JP3943426B2 - 光通信システム並びに光受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム並びに光受信装置に関し、特にＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)、ＤＷＤＭ(Dense Wavelength Division Multiplexing)等の多チャネル型の光通信方式に適用される光通信システム並びに光受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量のデータ情報を伝送可能な光通信システムにおいて、より高速かつ高密度な情報伝送技術が従来から望まれている。その中でも特に、光ファイバの広い低損失波長領域を効果的に使用する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing、ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）通信方式は、伝送容量を大幅に増大できる通信方式として注目されている。この波長多重通信方式は、図６に示すように、波長の異なる多数の光を波長合成器により多重化して１本の光ファイバに結合し、長距離伝送した後に波長分波器で波長毎に分離して信号を取り出す方式である。すなわちｎ波の異なる波長の光を多重することにより、各波長の伝送容量のｎ倍の伝送容量を得ることできる。
【０００３】
この波長多重通信方式における伝送容量は、単位時間において送信できる情報量に基づく時間軸密度と、情報を送信するチャネル数に基づく空間密度に支配される。例えば各波長の伝送ビットレートを１０Ｇｂ／ｓ、チャネル数を３２とすれば、１本の光ファイバで３２０Ｇｂ／ｓの極めて大きな伝送容量を得ることができる。このチャネル数は、波長間隔を狭くすることにより増大させることが可能であり、例えば１００ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．８ｎｍ）や、５０ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．４ｎｍ）、或いはそれ以下のチャンネル間隔で多重化することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の波長多重通信方式において、使用するチャネル数に応じて異なる波長の半導体レーザ光源が必要となるため、周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を生成することが困難となり、夫々の搬送波について信号チャネルを構成することができないという問題点があった。
【０００５】
また受信側において、送信側と同様の周波数間隔の光を生成することができないため、送信側において生成された周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を効率よく復調することができないという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、送信側において周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を高効率に生成し、また受信側において同様の周波数間隔の光を生成することにより、簡単な構成で、波長多重通信における伝送容量の飛躍的な向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信システムは、上述した課題を解決するために、周波数ν１の光を共振させ供給される周波数ｆｍ１の電気信号に応じて周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ１の間隔で生成する第１の光コム発生手段と上記生成されたサイドバンドのうち一のサイドバンドを参照光とし少なくとも上記参照光以外の各サイドバンドについて信号変調をかけることにより光変調信号を夫々生成する変調手段とを有する光送信装置と、上記光送信装置により生成された上記光変調信号及び上記参照光を伝送する伝送手段と、上記伝送手段を介して受信した上記参照光を共振させ供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて上記参照光の周波数を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する第２の光コム発生手段と上記伝送手段から伝送された各光変調信号を上記第２の光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを有する光受信装置とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この光通信システムは、光送信装置において、周波数ｆｍ１の間隔で生成した光コムの各サイドバンドに対して信号変調を施すことにより光変調信号を作り出し、該光変調信号と参照光を伝送手段を介して光受信装置へ送信し、光受信装置において参照光に基づき周波数ｆｍ２の間隔でサイドバンドを生成し、生成したサイドバンドに基づいて該光変調信号を復調する。
【０００９】
また、本発明に係る光受信装置は、上述した課題を解決するために、周波数ｆｍ１の間隔で生成され周波数ν１を中心とした各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号を受信して復調する光受信装置において、周波数ν２の光を発振するレーザ発振手段と、上記レーザ発振手段により発振された周波数ν２の光を共振させ供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて周波数ν２を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する光コム発生手段と、上記受信した各光変調信号を上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この光受信装置は、周波数ｆｍ１の間隔で生成された各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号を受信し、周波数ｆｍ２の間隔でサイドバンドを生成し、該生成したサイドバンドに基づき、該光変調信号を復調する。
【００１１】
また、本発明に係る光受信装置は、上述した課題を解決するために、周波数ｆｍ１の間隔で生成された各サイドバンドのうち一のサイドバンドを参照光とし少なくとも上記参照光以外の各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号受信して復調する光受信装置において、受信した上記参照光を共振させ供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて上記参照光の周波数を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する光コム発生手段と、上記受信した各光変調信号を上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した光通信システム１の構成を示す図である。この光通信システム１は、光送信装置２と、光ファイバ３と、光受信装置４とを備える。
【００１４】
光送信装置２は、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing、ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）通信方式の下、波長の異なる多数の光を生成し、当該生成した光を搬送波として位相変調をかけることにより光変調信号を作り出し、これらを多重化して送信する。
【００１５】
光ファイバ３は、光送信装置２及び光受信装置４に接続され、光送信装置２において多重化された光変調信号を光受信装置４へ伝送する。
【００１６】
光受信装置４は、光ファイバ３を介して伝送された光変調信号を分離し、各搬送波毎の信号を取り出す。すなわちこの光通信システム１において、ｎ波の異なる波長の光を多重することにより、各波長の伝送容量のｎ倍の伝送容量が得ることできる。
【００１７】
次に、光送信装置２の内部構成例について説明する。図２は、本発明を適用した光通信システム１における光送信装置２の内部構成を示した図である。この光通信装置２は、半導体レーザ光源２１と、光周波数コム発生器２２と、発振器２３と、分波器２４と、位相変調器２５とを有する。
【００１８】
半導体レーザ光源２１は、光コムの基本波を発生させる安定化光源であれば、固体レーザ等も可能である。
【００１９】
光周波数コム発生器２２は、半導体レーザ光源２１から出射された周波数ν１の光（以下、参照光と称する）を共振させ、供給される周波数ｆｍ１の電気信号に応じて周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ１の間隔で生成し、分波器２４へ出射する。なお、この光周波数コム発生器２２の内部構成については、例えば特開平７−５８３８６に示す構成を適用しても良い。
【００２０】
すなわち、この光周波数コム発生器２２内において、光が往復する時間に同期した電気信号ｆｍ１（例えば５０ＧＨｚ）を電極を介して駆動入力することにより、光位相変調器を１回だけ通過する場合と比較して、数十倍もの深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、図３に示すように、入射光の周波数を中心として数百倍ものサイドバンドを広帯域にわたり生成することができる。なお隣接したサイドバンドの周波数間隔は、図３に示す拡大図の如く、全て入力された電気信号の周波数ｆｍ１と同等であるため、例えば１００ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．８ｎｍ）や、５０ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．４ｎｍ）、或いはそれ以下のチャンネル間隔でサイドバンドを生成することも可能となる。
【００２１】
分波器２４は、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）等のように、特定波長を取り出し或いは挿入可能なフィルタで構成される。ちなみにこのＡＷＧは、わずかづつ長さの異なる多数の光導波路アレイによる波長毎の位相変化が、出口の扇状スラブ導波路で回折角の変化に変換され、波長毎に分離されて出射する現象を利用した素子である。この分波器２４により波長毎に分離された各サイドバンドは、参照光の周波数ν１以外の各サイドバンドについて、夫々搬送波となりうる。すなわち、この光送信装置２において、周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を生成することが可能となる。以下、この搬送波を低帯域から順にＣｈ−１、Ｃｈ−２、・・・、Ｃｈ−ｉ、・・、Ｃｈ−ｎと称する。
【００２２】
位相変調器２５は、分波器２４から送信される各搬送波について、少なくとも参照光以外の各サイドバンドについて位相変調をかけることにより光変調信号を夫々生成する。この位相変調は、外部から各搬送波毎に印加される電気信号により実現されるものである。これにより、１つの半導体レーザ光源により、多数の光変調信号を容易に生成することが可能となる。
【００２３】
この位相変調器２５から出力される各搬送波Ｃｈ−ｉ毎の光変調信号、及び周波数ν１の参照光は、多重化されて光ファイバ３を介して伝送される。
【００２４】
図４は、この光ファイバ３内において伝送される搬送波における光変調信号を示している。この図４において、横軸は周波数であり、縦軸は光量を示している。光周波数コム発生器２２により生成された各搬送波Ｃｈ−（ｉ−１）,Ｃｈ−ｉ,Ｃｈ−（ｉ＋１）について、それぞれ位相変調器２５により位相変調がかけられ、情報が乗せられている状態となっており、側波帯が生じている。
【００２５】
次に、光受信装置４の内部構成例について説明する。図５は、本発明を適用した光通信システム１における光受信装置４の内部構成を示している。この光受信装置４は、分波器４１と、光ファイバアンプ４２と、光周波数コム発生器４３と、発振器４４と、復調器４５と、受光素子４６とを有する。
【００２６】
分波器４１は、上述した分波器２４と同様にＡＷＧ等の特定波長の取り出し、或いは挿入可能なフィルタで構成される。この分波器４１により光ファイバ３を介して伝送された光変調信号は、各搬送波Ｃｈ−ｉ毎に分離されて復調器４５へ送られる。また、周波数ν１の参照光も同様にこの分波器４１により分離され、光ファイバアンプ４２へ送信される。光ファイバアンプ４２は、分波器４１から受けた参照光を増幅して光周波数コム発生器４３へ出射する。
【００２７】
光周波数コム発生器４３は、光ファイバアンプ４２から出射された周波数ν１の参照光を共振させ、発振器４４から供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する。この光周波数コム発生器４３の詳細については、光周波数コム発生器２２の説明を引用する。なお、この周波数ν１は、半導体レーザ光源２１から出射される光の周波数と同等であるため、光周波数コム発生器４３により生成されるサイドバンドの中心周波数は、上述した光周波数コム発生器２２における中心周波数と同等となる。また発振器４４において発振する電気信号の周波数ｆｍ２を、光送信装置２における変調周波数ｆｍ１と等しくなるように調整すれば、伝送された搬送波Ｃｈ−ｉと同じ周波数間隔のサイドバンドを再合成することが可能となり、各光変調信号を容易に復調することができる。このため発振器４４は、通常、変調周波数ｆｍ２をｆｍ１と等しくなるように設定する。
【００２８】
復調器４５は、分波器４１から、各搬送波Ｃｈ−ｉに基づく光変調信号が送信される。また光周波数コム発生器４３から周波数間隔ｆｍ２（＝ｆｍ１）のサイドバンドが送信される。この復調器４５は、このサイドバンドに基づき、受信した各光変調信号を復調する。各搬送波Ｃｈ−iの周波数間隔はｆｍ１であるため、周波数間隔ｆｍ２のサイドバンドを利用することにより、簡単な構成で高精度な復調が可能となる。この復調器４５は、光変調信号の搬送波に対応する一のサイドバンドを重ね合わせ、受光素子４６へ出射する。例えば、光変調信号とサイドバンドとの差周波数Δνを受光素子４６により検出し、電気的なフィルタをかけることにより、特定のチャネルの信号のみを分離検出することができ、復調信号検出を容易に実現することができる。
【００２９】
なおこの光受信装置４は、受信した参照光を再び他の光受信装置へ送信することも可能である。これにより、光通信網全てにおいて同一基準の波長多重通信が可能となるため、半導体レーザ光源２１の交換や、各デバイスのメンテナンス等の作業の効率化を図ることができ、管理のしやすい光多重通信システムを構築することが可能となる。
【００３０】
すなわち、この光受信装置４は、光送信装置２と同様の周波数間隔のサイドバンドを光周波数コム発生器４３を用いることにより容易に生成することができ、光送信装置２において生成された周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を効率よく復調することが可能となり、ひいては、簡単な構成で、波長多重通信における伝送容量の飛躍的な向上を図ることが可能となる。
【００３１】
なお、本発明に係る光通信システム１は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば光受信装置４において、周波数ν１の光を出射する図示しない半導体レーザ光源を備える構成にも適用可能である。かかる構成では、光送信装置から送信される周波数ν１の参照光に基づきサイドバンドを生成する必要はなく、自身の図示しない半導体レーザ光源に基づきサイドバンドを生成することができる。この場合、生成するサイドバンドの周波数間隔がｆｍになるように制御するため、例えば図示しない半導体レーザ光源の波長を半導体レーザ光源２１の波長と同等になるように制御する。
【００３２】
なお、本発明は現在において頻繁に用いられている振幅変調方式に適用される場合に加え、特に光コヒーレント通信に対しても顕著な効果を発揮する。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る光通信システムは、光送信装置において、光コム発生手段により、周波数ｆｍ１の間隔で生成した各サイドバンドに対して位相変調を施して光変調信号を作り出し、該光変調信号と参照光を伝送手段を介して光受信装置へ送信し、光受信装置において参照光に基づき周波数ｆｍ２の間隔でサイドバンドを生成し、生成したサイドバンドに基づいて該光変調信号を復調する。
【００３４】
これにより、本発明に係る光通信システムは、光送信装置において周波数間隔の狭い多チャンネルの搬送波を高効率に生成することができ、また光受信装置において同様の周波数間隔のサイドバンドを生成することにより、多チャンネルの搬送波を効率よく復調することが可能となり、ひいては簡単な構成で、波長多重通信における伝送容量の飛躍的な向上を図ることが可能となる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光通信システムの構成を示した図である。
【図２】本発明を適用した光通信システム内の光送信装置の内部構成例を示した図である。
【図３】光周波数コム発生器において、生成したサイドバンドを示した図である。
【図４】光ファイバを介して伝送される光変調信号を示した図である。
【図５】本発明を適用した光通信システム内の光受信装置の内部構成例を示した図である。
【図６】波長多重通信方式について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 導波路型光共振器、２ 光送信装置、３ 光ファイバ、４ 光受信装置、２１ 半導体レーザ光源、２２ 光周波数コム発生器、２３ 発振器、２４ 分波器、２５ 位相変調器、４１ 分波器、４２ 光ファイバアンプ、４３ 光周数コム発生器、４４ 発振器、４５ 復調器、４６ 受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム並びに光受信装置に関し、特にＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)、ＤＷＤＭ(Dense Wavelength Division Multiplexing)等の多チャネル型の光通信方式に適用される光通信システム並びに光受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量のデータ情報を伝送可能な光通信システムにおいて、より高速かつ高密度な情報伝送技術が従来から望まれている。その中でも特に、光ファイバの広い低損失波長領域を効果的に使用する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing、ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）通信方式は、伝送容量を大幅に増大できる通信方式として注目されている。この波長多重通信方式は、図６に示すように、波長の異なる多数の光を波長合成器により多重化して１本の光ファイバに結合し、長距離伝送した後に波長分波器で波長毎に分離して信号を取り出す方式である。すなわちｎ波の異なる波長の光を多重することにより、各波長の伝送容量のｎ倍の伝送容量を得ることできる。
【０００３】
この波長多重通信方式における伝送容量は、単位時間において送信できる情報量に基づく時間軸密度と、情報を送信するチャネル数に基づく空間密度に支配される。例えば各波長の伝送ビットレートを１０Ｇｂ／ｓ、チャネル数を３２とすれば、１本の光ファイバで３２０Ｇｂ／ｓの極めて大きな伝送容量を得ることができる。このチャネル数は、波長間隔を狭くすることにより増大させることが可能であり、例えば１００ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．８ｎｍ）や、５０ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．４ｎｍ）、或いはそれ以下のチャンネル間隔で多重化することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の波長多重通信方式において、使用するチャネル数に応じて異なる波長の半導体レーザ光源が必要となるため、周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を生成することが困難となり、夫々の搬送波について信号チャネルを構成することができないという問題点があった。
【０００５】
また受信側において、送信側と同様の周波数間隔の光を生成することができないため、送信側において生成された周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を効率よく復調することができないという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、送信側において周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を高効率に生成し、また受信側において同様の周波数間隔の光を生成することにより、簡単な構成で、波長多重通信における伝送容量の飛躍的な向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信システムは、上述した課題を解決するために、周波数ν１の光を共振させ供給される周波数ｆｍ１の電気信号に応じて周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ１の間隔で生成する第１の光コム発生手段と上記生成されたサイドバンドのうち一のサイドバンドを参照光とし少なくとも上記参照光以外の各サイドバンドについて信号変調をかけることにより光変調信号を夫々生成する変調手段とを有する光送信装置と、上記光送信装置により生成された上記光変調信号及び上記参照光を伝送する伝送手段と、上記伝送手段を介して受信した上記参照光を共振させ供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて上記参照光の周波数を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する第２の光コム発生手段と上記伝送手段から伝送された各光変調信号を上記第２の光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを有する光受信装置とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この光通信システムは、光送信装置において、周波数ｆｍ１の間隔で生成した光コムの各サイドバンドに対して信号変調を施すことにより光変調信号を作り出し、該光変調信号と参照光を伝送手段を介して光受信装置へ送信し、光受信装置において参照光に基づき周波数ｆｍ２の間隔でサイドバンドを生成し、生成したサイドバンドに基づいて該光変調信号を復調する。
【０００９】
また、本発明に係る光受信装置は、上述した課題を解決するために、周波数ｆｍ１の間隔で生成され周波数ν１を中心とした各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号を受信して復調する光受信装置において、周波数ν２の光を発振するレーザ発振手段と、上記レーザ発振手段により発振された周波数ν２の光を共振させ供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて周波数ν２を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する光コム発生手段と、上記受信した各光変調信号を上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この光受信装置は、周波数ｆｍ１の間隔で生成された各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号を受信し、周波数ｆｍ２の間隔でサイドバンドを生成し、該生成したサイドバンドに基づき、該光変調信号を復調する。
【００１１】
また、本発明に係る光受信装置は、上述した課題を解決するために、周波数ｆｍ１の間隔で生成された各サイドバンドのうち一のサイドバンドを参照光とし少なくとも上記参照光以外の各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号受信して復調する光受信装置において、受信した上記参照光を共振させ供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて上記参照光の周波数を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する光コム発生手段と、上記受信した各光変調信号を上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した光通信システム１の構成を示す図である。この光通信システム１は、光送信装置２と、光ファイバ３と、光受信装置４とを備える。
【００１４】
光送信装置２は、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing、ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing）通信方式の下、波長の異なる多数の光を生成し、当該生成した光を搬送波として位相変調をかけることにより光変調信号を作り出し、これらを多重化して送信する。
【００１５】
光ファイバ３は、光送信装置２及び光受信装置４に接続され、光送信装置２において多重化された光変調信号を光受信装置４へ伝送する。
【００１６】
光受信装置４は、光ファイバ３を介して伝送された光変調信号を分離し、各搬送波毎の信号を取り出す。すなわちこの光通信システム１において、ｎ波の異なる波長の光を多重することにより、各波長の伝送容量のｎ倍の伝送容量が得ることできる。
【００１７】
次に、光送信装置２の内部構成例について説明する。図２は、本発明を適用した光通信システム１における光送信装置２の内部構成を示した図である。この光通信装置２は、半導体レーザ光源２１と、光周波数コム発生器２２と、発振器２３と、分波器２４と、位相変調器２５とを有する。
【００１８】
半導体レーザ光源２１は、光コムの基本波を発生させる安定化光源であれば、固体レーザ等も可能である。
【００１９】
光周波数コム発生器２２は、半導体レーザ光源２１から出射された周波数ν１の光（以下、参照光と称する）を共振させ、供給される周波数ｆｍ１の電気信号に応じて周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ１の間隔で生成し、分波器２４へ出射する。なお、この光周波数コム発生器２２の内部構成については、例えば特開平７−５８３８６に示す構成を適用しても良い。
【００２０】
すなわち、この光周波数コム発生器２２内において、光が往復する時間に同期した電気信号ｆｍ１（例えば５０ＧＨｚ）を電極を介して駆動入力することにより、光位相変調器を１回だけ通過する場合と比較して、数十倍もの深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、図３に示すように、入射光の周波数を中心として数百倍ものサイドバンドを広帯域にわたり生成することができる。なお隣接したサイドバンドの周波数間隔は、図３に示す拡大図の如く、全て入力された電気信号の周波数ｆｍ１と同等であるため、例えば１００ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．８ｎｍ）や、５０ＧＨｚ（１．５５μｍ帯でチャンネル間隔０．４ｎｍ）、或いはそれ以下のチャンネル間隔でサイドバンドを生成することも可能となる。
【００２１】
分波器２４は、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）等のように、特定波長を取り出し或いは挿入可能なフィルタで構成される。ちなみにこのＡＷＧは、わずかづつ長さの異なる多数の光導波路アレイによる波長毎の位相変化が、出口の扇状スラブ導波路で回折角の変化に変換され、波長毎に分離されて出射する現象を利用した素子である。この分波器２４により波長毎に分離された各サイドバンドは、参照光の周波数ν１以外の各サイドバンドについて、夫々搬送波となりうる。すなわち、この光送信装置２において、周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を生成することが可能となる。以下、この搬送波を低帯域から順にＣｈ−１、Ｃｈ−２、・・・、Ｃｈ−ｉ、・・、Ｃｈ−ｎと称する。
【００２２】
位相変調器２５は、分波器２４から送信される各搬送波について、少なくとも参照光以外の各サイドバンドについて位相変調をかけることにより光変調信号を夫々生成する。この位相変調は、外部から各搬送波毎に印加される電気信号により実現されるものである。これにより、１つの半導体レーザ光源により、多数の光変調信号を容易に生成することが可能となる。
【００２３】
この位相変調器２５から出力される各搬送波Ｃｈ−ｉ毎の光変調信号、及び周波数ν１の参照光は、多重化されて光ファイバ３を介して伝送される。
【００２４】
図４は、この光ファイバ３内において伝送される搬送波における光変調信号を示している。この図４において、横軸は周波数であり、縦軸は光量を示している。光周波数コム発生器２２により生成された各搬送波Ｃｈ−（ｉ−１）,Ｃｈ−ｉ,Ｃｈ−（ｉ＋１）について、それぞれ位相変調器２５により位相変調がかけられ、情報が乗せられている状態となっており、側波帯が生じている。
【００２５】
次に、光受信装置４の内部構成例について説明する。図５は、本発明を適用した光通信システム１における光受信装置４の内部構成を示している。この光受信装置４は、分波器４１と、光ファイバアンプ４２と、光周波数コム発生器４３と、発振器４４と、復調器４５と、受光素子４６とを有する。
【００２６】
分波器４１は、上述した分波器２４と同様にＡＷＧ等の特定波長の取り出し、或いは挿入可能なフィルタで構成される。この分波器４１により光ファイバ３を介して伝送された光変調信号は、各搬送波Ｃｈ−ｉ毎に分離されて復調器４５へ送られる。また、周波数ν１の参照光も同様にこの分波器４１により分離され、光ファイバアンプ４２へ送信される。光ファイバアンプ４２は、分波器４１から受けた参照光を増幅して光周波数コム発生器４３へ出射する。
【００２７】
光周波数コム発生器４３は、光ファイバアンプ４２から出射された周波数ν１の参照光を共振させ、発振器４４から供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する。この光周波数コム発生器４３の詳細については、光周波数コム発生器２２の説明を引用する。なお、この周波数ν１は、半導体レーザ光源２１から出射される光の周波数と同等であるため、光周波数コム発生器４３により生成されるサイドバンドの中心周波数は、上述した光周波数コム発生器２２における中心周波数と同等となる。また発振器４４において発振する電気信号の周波数ｆｍ２を、光送信装置２における変調周波数ｆｍ１と等しくなるように調整すれば、伝送された搬送波Ｃｈ−ｉと同じ周波数間隔のサイドバンドを再合成することが可能となり、各光変調信号を容易に復調することができる。このため発振器４４は、通常、変調周波数ｆｍ２をｆｍ１と等しくなるように設定する。
【００２８】
復調器４５は、分波器４１から、各搬送波Ｃｈ−ｉに基づく光変調信号が送信される。また光周波数コム発生器４３から周波数間隔ｆｍ２（＝ｆｍ１）のサイドバンドが送信される。この復調器４５は、このサイドバンドに基づき、受信した各光変調信号を復調する。各搬送波Ｃｈ−iの周波数間隔はｆｍ１であるため、周波数間隔ｆｍ２のサイドバンドを利用することにより、簡単な構成で高精度な復調が可能となる。この復調器４５は、光変調信号の搬送波に対応する一のサイドバンドを重ね合わせ、受光素子４６へ出射する。例えば、光変調信号とサイドバンドとの差周波数Δνを受光素子４６により検出し、電気的なフィルタをかけることにより、特定のチャネルの信号のみを分離検出することができ、復調信号検出を容易に実現することができる。
【００２９】
なおこの光受信装置４は、受信した参照光を再び他の光受信装置へ送信することも可能である。これにより、光通信網全てにおいて同一基準の波長多重通信が可能となるため、半導体レーザ光源２１の交換や、各デバイスのメンテナンス等の作業の効率化を図ることができ、管理のしやすい光多重通信システムを構築することが可能となる。
【００３０】
すなわち、この光受信装置４は、光送信装置２と同様の周波数間隔のサイドバンドを光周波数コム発生器４３を用いることにより容易に生成することができ、光送信装置２において生成された周波数間隔の狭い多チャネルの搬送波を効率よく復調することが可能となり、ひいては、簡単な構成で、波長多重通信における伝送容量の飛躍的な向上を図ることが可能となる。
【００３１】
なお、本発明に係る光通信システム１は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば光受信装置４において、周波数ν１の光を出射する図示しない半導体レーザ光源を備える構成にも適用可能である。かかる構成では、光送信装置から送信される周波数ν１の参照光に基づきサイドバンドを生成する必要はなく、自身の図示しない半導体レーザ光源に基づきサイドバンドを生成することができる。この場合、生成するサイドバンドの周波数間隔がｆｍになるように制御するため、例えば図示しない半導体レーザ光源の波長を半導体レーザ光源２１の波長と同等になるように制御する。
【００３２】
なお、本発明は現在において頻繁に用いられている振幅変調方式に適用される場合に加え、特に光コヒーレント通信に対しても顕著な効果を発揮する。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る光通信システムは、光送信装置において、光コム発生手段により、周波数ｆｍ１の間隔で生成した各サイドバンドに対して位相変調を施して光変調信号を作り出し、該光変調信号と参照光を伝送手段を介して光受信装置へ送信し、光受信装置において参照光に基づき周波数ｆｍ２の間隔でサイドバンドを生成し、生成したサイドバンドに基づいて該光変調信号を復調する。
【００３４】
これにより、本発明に係る光通信システムは、光送信装置において周波数間隔の狭い多チャンネルの搬送波を高効率に生成することができ、また光受信装置において同様の周波数間隔のサイドバンドを生成することにより、多チャンネルの搬送波を効率よく復調することが可能となり、ひいては簡単な構成で、波長多重通信における伝送容量の飛躍的な向上を図ることが可能となる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光通信システムの構成を示した図である。
【図２】本発明を適用した光通信システム内の光送信装置の内部構成例を示した図である。
【図３】光周波数コム発生器において、生成したサイドバンドを示した図である。
【図４】光ファイバを介して伝送される光変調信号を示した図である。
【図５】本発明を適用した光通信システム内の光受信装置の内部構成例を示した図である。
【図６】波長多重通信方式について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 導波路型光共振器、２ 光送信装置、３ 光ファイバ、４ 光受信装置、２１ 半導体レーザ光源、２２ 光周波数コム発生器、２３ 発振器、２４ 分波器、２５ 位相変調器、４１ 分波器、４２ 光ファイバアンプ、４３ 光周数コム発生器、４４ 発振器、４５ 復調器、４６ 受光素子
Claims (13)
- 供給される周波数ｆｍ１の電気信号に応じて、入射光の周波数ν１を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ１の間隔で生成する第１の光コム発生手段と、
上記生成されたサイドバンドのうち一のサイドバンドを参照光とし、少なくとも上記参照光以外の各サイドバンドについて信号変調をかけることにより光変調信号を夫々生成する変調手段とを有する光送信装置と、
上記光送信装置により生成された上記光変調信号及び上記参照光を伝送する伝送手段と、
上記伝送手段を介して伝送された上記参照光を共振させ、供給される周波数ｆｍ２の電気信号に応じて上記参照光の周波数を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ２の間隔で生成する第２の光コム発生手段と、
上記伝送手段を介して伝送された各光変調信号を上記第２の光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを有する光受信装置とを備えることを特徴とする光通信システム。 - 上記光送信装置に供給される電気信号の周波数ｆｍ１と、上記光受信装置に供給される電気信号の周波数ｆｍ２は等しいことを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
- 上記参照光の周波数は、周波数ν１であることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
- 上記光送信装置は、周波数ν１の光を発振し、当該発振した光を上記光コム発生手段へ出射するレーザ発振手段を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
- 上記光受信装置は、上記光復調手段により復調された各光変調信号を光電変換する受光素子を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
- 上記光送信装置は、上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドを分離して搬送波とする分離手段を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
- 上記光受信装置は、上記伝送手段により伝送された上記光変調信号を各搬送波に分離する分離手段を備えることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
- 周波数ｆｍ １ の間隔で生成され周波数ν１を中心とした各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号を受信して復調する光受信装置において、
周波数ν ２ の光を発振するレーザ発振手段と、上記レーザ発振手段により発振された周波数ν ２ の光を共振させ、供給される周波数ｆｍ ２ の電気信号に応じて周波数ν ２ を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ ２ の間隔で生成する光コム発生手段と、上記受信した各光変調信号を上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを備えることを特徴とする光受信装置。 - 上記周波数ｆｍ １ と、上記光コム発生手段に供給される電気信号の周波数ｆｍ ２ は等しいことを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
- 上記レーザ発振手段により発振される光の周波数ν ２ は、周波数ν １ と同等であることを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
- 上記光受信装置は、上記光復調手段により復調された各光変調信号を光電変換する受光 素子を備えることを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
- 上記受信した上記光変調信号を各搬送波に分離する分離手段を備えることを特徴とする請求項８記載の光受信装置。
- 周波数ｆｍ １ の間隔で生成された各サイドバンドのうち一のサイドバンドを参照光とし、少なくとも上記参照光以外の各サイドバンドについて信号変調をかけることにより夫々生成された光変調信号を受信して復調する光受信装置において、 受信した上記参照光を共振させ、供給される周波数ｆｍ ２ の電気信号に応じて、上記参照光の周波数を中心としたサイドバンドを周波数ｆｍ ２ の間隔で生成する光コム発生手段と、
上記受信した各光変調信号を上記光コム発生手段により生成されたサイドバンドに基づき復調する光復調手段とを備えることを特徴とする光受信装置。
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