JP4113537B2 - 波長分割多重方式光通信用光源及び光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光通信用光源及び光通信システムに関し、特に、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器を利用した光通信用光源及び光通信システムに関する。

次世代の広帯域通信サービスを提供するための加入者網として波長分割多重方式受動型光加入者網が注目されており、その実現のための研究が進行している。波長分割多重方式受動型光加入者網は、各加入者装置に別の波長を割り当てるので、各加入者装置用の波長分割多重方式光源と、この光源から発生した多数の光信号のための波長分割多重化/逆多重化装置が必須である。

波長分割多重方式の光源と多重化/逆多重化器の低価格化は、波長分割多重方式受動型光加入者網の経済的な実現のための一番重要な要素である。波長分割多重方式光源としては、一般的に分布帰還型レーザーアレイ(ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌａｓｅｒ ａｒｒａｙ)や、高出力発光ダイオード(ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ)や、スペクトラム分割光源(ｓｐｅｃｔｒｕｍ−ｓｌｉｃｅｄｓｏｕｒｃｅ)などが提案されている。

最近では、光源の維持補修が容易で、光源の波長が光源自体によらずに外部から注入される光により決定される光注入型光源が提案されており、このような光源には、外部光が注入されたファブリー・ペロレーザーダイオード(Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ:ＦＰ−ＬＤ)や、反射型半導体光増幅器(Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒ:Ｒ−ＳＯＡ)がある。光注入型光源の長所は、光源の波長が注入光により決定されるので、一つの種類の光源を、多数の波長チャンネルに対して、何の調整なしに使用することができるという点である。

しかしながら、光注入型光源は、波長によって出力光のパワーが一定ではないので、これにより光信号の伝送特性が不均一になるという問題がある。

一方、波長分割多重化/逆多重化装置には、導波路型回折格子(ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ)と、薄膜フィルター(ｔｈｉｎｆｉｌｍ ｆｉｌｔｅｒ)の組み合わせが提案されている。

導波路型回折格子の場合には、各逆多重化ポートに出力される各波長による挿入損失が比較的均一になるように製作するために、広い自由スペクトル領域(ｆｒｅｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ)を有する必要があるが、これは波長使用の効率を低下させる。

図１は、一般的な薄膜フィルターを利用した波長分割多重化/逆多重化器１０の構造を概略的に示すブロック図である。波長分割多重化/逆多重化器１０は、該当波長の光のみを透過させて残りの波長の光は反射させる多数の薄膜フィルター１１〜１４と光導波路１５、１６、１７で構成される。

まず、逆多重化器として作用する際の動作について説明すれば、薄膜フィルターを利用した波長分割多重化/逆多重化器１０の一側の入出力光導波路１５に入力した広帯域光は、一番目の薄膜フィルター１１により第１の波長の光のみ透過して他側の入出力光導波路１６を通じて出力し、他の波長の光は反射して光導波路１７を通じて二番目の薄膜フィルター１２に入力する。二番目の薄膜フィルター１２では、第２の波長の光のみ透過して他側の入出力光導波路１６を通じて出力し、他の波長の光は反射して三番目の薄膜フィルター１３に入力し、第ｎのフィルター１４まで同一の過程を経由しながら波長別逆多重化が行われる。

次に、多重化器として作用する際の動作について説明すれば、各薄膜フィルター１１〜１４の他側の入出力光導波路１６を通じて特定波長の光が入力すると、これらが多重化されて一側の入出力光導波路１５を通じて出力される。

薄膜フィルター多重化/逆多重化器は、経済的に実現可能であるという長所があるが、フィルターの位置によって各波長別の挿入損失が不均一であるため、これにより出力光のパワーも不均一になるという問題がある。

図２は、図１の薄膜フィルターを利用した多重化/逆多重化器の経由するフィルター個数による波長別挿入損失分布を示すグラフである。図２に示したように、一番目の薄膜フィルターを透過する波長の光の挿入損失が一番少なく、経由する薄膜フィルターの数が増加するほど挿入損失が漸進的に増加して、最後の薄膜フィルターを透過する波長の光の損失が最大となることが分かる。挿入損失が大きいほど注入される光のパワーは減少する。このように、各波長別に不均一な挿入損失を別の工程を通じて均一にすることは、全体的な挿入損失を増加させ、コストを上昇させる。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、波長による光注入型光源の伝送特性の均一性を向上させることができる波長分割多重方式光通信用光源及び光通信システムを提供することである。

本発明の他の目的は、低価格の波長分割多重化/逆多重化器を利用して実現することができる波長分割多重方式光通信用光源及び光通信システムを提供することである。

上記目的を達成するための本発明による波長分割多重方式光通信用光源は、広帯域光源と、複数の光注入型光源と、広帯域光源から入力された広帯域光をスペクトラム分割して、複数の光注入型光源に提供し、複数の光注入型光源から入力された複数の光信号を多重化する多重化/逆多重化装置とを有し、多重化/逆多重化装置は、広帯域光と複数の波長を多重化した光が伝送される第１の光導波路と、特定の波長の光を透過させ、残りの波長の光を反射する複数の光学フィルターと、複数の光学フィルターの各々に接続し、特定の波長の光が各々伝送される複数の第２の光導波路とを備え、各光学フィルターは、多重化/逆多重化装置の光の波長別の挿入損失分布が、光注入型光源の光の波長別の利得分布と、ほぼ相似である分布を有するように配置されたことを特徴とする。

また、本発明による光通信システムは、下り広帯域光源と、複数の下り外部光注入型光源と、下り光注入型光源の利得分布の不均一を補償するように透過波長が各々設定された複数の光学フィルターを備え、下り広帯域光源からの光をスペクトラム分割して複数の下り外部光注入型光源の各々の注入光に提供し、複数の下り光信号を多重化する第１の光学フィルター型多重化/逆多重化器とを備える中央基地局と、中央基地局から受信した多重化された下り光信号を逆多重化して複数の下り光信号として出力し、受信された複数の上り光信号を多重化して中央基地局に伝送する地域基地局と、上り外部光注入型光源により生成された相異なる波長の複数の上り光信号を地域基地局に伝送し、地域基地局から伝送される複数の下り光信号を検出する複数の加入者装置とを含んで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、多数の光学フィルターで構成された光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器の各光学フィルターの透過波長を、光注入型光源の利得分布の不均一を補償するように設定/配置することにより、波長に関係なくすべての波長に使用することができる光注入型光源の長所を最大限活用することができる。

また、低価格の光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器を利用することにより、経済的な光通信用光源及び受動型光加入者網の実現が可能である。

以下、本発明の好適な一実施形態について添付図面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３は、本発明の一実施形態による光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器を利用した波長分割多重方式光通信用光源の構成を概略的に示すブロック図である。図３に示したように、本発明の一実施形態による波長分割多重方式光通信用光源１０００は、広帯域光源１００と、光サーキュレータ２００と、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００と、光注入型光源４００と、を含む。

広帯域光源１００は、広い波長帯域(λ_１〜λ_ｎ)にかけて平坦なパワープロファイルを有する光を生成し、エルビウム添加光ファイバー増幅器、半導体光増幅器、発光ダイオードまたは超光発光ダイオードなどのような非干渉性光源で構成することができる。

光サーキュレータ２００は、広帯域光源１００からの広帯域光を伝送する３個のポートを具備する。１番目のポートを通じて入力された広帯域光は、２番目のポートを通じて多重化/逆多重化器３００に伝送され、２番目のポートを通じて入力された多重化/逆多重化器３００からの多重化された光信号は３番目のポートを通じて伝送リンク５００に伝送される。

光注入型光源４００は、外部注入光の波長と一致しない発振モードは抑制し、注入光の波長と一致する発振モードのみ増幅して出力することにより、外部注入光により波長ロックされた光信号を出力する。光注入型光源４００としては、ファブリー・ペロレーザーダイオード(以下、‘ＦＰ−ＬＤ’と称する)または反射型半導体光増幅器(以下、‘Ｒ−ＳＯＡ’と称する)などを使用することができる。

図４は、ＦＰ−ＬＤ(図４Ａ)及びＲ−ＳＯＡ(図４Ｂ)の利得分布を示すグラフである。外部から光注入されたＦＰ−ＬＤまたはＲ−ＳＯＡは、利得分布の中心波長がλ_１６、λ_１７であり、縁部、即ち、λ_１、λ_３２波長に行くほど利得が減少する。

図５は、ＦＰ−ＬＤの波長ロック特性を示す概略図である。図５に示したように、ＦＰ−ＬＤは、利得曲線に沿って発進する多数のモードが存在し（５１）、注入された外部注入光（５２）により選択された発振モード(λ_ｉ)が波長ロックされ（５３）、光信号の伝送に利用される。このとき、光注入型光源の性能は、注入光の強度が大きいほど、又は、注入光の波長が利得曲線の中央に近いほどよくなる。即ち、利得曲線の中央では弱い強度の注入光でも十分な伝送性能を得ることができるが、利得曲線の中央から遠くなるほど一層強い注入光を必要とする。

図３を参照すれば、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００は、広帯域光が入力される第１の光導波路３１０と、第１の光導波路３１０から入射された多波長の光の中で特定波長成分の光は透過させて、その残りの波長の光は反射させるｎ個の光学フィルター３２１−１〜３２１−ｎと、ｎ個の光学フィルター３２１−１〜３２１−ｎを透過した波長の光が出力されるｎ個の第２の光導波路３４０−１〜３４０−ｎと、を含む。

ｎ個の光学フィルター３２１−１〜３２１−ｎは、各々第３の光導波路３３１−１〜３３１−ｎと、第４の光導波路３３２−１〜３３２−ｎと、第５の光導波路３３３−１〜３３３−ｎとを有する。

ｎ個の光学フィルター３２１−１〜３２１−ｎは、第３の光導波路３３１−１〜３３１−ｎに多重化された光が入射されると、特定波長の光は第４の光導波路３３２−１〜３３２−ｎに出力して、その残りの反射光は第５の光導波路３３３−１〜３３３−ｎに出力し、第４及び第５の光導波路で各々特定波長の光が入射されると、その入射光を多重化して第３の光導波路に出力する。

第１の光学フィルター３２１−１の第３の光導波路３３１−１は、第１の光導波路３１０と光学的に連結され、第１の光学フィルター３２１−１の第５の光導波路３３３−１は、第２の光学フィルター３２１−２の第３の光導波路３３１−２と光学的に連結され、第ｎ−１の光学フィルター３２１−（ｎ−１）の第５の光導波路３３３−（ｎ−１）は、第ｎの光学フィルター３２１−ｎの第３の光導波路３３１−ｎと光学的に連結される。

光導波路としては、単一モードまたは多重モードの光ファイバーが使用できる。光学フィルター３２１−１〜３２１−ｎの各フィルターとしては、薄膜フィルター(ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｆｉｌｔｅｒ)が使用でき、図１の一般的な薄膜フィルター波長分割多重化/逆多重化器１０が有する波長別に不均一な挿入損失を補償するように配置される。即ち、一般的な薄膜フィルター波長分割多重化/逆多重化器は、薄膜フィルターの位置によって一番目の薄膜フィルターを透過する波長の光の挿入損失が一番少なく、経由する薄膜フィルターの数が増加するほど挿入損失が漸進的に増加して、最後の薄膜フィルターを透過する波長の光の損失が一番多い。挿入損失が多いほど、注入される光のパワーは減少する。

したがって、本実施形態では挿入損失が一番少ない一番目の薄膜フィルター３２１−１により、光注入型光源の利得分布の縁部に該当する波長が透過するようにし、挿入損失が最大である最後の薄膜フィルター３２１−ｎにより、光注入型光源の利得分布の中央に該当する波長が透過するようにする。これについて、ｎが３２個の波長チャンネルの場合を例として具体的に説明すれば、次のようである。

図３及び図４Ａを参照すれば、ｎが３２である場合の多重化/逆多重化器３００は、光学導波路により並列に連結された３２個の薄膜フィルター３２１−１〜３２１−３２で構成される。３２個のＦＰ−ＬＤ４０１−１〜４０１−３２は、利得分布の中心波長がλ_１６、λ_１７であり、これを基準として縁部、即ち、λ_１、λ_３２波長に行くほど利得が減少する。したがって、挿入損失が一番少ない一番目の薄膜フィルター３２１−１を通じて利得分布の縁部に該当するλ₁波長が透過して、残りの波長は反射する。二番目の薄膜フィルター３２１−２を通じてλ_３２波長が透過して、残りの波長は反射し、以後、順に連結される各薄膜フィルター３２１−３により、利得値が小さい波長が順次に透過する。挿入損失が最大の最終に位置する薄膜フィルター３２１−３２を通じて利得分布の中心に該当するλ_１６波長が透過して、残りの波長は反射する。これを図式化すれば、図６のようである。

図６は、本発明の一実施形態による光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００の波長別挿入損失分布を示すグラフである。横軸は波長を示し、縦軸は挿入損失の程度を示す。図に示すように、波長分布縁部で最小、波長分布の中心部で最大の、略山状の挿入損失分布を有することとなる。

このような構成を有する波長分割多重方式光通信用光源１０００の動作について説明すれば、次のようである。

図３を参照すれば、広帯域光源１００により生成された広帯域光(λ_１、λ_２、λ_３、・・・、λ_ｎ)は、光サーキュレータ２００の１番目のポートに入力されて、２番目のポートと接続された第１の光導波路３１０を通じて、第１の光学フィルター３２１−１に入力され、λ_１波長の光が第１の光学フィルター３２１−１を透過して、一番目の第２の光導波路３４０−１に出力されて、その残りの波長(λ_２、λ_３、λ_４、・・・、λ_ｎ)の光は反射して、一番目の第５の光導波路３３３−１を通じて、その次に位置する第２の光学フィルター３２１−２に入力される。波長λ_２、λ_３、λ_４、・・・、λ_ｎが多重化された光は、第２の光学フィルター３２１−２により、λ_ｎ波長の光は透過して、二番目の第２の光導波路３４０−２に出力され、その残りの波長(λ_２、λ_３、λ_４、λ_５、・・・、λ_ｎ−１)の光は反射して、二番目の第５の光導波路３３３−２を通じて、その次に位置する第３の光学フィルター３２１−３に入力される。同様に、第ｎの薄膜フィルター３２１−ｎは、λ_ｎ／２波長の光の入射を受けて、ｎ番目の第２の光導波路３４０−ｎを通じて、λ_ｎ／２波長の光を出力する。

光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００により分割(逆多重化)された各波長(λ_１〜λ_ｎ)の光は、ＦＰ−ＬＤ４０１−１〜４０１−ｎの注入光に提供され、ＦＰ−ＬＤ４０１−１〜４０１−ｎにより、該当波長に波長ロックされた光信号に出力される。波長ロックされた光信号は、該当光学フィルター３２１−１〜３２１−ｎを経て、多重化された後に第１の光導波路３１０を通じて出力される。多重化された光信号は、第１の光導波路３１０と連結された光サーキュレータ２００の２番目のポートに入力されて、３番目のポートを通じて伝送リンク５００に伝送される。

図７Ａ〜図７Ｃは、外部注入光のパワー分布と光注入型光源の利得分布及び光伝送特性を示す図である。図７Ａは、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００により波長分割された外部注入光のパワー分布を示し、図７Ｂは、光注入型光源４００の利得分布を示す。外部注入光のパワー分布は、挿入損失分布と反比例関係にあるので、図６のような、挿入損失分布を有するように光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００の各光学フィルターの透過波長を設定する場合、図７Ａのような波長分布縁部で最大、波長分布の中心部で最小の、略谷状の注入光のパワー分布を得ることができる。したがって、図７Ａのようなパワー分布を有する外部注入光を、図７Ｂのような波長分布縁部で最小、波長分布の中心部で最大の、略山状の利得分布を有する光注入型光源４００に注入する場合、図７Ｃのように波長ロックされた出力光信号のパワーは、ほぼ一定となる。即ち、多数の薄膜フィルターで構成された光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器３００の各薄膜フィルター３２１−１〜３２１−ｎの透過波長を、光注入型光源４００の利得分布の不均一を補償するように設定/配置することによって、波長別にほぼ均一な光信号伝送特性を得ることができる。

図８は、本発明の一実施形態による光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器を利用した双方向波長分割多重方式光通信システムの構成を示すブロック図である。

図８に示したように、本実施形態による光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器を利用した波長分割多重方式受動型光加入者網は、中央基地局６００と、地域基地局７００と、ｍ個の加入者装置(ＯＮＵ)８１０−１〜８１０−ｍと、が伝送光ファイバーにより連結して構成される。

中央基地局６００は、下り広帯域光源６０１と、上り広帯域光源６０２と、光分波/合波器６０３と、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４と、ｍ個の波長選択結合器６０５−１〜６０５−ｍと、ｍ個の下りＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍと、ｍ個の光検出器(Ｒｘ)６０９−１〜６０９−ｍと、を含んで構成される。ＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍは、外部光注入型光源としてＲ−ＳＯＡを使用することができる。

下り広帯域光源６０１と上り広帯域光源６０２は、広い波長帯域の下り広帯域光を出力し、エルビウム添加光ファイバー増幅器、半導体光増幅器、発光ダイオードまたは超発光ダイオードなどの非干渉性光源により実現することができる。

光分波/合波器６０３は、地域基地局７００から受信された上り光信号を、多重化/逆多重化器６０４に出力し、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４から受信された下り光信号を、地域基地局７００に出力する。また、光分波/合波器６０３は、下り広帯域光源６０１、上り広帯域光源６０２と各々連結されることにより、下り広帯域光を中央基地局６００の光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４に出力し、上り広帯域光を地域基地局７００の多重化/逆多重化器７０１に出力する。

光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４は、光分波/合波器６０３から受信された下り広帯域光と上り光信号を逆多重化して、該当波長選択結合器６０５−１〜６０５−ｍに出力する。即ち、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４は、下り広帯域光を相異なる波長を有するｍ個の非干渉性光にスペクトラム分割し、上り光信号を相異なる波長を有する複数の上りチャンネルに逆多重化する。また、下りチャンネルを多重化する。なお、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４の内部の構成は、図３に示す光学フィルター型多重化/逆多重化器３００の内部構成と同様である。

このとき、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４を構成する複数の光学フィルターの透過波長は、光注入型光源である下りＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍの利得分布の不均一を補償可能に、図６に示したような波長分布縁部で最小、波長分布の中心部で最大の略山状の挿入損失分布を有する。

ｍ個の波長選択結合器６０５−１〜６０５−ｍは、各々該当波長の光を下りＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍに出力し、上り光信号を光検出器６０９−１〜６０９−ｍに出力する。

ｍ個の下りＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍは、各々光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４により波長分割された光を受信して、特定波長に波長ロックされた光信号を出力する。このとき、波長ロックの前のＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍの利得分布は、図７Ｂのような波長分布縁部で最小、波長分布の中心部で最大の、略山状の利得分布を有し、波長によって不均一であるが、波長ロックの以後の出力される光信号の出力パワーは、図７Ｃのようにほぼ均一であることが分かる。これは、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４を構成する各光学フィルターの透過波長別挿入損失が、図６に示したような波長分布縁部で最小、波長分布の中心部で最大の、略山状の挿入損失分布を有するようにすることにより、下りＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍの不均一な利得分布を補償したからである。

ｍ個の光検出器６０９−１〜６０９−ｍは、各々上りチャンネルを検出する。

地域基地局７００は、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器７０１で構成され、中央基地局６００の上り広帯域光源６０２から出力された上り広帯域光をスペクトラム分割して、該当加入者装置８１０−１〜８１０−ｍに出力し、加入者装置８１０−１〜８１０−ｍの各々から受信されたｍ個の上りチャンネルを多重化して、中央基地局６００に出力する。

また、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器７０１は、中央基地局６００から受信された下り光信号を、ｍ個の相異なる波長を有する下りチャンネルに逆多重化して、該当加入者装置８１０−１〜８１０−ｍに出力する。

ｍ個の加入者装置８１０−１〜８１０−ｍは、各々波長選択結合器８１１−１〜８１１−ｍと、上りＦＰ−ＬＤ８１２−１〜８１２−ｍと、光検出器８１３−１〜８１３−ｍと、で構成される。

ｍ個の波長選択結合器８１１−１〜８１１−ｍは、各々該当波長の非干渉性光を、上りＦＰ−ＬＤ８１２−１〜８１２−ｍに出力し、下りチャンネルを光検出器８１３−１〜８１３−ｍに出力する。

ｍ個の上りＦＰ−ＬＤ８１２−１〜８１２−ｍは、各々スペクトラム分割された非干渉性光を受信して、波長ロックされた光信号を出力する。

ｍ個の光検出器８１３−１〜８１３−ｍは、各々下りチャンネルを検出する。

このように構成された本実施形態の光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器を利用した波長分割多重方式受動型光加入者網の動作について説明すれば、次のようである。

図８を参照すれば、まず、下り伝送時には、中央基地局６００に位置した下り広帯域光源６０１から出力された広い波長帯域の下り広帯域光は、光分波/合波器６０３を通じて光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４に入力される。広帯域光は、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４により、相異なる波長を有するｍ個の非干渉性光にスペクトラム分割されて、各々の波長選択結合器６０５−１〜６０５−ｍを通じて、下りＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍに入力される。ｍ個のＦＰ−ＬＤ６０７−１〜６０７−ｍは、スペクトラム分割された非干渉性光を受信して、一定パワーの下り光信号を出力する。下り光信号は、波長選択結合器６０５−１〜６０５−ｍを通じて、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４に入力されて多重化された後、光分波/合波器６０３を通じて地域基地局７００に伝送される。地域基地局７００に伝送された多重化された下り光信号は、光学フィルター型多重化/逆多重化器７０１により、相異なる波長を有するｍ個のチャンネルに逆多重化された後に、各々の波長選択結合器８１１−１〜８１１−ｍを通じて、光検出器８１３−１〜８１３−ｍに入力され、光検出器８１３−１〜８１３−ｍにより電気信号として検出される。

上り伝送は、下り伝送の逆過程に進行され、中央基地局６００に位置した上り広帯域光源６０２から出力された広い波長帯域の上り広帯域光は、光分波/合波器６０３を通じて地域基地局７００に位置した光学フィルター型多重化/逆多重化器７０１に入力される。広帯域光は、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器７０１により相異なる波長を有するｍ個の非干渉性光にスペクトラム分割された後、各々の波長選択結合器８１１−１〜８１１−ｍを通じて、上りＦＰ−ＬＤ８１２−１〜８１２−ｍに入力される。ｍ個のＦＰ−ＬＤ８１２−１〜８１２−ｍは、スペクトラム分割された非干渉性光の入力を受けて一定パワーの光信号を出力する。上り光信号は、波長選択結合器８１１−１〜８１１−ｍを通じて、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器７０１に入力され、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器７０１により多重化された後、中央基地局６００に伝送される。中央基地局６００に伝送された多重化された上り光信号は、光分波/合波器６０３を通じて光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４に伝送され、光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器６０４により、相異なる波長を有するｍ個のチャンネルに逆多重化された後、各々の波長選択結合器６０５−１〜６０５−ｍを通じて、光検出器６０９−１〜６０９−ｍに入力され、光検出器６０９−１〜６０９−ｍにより電気信号として検出される。

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たが、本発明の範囲は前述の実施形態によって限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で様々な変形が可能なことは、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。

一般的な薄膜フィルター波長分割多重化/逆多重化器の構造を概略的に示すブロック図である。 図１の薄膜フィルター多重化/逆多重化器の経由フィルター個数による波長別挿入損失分布を示すグラフである。 本発明の一実施形態による波長分割多重方式光通信用光源の構成を概略的に示すブロック図である。 ＦＰ−ＬＤの利得分布を示すグラフである。 Ｒ−ＳＯＡの利得分布を示すグラフである。 ＦＰ−ＬＤの波長ロック特性を示す概略図である。 本発明の一実施形態による光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器の波長別挿入損失分布を示すグラである。 ＦＰ−ＬＤの利得分布と示す図である。 注入光のパワー分布を示す図である。 光伝送特性を示す図である。 本発明の一実施形態による双方向波長分割多重方式光通信システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００：広帯域光源
２００：光サーキュレータ
３００：光学フィルター型波長分割多重化/逆多重化器
３１０：第１の光導波路
３２１：光学フィルター
３３１：第３の光導波路
３３２：第４の光導波路
３３３：第５の光導波路
３４０：第２の光導波路
４００：光注入型光源
４０１：ＦＰ−ＬＤ
５００：伝送リンク

Claims (15)

1. 広帯域光源と、
   複数の光注入型光源と、
   前記広帯域光源から入力された広帯域光をスペクトラム分割して、前記複数の光注入型光源に提供し、前記複数の光注入型光源から入力された複数の光信号を多重化する、多重化/逆多重化装置と、を有し、
   前記多重化/逆多重化装置は、
   前記広帯域光と複数の波長を多重化した光が伝送される第１の光導波路と、
   各々特定の波長の光を透過させ、残りの波長の光を反射する複数の光学フィルターと、
   前記複数の光学フィルターの各々に接続し、前記特定の波長の光が各々伝送される複数の第２の光導波路と、
   を備え、
   前記各光学フィルターは、前記多重化/逆多重化装置の光の波長別の挿入損失分布が、前記光注入型光源の光の波長別の利得分布とほぼ相似である分布を有するように配置されたことを特徴とする波長分割多重方式光通信用光源。
2. 前記複数の光注入型光源は、外部注入光により定められる波長で各々動作することを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
3. 前記複数の光学フィルターは、透過しなかった残りの波長の光を反射することを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
4. 前記複数の光学フィルターはｎ個であり、
   前記各光学フィルターは互いに連結され、下流に連結された前記光学フィルターは、上流に連結された前記光学フィルターの反射光を受信して、前記下流に連結された光学フィルターが接続する前記光注入型光源が動作する波長の光を透過させて前記第２の光導波路に出力し、残りの光は、さらに下流に連結された前記光学フィルターに出力し、
   前記複数の光学フィルターの第ｎ番目に連結される第ｎの光学フィルターは、前記光注入型光源の出力パワーが最も高い波長の光を透過させて前記第ｎの光学フィルターに接続する前記第２の光導波路に出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
5. 前記複数の光学フィルターの第１番目に連結される第１の光学フィルターは、前記光注入型光源の出力パワーが最も低い波長の光を透過させて、前記第１の光学フィルターに接続する前記第２の光導波路に出力し、
   前記複数の光学フィルターの第２番目に連結される第２の光学フィルターは、前記第１の光学フィルターにより反射された光を受信して、前記光注入型光源の出力パワーが２番目に低い波長の光を透過させて、前記第２の光学フィルターに接続する前記第２の光導波路に出力する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
6. 前記各光学フィルターは、
   第３の光導波路と、第４の光導波路と、第５の光導波路と、
   を備え、
   前記第３の光導波路に多重化された光が入射されると、特定波長の光は前記第４の光導波路に出力し、その残りの反射光を前記第５の光導波路に出力し、前記第４及び第５の光導波路に各々特定波長の光が入射されると、前記入射光を多重化して前記第３の光導波路に出力し、
   前記第１の光学フィルターの第３の光導波路は、前記第１の光導波路と光学的に連結され、
   前記第１の光学フィルターの第５の光導波路は、前記第２の光学フィルターの第３の光導波路と光学的に連結され、
   第ｎ−１の光学フィルターの第５の光導波路は、第ｎの光学フィルターの第３の光導波路と光学的に連結される
   ことを特徴とする請求項４に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
7. 前記光学フィルターは、薄膜フィルター(ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｆｉｌｔｅｒ)であることを特徴とする請求項６に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
8. 前記各光注入型光源は、ファブリー・ペロレーザーダイオード(ＦＰ−ＬＤ)であることを特徴とする請求項１または４に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
9. 前記各光注入型光源は、反射型半導体光増幅器(Ｒ−ＳＯＡ)であることを特徴とする請求項１または４に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
10. 前記広帯域光源からの広帯域光を前記多重化/逆多重化器に伝送し、前記多重化/逆多重化器により多重化された光信号を光伝送リンクに伝送する光サーキュレータをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重方式光通信用光源。
11. 下り広帯域光源と、
    複数の下り外部光注入型光源と、
    前記下り光注入型光源の利得分布の不均一を補償可能な挿入損失分布を有するように各々配置された複数の光学フィルターを備え、前記下り広帯域光源からの光をスペクトラム分割して前記複数の下り外部光注入型光源の各々に注入光として提供し、複数の下り光信号を多重化する第１の光学フィルター型多重化/逆多重化器と、を備える中央基地局と、
    前記中央基地局から受信した多重化された下り光信号を逆多重化して複数の下り光信号として出力し、受信された複数の上り光信号を多重化して前記中央基地局に伝送する地域基地局と、
    上り外部光注入型光源により生成された相異なる波長の複数の上り光信号を前記地域基地局に伝送し、前記地域基地局から伝送される複数の下り光信号を検出する複数の加入者装置と、
    を含んで構成されることを特徴とする双方向波長分割多重方式光通信システム。
12. 前記中央基地局は、
    前記上り外部光注入型光源に非干渉性広帯域光を提供する上り広帯域光源と、
    前記上り広帯域光及び多重化された下り光信号を前記地域基地局に出力し、前記地域基地局から受信した上り光信号を前記第１の光学フィルター型多重化/逆多重化器に出力する光分波/合波器と、
    前記第１の光学フィルター型多重化/逆多重化器と各々接続され、逆多重化された該当波長の上り光信号を検出する複数の光検出器と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の双方向波長分割多重方式光通信システム。
13. 前記中央基地局は、
    前記第１の光学フィルター型多重化/逆多重化器から該当波長の上り光信号及びスペクトラム分割された非干渉性光を各々受信し、該上り光信号を前記各光検出器に出力し、非干渉性光を前記各下り外部光注入型光源に出力し、前記各下り外部光注入型光源により出力された下り光信号を前記第１の光学フィルター型多重化/逆多重化器に出力する、複数の波長選択結合器をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の双方向波長分割多重方式光通信システム。
14. 前記地域基地局は、
    前記中央基地局から伝送される下り光信号を逆多重化して前記該当加入者装置に出力し、前記加入者装置から受信された複数の上り光信号を多重化して前記中央基地局に出力し、前記上り広帯域光をスペクトラム分割して前記該当加入者装置に出力する、第２の光学フィルター型多重化/逆多重化器を含むことを特徴とする請求項１１に記載の双方向波長分割多重方式光通信システム。
15. 前記各加入者装置は、
    前記下り光信号を検出する複数の光検出器と、
    前記地域基地局から受信された下り光信号を前記光検出器に出力し、前記地域基地局から受信されたスペクトラム分割された非干渉性光を前記上り外部光注入型光源に出力し、前記上り外部光注入型光源により生成された前記上り光信号を前記地域基地局に伝送する複数の波長選択結合器と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の双方向波長分割多重方式光通信システム。

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