JP5000595B2

JP5000595B2 - 光通信システムおよび光送信器

Info

Publication number: JP5000595B2
Application number: JP2008180053A
Authority: JP
Inventors: 友宏谷口; 尚也桜井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: JP2010021764A

Description

本発明は、複数波長の変調光信号を伝送する光通信システムおよびこの光通信システムに用いられる光送信器に関する。

従来の技術を用いて複数の波長の変調光信号を生成する方法について、図１８および図１９を用いて説明する。これらの方法は、主に、単一の光伝送路に複数の波長の光信号を多重して伝送し、伝送容量の拡大や、サービスラインナップ、加入者収容数の向上を実現する、いわゆる波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）システムや、周波数多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）システムと呼ばれる光通信システムに適用することが想定される。

図１８は、第１の従来技術を用いて複数波長の変調光信号を生成する構成例を示している。図中の広帯域光源は、λ１〜λＮの波長範囲で発光し、ＧＨｚオーダーの変調帯域を有する光源であり、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などで構成される。また、波長多重光合波器は、各入力ポートの光信号の所定の波長帯域だけを抽出して合波する機能を有しており、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）などで構成される。この構成で生成した複数波長光信号は、光伝送路を介して光受信器に送信され、光受信器では、光フィルタなどを用いて所望の波長チャネルの光信号だけを抽出して、データを選択的に受信することができる。

この構成によれば、光源は波長チャネル数に応じた個数（Ｎ台）だけ必要ではあるが、全て同一の特性の光源を用いることができ、また、生成する複数波長光信号の波長（周波数）間隔は、波長多重光合波器の通過特性により精密に管理できるため、異なる波長で発光するレーザ光源をＮ台用意し、それぞれ精密に波長制御する構成に比べて、構成が簡素になるという特徴がある（非特許文献１参照）。

図１９は、第２の従来技術を用いて複数波長の変調光信号を生成する構成例を示している。まず、短パルス光源から、繰り返し周期が各波長チャネルのシンボルレートＢ［Ｈｚ］に等しい短パルス光信号を出力する。ここで、波長帯域が複数波長光信号λ１〜λＮを含むような短パルス光源を用いる。この短パルス光信号は、後段に接続された分散媒質に入力される。この分散媒質は、上記短パルス光信号に含まれる波長成分が時間１／Ｂ［Ｓ］内で一様に分布するような群遅延特性を有しており、図示するように、出力において周期Ｂ［Ｈｚ］で波長が掃引されるような光信号を得ることができる。光変調器では、予め各波長チャネルの送信データ（Ｂ［ｂ／Ｓ］）を時間軸上で多重して得られたデータ信号（Ｂ×Ｎ［ｂ／Ｓ］）で、上記波長掃引光信号を変調する。この光変調により、図示するような複数波長光信号を生成することができる。

この構成によれば、単一の光源、光変調器だけを用いて複数波長光信号を生成できるため、波長チャネル数だけ光源や光変調器を設置する必要がなく、構成が簡素になるという特徴がある（非特許文献２参照）。
J.Kani,H.Kawata,K.Iwatsuki,A.Ohki and M.Sugo, "Design and demonstration of Gigabit spectrum-sliced WDM systems employing directly modulated super luminescent diodes," Optical Fiber Communication Conference(OFC),2005.Technical Digest,JWA49. M.C.Nuss,W.H.Knox and U.koren, "Scalable 32 channel chirped-pulse WDM source," Electronics Letters,vol.32,No.14,pp.1311-1312,(1996) 谷口友宏、桜井尚也、木村秀明、坪川信、"波長スイープ光ＦＤＭシステムにおける隣接チャネル干渉抑圧のための送信光スペクトル成形"、電子情報通信学会２００８年総合大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会２００８年３月５日発行、Ｂ−１０−５７、第３４０頁松尾慎治、硴塚孝明、瀬川徹、藤原直樹、柴田泰夫、八坂洋、鈴木博之、"周波数変調型ＳＳＧ−ＤＢＲレーザと波長フィルタを用いた送信素子"、電子情報通信学会２００７年ソサイエティ大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会２００７年８月２９日発行、Ｃ−４−１４、第２２０頁

本発明が対象とするような波長多重光通信システムにおいては、伝送容量やサービスラインナップを拡大するため、波長チャネル数を増やすことが望まれるが、第１の従来例では、波長チャネル数の増大に応じて、光源の台数と波長多重光合波器のポート数も増大するため、構成が複雑かつ高価になる。また、狭い波長範囲で波長チャネル数を増やすために、波長間隔が小さい高密度な波長多重伝送を行う際には、波長多重光合波器の作製が困難であり、結果として構成が高価になる。

一方、第２の従来例では、短パルス光源を安定して動作させる必要があり、構成が複雑かつ高価になる。また、短パルス光信号を波長掃引光信号に変換するために用いる分散媒質は、所定の長さの光ファイバを用いることが予想され、装置規模が大きく、構成が複雑になる。

さらに、上記２つの従来例に共通する課題として、波長チャネル数を容易に変化させられないという、波長資源利用の観点での柔軟性の低さがある。このため、設備導入の際は、予め中長期の需要を見込んで、波長チャネル数の大きな光送信器構成で初期設備投資を行うことが考えられるが、上述のように複雑なものになるため、設備導入初期の需要が小さい期間においては設備投資対効果が小さくなってしまう。第１の従来例の場合には、初期設備投資においては光源の数を小さくし、需要に応じて随時光源を追加するという方法も考えられるが、頻繁な設備投資が必要になり、これらは当然、設置作業や試験を伴うことから運用が煩雑になる。

本発明は、このような背景に行われたものであって、簡素な構成で、かつ柔軟に波長資源を運用できる光通信システムおよび光送信器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器と、該光送信器から光伝送路を介して送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出して受信する光受信器からなる光通信システムであって、前記光送信器が、所定の繰り返し周期で、所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光源と、前記波長スイープ光源の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する光変調器を備え、前記波長チャネルの数を増やすときは、前記所定の波長範囲を大きくし、前記波長チャネルの数を減らすときは、前記所定の波長範囲を小さくし、前記光受信器が、前記光送信器から送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出する光フィルタと、前記光フィルタの出力光信号を受光して、前記所定の波長チャネルのデータを再生する受光器を備える。前記光フィルタの後段に、光信号をパルス圧縮する光パルス圧縮器を備えることが好ましい。

第１の発明によれば、単一の光源と光変調器という簡素な構成で、複数波長の光信号を生成でき、かつ、波長チャネル数を制御することが可能であるため、帯域需要に応じて随時、波長資源を追加、減少するといった柔軟な運用を実現できる。

第２の発明は、複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器と、該光送信器から光伝送路を介して送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出して受信する光受信器からなる光通信システムであって、前記光送信器が、所定の繰り返し周期で、所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光源と、前記波長スイープ光源の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する光変調器を備え、前記波長チャネルの数を増やすときは、前記所定の波長範囲を大きくし、前記波長チャネルの数を減らすときは、前記所定の波長範囲を小さくし、前記光受信器が、前記光送信器から送信された光信号のうち所定の波長チャネルの近傍の波長の単一スペクトル光信号を出力するローカル光源と、前記光送信器から送信された光信号と、前記ローカル光源の出力光信号とを合波する光合波器と、前記光合波器の出力光信号を受光して、前記２つの光信号の干渉により発生するビート成分を出力する受光器と、前記受光器から出力された前記ビート成分に含まれるデータを再生する電気復調器を備える。前記電気復調器内に、電気信号をパルス圧縮する電気パルス圧縮器を備えることが好ましい。

第２の発明によれば、第１の発明と同様、簡素な構成で、かつ波長資源の観点で柔軟な運用を実現できる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記波長スイープ光源が、前記所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、時間に対する波長変化が一定になるように光信号を出力し、前記光変調器が、前記複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なるパルス幅を有する変調信号により変調する。

第３の発明によれば、第１および第２の発明と同様、簡素な構成で複数波長の光信号を生成でき、かつ、送信する光信号全体のパワーの各波長チャネルへの配分を制御することが可能で、光信号パワーが異なる複数の波長チャネル群を生成することができる。

第４の発明は、第１または第２の発明において、前記波長スイープ光源が、前記所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、時間に対する波長変化がそれぞれ異なるように光信号を出力し、前記光変調器が、前記複数のタイムスロットにおいて、一定のパルス幅を有する変調信号により変調する。

第４の発明によれば、第１および第２の発明と同様、簡素な構成で複数波長の光信号を生成でき、かつ、各波長チャネルの波長帯域、すなわち周波数チャープ量が異なる複数の波長チャネル群を生成することができる。

第５の発明は、第１または第２の発明において、前記光変調器は、前記所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なる変調形式で変調する。

第５の発明によれば、第１および第２の発明と同様、簡素な構成で複数波長の光信号を生成でき、かつ、各波長チャネルの伝送帯域が異なる複数の波長チャネル群を生成することができる。

第６の発明は、第１ないし第５のいずれかの発明において、前記光送信器が、前記波長スイープ光源と前記光変調器で構成される光送信装置を複数備え、前記複数の光変調器の出力光信号を合波して光伝送路に出力する波長多重光合波器を備え、前記複数の波長スイープ光源は、それぞれ異なる波長帯の光信号を出力する。

第６の発明によれば、単一の光源では実現できない広い波長範囲で、複数波長の光信号を生成し、波長資源の観点で柔軟な運用を実現できる。

第７の発明は、複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器であって、所定の繰り返し周期で、所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光源と、前記波長スイープ光源の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する光変調器を備え、前記波長チャネルの数を増やすときは、前記所定の波長範囲を大きくし、前記波長チャネルの数を減らすときは、前記所定の波長範囲を小さくする。

第７の発明によれば、単一の光源と光変調器という簡素な構成で、複数波長の光信号を生成でき、かつ、波長チャネル数を制御することが可能であるため、帯域需要に応じて随時、波長資源を追加、減少するといった柔軟な運用を実現できる。

以上説明したように、本発明は、単一の光源と光変調器を用い、光源に波長掃引信号を印加して周波数変調することで、簡素な光送信器構成で複数波長の光信号を生成することができる。
さらに、本発明は、光源に入力する波長掃引信号と光変調器に入力する変調信号を調整することで、波長チャネル数の制御、光信号パワーの配分、変調形式の制御が可能であるため、柔軟な運用を実現でき、設備投資対効果の観点で有用である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の光通信システムの第１の実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。第１の実施形態に係る光通信システムは、複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器と、光送信器から光伝送路を介して送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出して受信する光受信器により構成される。図１は、本発明の第１の実施形態における光送信器の構成例と、各構成部分における出力信号を示している。光送信器は、光部品として、レーザ光源（波長スイープ光源）１１と、光変調器１２と、波長掃引信号発生器１３と、波長掃引信号振幅調整器１４と、変調信号発生器１５とを有している。波長掃引信号発生器１３から出力された所定の繰り返し周期（１／Ｂ：各波長チャネルのシンボル長に等しい）を有するランプ波形状の信号を、所定の信号振幅になるよう波長掃引信号振幅調整器１４で調整して、レーザ光源１１に入力する。これにより、レーザ光源１１は、所定の繰り返し周期（１／Ｂ）で所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光を生成できる。上記の波長掃引信号振幅調整器１４は、上記のランプ波形状の波長掃引信号の振幅を調整し、所望の波長帯、波長スイープ量を有する光信号を生成するために用いられるものであり、例えば、バイアスティなどで交流成分と直流成分とを分離し、交流成分振幅を調整することで波長スイープ量を制御すると同時に、直流成分を調整することで発光する波長帯を制御する、といった方法が考えられる。

また、上記のレーザ光源１１としては、例えば、単一スペクトルの光信号を生成する分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）レーザを用いて、レーザの発振波長が印加電流に応じて変化するチャープ現象を用いて、波長スイープ光を生成する方法が考えられる。これにより、数ＧＨｚ程度の繰り返し周期で、数１０ＧＨｚの波長スイープ範囲を得ることができる。また、この場合、波長スイープと同時に強度変動も生じてしまうため、必要に応じて、レーザ光源１１の後段において利得飽和領域で動作させた半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）などを用いて、上記の強度変動成分を抑圧することも有用である（非特許文献３参照）。
また、より高速かつ広帯域な波長スイープを生成するために、分布反射型（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）レーザの位相調整領域に上記の波長掃引信号を印加する方法も考えられる（非特許文献４参照）。

変調信号発生器１５は、送信する複数波長チャネルのデータを時間軸上で多重した信号を発生し、光変調器１２に出力する。光変調器１２は、レーザ光源１１の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する。ここで、変調信号発生器１５の出力信号と、波長スイープ光を時間的に同期させることで、図１に示すように、複数波長（図１ではチャネル数Ｎ）の変調光信号を一括で生成することができる。

図２に、本発明の第１の実施形態における光受信器の構成例を示す。光受信器は、光フィルタ２１と、受光器２３と、ローパスフィルタ２４とを有している。光フィルタ２１は、光伝送路を介して、光送信器から送信された複数波長光信号のうち、所望の波長チャネルだけを抽出する。これにより、上記の所望のチャネルのデータを選択的に受信することができる。この光フィルタ２１の通過特性として、あらかじめ設定された特性に固定されたもの、あるいは可変性を有するものが考えられる。受光器２３は、光フィルタ２１の出力光信号を受光して、所定の波長チャネルのデータを再生する。この際、良好な受信特性が得られるよう必要に応じて、ローパスフィルタ２４を用いて、雑音帯域を制限する。

また、光受信器は、光フィルタ２１の後段に光パルス圧縮器２２を設置し、周波数チャープした光信号をパルス圧縮することで、図示するように非常にピーク振幅の大きい短パルスを得ることも可能である。この場合、データパルスの振幅値が最大になるタイミングで閾値判定することで、高感度受信することができる。このような光パルス圧縮器２２としては、グレーティング間隔がチャープ状に配置されたチャープ型ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）フィルタなどの分散媒質を用いることが考えられる。

第１の実施形態の構成では、波長掃引信号の信号振幅を調整することで、波長スイープ光の波長範囲を制御することが可能であり、所望の波長チャネル数に応じて、波長スイープ範囲を設定し、かつ、時間軸多重する変調信号を生成することで、送信する波長多重光信号の波長チャネル数を変化させることが可能である。これにより、例えば、図３に示すように、装置導入初期のサービスラインナップが少ない、または加入者数が少ないといった帯域需要が小さいときには、波長スイープ範囲を小さく設定して波長チャネル数（時間軸上で多重するデータ数）を抑え、帯域需要が大きくなってきた際には、多くの波長資源を供給するために波長スイープ範囲を大きく設定して波長チャネル数（時間軸上で多重するデータ数）増やすという柔軟な運用手法を実現できる。このように、単一の光源と光変調器で構成される簡素な構成の光送信器を１度設置すれば、追加の設備投資を実施することなく、中長期の需要に対応できるため、非常に高い設備投資対効果が得られる。

（第２の実施形態）
本発明の光通信システムの第２の実施形態について、図４を用いて説明する。第２の実施形態に係る光通信システムは、複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器と、光送信器から光伝送路を介して送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出して受信する光受信器により構成される。第２の実施形態における光送信器の構成は、図１に示す第１の実施形態における光送信器と同様のものである。図４に、第２の実施形態における光受信器の構成例と、光受信器を構成する電気復調器の構成例を示す。図４に示す光受信器は、光合波器３１と、ローカル光源３２と、受光器３３と、電気復調器３４とを有している。光受信器は、コヒーレント光技術を用いて所定の波長チャネルのデータを受信する。ローカル光源３２は、光送信器から送信された光信号のうち所望の波長チャネルの近傍の波長の単一スペクトル光信号を出力する。光合波器３１は、光送信器から送信された複数波長光信号と、ローカル光源３２から出力されるローカル光を合波して、受光器３３に出力する。ここで、ローカル光の波長が所望の波長チャネルの近傍に設定されているので、受光器３３は、上記所望の波長チャネルの光信号とローカル光との干渉によりビート成分を出力する。電気復調器３４は、受光器３３から出力されたビート成分信号を復調することで、ビート成分に含まれる上記所望の波長チャネルのデータを再生する。

電気復調器３４の構成としては、例えば、図４に示すように、受光器出力のビート成分のうち所望の帯域の成分だけを抽出するバンドパスフィルタ３５と、増幅器３７と、さらに増幅器出力信号を包絡線検波もしくは自乗検波するダイオードディテクタ３８と、雑音帯域を制限するローパスフィルタ３９等で構成することが考えられる。この構成によれば、光送信器の光変調器における変調形式として強度変調を用いた場合に、データの復調を実現できる。

また、バンドパスフィルタ３５の後段に電気パルス圧縮器３６を設置し、周波数チャープした電気信号をパルス圧縮することで、図示するように非常にピーク振幅の大きい短パルスを得ることも可能である。この場合、データパルスの振幅値が最大になるタイミングで閾値判定することで、高感度受信することができる。このような電気パルス圧縮器３６としては、櫛形電極間隔がチャープ状に配置されたチャープ型表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタなどを用いることが考えられる。

第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様、柔軟に波長資源を運用できるため、高い設備投資対効果が得られる。

第１および第２の実施形態を適用する光通信システムの構成例としては、例えば、図５に示すように、光送信器からの光信号がそれぞれ１芯の光伝送路を介して複数の光受信器に接続されたシングルスター（ＳＳ）方式や、図６に示すように、光伝送路途中に設置された光分岐器を介して、光伝送路の一部を共有しつつ複数の光受信器が接続されたパッシブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）方式が考えられる。また、図７に示すように、光伝送路途中にＷＤＭフィルタを設置し、波長によって異なる経路で光信号が伝送されるＷＤＭ−ＰＯＮ方式も考えられる。この場合、光フィルタは、１つの出力ポート毎に１波ずつ分波するもの、もしくは、複数波長（波長群）単位で分波するものが考えられる。

（第３の実施形態）
本発明の光通信システムの第３の実施形態について、図８、図９および図１０を用いて説明する。第３の実施形態では、光送信器および光受信器の構成は、第１および第２の実施形態と同様のものであるが、光変調器に入力する変調信号に特徴がある。第３の実施形態では、光源１１は、所定の繰り返しの１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、時間に対する波長変化が一定になるように光信号を出力し、光変調器１２は、複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なるパルス幅を有する変調信号により変調する。

図８は、レーザ光源から出力される光信号を示しており、図９は、光変調器から出力される光信号を示している。図８では、１周期内に２つのタイムスロット（タイムスロット１、タイムスロット２）を有し、タイムスロット１のパルス幅が、タイムスロット２に比べて大きくなるように変調信号を制御する例を示している。このような光変調により、タイムスロット１においては、より長い時間幅のパルスを生成しているため、各波長チャネルの光信号のパワーがタイムスロット２に比べて大きくなる。すなわち、図９中の波長群１（λ１〜λＫ）に属する波長チャネルの光信号を、波長群２（λ（Ｋ＋１）〜λＮ）に属する波長チャネルの光信号に比べて大きなパワーで送信することが可能である。

第３の実施形態は、例えば、図１０に示すような光通信システムに適用される。図中の波長フィルタは、波長群１（λ１〜λＫ）の光信号と、波長群２（λ（Ｋ＋１）〜λＮ）の光信号を分波する特性を有しており、波長群１の光信号を波長フィルタ後段の長距離光伝送路を介して遠方の光受信器に送信する一方で、波長群２の光信号は、波長フィルタから近傍に設置された光受信器に送信する。このように、伝送損失が大きい遠方の光受信器に、光信号パワーが大きい波長群を送信すると同時に、伝送損失が小さい近傍の光受信器には、光信号パワーが小さい波長群を割り当てることとなり、第１および第２の実施形態のように、全ての波長チャネルの光信号パワーが同一の場合に比べて、光送信器から送信する全体の光パワーを、光受信器に効率よく分配することができる。

また、光信号の波長帯域に注目すると、波長群１の光信号は、波長群２に比べて波長帯域が大きい、すなわち周波数チャープ量が大きくなっている。上述のように、光パルス圧縮器もしくは電気パルス圧縮器を用いた高感度受信を行う場合には、より周波数チャープ量が大きい波長群１の光信号の方が受信感度に優れており、伝送損失の大きな遠方の光受信器にも良好な品質で伝送することができると考えられる。

なお、図８および図９では、１周期内に２種のタイムスロットが混在した例について説明したが、３種以上のタイムスロットを混在させて、複数の波長群への光信号パワー配分をより精細に行うことも考えられる。

（第４の実施形態）
本発明の光通信システムの第４の実施形態について、図１１および図１２を用いて説明する。第４の実施形態では、光送信器および光受信器の構成は、第１および第２の実施形態と同様のものであるが、光送信器において生成する波長スイープ光の波長スイープ特性に特徴がある。第４の実施形態では、レーザ光源１１は、所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、時間に対する波長変化がそれぞれ異なる特性となるように光信号を出力し、光変調器１１は、複数のタイムスロットにおいて、一定のパルス幅を有する変調信号により変調する。

図１１は、レーザ光源から出力される光信号を示しており、図１２は、光変調器から出力される光信号を示している。第４の実施形態においては、１周期内の複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なる波長スイープ特性を有するように波長掃引信号を制御する。図１１では、１周期内に２つのタイムスロット（タイムスロット１、タイムスロット２）を有し、タイムスロット１では時間に対する波長変化が大きく、タイムスロット２では変化が小さい場合について示している。光変調器においては、全てのタイムスロットで一定のパルス幅の変調信号で変調する。このような光変調により、図１２中の波長群１（λ１〜λＫ）に属する波長チャネルの光信号を、波長群２（λ（Ｋ＋１）〜λＮ）に属する波長チャネルの光信号に比べて平均光信号パワーは等しいが、より大きな波長帯域、すなわち周波数チャープ量で送信することが可能である。この場合、上述のように、光パルス圧縮器もしくは電気パルス圧縮器を用いた高感度受信を行うことで、より周波数チャープ量が大きい波長群１の光信号の方が受信感度に優れており、伝送損失の大きな遠方の光受信器にも良好な品質で伝送することができると考えられる。

第４の実施形態も、第３の実施形態同様、図１０に示すような光通信システムへの適用が考えられる。第４の実施形態を図１０に示すような光通信システムに適用することで、伝送損失が大きい遠方の光受信器に、周波数チャープ量が大きい波長群を送信すると同時に、伝送損失が小さい近傍の光受信器には、周波数チャープ量が小さい波長群を割り当てることとなり、第１および第２の実施形態のように、全ての波長チャネルの周波数チャープ量が同一の場合に比べて、光送信器から送信する全体の光パワーを、光受信器に効率よく分配することができる。

なお、図１１および図１２では、１周期内に２種のタイムスロットが混在した例について説明したが、３種以上のタイムスロットを混在させて、複数の波長群への波長帯域配分をより精細に行うことも考えられる。

第４の実施形態においては、第１および第２の実施形態に比べて波長掃引信号の波形が複雑になるが、波長掃引信号発生器として、例えば、近年、技術的進展が著しいデジタル−アナログ変換型の信号発生器を用いることが考えられる（例えば、テクトロニクス社製の任意波形発生器ＡＷＧ７１０２は、２０ＧＳａｍｐｌｅ／ｓで波形生成が可能である）。

（第５の実施形態）
本発明の光通信システムの第５の実施形態について、図１３および図１４と、図１５および図１６を用いて説明する。第５の実施形態では、光送信器および光受信器の構成は、第１および第２の実施形態と同様のものであるが、光変調器における変調形式に特徴がある。第５の実施形態では、光変調器１１は、所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なる変調形式で変調する。

第５の実施形態においては、第３および第４の実施形態同様、１周期内に複数のタイムスロットがあり、光変調器においてそれぞれ異なる変調形式で変調される。図１３および図１４では、１周期内に２つのタイムスロット（タイムスロット１、タイムスロット２）を有し、タイムスロット１では２値のパルス振幅変調、タイムスロット２では４値のパルス振幅変調で変調する場合について示している。これにより、それぞれのタイムスロットで、２値および４値の光強度変調信号が得られる。

また、図１５および図１６に示すように、パルス幅変調を行う方法も考えられる。この場合、タイムスロット２の各波長チャネルの光信号では、シンボル値（００、０１、１０、１１）に対応してそれぞれ時間幅の異なるパルスを生成しており、光受信器における、図２に示すローパスフィルタ等による積分処理により４値の振幅を有するディジタル信号に変換される。このように、図１３および図１４に示す実施例と同様に、２つのタイムスロットでそれぞれ異なる変調形式、すなわち２値および４値の強度変調で光信号を伝送することが可能である。

第５の実施形態も、第３および第４の実施形態同様、図１０に示すような光通信システムへの適用が考えられる。図１０に示す光通信システムへの適用例では、伝送損失が大きく、光受信器における受信光信号パワーが小さい波長群１（λ１〜λＫ）においては、各波長チャネルで伝送速度Ｂ［ｂ／ｓ］でデータ伝送する一方で、伝送損失が小さく、光受信器において比較的大きな受信光信号パワーが得られる波長群２（λ（Ｋ＋１）〜λＮ）おいては、より高速の２×Ｂ［ｂ／ｓ］でデータ伝送することが可能である。このように、伝送損失が大きい遠方の光受信器に比べて、伝送損失が小さい近傍の光受信器に、より大きな伝送帯域を割り当てることとなり、第１および第２の実施形態のように、全ての波長チャネルの伝送帯域が同一の場合に比べて、光送信器から送信する光信号全体のパワーを有効に利用することができる。

また、図５、図６および図７に示すような光受信器までの伝送損失が大きく変わらない光通信システムに適用した場合でも、波長群毎に柔軟にサービスを可変できるという効果が得られる。
なお、図１３および図１４と、図１５および図１６では、１周期内に２種のスイープ特性が混在した例について説明したが、３種以上のスイープ特性を混在させ、複数の波長群への伝送帯域配分を、より精細に行うことも考えられる。

（第６の実施形態）
本発明の光通信システムの第６の実施形態について、図１７を用いて説明する。図１７は、本発明の第６の実施形態における光送信器の構成例と、各構成部分における出力信号を示している。第６の実施形態では、第１および第２の実施形態における複数波長光信号を生成するためのレーザ光源、光変調器で構成される光送信器を複数備え、複数の光変調器の出力光信号を合波して光伝送路に出力する波長多重光合波器を備え、複数のレーザ光源が、それぞれ異なる波長帯の光信号を出力することで、単一の光源では実現できない広帯域の波長資源を利用することができる。図１７では、２つの光源を用いることで、波長帯の異なる２つの波長スイープ光（波長スイープ光１、波長スイープ光２）を生成する例について示している。また、図示するように、それぞれの光源から異なる特性の波長スイープ光を生成し、さらにそれぞれ異なるチャネル数の光信号を送信することも可能である。図示する例では、波長スイープ光１はチャネル数Ｋ、波長スイープ光２はチャネル数Ｎのデータ信号で変調しており、波長スイープ光１と波長スイープ光２の全光信号パワーが等しい場合には、波長スイープ光１の各波長チャネルの光信号パワーは、波長スイープ光２に比べて大きくなる。このため、第３ないし第５の実施形態と同様、図１０に示すような光通信システムに適用すると、伝送損失が異なる光受信器に効率よく光信号パワーを分配できると考えられる。

以上、第１ないし第６の実施形態について説明したが、これらの実施形態は互いに排他的な関係にはなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。

本発明の第１の実施形態における光送信器の構成例と、各構成部分における出力信号を示す図である。本発明の第１の実施形態における光受信器の構成例を示す図である。帯域需要が小さいときと大きいときの光信号制御を説明する図である。第２の実施形態における光受信器の構成例と、光受信器を構成する電気復調器の構成例を示す図である。シングルスター（ＳＳ）方式について説明する図である。パッシブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）方式について説明する図である。ＷＤＭ−ＰＯＮ方式について説明する図である。第３の実施形態におけるレーザ光源から出力される光信号を示す図である。第３の実施形態における光変調器から出力される光信号を示す図である。第３ないし第６の実施形態が適用される光通信システムの構成例を示す図である。第４の実施形態におけるレーザ光源から出力される光信号を示す図である。第４の実施形態における光変調器から出力される光信号を示す図である。第５の実施形態におけるレーザ光源から出力される光信号を示す図である。第５の実施形態における光変調器から出力される光信号を示す図である。第５の実施形態におけるレーザ光源から出力される光信号を示す図である。第５の実施形態における光変調器から出力される光信号を示す図である。本発明の第６の実施形態における光送信器の構成例と、各構成部分における出力信号を示す図である。第１の従来技術における光送信機の構成例を示す図である。第１の従来技術における光送信機の構成例と、各構成部分における出力信号を示す図である。

符号の説明

１１レーザ光源
１２光変調器
１３波長掃引信号発生器
１４波長掃引信号振幅調整器
１５変調信号発生器
２１光フィルタ
２２光パルス圧縮器
２３，３３受光器
２４ローパスフィルタ
３１，３９光合波器
３２ローカル光源
３４電気復調器
３５バンドパスフィルタ
３６電気パルス圧縮器
３７増幅器
３８ダイオードディテクタ

Claims

複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器と、該光送信器から光伝送路を介して送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出して受信する光受信器からなる光通信システムであって、
前記光送信器は、
所定の繰り返し周期で、所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光源と、
前記波長スイープ光源の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する光変調器を備え、
前記波長チャネルの数を増やすときは、前記所定の波長範囲を大きくし、
前記波長チャネルの数を減らすときは、前記所定の波長範囲を小さくし、
前記光受信器は、
前記光送信器から送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出する光フィルタと、
前記光フィルタの出力光信号を受光して、前記所定の波長チャネルのデータを再生する受光器を備える
ことを特徴とする光通信システム。
請求項１に記載の光通信システムにおいて、
前記光フィルタの後段に、光信号をパルス圧縮する光パルス圧縮器を備えることを特徴とする光通信システム。
複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器と、該光送信器から光伝送路を介して送信された光信号のうち所定の波長チャネルの光信号を抽出して受信する光受信器からなる光通信システムであって、
前記光送信器は、
所定の繰り返し周期で、所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光源と、
前記波長スイープ光源の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する光変調器を備え、
前記波長チャネルの数を増やすときは、前記所定の波長範囲を大きくし、
前記波長チャネルの数を減らすときは、前記所定の波長範囲を小さくし、
前記光受信器は、
前記光送信器から送信された光信号のうち所定の波長チャネルの近傍の波長の単一スペクトル光信号を出力するローカル光源と、
前記光送信器から送信された光信号と、前記ローカル光源の出力光信号とを合波する光合波器と、
前記光合波器の出力光信号を受光して、前記２つの光信号の干渉により発生するビート成分を出力する受光器と、
前記受光器から出力された前記ビート成分に含まれるデータを再生する電気復調器を備える
ことを特徴とする光通信システム。
請求項３に記載の光通信システムにおいて、
前記電気復調器内に、電気信号をパルス圧縮する電気パルス圧縮器を備えることを特徴とする光通信システム。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光通信システムにおいて、
前記波長スイープ光源は、前記所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、時間に対する波長変化が一定になるように光信号を出力し、
前記光変調器は、前記複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なるパルス幅を有する変調信号により変調する
ことを特徴とする光通信システム。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光通信システムにおいて、
前記波長スイープ光源は、前記所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、時間に対する波長変化がそれぞれ異なるように光信号を出力し、
前記光変調器は、前記複数のタイムスロットにおいて、一定のパルス幅を有する変調信号により変調する
ことを特徴とする光通信システム。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光通信システムにおいて、
前記光変調器は、前記所定の繰り返し周期の１周期内に含まれる複数のタイムスロットにおいて、それぞれ異なる変調形式で変調する
ことを特徴とする光通信システム。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光通信システムにおいて、
前記光送信器は、
前記波長スイープ光源と前記光変調器で構成される光送信装置を複数備え、
前記複数の光変調器の出力光信号を合波して光伝送路に出力する波長多重光合波器を備え、
前記複数の波長スイープ光源は、それぞれ異なる波長帯の光信号を出力する、
ことを特徴とする光通信システム。
複数波長チャネルの変調光信号を出力する光送信器であって、
所定の繰り返し周期で、所定の波長範囲を掃引する光信号を出力する波長スイープ光源と、
前記波長スイープ光源の出力光信号に対し、それぞれの波長チャネルの送信データを時間軸上で多重した信号で変調する光変調器を備え、
前記波長チャネルの数を増やすときは、前記所定の波長範囲を大きくし、前記波長チャネルの数を減らすときは、前記所定の波長範囲を小さくすることを特徴とする光送信器。