際に発
生するビート雑音である。このビート雑音は直流付近に
集中しているため、搬送波１６０、１６１、１６２の伝
送にほとんど影響を与えない。

【００２１】図３は本発明の請求項１の発明の実施例の
光ネットワーク端末の構成図である。本実施例におい
て、光ネットワークの全体構成は参考例と同じである。
図３の光ネットワーク端末１０２は参考例のものとほぼ
同じ構成であるが、分岐光１４２を増幅する光増幅器１
８２および利得飽和媒体１９２が新たに付け加えられて
いる。この光増幅器１８２および利得飽和媒体１９２と
して、進行波型の半導体光増幅器が用いられた。半導体
光増幅器に関しては、例えば車らによる「両端面窓構造
を有する１．５μｍ帯進行波形半導体光増幅器」、１９
８９年電子情報通信学会春季大会、Ｃ−４０９、の文献
に詳しく述べられている。

【００２２】本実施例で、光ネットワーク端末１０２入
力時の信号光２０の平均光強度は２００μＷであり、光
分波器１１２の通過光１３２と分岐光１４２に対する分
岐比率は９対１であった。したがって光増幅器１８２の
入力光強度は２０μＷとなる。光増幅器１８２の利得は
１４ｄＢであり、これによって分岐光１４２の平均光強
度は０．５ｍＷに増幅される。図４に利得飽和媒体１９
２の入出力特性を示す。利得飽和媒体１９２は、入力信
号光強度が小さい場合は約１６ｄＢの利得を持つが、図
４に示されるように０．５ｍＷの強度の分岐光が入力し
た場合、入力光強度が変化しても出力強度はほとんど変
化せずほぼ一定の値（２ｍＷ）をとる。本実施例で、信
号光２０は、光ネットワーク端末１００、１０１、を通
過する際に搬送波１６０、１６１による強度変調を受け
ており、その光変調度は搬送波１波当り約１０％であっ
た。これに対して、利得飽和媒体１９２を通過した後の
分岐光１４２の光変調度は約１％に低減された。

【００２３】この分岐光１４２は、参考例と同様、光変
調器１５２で搬送波１６２による強度変調を受け、光遅
延線１７２を通過した後、光合波器１２２で通過光１３
２と合波される。本実施例では光変調器１５２の光損失
は−７ｄＢで、搬送波１６２による強度変調の変調度は
４０％であった。従って光変調器１５２通過後の分岐光
１４２の平均光強度は４００μＷであり、搬送波１６２
による強度変調のゼロ／ピーク振幅は１６０μＷであっ
た。また光合波器１２２の通過光１３２と分岐光１４２
に対する合波比率は９対１であった。このため光合波器
１２２出力における通過光１３２の平均光強度は１６２
μＷ、分岐光１４２の平均光強度は４０μＷとなる。こ
の場合、トータルの光強度はほぼ２００μＷとなり、従
って光ネットワーク端末１０２全体としての光損失はほ
ぼゼロとなる。この場合の搬送波１６０、１６１，１６
２による強度変調のゼロ／ピーク振幅は、いずれも約１
６μＷとなる。従って搬送波１６０、１６１、１６２に
よる強度変調の変調度は約８％となる。

【００２４】本実施例では、光変調器１５２に入力する
分岐光１４２の強度変調が利得飽和媒体１９２によって
抑圧されるため、光変調器の縦続接続による歪が大幅に
低減される。本実施例の光変調器の縦続接続による２次
相互変調歪と搬送波の強度比（ＩＭ２／Ｃ）は−４６ｄ
Ｂ以下であり、光変調器の縦続接続による３次相互変調
歪搬送波の強度比（ＩＭ３／Ｃ）は−９２ｄＢ以下であ
った。なお利得飽和媒体１９２が無い場合のＩＭ２／Ｃ
は−２６ｄＢ、ＩＭ３／Ｃは−５２ｄＢであった。この
ように利得飽和媒体１９２を用いることによって、光変
調器の縦続接続による歪を２次歪で２０ｄＢ、３次歪で
４０ｄＢも改善することができた。

【００２５】図４は本発明の請求項２の発明の実施例の
光ネットワークの構成図である。本実施例において、ス
ターカプラ６０は４個の入力ポート２００、２０１、２
０２、２０３および４個の出力ポート２１０、２１１、
２１２、２１３を有し、入力ポート２０３には送信光源
１０から信号光２４３が入力される。出力ポート２１
０、２１１、２１２から出力された信号光２２０、２２
１、２２２は光ファイバ２３０、２３１、２３２を通っ
て光ネットワーク端末１００、１０１、１０２に入力さ
れる。出力ポート２１３は無反射終端されている。また
光ネットワーク端末１００、１０１、１０２から出力さ
れた信号光２４０、２４１、２４２は光ファイバ２５
０、２５１、２５２を通ってスターカプラ６０の入力ポ
ート２００、２０１、２０２に入力される。

【００２６】光ネットワーク端末１００では、伝送され
てきた信号光２２０の一部が光分波器１１２によって分
波され、光受信器７０で高周波信号８０に変換される。
残りの信号光２６０は光増幅器１８０で増幅され、利得
飽和媒体１９０に入力される。請求項１の発明の実施例
と同様に、光増幅器１８０および利得飽和媒体１９０と
して進行波型の半導体増幅器が用いられた。利得飽和媒
体１９０から出力された信号光２７０は、請求項１の発
明の実施例と同様に強度変調成分が抑圧されている。こ
の信号光２７０は光変調器１５０に入力され、搬送波１
６０によって強度変調される。光変調器１５０から出力
された信号光２４０は、光ファイバ２５０を通してスタ
ーカプラ６０の入力ポート２００に入力される。他の光
ネットワーク端末１０１、１０２の構成も光ネットワー
ク端末１００と同じであり、光ネットワーク端末１０
１、１０２から出力された信号光２４１、２４２はそれ
ぞれ搬送波１６１、１６２で強度変調されている。

【００２７】光ネットワーク端末１００、１０１、１０
２、および送信光源１０から出力された信号光２４０、
２４１、２４２、２４３は、スターカプラ６０で合波お
よび分波され、信号光２３０、２３１、２３２としてス
ターカプラ６０から出力される。従って、例えば光ネッ
トワーク端末１００の光受信器４０から出力された受信
信号５０には、搬送波１６０、１６１、１６２が周波数
多重されており、これを選局および復調することにより
光ネットワーク端末１０１、１０２からの信号を受信す
ることができる。このように本実施例では光ネットワー
ク端末１００、１０１、１０２の間で相互に情報を伝送
することができる。

【００２８】また光ネットワーク端末１００、１０１、
１０２、および送信光源１０から出力された信号光２４
０、２４１、２４２、２４３はいずれも同一の波長であ
る。従って、これらが合波された信号光２３０、２３
１、２３２を受信しても、ビート雑音は直流付近に集中
するため、搬送波１６０、１６１、１６２の伝送にほと
んど影響を与えない。

【００２９】さらに光変調器１５０に入力される信号光
２７０は、利得飽和媒体１９０によって強度変調成分が
抑圧され、ほぼ無変調となっている。従ってこの信号光
２７０を光変調器１５０で変調する際、搬送波１６０、
１６１、１６２間の干渉や相互作用による歪がほとんど
発生しない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、信
頼性が高く、低歪であり、かつビート雑音による劣化が
生じないサブキャリア多重光マルチアクセスネットワー
クを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 参考例の光ネットワークの構成を示した図で
ある。

【図２】 参考例における受信信号５０の周波数スペク
トルを示した図である。

【図３】 本発明の請求項１の発明の実施例の光ネット
ワーク端末１０２の構成を示したものである。

【図４】 本発明の請求項１の発明の実施例で用いられ
た利得飽和媒体１９２の入出力特性を示した図である。

【図５】 本発明の請求項２の発明の実施例の光ネット
ワークの構成を示した図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信光源と、光受信器と、該送信光源と光
   受信器を接続する光ファイバ伝送路と、該光ファイバ伝
   送路に直列に挿入された１つあるいは複数の光ネットワ
   ーク端末で構成される光ネットワークにおいて使用され
   る光ネットワーク端末であって、 前記光ファイバ伝送路によって伝送されてきた信号光を
   通過光と分岐光に分岐する光分波器と、該分岐光の直流
   成分に対する強度変調成分の比率を低減する利得飽和媒
   体と、該利得飽和媒体から出力された分岐光を各光ネッ
   トワーク端末ごとに異なる周波数の搬送波強度変調する
   光変調器と、該変調された分岐光を前記通過光と合波す
   る光合波器を有することを特徴とする光ネットワーク端
   末。
2. 【請求項２】利得飽和媒体と光変調器を有する複数の光
   ネットワーク端末と、送信光源と、複数の入力ポートお
   よび複数の出力ポートを有するスターカプラと、前記複
   数の光ネットワーク端末と前記スターカプラを接続する
   複数の光ファイバ伝送路によって構成され、 前記スターカプラの複数の入力ポートのうち１つに前記
   送信光源からの信号光が入力され、前記スターカプラの
   複数の出力ポートから出力された複数の信号光はそれぞ
   れ前記光ファイバ伝送路によって伝送され前記複数の光
   ネットワーク端末のうちのひとつに入力され、該光ネッ
   トワーク端末から出力された信号光は前記光ファイバ伝
   送路によって伝送され前記スターカプラの複数の入力ポ
   ートのうちひとつに入力される光ネットワークにおい
   て、 前記各光ネットワーク端末における入力信号光は前記利
   得飽和媒体によって直流成分に対する強度変調成分の比
   率が低減され、該利得飽和媒体から出力された信号光は
   前記光変調器によって各光ネットワーク端末ごとに異な
   る周波数の搬送波で強度変調された後に出力信号光とし
   て該光ネットワーク端末から出力されることを特徴とす
   る光ネットワーク。