JP3943549B2

JP3943549B2 - 波長分割多重方式光源及びこれを利用した受動型光加入者ネットワークシステム

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Publication number: JP3943549B2
Application number: JP2004008512A
Authority: JP
Inventors: 大光鄭; 秉昌姜; 泰誠朴
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: KR100520604B1; JP2004222304A; US20040136716A1; EP1439645A3; US7272316B2; KR20040065596A; EP1439645A2

Description

本発明は、波長分割多重方式光源及びこれを利用した受動型光加入者ネットワークシステムに関し、特に、データサービス及び放送型サービスを提供する波長分割多重方式光源及びこれを利用した受動型光加入者ネットワークシステムに関する。

波長分割多重方式(ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexed)受動型光加入者ネットワーク(ＰＯＮ: Passive Optical Network)は、各加入者に与えられた固有の波長を利用して超高速広帯域通信サービスを提供する。従って、ＷＤＭ-ＰＯＮは、通信のセキュリティが確実になり、各加入者が要求する別途の通信サービスまたは通信容量の拡大を容易に収容することができる。特に、ＷＤＭ-ＰＯＮは、新しい加入者を追加する場合、各追加される加入者に与えられる固有の波長のみを追加すれば、追加手順が完了する。従って、ＷＤＭ-ＰＯＮは、加入者の数を容易に拡大することができるという長所がある。

しかしながら、ＷＤＭ-ＰＯＮを構成する中央局(ＣＯ: Central Office)及び加入者装置(subscriber terminal)は、特定の発振波長を有する少なくとも１つの光源及びその光源の波長を安定化するための少なくとも１つの波長安定化回路を必要とし、このような光源及び波長安定化回路は、ＷＤＭ-ＰＯＮの加入者に経済的な負担を要求する。これによって、ＷＤＭ-ＰＯＮは、多くの長所を持っているにもかかわらず、未だ実用化されていない。従って、ＷＤＭ-ＰＯＮの実用化のために経済的なＷＤＭ光源の開発が必須的である。

一方、現在一般的な別途の複合光同軸ネットワーク(HFC network: Hybrid Fiber Coaxial network)を利用する代わりに、ＷＤＭ-ＰＯＮを利用して放送型サービスを提供すれば、コストを低減することができる。

従って、最近は、ＷＤＭ-ＰＯＮを利用して放送型サービスを提供する方式に対する研究が活発に進行され、その結果、分散帰還レーザ(DFB laser: Distributed FeedBack laser)を利用した放送型サービスの提供方式、分散帰還レーザアレイ(DFB laser array: Distributed FeedBack laser array)を利用した放送型サービスの提供方式、そしてスペクトル分割方式光源(spectrum-sliced light source)を利用した放送型サービスの提供方式が提案されている。各方式の特徴は、以下のようである。

‘分散帰還レーザ(DFB laser)を利用した放送型サービスの提供方式’は、１つの分散帰還レーザを放送型サービス信号によって直接変調し、この変調された信号を光増幅器を通じて増幅し、そして増幅信号を分岐型光リンク(power splitting optical link)に出力することによって、各加入者に放送型サービスを提供する。この時、分岐型光リンクは、データサービスのための波長分割多重方式(ＷＤＭ)の光リンクと区別されるように構成される。

この分散帰還レーザを利用した放送型サービスの提供方式は、光源の製造過程が複雑であり、ＷＤＭの光源の正確な波長選択性及び波長安定化が必須的である高価の素子が必要であるという欠点がある。さらに、この方式は、データサービスのためのＷＤＭの光リンクと区別される別途の出力分岐型光リンクが必要であるので、その構築の費用が追加され、維持管理及び運用の側面で持続的な投資が要求されるので、加入者に経済的な負担が加重されるという欠点がある。

‘分散帰還レーザアレイ(DFB laser array)を利用した放送型サービスの提供方式’は、異なる周波数帯域を有するデータサービス信号及び放送型サービス信号を電気的に多重化し、この多重化信号によってそれぞれの分散帰還レーザを直接変調した後、その信号をＷＤＭの光リンクを通じて出力することによって、各加入者に放送型サービスを提供する。分散帰還レーザアレイを利用した放送型サービスの提供方式は、分散帰還レーザを利用した放送型サービスの提供方式と同様に、光源の製造過程が複雑であり、ＷＤＭのための光源の正確な波長選択性及び波長安定化が必須的な高価の素子が必要であるという欠点がある。さらに、この方式は、１つのチャネルを使用してデータサービス及び放送型サービスを同時に提供するので、放送型サービス信号によってデータサービス信号の伝送性能及び容量が低下し、さらに、データサービス信号によって放送型サービス信号の伝送性能及び容量は低下するという欠点がある。

‘スペクトル分割方式光源を利用した放送型サービスの提供方式’は、広い帯域幅の光信号を出力する光源を放送型サービス信号によって直接または間接変調し、この変調された信号をスペクトル分割し、その結果として生成された多数の波長分割チャネルをＷＤＭの光リンクを通じて出力することによって、それぞれの加入者に放送型サービスを提供する。従って、この方式は、特定発振波長の光源及び波長安定化のための波長安定化回路を必要としない。スペクトル分割方式光源の例として、発光ダイオード(ＬＥＤ: Light Emitting Diode)、超発光ダイオード(ＳＬＤ: Superluminescent diode)、光ファイバ増幅器光源(fiber amplifier light source)などがある。しかし、スペクトル分割方式光源を使用して放送型サービスを提供する方式は、色分散効果(dispersion effect)による放送型サービス信号の歪みの発生によって伝送性能が低下する可能性があるという欠点がある。さらに、光受信器において発生する信号対信号衝突雑音(signal-to-signal beat noise)が放送型サービス信号の帯域幅内に存在するので、受信性能が低下する可能性があるという欠点がある。一方、ＬＥＤ及びＳＬＤは、光帯域幅が非常に広く、構築費用が低廉であるが、変調帯域幅が狭いので、伝送できる放送型サービス信号の容量が小さく、さらに、光源の出力が低いので、スペクトル分割損失を補償するために光増幅器を使用する必要がある。従って、より多くの容量の放送型サービス信号を提供するためには、別途の光源及び光増幅器を備えなければならないという欠点がある。さらに、光ファイバ増幅器の光源は、高出力のスペクトル分割されたチャネルを提供することができるが、高価の外部変調器を使用する必要があるという欠点がある。

本発明の第１目的は、ＷＤＭ-ＰＯＮの実用化のための経済的なＷＤＭ光源を提供することにある。

本発明の第２目的は、ＷＤＭ-ＰＯＮにおいて放送型サービスを経済的に提供するための経済的なＷＤＭ光源を提供することにある。

本発明の第３目的は、経済的な放送型サービスを提供するためのＷＤＭ-ＰＯＮの中央局を提供することにある。

本発明の第４目的は、経済的な放送型サービスを提供するためのＷＤＭ-ＰＯＮの地域局を提供することにある。

本発明の第５目的は、経済的な放送型サービスを提供するためのＷＤＭ-ＰＯＮの加入者装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、中央局、地域局及び複数の加入者装置を有し、中央局が、地域局と光ファイバを通じて連結され、地域局を通じて加入者装置に光通信サービスを提供する受動型光加入者ネットワークシステムにおいて、中央局は、複数の加入者装置に下向放送型サービスを提供するための波長分割多重方式光源と、複数の加入者装置に下向データサービスを提供するための下向データサービス信号をそれぞれ発生する複数の下向データ光源と、複数の加入者装置から伝達される上向データサービス信号を受信して電気信号に変換するための複数の光受信器と、上向データサービス信号と下向データサービス信号を多重化／逆多重化する複数の第１の波長分割多重化器と、第１の波長分割多重化器から出力される複数の下向データサービス信号を多重化し、第１の波長分割多重化器に伝達される上向データサービス信号を逆多重化する第１の多重化／逆多重化器と、第１の多重化／逆多重化器から入力される多重化信号及び波長分割多重方式光源から入力される多重化信号を多重化して地域局へ出力し、地域局から入力される上向データサービス信号を逆多重化して第１の多重化／逆多重化器に出力する第２の波長分割多重化器とを備え、波長分割多重方式光源は、ポンプレーザと、ポンプレーザの後方ポンピングによって動作し、ＡＳＥを生成する第１の光増幅器と、一端に１つの第１の入／出力端を備え、他端に複数の第２の入／出力端を備え、第１の入／出力端に入力される信号を逆多重化して第２の入／出力端に出力し、第２の入／出力端に入力される信号を多重化して第１の入／出力端に出力する第２の多重化／逆多重化器と、第２の入／出力端のそれぞれに連結され、第２の入／出力端を通じて出力される逆多重化信号を該第２の入／出力端に再入力させる複数のミラーと、第１の光増幅器から入力される信号を第１の入／出力端に伝達し、第１の入／出力端から入力される多重化信号を出力するサーキュレータと、ポンプレーザの後方ポンピングによって動作し、サーキュレータから出力される多重化信号を増幅する第２の光増幅器と、第２の光増幅器によって増幅された多重化信号を、第１の光増幅器と外部出力とに分配する光分配器と、光分配器により外部出力された多重化信号を所定の放送型サービス信号により変調して伝送リンクに出力する外部変調器とを備えてなることを特徴とする。

本発明のＷＤＭ光源は、スペクトル分割方式を採択することによって、特定発振波長の光源及び波長安定化のための波長安定化回路を必要しないという長所がある。さらに、本発明のＷＤＭ光源は、高出力の線幅が非常に狭いＷＤＭ信号を提供することによって、色分散効果による信号の歪みを発生させずに放送型サービスを提供することができ、高価の増幅器及び外部変調器を追加的に必要としないので、加入者に経済的な負担を与えないという長所がある。これによって、本発明は、ＷＤＭ-ＰＯＮの実用化を促進させ、本発明のＷＤＭ光源を利用したＷＤＭ-ＰＯＮは、放送型サービスを経済的に提供することができるという長所がある。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。

図１は、本発明による波長分割多重方式(ＷＤＭ)光源の第１実施例の図である。図１を参照すると、この例のＷＤＭ光源は、第１及び第２光増幅器３０，７０、サーキュレータ(circulator)４０、多重化／逆多重化器５０、複数のミラー(mirror)５５、帯域通過フィルタ(ＢＰＦ: Band-Pass Filter)６０、第１及び第２光分配器２０，８０、及び外部変調器９０を備えている。

第１光増幅器３０は、ポンプレーザ(pump laser)ダイオード１０によって後方ポンピングされて動作し、自然放射増幅(ＡＳＥ: Amplified Spontaneous Emission)雑音を生成する。さらに、第１光増幅器３０は、第２光分配器８０から入力された多重化信号を増幅し、その増幅信号をサーキュレータ４０に出力する。このような第１光増幅器３０は、エルビウム添加光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ: Erbium-Doped Fiber Amplifier)または半導体型光増幅器として具現することが望ましい。

サーキュレータ４０は、第１光増幅器３０から入力された信号を多重化／逆多重化器５０の一端に設けられた１つの入／出力端に伝達し、該入／出力端から入力される多重化信号を帯域通過フィルタ６０に出力する。

多重化／逆多重化器５０は、一端に１つの入／出力端を備え、他端に複数の入／出力端１〜Ｎを備える。多重化／逆多重化器５０は、一端の入／出力端から入力される信号を逆多重化して他端の入／出力端１〜Ｎに出力し、他端の入／出力端１〜Ｎから入力される信号を多重化して一端の入／出力端に出力する。多重化／逆多重化器５０は、１×Ｎ導波路型回折格子(ＷＧＲ: Waveguide Grating Router)として具現することが望ましい。

複数のミラー５５は、多重化／逆多重化器５０の他端に備わった複数の入／出力端に一対一で連結され、複数の入／出力端１〜Ｎを通じて出力される各逆多重化信号を同じ複数の入／出力端に再入力させる。

帯域通過フィルタ６０は、サーキュレータ４０から入力される多重化信号の帯域幅をＷＤＭ光源の波長帯域として予め設定された帯域幅に制限して第２光増幅器７０へ出力する。

第２光増幅器７０は、ポンプレーザダイオード１０によって後方ポンピングされて動作し、サーキュレータ４０から出力されて帯域通過フィルタ６０を通過した多重化信号を増幅する。第２光増幅器７０は、エルビウム添加光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)または半導体型光増幅器として具現することが望ましい。

第１及び第２光分配器２０，８０は、１×２分配器(splitter)によって具現することが望ましい。第１光分配器２０は、ポンプレーザダイオード１０の信号を分配して第１光増幅器３０及び第２光増幅器７０に提供する。第２光分配器８０は、第２光増幅器７０によって増幅された多重化信号を第１光増幅器３０及び外部に分配して出力する。

外部変調器９０は、光分配器８０から分配されて外部に出力された多重化信号を予め設定された放送型サービス信号によって変調し、この変調信号を伝送リンクに出力する。外部変調器９０は、ＬｉＮｂＯ３変調器、電界吸収(Electro-absorption)変調器または半導体型光増幅器によって具現されることが望ましい。

図２は、図１の波長分割多重方式光源における外部変調器９０を半導体型光増幅器９５で具現した例を示す。半導体型光増幅器９５は、光増幅の機能たけでなく、広い変調帯域幅を有しているので、高速の変調ができる。従って、この例のＷＤＭ光源は、放送型サービス信号によってＷＤＭ光信号を変調すると同時に出力を増幅するので、より多くの放送型サービス信号を長距離伝送することができる。

図１及び図２を参照して、本発明によるＷＤＭ光源の動作を説明すると、次のようである。

第１光増幅器３０から生成された、広いスペクトル帯域を有するＡＳＥは、サーキュレータ４０によって、１×Ｎ導波路型回折格子から構成された多重化／逆多重化器５０に入力され、この多重化／逆多重化器５０によってＮ個のチャネルにスペクトル分割される。スペクトル分割されたチャネルは、多重化／逆多重化器５０の他端に連結されたＮ個のミラー５５により反射されて多重化／逆多重化器５０において多重化される。この多重化信号は、サーキュレータ４０に出力された後、スペクトル分割用の導波路型回折格子の自由スペクトル間隔(ＦＳＲ: Free Spectrum Range)と同一の通過帯域を有する帯域通過フィルタ(ＢＰＦ)６０に伝達される。帯域通過フィルタ(ＢＰＦ)６０によってスペクトル帯域が制限された多重化信号は、第２光増幅器７０によって増幅された後、第２光分配器８０によって第１光増幅器３０及び外部変調器９０（９５）に分配される。外部変調器９０（９５）に入力された多重化信号は、放送型サービス信号によって変調されてから伝送リンクに伝送される。

一方、第２光分配器８０によって第１光増幅器３０に入力された多重化信号は、第１光増幅器３０において増幅され、サーキュレータ４０によって多重化／逆多重化器５０に入力されて逆多重化され、そしてミラー５５で反射されて多重化／逆多重化器５０に再入力された後、多重化されて出力される。この多重化信号は、帯域通過フィルタ６０によって帯域制限された後、第２光増幅器７０によって増幅され、第２光分配器８０に入力される。第２光分配器８０は、当該多重化信号を第１光増幅器３０及び外部変調器９０／半導体型光増幅器９５に分配して出力し、外部変調器９０／半導体型光増幅器９５に入力された信号は、放送型サービス信号によって変調される。

図１及び２に示すＷＤＭ光源は、これら一連の過程を無限に繰り返して遂行することによって、高出力の非常に狭い線幅を有する多重化信号を生成し、該信号を外部変調器９０／半導体型光増幅器９５に入力する。従って、本例の光源は、光ファイバにおける色分散効果及び光受信器における信号対信号衝突雑音を抑制することができ、より多くの放送型サービス信号を長距離伝送することができる。

この時、帯域通過フィルタ６０は、ＷＤＭ信号の帯域幅外に存在する信号を除去することによって、ＷＤＭ光源から出力される多重化信号の強度をより効率的に増加させる。

すなわち、第１光増幅器３０から出力されるＡＳＥの帯域幅が多重化／逆多重化器５０を構成するＷＧＲの自由スペクトル間隔(ＦＳＲ)より広い場合、多重化／逆多重化器５０に入力される信号は、図３に示すように、ＷＧＲのＦＳＲの周期で拡散された多様な波長にスペクトル分割される。このような信号を外部変調器に入力して放送型サービス信号によって変調してから伝送する場合、広い波長帯域に拡散されているスペクトルにより、光ファイバ伝送時の色分散効果及び光受信器における信号対信号衝突雑音の増加が発生するので、伝送性能が低下する。そこで、帯域通過フィルタ６０は、多重化／逆多重化器５０においてスペクトル分割された信号のスペクトル帯域をＷＧＲの１つのＦＳＲ以下の帯域に制限し、スペクトルが１つの波長のみに存在するようにする。従って、より多くの放送型サービス信号を長距離伝送することを可能にする。

図４は、本発明による受動型光加入者ネットワークシステムの例示図である。図４を参照すると、本発明の受動型光加入者ネットワークシステムは、中央局１００、地域局２００及び複数の加入者装置３００から構成され、各局は光ファイバを通じて互いに連結されている。中央局１００は、地域局２００を通じて加入者装置３００に光通信サービスを提供する。地域局２００は、中央局１００及び加入者装置３００と光ファイバを通じて連結されて、中央局１００から提供される光通信サービスを加入者装置３００に提供する。

中央局１００の多重化／逆多重化器１５０及び地域局２００の多重化／逆多重化器２１０は、図１中の多重化／逆多重化器５０と同構造である。

中央局１００は、データサービス及び放送型サービスを同時に提供するために、２種類の光源を有する。例えば、中央局１００は、複数の加入者装置３００に下向放送型サービスを提供するための多チャネルの下向放送光源１３０、及び複数の加入者装置３００それぞれの下向データサービスを提供するための複数の下向データ光源１１０を備えている。さらに、複数の加入者装置３００それぞれから伝達される上向データサービス信号を受信して電気信号に変換するための複数の光受信器１２０を有している。この時、下向放送光源１３０は、図１に示すような構成を有するので、下向放送光源１３０に対する具体的な説明は省略する。また、下向データ光源１１０も下向放送光源１３０同様の構造とすることが可能である。

下向放送光源１３０及び複数の下向データ光源１１０は、異なる波長帯域の光信号を発生するために、異なる通過帯域を有する帯域通過フィルタを有することが望ましい。例えば、下向放送光源１３０が予め設定された通過帯域を有する第１帯域通過フィルタを有する場合、下向データ光源１１０は、第１帯域通過フィルタの通過帯域と異なる通過帯域を有する第２帯域通過フィルタを有するように構成されることが望ましい。さらに、その第２帯域通過フィルタは、下向放送光源１３０に含まれた多重化／逆多重化器５０(図１を参照)の１つのＦＳＲと同一の通過帯域を有し、その波長が多重化／逆多重化器５０の１つのＦＳＲ以上だけ離隔するように具現されることが望ましい。ＦＳＲの重複を回避することによって、加入者装置３００における光受信器がデータサービスチャネルと放送サービスチャネルを区別することができる。

中央局１００は、複数の第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０、多重化／逆多重化器１５０及び第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０を備えている。

第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０は、複数の加入者装置３００に上／下向データサービスを提供するための上／下向データサービス信号を多重化／逆多重化する。従って、第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０は、下向データ光源の波長帯域として予め設定された波長帯域と同一の通過帯域を有する第３帯域通過フィルタ、及び加入者装置３００に含まれた上向光源３１０の波長帯域として予め設定された波長帯域と同一の通過帯域を有する第４帯域通過フィルタを有するように構成することもできる。これは、第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０が下向データ光源及び加入者装置３００から上向伝達された上向光源を通過させる動作特性による。図７Ａは、第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０の帯域通過特性を示すスペクトルである。

多重化／逆多重化器１５０は、複数の第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０から出力される複数の下向データサービス信号を多重化し、第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０を通じて伝達される上向データサービス信号を逆多重化する。多重化／逆多重化器１５０は、１×ＮＷＧＲで具現することが望ましい。

第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０は、多重化／逆多重化器１５０から入力される多重化信号及び下向放送光源１３０から入力される多重化信号を多重化し、地域局２００から入力される上向データサービス信号を逆多重化して多重化／逆多重化器１５０に出力する。つまり、第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０は、上／下向データサービスのための波長分割多重方式光信号及び下向放送光源の信号を通過させる動作特性を有する。第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０は、その動作特性によって上／下向データサービスのための波長分割多重方式光信号の波長帯域と同一の通過帯域を有する第５帯域通過フィルタ、及び下向放送光源１３０の波長帯域として予め設定された波長帯域と同一の通過帯域を有する第６帯域通過フィルタ有する構成とすることもできる。図７Ｂは、このような第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０の帯域通過特性を示すスペクトルである。

中央局１００は、地域局２００と連結された光ファイバに第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０から出力される下向信号及び第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０に入力される上向信号を増幅するための光増幅器(例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器など)さらに備えることが望ましい。

地域局２００は、中央局１００から多重化されて伝送される下向データサービスのための光信号及び下向放送型サービスのための光信号を逆多重化し、加入者装置３００から伝送される上向光信号を多重化するための多重化／逆多重化器２１０を備える。多重化／逆多重化器２１０は、１×ＮＷＧＲとして具現されることが望ましい。

加入者装置３００は、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０、上向光源３１０、下向データ受信器３２０、及び下向放送受信器３３０から構成される。

第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０は、地域局２００から下向伝送される光信号を逆多重化して下向データサービスのための光信号及び下向放送型サービスのための光信号を分離する。さらに、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０は、加入者装置３００から地域局２００に上向伝送するための光信号を多重化して出力する。

第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０は、その動作特性によって、上向光源の波長帯域を通過させるための第７帯域通過フィルタ、下向データサービスのための光信号を通過させるための第８帯域通過フィルタ、及び下向放送型サービスのための光信号を通過させるための第９帯域通過フィルタを有する構成とすることができる。つまり、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０は、上向光源３１０の信号、下向データ光源１１０の信号、下向放送光源１３０の信号を通過させる動作特性を有するものである。図７Ｃは、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０の帯域通過特性を示すスペクトルである。

上向光源３１０は、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０を通じて地域局２００に上向伝送するための光信号を発生する。上向光源３１０から発生する光信号の波長帯域は、下向データサービスのための光信号及び下向放送型サービスのための光信号の波長帯域と異なる帯域幅に制限されるべきである。このために、上向光源３１０は、下向データサービスのための光信号及び下向放送型サービスのための光信号の波長帯域と異なる通過帯域を有する帯域通過フィルタを有する構成とされることが望ましい。

下向データ受信器３２０は、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０によって逆多重化された下向データサービスのための光信号を受信して電気信号に変換する。

下向放送受信器３３０は、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０によって逆多重化された下向放送型サービスのための光信号を受信して電気信号に変換する。

図４を参照して本発明の受動型光加入者ネットワークシステムの動作過程を説明すると、以下のようである。中央局１００に位置した下向データ光源１１０及び下向放送光源１３０から発生した光信号は、第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０によって多重化されて地域局２００に伝送される。そうすると、地域局２００に位置した多重化／逆多重化器２１０は、その多重化信号を逆多重化してデータサービスのための光信号及び放送型サービスのための光信号を分離して該当チャネルに出力する。これは、多重化／逆多重化器２１０が１×ＮＷＧＲから構成され、ＷＧＲの帯域通過特性がＦＳＲによって周期的な特性を有するから可能である。

図５は、本例の多重化された波長分割多重方式信号対するスペクトルであり、ＷＧＲの自由スペクトル間隔(ＦＳＲ)で位置して互いに区別される多重化されたデータサービスのためのＷＤＭ光信号(Downstream Data Signal)、放送型サービスのためのＷＤＭ光信号(Downstream Broadcasting Signal)及び多重化された上向光信号(Upstream Data Signal)のスペクトルを概念的に示す。

図６Ａは、本例の受動型光加入者ネットワークシステムの地域局２００に位置した多重化／逆多重化器２１０によって逆多重化された後、各加入者装置３００に出力されるデータサービスのためのチャネル信号及び放送型サービスのためのチャネル信号のスペクトルを示す。図６Ｂは、本例の受動型光加入者ネットワークシステムの地域局２００に位置した多重化／逆多重化器２１０から出力される上向信号のスペクトルを示す。

データサービスのための光信号及び放送型サービスの光信号は、多重化／逆多重化器２１０によって逆多重化されてそれぞれ第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０に出力される。第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０は、受信した光信号を逆多重化し、光受信器３２０，３３０は、逆多重化された信号を電気信号に変換する。

一方、上向光源３１０から出力される上向光信号は、第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)３４０を通過して地域局２００に伝送された後、多重化／逆多重化器２１０によって多重化されて中央局１００に伝送される。中央局１００に伝送される多重化上向信号は、第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)１６０を通過してから多重化／逆多重化器１５０において逆多重化される。この信号は、第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)１４０を通過して上向光受信器１２０によって電気信号に変換される。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。

本発明による波長分割多重方式光源の第１実施例を示した図。本発明による波長分割多重方式光源の第２実施例を示した図。スペクトル分割されたチャネルのスペクトル形態を示す波形図。本発明による波長分割多重方式光源を用いた受動型光加入者ネットワークシステムの例示図。本発明に係る多重化された波長分割多重方式信号に対するスペクトル。本発明に係る受動型光加入者ネットワークシステムの地域局に備わったＷＧＲによって逆多重化された下向信号のスペクトル。本発明に係る受動型光加入者ネットワークシステムの地域局に備わったＷＧＲによって多重化された上向信号のスペクトル。本発明に係る受動型光加入者ネットワークシステムの中央局に備わった第１波長分割多重化器(WD_MUX#1)の帯域通過特性を説明するための図。本発明に係る受動型光加入者ネットワークシステムの中央局に備わった第２波長分割多重化器(WD_MUX#2)の帯域通過特性を説明するための図。本発明に係る受動型光加入者ネットワークシステムの加入者装置に備わった第３波長分割多重化器(WD_MUX#3)の帯域通過特性を説明するための図。

符号の説明

１０ポンプレーザダイオード
２０，８０光分配器
３０，７０光増幅器
４０サーキュレータ
５０多重化／逆多重化器
５５ミラー
６０帯域通過フィルタ
９０外部変調器
９５半導体型光増幅器

Claims

中央局、地域局及び複数の加入者装置を有し、前記中央局が、前記地域局と光ファイバを通じて連結され、前記地域局を通じて前記加入者装置に光通信サービスを提供する受動型光加入者ネットワークシステムにおいて、
前記中央局は、
前記複数の加入者装置に下向放送型サービスを提供するための波長分割多重方式光源と、
前記複数の加入者装置に下向データサービスを提供するための下向データサービス信号をそれぞれ発生する複数の下向データ光源と、
前記複数の加入者装置から伝達される上向データサービス信号を受信して電気信号に変換するための複数の光受信器と、
前記上向データサービス信号と前記下向データサービス信号を多重化／逆多重化する複数の第１の波長分割多重化器と、
前記第１の波長分割多重化器から出力される複数の下向データサービス信号を多重化し、前記第１の波長分割多重化器に伝達される上向データサービス信号を逆多重化する第１の多重化／逆多重化器と、
前記第１の多重化／逆多重化器から入力される多重化信号及び前記波長分割多重方式光源から入力される多重化信号を多重化して前記地域局へ出力し、前記地域局から入力される上向データサービス信号を逆多重化して前記第１の多重化／逆多重化器に出力する第２の波長分割多重化器と、
を備え、
前記波長分割多重方式光源は、
ポンプレーザと、
前記ポンプレーザの後方ポンピングによって動作し、ＡＳＥを生成する第１の光増幅器と、
一端に１つの第１の入／出力端を備え、他端に複数の第２の入／出力端を備え、前記第１の入／出力端に入力される信号を逆多重化して前記第２の入／出力端に出力し、前記第２の入／出力端に入力される信号を多重化して前記第１の入／出力端に出力する第２の多重化／逆多重化器と、
前記第２の入／出力端のそれぞれに連結され、前記第２の入／出力端を通じて出力される逆多重化信号を該第２の入／出力端に再入力させる複数のミラーと、
前記第１の光増幅器から入力される信号を前記第１の入／出力端に伝達し、前記第１の入／出力端から入力される多重化信号を出力するサーキュレータと、
前記ポンプレーザの後方ポンピングによって動作し、前記サーキュレータから出力される多重化信号を増幅する第２の光増幅器と、
前記第２の光増幅器によって増幅された多重化信号を、前記第１の光増幅器と外部出力とに分配する光分配器と、
前記光分配器により外部出力された多重化信号を所定の放送型サービス信号により変調して伝送リンクに出力する外部変調器と、
を備えてなることを特徴とする受動型光加入者ネットワークシステム。
前記第２の多重化／逆多重化器は、
１×Ｎ導波路型回折格子である請求項１記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記波長分割多重方式光源は、
前記サーキュレータから出力される多重化信号の帯域幅を該波長分割多重方式光源の波長帯域として予め設定された帯域幅に制限する第１の帯域通過フィルタをさらに備える請求項１記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記下向データ光源は、
該下向データ光源の波長帯域を、前記第１の帯域通過フィルタの通過帯域と異なる帯域幅に制限する第２の帯域通過フィルタを備える請求項３記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記第２の帯域通過フィルタは、
前記第２の多重化／逆多重化器の１つの自由スペクトル間隔と同一の通過帯域を有し、該第２の多重化／逆多重化器の１つの自由スペクトル間隔以上離れている中心波長を有する請求項４記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記第１の波長分割多重化器は、
下向データ光源の波長帯域として予め設定された波長帯域と同一の通過帯域を有する第３の帯域通過フィルタと、
加入者装置内の上向光源の波長帯域と同一の通過帯域を有する第４の帯域通過フィルタと、を備える請求項１から５のいずれか１項に記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記第２の波長分割多重化器は、
波長分割多重された上／下向データサービス信号の波長帯域と同一の通過帯域を有する第５の帯域通過フィルタと、
波長分割多重方式光源の波長帯域として予め設定された波長帯域と同一の通過帯域を有する第６の帯域通過フィルタと、を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記第１の多重化／逆多重化器は、
１×Ｎ導波路型回折格子である請求項１記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記中央局は、
前記第２の波長分割多重化器から出力される下向信号及び該第２の波長分割多重化器に入力される上向信号を増幅するための光増幅器をさらに備える請求項１記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記光増幅器が、エルビウム添加光ファイバ増幅器である請求項９記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記地域局は、
前記中央局から多重化されて伝送される下向データサービス信号及び下向放送型サービス信号を逆多重化し、前記加入者装置から伝送される上向光信号を多重化するための多重化／逆多重化器を備えることを特徴とする請求項１記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記地域局の多重化／逆多重化器は、
１×Ｎ導波路型回折格子である請求項１１記載の受動型光加入者ネットワークシステムシステム。
前記加入者装置は、
前記地域局から下向伝送される光信号を逆多重化して下向データサービス信号と下向放送型サービス信号を分離して出力し、前記加入者装置から前記地域局へ上向伝送する上向データサービス信号を多重化するための波長分割多重化器と、
前記波長分割多重化器によって逆多重化された下向データサービス信号を受信して電気信号に変換するための下向データ受信器と、
前記波長分割多重化器によって逆多重化された下向放送型サービス信号を受信して電気信号に変換するための下向放送受信器と、
前記上向データサービス信号を発生する上向光源と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記加入者装置の上向光源は、
該上向光源の波長帯域を下向データサービス信号及び下向放送型サービス信号の波長帯域と異なる帯域幅に制限する帯域通過フィルタを備える請求項１３記載の受動型光加入者ネットワークシステム。
前記加入者装置の波長分割多重化器は、
上向光源の波長帯域を通過させるための第１の帯域通過フィルタと、
下向データサービス信号を通過させるための第２の帯域通過フィルタと、
下向放送型サービス信号を通過させるための第３の帯域通過フィルタと、
を備える請求項１４記載の受動型光加入者ネットワークシステム。