JP4064787B2 - 光加入者ネットワーク及び加入者宅光回線終端装置 - Google Patents
光加入者ネットワーク及び加入者宅光回線終端装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＦＴＴＨ（Fiber To The Home)／ＦＴＴＢ(Fiber To The Buildings)等の光加入収容システムを構築するための通信事業者や自営通信ネットワークに適用する光加入者ネットワーク及び光加入者ネットワークを構成する加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit) に関する。
【０００２】
近年，光ファイバを用いて加入者の宅内への高速伝送が実現されつつあるが，多重化して双方向に同じ容量を伝送することが望まれている。
【０００３】
【従来の技術】
図１０は従来例の説明図である。図中，８０〜８２は光加入者ネットワークを構成し，８０はネットワーク（網）側に設けられた多数の加入者を収容する局装置，８１は光信号を伝送する光ファイバ，８２は各加入者（ユーザ）宅に設けられた加入者宅光回線終端装置（Optical Network Unit：以下，ＯＮＵという）である。
【０００４】
多数の加入者を収容する局装置８０には光ファイバ８１により複数の加入者のＯＮＵ８２と接続され，局装置８０と複数の加入者（ユーザ）との間で共通の光ファイバ８１内を光信号が多重化して双方向の伝送を行っている。
【０００５】
このようにネットワーク側に設けられた局装置８０とＯＮＵ８２との間を光ファイバを介して信号を多重化して伝送する場合，従来は主に次の▲１▼，▲２▼の方式が知られている。
【０００６】
▲１▼同じ波長の光信号のフレームを構成する各時間（タイムスロット）を各加入者に割り当てて多重化するＴＤＭ（Time Division Multiplex ：時分割多重）伝送方式を用いる。
【０００７】
▲２▼異なる波長の複数の光信号を各加入者に割り当てて多重化するＷＤＭ（Wave Division Multiplex ：波長分割多重) 伝送方式を用いる。
【０００８】
また，上記図１０に示すネットワークシステムにおいて，加入収容局から遠隔の複数の加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）への分岐点までの光ファイバを共用する場合に光スター・カプラを分岐点に配置し，光信号を受動的（電源を持たない）に分岐・合流して各加入者に分配するパッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳと呼ばれる）伝送方式が利用されるようになっている。
【０００９】
一方，加入者を収容するアクセスノード装置と加入者宅に設置されたユーザノード装置とを備え，アクセスノード装置とユーザノード装置との間を一心の光ファイバで双方向伝送する光アクセスシステムにおいて，ユーザノード装置に光源を設けることなく高速で且つ低コスト化を実現するため，アクセスノード装置に無変調光（ＣＷ光：Continuous Wave 光) の光源を設け，ユーザノード装置に対してこのＣＷ光を送出し，ユーザノード装置でこのＣＷ光を抽出し，周波数Δｆの発振器の出力によりＣＷ光を変調することで光信号の周波数（＝波長）をＣＷ光からΔｆシフトさせ，そのΔｆシフトされたＣＷ光を上りデータで変調してアクセスノード装置に送り返し，アクセスノード装置では周波数Δｆだけシフトされた上り信号のみを光フィルタで抽出してユーザノード装置からの信号を受信する方式により，ユーザノード装置側に光源を設ける必要を無くす技術がある（特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１１８５３８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の▲１▼，▲２▼として挙げた従来の２つの方式には次のような問題があった。
【００１２】
▲１▼の時分割伝送では下り（ネットワーク側から各加入者の宅内装置へ向かう伝送）及び上り（各加入者宅内からネットワーク側へ向かう伝送）の何れの伝送についても，タイムスロットを各ユーザ（加入者宅）に割り当てるという時分割技術のため，１ユーザに割り当てられる伝送容量が狭くなる。
【００１３】
▲２▼のＷＤＭ伝送では，下りの伝送では複数個の異なる波長の信号が各ユーザ宅に送られるので，技術的には全ユーザの情報が各ユーザ宅側で受信することができるため，セキュリティ上の問題がある。また，上りの伝送では，伝送容量の制約は無くなるが，各加入者宅光回線終端装置（Optical Network Unit：ＯＮＵと略称される）は，加入者毎に波長を変えて設定する必要がある。また，複数の波長に適用できるものであっても，その何れかを選択調整しなければならない。
【００１４】
一方，上記の特許文献１の方式によれば，ＣＷ光をΔｆシフトさせるために発振器と変調器を設け，ＣＷ光を電気信号に変換して変調器で発振器からのΔｆの周波数で変調をし，更に電気信号を光信号に変換する必要があり，回路が複雑でありコストがかかるという問題があった。
【００１５】
本発明は波長分割多重（ＷＤＭ）により光ファイバ一芯を使って上り下りで同一伝送容量を確保して加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）側の波長選択調整を不要にすることができる光加入者ネットワークを提供することである。また，本発明の他の目的は前記の波長選択調整を不要とした同一構成の加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）を提供することである。また，本発明は同一構成の加入者宅光回線終端装置で光ファイバ一芯のＰＤＳ（パッシブダブルスター）を構築することも目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は加入者側における上り信号の生成にＦＷＭ（Four Wave Mixing：４光波混合) の原理を応用するものである。４光波混合（正確には縮退４光波混合）は，ある波長のプローブ光と所定の波長の励起光（ポンプ光）とを非線形媒体（所定の波長特性を有する光ファイバ等）に通すと，新たな波長の光波（アイドル波）が発生するというものである。
【００１７】
図１は本発明の原理説明図であり，Ａ．はＦＷＭの原理を示し，Ｂ．は本発明の基本構成を示す。
【００１８】
図１のＡ．には横軸が周波数，縦軸が信号（光）のレベルを表す。ＦＷＭとは，ある周波数ｆCh1 の光信号をプローブ光とし，これより高い周波数ｆCh2 の光信号をポンプ光（または励起光）として，２つの光信号を非線形媒体（光ファイバ等）に通すと，新たな周波数ｆCh3 の光波（これをアイドラ光と呼ばれる）が発生することである（４波を使用しないでも発生する）。この時発生するアイドラ光の周波数ｆCh3 は，ｆCh3 ＝２ｆCh2 −ｆCh1 の関係を有する。
【００１９】
図１のＢ．において，１は加入者を収容する局に設けられた局装置，２は局装置１と加入者側の設けられ，カプラ及び波長フィルタからなるアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部) ３間の光ファイバ，３は各加入者側への下りの光信号を分波（フィルタ）し，各ユーザからの上りの光信号を合波（カプラ）するアレイ導波回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Wave Guide) を含むアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部で表示），４はアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部）３から各加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）までの光ファイバ，５−１〜５−ｎは各ユーザに対応してそれぞれに設けられた加入者宅光回線終端装置（以下，単にＯＮＵという）である。
【００２０】
局装置１から光ファイバ２へＡＷＧ部３に対し，複数のＯＮＵ５−１〜５−ｎのそれぞれに向けたデータを含む複数の波長λ1 〜λn の下り信号（Ａ光という）と共に，上り信号生成用の複数の波長λn+1 〜λ2nの信号（上記図１のＡ．のプローブ光に対応し，Ｂ１光という），及び波長λp の信号（上記図１のＡ．のポンプ光に対応，Ｂ２光という）の３種類の信号が下り方向に送信される。これらの下りの信号は，加入者側のケーブルを分岐する位置に設けられたＡＷＧ部３において，内部のフィルタ（図示省略）により各ユーザの加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）５−１〜５−ｎで必要な光波長のみを図１に示すように送信する。すなわち，ＯＮＵ５−１には波長λ1 ，λn+1 及びλp が出力され，ＯＮＵ５−２には波長λ2 ，λn+2 及びλp が出力され，……，ＯＮＵ５−ｎには波長λn ，λ2n及びλp が出力される。波長λ1 〜λn により各ユーザへの下りのデータがそれぞれ送信される。ＯＮＵ５−１〜５−ｎでは同じフィルタで下り信号（λ1 〜λn のＡ光）を取り出すと，それぞれ自ＯＮＵ宛の波長の信号が取り出され，端末に出力する。また，各ＯＮＵでは入力した上り信号生成用の信号（λn+1 〜λ2nのＢ１光）を抜き出し，励起光（Ｂ２光）の信号とから上記したＦＷＭの原理により各ユーザに対応した上り信号用の波長（λ2n+1〜λ3n）の信号（Ｃ光という）を発生し，この光信号からユーザに対応した上り信号の波長だけ選択して，その信号を当該ユーザの送信データで変調してＯＮＵから局装置１に向けてそれぞれの光ファイバ４に送信すると，ＡＷＧ部３において各ユーザのＯＮＵから送信された光信号を合波して光ファイバ２から局装置１へ送信する。
【００２１】
このように各加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）では，波長（周波数）を選択するための調整をする必要がなく，同一構成の加入者宅光回線終端装置でネットワークを構築することができ，あるユーザの信号が他のユーザ宅に伝送されることがなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明による光波長の構成パターンの例を示し，図中，横軸は周波数を表し，縦軸は光信号のレベルを表す。
【００２３】
上記図１の局装置１からは，複数のＯＮＵ（ユーザに対応）に向けて送信されるデータを含む複数の下り信号（Ａ光）として周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn （図１のＢ．の波長λ1 ，λ2 ，…λn に対応）を持つユーザ対応の周波数のチャネルＣｈ1 ，Ｃｈ2 ，…Ｃｈn の光信号が送られると共に，各ＯＮＵにおいてＦＷＭ（上記図１のＡ．参照）の動作で上り用直流光として使用する周波数ｆn+1 〜ｆ2n（波長λn+1 〜λ2nに対応）のプローブ光（Ｂ１光）及び同じくＦＷＭで使用する各ＯＮＵに共通の周波数ｆp （図１のＢ．の波長λp に対応）の励起光（ポンプ光：Ｂ２光）の合計３種の信号光が送信される。なお，局装置１の実施例の構成は後述する図３に示す。
【００２４】
また，各ＯＮＵで受信される一つのプローブ光（Ｂ光，図２のＣｈ１で表示）と共通のポンプ光（Ｐ光，図２のＣｈ２で表示）を用いて，上記図１のＡ．に示すＦＷＭの原理により，ＯＮＵに対応する周波数ｆ2n+1〜ｆ3n（図１のＢ．のλ2n+1〜λ3nに対応）を持つの上り信号のアイドラ光（Ｃ光，図２のＣｈ３で表示）が生成され，ＯＮＵの上りのデータにより変調されて送信される。ＯＮＵの実施例の構成は後述する図６に示す。
【００２５】
図３は局装置（図１のＢ．の１）の実施例の構成を示す。図中，１は局装置，１０は多数のＯＮＵとの間で下り，上りの光信号を送受信するフィルタを含むアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部で表示），１１Ａは各ＯＮＵへ送られるデータを含む下り信号光のＡ光を出力するＡ光出力部，１１Ｂは上り信号生成用のＢ１光と励起光のＢ２光を出力するＢ光出力部，１１Ｃは上り信号のＣ光が入力するＣ光入力部，１２は複数の各波長（周波数）の光信号を透過させるフィルタ，１３は光受信器（ＯＲで表示：Optical Receiver) ，１４は各ＯＮＵからの信号を処理する信号処理部，１５はポンプ光（励起光：波長λp ）を発生するレーザダイオード（ＬＤで表示），１６はポンプ光を増幅する光増幅器（光ＡＭＰで表示），１７はＳＣ（Super Continum：超連続体）光源，１８はＳＣ光源から発生する多数の光信号を分波するカプラ，１９はＯＮＵへ送信するデータ信号（下りデータ信号）を処理する信号処理部，２０は下りデータ信号を含む光信号を送信する各波長別の光送信器（ＯＳで表示：Optical Sender) である。
【００２６】
図３の動作を説明すると，この局装置１では信号処理部１９から，各ＯＮＵに送信するデータを含む異なる波長λ1 ，λ2 ，…λn の信号が，光送信器２０から出力され，Ａ光出力部１１ＡからＡＷＧ部１０を介してＯＮＵ側に向けて光ファイバに出力される。また，ＯＮＵに送信される波長λp のポンプ光がＬＤ１５から発生し，光ＡＭＰ１６からＢ光出力部１１Ｂ，ＡＷＧ部１０を介してＯＮＵ側に向けて光ファイバに出力される。上り信号生成用の波長λn+1 〜λ2nのプローブ光は，公知のＳＣ光源１７を用いて発生させる。
【００２７】
ＳＣ光源１７は，同じ波長間隔で配置された数種類の光を発生するレーザの出力光を種として特殊な光ファイバを通すと，レーザの出力光に含まれる複数の波長の光が相互作用して異なる波長の光が連鎖的に発生し，爆発的に波長数が増大させる現象を利用した光源である。ＳＣ光源１７から発生した多数の信号光はカプラ１８で分岐して，Ｂ光出力部１１Ｂの入力側に設けられた複数のフィルタ１２で各波長λn+1 〜λ2nの信号だけを選択されて，ポンプ光と共にＢ光出力部１１Ｂから光ファイバに出力される。
【００２８】
各ＯＮＵから送信されたデータを含む上り信号は，ＡＷＧ部１０，Ｃ光入力部１１Ｃを介して各ＯＮＵに対応する波長λ2n+1〜λ3nをそれぞれ透過する各フィルタ１２を通って対応する光受信器１３に達し，その出力は信号処理部１４へ出力される。
【００２９】
図４はＡＷＧ部（図１のＢ．の３）の実施例の構成である。図中，３はＡＷＧ（アレイ導波回折格子）部，３０はＡＷＧフィルタ，３１Ａ，３１Ｂはそれぞれ下りのＡ光，Ｂ光（上り信号生成用（Ｂ１）光と励起（Ｂ２）光を含む）を分離するフィルタ，３１Ｃは上りのＣ光を選択するフィルタ，３２はそれぞれ個別の波長（周波数）の信号光だけ透過させるフィルタ，３３は励起光（ポンプ光）を分岐するカプラ，３４−１〜３４−ｎは各ＯＮＵ（ユーザ）へ送信信号光を出力すると共に各ＯＮＵから送られてくる信号光を受け取るカプラである。
【００３０】
図５にＡＷＧ部でのフィルタ特性を示す。図５の(1) 〜(n) は各ユーザ１〜ｎ用（各ＯＮＵ用）に割り当てられた信号光（上りと下りを含む）の波長の分布を表し，横軸は波長，縦軸は各フィルタの阻止域（上側）と透過域（下側）を表す。
【００３１】
図４の動作を図５を参照しながら説明する。局装置（図３）から送られた下り方向の信号から，Ａ光用のフィルタ３１Ａと個別のフィルタ３２により各ユーザ（各ＯＮＵ）へのデータを含む各波長λ1 〜λn の信号光が分離され，各ユーザ（ＯＮＵ）に対応して設けられたカプラ３４−１〜３４−ｎへ供給される。これらの信号光は図５の(1) 〜(n) の「Ａ光」として示すブロックに対応する各波長λ1 〜λn の透過域として示す。
【００３２】
局装置から送られた下り方向の信号の中から，Ｂ光（プローブ光）用のフィルタ３１Ｂと個別のフィルタ３２により，各ユーザへの波長λn+1 〜λ2nの信号光が分離され，各ユーザに対応するカプラ３４−１〜３４−ｎへ供給される。このＢ光の各波長の信号は，図５の(1) 〜(n) の「Ｂ光」として示すブロックに対応する各波長λn+1 〜λ2nの透過域として示す。
【００３３】
また，局装置から送られた下り信号の中から，各ユーザに共通の信号光として励起光（ポンプ光）がＢ光用のフィルタ３１Ｂとフィルタ３２により波長λp が分離されてカプラ３３から各ユーザのカプラ３４−１〜３４−ｎに供給される。この励起光は図５の(1) 〜(n) の「Ｂ光」として示すブロックの右端の波長λp の透過域として示す。
【００３４】
次に各ユーザから送信されたデータを含む上り信号は，カプラ３４−１〜３４−ｎから各ユーザに対応する波長λ2n+1〜λ3nのフィルタ３２を通って，上りのＣ光を選択するフィルタ３１Ｃ，ＡＷＧフィルタ３０から局側へ向けて光ファイバに出力される。この上りの各ユーザに対応する信号光は，図５の(1) 〜(n) の「Ｃ光」として示すブロックに対応する各波長λ2n+1〜λ3nの透過域として示す。
【００３５】
図６はＯＮＵ（図１のＡ．の５）の実施例の構成を示す。図中，５はＯＮＵ，５０は図４に示すアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部）からの受信光（図１のＯＮＵ５−ｎの場合，波長λn ，λ2n，λp の信号を受信）を後段へ伝達し，アレイ導波回折格子部へ波長λ2n+1の光信号を送信するサーキュレータ，５１は受信光を分岐するカプラ，５２は下りのデータを含むＡ光の全波長を通過させる第１のフィルタ，５３はオプティカルレシーバ（光学受信部），５４は受信した３つの波長の信号からＢ光の全波長（上り信号生成用Ｂ１光とポンプ光のＢ２光）を通過させる第２のフィルタ，５５はＦＷＭのために２つの信号の偏波面をそろえる偏波補償器，５６はＦＷＭ（４光波混合) の原理により入力光と同じ波長（上り信号生成用とポンプ光）に対応する上り信号用の波長を発生させる非線形媒体であり，具体的にはＳＯＡ（半導体増幅器）を使用して４光波混合と光増幅が可能である。５７は非線形媒体５６で生成した波長（上り信号用）だけ透過させる第３のフィルタ，５８は端末からの送信データにより波長λ2n+1の信号を変調する外部変調器である。６はＯＮＵ５−ｎに収容された端末である。図３において，矢印を付した実線は光信号を表し，矢印を付した点線は電気信号を表す。
【００３６】
なお，４光波混合を効率的に実施させるため，非線形媒体入力前に偏波面を一致させる偏波保持ファイバや光部品を使用すれば，偏波補償器５５を省くことができる。
【００３７】
図７はＯＮＵでのフィルタ特性を示す。図７の(1) 〜(3) は第１のフィルタ〜第３のフィルタの特性を表し，横軸は波長，縦軸は各フィルタの阻止域（上側）と透過域（下側）を表す。
【００３８】
図６に示すＯＮＵの動作を図７を参照しながら説明する。なお，この説明では，ＯＮＵが図１に示すＯＮＵ５−ｎであるものと想定する。上記図５に示すＡＷＧ部のカプラ３４−ｎからユーザｎ（図６のＯＮＵ）に向けて出力された下り信号（波長λn ，λ2n，λp ）は，サーキュレーター５０からカプラ５１へ入力し，２つに分岐し一方は第１のフィルタ５２へ入力する。この第１のフィルタ５２の特性は図7 の(1) に示すようにＡ光の全ての信号を透過するもので，この特性は他の全てのユーザのＯＮＵの第１のフィルタ５２に共通しており，ＯＮＵ５−ｎの場合，下りのデータを含む波長λn が透過して，光受信器５３へ入力して，その出力はユーザの端末６へ供給される。このように，各ＯＮＵでは，自ユーザで必要な波長だけが選択されることになる。
【００３９】
カプラ５１で分岐した他の信号は第２のフィルタ５４へ入力する。第２のフィルタ５４の特性は，図７の(2) に示すように全てのＢ光（上り信号生成用の波長λn+1 〜λ2nと励起光の波長λp ）を透過させるもので，このＯＮＵ５−ｎの場合，波長λ2nと波長λp の２つの波長のみ透過して偏波補償器５５へ入力し，ここで偏波面を揃えて非線形媒体５６へ入力する。この非線形媒体５６におけるＦＷＭ（４光波混合）作用により新たな波長の信号光が生成され，生成した全ての上り信号用の波長を透過する第３のフィルタに入力する。この第３のフィルタ５７の特定は図７の(3) に示され，このＯＮＵ５−ｎの場合，波長λ2n+1が非線形媒体５６で生成され，この波長の信号光が第３のフィルタを透過して，外部変調器５８へ入力される。外部変調器５８は，端末６からの送信データを含む上り信号が変調入力として供給され，波長λ2n+1の信号が変調入力により変調されてサーキュレーター５０へ入力され，ここからネットワーク側への光ファイバへ送信信号として出力される。
【００４０】
このように，各加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）で使用する光信号波長は，上り信号，下り信号，上り信号生成用の各信号が全て異なる。また，局装置から送信される光信号波長は，配下のＯＮＵで重ならないよう送信しているため，システム全体としても光一芯によりＰＤＳ（パッシブダブルスター）システムを構築することができる。
【００４１】
上記の図３，図４及び図６に示す実施例の構成において，局装置からＡＷＧ部を介してＯＮＵが１０個（１０加入者）収容されている場合（１ユーザに１送受信波長）の各加入者１〜１０が使用するＡ光，Ｂ光及びＣ光の具体的な光波長（周波数）の割り当ての具体例を図８に示す。
【００４２】
この具体例は，ＩＴＵ（国際電気通信連合）の１００ＧＨｚの標準波長（Standard Wavelength)に対応した１０加入者分（１ユーザ，１送受信波長）であり，図８においてＣｈ１〜Ｃｈ１０は１０人の各加入者に割り当てられた波長（周波数）を表し，(1) はＣｈ１〜Ｃｈ１０のＡ光（下り信号用）を表し，上段は下り信号の光波長（ｎｍ：ナノメートル）を下段は上段の各波長に対応する周波数（ＧＨｚ：ギガヘルツ）を表す。(2) はＣｈ１〜Ｃｈ１０のＢ１光（上り信号生成用）の波長（上段）と周波数（下段）を表す。(3) は各加入者に共通のＢ２（励起またはポンプ）光の波長（上段）と周波数（下段）を表す。(4) はＣｈ１〜Ｃｈ１０のＣ光（上り信号用）の波長（上段）と周波数（下段）を表す。
【００４３】
図９は本発明を適用したスター型ネットワークの構成例である。図中，１は局装置，２は局装置１とカプラ７との間の光ファイバ，７は局装置１と２つのＡＷＧ部間の光信号を分岐・結合するカプラ，２−１と２−２はカプラ７と２つのＡＷＧ部間の光ファイバ，３−１，３−２はＡＷＧ部，４はＡＷＧ部と複数の各ＯＮＵ間を結ぶ光ファイバ，５−１〜５−ｎはＡＷＧ部３−１に接続されたＯＮＵ，５−（ｎ＋１）〜５−２ｎはＡＷＧ部３−２に接続されたＯＮＵである。
【００４４】
この図９の構成例によれば，２つのＡＷＧ部を設けることにより，１つのＡＷＧ部を設けた場合に比べて２倍のＯＮＵを１つの局装置１に収容することができる。この場合，ＡＷＧ部３−１と各ＯＮＵ５−１〜５−ｎとの間を送受信されるＡ光（λ1 〜λn ），Ｂ１光（λn+1 〜λ2n），Ｂ２光（励起光：λp1），及びＣ光（λ2n+1〜λ3n）の波長（周波数）とＡＷＧ部３−２のＡ光（λ3n+1〜λ4n），Ｂ１光（λ4n+1〜λ5n），Ｂ２光（励起光：λp2）及びＣ光（λ5n+1〜λ6n）の波長（周波数）は互いに異なる値に設定され，これにより互いに干渉しない。
【００４５】
（付記１） 局装置と複数の加入者宅光回線終端装置との間を波長分割多重の光信号で双方向通信を行う光加入者ネットワークにおいて，前記局装置は各加入者宅への送信データを含む第１の波長帯域に属する複数の波長の第１の光信号と，各加入者宅での上り信号生成用の第２の波長帯域に属する複数の波長の第２の光信号と，励起光用の特定波長の第３の光信号とを下り信号として送信する手段と他の波長帯域の複数の上り光信号を受信する手段とを備え，前記局装置からの下り信号を受け取って各加入者宅への光信号を分岐するアレイ導波回折格子部を備え，該アレイ導波回折格子部は前記第１の波長帯域の第１の光信号と前記第２の波長帯域の第２の光信号から各加入者宅に割り当てられた信号のみを透過させて，前記第３の光信号と共に各加入者宅への光ファイバへ出力する各フィルタを備え，前記各加入者宅光回線終端装置は，前記第１の波長帯域の信号を透過させる第１のフィルタと，前記第２の波長帯域の信号及び前記第３の光信号を透過させる第２のフィルタと，上り信号の波長を生成する手段とを備え，前記第１の波長帯域の信号から自装置宛の信号の受信を行い，前記上り波長を生成する手段は，非線形媒体と第３のフィルタとを備え，前記非線形媒体は前記自装置に割り当てられた波長の前記第２の光信号と前記第３の光信号を入力として４光波混合の原理により新たな波長の信号を発生し，前記発生した波長から前記第３のフィルタにより当該加入者宅に割り当てられた前記他の波長帯域の上り光信号を透過させることを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４６】
（付記２） 付記１において，前記局装置は，入力光の複数の波長と異なる波長の光を連鎖的に発生する超連続体（ＳＣ）光源を備え，該超連続体光源の出力から前記上り信号生成用の異なる波長の複数の第２の信号光を生成することを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４７】
（付記３） 付記１において，前記非線形媒体の前段に偏波補償器を設け，前記第２の信号と第３の信号を前記非線形媒体へ入力する前に偏波面を一致させることを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４８】
（付記４） 付記１において，前記局装置は前記第１の波長帯域に属する複数の波長の第１の光信号と，前記第２の波長帯域に属する複数の波長の第２の光信号及び前記特定波長の第３の光信号の組み合わせからなる第１群の下り信号の他に，前記第１群の下り信号の波長と異なる同様の組み合わせからなる第２群の下り信号を光ファイバに送信し，前記局装置からの光信号を前記第１群の下り信号と第２群の下り信号とに分岐するカプラを備え，前記カプラにより分岐した第１群と第２群の下り信号を受け取る第１と第２のアレイ導波回折格子部を備え，各アレイ導波回折格子部からそれぞれ複数の光ファイバを介して複数の加入者宅光回線終端装置と接続することを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４９】
（付記５） 上位装置と波長分割多重で双方向通信を行う光加入者ネットワークを構成する加入者宅光回線終端装置であって，上位装置から各加入者宅へ送信されるデータを含む第１の波長帯域に属する異なる複数の波長の中の一つの信号と，上り信号生成用の第２の波長帯域に属する異なる複数の波長の中の一つの信号及び励起光用の特定波長の第３の信号とからなる下りの信号の入力に対し，前記第１の波長帯域の信号を透過する第１のフィルタと，前記第２の波長帯域の信号を透過する第２のフィルタとを備え，前記第１のフィルタの出力から自装置宛のデータを受信し，前記第２のフィルタの出力から自装置用の上り信号生成用の信号と励起光用の信号を取り出して，非線形媒体に入力することで４光波混合の原理により上り信号の波長を生成することを特徴とする加入者宅光回線終端装置。
【００５０】
（付記６） 付記５において，前記非線形媒体から出力された信号を第３のフィルタにより上り信号用の波長を透過した信号と，当該加入者宅から送信するデータとを入力とする外部変調器を備え，該外部変調器からの出力光を送信することを特徴とする加入者宅光回線終端装置。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果を奏する。
【００５３】
▲１▼全ユーザ（ＯＮＵ）とも上り回線が下りと同一伝送容量を確保でき，制約を受けない。
【００５４】
すなわち，上り／下りで別波長を使用することから，光の干渉を防ぐことが可能となり，光一芯で加入者収容部分の光線路を構築することができるため，上りと下りを別にする２芯使用時の約半分のコストで線路構築が可能となる。また，ユーザ毎及び上り／下りに別波長を使用するので，従来の時分割送信では伝送容量が１／ｎになっていた制約が無くなり，ｎ倍の伝送容量を確保することができる。
【００５５】
▲２▼各加入者に設置するＯＮＵを共通化（同じ構成）でき，低コスト化を実現することができる。
【００５６】
すなわち，各加入者宅に設置するＯＮＵを共通化できるので，製品を１種類準備するだけで対応でき，大量生産でコスト低減の効果が大きくなる。製品種類はｎ個のＯＮＵを使用しても１種類で良く，従来の１／ｎになる。更に，故障時の対応等でも，１種類のＯＮＵで対応可能なため，運用面及び保守が容易となる。また，ＯＮＵの上り側光源は局装置のＳＣ光源で一括発生させて供給するので，多波長対応ＯＮＵと比べて個々のＯＮＵに光源が不要で，設置作業時に各加入者宅で波長調整作業が不要等の効果があり，低コスト化が可能となる。
【００５７】
▲３▼ユーザ情報のセキュリティが確保できる。
【００５８】
従来技術では，ＯＮＵ側で自通信分の信号のみを下位側に伝送するフィルタを持って対応していたが，本発明では個別の波長のフィルタはＯＮＵに必要ないことから機能の削減が可能となる。また，加入者宅まで他ユーザのデータは到達しないので，他ユーザにデータが盗聴されることがなく，暗号化をする必要がなく，セキュリティの確保が確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明による光波長の構成パターン例を示す図である。
【図３】局装置の実施例の構成を示す図である。
【図４】ＡＷＧ部の実施例の構成を示す図である。
【図５】ＡＷＧ部でのフィルタの特性を示す図である。
【図６】ＯＮＵの実施例の構成を示す図である。
【図７】ＯＮＵでのフィルタ特性を示す図である。
【図８】Ａ光，Ｂ光及びＣ光の具体的な光波長の割り当ての例を示す図である。
【図９】本発明を適用したスター型ネットワークの構成例を示す図である。
【図１０】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ 局装置
２ 光ファイバ
３ アレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部）
４ 光ファイバ
５−１〜５−ｎ 加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）
【発明の属する技術分野】
本発明はＦＴＴＨ（Fiber To The Home)／ＦＴＴＢ(Fiber To The Buildings)等の光加入収容システムを構築するための通信事業者や自営通信ネットワークに適用する光加入者ネットワーク及び光加入者ネットワークを構成する加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit) に関する。
【０００２】
近年，光ファイバを用いて加入者の宅内への高速伝送が実現されつつあるが，多重化して双方向に同じ容量を伝送することが望まれている。
【０００３】
【従来の技術】
図１０は従来例の説明図である。図中，８０〜８２は光加入者ネットワークを構成し，８０はネットワーク（網）側に設けられた多数の加入者を収容する局装置，８１は光信号を伝送する光ファイバ，８２は各加入者（ユーザ）宅に設けられた加入者宅光回線終端装置（Optical Network Unit：以下，ＯＮＵという）である。
【０００４】
多数の加入者を収容する局装置８０には光ファイバ８１により複数の加入者のＯＮＵ８２と接続され，局装置８０と複数の加入者（ユーザ）との間で共通の光ファイバ８１内を光信号が多重化して双方向の伝送を行っている。
【０００５】
このようにネットワーク側に設けられた局装置８０とＯＮＵ８２との間を光ファイバを介して信号を多重化して伝送する場合，従来は主に次の▲１▼，▲２▼の方式が知られている。
【０００６】
▲１▼同じ波長の光信号のフレームを構成する各時間（タイムスロット）を各加入者に割り当てて多重化するＴＤＭ（Time Division Multiplex ：時分割多重）伝送方式を用いる。
【０００７】
▲２▼異なる波長の複数の光信号を各加入者に割り当てて多重化するＷＤＭ（Wave Division Multiplex ：波長分割多重) 伝送方式を用いる。
【０００８】
また，上記図１０に示すネットワークシステムにおいて，加入収容局から遠隔の複数の加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）への分岐点までの光ファイバを共用する場合に光スター・カプラを分岐点に配置し，光信号を受動的（電源を持たない）に分岐・合流して各加入者に分配するパッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳと呼ばれる）伝送方式が利用されるようになっている。
【０００９】
一方，加入者を収容するアクセスノード装置と加入者宅に設置されたユーザノード装置とを備え，アクセスノード装置とユーザノード装置との間を一心の光ファイバで双方向伝送する光アクセスシステムにおいて，ユーザノード装置に光源を設けることなく高速で且つ低コスト化を実現するため，アクセスノード装置に無変調光（ＣＷ光：Continuous Wave 光) の光源を設け，ユーザノード装置に対してこのＣＷ光を送出し，ユーザノード装置でこのＣＷ光を抽出し，周波数Δｆの発振器の出力によりＣＷ光を変調することで光信号の周波数（＝波長）をＣＷ光からΔｆシフトさせ，そのΔｆシフトされたＣＷ光を上りデータで変調してアクセスノード装置に送り返し，アクセスノード装置では周波数Δｆだけシフトされた上り信号のみを光フィルタで抽出してユーザノード装置からの信号を受信する方式により，ユーザノード装置側に光源を設ける必要を無くす技術がある（特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１１８５３８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の▲１▼，▲２▼として挙げた従来の２つの方式には次のような問題があった。
【００１２】
▲１▼の時分割伝送では下り（ネットワーク側から各加入者の宅内装置へ向かう伝送）及び上り（各加入者宅内からネットワーク側へ向かう伝送）の何れの伝送についても，タイムスロットを各ユーザ（加入者宅）に割り当てるという時分割技術のため，１ユーザに割り当てられる伝送容量が狭くなる。
【００１３】
▲２▼のＷＤＭ伝送では，下りの伝送では複数個の異なる波長の信号が各ユーザ宅に送られるので，技術的には全ユーザの情報が各ユーザ宅側で受信することができるため，セキュリティ上の問題がある。また，上りの伝送では，伝送容量の制約は無くなるが，各加入者宅光回線終端装置（Optical Network Unit：ＯＮＵと略称される）は，加入者毎に波長を変えて設定する必要がある。また，複数の波長に適用できるものであっても，その何れかを選択調整しなければならない。
【００１４】
一方，上記の特許文献１の方式によれば，ＣＷ光をΔｆシフトさせるために発振器と変調器を設け，ＣＷ光を電気信号に変換して変調器で発振器からのΔｆの周波数で変調をし，更に電気信号を光信号に変換する必要があり，回路が複雑でありコストがかかるという問題があった。
【００１５】
本発明は波長分割多重（ＷＤＭ）により光ファイバ一芯を使って上り下りで同一伝送容量を確保して加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）側の波長選択調整を不要にすることができる光加入者ネットワークを提供することである。また，本発明の他の目的は前記の波長選択調整を不要とした同一構成の加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）を提供することである。また，本発明は同一構成の加入者宅光回線終端装置で光ファイバ一芯のＰＤＳ（パッシブダブルスター）を構築することも目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は加入者側における上り信号の生成にＦＷＭ（Four Wave Mixing：４光波混合) の原理を応用するものである。４光波混合（正確には縮退４光波混合）は，ある波長のプローブ光と所定の波長の励起光（ポンプ光）とを非線形媒体（所定の波長特性を有する光ファイバ等）に通すと，新たな波長の光波（アイドル波）が発生するというものである。
【００１７】
図１は本発明の原理説明図であり，Ａ．はＦＷＭの原理を示し，Ｂ．は本発明の基本構成を示す。
【００１８】
図１のＡ．には横軸が周波数，縦軸が信号（光）のレベルを表す。ＦＷＭとは，ある周波数ｆCh1 の光信号をプローブ光とし，これより高い周波数ｆCh2 の光信号をポンプ光（または励起光）として，２つの光信号を非線形媒体（光ファイバ等）に通すと，新たな周波数ｆCh3 の光波（これをアイドラ光と呼ばれる）が発生することである（４波を使用しないでも発生する）。この時発生するアイドラ光の周波数ｆCh3 は，ｆCh3 ＝２ｆCh2 −ｆCh1 の関係を有する。
【００１９】
図１のＢ．において，１は加入者を収容する局に設けられた局装置，２は局装置１と加入者側の設けられ，カプラ及び波長フィルタからなるアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部) ３間の光ファイバ，３は各加入者側への下りの光信号を分波（フィルタ）し，各ユーザからの上りの光信号を合波（カプラ）するアレイ導波回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Wave Guide) を含むアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部で表示），４はアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部）３から各加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）までの光ファイバ，５−１〜５−ｎは各ユーザに対応してそれぞれに設けられた加入者宅光回線終端装置（以下，単にＯＮＵという）である。
【００２０】
局装置１から光ファイバ２へＡＷＧ部３に対し，複数のＯＮＵ５−１〜５−ｎのそれぞれに向けたデータを含む複数の波長λ1 〜λn の下り信号（Ａ光という）と共に，上り信号生成用の複数の波長λn+1 〜λ2nの信号（上記図１のＡ．のプローブ光に対応し，Ｂ１光という），及び波長λp の信号（上記図１のＡ．のポンプ光に対応，Ｂ２光という）の３種類の信号が下り方向に送信される。これらの下りの信号は，加入者側のケーブルを分岐する位置に設けられたＡＷＧ部３において，内部のフィルタ（図示省略）により各ユーザの加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）５−１〜５−ｎで必要な光波長のみを図１に示すように送信する。すなわち，ＯＮＵ５−１には波長λ1 ，λn+1 及びλp が出力され，ＯＮＵ５−２には波長λ2 ，λn+2 及びλp が出力され，……，ＯＮＵ５−ｎには波長λn ，λ2n及びλp が出力される。波長λ1 〜λn により各ユーザへの下りのデータがそれぞれ送信される。ＯＮＵ５−１〜５−ｎでは同じフィルタで下り信号（λ1 〜λn のＡ光）を取り出すと，それぞれ自ＯＮＵ宛の波長の信号が取り出され，端末に出力する。また，各ＯＮＵでは入力した上り信号生成用の信号（λn+1 〜λ2nのＢ１光）を抜き出し，励起光（Ｂ２光）の信号とから上記したＦＷＭの原理により各ユーザに対応した上り信号用の波長（λ2n+1〜λ3n）の信号（Ｃ光という）を発生し，この光信号からユーザに対応した上り信号の波長だけ選択して，その信号を当該ユーザの送信データで変調してＯＮＵから局装置１に向けてそれぞれの光ファイバ４に送信すると，ＡＷＧ部３において各ユーザのＯＮＵから送信された光信号を合波して光ファイバ２から局装置１へ送信する。
【００２１】
このように各加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）では，波長（周波数）を選択するための調整をする必要がなく，同一構成の加入者宅光回線終端装置でネットワークを構築することができ，あるユーザの信号が他のユーザ宅に伝送されることがなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明による光波長の構成パターンの例を示し，図中，横軸は周波数を表し，縦軸は光信号のレベルを表す。
【００２３】
上記図１の局装置１からは，複数のＯＮＵ（ユーザに対応）に向けて送信されるデータを含む複数の下り信号（Ａ光）として周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn （図１のＢ．の波長λ1 ，λ2 ，…λn に対応）を持つユーザ対応の周波数のチャネルＣｈ1 ，Ｃｈ2 ，…Ｃｈn の光信号が送られると共に，各ＯＮＵにおいてＦＷＭ（上記図１のＡ．参照）の動作で上り用直流光として使用する周波数ｆn+1 〜ｆ2n（波長λn+1 〜λ2nに対応）のプローブ光（Ｂ１光）及び同じくＦＷＭで使用する各ＯＮＵに共通の周波数ｆp （図１のＢ．の波長λp に対応）の励起光（ポンプ光：Ｂ２光）の合計３種の信号光が送信される。なお，局装置１の実施例の構成は後述する図３に示す。
【００２４】
また，各ＯＮＵで受信される一つのプローブ光（Ｂ光，図２のＣｈ１で表示）と共通のポンプ光（Ｐ光，図２のＣｈ２で表示）を用いて，上記図１のＡ．に示すＦＷＭの原理により，ＯＮＵに対応する周波数ｆ2n+1〜ｆ3n（図１のＢ．のλ2n+1〜λ3nに対応）を持つの上り信号のアイドラ光（Ｃ光，図２のＣｈ３で表示）が生成され，ＯＮＵの上りのデータにより変調されて送信される。ＯＮＵの実施例の構成は後述する図６に示す。
【００２５】
図３は局装置（図１のＢ．の１）の実施例の構成を示す。図中，１は局装置，１０は多数のＯＮＵとの間で下り，上りの光信号を送受信するフィルタを含むアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部で表示），１１Ａは各ＯＮＵへ送られるデータを含む下り信号光のＡ光を出力するＡ光出力部，１１Ｂは上り信号生成用のＢ１光と励起光のＢ２光を出力するＢ光出力部，１１Ｃは上り信号のＣ光が入力するＣ光入力部，１２は複数の各波長（周波数）の光信号を透過させるフィルタ，１３は光受信器（ＯＲで表示：Optical Receiver) ，１４は各ＯＮＵからの信号を処理する信号処理部，１５はポンプ光（励起光：波長λp ）を発生するレーザダイオード（ＬＤで表示），１６はポンプ光を増幅する光増幅器（光ＡＭＰで表示），１７はＳＣ（Super Continum：超連続体）光源，１８はＳＣ光源から発生する多数の光信号を分波するカプラ，１９はＯＮＵへ送信するデータ信号（下りデータ信号）を処理する信号処理部，２０は下りデータ信号を含む光信号を送信する各波長別の光送信器（ＯＳで表示：Optical Sender) である。
【００２６】
図３の動作を説明すると，この局装置１では信号処理部１９から，各ＯＮＵに送信するデータを含む異なる波長λ1 ，λ2 ，…λn の信号が，光送信器２０から出力され，Ａ光出力部１１ＡからＡＷＧ部１０を介してＯＮＵ側に向けて光ファイバに出力される。また，ＯＮＵに送信される波長λp のポンプ光がＬＤ１５から発生し，光ＡＭＰ１６からＢ光出力部１１Ｂ，ＡＷＧ部１０を介してＯＮＵ側に向けて光ファイバに出力される。上り信号生成用の波長λn+1 〜λ2nのプローブ光は，公知のＳＣ光源１７を用いて発生させる。
【００２７】
ＳＣ光源１７は，同じ波長間隔で配置された数種類の光を発生するレーザの出力光を種として特殊な光ファイバを通すと，レーザの出力光に含まれる複数の波長の光が相互作用して異なる波長の光が連鎖的に発生し，爆発的に波長数が増大させる現象を利用した光源である。ＳＣ光源１７から発生した多数の信号光はカプラ１８で分岐して，Ｂ光出力部１１Ｂの入力側に設けられた複数のフィルタ１２で各波長λn+1 〜λ2nの信号だけを選択されて，ポンプ光と共にＢ光出力部１１Ｂから光ファイバに出力される。
【００２８】
各ＯＮＵから送信されたデータを含む上り信号は，ＡＷＧ部１０，Ｃ光入力部１１Ｃを介して各ＯＮＵに対応する波長λ2n+1〜λ3nをそれぞれ透過する各フィルタ１２を通って対応する光受信器１３に達し，その出力は信号処理部１４へ出力される。
【００２９】
図４はＡＷＧ部（図１のＢ．の３）の実施例の構成である。図中，３はＡＷＧ（アレイ導波回折格子）部，３０はＡＷＧフィルタ，３１Ａ，３１Ｂはそれぞれ下りのＡ光，Ｂ光（上り信号生成用（Ｂ１）光と励起（Ｂ２）光を含む）を分離するフィルタ，３１Ｃは上りのＣ光を選択するフィルタ，３２はそれぞれ個別の波長（周波数）の信号光だけ透過させるフィルタ，３３は励起光（ポンプ光）を分岐するカプラ，３４−１〜３４−ｎは各ＯＮＵ（ユーザ）へ送信信号光を出力すると共に各ＯＮＵから送られてくる信号光を受け取るカプラである。
【００３０】
図５にＡＷＧ部でのフィルタ特性を示す。図５の(1) 〜(n) は各ユーザ１〜ｎ用（各ＯＮＵ用）に割り当てられた信号光（上りと下りを含む）の波長の分布を表し，横軸は波長，縦軸は各フィルタの阻止域（上側）と透過域（下側）を表す。
【００３１】
図４の動作を図５を参照しながら説明する。局装置（図３）から送られた下り方向の信号から，Ａ光用のフィルタ３１Ａと個別のフィルタ３２により各ユーザ（各ＯＮＵ）へのデータを含む各波長λ1 〜λn の信号光が分離され，各ユーザ（ＯＮＵ）に対応して設けられたカプラ３４−１〜３４−ｎへ供給される。これらの信号光は図５の(1) 〜(n) の「Ａ光」として示すブロックに対応する各波長λ1 〜λn の透過域として示す。
【００３２】
局装置から送られた下り方向の信号の中から，Ｂ光（プローブ光）用のフィルタ３１Ｂと個別のフィルタ３２により，各ユーザへの波長λn+1 〜λ2nの信号光が分離され，各ユーザに対応するカプラ３４−１〜３４−ｎへ供給される。このＢ光の各波長の信号は，図５の(1) 〜(n) の「Ｂ光」として示すブロックに対応する各波長λn+1 〜λ2nの透過域として示す。
【００３３】
また，局装置から送られた下り信号の中から，各ユーザに共通の信号光として励起光（ポンプ光）がＢ光用のフィルタ３１Ｂとフィルタ３２により波長λp が分離されてカプラ３３から各ユーザのカプラ３４−１〜３４−ｎに供給される。この励起光は図５の(1) 〜(n) の「Ｂ光」として示すブロックの右端の波長λp の透過域として示す。
【００３４】
次に各ユーザから送信されたデータを含む上り信号は，カプラ３４−１〜３４−ｎから各ユーザに対応する波長λ2n+1〜λ3nのフィルタ３２を通って，上りのＣ光を選択するフィルタ３１Ｃ，ＡＷＧフィルタ３０から局側へ向けて光ファイバに出力される。この上りの各ユーザに対応する信号光は，図５の(1) 〜(n) の「Ｃ光」として示すブロックに対応する各波長λ2n+1〜λ3nの透過域として示す。
【００３５】
図６はＯＮＵ（図１のＡ．の５）の実施例の構成を示す。図中，５はＯＮＵ，５０は図４に示すアレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部）からの受信光（図１のＯＮＵ５−ｎの場合，波長λn ，λ2n，λp の信号を受信）を後段へ伝達し，アレイ導波回折格子部へ波長λ2n+1の光信号を送信するサーキュレータ，５１は受信光を分岐するカプラ，５２は下りのデータを含むＡ光の全波長を通過させる第１のフィルタ，５３はオプティカルレシーバ（光学受信部），５４は受信した３つの波長の信号からＢ光の全波長（上り信号生成用Ｂ１光とポンプ光のＢ２光）を通過させる第２のフィルタ，５５はＦＷＭのために２つの信号の偏波面をそろえる偏波補償器，５６はＦＷＭ（４光波混合) の原理により入力光と同じ波長（上り信号生成用とポンプ光）に対応する上り信号用の波長を発生させる非線形媒体であり，具体的にはＳＯＡ（半導体増幅器）を使用して４光波混合と光増幅が可能である。５７は非線形媒体５６で生成した波長（上り信号用）だけ透過させる第３のフィルタ，５８は端末からの送信データにより波長λ2n+1の信号を変調する外部変調器である。６はＯＮＵ５−ｎに収容された端末である。図３において，矢印を付した実線は光信号を表し，矢印を付した点線は電気信号を表す。
【００３６】
なお，４光波混合を効率的に実施させるため，非線形媒体入力前に偏波面を一致させる偏波保持ファイバや光部品を使用すれば，偏波補償器５５を省くことができる。
【００３７】
図７はＯＮＵでのフィルタ特性を示す。図７の(1) 〜(3) は第１のフィルタ〜第３のフィルタの特性を表し，横軸は波長，縦軸は各フィルタの阻止域（上側）と透過域（下側）を表す。
【００３８】
図６に示すＯＮＵの動作を図７を参照しながら説明する。なお，この説明では，ＯＮＵが図１に示すＯＮＵ５−ｎであるものと想定する。上記図５に示すＡＷＧ部のカプラ３４−ｎからユーザｎ（図６のＯＮＵ）に向けて出力された下り信号（波長λn ，λ2n，λp ）は，サーキュレーター５０からカプラ５１へ入力し，２つに分岐し一方は第１のフィルタ５２へ入力する。この第１のフィルタ５２の特性は図7 の(1) に示すようにＡ光の全ての信号を透過するもので，この特性は他の全てのユーザのＯＮＵの第１のフィルタ５２に共通しており，ＯＮＵ５−ｎの場合，下りのデータを含む波長λn が透過して，光受信器５３へ入力して，その出力はユーザの端末６へ供給される。このように，各ＯＮＵでは，自ユーザで必要な波長だけが選択されることになる。
【００３９】
カプラ５１で分岐した他の信号は第２のフィルタ５４へ入力する。第２のフィルタ５４の特性は，図７の(2) に示すように全てのＢ光（上り信号生成用の波長λn+1 〜λ2nと励起光の波長λp ）を透過させるもので，このＯＮＵ５−ｎの場合，波長λ2nと波長λp の２つの波長のみ透過して偏波補償器５５へ入力し，ここで偏波面を揃えて非線形媒体５６へ入力する。この非線形媒体５６におけるＦＷＭ（４光波混合）作用により新たな波長の信号光が生成され，生成した全ての上り信号用の波長を透過する第３のフィルタに入力する。この第３のフィルタ５７の特定は図７の(3) に示され，このＯＮＵ５−ｎの場合，波長λ2n+1が非線形媒体５６で生成され，この波長の信号光が第３のフィルタを透過して，外部変調器５８へ入力される。外部変調器５８は，端末６からの送信データを含む上り信号が変調入力として供給され，波長λ2n+1の信号が変調入力により変調されてサーキュレーター５０へ入力され，ここからネットワーク側への光ファイバへ送信信号として出力される。
【００４０】
このように，各加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）で使用する光信号波長は，上り信号，下り信号，上り信号生成用の各信号が全て異なる。また，局装置から送信される光信号波長は，配下のＯＮＵで重ならないよう送信しているため，システム全体としても光一芯によりＰＤＳ（パッシブダブルスター）システムを構築することができる。
【００４１】
上記の図３，図４及び図６に示す実施例の構成において，局装置からＡＷＧ部を介してＯＮＵが１０個（１０加入者）収容されている場合（１ユーザに１送受信波長）の各加入者１〜１０が使用するＡ光，Ｂ光及びＣ光の具体的な光波長（周波数）の割り当ての具体例を図８に示す。
【００４２】
この具体例は，ＩＴＵ（国際電気通信連合）の１００ＧＨｚの標準波長（Standard Wavelength)に対応した１０加入者分（１ユーザ，１送受信波長）であり，図８においてＣｈ１〜Ｃｈ１０は１０人の各加入者に割り当てられた波長（周波数）を表し，(1) はＣｈ１〜Ｃｈ１０のＡ光（下り信号用）を表し，上段は下り信号の光波長（ｎｍ：ナノメートル）を下段は上段の各波長に対応する周波数（ＧＨｚ：ギガヘルツ）を表す。(2) はＣｈ１〜Ｃｈ１０のＢ１光（上り信号生成用）の波長（上段）と周波数（下段）を表す。(3) は各加入者に共通のＢ２（励起またはポンプ）光の波長（上段）と周波数（下段）を表す。(4) はＣｈ１〜Ｃｈ１０のＣ光（上り信号用）の波長（上段）と周波数（下段）を表す。
【００４３】
図９は本発明を適用したスター型ネットワークの構成例である。図中，１は局装置，２は局装置１とカプラ７との間の光ファイバ，７は局装置１と２つのＡＷＧ部間の光信号を分岐・結合するカプラ，２−１と２−２はカプラ７と２つのＡＷＧ部間の光ファイバ，３−１，３−２はＡＷＧ部，４はＡＷＧ部と複数の各ＯＮＵ間を結ぶ光ファイバ，５−１〜５−ｎはＡＷＧ部３−１に接続されたＯＮＵ，５−（ｎ＋１）〜５−２ｎはＡＷＧ部３−２に接続されたＯＮＵである。
【００４４】
この図９の構成例によれば，２つのＡＷＧ部を設けることにより，１つのＡＷＧ部を設けた場合に比べて２倍のＯＮＵを１つの局装置１に収容することができる。この場合，ＡＷＧ部３−１と各ＯＮＵ５−１〜５−ｎとの間を送受信されるＡ光（λ1 〜λn ），Ｂ１光（λn+1 〜λ2n），Ｂ２光（励起光：λp1），及びＣ光（λ2n+1〜λ3n）の波長（周波数）とＡＷＧ部３−２のＡ光（λ3n+1〜λ4n），Ｂ１光（λ4n+1〜λ5n），Ｂ２光（励起光：λp2）及びＣ光（λ5n+1〜λ6n）の波長（周波数）は互いに異なる値に設定され，これにより互いに干渉しない。
【００４５】
（付記１） 局装置と複数の加入者宅光回線終端装置との間を波長分割多重の光信号で双方向通信を行う光加入者ネットワークにおいて，前記局装置は各加入者宅への送信データを含む第１の波長帯域に属する複数の波長の第１の光信号と，各加入者宅での上り信号生成用の第２の波長帯域に属する複数の波長の第２の光信号と，励起光用の特定波長の第３の光信号とを下り信号として送信する手段と他の波長帯域の複数の上り光信号を受信する手段とを備え，前記局装置からの下り信号を受け取って各加入者宅への光信号を分岐するアレイ導波回折格子部を備え，該アレイ導波回折格子部は前記第１の波長帯域の第１の光信号と前記第２の波長帯域の第２の光信号から各加入者宅に割り当てられた信号のみを透過させて，前記第３の光信号と共に各加入者宅への光ファイバへ出力する各フィルタを備え，前記各加入者宅光回線終端装置は，前記第１の波長帯域の信号を透過させる第１のフィルタと，前記第２の波長帯域の信号及び前記第３の光信号を透過させる第２のフィルタと，上り信号の波長を生成する手段とを備え，前記第１の波長帯域の信号から自装置宛の信号の受信を行い，前記上り波長を生成する手段は，非線形媒体と第３のフィルタとを備え，前記非線形媒体は前記自装置に割り当てられた波長の前記第２の光信号と前記第３の光信号を入力として４光波混合の原理により新たな波長の信号を発生し，前記発生した波長から前記第３のフィルタにより当該加入者宅に割り当てられた前記他の波長帯域の上り光信号を透過させることを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４６】
（付記２） 付記１において，前記局装置は，入力光の複数の波長と異なる波長の光を連鎖的に発生する超連続体（ＳＣ）光源を備え，該超連続体光源の出力から前記上り信号生成用の異なる波長の複数の第２の信号光を生成することを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４７】
（付記３） 付記１において，前記非線形媒体の前段に偏波補償器を設け，前記第２の信号と第３の信号を前記非線形媒体へ入力する前に偏波面を一致させることを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４８】
（付記４） 付記１において，前記局装置は前記第１の波長帯域に属する複数の波長の第１の光信号と，前記第２の波長帯域に属する複数の波長の第２の光信号及び前記特定波長の第３の光信号の組み合わせからなる第１群の下り信号の他に，前記第１群の下り信号の波長と異なる同様の組み合わせからなる第２群の下り信号を光ファイバに送信し，前記局装置からの光信号を前記第１群の下り信号と第２群の下り信号とに分岐するカプラを備え，前記カプラにより分岐した第１群と第２群の下り信号を受け取る第１と第２のアレイ導波回折格子部を備え，各アレイ導波回折格子部からそれぞれ複数の光ファイバを介して複数の加入者宅光回線終端装置と接続することを特徴とする光加入者ネットワーク。
【００４９】
（付記５） 上位装置と波長分割多重で双方向通信を行う光加入者ネットワークを構成する加入者宅光回線終端装置であって，上位装置から各加入者宅へ送信されるデータを含む第１の波長帯域に属する異なる複数の波長の中の一つの信号と，上り信号生成用の第２の波長帯域に属する異なる複数の波長の中の一つの信号及び励起光用の特定波長の第３の信号とからなる下りの信号の入力に対し，前記第１の波長帯域の信号を透過する第１のフィルタと，前記第２の波長帯域の信号を透過する第２のフィルタとを備え，前記第１のフィルタの出力から自装置宛のデータを受信し，前記第２のフィルタの出力から自装置用の上り信号生成用の信号と励起光用の信号を取り出して，非線形媒体に入力することで４光波混合の原理により上り信号の波長を生成することを特徴とする加入者宅光回線終端装置。
【００５０】
（付記６） 付記５において，前記非線形媒体から出力された信号を第３のフィルタにより上り信号用の波長を透過した信号と，当該加入者宅から送信するデータとを入力とする外部変調器を備え，該外部変調器からの出力光を送信することを特徴とする加入者宅光回線終端装置。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば次のような効果を奏する。
【００５３】
▲１▼全ユーザ（ＯＮＵ）とも上り回線が下りと同一伝送容量を確保でき，制約を受けない。
【００５４】
すなわち，上り／下りで別波長を使用することから，光の干渉を防ぐことが可能となり，光一芯で加入者収容部分の光線路を構築することができるため，上りと下りを別にする２芯使用時の約半分のコストで線路構築が可能となる。また，ユーザ毎及び上り／下りに別波長を使用するので，従来の時分割送信では伝送容量が１／ｎになっていた制約が無くなり，ｎ倍の伝送容量を確保することができる。
【００５５】
▲２▼各加入者に設置するＯＮＵを共通化（同じ構成）でき，低コスト化を実現することができる。
【００５６】
すなわち，各加入者宅に設置するＯＮＵを共通化できるので，製品を１種類準備するだけで対応でき，大量生産でコスト低減の効果が大きくなる。製品種類はｎ個のＯＮＵを使用しても１種類で良く，従来の１／ｎになる。更に，故障時の対応等でも，１種類のＯＮＵで対応可能なため，運用面及び保守が容易となる。また，ＯＮＵの上り側光源は局装置のＳＣ光源で一括発生させて供給するので，多波長対応ＯＮＵと比べて個々のＯＮＵに光源が不要で，設置作業時に各加入者宅で波長調整作業が不要等の効果があり，低コスト化が可能となる。
【００５７】
▲３▼ユーザ情報のセキュリティが確保できる。
【００５８】
従来技術では，ＯＮＵ側で自通信分の信号のみを下位側に伝送するフィルタを持って対応していたが，本発明では個別の波長のフィルタはＯＮＵに必要ないことから機能の削減が可能となる。また，加入者宅まで他ユーザのデータは到達しないので，他ユーザにデータが盗聴されることがなく，暗号化をする必要がなく，セキュリティの確保が確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明による光波長の構成パターン例を示す図である。
【図３】局装置の実施例の構成を示す図である。
【図４】ＡＷＧ部の実施例の構成を示す図である。
【図５】ＡＷＧ部でのフィルタの特性を示す図である。
【図６】ＯＮＵの実施例の構成を示す図である。
【図７】ＯＮＵでのフィルタ特性を示す図である。
【図８】Ａ光，Ｂ光及びＣ光の具体的な光波長の割り当ての例を示す図である。
【図９】本発明を適用したスター型ネットワークの構成例を示す図である。
【図１０】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ 局装置
２ 光ファイバ
３ アレイ導波回折格子部（ＡＷＧ部）
４ 光ファイバ
５−１〜５−ｎ 加入者宅光回線終端装置（ＯＮＵ）
Claims (4)
- 局装置と複数の加入者宅光回線終端装置との間を波長分割多重の光信号で双方向通信を行う光加入者ネットワークにおいて，
前記局装置は各加入者宅への送信データを含む第１の波長帯域に属する複数の波長の第１の光信号と，各加入者宅での上り信号生成用の第２の波長帯域に属する複数の波長の第２の光信号と，励起光用の特定波長の第３の光信号とを下り信号として送信する手段と他の波長帯域の複数の上り光信号を受信する手段とを備え，
前記局装置からの下り信号を受け取って各加入者宅への光信号を分岐するアレイ導波回折格子部を備え，該アレイ導波回折格子部は前記第１の波長帯域の第１の光信号と前記第２の波長帯域の第２の光信号から各加入者宅に割り当てられた信号のみを透過させて，前記第３の光信号と共に各加入者宅への光ファイバへ出力する各フィルタを備え，
前記各加入者宅光回線終端装置は，前記第１の波長帯域の信号を透過させる第１のフィルタと，前記第２の波長帯域の信号及び前記第３の光信号を透過させる第２のフィルタと，上り信号の波長を生成する手段とを備え，前記第１の波長帯域の信号から自装置宛の信号の受信を行い，
前記上り波長を生成する手段は，非線形媒体と第３のフィルタとを備え，前記非線形媒体は前記自装置に割り当てられた波長の前記第２の光信号と前記第３の光信号を入力として４光波混合の原理により新たな波長の信号を発生し，前記発生した波長から前記第３のフィルタにより当該加入者宅に割り当てられた前記他の波長帯域の上り光信号を透過させることを特徴とする光加入者ネットワーク。 - 請求項１において，
前記局装置は前記第１の波長帯域に属する複数の波長の第１の光信号と，前記第２の波長帯域に属する複数の波長の第２の光信号及び前記特定波長の第３の光信号の組み合わせからなる第１群の下り信号の他に，前記第１群の下り信号の波長と異なる同様の組み合わせからなる第２群の下り信号を光ファイバに送信し，
前記局装置からの光信号を前記第１群の下り信号と第２群の下り信号とに分岐するカプラを備え，前記カプラにより分岐した第１群と第２群の下り信号を受け取る第１と第２のアレイ導波回折格子部を備え，各アレイ導波回折格子からそれぞれ複数の光ファイバを介して複数の加入者宅光回線終端装置と接続することを特徴とする光加入者ネットワーク。 - 上位装置と波長分割多重で双方向通信を行う光加入者ネットワークを構成する加入者宅光回線終端装置であって，
上位装置から各加入者宅へ送信されるデータを含む第１の波長帯域に属する異なる複数の波長の中の一つの信号と，上り信号生成用の第２の波長帯域に属する異なる複数の波長の中の一つの信号及び励起光用の特定波長の第３の信号とからなる下りの信号の入力に対し，前記第１の波長帯域の信号を透過する第１のフィルタと，前記第２の波長帯域の信号を透過する第２のフィルタとを備え，
前記第１のフィルタの出力から自装置宛のデータを受信し，前記第２のフィルタの出力から自装置用の上り信号生成用の信号と励起光用の信号を取り出して，非線形媒体に入力することで４光波混合の原理により上り信号の波長を生成することを特徴とする加入者宅光回線終端装置。 - 請求項３において，
前記非線形媒体から出力された信号を第３のフィルタにより上り信号用の波長を透過した信号と，当該加入者宅から送信するデータとを入力とする外部変調器を備え，該外部変調器からの出力光を送信することを特徴とする加入者宅光回線終端装置。
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