JP4984775B2 - Optical communication system, optical communication device, and optical repeater - Google Patents
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本発明は、光通信システム及び該光通信システムを構成する光通信装置、及び光中継装置に関し、特に、光通信システムを利用する複数の加入者宅に設置された加入者側装置の夫々が発光する信号光の局側装置による受信感度を良好にする光通信システム及び該光通信システムを構成する光通信装置、及び光中継装置に関する。 The present invention is an optical communication device constituting the optical communication system and optical communication system, a 及 Beauty optical repeater device, in particular, each of the subscriber-side device installed in a plurality of subscriber premises utilizing an optical communication system optical communication devices constituting the optical communication system and optical communication system to improve the reception sensitivity by the line terminal of the light emitting signal light, relates 及 beauty optical repeater device.
従来、インターネット通信の方法として、電話回線を利用したADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)、同軸ケーブルを利用したCATV(Community Antenna Television)、光ファイバを用いたFTTH(Fiber To The Home)などがある。近年、ホームユースにおけるインターネット通信の急激な普及により、加入者が従来のメタル通信から光通信へ移行するケースが多い。 Conventionally, Internet communication methods include ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) using a telephone line, CATV (Community Antenna Television) using a coaxial cable, and FTTH (Fiber To The Home) using an optical fiber. In recent years, due to the rapid spread of Internet communication for home use, there are many cases in which subscribers shift from conventional metal communication to optical communication.
インターネット通信のネットワーク構成として、電話局に設置された局側装置と各加入
者宅に設置される加入者側装置の夫々とが1対1で接続されるSingle Star型(以下SS型という)と、局側装置と複数の加入者側装置とが接続されるDouble Star型(以下、DS型という)とがある。DS型では、1本のケーブルが経路の途中で加入者の数だけ分岐する。DS型において、分岐部に能動素子を使う形態がActive Double Star(以下、ADSという)であり、分岐部に分岐素子を使う形態がPassive Double Star(以下、PDSという)である。
As a network configuration for Internet communication, a single star type (hereinafter referred to as SS type) in which a station side device installed in a telephone station and a subscriber side device installed in each subscriber house are connected one-to-one. There is a Double Star type (hereinafter referred to as DS type) in which a station side device and a plurality of subscriber side devices are connected. In the DS type, one cable branches in the route by the number of subscribers. In the DS type, the active double star (hereinafter referred to as ADS) uses an active element in a branching portion, and the passive double star (hereinafter referred to as PDS) uses a branching element in a branching portion.
近年、FTTHを実現する方法として、PDS型の光通信技術であるPassive Optical Networkシステム(以下、PONシステムという)が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照)。
In recent years, as a method for realizing FTTH, a Passive Optical Network system (hereinafter referred to as a PON system), which is a PDS type optical communication technology, has been proposed (for example, see
PONシステムでは、局側装置から複数の加入者側装置への下り方向において、局側装置から発光された信号光が、局側装置と複数の加入者側装置との伝送路途中に配置された分岐素子によって複数の光ファイバに分岐されて、複数の加入者側装置夫々で受光される。また、複数の加入者側装置から局側装置への上り方向において、複数の加入者側装置から発光された信号光夫々が、複数の加入者側装置に接続された光ファイバ夫々を伝送されて、局側装置と複数の加入者側装置との伝送路途中に配置された分岐素子を介して、局側装置で受光される。PONシステムでは、加入者側装置が増えた場合でも、局側装置と分岐素子との間における信号光の伝送路として、1本の光ファイバを用いて局側装置と加入者側装置との間で信号光を送受信することができるので、SS型と比べて、経済的にFTTHを構築できるという利点がある。 In the PON system, the signal light emitted from the station-side device is arranged in the transmission path between the station-side device and the plurality of subscriber-side devices in the downstream direction from the station-side device to the plurality of subscriber-side devices. The light is branched into a plurality of optical fibers by the branch element and received by each of the plurality of subscriber side devices. Further, in the upstream direction from the plurality of subscriber-side devices to the station-side device, the signal lights emitted from the plurality of subscriber-side devices are transmitted through the optical fibers connected to the plurality of subscriber-side devices. Then, the light is received by the station side device via a branch element arranged in the transmission path between the station side device and the plurality of subscriber side devices. In the PON system, even when the number of subscriber-side devices increases, a single optical fiber is used between the station-side device and the subscriber-side device as a signal light transmission path between the station-side device and the branch element. Therefore, there is an advantage that FTTH can be constructed economically compared with the SS type.
一般的には、下り方向及び上り方向夫々の信号光の波長を、波長多重フィルタ(以下、WDMフィルタという)を用いて分割し、下り方向では時分割多重(以下、TDMという)を用い、上り方向では時分割多元接続(以下、TDMAという)を用いて、下り方向及び上り方向で、1本の光ファイバを共有する。FTTHでは、局側装置として、Optical Line Terminal(以下、OLTという)を備える。また、加入者側装置として、Optical Network Unit(以下、ONUという)を備える。上り方向の複数の信号光は、局側装置のOLTによって、割り当てられた時間内のみ局側装置に到達するように制御され、同時に局側装置に到達しない。 In general, the wavelength of the signal light in each of the downlink and uplink directions is divided using a wavelength multiplexing filter (hereinafter referred to as a WDM filter), and in the downlink direction, time division multiplexing (hereinafter referred to as TDM) is used as the uplink. In the direction, one optical fiber is shared in the downlink direction and the uplink direction using time division multiple access (hereinafter referred to as TDMA). In FTTH, an optical line terminal (hereinafter referred to as OLT) is provided as a station side device. Also, an optical network unit (hereinafter referred to as ONU) is provided as a subscriber side device. The plurality of signal lights in the upstream direction are controlled by the OLT of the station side apparatus so as to reach the station side apparatus only within the allocated time, and do not reach the station side apparatus at the same time.
光通信に利用する波長帯域としては、下り方向の信号光として1490nm帯の波長が用いられ、上り方向の信号光として1310nm帯の波長が用いられている。以下に、従来用いられているPONシステムの構成を示す。 As a wavelength band used for optical communication, a wavelength in the 1490 nm band is used as the downstream signal light, and a wavelength in the 1310 nm band is used as the upstream signal light. The configuration of a PON system that has been conventionally used is shown below.
図5は、従来の典型的なPONシステム50の全体構成を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the overall configuration of a conventional
PONシステム50は、局側装置51と、加入者側装置52a、52b・・・と、局側装置51及び加入者側装置52a、52b・・・の間に設置された分岐素子55c、55c・・・とで構成されている。
The
局側装置51は、WDMフィルタ58を含むOLT受発光部53と、分岐素子55bとを備える。OLT受発光部53は、信号光60aを発光する発光素子55と、複数の加入者側装置52a、52b・・・から発光された信号光64a、64b・・・を受光する受光素子56とを含む。信号光60a及び信号光64a、64b・・・は、異なる波長を有する。発光素子55及び受光素子56は夫々、光ファイバまたは光学系59a及び59bによってWDMフィルタ58に接続されている。WDMフィルタ58と、分岐素子55bとは、光ファイバ59によって接続されている。分岐素子55bに分岐接続された複数の光ファイバ61、61・・・の他端が、分岐素子55c、55c・・・に接続されている。
The
複数の加入者側装置52a、52b・・・は夫々、複数のONU受発光部54a、54b・・・を備える。複数のONU受発光部54a、54b・・・は夫々、信号光64a、64b・・・を発光する発光素子65a、65b・・・及び局側装置51から発光された信号光60aを受光する受光素子66a、66b・・・を備える。複数のONU受発光部54a、54b・・・と分岐素子55c、55c・・・とは夫々、光ファイバ62a、62b・・・によって分岐接続されている。
The plurality of subscriber-
WDMフィルタ58は、誘電体多層膜からなり、波長の異なる複数の信号光を分離する機能を有している。誘電体多層膜の屈折率及び膜厚の組み合わせを変えることによって、反射係数と透過係数とに、波長依存性を持たせている。一般的には、屈折率の高い材料と、屈折率の低い材料とを交互に積層することによって、所望の波長の異なる複数の信号光を分離することが可能である。
The
WDMフィルタ58は、OLT受発光部53の発光素子55から発光された信号光60a及び複数の加入者側装置52a、52b・・・夫々の発光素子65a、65b・・・から発光された信号光64a、64b・・・を、波長の違いによって分離し、信号光60aを光ファイバ59に伝送させ、信号光64a、64b・・・を受光素子56側に伝送させることが可能である。
The
下り方向において、OLT受発光部53の発光素子55から発光された信号光60aは、TDMによって連続的に伝送されている。信号光60aは、発光素子55に接続された光ファイバまたは光学系59aを伝送される。光ファイバまたは光学系59a及び光ファイバまたは光学系59bに接続されたWDMフィルタ58は、信号光60a及び複数の加入者側装置52a、52b・・・夫々から発光され光ファイバ59を伝送されてきた信号光64a、64b・・・を波長の違いによって分離し、信号光60aを光ファイバ59に伝送し、信号光64a、64b・・・を光ファイバまたは光学系59bに伝送する。信号光60aは、光ファイバ59に接続された分岐素子55bによって、光ファイバ61、61・・・に分岐される。分岐素子55bに接続された光ファイバ61、61・・・を伝送された信号光61a、61b・・・は、光ファイバ61、61・・・夫々に接続された分岐素子55c、55c・・・によって、加入者数分だけ分岐される。信号光61a、61b・・・は、分岐素子55c、55c・・・に接続された複数の光ファイバ62a、62b・・・を、信号光63a、63b・・・として伝送されて、複数の光ファイバ62a、62b・・・夫々に接続された加入者側装置52a、52b・・・夫々のONU受発光部54a、54b・・・の受光素子66a、66b・・・によって受光される。
In the downstream direction, the
上り方向において、複数のONU受発光部54a、54b・・・夫々の発光素子65a、65b・・・から発光された信号光64a、64b・・・は、複数のONU受発光部54a、54b・・・夫々に接続された複数の光ファイバ62a、62b・・・を伝送され、複数の光ファイバ62a、62b・・・に接続された分岐素子55c、55c・・・を介して、分岐素子55c、55c・・・に接続された光ファイバ61、61・・・を伝送される。信号光64a、64b・・・は、光ファイバ61、61・・・に接続された分岐素子55bによって、光ファイバ59に集められて伝送される。光ファイバ59に接続されたWDMフィルタ58は、光ファイバ59を伝送されてきた信号光64a、64b・・・を光ファイバまたは光学系59bに伝送する。信号光64a、64b・・・は、光ファイバまたは光学系59bに接続されたOLT受発光部53の受光素子56によって受光される。上り方向では、局側装置51のOLT受発光部53が、TDMAによって、複数の加入者側装置52a、52b・・・のONU受発光部54a、54b・・・夫々の発光素子65a、65b・・・から発光された信号光64a、64b・・・の送信タイミングを制御して、信号光64a、64b・・・が同時にOLT受発光部53に到達しないように制御されている。
In the upstream direction, the plurality of ONU light emitting / receiving
このような従来の光通信システムでは、1本の光ファイバを伝送された信号光60aが分岐素子55b及び55c、55c・・・によって分岐接続された光ファイバ61、61・・・及び62a、62b・・・の夫々を伝送された場合、分岐素子55b及び55c、55c・・・の分岐数に応じて、分岐による信号光の損失が生じるという問題があった。理論的には、下り方向及び上り方向共に、2分配の場合3dBの損失が生じ、4分配の場合は6dBの損失が生じる。
In such a conventional optical communication system, the
PONシステム50において、加入者増加に伴う分岐素子55b及び55c、55c・・・による分岐数の増加、伝送距離の延長又は通信速度の高速化などを図る場合、局側装置と加入者側装置との間の許容損失を拡大しなければならないという問題があった。具体的には、局側装置の送信パワーの増大、加入者側装置の受信感度の向上、光伝送路上への光増幅器の設置などが考えられる。下り方向については、局側装置が発光する信号光パワーが高く、1490/1550nm帯の波長を使用していることもあり、特性劣化もあまりない。また、光増幅器などの設置も容易である。ところが、上り方向については、加入者側装置が発光する信号光は、局側装置が発光する信号光よりもパワーが低く、特性劣化の影響を考慮する必要があった。パワーが低い信号光を光増幅器を用いて増幅する場合、信号光は増幅されるが、信号光以外に発生する雑音光(AmplifiedSpontaneous Emision、以下、ASEという)が影響する。下り方向の場合、通常はコスト的にメリットがある局側に設置されるので、増幅前の信号光パワーも大きく、雑音の発生はわずかである。
図6は、PONシステム50において局側装置51から発光される信号光の伝送路の途中に光増幅器を用いた場合にASEが発生している状態図である。
FIG. 6 is a state diagram in which ASE is generated when an optical amplifier is used in the transmission path of signal light emitted from the
図6(a)は、上り方向において、受信特性が良好な状態を示す図であり、図6(b)は、上り方向において、ASEが発生している状態を示す図である。図6(a)、図6(b)において、横軸は波長λを示し、縦軸は信号強度を示す。図6(b)において、信号光の波長の両側に、雑音光(図中の矢印部分)が発生している。波長幅が1nmあるいは0.1nmといった狭帯域のフィルタなどを用いてASE部分をカットすれば、受信特性が向上する。しかし、上り方向の信号光64a、64b・・・は、波長が100nmの範囲で異なることが考えられるため、信号光64a、64b・・・の夫々に対応すると100nmの広帯域が必要で受信特性の向上に有効なフィルタは使用できない。狭帯域のフィルタを使用するためには発光される波長を制御する必要がありシステムコストが増大するという問題があった。従って、複数の加入者側装置52a、52b・・・から発光される信号光64a、64b・・・の局側装置51の受光素子56による良好な受信感度を得るためには、ASEの影響を考慮しなければならないという問題があった。
FIG. 6A is a diagram illustrating a state in which reception characteristics are good in the uplink direction, and FIG. 6B is a diagram illustrating a state in which ASE is occurring in the uplink direction. 6A and 6B, the horizontal axis indicates the wavelength λ, and the vertical axis indicates the signal intensity. In FIG. 6B, noise light (arrow part in the figure) is generated on both sides of the wavelength of the signal light. If the ASE portion is cut using a narrow band filter having a wavelength width of 1 nm or 0.1 nm, the reception characteristics are improved. However, since the
さらに、上り方向において複数の加入者側装置52a、52b・・・付近に光増幅器を設置する場合、システムコストの増大を招くという問題があった。
Further, when an optical amplifier is installed in the vicinity of the plurality of subscriber-
さらに、上り方向において伝送路の分岐素子55c、55c・・・付近夫々に光増幅器を設置する場合、光伝送路に電源が必要になり、システムコストの増大を招くという問題があった。従って、光増幅器を用いることなく、複数の加入者側装置52a、52b・・・から伝送される信号光64a、64b・・・の局側装置51による受信感度を良好にする光受信装置の開発が望まれていた。
Further, when an optical amplifier is installed in the vicinity of the
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、局側装置及び複数の加入者側装置の間に設置された複数の第2の分岐素子及び局側装置の第1の分岐素子を接続する複数の第1の導光体の伝送路途中夫々に複数の統合・分離手段を設け、複数の統合・分離手段及び局側装置の受光素子を複数の第3の導光体によって接続することにより、複数の加入者側装置夫々の第2の発光素子から発光された第2の信号光が、局側装置の第1の分岐素子を介さずに、局側装置の第2の受光素子によって受光される光通信システム及び該システムを構成する局側の光通信装置を提供することを目的とする。
なお、統合とは波長または伝送方向が異なる光信号を混合すること、分離とは1芯の導光体で伝送される波長または伝送方向が異なる光信号を別々の導光体に分割することを示す。統合・分離手段としては、例えばWDMフィルタまたはサーキュレータなどで実施できる。
The present invention has been made in view of such circumstances, and includes a plurality of second branch elements installed between a station-side apparatus and a plurality of subscriber-side apparatuses and a first branch element of the station-side apparatus. A plurality of integration / separation means are provided in the middle of the transmission paths of the plurality of first light guides to be connected, and the plurality of integration / separation means and the light receiving elements of the station side device are connected by the plurality of third light guides. Thus, the second signal light emitted from the second light emitting element of each of the plurality of subscriber side devices does not pass through the first branch element of the station side device, and the second light receiving element of the station side device. It is an object of the present invention to provide an optical communication system that receives light and a station-side optical communication apparatus that constitutes the system.
Note that integration refers to mixing optical signals with different wavelengths or transmission directions, and separation refers to dividing optical signals with different wavelengths or transmission directions transmitted by a single core light guide into separate light guides. Show. As the integration / separation means, for example, a WDM filter or a circulator can be used.
また、本発明は、複数の第3の導光体の出射部及び第2の受光素子の間にレンズ又は光導波路を備えることにより、複数の第3の導光体から出射された複数の信号光が第2の受光素子によって効率良く受光される光通信システムを提供することを目的とする。 In addition, the present invention provides a plurality of signals emitted from the plurality of third light guides by providing a lens or an optical waveguide between the emission portions of the plurality of third light guides and the second light receiving elements. An object is to provide an optical communication system in which light is efficiently received by a second light receiving element.
さらにまた、本発明は一方向への通信に関連する分岐素子を低減することで、同方向での損失が少ない双方向の光通信システムを提供することを目的とする。 Still another object of the present invention is to provide a bi-directional optical communication system with less loss in the same direction by reducing branch elements related to communication in one direction.
本発明の光通信システムは、第1の信号光を発光する第1の発光素子及び第1の信号光を複数の第1の導光体に分岐する第1の分岐素子を備える局側装置と、複数の加入者宅夫々に設置され、第2の信号光を発光する第2の発光素子及び第1の信号光を受光する第1の受光素子を備える加入者側装置と、前記局側装置及び複数の加入者側装置の間に配置され、前記複数の第1の導光体によって前記第1の分岐素子と接続され、複数の第2の導光体によって前記複数の加入者側装置と接続された複数の第2の分岐素子とを備え、前記局側装置は、前記複数の第2の信号光を受光する第2の受光素子をさらに備え、前記局側装置及び複数の加入者側装置の間で双方向通信を行う光通信システムにおいて、前記複数の第1の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第3の導光体によって前記第2の受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、該複数の統合・分離手段は、前記第1の信号光及び第2の信号光を統合・分離して、前記第1の信号光を前記複数の第2の分岐素子に送り、前記複数の第2の分岐素子を介して伝送された前記第2の信号光を前記複数の第3の導光体に導くようにしてあることを特徴とする。 An optical communication system according to the present invention includes a station-side apparatus including a first light-emitting element that emits first signal light and a first branch element that branches the first signal light into a plurality of first light guides. A subscriber-side device that is installed in each of a plurality of subscriber homes and includes a second light-emitting element that emits a second signal light and a first light-receiving element that receives the first signal light; and the station-side device And the plurality of subscriber-side devices, connected to the first branch element by the plurality of first light guides, and the plurality of subscriber-side devices by the plurality of second light guides. A plurality of second branch elements connected to each other; and the station side device further includes a second light receiving element that receives the plurality of second signal lights, and the station side device and the plurality of subscriber sides in an optical communication system for performing bidirectional communication between devices, prior Symbol plurality of first light guide body each transmission path during the And a plurality of integrating / separating means connected to the second light receiving element by a plurality of third light guides, wherein the plurality of integrating / separating means comprise the first signal light and the second signal light. Signal light is integrated / separated, the first signal light is sent to the plurality of second branch elements, and the plurality of second signal lights transmitted through the plurality of second branch elements are sent to the plurality of second branch elements. It is characterized by being guided to the third light guide.
本発明の光通信装置は、第1の信号光を発光する発光素子、第1の信号光を複数の第4の導光体に分岐する分岐素子及び、装置外で発光され、前記第4の導光体を介して各々導光される複数の第2の信号光を受光する受光素子を備える光通信装置であって、前記複数の第4の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第5の導光体によって前記受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、該複数の統合・分離手段は、前記第1の信号光及び第2の信号光を統合・分離して、前記第1の信号光を前記装置外に送出し、前記装置外からの前記複数の第2の信号光を前記複数の第5の導光体に導くようにしてあることを特徴とする。 The optical communication device of the present invention is a light emitting element that emits first signal light, a branch element that branches the first signal light into a plurality of fourth light guides, light emitted outside the apparatus, An optical communication device including a light receiving element that receives a plurality of second signal lights respectively guided through a light guide, and is connected to a transmission path of each of the plurality of fourth light guides, A plurality of integration / separation means connected to the light receiving element by a plurality of fifth light guides, wherein the plurality of integration / separation means integrates / separates the first signal light and the second signal light. and, a wherein the first signal light sent outside the device, the plurality of second signal light from outside of the device are to guide the plurality of fifth light guide To do.
本発明の光通信システムでは、下り方向において、本発明の光通信装置で構成される局側装置の第1の発光素子から発光され第1の発光素子に接続された導光体を伝送された第1の信号光が、導光体に接続された第1の分岐素子によって複数の第1の導光体に分岐される。複数の第1の導光体の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段は、第1の信号光及び複数の加入者側装置から発光された第2の信号光を波長の違いによって分離し、第1の信号光を複数の第1の導光体に伝送させ、上り方向の第2の信号光を複数の第3の導光体に伝送させる。第1の信号光は、複数の第1の導光体に接続された複数の第2の分岐素子によって分岐され、複数の第2の導光体夫々に接続された複数の加入者側装置夫々の第1の受光素子によって受光される。 In the optical communication system of the present invention, in the downstream direction, light is emitted from the first light emitting element of the station side device configured by the optical communication apparatus of the present invention and transmitted through the light guide connected to the first light emitting element. The first signal light is branched into a plurality of first light guides by the first branch element connected to the light guide. The plurality of integrating / separating means connected in the middle of the transmission paths of the plurality of first light guides are configured to convert the first signal light and the second signal light emitted from the plurality of subscriber-side devices according to the difference in wavelength. The first signal light is transmitted to the plurality of first light guides, and the second signal light in the upward direction is transmitted to the plurality of third light guides. The first signal light is branched by a plurality of second branch elements connected to the plurality of first light guides, and each of the plurality of subscriber side devices connected to each of the plurality of second light guides. Is received by the first light receiving element.
また、本発明の光通信システムでは、上り方向において、複数の加入者側装置夫々の第2の発光素子から発光された第2の信号光が、第2の発光素子夫々に接続された複数の第2の導光体を伝送されて、複数の第2の導光体に接続された複数の第2の分岐素子を介して、複数の第2の分岐素子に接続された複数の第1の導光体を伝送される。複数の第1の導光体の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段は、第2の信号光を局側装置の第1の分岐素子を介さずに、複数の統合・分離手段に接続された複数の第3の導光体を伝送させる。第2の信号光は、複数の第3の導光体に接続された局側装置の第2の受光素子によって受光される。 In the optical communication system of the present invention, in the upstream direction, the second signal light emitted from the second light emitting elements of each of the plurality of subscriber side devices is connected to the plurality of second light emitting elements. The plurality of first light beams transmitted through the second light guide and connected to the plurality of second branch elements via the plurality of second branch elements connected to the plurality of second light guide bodies. Transmitted through the light guide. The plurality of integration / separation means connected in the middle of the transmission paths of the plurality of first light guides are a plurality of integration / separation means without passing the second signal light through the first branch element of the station side device. And transmitting a plurality of third light guides connected to. The second signal light is received by the second light receiving element of the station side device connected to the plurality of third light guides.
本発明の光通信システムは、前記複数の第3の導光体の出射部及び第2の受光素子の間にレンズ又は光導波路を備えることを特徴とする。
本発明の光通信システムでは、複数の第3の導光体から出射された複数の信号光が、レンズ又は光導波路によって収束され、収束された複数の信号光が、受光素子によって受光される。
The optical communication system of the present invention is characterized in that a lens or an optical waveguide is provided between the emitting portions of the plurality of third light guides and the second light receiving element.
In the optical communication system of the present invention, the plurality of signal lights emitted from the plurality of third light guides are converged by the lens or the optical waveguide, and the converged signal lights are received by the light receiving element.
本発明の光通信システムは、局側装置と、複数の加入者宅夫々に設置される複数の加入者側装置とを備え、前記局側装置から一の分岐素子が複数の導光体に接続され、該複数の導光体が各々、複数の分岐素子夫々に接続され、該複数の分岐素子が各々、さらに他の複数の導光体に分岐接続される構成を含み、前記他の複数の導光体の先に直接的に又は間接的に前記加入者側装置が接続される光経路にて、少なくとも前記構成を共用して双方向通信を行う光通信システムにおいて、前記複数の加入者側装置から前記局側装置への通信に係る経路は、前記複数の導光体から前記一の分岐素子を介さずに前記局側装置へ接続されていることを特徴とする。 An optical communication system of the present invention includes a station-side device and a plurality of subscriber-side devices installed in a plurality of subscriber homes, and one branch element from the station-side device is connected to a plurality of light guides. Each of the plurality of light guides is connected to each of a plurality of branch elements, and each of the plurality of branch elements is further branched and connected to a plurality of other light guides. In an optical communication system that performs bidirectional communication by sharing at least the configuration in an optical path in which the subscriber side device is connected directly or indirectly to the tip of a light guide, the plurality of subscriber sides A path related to communication from a device to the station side device is connected to the station side device from the plurality of light guides without passing through the one branch element .
本発明による光通信システムでは、加入者側装置から局側装置への通信の際には、複数の導光体から夫々から、最も局側装置よりの一の分岐素子を介さずに、受光素子で複数の導光体から出射された複数の信号光を受信するので、光が分岐する方向への通信にかかわる分岐素子の段数よりも、光が混合される方向への通信にかかわる分岐素子の段数を少なくできる。
受光素子で光の統合・分離が1段分行われるので、本発明による光通信システムでは、光が分岐する方向への通信にかかわる分岐素子の段数よりも、光が統合・分離される方向への通信にかかわる分岐素子の段数が1段分少ない。
In the optical communication system according to the present invention, at the time of communication from the subscriber-side device to the station-side device, the light-receiving element is transmitted from each of the plurality of light guides without passing through one branch element from the most station-side device. Since a plurality of signal lights emitted from a plurality of light guides are received, the number of branching elements related to communication in the direction in which light is mixed is larger than the number of stages of branching elements related to communication in the direction in which light branches. The number of steps can be reduced.
Since light is integrated / separated by one stage in the light receiving element, in the optical communication system according to the present invention, the direction in which light is integrated / separated is larger than the number of stages of branching elements involved in communication in the direction in which light is branched. The number of branch elements involved in communication is one stage less.
上述の受光素子は光電変換素子であっても、光増幅素子であっても良い。 The light receiving element described above may be a photoelectric conversion element or an optical amplification element.
光電変換素子である場合は電気信号の出力が得られる。光増幅素子の場合は増幅された信号光が出力となるので、光中継装置としての利用が可能となる。 In the case of a photoelectric conversion element, an electric signal output can be obtained. In the case of an optical amplifying element, amplified signal light is output, so that it can be used as an optical repeater.
本発明の光中継装置は、相互に逆方向に伝送すべき第1,第2の信号光を中継する装置において、一方から入力した第1の信号光を複数の第6の導光体に分岐する分岐素子と、複数の第6の導光体夫々の伝送路途中に接続され、第1の信号光を他方へ出力すると共に、他方からの複数の第2の信号光をそれぞれに入力する複数の統合・分離手段と、該複数の統合・分離手段それぞれから出力される第2の信号光を複数の第7の導光体を介して入力するように光学的に結合された光増幅素子と、該光増幅素子によって増幅された第2の信号光を前記一方へ出力する出力手段とを備えることを特徴とする。 The optical repeater of the present invention is a device for relaying first and second signal lights to be transmitted in opposite directions, and branches the first signal light input from one to a plurality of sixth light guides A plurality of branching elements that are connected to the transmission path of each of the plurality of sixth light guides and that output the first signal light to the other and a plurality of second signal lights from the other respectively. And a light amplifying element optically coupled so as to input the second signal light output from each of the plurality of integration / separation means via the plurality of seventh light guides. characterized that you and output means for outputting a second signal light amplified by the optical amplifier element to said one.
本発明の光中継装置では、第1の信号光は分岐素子及び統合・分離手段経由で出力されていく。一方、複数の第2の信号光は、統合・分離手段のそれぞれを経て、光増幅素子に入り、該光増幅素子で増幅されて出力される。 In the optical repeater of the present invention, the first signal light is output via the branch element and the integrating / separating means. On the other hand, the plurality of second signal lights pass through the integrating / separating means, enter the optical amplifying element, and are amplified and output by the optical amplifying element.
本発明の光中継装置は、第1の信号光及び前記光増幅素子によって増幅された第2の信号光を入力とし、第1の信号光を前記分岐素子へ与えるとともに、増幅された第2の信号光を第1の信号光の入力側へ出力する統合・分離手段を備えることを特徴とする。 The optical repeater according to the present invention receives the first signal light and the second signal light amplified by the optical amplifying element as inputs, and provides the first signal light to the branch element and the amplified second signal light. An integrating / separating means for outputting the signal light to the input side of the first signal light is provided.
本発明の光中継装置では、第1の信号光は統合・分離手段を経て前記分岐素子に入る。一方増幅された第2の信号光は前記統合・分離手段を経て第1の信号光の入力側へ出力されていく。 In the optical repeater according to the present invention, the first signal light enters the branch element through the integration / separation means. On the other hand, the amplified second signal light is output to the input side of the first signal light through the integration / separation means.
本発明にあっては、上り方向において、分岐素子による損失が低減されるため、従来であれば必要になる光増幅器及び光増幅器に起因する雑音光を除去するためのフィルタが不要になる場合が考えられる。複数の加入者側装置の発光素子から発光された複数の信号光が、局側装置の第1の分岐素子を介さずに、局側装置の受光素子によって効率良く受光される。
そして一方向又は上り方向において分岐素子が少ないことにより、損失が他方向又は下り方向より少なく、前記一方向又は上り方向側の装置の負担が軽減される。
In the present invention, since the loss due to the branching element is reduced in the upstream direction, an optical amplifier that is conventionally required and a filter for removing noise light caused by the optical amplifier may be unnecessary. Conceivable. The plurality of signal lights emitted from the light emitting elements of the plurality of subscriber side devices are efficiently received by the light receiving element of the station side device without passing through the first branch element of the station side device.
Since the number of branch elements is small in one direction or the upstream direction, the loss is less than in the other direction or the downstream direction, and the burden on the device in the one direction or the upstream direction is reduced.
また、本発明にあっては、複数の導光体を伝送された複数の信号光が、レンズ又は光導波路によって収束され、収束された信号光が、受光素子によって効率良く受光される。 In the present invention, the plurality of signal lights transmitted through the plurality of light guides are converged by the lens or the optical waveguide, and the converged signal light is efficiently received by the light receiving element.
また、本発明にあっては、複数の導光体の出射部夫々から出射された複数の信号光が、レンズによって収束されて受光素子によって効率良く受光される。 In the present invention, the plurality of signal lights emitted from the emission portions of the plurality of light guides are converged by the lens and efficiently received by the light receiving element.
また、本発明にあっては、非球面レンズにより複数の導光体の出射部夫々から出射された複数の信号光が、効率的に受光素子によって効率良く受光されるようにすることが可能である。 Further, in the present invention, it is possible to efficiently receive the plurality of signal lights emitted from the emission portions of the plurality of light guides by the aspherical lens efficiently by the light receiving element. is there.
また、本発明にあっては、複数の導光体の出射部夫々から出射された複数の信号光が、光導波路によって収束されて受光素子によって効率良く受光される。
また、本発明にあっては、複数の光導波路を出た複数の信号光の受光素子への入射光と受光素子からの反射光とが干渉せず、正確な信号の受信が行われる。
In the present invention, the plurality of signal lights emitted from the emission portions of the plurality of light guides are converged by the optical waveguide and efficiently received by the light receiving element.
In the present invention, the incident light to the light receiving element of the plurality of signal lights exiting the plurality of optical waveguides and the reflected light from the light receiving element do not interfere with each other, and an accurate signal is received.
本発明にあっては複数の信号光を増幅して中継出力することができる。また前記信号光と逆方向の信号光を複数に分岐して中継出力することができる。 In the present invention, a plurality of signal lights can be amplified and relayed out. Further, the signal light in the reverse direction to the signal light can be branched into a plurality and relayed.
以下、本発明に係る光通信システム及び光受信装置の構成をその実施の形態を示す図面を用いて説明する。 Hereinafter, the configuration of an optical communication system and an optical receiver according to the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
図1は、本発明の実施形態に係るPONシステム1の構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
PONシステム1は、局側装置11と、複数の加入者側装置12a、12b・・・と、局側装置11及び加入者側装置12a、12b・・・の間に配置された分岐素子13b、13b・・・とで構成されている。
The
局側装置11は、OLT受発光部13と、分岐素子13aと、WDMフィルタを用いてなる複数の統合・分離手段17a、17b・・・とを備える。OLT受発光部13は、信号光30aを発光する発光素子15と、複数の加入者側装置12a、12b・・・から発光される複数の信号光37a、37b・・・を受光する受光素子16とを含む。発光素子15及び分岐素子13aは、光ファイバ33によって接続されている。分岐素子13aに分岐接続された複数の光ファイバ34a、34b・・・の他端が、複数の分岐素子13b、13b・・・に接続されている。複数の分岐素子13b、13b・・・は、複数の光ファイバ35a、35b・・・によって複数の加入者側装置12a、12b・・・の複数のONU受発光部14a、14b・・・と接続されている。統合・分離手段17a、17b・・・は、複数の光ファイバ34a、34b・・・夫々の伝送路途中に接続されており、複数の光ファイバ36a、36b・・・によって、受光素子16に接続されている。
The station-
複数の加入者側装置12a、12b・・・は夫々、複数のONU受発光部14a、14b・・・を備える。複数のONU受発光部14a、14b・・・は、複数の信号光37a、37b・・・を発光する発光素子29a、29b・・・と、複数の光ファイバ35a、35b・・・を下り方向に伝送される信号光32a、32b・・・を受光する受光素子45a、45b・・・とを含む。
The plurality of subscriber-
複数の光ファイバ36a、36b・・・に連なる受光素子16は、後述する図2に示す光受信装置21を構成している。
The
下り方向において、OLT受発光部13の発光素子15から発光された信号光30aは、TDMによって連続的に伝送されている。信号光30aは、発光素子15に接続された光ファイバ33を伝送され、光ファイバ33に接続された分岐素子13aによって、信号光31a、31b・・・として複数の光ファイバ34a、34b・・・に分岐される。複数の光ファイバ34a、34b・・・夫々の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段17a、17b・・・は、信号光31a、31b・・・及び複数の加入者側装置12a、12b・・・から発光された上りの信号光37a、37b・・・を波長の違いによって分離する。信号光31a、31b・・・は、複数の光ファイバ34a、34b・・・夫々に接続された複数の分岐素子13b、13b・・・によって加入者数分だけ分岐され、複数の分岐素子13b、13b・・・に接続された複数の光ファイバ35a、35b・・・を信号光32a、32b・・・として伝送され、ONU受発光部14a、14b・・・夫々の受光素子45a、45b・・・に受光される。
In the downstream direction, the signal light 30a emitted from the
上り方向において、複数のONU受発光部14a、14b・・・夫々の発光素子29a,29b・・・から発光された信号光37a、37b・・・は、複数のONU受発光部14a、14b・・・夫々の発光素子29a,29b・・・に接続された複数の光ファイバ35a、35b・・・を伝送されて、複数の光ファイバ35a、35b・・・に接続された分岐素子13b、13b・・・を介して複数の光ファイバ34a、34b・・・に集められて伝送される。複数の光ファイバ34a、34b・・・夫々の伝送路途中に接続された複数の統合・分離手段17a、17b・・・は、信号光37a、37b・・・を、分岐素子13aを介さずに、接続された複数の光ファイバ36a、36b・・・へ伝送させる。信号光37a、37b・・・は、複数の光ファイバ36a、36b・・・に接続された受光素子16によって受光される。上り方向では、局側装置11のOLT受発光部13が、TDMAによって、複数の加入者側装置12a、12b・・・のONU受発光部14a、14b・・・夫々の発光素子29a、29b・・・から発光された信号光37a、37b・・・の送信タイミングを制御して、信号光37a、37b・・・が同時にOLT受発光部13に到達しないように制御されている。
In the upstream direction, the
図2は、光受信装置21の模式図である。図示の例は4本の光ファイバを備える物であり、図7に示すように光ファイバ36a、36b、36c、36dの出射部が、フェルール22の中心軸周りに4等配されている。フェルール22,レンズ23及び受光素子16は光軸を整合させて配置してあり、光ファイバ36a、36b、36c、36dの出射部から出射された信号光37a、37b、37c、37dがレンズ23によって受光素子16に収束されるようにしてある。受光素子16は基板21a上に取り付けられ、光ファイバ36a、36b、36c、36d、フェルール22及びレンズ23は基板21aを覆うように配したハウジング19内に取り付けてある。受光素子16が受光して光/電変換された信号は基板21aを貫通するピン24から出力される。レンズ23は適宜部材によって支持されている。
FIG. 2 is a schematic diagram of the
なお、本発明に係る光受信装置21においては、副数本の光ファイバの位置が異なるため受光素子16での受光を効率的にすることが望まれる。たとえば、受光素子16の受光面16aを複数の光ファイバの出射方向それぞれに向けた多面構成にするのがよい。
In the
また、レンズ23として非球面レンズを使用するのも有効である。
光ファイバ36a、36b、36c、36dの出射部から出射された信号光37a、37b、37c、37dは、各光ファイバ36a、36b、36c、36dの開口率に従って拡散するために、必ずしも全ての光ファイバから出射された信号光がレンズ23に集光されない。数100Mbps以上の高速通信においては受光素子16の容量が問題になって受光面16aの面積が限られる上、低パワーの信号光でも誤りなく受信できるような感度が求められる。このような場合、非球面レンズを使用するのがよい。非球面レンズは、レンズの中央部と周辺部とで曲率を変えて非球面としたレンズである。全ての光ファイバ36a、36b、36c、36dの出射部から出射された信号光37a、37b、37c、37dがレンズ23に入り、かつ経路上の収差がほとんどないように設計した非球面レンズを使用して、出射部・レンズ・受光面の配置をする。出射された信号光37a、37b、37c、37dが非球面レンズをとおり、焦点付近にある受光面16a内に集光させる。焦点付近ではビームの幅が小さいため、ビームの一部が受光面16aの外側に照射されず、狭い受光面積内に信号光を集光できる。これにより単一の光ファイバをレンズで受光素子に収束受光させる場合と同等の受光が可能となる。
It is also effective to use an aspheric lens as the
Since the
図3は、本発明の光受信装置20の他の実施の形態を示す模式図である。この光受信装置20は光導波路を用いたものである。PLC基板20aの内部又は上面には受光素子16が形成されており、受光素子16の受光面に一端部を位置させ、受光素子16から最遠にある基板端面に他端部を位置させた複数本(ここでは4本)の光導波路38a、38b、38c、38dが形成されている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the
光導波路38a、38b、38c、38dの前記他端部には光ファイバ36a、36b、36c、36dの出射部が正対されている。受光素子16の受光面に対する光導波路38a、38b、38c、38dの角度は、光ファイバ36a、36b、36c、36dの出射光が受光面で反射して、他の光ファイバ36a、36b、36c、36dに入射しないように定めてある。
The other ends of the
なお、上述の実施形態では受光素子16をPLC基板20aに形成したが、光導波路38a、38b、38c、38dを一縁から対向する他縁まで形成し、受光素子16を光導波路38a、38b、38c、38dの光出射部に位置せしめる構成にしても良い。
また受光素子と光導波路との間にレンズを介装して集光効率を高めるのが好ましい。
In the above-described embodiment, the
In addition, it is preferable to increase the light collection efficiency by interposing a lens between the light receiving element and the optical waveguide.
本発明の光受信装置の受光素子は上述のごとき光電変換素子に限らず、入射した信号光を増幅する光増幅素子で構成しても良い。この場合は光受信装置は光増幅装置として機能することになる。
すなわち半導体光増幅素子の入力端に対して複数の導光体又は光導波路からの信号光を光増幅素子の活性層内に集光させることで単一の光ファイバをレンズで光増幅素子の活性層に収束受光させる場合と同等の受光が可能となる。このような光増幅装置を用いて構成した光中継装置を介在させることで送信装置から受信装置までの伝送距離を延長することが可能になる。
The light receiving element of the optical receiving apparatus of the present invention is not limited to the photoelectric conversion element as described above, but may be constituted by an optical amplifying element that amplifies incident signal light. In this case, the optical receiving device functions as an optical amplifying device.
That is, the signal light from a plurality of light guides or optical waveguides is focused on the active layer of the optical amplifying element with respect to the input end of the semiconductor optical amplifying element, thereby activating the optical amplifying element with a lens by using a single optical fiber It is possible to receive light equivalent to the case where the light is converged on the layer. By interposing an optical repeater configured using such an optical amplifying device, it is possible to extend the transmission distance from the transmitting device to the receiving device.
図4は、前述のような光増幅装置70を用いてなる光中継装置10を局側装置11と加入者側装置12a、12b・・・との間に介装した光通信システムの構成を示す模式図である。光中継装置10は局側装置11のOLT受発光部13から出力された信号光を受光して公知の光増幅器71へ与えると共に、本実施の形態に係る光増幅装置70の出力光をOLT受発光部13へ与えるWDMフィルタからなる統合・分離手段17を備えている。光増幅器71の出力は分岐素子13aで分岐され、複数の光ファイバ34a、34b・・・のそれぞれに介装したWDMフィルタからなる統合・分離手段17a、17b・・・を経て加入者側装置12a、12b・・・へ向かう。
加入者側装置12a、12bからの信号光は、統合・分離手段17a、17b・・・から、複数の光ファイバ36a、36b・・・それぞれを介して光増幅装置70に入力される。ここで効率の良い集光がなされ、増幅されて局側装置11側へ送られる。
FIG. 4 shows the configuration of an optical communication system in which the
Signal light from the
11 局側装置
12a、12b 加入者側装置(ONU)
13 OLT受発光部
13a、13b 分岐素子
14a、14b ONU受発光部
15、29a、29b 発光素子
16、45a、45b 受光素子
17a、17b 統合・分離手段
20、21 光受信装置
23 レンズ
34a、34b、35a、35b、36a、36b 光ファイバ(導光体)
38a、38b、38c、38d 光導波路
11
13 OLT light emitting / receiving
38a, 38b, 38c, 38d Optical waveguide
Claims (6)
複数の加入者宅夫々に設置され、第2の信号光を発光する第2の発光素子及び第1の信号光を受光する第1の受光素子を備える加入者側装置と、
前記局側装置及び複数の加入者側装置の間に配置され、前記複数の第1の導光体によって前記第1の分岐素子と接続され、複数の第2の導光体によって前記複数の加入者側装置と接続された複数の第2の分岐素子と
を備え、
前記局側装置は、
前記複数の第2の信号光を受光する第2の受光素子をさらに備え、
前記局側装置及び複数の加入者側装置の間で双方向通信を行う光通信システムにおいて、
前記複数の第1の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第3の導光体によって前記第2の受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、
該複数の統合・分離手段は、
前記第1の信号光及び第2の信号光を統合・分離して、
前記第1の信号光を前記複数の第2の分岐素子に送り、
前記複数の第2の分岐素子を介して伝送された前記第2の信号光を前記複数の第3の導光体に導くようにしてあること
を特徴とする光通信システム。 A station-side apparatus comprising a first light emitting element that emits first signal light and a first branch element that branches the first signal light into a plurality of first light guides;
A subscriber-side apparatus that is installed in each of a plurality of subscriber homes and includes a second light-emitting element that emits a second signal light and a first light-receiving element that receives the first signal light;
Arranged between the station side device and the plurality of subscriber side devices, connected to the first branch element by the plurality of first light guides, and the plurality of subscriptions by the plurality of second light guides. A plurality of second branch elements connected to the person side device,
The station side device
A second light receiving element for receiving the plurality of second signal lights;
In an optical communication system that performs bidirectional communication between the station side device and a plurality of subscriber side devices ,
Before SL is connected to the plurality of first light guides each transmission path in the middle, with a plurality of integration and separation means connected to said second light receiving element by a plurality of third light guide,
The plurality of integration / separation means are:
Integrating and separating the first signal light and the second signal light;
Sending the first signal light to the plurality of second branch elements;
An optical communication system, wherein the second signal light transmitted through the plurality of second branch elements is guided to the plurality of third light guides.
前記複数の加入者側装置から前記局側装置への通信に係る経路は、前記複数の導光体から前記一の分岐素子を介さずに前記局側装置へ接続されていること
を特徴とする光通信システム。 A station-side device and a plurality of subscriber-side devices installed in each of a plurality of subscriber homes, wherein one branch element from the station-side device is connected to the plurality of light guides, and the plurality of light guides Each of the plurality of branch elements is connected to each of the plurality of branch elements, and each of the plurality of branch elements is further branched and connected to a plurality of other light guides. In an optical communication system that performs bidirectional communication by sharing at least the above-described configuration in an optical path to which the subscriber side device is connected to
A path related to communication from the plurality of subscriber side devices to the station side device is connected to the station side device from the plurality of light guides without passing through the one branch element. Optical communication system.
前記複数の第4の導光体夫々の伝送路途中に接続され、複数の第5の導光体によって前記受光素子に接続された複数の統合・分離手段を備え、
該複数の統合・分離手段は、
前記第1の信号光及び第2の信号光を統合・分離して、
前記第1の信号光を前記装置外に送出し、
前記装置外からの前記複数の第2の信号光を前記複数の第5の導光体に導くようにしてあること
を特徴とする光通信装置。 A light emitting element that emits the first signal light, a branch element that branches the first signal light into a plurality of fourth light guides, and a light emitted outside the apparatus and guided through the fourth light guide, respectively. An optical communication device including a light receiving element that receives a plurality of second signal lights to be emitted,
A plurality of integration / separation means connected to the light receiving elements by a plurality of fifth light guides, connected in the middle of the transmission paths of the plurality of fourth light guides,
The plurality of integration / separation means are:
Integrating and separating the first signal light and the second signal light;
Sending the first signal light out of the device ;
Optical communication device characterized by said plurality of second signal light from outside of the device are to guide the light guide of the plurality of fifth.
一方から入力した第1の信号光を複数の第6の導光体に分岐する分岐素子と、
複数の第6の導光体夫々の伝送路途中に接続され、第1の信号光を他方へ出力すると共に、他方からの複数の第2の信号光をそれぞれに入力する複数の統合・分離手段と、
該複数の統合・分離手段それぞれから出力される第2の信号光を複数の第7の導光体を介して入力するように光学的に結合された光増幅素子と、
該光増幅素子によって増幅された第2の信号光を前記一方へ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする光中継装置。 In the device for relaying the first and second signal lights to be transmitted in the opposite directions,
A branch element that branches the first signal light input from one side into a plurality of sixth light guides;
A plurality of integrating / separating means connected in the middle of the transmission paths of the plurality of sixth light guides to output the first signal light to the other and to input the plurality of second signal lights from the other respectively When,
A light amplifying element optically coupled to input the second signal light output from each of the plurality of integration / separation means via the plurality of seventh light guides ;
Output means for outputting the second signal light amplified by the optical amplification element to the one side ;
Optical repeater and wherein a call with a.
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