JP3303515B2 - 光通信方式及びそれを用いた光通信システム - Google Patents

光通信方式及びそれを用いた光通信システム

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JP3303515B2 JP07437194A JP7437194A JP3303515B2 JP 3303515 B2 JP3303515 B2 JP 3303515B2 JP 07437194 A JP07437194 A JP 07437194A JP 7437194 A JP7437194 A JP 7437194A JP 3303515 B2 JP3303515 B2 JP 3303515B2
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    • H04B10/516—Details of coding or modulation
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
    • H01S5/06236—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the polarisation, e.g. TM/TE polarisation switching

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速変調時においても
動的波長変動を抑えた直接変調方式で駆動する光源を用
い、安定に高密度光周波数多重光通信などを実現するた
めの光通信方式、及びこれを用いた光通信システムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量を拡
大する事が望まれており、複数の光周波数を１本の光フ
ァイバに多重させた光周波数多重（光ＦＤＭ）通信の開
発が行われている。光周波数多重の技術は受信方法によ
って２つに大別できる。局発光源とのビートをとって中
間周波数を得て信号を検出するコヒーレント光通信と、
波長可変フィルタで所望の波長（周波数）の光のみを透
過させて検出する方法である。本発明は、後者の波長可
変フィルタを用いた光通信方式について適用するもので
ある。波長可変フィルタには、マッハツェンダ型、ファ
イバファブリペロ型、ＡＯ（音響光学）変調器型、半導
体型等があり、夫々開発が進められている。
【０００３】マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ
型は透過帯域幅が比較的自由に設計でき、数Å程度の狭
い帯域幅をもつものが得られるため、光通信の周波数多
重度を大きくできるという利点がある。さらに、偏波の
影響を受けないという点も大きな利点である。マッハツ
ェンダ型の実施例としては、OCS89-65,K.Oda et.al.，
“光ＦＤＭ用フィルタのチャネル選択特性”があり、フ
ァイバファブリペロ型の実施例としては、I.P.Kaminow
et al.,"FDMA-FSK Star Network with a Tunable Optic
al Filter Demultiplexer",IEEE J.Lightwave Techno
l.,vol.6,No.9,p.1406,September,1988などがある。し
かし、光の損失がある、半導体光検出器との集積化が不
可能で装置の小型化が困難である等の問題点がある。
【０００４】ＡＯ変調器型の場合は、透過帯域幅が大き
く数十Å程度となるため制御は容易であるが、光通信の
波長多重数を大きくはできない。実施例としては、OCS9
1-83N.Shimosaka et al.，“音響光学フィルタを用いた
波長分割／時分割複合多重型放送局内光ネットワーク”
がある。また、光の損失、集積化が不可能、偏波制御が
必要であるなどの欠点が挙げられる。
【０００５】また、半導体型としては、例えば光ガイド
層に回折格子を備えたＤＦＢ（分布帰還型）フィルタ
は、透過帯域幅を０．５Å程度まで狭くできるととも
に、光の増幅作用（２０ｄＢ程度）を併せ持っているの
で、周波数（波長）多重度は大きく、最低受信感度は小
さくできるという利点をもつ。
【０００６】こういったフィルタを用いた光通信におい
て光源となる半導体レーザには、一般に、偏波の方向が
安定する事や、動的単一モードを維持している事が要求
されるので、ＴＥモードのみで発振するＤＦＢレーザ、
あるいは分布反射型（ＤＢＲ）レーザなどが用いられて
いる。信号を送信する変調方式としては、レーザに流す
駆動電流を直接変調してデジタル強度変調（ＡＳＫ:Amp
litude Shift Keying）をする方式や注入電流に微小振
幅の信号を重畳してデジタル周波数変調（ＦＳＫ：Freq
uency Shift Keying）を行う方式が研究されている。
【０００７】ＦＳＫ方式では光フィルタの波長弁別機能
を利用して復調する方法が開発されている。例えば、M.
J.Chauki,etal.,"1.5Gbit/s FSK Transmission System
Using Two Electrode DFB Laser Tunable FSK Discrimi
nator/Photodetector",Electro.Let.,vol.26 No.15,p.1
146,1990がある。
【０００８】また、この他の方式としてＤＦＢレーザの
発振光の偏波モードをスイッチングさせて、ＴＥ、ＴＭ
のうち一方のモードのみを選択するものも提案されてい
る（例えば、特開平２−１５９７８１参照）。しかし、
通常のＤＦＢ−ＬＤを用いた場合、ＴＥモードとＴＭモ
ードの活性層からの利得差は大きいので変調駆動電流を
１０ｍＡ以下にする事は困難であって、高周波での動的
波長変動もＡＳＫ方式に比べてもそれほど大きくは改善
されない。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】上述した通信方式
のうち直接ＡＳＫ変調方式では、動的波長変動によって
スペクトル線幅が０．３ｎｍ程度まで広がってしまい、
一方、典型的波長可変幅は３ｎｍ程度であるので、チャ
ネル数がとれず波長多重伝送には向かないという問題点
があった。また、外部強度変調器を用いた場合、波長変
動は抑えられるものの装置の点数が増えるのでコストの
点で好ましくなかった。
【００１０】またＦＳＫ方式では、波長多重のチャネル
間隔が狭いのでチャネル数は増えるが、分波フィルタの
トラッキング制御の精度を高くする必要がある、近接し
た“１”と“０”の波長間での光フィルタのクロストー
クが周囲の環境変化で悪化し受信の誤り率を増大させる
という欠点があった。
【００１１】また、偏波モードをスイッチングさせる偏
波変調の方式では、微小信号での変調を可能にしている
ものの、変調の深い信号伝送を行うためにはレーザ出射
端の偏光子と受信側のフィルタを組み合わせる必要があ
り、装置の点数を減らす事はできないのでコストの点で
好ましくない。
【００１２】よって、本発明の目的は、上記の問題点を
解決する通信方式及びこれを用いた光通信システムを提
供することにある。
【００１３】
【問題を解決するための手段及び作用】本発明の通信方
法は、上記それぞれの伝送方式の問題点を解決して実用
的な光通信方式を提供するために、変調信号に応じて偏
波方向と周波数の両方が異なる２つの光をスイッチング
して伝送路に送出する光源、典型的には、複数の領域各
々に設けられた電極に流すバイアス電流を微小に変調す
る事で偏波モードと発振波長がスイッチングする半導体
レーザを用い、スイッチングするバイアス点近傍で少な
くとも１つの電極に微小振幅のデジタル信号を重畳さ
せ、偏波モードと発振波長とを信号の“１”、“０”に
合わせてスイッチさせる偏波変調方式の光源からの２つ
のモードの光を共に伝送路に送出し、該偏波変調光源か
らの信号光を、少なくとも２つ以上のフィルタを用いて
“１”、“０”の両方の波長に対して波長弁別して復調
し、２つの波長からの出力の差信号として信号を得る方
法である。
【００１４】上に述べた偏波モードと発振波長がスイッ
チングする半導体レーザの概略を例示する。すなわち、
２電極構成のＤＦＢ型半導体レーザの片側の電極に流す
バイアス電流を一定値に制御し、もう一方に流すバイア
ス電流に小振幅のデジタル信号を重畳させた時にＴＥモ
ードとＴＭモードの間のスイッチングをするものであ
る。このとき、ＴＥモードとＴＭモードの有効屈折率が
異なっているために発振波長も変化する。例えば１．５
μｍ帯の半導体レーザでは２〜３ｍＡの変調振幅によっ
てモードのスイッチングがおこり、このとき発振波長差
が数ｎｍとなる。スイッチング時に光出力がほぼ一定に
なるように変調振幅を制御すれば、内部の光子密度の変
化は小さくなりまた共振器内部のキャリヤ密度の変化も
小さいので、プラズマ効果による動的波長変動が格段に
小さくなり、周波数応答特性も格段に改善される。
【００１５】以上のように、従来の方式と比べて、動的
波長変動が小さく周波数変調効率の高い光出力が得られ
るので、これに対してＦＳＫ方式と同様に光フィルタの
波長弁別機能を利用して復調することで、精度の高いト
ラッキング制御無しに波長可変フィルタで分波が可能と
なったり、あるいは“１”と“０”の波長が離れている
ためにクロストークが問題とならない高密度光周波数多
重通信が可能になったりする。
【００１６】
【００１７】特に偏波面依存性のあるフィルタを用いた
場合には、２つの解決策を提供している。１つは、同一
の光源より送出されて受信部に入射した光のうちで、第
１の方向に偏光した第１の波長の光と、これに垂直な第
２の方向に偏光した第２の波長の光を取り出して復調
し、差信号を取り出すことでＳ／Ｎを改善するものであ
る。もう１つは、同一の光源より送出されて受信部に入
射した光のうちで、第１の方向に偏光した第１の波長の
光と、これに同じ方向に偏光した第２の波長の光とを取
り出して復調し、差信号を取り出すことで受信部に入射
する光の偏波面制御を必要としない通信方式とするもの
である。
【００１８】また、この２つを組み合わせて、同一の光
源より送出されて受信部に入射した光のうちで、第１の
方向に偏光した第１の波長の光と、これに同じ方向に偏
光した第２の波長の光と、これらと垂直の第２の方向に
偏光した第１の波長の光と、同じく第２の方向に偏光し
た第２の波長の光とを取り出して復調し、差信号を取り
出すことで受信部に入射する光の偏波面制御を必要とし
ない通信方式においてＳ／Ｎを改善したものである。
【００１９】以下に本発明による通信方式、通信システ
ム等を列挙する。本発明の通信方式は、少なくとも、送
信部には半導体レーザを、伝送路には光ファイバを、そ
して受信部には光フィルタと受光器とを有する光通信方
式において、送信部側の半導体レーザに印加された変調
信号に応じて偏波方向が異なり波長が第１の波長及び第
１の波長と異なる第２の波長の２つの光をスイッチング
して伝送路に送出し、透過波長に偏波面依存性を有する
第１の光フィルタ及び第２の光フィルタを少なくとも含
む複数の光フィルタを用いて、前記半導体レーザから送
出されて受信部に入射した光のうちで、第１の方向に偏
光した第１の波長の光を第１の光フィルタで透過して受
光器で受光し、第１の方向または第２の方向に偏光した
第２の波長の光を第２の光フィルタで透過して受光器で
受光し、これら受光器の出力の差信号として復調された
信号を得ることを特徴とする。
【００２０】より具体的には、半導体レーザを駆動する
バイアス電流に重畳した微小な信号電流によって直接変
調することで、偏波方向が互いに直交していて波長が異
なる２つの発振モード間でスイッチングする。
【００２１】
【００２２】また、シングルモード光ファイバを用いた
ことを特徴とする。また、前記光フィルタは透過波長が
チューナブルである。また、前記半導体レーザの出力光
は偏波無依存アイソレータを介して光ファイバに入射す
ることを特徴とする。
【００２３】更に、光分岐器を介して光ファイバから前
記第１と第２の光フィルタに光を導きうる。偏光子を介
して光ファイバから前記第１と第２の光フィルタに光を
導きうる。偏波分離手段を介して光ファイバから前記第
１と第２の光フィルタに光を導きうる。光を弁別する光
フィルタが、方向性結合型光フィルタあるいはＤＦＢフ
ィルタでありうる。前記第１の光フィルタと第２の光フ
ィルタは並列的に配置したり、或いは直列的に配置し
て、前記半導体レーザから送出されて受信部に入射した
光のうちで、第１の方向に偏光した第１の波長の光を第
１の光フィルタで透過して受光器で受光すると共に他の
光を第１の光フィルタで透過して第２の光フィルタに入
力させ、この入力光のうち第１の方向に偏光した第２の
波長の光を第２の光フィルタで透過して受光器で受光し
うる。また、第１の方向に偏光した第１の波長の光とこ
れに垂直な第２の方向に偏光した第２の波長の光を各受
光器で受光し、これら受光器の出力の差信号として復調
された信号を得る様にもできる。また、第１の方向に偏
光した第１の波長の光とこれに同じ第１の方向に偏光し
た第２の波長の光と、これらと垂直な第２の方向に偏光
した第１の波長の光と同じく第２の方向に偏光した第２
の波長の光を各受光器で受光し、これら４つの受光器の
出力から第１の波長の光からの出力と第２の波長の光か
らの出力の差信号として復調された信号を得る様にもで
きる。
【００２４】また、前記半導体レーザを複数接続し、周
波数（波長）多重化し、受信部側の光フィルタで所望の
半導体レーザより送出した第１、第２の波長の光に乗せ
た信号のみを取り出して受信する事を特徴とする。
【００２５】また、周波数多重化された前記複数の半導
体レーザからの第１の偏波モードの光の最短波長と最長
波長間の範囲が、これらの各半導体レーザからスイッチ
ングして発せられる直交する２つの偏波モード間の波長
差よりも小さいことを特徴とする。或は、周波数多重化
された前記複数の半導体レーザからの第１の偏波モード
の光の波長間隔が、これらの各半導体レーザからスイッ
チングして発せられる直交する２つの偏波モード間の波
長差よりも大きいことを特徴とする。
【００２６】更に、本発明の光−電気変換装置は、上記
の送信部と受信部を１つにまとめ、上記の光通信方式に
よる光送受信を行うことを特徴とする。また、本発明の
ＣＡＴＶシステムは、放送センタ側に上記の送信部を、
光加入者側に上記の受信部を備え、上記の方式で光通信
を行うことを特徴とする。
【００２７】
【実施例１】本発明による第１の実施例を図１、図２、
図３によって説明する。図１における光源装置１０１は
２電極構成ＤＦＢ−ＬＤ型の半導体レーザであり、その
詳細を図２、図３に示す。光源装置１０１は、基板とな
るｎ−ＩｎＰ２０１、深さ０．５μｍの回折格子ｇが形
成されたｎ−ＩｎＰバッファ層２０２、０．２μｍのｎ
−Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38下部光ガイド層２０
３、歪量子井戸構造の活性層２０４、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層２０５、ｐ−Ｉｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9Ｐ0.1コンタ
クト層２０６、高抵抗ＩｎＰ埋め込み層２０７、コンタ
クト層２０６までを除去した電極分離領域２０８、光出
射側の電極であるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ層２０９、
信号を重畳した電流を流す電極であるＣｒ／ＡｕＺｎＮ
ｉ／Ａｕ層２１０、基板側電極のＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ層
２１１、反射防止膜となるＳｉＯ膜２１２からなってい
る。活性層の歪量子井戸は、井戸層がｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ（厚さ５ｎｍ）、バリア層がｉ−Ｉｎ0.28Ｇａ
0.72Ａｓ（厚さ１０ｎｍ）からなっていて、ライトホー
ルと電子の基底準位間遷移エネルギー（Ｅlh0−Ｅe0）
とヘビーホールと電子の基底準位間遷移エネルギー（Ｅ
hh0−Ｅe0）を等しく設計してある。そのため、通常の
ＤＦＢレーザに比べてＴＭ偏波での発振しきい値が低
く、効率よく偏波スイッチング可能な構成になってい
る。
【００２８】上記構成で電極２０９、２１０にバイアス
電流を流し、レーザ発振直前の状態にした時の発光スペ
クトルを図２（ｂ）に示す。ライトホールと電子の基底
準位間遷移エネルギー（Ｅlh0−Ｅe0）に対応する波長
は１．５６μｍ、ヘビーホールと電子の基底準位間遷移
エネルギー（Ｅhh0−Ｅe0）に対応する波長も１．５６
μｍとなる。また、ＴＥモード（実線）とＴＭモード
（破線）の発光スペクトルはほぼ重なるが、回折格子ｇ
による両モードの分布帰還波長が１．５６μｍよりも短
波長側になるようにバッファ層２０３に形成された回折
格子ｇのピッチを２４０ｎｍに設定して、ＴＥモードで
１．５５２μｍ、ＴＭモードで１．５５０μｍでブラッ
グ波長となる構成にしている。ここで、電極２０９に５
２ｍＡのＤＣバイアス電流、電極２１０に２７．６ｍＡ
のＤＣバイアス電流を流してこれに振幅５ｍＡのデジタ
ル信号を重畳させると、すでに述べたようにＴＥ／ＴＭ
のスイッチングが起き、このとき発振波長が１．５５２
μｍと１．５５０μｍの間でスイッチングする。このと
きの時間波形を図３に示す。１）は変調電流波形、２）
はレーザ１０１の出力光、３）は波長１．５５２μｍの
出力光、４）は波長１．５５０μｍの出力光を示してい
る。この図のように、レーザ出力光Ｌは変調によってほ
とんど変化しないが、周波数変調されている事がわか
る。このとき、変調帯域は２００ｋＨＺ〜５ＧＨｚであ
った。低域特性が悪いのは熱の影響である。
【００２９】図１に戻る。この光源装置１０１からの周
波数変調且つ偏波変調された出力光を、偏波無依存アイ
ソレータ１０２を透過させた後、光ファイバ１０３に結
合し伝送する。光ファイバ１０３は、１．５５μｍ帯用
の分散シフトシングルモードファイバを用いる。１．３
μｍ帯、０．８μｍ帯の光で伝送する場合にはそれぞれ
適した光ファイバを用いれば良い。
【００３０】光ファイバ１０３を伝送した信号はＦＳＫ
信号として復調する。具体的には、ＦＳＲ（自由スペク
トル領域）３００ｎｍ、フィネス１５０で中心波長１．
５５２μｍのファブリペロエタロン１０４で信号を選択
的に分波し、フォトダイオード１０５によって電気信号
に変換する。このように、従来ＦＳＫ方式で変調、送信
された信号を受信するために必要とされたフィルタ部で
のチューニング、トラッキングをまったく必要とせずに
ＦＳＫシグナルの受信が可能となった。
【００３１】ここでは光源と受信装置を１つずつしか記
載していないが、光カプラ等でいくつかの光源あるいは
受信装置を繋げて伝送しても良い。本方式に従って光伝
送する場合の光周波数多重化方法を図４に沿って述べ
る。ＴＥ（実線）とＴＭ（破線）で発振波長は２ｎｍ間
隔でスイッチし、フィルタの１０ｄＢ透過帯域幅が３ｎ
ｍであるので、波長間隔を４ｎｍ程度として多重化する
事になる。また、光フィルタとしては他のもの、例えば
マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ型等を用いて
も良い。
【００３２】
【実施例２】本発明による第２の実施例を説明する。図
５（ａ）は半導体ＤＦＢレーザの断面斜視図で、基板と
なるｎ−ＧａＡｓ層４０１上には、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ下部クラッド層４０２、活性層である多重量子井戸
４０３、グレーティングｇが形成されたｐ−Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ光ガイド層４０４、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
上部クラッド層４０５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層４０６
が積層されている。また、高抵抗のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
層４０７で埋込み、ｐ側のＡｕ／Ｃｒ電極４０８、４０
９と基板４０１側の電極ＡｕＧｅ／Ａｕ層４１０を形成
している。更に、キャップ層４０６を除去して電極分離
領域４１１を形成し、ＳｉＯ2の反射防止膜４１２を端
面に形成している。
【００３３】本実施例の光源装置４２０においても光出
射側の電極４０９に定電流Ｉ2を流し、もう一方の電極
４０８に定電流Ｉ1に加えてデジタル信号ΔＩ1を重畳す
る事で、ＴＥモードとＴＭモードの間でスイッチングが
生じ、ＴＥモードで８２０．０ｎｍの光が、ＴＭモード
では８１８．６ｎｍの光が出射される。
【００３４】この光源４２０から出射された光を、図５
（ｂ）に示すように、偏波保存シングルモードファイバ
４２１に結合させ伝送する。これは、受信部に用いたフ
ィルタ４２２の透過波長に偏波依存が存在するために、
温度の変化などによって受信側で信号偏波面が変化し信
号強度が低下するのを防ぐためである。受信部には波長
可変幅の大きな縦型（２つの導波路が積層方向に上下に
形成されているもの）方向性結合器フィルタ４２２を用
いている。ここでは１０ｄＢダウンの透過全幅３ｎｍの
デバイスを用いる。縦型方向性結合器フィルタ４２２の
中心波長を８２０．０ｎｍにチューニングして選択的に
分波し、下側導波路４３１に入力して上側の導波路４３
２から取り出される信号光のみをフォトダイオード４２
３によって電気信号に変換する。
【００３５】ここで、方向性結合器フィルタとフォトダ
イオードの構造と作製方法を図５（ｃ）を用いて述べ
る。この場合、フィルタとフォトダイオードが集積化さ
れている。図５（ａ）において、ｎ−基板４７１上に、
ｎ−バッファ層４７２、ｎ−下部導波層４７３、ｎ−ク
ラッド層４７４が順に１回目の成長で積層されている。
クラッド層４７４の順方向結合器には回折格子４７７が
形成されている。光検出器部には回折格子は形成されて
いない。このクラッド層４７４上に、ｎ−光ガイド層４
７５、ｎ−上部導波層４７８、アンドープ吸収層４７
９、ｐ−クラッド層４８０、ｐ−コンタクト層４８１が
２回目の成長で積層される。ここで、順方向結合器部に
おいて、活性層４７９を除去するために上部導波層４７
８の所までエッチングし、ｐ−クラッド層４８２、ｐ−
コンタクト層４８３を３回目選択成長で積層する。
【００３６】導波路は、高抵抗材料（不図示）による埋
め込み構造とした。次に、ｐ側電極４８４、ｎ側電極４
８５を形成し、ｐ側電極４８４は順方向結合器部と光検
出器部の間で電極４８４、コンタクト層４８１を除去す
る。この構成において、順方向結合器部の下部導波層４
７３に光を入射し、その一部の波長の光のみ上部導波層
４７８に結合して伝搬し光検出器で受信できる。ＴＭ光
は下部導波路４７３をそのまま伝搬し、外部に放出され
る。この順方向結合器は、電界をかけることで、フィル
タリングの中心波長を変化することができる。
【００３７】本実施例においても、光源４２０と受信装
置を１つずつしか記載していないが、光カプラ等でいく
つかの光源あるいは受信装置を繋げて伝送しても良い。
本方式に従って光伝送する場合の光周波数多重化方法を
図６に沿って述べる。ＴＥ（実線）とＴＭ（実線）の発
振モード間で発振波長は略１．５ｎｍ間隔でスイッチ
し、フィルタ４２２の１０ｄＢ透過帯域幅が３ｎｍであ
るので、本実施例においても、波長間隔を４ｎｍ程度と
して多重化する事になる。多重伝送の多重度は波長可変
フィルタ４２２の波長可変幅によって規定されるが、波
長可変幅６０ｎｍ程度の波長可変フィルタを用いれば、
１６チャネル程度の多重伝送が精密なチューニング制御
無しに可能となる。
【００３８】
【実施例３】本発明による第３の実施例を図７に沿って
説明する。５０１は光源装置であり、第１の実施例と同
様に波長１．５μｍ帯の偏波変調ＤＦＢレーザである。
光源装置５０１からの出力光を、偏波無依存アイソレー
タ５０２を介して光ファイバ５０３に結合し伝送する点
も第１の実施例と同様である。５０４は受信部のフィル
タであり、これを透過した光をフォトダイオード５０５
で電気信号に変換する。本実施例においては、ＦＳＲ８
ｎｍ、フィネス１００、中心波長１．５５２μｍのファ
イバファブリペロエタロンを受信部のフィルタ５０４と
して用いた。
【００３９】図８に本方式による光伝送の波長多重の方
法を示す。本実施例では半値幅の狭いフィルタ５０４を
用いたうえに、光源５０１での動的波長変動が小さいこ
ともあって、波長多重伝送の多重度を上げることが可能
となる。ＴＥ（実線）とＴＭ（実線）の発振モード間で
発振波長は４．０ｎｍ間隔でスイッチしている。ファイ
バファブリペロエタロンフィルタ５０４の１０ｄＢダウ
ンの透過幅は０．１ｎｍであり、０．１ｎｍの間隔で波
長多重するのに十分な特性をもっている。よって、３ｎ
ｍの範囲で波長を変えられる光源装置５０１を用いた場
合には、３０チャネル程度の波長多重伝送が可能とな
る。また、このとき、ＴＥモードとＴＭモードの発振波
長は４ｎｍ程度離れており、ＴＭモードの発振波長はＴ
Ｅモードで３０チャネル使用している波長帯よりも短波
長側にある。よって、偏光子によって偏光の分離を行う
ことなく、ＦＳＫ方式の光信号伝送によってクロストー
クの少ない光伝送が実現できる。
【００４０】
【実施例４】本発明による第４の実施例を図９に沿って
説明する。７０１は光源装置であり、第１の実施例と同
様に波長１．５μｍ帯の偏波変調ＤＦＢレーザである。
変調信号の“１”に対応して１．５５２μｍのＴＥ光
で、“０”に対応して１．５４８μｍのＴＭ光で発振す
る。光源装置７０１からの出力光を、偏波無依存アイソ
レータ７０２を介して偏波保存シングルモードファイバ
７０３に結合させ伝送する。第２の実施例と同様に受信
部に用いたフィルタの透過波長に偏波依存性が存在する
場合には、温度の変化などによって受信側で伝送信号の
偏波面が変化し信号強度が低下するが、それを防ぐため
に偏波保存シングルモードファイバ７０３を用いる。受
信部には波長可変で透過帯域幅の狭いフィルタ７０４を
用いて所望の波長の光を選択分波し、光検出器７０５に
よって信号検波する。
【００４１】ここでは、光フィルタ７０４として、光源
７０１と同様の層構成からなり、２分割された電極を持
ち、しきい値以下にバイアスされたＤＦＢフィルタ７０
４を使用した。ただし、回折格子のピッチを２４１ｎｍ
として、わずかに長波長側にずらして、ブラッグ波長を
長波長側にシフトさせている。また、両面にＳｉＯ2の
反射防止膜をコーティングしてある。２電極７５１、７
５２の電流比率Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2）を変えることで、透
過利得を２０ｄＢと一定にしたまま透過波長を３ｎｍ変
えることができる。図１０にその様子を示す。このグラ
フは光フィルタ７０４のＴＥモードに対する特性であ
り、ＴＭモードで結合した場合には、これより約４ｎｍ
短波長側に透過ピークが存在する。また、このフィルタ
７０４の１０ｄＢダウンの透過幅は０．０３ｎｍであ
り、０．０５ｎｍの間隔で波長多重するのに十分な特性
を持っている。偏波保存ファイバ７０３から出射される
光のうち光源７０１でのＴＥモードに対応する偏波がフ
ィルタ７０４のＴＭモードと結合するようにファイバ７
０３とフィルタ７０４を結合した。フィルタ７０４のＴ
Ｍモードに対する透過ピークが光源７０１のＴＥモード
の発振波長である１．５５２μｍになるようにチューニ
ングした。すなわち、波長１．５５２μｍのＴＥ光とし
て光源７０１から出射された光信号は波長１．５５２μ
ｍのＴＭ光としてＤＦＢフィルタ７０４を透過するが、
波長１．５４８μｍのＴＭ光として光源７０１から出射
された光信号は波長１．５４８μｍのＴＥ光としてＤＦ
Ｂフィルタ７０４に入射するので透過しない。フィルタ
７０４の透過光をフォトダイオード７０５によって電気
信号に変換した。このように波長と偏波を選んで受信部
を構成することで、光源７０１でＦＳＫ信号として送出
された信号光を、ＤＦＢフィルタ７０４を波長弁別器と
して用いて受信することができる。
【００４２】本方式に従って光伝送する場合の光周波数
多重化方法を図１１に沿って述べる。発振波長が約４ｎ
ｍ間隔でスイッチし、フィルタの１０ｄＢ透過帯域幅が
０．０３ｎｍであり、波長多重を０．０５ｎｍの間隔で
行っている。ＴＥモード（実線、図１１上側）で送出さ
れる帯域が波長１．５５０μｍから１．５５３μｍの約
３ｎｍの幅を持ち、ＴＭモード（破線、図１１下側）で
送出される帯域は波長１．５４６μｍから１．５４９μ
ｍの約３ｎｍである。
【００４３】受信側ではＤＦＢフィルタ７０４のＴＭモ
ード（図１１下側）で波長弁別しており、受信側ＤＦＢ
フィルタ７０４のＴＥモード（図１１上側）の透過波長
は使用周波数帯よりも長波長側に位置することになるの
で、クロストーク等の問題が低減できる。
【００４４】ところで受信部の構成法は本実施例に限る
ものではなく、光源７０１のＴＭモードを偏波保存ファ
ィバ７０３を介して受信側のＤＦＢフィルタ７０４のＴ
Ｅモードに結合させた上で、光源のＴＭモードの波長に
対してＤＦＢフィルタのＴＥモードをチューニングさせ
る構成であっても良い。この場合は受信部のＤＦＢフィ
ルタ７０４のＴＭモードの透過波長を使用周波数帯より
も短波長側に位置させることになり、クロストークの問
題が低減できる点は上に述べた場合と変わらない。
【００４５】
【実施例５】今まで述べた偏波変調レーザを用いた通信
方式では、“１”、“０”に従って送出される信号のう
ちの一方の波長（あるいは偏波）のみに注目してこれを
弁別し信号を復調しており、送信される信号のもう一方
の部分は捨てられていた。以下の実施例は両方の部分を
使用する通信方式である。
【００４６】本発明による第５の実施例を図１２によっ
て説明する。図１２（ａ）における光源装置１１０１は
２電極構成ＤＦＢ型の偏波スイッチング半導体レーザで
あり、その詳細は第１実施例等で説明されている。通常
のＤＦＢレーザに比べてＴＭ偏波での発振しきい値が低
く、効率よく偏波スイッチング可能な構成になってい
る。
【００４７】本実施例で用いたレーザ１１０１はＴＭモ
ードで１．５５２μｍ、ＴＭモードで１．５５０μｍで
ブラッグ波長となるようにグレーティングピッチを設定
してある。その他、第１実施例の光源装置１０１と実質
的に同じである。。
【００４８】このレーザ１１０１の出力光を、偏波無依
存アイソレータ１１０２を透過後、光ファイバ１１０３
に結合し伝送する。光ファイバ１１０３は、１．５５μ
ｍ帯用の分散シフトシングルモードファイバを用いた。
１．３μｍ帯、０．８μｍ帯の光で伝送する場合にはそ
れぞれ適した光ファイバを用いれば良い。光ファイバ１
１０３を伝送した信号光をビームスプリッタ１１０４で
２等分し、ファブリペロエタロン１１０５、１１０６で
波長選択して、透過光をフォトダイオード（ＰＤ）１１
０７、１１０８で電気信号に変換する。ファブリペロエ
タロン１１０５は、ＦＳＲ３００ｎｍ、フィネス１５０
で中心波長１．５５２μｍであり、ファブリペロエタロ
ン１１０６は、ＦＳＲ３００ｎｍ、フィネス１５０で中
心波長１．５５０μｍである。ＰＤ１１０７、１１０８
からの出力の差信号をとると復調された信号１１０９を
取り出すことができる。本実施例は偏波依存性のないフ
ィルタ１１０５、１１０６を用いてデジタル信号の
“１”、“０”両方に相当する信号を検出する通信方式
となっている。
【００４９】
【実施例６】図１３に本発明の第６の実施例を示す。第
５の実施例との違いは、ビームスプリッタ１１０４の代
わりに偏波制御手段１１３１と偏波ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）１１３２を用いて、伝送信号の偏波制御と分
波を行っていることである。ＰＢＳ１１３２からファブ
リペロエタロン１１０５へ入射する第１の波長１．５５
２μｍの光の強度が最大になって、ＰＤ１１０７からの
出力が最大になるように偏波制御手段１１３１で信号の
偏波面を制御する。このとき、第２の波長１．５５０μ
ｍの光は偏光方向が第１の波長と垂直なので、ＰＢＳ１
１３２でファブリペロエタロン１１０６へ入射する波長
１．５５０μｍの光の強度もまた最大となり、第５の実
施例と比べてＳ／Ｎが約３ｄＢ改善する。本実施例の偏
波制御手段を使用する方式は、他の実施例にも可能な範
囲で適用することができる。
【００５０】第５、第６の実施例においては光源と受信
装置を１つずつしか記載していないが、光カプラ等で幾
つかの光源あるいは受信装置を繋げて伝送しても良い。
第５、第６の実施例の方式に従って光伝送する場合の光
周波数多重化方法としては、図４に示した如きものが用
いられる。光源の波長をこの様に変えることは、例えば
活性層のバンドギャップと光ガイド層のグレーティング
のピッチとを少しずつ変えた光源を複数個用意すること
で容易に実現できる。
【００５１】第５、第６の実施例においても、光フィル
タとして他の偏波面依存性のないフィルタ、例えばマッ
ハツェンダ型、ファイバファブリペロ型等を用いても同
様の通信方式を実現できる。
【００５２】フィルタの選び方によっては、フィルタの
透過帯域幅とＴＥ／ＴＭモードの波長差の大小関係が変
わり、図８に示したもう１つの多重化の方法も考えられ
る。すなわちフィルタの１０ｄＢ透過帯域幅がＴＥとＴ
Ｍの発振波長間隔よりも十分小さな場合には、複数の光
源から送出された光の多重化を行うことになる。具体的
には、ＴＥとＴＭの波長間隔が４ｎｍの光源と１０ｄＢ
透過帯域幅が０．１ｎｍのフィルタを用いて図８の方式
で波長間隔０．２ｎｍ、波長多重数２０波長程度の多重
化ができる。この場合には、例えば同一の構成の複数の
光源を異なったバイアスで駆動することで波長を変えた
光源とすることができる。
【００５３】
【実施例７】本発明による第７の実施例として、偏波面
依存性を有する導波路型フィルタを用いた通信方式を説
明する。図１４（ａ）における光源装置１２０１は、第
５、第６の実施例同様偏波スイッチング半導体レーザで
あり、ＴＥ／ＴＭのスイッチングとともに発振波長は
１．５５２μｍと１．５４８μｍの間でスイッチングす
る。この出力光を、偏波無依存アイソレータ１２０２を
透過後、偏波保存光ファイバ１２０３に結合し伝送す
る。光ファイバ１２０３を伝送した信号光をＰＢＳ１２
０４で分割し、光源１２０１においてＴＥモードであっ
た第１の偏波の１．５５２μｍの光を第１のＤＦＢフィ
ルタ１２０６のＴＥモードに結合させる。偏波依存ファ
イバ１２０３を使用することで偏波面の方向が確定でき
る。光源１２０１においてＴＭモードであった第２の偏
波の１．５４８μｍの光はＰＢＳ１２０４で分光され、
λ／２板１２０５を介して第２のＤＦＢフィルタ１２０
７のＴＥモードに結合している。ＤＦＢフィルタ１２０
６はＴＥモードの透過波長を１．５５２μｍにチューニ
ングしており、一方、ＤＦＢフィルタ１２０７はＴＥモ
ードの透過波長を１．５４８μｍにチューニングしてい
る。それぞれの透過光をＰＤ１２０８、１２０９で電気
信号に変換し、出力の差信号をとると、復調された信号
１２１０を取り出すことができる。
【００５４】本実施例でも、第５、第６の実施例同様デ
ジタル信号の“０”、“１”両方に相当する信号を検出
する通信方式となっている。特にフィルタ１２０６、１
２０７に導波型デバイスを用いたことで、受信部のデバ
イスの集積化による小型化の可能な構成となっている。
【００５５】本実施例においては偏波保存ファイバ１２
０３を用いることで、光源１２０１のＴＥモード光をＤ
ＦＢフィルタ１２０６のＴＥモードに結合させている
が、第６の実施例のように通常のシングルモードファイ
バと偏波制御手段を併用し、ＰＤ１２０８の出力を利用
したフィードバック制御を行なっても良い。
【００５６】また、本実施例においては、光源１２０１
のＴＭモード光をＤＦＢフィルタ１２０７のＴＥモード
に結合させるためにλ／２板１２０５を用いているが、
光源１２０１のＴＭモード光をＤＦＢフィルタ１２０７
のＴＭモードに結合させておいて、ＤＦＢフィルタ１２
０７のＴＭモードの透過波長を１．５４８μｍにチュー
ニングしてもよい。
【００５７】また、ＰＢＳ１２０４を用いずに２分割分
波器を用いてもよい。その場合、信号強度は３ｄＢ程度
下がるが、この場合はデバイスを集積化することが容易
になり、結合損の点では有利となる。
【００５８】
【実施例８】本発明による第８の実施例として、同様に
偏波面依存性を有する導波路型フィルタを用いた通信方
式を図１４（ｂ）に従って説明する。本実施例における
フィルタは、特定の波長の光のみを分波して第１のポー
トに出力し、それ以外の波長の光は第２のポートに出力
するタイプのフィルタであり、例えば波長可変幅の大き
な縦型方向性結合器フィルタ（ＶＤＦ：第２実施例参
照）を用いる。
【００５９】図１４（ｂ）における光源装置１２２１
は、上記実施例と同じ偏波スイッチング半導体レーザで
ある。この出力光を、偏波無依存アイソレータ１２２２
を透過後、偏波保存光ファイバ１２２３に結合し伝送す
る。光ファイバ１２２３を伝送した信号光のうち光源１
２２１においてＴＥモードであった第１の偏波の１．５
５２μｍの光を第１のＶＤＦ１２２４のＴＥモードに結
合させる。ＶＤＦ１２２４はＴＥモードで１．５５２μ
ｍの光を第１のポート１２２５に出力し、その他の光を
第２のポート１２２６に出力する。ポート１２２６から
取り出した光はλ／２板１２２８を介して偏光方向を９
０度傾けて第２のＶＤＦ１２２９に結合させる。すなわ
ち、光源１２２１においてＴＭモードであった第２の偏
波の１．５４８μｍの光を第２のＶＤＦ１２２９のＴＥ
モードに結合させる。ＶＤＦ１２２９はＴＥモードで
１．５４８μｍの光を第１のポート１２３０に出力し、
その他の光を第２のポート１２４０に出力する。
【００６０】第１、第２のＶＤＦ１２２４、１２２９そ
れぞれからの透過光をＰＤ１２２７、１２３１で電気信
号に変換し、出力の差信号をとることで復調された信号
１２３２を取り出すことができるのは先の実施例と同様
である。
【００６１】本実施例においても偏波保存ファイバ１２
２３を用いているが、第６の実施例のように通常のシン
グルモードファイバと偏波制御手段を併用し、ＰＤ１２
２７の出力を利用したフィードバック制御を行っても良
い。
【００６２】また、本実施例においては光源１２２１の
ＴＭモード光をＶＤＦ１２２９のＴＥモードに結合させ
る為にλ／２板１２２８を用いているが、ＶＤＦ１２２
９がＴＭモードの透過波長を１．５４８μｍにチューニ
ングしたものであっても良い。
【００６３】
【実施例９】本発明による第９の実施例として偏波面依
存性を有する導波路型フィルタを用いた別の通信方式を
説明する。図１５（ａ）における光源装置１３０１は先
の実施例同様偏波スイッチング半導体レーザであり、Ｔ
Ｅ／ＴＭのスイッチングとともに発振波長は１．５５２
μｍと１．５４８μｍの間でスイッチングする。この出
力光を、偏波無依存アイソレータ１３０２を透過後、シ
ングルモード光ファイバ１３０３に結合し伝送する。偏
光子１３０４を介して分波器１３０５で分割した光をＤ
ＦＢフィルタ１３０６、１３０７のＴＥモードに結合さ
せる。ＤＦＢフィルタ１３０６はＴＥモードの透過波長
を１．５５２μｍにチューニングしており、一方、ＤＦ
Ｂフィルタ１３０７はＴＥモードの透過波長を１．５４
８μｍにチューニングしている。それぞれの透過光をＰ
Ｄ１３０８、１３０９で電気信号に変換し、出力の差信
号の交流成分をとると復調された信号１３１０を取り出
すことができる。
【００６４】本実施例においては、伝送路である光ファ
イバ１３０３の出射端で偏波が楕円偏波となって出てき
ても、同一の光源１３０１から送出される第１の波長の
光の主たる偏光方向と第２の波長の光の主たる偏光方向
が直交しているようなファイバを用いれば（上記シング
ルモード光ファイバ１３０３はこれを可能とする）、偏
波制御手段を用いて受信部に入ってくる信号光の偏波面
を制御する必要がないことが特徴である。特に偏波面を
制御する必要がないことについて、ファイバ１３０３の
出射端で直線偏光である場合を例にとって、図１６乃至
図１９によって説明する。以下λ1＝１．５５２μｍ、
λ2＝１．５４８μｍとする。
【００６５】図１６はデジタル信号、図１６は光源
１３０１でのＴＥモードの波長λ1の光の強度、図１６
はこれと偏波面が直交するＴＭモードの波長λ2の光
源１３０１での光強度を示している。図１７、図１８は
受信部に入ってくる光の偏光方向の互いに直交する２つ
の例を示している。
【００６６】図１７においては、λ1の光が受信部の
ＴＥモードに結合しており、波長λ2の偏光方向はＴＭ
モード方向であるので、偏光子１３０４を透過しない。
ＤＦＢフィルタ１３０６を透過する光強度を図１７
に、ＤＦＢフィルタ１３０７を透過する光強度を図１７
に示す。出力の一方を反転して加算すると、図１７
の出力信号１３１０が得られる。
【００６７】図１８においてはλ2の光が受信部のＴ
Ｅモードに結合しており、波長λ1の偏光方向はＴＭモ
ード方向であるので、偏光子１３０４を透過しない。Ｄ
ＦＢフィルタ１３０６を透過する光強度を図１８に、
ＤＦＢフィルタ１３０７を透過する光強度を図１８に
示す。出力の一方を反転して加算すると、このときにも
図１８の出力信号１３１０が得られ、図１７の出力
とほぼ同じである。
【００６８】以上では偏波方向の２つの例について説明
したが、伝送路で直線偏波が維持されていれば、伝送路
１３０３から受信部に入射する光は直線偏波であり、直
交する直線偏波の重ね合わせで記述することが出来る。
図１９において、波長λ1の光の電界方向と偏光子１３
０４の透過光の電界方向のなす角をθ、波長λ1の光の
電界振幅をＥλ1、波長λ2の光の電界振幅をＥλ2とす
ると、偏光子１３０４を透過した光の電界振幅は波長λ
1、λ2それぞれに対してＥλ1ｃｏｓθ、Ｅλ2ｓｉｎθ
となる。フィルタ１３０６、１３０７のそれぞれの透過
波長での透過率をｔλ1、ｔλ2とすると、分波器１３０
６で２分割され、フィルタ１３０６あるいは１３０７を
透過してＰＤ１３０８、１３０９に入射する光の電界振
幅Ｅ308、Ｅ309はそれぞれ
【００６９】
【数１】 となる。ただしＥ308は波長λ1、Ｅ309は波長λ2の光の
電界振幅である。ＰＤから取り出される信号は光のパワ
ー、すなわち電界振幅の２乗に比例するのでＰＤ１３０
８、１３０９から取り出される信号の振幅Ｉ308、Ｉ309
はそれぞれ
【００７０】
【数２】 となる。最終的に出力として取り出される信号の振幅Ｉ
outは、Ｉ308とＩ309の和に比例するので
【００７１】
【数３】 であれば
【００７２】
【数４】 となって受信部に入射する光の偏光方向によらず一定の
信号出力が得られる。
【００７３】以上の説明では簡単のため結合損失を無視
し、伝送路上で直線偏波が維持されているものとした
が、一般の楕円偏光の場合であっても主たる偏光方向が
直交していれば、同じように考えて光の偏光方向によら
ず一定の信号出力が得られることがわかる。また、本実
施例も極めて集積化に適した構成となっている。
【００７４】
【実施例１０】本発明による第１０の実施例として、同
様の通信方式に別のフィルタを用いた例を説明する。図
１５（ｂ）における光源装置１３２１、偏波無依存アイ
ソレータ１３２２、伝送路であるシングルモードファイ
バ１３２３は第９の実施例と同じであるが、フィルタと
しては第８の実施例と同様のＶＤＦを用いた。伝送路１
３２３からの信号光を、偏光子１３２４を介してＶＤＦ
１３２５のＴＥモードに結合させ、ＴＥモードの１．５
５２μｍ光をポート１３２６から取り出し、第１のＰＤ
１３３１で検出する。その他の波長の光はＶＤＦ１３２
５のポート１３２７から第２のＶＤＦ１３２９に結合
し、ＴＥモードの１．５４８μｍ光をポート１３３０か
ら取り出して第２のＰＤ１３３２で検出する。２つのＰ
Ｄ１３３１、１３３２の出力の差信号の交流成分をとる
と復調された信号１３３３を取り出すことができる。本
実施例も第９の実施例同様受信部に入射する光の偏光方
向によらず一定の信号出力が得られる。
【００７５】第９、第１０の実施例において、特に説明
を簡単にするために受信部の入り口に偏光子１３０４、
１３２４を設けていたが、これは必ずしも必要ではな
い。各フィルタのＴＭモードでの透過波長がクロストー
クを生じない波長帯にあればこの偏光子を除いた構成で
あってよい。
【００７６】
【実施例１１】本発明による第１１の実施例として、第
７、第８の実施例と第９、第１０の実施例を組み合わせ
た通信方式を図２０にしたがって説明する。１５０１は
偏波スイッチング半導体レーザであり、この出力光を偏
波無依存アイソレータ１５０２を透過後、シングルモー
ド光ファイバ１５０３に結合し伝送する。ＰＢＳ１５０
４で分割した光の一方はＶＤＦ１５０５でＴＥモードの
１．５５２μｍ光を、ＶＤＦ１５０６でＴＥモードの
１．５４８μｍ光を取り出す。また、もう一方はλ／２
板１５２０で偏光方向を９０度傾けた後にＶＤＦ１５０
７でＴＥモードの１．５５２μｍ光を、ＶＤＦ１５０８
でＴＥモードの１．５４８μｍ光を取り出す。ＰＤ１５
０９、１５１０の差信号１５１３と、ＰＤ１５１１、１
５１２の差信号１５１４との和信号として出力１５１５
が得られる。第９、第１０の実施例と比べると偏光子を
透過しなかった光も２組目のフィルタで受け取るので、
Ｓ／Ｎが３ｄＢが改善することになる。
【００７７】第７から第１１の実施例の説明で波長多重
に関しては特に述べなかったが、使用したフィルタの透
過帯域幅およびＴＥとＴＭでの波長差が決まれば、図
４、図８に示した多重方式のいずれかでの波長多重が可
能となる。
【００７８】また、偏波依存性のあるフィルタの動作に
ついてはＴＥモードでの動作を用いて説明したが、全部
あるいは特定の一部のフィルタはＴＭモードの光に対し
て透過波長を設定したものを用いても同様の機能を果た
すことが出きる。例えばλ／２板を利用する代わりにＴ
Ｍモードに対して透過波長を設定したデバイスを用いて
もよい。また、偏波無依存アイソレータはＬＤの戻り光
対策であればよい。
【００７９】
【実施例１２】図２１に、本発明による光通信方式を波
長多重光ＬＡＮシステムに応用する場合の各端末に接続
される光−電気変換部（ノード）の構成例を、図２２に
そのノードを用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示す。
【００８０】外部に接続された光ファイバ２２０１を媒
体として光信号がノードに取り込まれ、分岐部２２０２
によりその一部が上記実施例のような波長可変光フィル
タを備えた受信装置２２０３に入射する。この受信装置
２２０３により所望の波長の光信号だけ取り出して信号
検波を行う。一方、ノードから光信号を送信する場合に
は、波長可変ＤＦＢレーザ２２０４をアイソレータ２２
０５と分岐部２２０６を介して光伝送路２２０１に入射
せしめる。また、波長可変ＤＦＢレーザ及び波長可変光
フィルタを２つ以上の複数設けて、波長可変範囲を広げ
ることもできる。
【００８１】光ＬＡＮシステムのネットワークとして、
図２２に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向に
ノードを接続しネットワーク化された多数の端末及びセ
ンタを設置することができる。ただし、多数のノードを
接続するためには、光の減衰を補償するために光増幅器
を伝送路２２０１上に直列に配することが必要となる。
また、各端末にノードを２つ接続し伝送路を２本にする
ことでＤＱＤＢ方式による双方向の伝送が可能となる。
【００８２】この様な光ネットワークシステムにおい
て、本発明による光通信の方式を用いれば、上記実施例
で述べたように多重度６０の高密度波長多重光伝送ネッ
トワークを構築できる。また、ネットワークの方式とし
て、図２２のＡとＢをつなげたループ型や、スター型あ
るいはそれらを複合した形態のものでも良い。
【００８３】
【実施例１３】本発明による光通信方式により、図２３
のようなトポロジーを持つ波長多重光ＣＡＴＶセンタの
構築ができる。ＣＡＴＶセンタにおいて波長可変レーザ
を偏波変調し、波長多重光源とする。受け手となる加入
者側において上記実施例のような波長可変フィルタを備
えた受信装置を用いる。従来は、ＤＦＢレーザの動的波
長変動の影響により、ＤＦＢフィルタをこのようなシス
テムに用いることが困難であったが、本発明により可能
となった。
【００８４】さらに、加入者に外部変調器を持たせ、加
入者からの信号をその変調器からの反射光で受け取り
（簡易型双方向光ＣＡＴＶの一形態、例えば 石川、古
田“光ＣＡＴＶ加入者系における双方向伝送用ＬＮ外部
変調器”ＯＣＳ９１−８２，ｐ．５１）、図２３のよう
なスター型ネットワークを構築することで、双方向ＣＡ
ＴＶが可能となり、サービスの高機能化が図れる。
【００８５】
【発明の効果】本発明により、動的波長変動の少ない直
接変調方式で駆動した半導体レーザを用いた高密度光周
波数多重通信方式を実現し、コヒーレント光通信のよう
な高度な波長制御や電子回路技術を必要としない光通信
システムを構築できる。
【００８６】また、偏波変調レーザの２つの波長を共に
弁別して検波する光通信方式を提供し、受信感度の改善
が得られたり、偏波面依存性のあるフィルタを用いた場
合でも受信部に入射する光の偏波面制御用の信号が取り
出せたり、受信部に入射する光の偏波面に依存せずに信
号が検出できたりする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による通信方式の第１実施例を説明す
る図である。
【図２】 図１の光源装置のＤＦＢレーザの構成と特性
を説明する図である。
【図３】 図１の光源装置のＤＦＢレーザの偏波変調状
態を説明する図である。
【図４】 第１の通信方式による光周波数多重化方法を
説明する図である。
【図５】 本発明による光通信の第２の実施例を説明す
る図である。
【図６】 第２の通信方式による光周波数多重化方法を
説明する図である。
【図７】 本発明による光通信の第３の実施例を示す図
である。
【図８】 第３の通信方式による光周波数多重化方法を
説明する図である。
【図９】 本発明による光通信の第４の実施例を示す図
である。
【図１０】 ＤＦＢフィルタの波長可変特性を示す図で
ある。
【図１１】 第４の通信方式による光周波数多重化方法
を説明する図である。
【図１２】 本発明による光通信の第５の実施例を示す
図である。
【図１３】 本発明による光通信の第６の実施例を示す
図である。
【図１４】 本発明による光通信の第７、第８の実施例
を示す図である。
【図１５】 本発明による光通信の第９、第１０の実施
例を示す図である。
【図１６】 図１５の光源装置のＤＦＢレーザの偏波変
調状態を説明する図である。
【図１７】 図１５の光通信方式において受信部での１
つの偏波面のときの信号復調を示す図である。
【図１８】 図１５の光通信方式において受信部での他
の１つの偏波面のときの信号復調を示す図である。
【図１９】 図１５の光通信方式において受信部での偏
波面によらず信号を復調できることを示す図である。
【図２０】 本発明による光通信の第１１の実施例を示
す図である。
【図２１】 本発明による第１２の実施例である光ノー
ドの構成例を示す図である。
【図２２】 光ＬＡＮネットワークを説明する図であ
る。
【図２３】 光ＣＡＴＶシステムを説明する図である。
【符号の説明】
１０１，４２０，５０１，７０１，１１０１，１２０
１，１２２１，１３０１，１３２１，１５０１，２２０
４ 光源装置 １０２，５０２，７０２，１１０２，１２０２，１２２
２，１３０２，１３２２，１５０２，２２０５ アイ
ソレータ １０３，４２１，５０３，７０３，１１０３，１２０
３，１２２３，１３０３，１３２３，１５０３，２２０
１ シングルモード光ファイバ １０４，５０４，１１０５，１１０６，１１０５，１１
０６ ファブリペロエタロン １０５，４２３，５０５，７０５，１１０７，１１０
８，１１０７，１１０８，１２０８，１２０９，１２２
７，１２３１，１３０８，１３０９，１３３１，１３３
２，１５０９，１５１０，１５１１，１５１２ フォ
トダイオード ２０１，４０１，４７１ 基板 ２０２，４７２ バッファ層 ２０３，４０４，４７５ 光ガイド層 ２０４，４０３ 活性層 ２０５，４０２，４０５，４７４，４８０，４８２
クラッド層 ２０６，４０６，４８１，４８３， コンタクト層 ２０７，４０７ 埋め込み層 ２０８，４１１ 電極分離領域 ２０９，２１０，２１１，４０８，４０９，４１０，７
５１，７５２，４８４，４８５ 電極 ２１２，４１２ 反射防止膜 ４２２，１２２４，１２２９，１３２５，１３２９，１
５０５，１５０６，１５０７，１５０８ 縦型方向性
結合器フィルタ ４３１，４３２，４７３，４７８ 導波路 ４７７ 回折格子 ４７９ 吸収層 ７０４，１２０６，１２０７，１３０６，１３０７
ＤＦＢフィルタ １１０４ ビームスプリッタ １１３１ 偏波制御手段 １１３２，１２０４，１５０４ 偏波ビームスプリッ
タ １２０５，１２２８，１５２０ λ／２板 １２２５，１２２６，１２３０，１２４０，１３２６，
１３２７，１３３０ポート １３０４，１３２４ 偏光子 １３０５ 分波器 ２２０２，２２０６ 分岐部 ２２０３ 受信装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−42593（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−181343（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154954（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−268159（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145487（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−206413（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−21936（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159781（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143730（ＪＰ，Ａ) Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，Ｙ．Ａｒａｋａｗ ａ，Ｙ．Ｆｕｊｉｉ，Ｎｅｗ Ｂｉｓｔ ａｂｌｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｗ ｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｕｓｉ ｎｇ ａ ｔｗｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂ ａｃｋ ｌａｓｅｒ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，英国，ＩＥ Ｅ，1998年 ７月 ７日，Ｖｏｌ．24, Ｎｏ．14，ｐ．888−889 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H01S 5/00

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも、送信部には半導体レーザ
    を、伝送路には光ファイバを、そして受信部には光フィ
    ルタと受光器とを有する光通信方式において、送信部側
    の半導体レーザに印加された変調信号に応じて偏波方向
    が異なり波長が第１の波長及び第１の波長と異なる第２
    の波長の２つの光をスイッチングして伝送路に送出し、
    透過波長に偏波面依存性を有する第１の光フィルタ及び
    第２の光フィルタを少なくとも含む複数の光フィルタを
    用いて、前記半導体レーザから送出されて受信部に入射
    した光のうちで、第１の方向に偏光した第１の波長の光
    を第１の光フィルタで透過して受光器で受光し、第１の
    方向または第２の方向に偏光した第２の波長の光を第２
    の光フィルタで透過して受光器で受光し、これら受光器
    の出力の差信号として復調された信号を得ることを特徴
    とする光通信方式。
  2. 【請求項２】 前記半導体レーザを駆動するバイアス電
    流に重畳した微小な信号電流によって直接変調すること
    で、偏波方向が互いに直交していて波長が異なる２つの
    発振モード間でスイッチングすることを特徴とする請求
    項１記載の光通信方式。
  3. 【請求項３】 シングルモード光ファイバを用いたこと
    を特徴とする請求項１記載の光通信方式。
  4. 【請求項４】 前記光フィルタは透過波長がチューナブ
    ルであることを特徴とする請求項１記載の光通信方式。
  5. 【請求項５】 前記半導体レーザの出力光は偏波無依存
    アイソレータを介して光ファイバに入射することを特徴
    とする請求項１記載の光通信方式。
  6. 【請求項６】 光分岐器を介して光ファイバから前記第
    １と第２の光フィルタに光を導くことを特徴とする請求
    項１記載の光通信方式。
  7. 【請求項７】 偏波分離手段を介して光ファイバから前
    記第１と第２の光フィルタに光を導くことを特徴とする
    請求項１記載の光通信方式。
  8. 【請求項８】 前記第１の光フィルタと第２の光フィル
    タを並列的に配置することを特徴とする請求項１記載の
    光通信方式。
  9. 【請求項９】 前記第１の光フィルタと第２の光フィル
    タを直列的に配置して、前記半導体レーザから送出され
    て受信部に入射した光のうちで、第１の方向に偏光した
    第１の波長の光を第１の光フィルタで透過して受光器で
    受光すると共に他の光を第１の光フィルタで透過して第
    ２の光フィルタに入力させ、この入力光のうち第１の方
    向に偏光した第２の波長の光を第２の光フィルタで透過
    して受光器で受光することを特徴とする請求項１記載の
    光通信方式。
  10. 【請求項１０】第１の方向に偏光した第１の波長の光と
    これに垂直な第２の方向に偏光した第２の波長の光を各
    受光器で受光し、これら受光器の出力の差信号として復
    調された信号を得ることを特徴とする請求項１記載の光
    通信方式。
  11. 【請求項１１】第１の方向に偏光した第１の波長の光と
    これに同じ第１の方向に偏光した第２の波長の光と、こ
    れらと垂直な第２の方向に偏光した第１の波長の光と同
    じく第２の方向に偏光した第２の波長の光を各受光器で
    受光し、これら４つの受光器の出力から第１の波長の光
    からの出力と第２の波長の光からの出力の差信号として
    復調された信号を得ることを特徴とする請求項１記載の
    光通信方式。
  12. 【請求項１２】 前記光フィルタが、方向性結合型光フ
    ィルタあるいはＤＦＢフィルタであることを特徴とする
    請求項１乃至１１の何れかに記載の光通信方式。
  13. 【請求項１３】 前記半導体レーザを複数接続し、周波
    数（波長）多重化し、受信部側の光フィルタで所望の半
    導体レーザより送出した第１、第２の波長の光に乗せた
    信号のみを取り出して受信することを特徴とする請求項
    １記載の光通信方式。
  14. 【請求項１４】 周波数多重化された前記複数の半導体
    レーザからの第１の偏波モードの光の最短波長と最長波
    長間の範囲が、これらの各半導体レーザからスイッチン
    グして発せられる直交する２つの偏波モード間の波長差
    よりも小さいことを特徴とする請求項１３記載の光通信
    方式。
  15. 【請求項１５】 周波数多重化された前記複数の半導体
    レーザからの第１の偏波モードの光の波長間隔が、これ
    らの各半導体レーザからスイッチングして発せられる直
    交する２つの偏波モード間の波長差よりも大きいことを
    特徴とする請求項１３記載の光通信方式。
  16. 【請求項１６】印加される変調信号に応じて偏波方向が
    異なり波長が第１の波長及び第１の波長と異なる第２の
    波長の２つの光をスイッチングして伝送路に送出する半
    導体レーザを備える送信部と、透過波長に偏波面依存性
    を有する第１の光フィルタ及び第２の光フィルタを少な
    くとも含む複数の光フィルタを用いて、入射した光のう
    ちで、第１の方向に偏光した第１の波長の光を第１の光
    フィルタで透過して受光器で受光し、第１の方向または
    第２の方向に偏光した第２の波長の光を第２の光フィル
    タで透過して受光器で受光し、これら受光器の出力の差
    信号として復調された信号を得る様に構成された受信部
    を１つにまとめ、請求項１記載の光通信方式による光送
    受信を行うことを特徴とする光−電気変換装置。
  17. 【請求項１７】 放送センタ側に、印加される変調信号
    に応じて偏波方向が異なり波長が第１の波長及び第１の
    波長と異なる第２の波長の２つの光をスイッチングして
    伝送路に送出する半導体レーザを有する送信部を備え、
    光加入者側に、透過波長に偏波面依存性を有する第１の
    光フィルタ及び第２の光フィルタを少なくとも含む複数
    の光フィルタを用いて、入射した光のうちで、第１の方
    向に偏光した第１の波長の光を第１の光フィルタで透過
    して受光器で受光し、第１の方向または第２の方向に偏
    光した第２の波長の光を第２の光フィルタで透過して受
    光器で受光し、これら受光器の出力の差信号として復調
    された信号を得る様に構成された受信部を備え、請求項
    １記載の方式で光通信を行うことを特徴とするＣＡＴＶ
    システム。
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Ｈ．Ｓｈｏｊｉ，Ｙ．Ａｒａｋａｗａ，Ｙ．Ｆｕｊｉｉ，Ｎｅｗ Ｂｉｓｔａｂｌｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｕｓｉｎｇ ａ ｔｗｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌａｓｅｒ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，英国，ＩＥＥ，１９９８年 ７月 ７日，Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１４，ｐ．８８８−８８９

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EP0673127A1 (en) 1995-09-20
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