JP3185852B2 - 光受信器およびそれを用いた光ネットワーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光送受信器
間に大容量の情報伝送チャネルを動的に設定することが
できる光ネットワーク、およびその光ネットワークで用
いられる光受信器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワークのスループットが大容量化
するに従い、容量を段階的に増設したり、故障部位の切
り離しが容易なモジュラ型のアーキテクチャが注目され
ている。例えば、スループット100Ｇb/s以上のＡＴＭ交
換機を構成するために、スター状の光ネットワークを介
して、スループット10Ｇb/s の入出力バッファモジュー
ルを複数個接続するアーキテクチャが提案されている。
以下、文献（E. Munter,et al., "A High-Capacity Ａ
ＴＭ Switch Based on Advanced Electronic andOptica
l Technologies ", IEEE Communications Magazine, No
v. 1995, pp.64-71) に記載されているＡＴＭ交換機の
アーキテクチャを図１０に示し、そこで用いられている
従来の光受信器および光ネットワークについて図１１を
参照して説明する。

【０００３】図１０において、モジュール単位で増設可
能な入出力バッファ６１および伝送速度10Ｇb/s の光送
受信器６２が、ノンブロッキング光スイッチ６３を介し
て接続される。すなわち、ノンブロッキング光スイッチ
６３によって複数の光送受信器６２をスター状に接続し
た光ネットワークが構成される。このとき、異なる入出
力バッファ６１間には10Ｇb/s の情報伝送チャネルを複
数同時に設定することができる。例えば、第１の入力バ
ッファから第２の出力バッファへ10Ｇb/s で情報転送し
ている最中に、第２の入力バッファから第３の出力バッ
ファへ10Ｇb/sで情報転送することができる。

【０００４】ネットワークコントローラ６４は、各モジ
ュールの入出力バッファ６１におけるＡＴＭセルの溜ま
り具合を勘案してノンブロッキング光スイッチ６３の設
定を動的に変更し、各入力バッファからセルバースト
（同一出力バッファ宛の複数のセルをまとめたもの）を
送出する。このような構成で16×16のノンブロッキング
光スイッチを用いた場合には、スループットが10Ｇb/s
単位で増設可能で、かつ上限 160Ｇb/s のスループット
を有する大容量ＡＴＭ交換機が実現できる。

【０００５】図１１の光受信器および光ネットワークの
構成では、簡単のために４×４の光ネットワークの場合
について示す。図において、１ｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔ
は、それぞれ10Ｇb/s で変調される半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）１１を含む光送信器である。１ｒ，２ｒ，３ｒ，４
ｒは、それぞれ光変調器アレイ１２０，光合流器１３，
10Ｇb/s の受光器１４を含む光受信器である。ここで、
光変調器アレイ１２０は、各光送信器に対応する４台の
光変調器１２１〜１２４から構成される。

【０００６】各光送信器と各光受信器との間はスター状
に光配線されている。すなわち、光送信器１ｔの半導体
レーザ１１の出力は、光ファイバを介してスプリッタ１
００に入力されて４分配され、光受信器１ｒ，２ｒ，３
ｒ，４ｒの光変調器１２１にそれぞれ入力される。光送
信器２ｔ，３ｔ，４ｔの半導体レーザ１１の出力につい
ても同様であり、スプリッタ２００，３００，４００を
介して光受信器１ｒ，２ｒ，３ｒ，４ｒのそれぞれ対応
する光変調器１２２〜１２４に入力される。

【０００７】ここに示した従来の光ネットワークでは、
４×４ノンブロッキング光スイッチングが、各光受信器
の光変調器アレイ１２０を操作することにより分散的に
実現される。各光受信器において、光変調器アレイ１２
０を構成する４台の光変調器１２１〜１２４のうち、い
ずれか１台のみを光を透過する状態（オン状態）とし、
他の３台を光を遮断する状態（オフ状態）とすればよ
い。例えば、光受信器１ｒにおいて光変調器１２１をＯ
Ｎ状態とすれば、光送信器１ｔの半導体レーザ１１から
の信号光が光合流器１３を介して受光器１４で受信され
る。同様に、光受信器１ｒにおいて光変調器１２２，１
２３，１２４のいずれかをオン状態にすれば、それぞれ
光送信器２ｔ，３ｔ，４ｔの半導体レーザ１１からの信
号光を受信することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示す従来の光
受信器および光ネットワークでは、光送受信器間の情報
伝送速度を高めたり、あるいは光送受信器の数を増やし
たりして大容量化することが、次の２つの理由により困
難であった。第１の理由は、半導体レーザから受光器に
至る光伝搬経路の損失が大きいためである。図１１に示
す構成において、例えば光送信器１ｔの半導体レーザ１
１から光受信器１ｒの受光器１４に至る経路では、スプ
リッタ１００で６dBの分配損が生じ、光合流器１３で６
dBの損失が生じる。この光ネットワーク構成法に従って
Ｎ×Ｎの光ネットワークを構成した場合には、スプリッ
タで分配損10・log Ｎ〔dB〕が生じ、光合流器で10・lo
g Ｎ〔dB〕の損失が生じる。このため、例えば16×16の
光ネットワークでは、スプリッタと光受信器とでそれぞ
れ少なくとも12dBの損失が生じることになる。さらに、
高速な半導体光強度変調器を用いるとすれば、現状では
５dB以上の損失が避けられない。したがって、接続損や
分配損バラツキなども考慮すれば、半導体レーザから受
光器までの光伝搬経路において少なくとも30dB以上の損
失を見込む必要がある。

【０００９】一方、光受信感度はビットレートを上げる
と急激に悪化するが、半導体レーザの出力光パワーには
限界があるので、10Ｇb/s の光伝送システムで許容され
る光伝搬損失は高々30dB程度となり、これ以上の高速化
は困難であった。なお、この損失が大きいという問題
は、光ネットワーク全体の大容量化をも困難にしてい
る。すなわち、Ｎの増大に伴って損失が増加するため
に、収容可能な光送受信器数を大きく設計することが困
難であった。

【００１０】第２の理由は、半導体レーザや受光器とい
った光電変換手段およびこれらに接続される電子回路に
おいて、10Ｇb/s を越える高速化自体が困難なためであ
る。それは、10Ｇb/s を越えるディジタル電子回路の実
現が、微細加工技術の限界や放熱技術の限界から多くの
困難を伴うためである。ところで、上述した第１の理由
を回避する手段として次の２つの方法が考えられる。

【００１１】第１の回避策は、図１１において光変調器
アレイ１２０と光合流器１３の代わりに４×１光スイッ
チを備え、光合流器１３における合流損６dBを回避する
方法である。しかし、この４×１光スイッチは、オン／
オフを行えばよい単純な光断続手段とは異なり、その機
能を単一素子で実現することは難しい。また、比較的単
純な２×１光スイッチをツリー状に多段接続してＮ×１
光スイッチを構成することもできるが、損失の蓄積が著
しい。特に、光伝搬経路を頻繁に変更するために１μｓ
以下の切り替え速度が要求される場合には、光スイッチ
として半導体光素子が適しているが、この半導体光素子
で低損失のＮ×１光スイッチを実現することは困難であ
る。また、一般にＮ×１光スイッチではクロストークが
大きいという問題点もある。

【００１２】第２の回避策は、光変調器１２１〜１２４
の代わりに半導体光増幅器を光断続手段として用い、光
変調器における損失を回避するのみならず、光増幅作用
によって光伝搬経路における損失を補償する方法であ
る。しかし、半導体光増幅器にはパターン効果と呼ばれ
る符号間干渉が存在し、数Ｇb/s 以上の信号光を扱うこ
とが困難であった。また、光増幅過程において自然放出
光（ＡＳＥ）が信号光に付加されるので、信号対雑音比
が劣化する問題点もある。また、受光器の後段に配置さ
れる電気回路の雑音が大きい場合には、たとえ光増幅を
行っても光合流器によって損失を被ることにより受信感
度が劣化する。

【００１３】本発明は、以上の回避策では本質的な解決
にならないことから、新たな構成により光伝搬経路での
損失が少なく、光送受信器間の情報伝送やネットワーク
全体のスループットを容易に大容量化することができる
光受信器およびそれを用いた光ネットワークを提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光受信
器は、複数の波長多重光信号を入力してそれぞれオン／
オフする複数の光断続手段と、複数の光断続手段に接続
される複数の入力ポートを有し、波長多重光信号が入力
される入力ポートに応じて複数の出力ポートへ分波され
る波長が決まる波長ルータと、波長ルータの複数の出力
ポートに接続される複数の光受信手段とを備え、１つの
光断続手段をオンとし他の光断続手段をオフとする構成
である。

【００１５】請求項２に記載の光受信器は、さらに複数
の光受信手段に接続された並列信号処理手段を備える。
請求項３に記載の光ネットワークは、波長の異なる複数
の光信号を出力する光送信手段をそれぞれ有する複数の
光送信器と、光送信器から出力される複数の光信号を入
力して波長多重し、その波長多重光信号を複数に分配す
る各光送信器対応の複数の光分配手段と、複数の光分配
手段からそれぞれ出力される波長多重光信号を入力する
請求項１または請求項２に記載の光受信器とを備える。
すなわち、光受信器の複数の光断続手段には、相異なる
光送信器からの波長多重光信号がそれぞれ入力される構
成である。

【００１６】以上示したように、本発明の第１の特徴
は、光送信器と光受信器との間において、波長の異なる
複数の光信号を並列に送受信するように構成したところ
にある。これにより、情報を並列展開して伝送すること
ができ、光信号１波あたりの情報伝送速度を抑えること
ができる。本発明の第２の特徴は、光受信器において、
各光送信器に対応する複数の光断続手段と、各波長に対
応する複数の光受信手段とを波長ルータを介して接続し
たところにある。

【００１７】光送信器の各光送信手段から出力される複
数の光信号を波長多重し、各光受信器の対応する光断続
手段にそれぞれ入力することにより、ある１つの光送信
器から出力された複数の光信号を一括してオン／オフす
ることができる。そして、各光受信器の複数の光断続手
段の１つをオン状態とすることにより、特定の光送信器
からの波長多重光信号のみを選択し、さらに波長ルータ
によって分波されて複数の光受信手段に導かれる。ここ
で、光合流器ではなく波長ルータを用いたことにより、
Ｎ×１光スイッチを用いた場合と同様に合流損失を回避
することができる。

【００１８】このように、並列光伝送技術と光波長多重
技術を組み合わせることにより、光１波あたりの伝送速
度を低く抑え、かつ光伝搬経路における原理的な損失を
減らすことができる。これにより、光送受信器間の情報
転送や光ネットワーク全体のスループットを大容量化す
ることが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は、本発明の光ネットワークお
よび光受信器の第１の実施形態を示す。ここでは、図１
１に示した従来例と同様に、簡単のために４×４ノンブ
ロッキング光スイッチの構成を示す。

【００２０】図において、１０ｔ，２０ｔ，３０ｔ，４
０ｔは光送信器であり、それぞれ光送信手段としての多
波長半導体レーザアレイ１１０を含む。多波長半導体レ
ーザアレイ１１０は、互いに異なる波長λ１，λ２，λ
３，λ４で発振する半導体レーザ（ＬＤ）１１１〜１１
４から構成され、それぞれ異なるデータで直接変調され
る。

【００２１】１０ｒ，２０ｒ，３０ｒ，４０ｒは光受信
器であり、それぞれ光断続手段としての光変調器アレイ
１２０，波長ルータとしてのアレイ導波路光合分波器１
３０，光受信手段としての受光器アレイ１４０を含む。
光変調器アレイ１２０は、各光送信器に対応する４台の
光変調器１２１〜１２４から構成される。受光器アレイ
１４０は、アレイ導波路光合分波器１３０の各出力ポー
トに対応する４台の受光器１４１〜１４４から構成され
る。

【００２２】図２は、アレイ導波路光合分波器１３０の
構成を示す。アレイ導波路光合分波器１３０は、４台の
光変調器１２１〜１２４に対応する４つの入力ポートＩ
１〜Ｉ４を有する入力導波路アレイ１３１、入力側スラ
ブ導波路１３２、所定の導波路長差で並んだ導波路アレ
イ１３３、出力側スラブ導波路１３４、４台の受光器１
４１〜１４４に対応する４つの出力ポートＪ１〜Ｊ４を
有する出力導波路アレイ１３５が縦続に接続された構成
である。

【００２３】図３は、アレイ導波路光合分波器１３０の
入出力ポート間の波長ルーチング特性を示す。例えば、
波長λ１〜λ４の４波の波長多重光信号が入力ポートＩ
１に入力された場合には、波長λ１，λ２，λ３，λ４
の光信号は分波されて出力ポートＪ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ
４からそれぞれ出力される。このときの分波損失は原理
的には３dB以下である。（参考文献： H.Takahashi, et
al., "TransmissionCharacteristics of arrayed-wave
guide Ｎ×Ｎ wavelength multiplexer",IEEE J. Light
wave Technol., vol.13, no.3, pp.447-455, 1995) 。

【００２４】図１において、各光送信器と各光受信器と
の間はスター状に光配線されている。すなわち、光送信
器１０ｔの多波長半導体レーザアレイ１１０の出力は、
光ファイバを介して４×４スターカプラ１０１に入力さ
れ、合波されたのちに波長多重光信号として４分配さ
れ、光受信器１０ｒ，２０ｒ，３０ｒ，４０ｒの光変調
器１２１にそれぞれ入力される。光送信器２０ｔ，３０
ｔ，４０ｔの多波長半導体レーザアレイ１１０の出力に
ついても同様であり、４×４スターカプラ２０１，３０
１，４０１を介して光受信器１０ｒ，２０ｒ，３０ｒ，
４０ｒのそれぞれ対応する光変調器１２２〜１２４に入
力される。

【００２５】本実施形態の光ネットワークでは、４×４
ノンブロッキング光スイッチングが、各光受信器の光変
調器アレイ１２０を操作することにより分散的に実現さ
れる。各光受信器において、光変調器アレイ１２０を構
成する４台の光変調器１２１〜１２４のうち、いずれか
１台のみを光を透過する状態（オン状態）とし、他の３
台を光を遮断する状態（オフ状態）とすればよい。

【００２６】以下、光受信器１０ｒにおいて光変調器１
２１をＯＮ状態とした場合について説明する。このと
き、光変調器１２１に接続されたアレイ導波路光合分波
器１３０の入力ポートＩ１には、光送信器１０ｔの多波
長半導体レーザアレイ１１０から出力された波長λ１〜
λ４の光信号が波長多重光信号となって入力される。ア
レイ導波路光合分波器１３０では、図３に示す波長ルー
チング特性に従って波長λ１，λ２，λ３，λ４の光信
号をそれぞれ出力ポートＪ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４へルー
チングし、受光器１４１，１４２，１４３，１４４へ導
く。これにより、光送信器１０ｔの多波長半導体レーザ
アレイ１１０からの４波の並列光信号が光受信器１０ｒ
の受光器アレイ１４０によりすべて受信され、光送信器
１０ｔから光受信器１０ｒへの４並列光伝送が実現され
る。

【００２７】同様に、光受信器１０ｒの光変調器アレイ
１２０において、他の光変調器１２２，１２３，１２４
のいずれかをオン状態にすれば、それぞれ光送信器２０
ｔ，３０ｔ，４０ｔからの４並列光伝送が実現される。
また、他の光受信器においてそれぞれの光変調器アレイ
を操作することにより同様の４並列光伝送が実現され
る。このようにして、４並列光伝送チャネルについての
４×４ノンブロッキング光スイッチングが、光受信器あ
たり４個の光断続手段（ここでは光変調器）によって実
現される。

【００２８】ここで、光送信器１０ｔから光受信器１０
ｒへの４並列光伝送チャネルが設定された場合につい
て、光伝搬経路における損失を考える。多波長半導体レ
ーザアレイ１１０からの光信号は、４×４スターカプラ
１０１で合波および４分配される際に６dBの分配損を被
る。その後、光変調器１２１を介してアレイ導波路光合
分波器１３０を通過するが、アレイ導波路光合分波器１
３０における原理的な損失は３dB以下である。すなわ
ち、従来構成では光受信器内の光合流器において６dBの
損失が不可避であったが、本実施形態の構成により３dB
だけ損失を減らすことができる。さらに、光送受信器間
の情報伝送容量が従来構成と同一の10Ｇb/s とすると、
本実施形態では 2.5Ｇb/s の４並列光伝送でよいので、
光受信感度は少なくとも６dBは改善される。したがっ
て、本実施形態は従来構成に比べて等価的に９dBのパワ
ーバジェット改善が見込まれる。

【００２９】一般的には、Ｎ波長半導体レーザアレイ、
Ｎ×Ｎスターカプラ、Ｎ×Ｎアレイ導波路光合分波器を
用いて、Ｎ並列伝送チャネル用のＮ×Ｎの光ネットワー
クが構成できる。このとき、従来構成では原理的に 10・logＮ＋10・logＮ〔dB〕 の損失が不可避であったが、本発明の光ネットワークで
は 10・logＮ＋３〔dB〕 以下の損失となる。すなわち、光受信器において（10・
logＮ−３)〔dB〕の損失改善が得られる。さらに、光送
受信器間の情報伝送容量一定の条件下では、Ｎ並列伝送
により光受信感度が10・log Ｎ〔dB〕だけ改善される。

【００３０】たとえばＮ＝16の場合には、本発明により
光受信器における原理的な損失を９dB低減でき、また光
送受信器間の情報伝送容量一定の条件下で光受信感度を
12dB改善できるので、等価的には損失を21dB改善するこ
とができる。16×16の光ネットワークを構成する場合
に、従来構成では光伝搬損失が30dBにも及び、光送受信
器間の情報伝送容量は10Ｇb/s 程度に制限されていた。
それに対して、本実施形態の構成では光伝搬損失が９dB
改善されて21dB程度になるとともに、半導体レーザあた
り10Ｇb/s の変調を行った場合には16並列光伝送によ
り、光送受信器間の情報伝送容量は 160Ｇb/s となる。
また、このときの光ネットワーク全体のスループットは
2.5Ｔb/s にもなる。

【００３１】このように本実施形態では、光送受信器間
の情報転送や光ネットワーク全体の容量を従来技術の限
界を越えて大容量化することができる。さらに、本実施
形態では、多波長半導体レーザアレイ中の各半導体レー
ザの発振波長、およびアレイ導波路光合分波器の波長合
分波特性を時間的に変化させる必要がない特徴がある。
すなわち、本実施形態では光変調器アレイの択一的な動
作を除けば、各半導体レーザおよびアレイ導波路光合分
波器は完全に並列動作しており、極めて容易に制御する
ことができる。

【００３２】（第１の実施形態の変形１）第１の実施形
態では、各光送信器において波長の異なる複数の光信号
を出力する光送信手段として、直接変調方式をとる多波
長半導体レーザアレイ１１０を用いているが、これに限
定されるものではない。たとえば、波長λ１〜λ４の多
波長半導体レーザアレイを１つ備え、その出力を各光送
信器に分配し、各光送信器には多波長半導体レーザアレ
イの代わりに光強度変調器アレイを配置し、外部変調方
式によって光信号を生成してもよい。

【００３３】（第１の実施形態の変形２）第１の実施形
態では、各光送信器の多波長半導体レーザアレイから対
応するスターカプラまではファイバアレイにより並列光
伝送を行っているが、各光送信器内に低損失の光合波器
を備え、波長多重光信号として出力するようにしてもよ
い。この場合には、ファイバ本数を減らすことができる
とともに、スターカプラの代わりに従来構成と同様のス
プリッタを用いることができる。また、並列伝送される
複数の光信号がファイバアレイではなく、単一の光ファ
イバ中を伝搬することになるので、並列光信号間でのス
キューが低減される利点がある。

【００３４】（第１の実施形態の変形３）図１におい
て、複数の光分配手段である４×４スターカプラ１０
１，２０１，３０１，４０１をそれぞれ光送信器１０
ｔ，２０ｔ，３０ｔ，４０ｔの近傍に配置してもよい。
さらに、図１において、光受信器１０ｒ，２０ｒ，３０
ｒ，４０ｒ内に配置された光変調器アレイ１２０を光送
信器１０ｔ，２０ｔ，３０ｔ，４０ｔの近傍に配置して
もよい。これらは、光伝搬経路中のデバイスの位置をず
らしただけでありトポロジ的には同一であるが、各光送
信器と各光受信器との間はスター状ではなくフルメッシ
ュ状に光ファイバが配線されることになる。

【００３５】（第１の実施形態の変形４）第１の実施形
態では、各光受信器において複数の光断続手段として光
変調器アレイ１２０を用いているが、その代わりに半導
体光増幅器アレイを用いてもよい。この場合には、光増
幅作用によって光伝搬経路における損失を補償できる。
また、従来構成とは異なって各光増幅器には波長多重さ
れた複数の光信号が同時に入射されるのでパターン効果
は抑圧され、高速の光信号を扱うことができる。また、
光増幅器で発生する自然放出光は、次段の波長ルータ
（アレイ導波路光合分波器１３０）で大部分が阻止され
るので、信号光受信時のＳＮ比の低下も少ない。光断続
手段としては、その他にも光送受信器間の光伝送チャネ
ル設定変更頻度が低い場合に、メカニカル光スイッチ、
熱光学効果を用いた導波路光スイッチ、液晶光シャッタ
等を用いることができる。

【００３６】（第１の実施形態の変形５）第１の実施形
態では、波長ルータとして図３に示す波長ルーチング特
性を有するアレイ導波路光合分波器１３０を用いている
が、図４に示す複数の光分波器５１〜５４および複数の
光合波器５５〜５８を組み合わせて構成しても同様の機
能を実現できる。光分波器５１〜５４と光合波器５５〜
５８との間の配線は図３に示す波長ルーチング特性に対
応するものである。

【００３７】（第１の実施形態の変形６）波長ルータの
波長ルーチング特性は図３に示す特性に限定されるもの
ではなく、たとえば図５に示す特性でも同様の光受信器
および光ネットワークを構成することができる。なお、
図３および図５に示すように、同一行または同一列にす
べて異なる記号（ここではλ１〜λ４）が配される行列
はラテン方陣と呼ばれ、他にも多数存在することが知ら
れており（参考文献： R. Barry, et al., "LatinRoute
rs, Desine and Implementation", IEEE J.Lightwave T
echnol., vol.11,no.5/6, pp.891-899, 1993) 、そのい
ずれを用いてもよい。

【００３８】さらに、波長ルータとしてラテン方陣を満
たさない特性、例えば図６に示すような特性のものを用
いても、同様の効果を有する光受信器および光ネットワ
ークを構成することができる。ただし、この場合にはそ
の波長ルーチング特性に合わせて、多波長半導体レーザ
アレイの送信波長を光送信器ごとに一部異なるようにプ
リセットする必要がある。

【００３９】（第１の実施形態の変形７）第１の実施形
態では、光送受信器間の情報伝送における並列度と収容
可能な最大光送受信器数とが等しい場合を示したが、こ
れに限定されるものではない。例えば、４並列光伝送を
行う２×２光ネットワークは、各光送信器を４波長半導
体レーザアレイで構成し、各光受信器を２個の光変調器
からなる光変調器アレイと、２×４アレイ導波路光合分
波器と、４個の受光器からなる受光器アレイとで構成
し、各光送受信器間を複数の４×２スターカプラを用い
て接続すればよい。このとき、２×４アレイ導波路光合
分波器としては、例えば図５の波長ルーチング特性を有
する４×４アレイ導波路光合分波器の入力ポートＩ２，
Ｉ３と出力ポートＪ１〜Ｊ４を用いればよい。

【００４０】例えば、２並列光伝送を行う４×４光ネッ
トワークは、各光送信器を２波長半導体レーザアレイで
構成し、各光受信器を４個の光変調器からなる光変調器
アレイと、４×２アレイ導波路光合分波器と、２個の受
光器からなる受光器アレイとで構成し、各光送受信器間
を複数の２×４スターカプラを用いて接続すればよい。
このとき、４×２アレイ導波路光合分波器としては、例
えば図７の波長ルーチング特性を有する４×４アレイ導
波路光合分波器の入力ポートＩ１〜Ｉ４と出力ポートＪ
２，Ｊ３を用いればよい。図７の特性を示す４×４アレ
イ導波路光合分波器は、複数次のアレイ導波路回折光を
同時に取り出せるように構成することで実現できる。こ
こでは、Ｋ＋１次回折光、Ｋ次回折光、Ｋ＋１次回折光
が利用される。あるいは、図３に示す波長ルーチング特
性を有するアレイ導波路光合分波器を用いても、多波長
半導体レーザアレイの送信波長を光送信器ごとに一部異
なるようにプリセットすれば、２並列光伝送を行う４×
４光ネットワークを構成することができる。

【００４１】（第１の実施形態の変形８，その他）第１
の実施形態では、すべての光送受信器間に並列光伝送チ
ャネルを設定できるように構成しているが、あらかじめ
特定の光送受信器間では通信を行う必要がないことが判
明している場合には、スターカプラにおける分配数およ
び光断続手段の個数を減らすことができる。

【００４２】さらに、第１の実施形態では、光送信器と
光受信器の個数が等しい場合を示しているが、例えば情
報発信の必要がない光送信器を削除したり、情報受信の
必要がない光受信器を削除してもよい。すなわち、光送
信器と光受信器の個数が必ずしも一致していなくてもよ
い。また、光送受信器間で並列伝送されるうちの１ない
し複数の通信路を、例えばクロック情報や制御情報を伝
送するために利用してもよい。その一例として、図１の
構成において、２ビット並列信号とパリティ信号とクロ
ック信号とからなる４ビット並列信号伝送用の光ネット
ワークとした場合について、以下第２の実施形態として
説明する。

【００４３】（第２の実施形態）図８は、本発明の光ネ
ットワークの第２の実施形態を示す。ここでは、図１の
各部に対応する部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。本実施形態の特徴は、各光送信器にそれぞれ符
号器１５およびマトリクススイッチ１６を備え、各光受
信器にフリップフロップ１７および復号器１８を備え、
さらに便宜上、光送信器および光受信を合わせてモジュ
ール１０′，２０′，３０′，４０′としたところにあ
る。

【００４４】各モジュール間では、２並列送信データに
クロックと誤り検出用のパリティを付加した４並列デー
タが伝送される。例えばモジュール１０′では、２並列
送信データはクロックに同期した符号器１５でパリティ
信号が付加された３並列データとなり、クロックと合わ
せた４系列のデータ列がマトリクススイッチ１６に入力
される。ここで、マトリクススイッチ１６は、入力され
た４系列のデータ列を４台の半導体レーザ１１１〜１１
４に振り分ける。このとき、各モジュールのマトリクス
スイッチ１６内の配線は図９のように固定的に設定され
るものとする。すなわち、クロック信号は、モジュール
１０′では波長λ１の光信号となり、モジュール２０′
では波長λ４の光信号となり、モジュール３０′では波
長λ３の光信号となり、モジュール４０′では波長λ２
の光信号となる。

【００４５】一方、各モジュールの受光器アレイ１４０
の受光器１４１には、光変調器アレイ１２０でどのモジ
ュールからの波長多重光信号を選択したとしても、各モ
ジュールのマトリクススイッチ１６を図９のように設定
することにより必ずクロック信号が受信される。例えば
モジュール１０′では、受光器１４１でクロック信号が
受信され、このクロックを用いてフリップフロップ１７
は受光器１４２〜１４４で受信された３並列信号を一括
して識別再生する。ここで、受光器１４４で受信される
のは、クロック信号の場合と同様に必ずパリティ信号で
あるので、復号器１８ではこれを用いて２並列信号のパ
リティチェックによる誤り検出を行う。これにより、誤
りのない２並列信号とクロックとがモジュール１０′の
受信データとして出力される。

【００４６】以上示した第２の実施形態では、クロック
信号およびパリティ信号を付加した並列光伝送をモジュ
ール間で行うことにより、第１の実施形態の利点に加え
て、クロック抽出や高速位相同期用の複雑な回路を不要
とするか、または個数を削減することが可能となる。す
なわち、並列信号の一括識別再生やパリティ信号による
誤り検出といった並列信号処理手段を備えることによ
り、低コストでかつ信頼性の高い光ネットワークを構成
することができる（請求項２）。

【００４７】（第２の実施形態の変形１）第２の実施形
態では、受光器１４１で受信したクロック信号をそのま
まフリップフロップ１７のクロック信号として利用して
いるが、位相同期回路（ＰＬＬ）等を用いてさらに安定
したクロック信号を再生してからフリップフロップ１７
に供給してもよい。また、クロック信号を伝送せず、タ
イミング抽出回路を設ける構成でもよい。すなわち、受
信した４並列光信号のうちの１つからタイミング抽出を
行ってクロック信号を再生し、他の並列光信号ともども
一括して識別再生（並列信号処理）してもよい。なお、
並列光信号間でのスキューが問題になる場合には、信号
ごとにクロック位相調整等を行う必要があるが、この場
合にも基準となるクロック信号は並列信号のうちの一部
から再生して利用するので、並列信号処理の一形態とし
てとらえることができる。

【００４８】（第２の実施形態の変形２）第２の実施形
態では、並列信号処理手段として一括識別再生用のフリ
ップフロップ１７および誤り検出用の復号器１８を用い
ているが、例えば並列信号間のスキュー低減用の符号化
を行った信号を復号するための復号器などを用いてもよ
い。

【００４９】（第２の実施形態の変形３）第２の実施形
態では、受光器１４１が通信の相手先モジュールによら
ず常にクロック信号を受信するように、送信側でマトリ
クススイッチ１６を用いてクロック信号の送信波長を選
択しているが、受信側の受光器アレイ１４０とフリップ
フロップ１７との間にマトリクススイッチを備えて切り
替えてもよい。ただし、この場合には、光変調器アレイ
１２０における通信相手先の切り替えに応じてマトリク
ススイッチの設定を変更する必要がある。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光受信器
およびそれを用いた光ネットワークは、複数の光送受信
器を接続した光ネットワークにおいて並列光伝送技術と
光波長多重技術を組み合わせることにより、光受信器に
おける損失を大幅に低減させることができる。さらに、
光１波あたりの情報伝送速度を低く抑えることができ、
光送受信器間の情報転送や光ネットワーク全体のスルー
プットを大容量化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ネットワークおよび光受信器の第１
の実施形態を示す図。

【図２】アレイ導波路光合分波器の構成を示す図。

【図３】アレイ導波路光合分波器の波長ルーチング特性
を示す図。

【図４】図３の波長ルーチング特性を有する他の波長ル
ータの構成を示す図。

【図５】他の波長ルーチング特性の例を示す図。

【図６】他の波長ルーチング特性の例を示す図。

【図７】４×２アレイ導波路光合分波器が有する波長ル
ーチング特性の例を示す図。

【図８】本発明の光ネットワークの第２の実施形態を示
す

【図９】各モジュールのマトリクススイッチの設定状態
を示す図。

【図１０】大容量ＡＴＭ交換機のアーキテクチャを説明
する図。

【図１１】従来の光受信器および光ネットワークの構成
を示す図。

【符号の説明】

１ｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔ，１０ｔ，２０ｔ，３０ｔ，４
０ｔ 光送信器 １ｒ，２ｒ，３ｒ，４ｒ，１０ｒ，２０ｒ，３０ｒ，４
０ｒ 光受信器 １０′，２０′，３０′，４０′ モジュール １１ 半導体レーザ １３ 光合流器 １４ 受光器 １５ 符号器 １６ マトリクススイッチ １７ フリップフロップ １８ 復号器 １００，２００，３００，４００ スプリッタ １０１，２０１，３０１，４０１ ４×４スターカプラ １１０ 多波長半導体レーザアレイ １１１，１１２，１１３，１１４ 半導体レーザ １２０ 光変調器アレイ １２１，１２２，１２３，１２４ 光変調器 １３０ アレイ導波路光合分波器 １３１ 入力導波路アレイ １３２ 入力側スラブ導波路 １３３ 導波路アレイ １３４ 出力側スラブ導波路 １３５ 出力導波路アレイ １４０ 受光器アレイ １４１，１４２，１４３，１４４ 受光器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04B 10/02 H04Q 3/52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の波長多重光信号を入力してそれぞ
   れオン／オフする複数の光断続手段と、 前記複数の光断続手段に接続される複数の入力ポートを
   有し、前記波長多重光信号が入力される入力ポートに応
   じて複数の出力ポートへ分波される波長が決まる波長ル
   ータと、 前記波長ルータの複数の出力ポートに接続される複数の
   光受信手段とを備え、前記複数の光断続手段の１つをオ
   ンとし他をオフとする構成であることを特徴とする光受
   信器。
2. 【請求項２】 複数の光受信手段に接続された並列信号
   処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光
   受信器。
3. 【請求項３】 波長の異なる複数の光信号を出力する光
   送信手段をそれぞれ有する複数の光送信器と、 前記光送信器から出力される複数の光信号を入力して波
   長多重し、その波長多重光信号を複数に分配する各光送
   信器対応の複数の光分配手段と、 前記複数の光分配手段からそれぞれ出力される波長多重
   光信号を入力する請求項１または請求項２に記載の光受
   信器とを備えたことを特徴とする光ネットワーク。