JP4635763B2 - 光送受信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信において用いられる光送受信モジュールに関するものである。

一般に、光通信に用いられる光トランシーバとしては、下記非特許文献１に記載の活線挿抜可能なＳＦＰ（Small Formfactor Pluggable）型光トランシーバが広く製品化されている。このような光トランシーバにおいては、光電変換素子として光送信サブアセンブリ（TOSA:Transmitter Optical Sub-Assembly）及び光受信サブアセンブリ（ROSA:Receiver Optical Sub-Assembly）を使用することが一般的である。一方、光電変換素子としては、下記特許文献１に記載にように、送受信する光の波長が互いに異なるＴＯＳＡとＲＯＳＡとを一体型にした光送受信サブアセンブリ（BOSA:Bi-Directional Optical Sub-Assembly）も使用されるようになっている。そこで、下記特許文献２に記載された単芯双方向光トランシーバでは、上記ＢＯＳＡに相当する光電変換素子が使用されると共に、従来のＳＦＰ型光トランシーバと同等サイズの光トランシーバが実現されている。
"INF-8074iSpecification for SFP(Small Formfactor Pluggable) Transceiver Rev 1.0"、［online］、２００１年５月１２日、SFF Committee、［平成１７年６月１５日検索］、インターネット＜URL: ftp://ftp.seagate.com/sff/INF-8074.PDF＞ 特開２００３−３２９８９２号公報 実用新案登録第３１０２６９８号公報

上述した従来のＳＦＰ型光トランシーバにおいては、光電変換素子にＴＯＳＡ及びＲＯＳＡを使用しているため、１台のトランシーバあたり光ファイバが２芯必要となる。一方、上記特許文献２に記載の単芯双方向光トランシーバでは、ＢＯＳＡを使用することによって１芯の光ファイバのみでの双方向の信号伝送が可能とされ、近年ＰＯＮ（Passive Optical Network）用途で用いられるようになっている。

しかしながら、１芯の光ファイバを使用した場合は送信と受信とで異なる波長の光信号を多重及び分割するために、送信側と受信側とで２種類の光トランシーバを用意する必要がでてくる。具体的には、一方の光トランシーバにおいて波長λ１の光送信系と波長λ２の光受信系とを多重及び分割するタイプのＢＯＳＡを実装した場合は、他方の対となる光トランシーバとしては、波長λ１の光受信系及び波長λ２の光送信系のタイプのＢＯＳＡを実装したものが必要となり、２種類の光トランシーバが必要となる。また、この一対の単芯双方向光トランシーバを使用した光伝送系で、光伝送系の２重化を行う場合は、さらにもう一対の光トランシーバが必要となる。

そこで、本発明は、単芯双方向性の光伝送系の２重化をより簡易に実現することが可能な光送受信モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光送受信モジュールは、入力電気信号を受けて入力電気信号を第１の出力光信号に変換する発光素子と、第１の光ファイバから第１の入力光信号を受けて第１の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、第１の出力光信号を第１の光ファイバに入射させるとともに、電流を第１の出力電気信号に変換する第１の光送受信サブアセンブリと、入力電気信号を受けて入力電気信号を第２の出力光信号に変換する発光素子と、第２の光ファイバから第２の入力光信号を受けて第２の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、第２の出力光信号を第２の光ファイバに入射させるとともに、電流を第２の出力電気信号に変換する第２の光送受信サブアセンブリと、外部入力端子と第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力との間に接続され、外部入力端子からの駆動信号に基づいて第１及び第２の光送受信サブアセンブリに入力電気信号を出力する駆動回路部と、第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力にそれぞれ接続された第１及び第２の入力端子と、外部出力端子に接続された出力端子とを有し、第１及び第２の入力端子と出力端子との間の接続を切り換える第１のスイッチ部と、第１のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を送出するコントローラと、第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力と外部出力端子との間において第１のスイッチ部と直列に接続され、出力電気信号を増幅する増幅回路部と、外部入力端子に接続された入力端子と、第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力にそれぞれ接続された第１及び第２の出力端子とを有し、入力端子と第１及び第２の出力端子との間の接続を切り換える第２のスイッチ部と、第２のスイッチ部の第１の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、第１の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、第１及び第２の入力端子と出力端子との接続を切り換える第３のスイッチ部と、第２のスイッチ部の第２の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、第２の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、第１及び第２の入力端子と出力端子との接続を切り換える第４のスイッチ部と、第１のスイッチ部の第１の入力端子に接続された第１の出力端子と、第４のスイッチ部の第２の入力端子に接続された第２の出力端子と、第１の光送受信サブアセンブリの出力に接続された入力端子とを有し、第１及び第２の出力端子と入力端子との接続を切り換える第５のスイッチ部と、第１のスイッチ部の第２の入力端子に接続された第１の出力端子と、第３のスイッチ部の第２の入力端子に接続された第２の出力端子と、第２の光送受信サブアセンブリの出力に接続された入力端子とを有し、第１及び第２の出力端子と入力端子との接続を切り換える第６のスイッチ部とを備え、駆動回路部は、第３のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の駆動回路と、第４のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の駆動回路とを有し、増幅回路部は、第５のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の増幅回路と、第６のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の増幅回路とを有し、コントローラは、第２〜６のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を併せて送出する、ことを特徴とする。

このような光送受信モジュールにおいては、外部入力からの駆動信号に基づいて入力電気信号が生成され第１及び第２の光送受信サブアセンブリに入力され、出力光信号として第１及び第２の光送受信サブアセンブリに接続された光ファイバに入射される。これに対して、第１及び第２の光送受信サブアセンブリに接続された光ファイバから受けた入力光信号は、第１及び第２の光送受信サブアセンブリによって出力電気信号に変換された後増幅回路部によって増幅されると共に、コントローラの制御により第１のスイッチ部を経由して選択的に外部出力される。これにより、１つのモジュールを出力光波長と入力光波長とのパターンが異なる２つの光伝送系に同時に接続することができるので、単芯双方向性の光伝送系の２重化をより簡易に実現することができる。

また、外部入力端子から入力された駆動信号に基づいて生成される入力電気信号を第１及び第２の光送受信サブアセンブリのいずれか一方に入力させることができるので、モジュール全体の消費電力を低減することができる。さらに、第１の光送受信サブアセンブリにおいて光伝送系から受信された入力光信号が出力電気信号に変換された後、この出力電気信号は第５及び第４のスイッチ部を介して入力電気信号として第２の光送受信サブアセンブリに入力される。同様に、第２の光送受信サブアセンブリにおいて入力光信号が受信されると、第６及び第３のスイッチ部を介して入力電気信号が第１の光送受信サブアセンブリに入力される。これにより、第１の光送受信サブアセンブリに接続された光ファイバにおいて送受信される光信号と、第２の光送受信サブアセンブリに接続された光ファイバにおいて送受信される光信号との間を中継するリピータとしての機能を同時に実現することができる。

また、第１及び第２の入力光信号、又は第１及び第２の出力光信号のモニタ結果を示すモニタ信号を生成するモニタ部を更に備え、コントローラは、モニタ信号に応じてスイッチ部の切り換えを制御することも好ましい。この場合、２重化された光伝送系の光信号の品質に応じて、使用する光伝送系を効率的に切り換えることができる。

また、第３及び第４のスイッチ部は、それぞれ、第３の入力端子を有し、第５及び第６のスイッチ部は、第３及び第４のスイッチ部の第３の入力端子にそれぞれ接続された第３の出力端子を有し、コントローラの制御によって、第５及び第６のスイッチ部に入力された出力電気信号を、それぞれ、第３及び第４のスイッチ部を介して、入力電気信号として第１及び第２の光送受信サブアセンブリに入力することも好ましい。この場合、第１の光送受信サブアセンブリにおいて光伝送系から受信された入力光信号は出力電気信号に変換された後、この出力電気信号は第５及び第３のスイッチ部を介して入力電気信号として第１の光送受信サブアセンブリに返される。同様に、第２の光送受信サブアセンブリにおいて入力光信号が受信されると、第６及び第４のスイッチ部を介して入力電気信号が第２の光送受信サブアセンブリに返される。従って、光伝送系の相手側から送信された光信号は相手側に返されるので、障害時等における光信号の喪失を防止することができる。

また、本発明の光送受信モジュールは、入力電気信号を受けて入力電気信号を第１の出力光信号に変換する発光素子と、第１の光ファイバから第１の入力光信号を受けて第１の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、第１の出力光信号を第１の光ファイバに入射させるとともに、電流を第１の出力電気信号に変換する第１の光送受信サブアセンブリと、入力電気信号を受けて入力電気信号を第２の出力光信号に変換する発光素子と、第２の光ファイバから第２の入力光信号を受けて第２の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、第２の出力光信号を第２の光ファイバに入射させるとともに、電流を第２の出力電気信号に変換する第２の光送受信サブアセンブリと、外部入力端子と第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力との間に接続され、外部入力端子からの駆動信号に基づいて第１及び第２の光送受信サブアセンブリに入力電気信号を出力する駆動回路部と、第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力にそれぞれ接続された第１及び第２の入力端子と、外部出力端子に接続された出力端子とを有し、第１及び第２の入力端子と出力端子との間の接続を切り換える第１のスイッチ部と、第１のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を送出するコントローラと、第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力と外部出力端子との間において第１のスイッチ部と直列に接続され、出力電気信号を増幅する増幅回路部と、外部入力端子に接続された入力端子と、第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力にそれぞれ接続された第１及び第２の出力端子とを有し、入力端子と第１及び第２の出力端子との間の接続を切り換える第２のスイッチ部と、第２のスイッチ部の第１の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、第１の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、第１及び第２の入力端子と出力端子との接続を切り換える第３のスイッチ部と、第２のスイッチ部の第２の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、第２の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、第１及び第２の入力端子と出力端子との接続を切り換える第４のスイッチ部と、第１の光送受信サブアセンブリの出力と第１のスイッチ部との間の配線に分岐して接続された入力端子と、第４のスイッチ部の第２の入力端子に接続された出力端子とを有する第５のスイッチ部と、第２の光送受信サブアセンブリの出力と第１のスイッチ部との間の配線に分岐して接続された入力端子と、第３のスイッチ部の第２の入力端子に接続された出力端子とを有する第６のスイッチ部とを備え、駆動回路部は、第３のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の駆動回路と、第４のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の駆動回路とを有し、増幅回路部は、第５のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の増幅回路と、第６のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の増幅回路とを有し、コントローラは、第２〜６のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を併せて送出することを特徴とする。

かかる構成とすれば、第１及び第２の光送受信サブアセンブリから出力された出力電気信号のいずれか一方が、第１のスイッチ部を介して外部出力端子に出力されるので、リピータとしての機能を実現しつつ、光伝送系からの受信信号をモニタすることができる。

第２のスイッチ部は、第３の出力端子を更に有し、第３の出力端子は、第１の光送受信サブアセンブリの出力と第１のスイッチ部との間の配線、及び第２の光送受信サブアセンブリの出力と第１のスイッチ部との間の配線のいずれか一方に分岐して接続されていることも好ましい。こうすれば、第１及び第２の光送受信サブアセンブリにおける光伝送系からの受信信号を同時に効率的にモニタすることができる。

また、コントローラは、メモリ内においてスイッチ部の入力端子側と出力端子側との接続の複数のパターンを示す切替パターンを記憶し、切替パターンに基づいてスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を生成することも好ましい。このような構成を採れば、２重化構成等のモードに対応して各スイッチ部を確実に切り換えることができる。

本発明の光送受信モジュールによれば、単芯双方向性の光伝送系の２重化をより簡易に実現することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る光送受信モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１において、（ａ）は、本発明の第１実施形態である光送受信モジュール１の構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光送受信モジュール１を含む２重化光伝送系の接続関係を示す図である。同図に示す光送受信モジュール１は、外部から入力された高周波の駆動信号を光信号に変換して光ファイバに出射すると共に、光ファイバから入射した光信号を電気信号に変換するためのデバイスである。

図１（ａ）を参照して、光送受信モジュール１は、光ファイバ４ａ，４ｂがそれぞれ活線挿抜可能に接続された一対の光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂと、該光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの電気信号の出力側にそれぞれ接続された前置アンプ（増幅回路部）５ａ，５ｂと、前置アンプ５ａ，５ｂの出力側に接続されたスイッチ（第１のスイッチ部）ＳＷ１と、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの電気信号の入力側に接続された駆動回路（駆動回路部）６と、スイッチＳＷ１を制御するコントローラ７とを備えて構成されている。

光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂは、光ファイバ４ａ，４ｂを活線挿抜可能に構成された単芯双方向型の光トランシーバである。具体的には、光送受信サブアセンブリ３ａは、光ファイバ４ａ側に波長λ１の出力光信号ＬＯａを入射させると共に、光ファイバ４ａ側から入射された波長λ２の入力光信号ＬＩａを受信する。また、光送受信サブアセンブリ３ｂは、光ファイバ４ｂ側に波長λ２の出力光信号ＬＯｂを入射させると共に、光ファイバ４ｂ側から入射された波長λ１の入力光信号ＬＩｂを受信する。

このような光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの入力端子１０ａ，１０ｂは、分岐点１２を経由して駆動回路６に同時に接続されており、出力端子１１ａ，１１ｂは、それぞれ、前置アンプ５ａ，５ｂの入力に接続されている。ここで、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂには発光素子８ａ，８ｂ、及び受光素子９ａ，９ｂが内蔵され、発光素子８ａ，８ｂは、駆動回路６から出力された入力電気信号を出力光信号ＬＯａ，ＬＯｂに変換し、受光素子９ａ，９ｂは、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの入力光信号ＬＩａ，ＬＩｂをその光信号の強度に応じた電流に変換する。発光素子８ａ，８ｂによって変換された電流は、それぞれ、図示しない電流電圧変換回路によって出力電気信号に変換された後、前置アンプ５ａ，５ｂに送られる。

駆動回路６は、その入力が外部入力端子１３に接続され、外部入力端子１３から入力された一対の差動信号である駆動信号ＳＩに基づいて、発光素子８ａ，８ｂを駆動する電気信号である入力電気信号を生成して分岐点１２側に出力する。

前置アンプ５ａ，５ｂは、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂから出力されたそれぞれの出力電気信号を増幅した後、差動信号である出力電気信号ＳＯとして外部出力端子１４側に出力する。

この前置アンプ５ａ，５ｂと外部出力端子１４との間に設けられたスイッチＳＷ１は、２つの入力端子１６，１７と出力端子１８とを備え、これらの入力端子１６，１７と出力端子１８との間の接続が１対１で接続されるように切り換える機能を有する。この入力端子１６，１７は、それぞれ、前置アンプ５ａ，５ｂの出力に接続されており、出力端子１８は、外部出力端子１４に接続されている。このようなスイッチＳＷ１の切替は、コントローラ７から送出される制御信号ＳＣ１によって制御される。

ここで、光送受信モジュール１においては、送受信する信号の品質をモニタすることが可能とされている。光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂ、駆動回路６、及び前置アンプ５ａ，５ｂが、上記モニタを行うモニタ手段としての機能を担う。具体的には、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂは、出力光信号ＬＯａ，ＬＯｂの強度を図示しないモニタ用受光素子を用いてモニタすると共に、その結果得られたモニタ信号TxPを駆動回路６に出力する。また、駆動回路（モニタ部）６は、発光素子８ａ，８ｂに印加されるバイアス信号の強度を検出し、その結果生成されたモニタ信号TxBを出力光信号ＬＯａ，ＬＯｂのモニタ結果として、モニタ信号TxPとともにコントローラ７に送出する。また、前置アンプ（モニタ部）５ａ，５ｂは、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂから出力された出力電気信号をモニタした後、その出力電気信号の平均レベルや信号振幅を、入力光信号ＬＩａ，ＬＩｂのモニタ結果を示すモニタ信号RxPに含めてコントローラ７に送出する。さらに、前置アンプ５ａ，５ｂは、同期再生回路（図示せず）におけるクロックスリップを検出し、コントローラ７に対して入力光信号ＬＩａ，ＬＩｂのモニタ結果としてのアラーム信号LOSを生成し送出する。

次に、図１（ｂ）を参照して、上記のように構成された光送受信モジュール１を一対用意して、これらの光送受信モジュール１の間にメイン系及びバックアップ系の２系統の光ファイバ２０ｍ，２０ｂを接続することにより、２重化された光伝送系が構築可能とされる。この場合、コントローラ７の制御でスイッチＳＷ１が切替制御されることにより、メイン系光ファイバ２０ｍ及びバックアップ系の光ファイバ２０ｂからの入力光信号が、選択的に出力電気信号ＳＯとして取り出される。

以下、上述したコントローラ７の構成及び動作についてより詳細に説明する。

コントローラ７は、いわゆる、ＣＰＵを有する１チップマイコンであり、光送受信モジュール１の外部に設けられた上位ホストコントローラ２１とデータ通信可能に構成されている（図１（ａ））。具体的には、図１（ａ）及び図２に示すように、コントローラ７のＡ／Ｄ変換部２２が、駆動回路６及び前置アンプ５ａ，５ｂから各種信号TxP，TxB，RxP，LOSを受信して、これらの信号をアナログデジタル変換してＣＰＵ２６に出力する。また、ＣＰＵ２６は、通信Ｉ／Ｆ部２３を介したシリアル通信等を利用して、上位ホストコントローラ２１との間でモニタ信号やアラーム信号等の各種信号を送受信する。また、ＣＰＵ２６は、外部出力ピン２４を介して、スイッチＳＷ１に制御信号ＳＣ１を送出するとともに、駆動回路６に発光素子の駆動を停止するための制御信号TxDを送出する。さらに、ＣＰＵ２６は、外部入力ピン２５を介して、上位ホストコントローラ２１から制御信号ＳＣ１や制御信号TxDを受け取ると、これらの制御信号をスイッチＳＷ１又は駆動回路６に中継する。

ここで、コントローラ７のデータ格納部２７は、ＲＯＭ２７ａ、ＲＡＭ２７ｂ、及びＥＥＰＲＯＭ２７ｃで構成され、ＥＥＰＲＯＭ２７ｃにはスイッチ切替情報２８が格納されている。このスイッチ切替情報２８には、スイッチＳＷ１の入力端子１６，１７と出力端子１８との接続の２つのパターンを示す切替パターンが含まれている。ＣＰＵ２６は、モニタ信号TxP，TxB，RxP、及びアラーム信号LOSに応じて、スイッチ切替情報を読み出すことにより、スイッチＳＷ１を切り換えるための制御信号ＳＣ１を生成することになる。このとき、ＣＰＵ２６は、モニタ値の強度又は振幅が異常であるか、同期再生回路でのクロックスリップが発生しているか等を判定した後、その判定結果に応じてスイッチ切替情報を読み出す。例えば、ＣＰＵ２６は、入力光信号ＬＩａ又は出力光信号ＬＯａに対応するモニタ信号を検知した場合は、スイッチ切替情報の中から入力端子１７と出力端子１８との接続に対応する切替パターンを読み出す。逆に、ＣＰＵ２６は、入力光信号ＬＩｂ又は出力光信号ＬＯｂに対応するモニタ信号を検知した場合は、スイッチ切替情報の中から入力端子１６と出力端子１８との接続に対応する切替パターンを読み出す。さらに、ＥＥＰＲＯＭ２７ｃには、スイッチ切替情報の中に、どの切替パターンがメイン系に該当するかの情報を格納しておくこともできる。これにより、光送受信モジュール１がリセットされたような場合でも、スイッチＳＷ１の切替状態を容易に回復させることができる。

なお、メイン系とバックアップ系が同じ伝送ケーブル及び回線経路に属しているときは、コントローラ７は、両者の光入力信号の強度を比較して大きい方の光伝送系に切り換えるように動作してもよい。さらには、発光素子８ａ，８ｂの光出力信号の強度に応じて、使用する光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂを切り換えてもよい。この場合、両光伝送系が異常ない場合であっても伝送誤り率を低減できると共に、どちらかの伝送系に異常があった場合に通信を維持することができる。

また、コントローラ７は、外部からのコマンドを受け取ることを契機として、または、上位ホストコントローラ２１からシリアル通信等を経由して受け取ったコマンドを契機にして、スイッチＳＷ１の切替を制御することもできる。さらに、コントローラ７は、受信するモニタ信号TxP，TxB，RxP、及びアラーム信号LOSを上位ホストコントローラ２１に転送し、上位ホストコントローラ２１がモニタ信号TxP，TxB，RxP、及びアラーム信号LOSに応じて、遠隔でスイッチＳＷ１を切り換えてもよい。

なお、コントローラ７としては、ＤＳＰ（DigitalSignal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプロセッサを用いてもよい。

以下、本実施形態にかかる光送受信モジュール１の作用効果について、従来の光送受信モジュールと比較しつつ説明する。

図１０において、（ａ）は、従来のＳＦＰ型光トランシーバ９０１の構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光トランシーバ９０１を含む光伝送系の接続関係を示す図である。これらの図に示すように、従来のＳＦＰ型の光トランシーバ９０１においては、外部から入力された駆動信号ＳＩに基づいて、駆動回路９０６からＴＯＳＡ９０３ａに入力電気信号が出力され、ＴＯＳＡ９０３ａによって入力電気信号が波長λの出力光信号に変換されて光ファイバ９０４ａに出射される。一方、光ファイバ９０４ｂから入射された波長λの入力光信号は、ＲＯＳＡ９０３ｂにおいて出力電気信号に変換された後、前置アンプ９０５に送られ、前置アンプ９０５によって増幅されて外部に出力される。このような光トランシーバ９０１を一対にして光伝送系を構成した場合は、単芯で片方向の通信が行われる結果、送信系及び受信系でそれぞれ２本の光ファイバが必要とされるため（図１０（ｂ））、光伝送系の効率的な使用が困難となる。

また、図１１において、（ａ）は、従来のＢＯＳＡを搭載する光トランシーバ９１１の構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光トランシーバ９１１を含む光伝送系の接続関係を示す図である。同図に示す、単芯双方向型の光トランシーバ９１１においては、外部から入力された駆動信号ＳＩに基づいて、駆動回路９１６からＢＯＳＡ９１３に入力電気信号が出力され、ＢＯＳＡ９１３によって入力電気信号が波長λ１の出力光信号に変換されて光ファイバ９１４に出射される。同時に、光ファイバ９１４から入射された波長λ２の入力光信号は、ＢＯＳＡ９１３において出力電気信号に変換された後、前置アンプ９１５に送られ、前置アンプ９１５によって増幅されて外部に出力される。このような光トランシーバ９１１を使用して単芯で双方向の光伝送系を構成した場合は、光トランシーバ９１１と対となる光トランシーバとして入力光信号及び出力光信号の波長が逆である異なる種類の光トランシーバ９２１を用意する必要がある（図１１（ｂ））。また、光伝送系の２重化を実現しようとする場合は、さらに２台の光トランシーバと光伝送系の切替を行うスイッチが必要とされる。

一方、本実施形態の光送受信モジュール１によれば、外部入力からの駆動信号ＳＩに基づいて入力電気信号が生成されて光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂに入力され、出力光信号ＬＯａ，ＬＯｂとして光ファイバ４ａ，４ｂに入射される。これに対して、光ファイバ４ａ，４ｂから受けた入力光信号ＬＩａ，ＬＩｂは、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂによって出力電気信号に変換された後、前置アンプ５ａ，５ｂによって増幅されると共に、コントローラ７の制御によりスイッチＳＷ１を経由して選択的に外部出力される。これにより、１つのモジュールを出力光波長と入力光波長とのパターンが異なる２つの光伝送系に同時に接続することができるので、単芯双方向性の光伝送系の２重化をより簡易に実現することができる。

また、入力光信号ＬＩａ，ＬＩｂ及び出力光信号ＬＯａ，ＬＯｂの信号品質をモニタして、モニタ結果に応じてスイッチＳＷ１の切り換えを制御することで、２重化された光伝送系の光信号の品質に応じて、使用する光伝送系を効率的に切り換えることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態である光送受信モジュール３１の構成を示す図である。本実施形態にかかる光送受信モジュール３１では、駆動回路６と光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂとの間の接続を切り換えるスイッチＳＷ２をさらに備える点で第１実施形態のものと異なる。

すなわち、スイッチＳＷ２は、２つの出力端子３３，３４と入力端子３２とを備え、これらの入力端子３２と出力端子３３，３４との間の接続が１対１で接続されるように切り換える機能を有する。この入力端子３２は、駆動回路６の出力に接続されており、出力端子３３，３４は、それぞれ、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの入力端子１０ａ，１０ｂに接続されている。このようなスイッチＳＷ２の切替は、各種信号TxP，TxB，RxP，LOSに応じてコントローラ７から送出される制御信号ＳＣ２によって制御される。

以上説明した光送受信モジュール３１によれば、外部入力端子１３から入力された駆動信号ＳＩに基づいて生成される入力電気信号を光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂのいずれか一方に入力させることができるので、モジュール全体の消費電力を低減することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４において、（ａ）は、本発明の第３実施形態である光送受信モジュール４１の構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光送受信モジュール４１を含む光伝送系の接続関係を示す図である。本実施形態にかかる光送受信モジュール４１では、駆動回路及び前置アンプの個数と接続位置が異なる点、及びスイッチＳＷ３〜ＳＷ６をさらに備える点で第２実施形態のものと異なる。

図４（ａ）に示すように、光送受信モジュール４１には、一対の駆動回路（駆動回路部）４６ａ，４６ｂ及び前置アンプ（増幅回路部）４５ａ，４５ｂが内蔵されており、前置アンプ４５ａ，４５ｂは、それぞれ、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの出力端子１１ａ，１１ｂとスイッチＳＷ５，ＳＷ６の入力端子５２，５５との間に接続されており、駆動回路４６ａ，４６ｂは、それぞれ、スイッチＳＷ３，ＳＷ４の出力端子４８，５１と光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの入力端子１０ａ，１０ｂとの間に接続されている。ここで、各スイッチＳＷ３〜ＳＷ６は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と同様に３つの端子間の接続を切り換える回路である。

スイッチＳＷ２においては、入力端子３２が駆動信号ＳＩが入力される外部入力端子１３に接続され、出力端子３３がスイッチＳＷ３の入力端子４６に、出力端子３４がスイッチＳＷ４の入力端子４９にそれぞれ接続されている。一方、スイッチＳＷ１においては、出力端子１８が、出力電気信号ＳＯを出力する外部出力端子１４に接続され、入力端子１６がスイッチＳＷ５の出力端子５３に、入力端子１７がスイッチＳＷ６の出力端子５６に接続されている。さらに、スイッチＳＷ３の入力端子４７とスイッチＳＷ６の出力端子５７とが互いに接続され、スイッチＳＷ５の出力端子５４とスイッチＳＷ４の入力端子５０とが互いに接続されている。

コントローラ７は、スイッチ切替情報としてスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の入力端子側と接続端子側との接続の組合せの複数のパターンを示す切替パターンをＥＥＰＲＯＭ２７ｃ内に保持している。そこで、コントローラ７は、このスイッチ切替情報の中から１つの切替パターンを読み出すことにより、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６を切り換えるための制御信号ＳＣ１〜ＳＣ６を生成して各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６に出力する。

ここで、光送受信モジュール４１が図４（ａ）に示すようなスイッチ切替パターンを採った場合には、光送受信モジュール４１は、光伝送系を中継するリピータとして機能する。また、図５及び図６に示すようなスイッチ切替パターンを採った場合には、それぞれ、光送受信モジュール４１は光ファイバ４ａ，４ｂとを介して光信号を送受する光トランシーバとして機能する。従って、光送受信モジュール４１を用いて光伝送系を構築する場合であって、一対の光送受信モジュール４１の間にリピータ機能を有する光送受信モジュール４１を接続することにより、１種類のモジュールで光伝送系の距離の延長が容易に実現される。

以上説明した光送受信モジュール４１によれば、光送受信サブアセンブリ３ａにおいて光伝送系から受信された入力光信号ＬＩａが出力電気信号に変換された後、この出力電気信号は前置アンプ４５ａで増幅されると共に、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ４を介して入力電気信号として光送受信サブアセンブリ３ｂに入力される。同様に、光送受信サブアセンブリ３ｂにおいて入力光信号が受信されると、スイッチＳＷ６及びスイッチＳＷ３を介して入力電気信号が光送受信サブアセンブリ３ａに入力される。これにより、光送受信サブアセンブリ３ａに接続された光ファイバ４ａにおいて送受信される光信号ＬＯａ，ＬＩａと、光送受信サブアセンブリ３ｂに接続された光ファイバ４ｂにおいて送受信される光信号ＬＯｂ，ＬＩｂとの間を中継するリピータとしての機能を同時に実現することができる。さらには、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂの出力光信号の波長を替えることにより、波長変換器としても動作することが可能となる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、光送受信モジュール１，３１，４１における駆動回路及び前置アンプの接続位置は、様々な変形が可能である。例えば、光送受信モジュール１，３１の前置アンプは、スイッチＳＷ１の出力側に１つの前置アンプとして接続されても良いし、駆動回路は、分岐点１２の出力側又はスイッチＳＷ２の出力側に２つの駆動回路として接続されても良い。また、光送受信モジュール４１においても、駆動回路は、スイッチＳＷ３，ＳＷ４の入力側に接続されても良いし、前置アンプは、スイッチＳＷ５，ＳＷ６の出力側に接続されてもよい。

また、第３実施形態にかかる光送受信モジュール４１においては、以下のような３つの切替接点を有するスイッチを採用しても良い。図７は、このような場合の変形例である光送受信モジュール７１の概略構成を示す図である。同図に示すように、スイッチＳＷ７３，ＳＷ７４は、それぞれ、もう１つの入力端子７２，７４を有し、それぞれの入力端子７２，７４と出力端子７３，７５とを接続することが可能とされている。また、スイッチＳＷ７５，ＳＷ７６は、それぞれ、もう１つの出力端子７７，７９を有し、それぞれの出力端子７７，７９と入力端子７６，７８とを接続することが可能とされている。このスイッチＳＷ７３の入力端子７２は、スイッチＳＷ７５の出力端子７７に接続され、スイッチＳＷ７４の入力端子７４は、スイッチＳＷ７６の出力端子７９に接続されている。ここで、コントローラ７により、スイッチＳＷ７３，ＳＷ７４，ＳＷ７５，ＳＷ７６を、それぞれ、端子７２，７４，７７，７９側に切り換えるように制御される。この場合、光送受信サブアセンブリ３ａからスイッチＳＷ７５に入力された出力電気信号は、スイッチＳＷ７５及びスイッチＳＷ７３を伝わって、入力電気信号として光送受信サブアセンブリ３ａに入力される。同様に、光送受信サブアセンブリ３ｂからスイッチＳＷ７６に入力された出力電気信号は、スイッチＳＷ７６及びスイッチＳＷ７４を伝わって、入力電気信号として光送受信サブアセンブリ３ｂに入力される。これにより、従って、光伝送系の相手側から送信された光信号は相手側に返されるので、障害時等における光信号の喪失を防止することができる。

また、光送受信モジュール４１には、スイッチの構成を変更することにより、リピータとして動作時におけるモニタ機能を追加してもよい。図８は、このような場合の変形例である光送受信モジュール８１の概略構成を示す図である。同図に示す光送受信モジュール８１においては、スイッチＳＷ５，ＳＷ６に代えて、スイッチＳＷ８５，ＳＷ８６が接続されている。スイッチＳＷ８５，ＳＷ８６は、それぞれ、１つの入力端子８２，８４と１つの出力端子８３，８５とを有し、入力と出力との間の接続をオン−オフする。このスイッチＳＷ８５の入力端子８２は、光送受信サブアセンブリ３ａの出力端子１１ａとスイッチＳＷ１の入力端子１６との間の配線に分岐して接続され、出力端子８３は、スイッチＳＷ４の入力端子４９に接続されている。一方、スイッチＳＷ８６の入力端子８４は、光送受信サブアセンブリ３ｂの出力端子１１ｂとスイッチＳＷ１の入力端子１７との間の配線に分岐して接続され、出力端子８５は、スイッチＳＷ３の入力端子４７に接続されている。

このような光送受信モジュール８１では、光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂそれぞれから出力された出力電気信号のいずれか一方が、スイッチＳＷ１を介して外部出力端子に出力されるので、リピータとしての機能を実現しつつ、簡単なスイッチの構成で光伝送系からの受信信号をモニタすることができる。

さらに、上記の光送受信モジュール８１では、モニタ用の外部出力端子が１個しかないため、２つの光送受信サブアセンブリ３ａ，３ｂで受信した信号の一方しかモニタできないが、図９に示すような構成とすれば、２つの光送受信サブアセンブリを同時にモニタすることができる。同図に示す光送受信モジュール９１では、スイッチＳＷ２の代わりにスイッチＳＷ９２が接続されている。このスイッチＳＷ９２においては、スイッチＳＷ２に対してもう１つの出力端子９２が追加されており、１つの入力端子と３つの出力端子との間の接続を切り換えることが可能にされている。このようなＳＷ９２の出力端子９２は、光送受信サブアセンブリ３ａの出力端子１１ａとスイッチＳＷ１の入力端子１６との間の配線に分岐して接続されている。また、出力端子９２は、光送受信サブアセンブリ３ｂの出力端子１１ｂとスイッチＳＷ１の入力端子１７との間の配線に分岐して接続されていてもよい。この場合、外部入力端子１３をモニタ信号用と使用している場合は、光送受信モジュール９１に駆動信号を入力することができないが、リピータとして使用している時には駆動信号は入力されないので問題は生じない。

（ａ）は、本発明の第１実施形態である光送受信モジュールの構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光送受信モジュールを含む２重化光伝送系の接続関係を示す図である。 図１のコントローラの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態である光送受信モジュールの構成を示す図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態である光送受信モジュールの構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光送受信モジュールを含む光伝送系の接続関係を示す図である。 図５の光送受信モジュールの別の切替状態を示す構成図である。 図５の光送受信モジュールの別の切替状態を示す構成図である。 本発明の変形例である光送受信モジュールの概略構成を示す図である。 本発明の別の変形例である光送受信モジュールの概略構成を示す図である。 本発明の別の変形例である光送受信モジュールの概略構成を示す図である。 （ａ）は、従来のＳＦＰ型光トランシーバの構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光トランシーバを含む光伝送系の接続関係を示す図である。 （ａ）は、従来のＢＯＳＡを搭載する光トランシーバの構成を示す図、（ｂ）は、（ａ）の光トランシーバを含む光伝送系の接続関係を示す図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１，７１，８１，９１…光送受信モジュール、３ａ，３ｂ…光送受信サブアセンブリ、４ａ，４ｂ，２０ｂ，２０ｍ…光ファイバ、５ａ，５ｂ，４５ａ，４５ｂ…前置アンプ（増幅回路部）、６…駆動回路（駆動回路部）、７…コントローラ、８ａ，８ｂ…発光素子、９ａ，９ｂ…受光素子、ＳＷ１〜６，ＳＷ７３〜７６，ＳＷ８５，ＳＷ８６，ＳＷ９２…スイッチ、ＳＣ１〜６…制御信号、ＳＩ…駆動信号、ＳＯ…出力電気信号。

Claims (5)

1. 入力電気信号を受けて前記入力電気信号を第１の出力光信号に変換する発光素子と、第１の光ファイバから第１の入力光信号を受けて前記第１の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、前記第１の出力光信号を前記第１の光ファイバに入射させるとともに、前記電流を第１の出力電気信号に変換する第１の光送受信サブアセンブリと、
   前記入力電気信号を受けて前記入力電気信号を第２の出力光信号に変換する発光素子と、第２の光ファイバから第２の入力光信号を受けて前記第２の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、前記第２の出力光信号を前記第２の光ファイバに入射させるとともに、前記電流を第２の出力電気信号に変換する第２の光送受信サブアセンブリと、
   外部入力端子と前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力との間に接続され、前記外部入力端子からの駆動信号に基づいて前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリに前記入力電気信号を出力する駆動回路部と、
   前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力にそれぞれ接続された第１及び第２の入力端子と、外部出力端子に接続された出力端子とを有し、前記第１及び第２の入力端子と前記出力端子との間の接続を切り換える第１のスイッチ部と、
   前記第１のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を送出するコントローラと、
   前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力と前記外部出力端子との間において前記第１のスイッチ部と直列に接続され、前記出力電気信号を増幅する増幅回路部と、
   前記外部入力端子に接続された入力端子と、前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力にそれぞれ接続された第１及び第２の出力端子とを有し、前記入力端子と前記第１及び第２の出力端子との間の接続を切り換える第２のスイッチ部と、
   前記第２のスイッチ部の第１の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、前記第１の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、前記第１及び第２の入力端子と前記出力端子との接続を切り換える第３のスイッチ部と、
   前記第２のスイッチ部の第２の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、前記第２の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、前記第１及び第２の入力端子と前記出力端子との接続を切り換える第４のスイッチ部と、
   前記第１のスイッチ部の第１の入力端子に接続された第１の出力端子と、前記第４のスイッチ部の第２の入力端子に接続された第２の出力端子と、前記第１の光送受信サブアセンブリの出力に接続された入力端子とを有し、前記第１及び第２の出力端子と前記入力端子との接続を切り換える第５のスイッチ部と、
   前記第１のスイッチ部の第２の入力端子に接続された第１の出力端子と、前記第３のスイッチ部の第２の入力端子に接続された第２の出力端子と、前記第２の光送受信サブアセンブリの出力に接続された入力端子とを有し、前記第１及び第２の出力端子と前記入力端子との接続を切り換える第６のスイッチ部と
   を備え、
   前記駆動回路部は、前記第３のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の駆動回路と、前記第４のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の駆動回路とを有し、
   前記増幅回路部は、前記第５のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の増幅回路と、前記第６のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の増幅回路とを有し、
   前記コントローラは、前記第２〜６のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を併せて送出する、
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
2. 前記第３及び第４のスイッチ部は、それぞれ、第３の入力端子を有し、
   前記第５及び第６のスイッチ部は、前記第３及び第４のスイッチ部の第３の入力端子にそれぞれ接続された第３の出力端子を有し、
   前記コントローラの制御によって、前記第５及び第６のスイッチ部に入力された前記出力電気信号を、それぞれ、前記第３及び第４のスイッチ部を介して、前記入力電気信号として前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリに入力する、
   ことを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
3. 入力電気信号を受けて前記入力電気信号を第１の出力光信号に変換する発光素子と、第１の光ファイバから第１の入力光信号を受けて前記第１の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、前記第１の出力光信号を前記第１の光ファイバに入射させるとともに、前記電流を第１の出力電気信号に変換する第１の光送受信サブアセンブリと、
   前記入力電気信号を受けて前記入力電気信号を第２の出力光信号に変換する発光素子と、第２の光ファイバから第２の入力光信号を受けて前記第２の入力光信号を電流に変換する受光素子とを備え、前記第２の出力光信号を前記第２の光ファイバに入射させるとともに、前記電流を第２の出力電気信号に変換する第２の光送受信サブアセンブリと、
   外部入力端子と前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力との間に接続され、前記外部入力端子からの駆動信号に基づいて前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリに前記入力電気信号を出力する駆動回路部と、
   前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力にそれぞれ接続された第１及び第２の入力端子と、外部出力端子に接続された出力端子とを有し、前記第１及び第２の入力端子と前記出力端子との間の接続を切り換える第１のスイッチ部と、
   前記第１のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を送出するコントローラと、
   前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの出力と前記外部出力端子との間において前記第１のスイッチ部と直列に接続され、前記出力電気信号を増幅する増幅回路部と、
   前記外部入力端子に接続された入力端子と、前記第１及び第２の光送受信サブアセンブリの入力にそれぞれ接続された第１及び第２の出力端子とを有し、前記入力端子と前記第１及び第２の出力端子との間の接続を切り換える第２のスイッチ部と、
   前記第２のスイッチ部の第１の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、前記第１の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、前記第１及び第２の入力端子と前記出力端子との接続を切り換える第３のスイッチ部と、
   前記第２のスイッチ部の第２の出力端子に接続された第１の入力端子と、第２の入力端子と、前記第２の光送受信サブアセンブリの入力に接続された出力端子とを有し、前記第１及び第２の入力端子と前記出力端子との接続を切り換える第４のスイッチ部と、
   前記第１の光送受信サブアセンブリの出力と前記第１のスイッチ部との間の配線に分岐して接続された入力端子と、前記第４のスイッチ部の第２の入力端子に接続された出力端子とを有する第５のスイッチ部と、
   前記第２の光送受信サブアセンブリの出力と前記第１のスイッチ部との間の配線に分岐して接続された入力端子と、前記第３のスイッチ部の第２の入力端子に接続された出力端子とを有する第６のスイッチ部と
   を備え、
   前記駆動回路部は、前記第３のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の駆動回路と、前記第４のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の駆動回路とを有し、
   前記増幅回路部は、前記第５のスイッチ部の入力又は出力に接続された第１の増幅回路と、前記第６のスイッチ部の入力又は出力に接続された第２の増幅回路とを有し、
   前記コントローラは、前記第２〜６のスイッチ部の切り換えを制御する制御信号を併せて送出する、
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
4. 前記第２のスイッチ部は、第３の出力端子を更に有し、前記第３の出力端子は、前記第１の光送受信サブアセンブリの出力と前記第１のスイッチ部との間の配線、及び前記第２の光送受信サブアセンブリの出力と前記第１のスイッチ部との間の配線のいずれか一方に分岐して接続されている、
   ことを特徴とする請求項３記載の光送受信モジュール。
5. 前記コントローラは、メモリ内において前記スイッチ部の入力端子側と出力端子側との接続の複数のパターンを示す切替パターンを記憶し、前記切替パターンに基づいて前記スイッチ部の切り換えを制御する制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光送受信モジュール。

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