JP3511445B2 - 光双方向伝送システム - Google Patents
光双方向伝送システムInfo
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Description
対向するセンタ装置と複数のユーザ装置との間で通信を
行う光双方向伝送システムに関する。
割双方向多重通信を行うPDS(パッシブダブルスタ
ー)システムがある。これは、分岐点に光スターカプラ
を配置し、センタ装置の1組の送受信器と複数のユーザ
装置とを対応させる構成である。このPDSシステムで
は、センタ装置から各ユーザ装置に伝送される下り信号
光は時分割多重され、光スターカプラで分岐されて各ユ
ーザ装置に伝送される。各ユーザ装置は、時分割多重さ
れた下り信号光から自分宛の信号光を時間軸上から切り
出して受信する。一方、各ユーザ装置が所定のタイミン
グで信号光を送出すると、光スターカプラでパッシブ多
重され、各ユーザ装置からの上り信号光が時間軸上に並
んでセンタ装置に受信される。このような構成では、セ
ンタ装置の1組の送受信器で複数のユーザ装置との通信
が可能であるので、回線当たりのセンタ装置コストを低
く抑えることができる。
カプラで分岐合成するために挿入損失が大きくなる。そ
れにより、伝送距離、センタ装置の収容可能なユーザ装
置の数、伝送容量等に制限があった。この問題を解決す
るために、各ユーザ装置ごとに波長を割り当て、波長ル
ータを用いて合分波する波長多重PDS(WDM−PD
S)システムが提案された。このシステムでは、センタ
装置から各ユーザ装置に伝送される下り信号光は時分割
多重かつ波長多重され、波長ルータで分波された各波長
の信号光がそれぞれ対応するユーザ装置に伝送される。
波長ルータの挿入損失は光スターカプラに比べて小さい
ので、上記の問題点を解決することができる。
DSシステムにおける各ユーザ装置の光送信器は、セン
タ装置から送られてきた信号光と同一波長で発光するよ
うに光源波長を調整しなければならなかった。一方、ユ
ーザ装置に光源を置かず、センタ装置から変調光ととに
も直流光を伝送し、ユーザ装置でその変調光を受信する
とともに、直流光を送信信号で変調して折り返す構成の
ものが提案されている。このとき、センタ装置から各ユ
ーザ装置に対して送信される下り信号光は、変調光と直
流光が時分割でシリアルに伝送される。このような送受
信機能を有する光モジュールのうち光変調器の部分は、
バイアス電圧を送信信号で変調して吸収係数を変化さ
せ、直流光を強度変調する構成になっていた。そのた
め、利得が得られず、かつ波長依存性があった。
ザ装置において、センタ装置からの変調光を受信し、か
つ伝送損失を補償しながらセンタ装置から送られた直流
光を変調して折り返すことができる光双方向伝送システ
ムを提供することを目的とする。
ステムにおける各ユーザ装置は、半導体結晶に印加する
バイアス電圧の切り替えにより、半導体結晶を吸収層ま
たは光増幅層として機能させる半導体光増幅器を備え
る。半導体光増幅器は、吸収層で下り信号光の変調光を
受信する光検出器となり、また光増幅層で下り信号光の
直流光を変調しかつ増幅する光変調器となる(請求項
1)。
手段で合波された各波長の上り信号光を波長ごとに分波
し、各波長の上り信号光をそれぞれ受信する構成として
もよい(請求項2)。また、半導体光増幅器は、一方の
端面に低反射膜をコーティングし、他方の端面に高反射
膜コーティングし、下り信号光の直流光を変調した上り
信号光を折り返して送出する反射型とする(請求項
3)。また、半導体光増幅器は、両端面に低反射膜をコ
ーティングし、下り信号光の直流光を変調した上り信号
光を入射端面に対向する端面から送出する透過型とする
(請求項4)。
極の少なくとも一方を複数の電極とし、下り信号光の受
信時に光増幅器および光検出器として機能させる(請求
項5)。
ステムの基本構成を示す。図において、センタ装置10
とn個のユーザ装置20−1〜20−nは、それぞれ1
本の単一モード光ファイバで構成される光伝送路30−
1〜30−nを介して接続される。
光サーキュレータ12と、波長ルータ13と、光検出器
14により構成される。波長可変光源11は、ユーザ装
置20−1〜20−n宛の送信信号で変調した波長λ1
〜λnの下り信号光を時間軸上に並べて順次出力する。
光サーキュレータ12は、波長可変光源11から出力さ
れる下り信号光を波長ルータ13に送出し、波長ルータ
13から出力される上り信号光を光検出器14に送出す
る。波長ルータ13は、各波長の下り信号光をそれぞれ
分波して対応する光伝送路30−1〜30−nに出力
し、光伝送路30−1〜30−nから入力される各波長
の上り信号光を合波して光サーキュレータ12に出力す
る。波長ルータ13には、例えばアレイ導波路回折格子
が用いられる。光検出器14は、ユーザ装置20−1〜
20−nから送信された各波長の上り信号光を受信す
る。
重された波長λi(iは1〜n)の下り信号光は、図2
に示すように、それぞれ対応するユーザ装置宛ての送信
信号で変調された変調光と直流光から構成される。波長
ルータ13は、この変調光と直流光から構成される下り
信号光を波長ごとに対応するユーザ装置20−i宛に分
波する。
ら送られてきた波長λiの下り信号光の変調光を受信
し、波長λiの直流光を変調して上り信号光としてセン
タ装置10へ送信する光モジュールとして、半導体光増
幅器を有する。各ユーザ装置20−iから出力された波
長λiの上り信号光は、図3に示すように波長ルータ1
3で合波される。このとき、各ユーザ装置20−iから
の上り信号光が時間軸上に並ぶように、あらかじめセン
タ装置10から各ユーザ装置20−iへの下り信号光の
送信時間を調整しておく。
0−iに送信される下り信号光と、ユーザ装置20−i
からセンタ装置10に送信される上り信号光のタイミン
グチャートを図4に示す。センタ装置10は、各ユーザ
装置20−iに対して順番に波長を変えて変調光および
直流光から構成される下り信号光を送信する(S)。セ
ンタ装置10と各ユーザ装置20−iとの距離はそれぞ
れ異なるので、センタ装置10から送信された下り信号
光が各ユーザ装置20−iに到達する時間はそれぞれ異
なる。各ユーザ装置20−iは変調光を受信し(R)、
直流光をセンタ装置宛の送信信号で変調し、上り信号光
として送信する(S)。各ユーザ装置20−iからの上
り信号光はセンタ装置10に到達し(R)、時間軸上に
並んだ状態で光検出器14に受信される。このとき、セ
ンタ装置10では、光サーキュレータ12によって下り
信号光と上り信号光が衝突することはない。また、各ユ
ーザ装置20−iへの下り信号光の送信時間は、上り信
号光の到着時間を考慮したガードタイム(Tg)が設け
られており、各ユーザ装置20−iからの上り信号光が
衝突することはない。
の光サーキュレータ12と光検出器14との間に光分波
器(例えばアレイ導波路回折格子)15を挿入し、各ユ
ーザ装置20−iからの上り信号光を波長ごとに分波
し、それぞれ対応する光検出器14−iで受信するよう
にしてもよい。この場合には、図4に示す上り信号光の
衝突を考慮したガードタイムを設ける必要がなく(Tg
=0)、波長可変光源11の送信制御が容易になる。
ザ装置20−iの半導体光増幅器の第1の構成例を示
す。ここに示す例は反射型半導体光増幅器と呼ばれるも
のであり、基本構造は半導体レーザと同様である。すな
わち、半導体利得媒質である活性層21の上下にpクラ
ッド層22とnクラッド層23を配置した導波路構造を
有し、両面にp電極24とn電極25が配置される。ま
た、光入射端面には無反射膜26がコーティングされ、
その反対側の後端面には高反射膜27がコーティングさ
れる。
が入射されるときに、活性層21に逆バイアスを印加し
て導波型の光検出器として機能させる。このときの入射
光波長と吸収係数との関係を図7に示す。光検出器とし
ての吸収端は、センタ装置10からの下り信号光の波長
帯域により十分に長波長側に設定されているので、温度
変化に伴う吸収端位置の変動による感度劣化を引き起こ
すことはない。
直流光が入射されるときに、活性層21に順方向電流を
流して光増幅器として機能させる。ユーザ装置からセン
タ装置へ送信する送信信号でこの順方向電流を変調する
ことにより、光増幅器の利得を変化させ、直流光を強度
変調することができる。この変調光は、後端面の高反射
膜27で反射され、上り信号光としてセンタ装置に送信
される。このときの入射光波長と利得との関係を図8に
示す。光増幅器としての増幅可能帯域は、センタ装置1
0からの下り信号光の波長帯域より十分に広くとられて
いる。また、本半導体光増幅器では、直流光を変調する
と同時に増幅して出力することができるので、センタ装
置10とユーザ装置20−iとの間の往復の線路損失を
補償することができる。
置から送られた波長の直流光を変調して送り返すため
に、ユーザ装置側では波長の制御を行う必要がない。ま
た、単体の反射型半導体光増幅器で実現されているの
で、非常に経済的である。また、半導体光増幅器は、図
9に示すように信号光の入出射部に、信号光以外の増幅
された自然放出光(ASE)を遮断するフィルタ28を
設けてもよい。
うにp電極24(またはn電極25)を2つに分割して
もよい。この場合、受信時に入射端側のp電極24−1
に順方向電流を流すことにより、光増幅器(プリアン
プ)として機能させることができ、受信感度を向上させ
ることができる。また、送信時には、光増幅利得を大き
くすることができ、線路損失をさらに低減することがで
きる。
うに両端面を無反射膜26でコーティングして透過型半
導体光増幅器とし、下り信号光を光サーキュレータ29
を介して入射し、透過した上り信号光を光サーキュレー
タ29に入射して折り返すようにしてもよい。
伝送システムは、各ユーザ装置に光検出器および増幅機
能のある光変調器となる半導体光増幅器を備えることに
より、センタ装置からの変調光を受信し、かつ伝送損失
を補償しながらセンタ装置から送られた直流光を変調し
て折り返すことができる。これにより、ユーザ装置のコ
スト低減が可能となり、経済的な光双方向伝送システム
を実現することができる。
すブロック図。
号光と波長ルータの機能を説明する図。
号光と波長ルータの機能を説明する図。
るタイミングチャート。
装置の他の構成例を示すブロック図。
構成例を示す図。
きの入射光波長と吸収係数の関係を示す図。
きの入射光波長と利得の関係を示す図。
構成例を示す図。
の構成例を示す図。
の構成例を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 対向するセンタ装置と複数n個のユーザ
装置とが光伝送路を介して接続され、センタ装置と各ユ
ーザ装置との間で信号光を双方向伝送する光双方向伝送
システムにおいて、 前記センタ装置は、 前記各ユーザ装置に対応する複数の波長の直流光と、各
波長の直流光を各ユーザ装置宛の送信信号で変調した変
調光を時分割で出力する送信手段と、 前記各ユーザ装置から送信された各波長の上り信号光を
受信する受信手段と、 前記送信手段から出力された各波長の下り信号光を各ユ
ーザ装置対応に分波して送信し、前記各波長の上り信号
光を合波して前記受信手段に送出する合分波手段とを備
え、 前記各ユーザ装置は、 印加するバイアス電圧の切り替えにより吸収層または光
増幅層となる半導体結晶を有し、前記吸収層で前記下り
信号光の変調光を受信する光検出器として機能させ、前
記光増幅層で前記下り信号光の直流光を変調しかつ増幅
する光変調器として機能させる半導体光増幅器を備えた
ことを特徴とする光双方向伝送システム。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光双方向伝送システム
において、 前記センタ装置の受信手段は、前記合分波手段で合波さ
れた各波長の上り信号光を波長ごとに分波し、各波長の
上り信号光をそれぞれ受信する構成であることを特徴と
する光双方向伝送システム。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の光双方
向伝送システムにおいて、 半導体光増幅器は、下り信号光の入射端面に劈開状態に
比べて低反射率を有する膜をコーティングし、下り信号
光の入射端面と対向する端面に劈開状態に比べて高反射
率を有する膜をコーティングし、前記下り信号光の直流
光を変調した上り信号光を前記下り信号光の入射端面か
ら送出する反射型構成であることを特徴とする光双方向
伝送システム。 - 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の光双方
向伝送システムにおいて、 半導体光増幅器は、下り信号光の入射端面およびそれに
対向する端面に劈開状態に比べて低反射率を有する膜を
コーティングし、前記下り信号光の直流光を変調した上
り信号光を前記下り信号光の入射端面に対向する端面か
ら送出する透過型構成であることを特徴とする光双方向
伝送システム。 - 【請求項5】 請求項3または請求項4に記載の光双方
向伝送システムにおいて、 半導体光増幅器のp電極またはn電極の少なくとも一方
が複数の電極であり、下り信号光の受信時に光増幅器お
よび光検出器として機能させる構成であることを特徴と
する光双方向伝送システム。
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