JP5423844B2 - 光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光符号分割多重（ＯＣＤＭ：Optical Code Division Multiplexing）と光波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）とを組み合わせて光信号通信を行なう光通信システムに関する。

近年の通信需要の増大に対応するため、光ファイバ網内に分岐部／結合部を設けて１本の光ファイバを複数の加入者で共有可能とするＰＯＮ（Passive Optical Network）において、光符号分割多重と光波長分割多重とを組み合わせて光信号通信を行なうＯＣＤＭ／ＷＤＭシステムが開発されている（例えば非特許文献１及び２）。

以下、図１を参照しつつ、従来のＯＣＤＭ／ＷＤＭシステム１００における下り方向通信について説明する。局側の終端装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）１１０は、複数の送信部１１１−１〜１１１−（Ｍ×Ｎ）と、ＷＤＭ多重部と、ＯＣＤＭ多重部とを備えている。ここで、Ｍは加入者ネットワーク１３０−１〜１３０−Ｍの数、Ｎは１つの加入者ネットワークに属する加入者側終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）１３２−１〜１３２−Ｎの数である。送信部１１１−１〜１１１−（Ｍ×Ｎ）の各々から送信された光信号は、ＷＤＭ多重部１１２により波長分割多重され且つＯＣＤＭ多重部１１３により符号分割多重される。当該多重信号は、分岐部１２０によって複数の加入者ネットワーク１３０−１〜１３０−Ｍの各々に分岐送信される。加入者ネットワークの１つの送信された光符号分割多重信号は、当該加入者ネットワーク内に設けられた分岐部１３１によって更に分岐されて複数のＯＮＵ１３２−１〜１３２−Ｎの各々に分配される。ＯＮＵ１３２−１〜１３２−Ｎの各々は、自身に分配された多重信号に多重化されている光信号のうちから自チャネルに割り当てられた１つの波長の光信号のみを抽出する符号部１３３を有している。当該抽出された光信号は受信部１３４によって受信される。

以下、図２を参照しつつ、従来のＯＣＤＭ／ＷＤＭシステム２００における上り方向通信について説明する。ＯＮＵ１４１−１〜１４１−Ｎの各々は、光信号を送信する送信部１４２と、送信される光信号を符号化する符号部１４３とを有している。１つの加入者ネットワークに属するＯＮＵ１４１−１〜１４１−Ｎの各々によって符号化された光信号は、当該加入者ネットワーク内に設けられた結合部１４４によって結合されて１つのＯＣＤＭ多重信号として送出される。複数の加入者ネットワーク１４０−１〜１４０−Ｍの各々から送出された複数のＯＣＤＭ多重信号は、結合部１５０によって更に結合されて１つの光多重信号（ＯＣＤＭとＷＤＭのハイブリッド多重信号）としてＯＬＴ１６０に中継される。ＯＬＴ１６０は、ＯＣＤＭ分離部１６１と、ＷＤＭ分離部１６２と、複数の受信部１６３−１〜１６３−（Ｍ×Ｎ）と、を備えている。ＯＬＴ１６０に中継された光多重信号は、ＯＣＤＭ分離部１６１により符号分離され且つＷＤＭ分離部１６２により波長分離される。分離された複数の光信号は複数の受信部１６３−１〜１６３−（Ｍ×Ｎ）に供給される。

X. Wang, et al., "Field Trial of 3-WDM x 10-OCDMA x 10.71-Gb/s Asynchronous WDM/DPSK-OCDMA Using Hybrid E/D Without FEC and Optical Thresholding", Journal of Lightwave Technology, Vol.25, No.1, Jan. 2007. N. Kataoka, et al.,"Field Trial of Duplex, 10 Gbps x 8-User DPSK-OCDMA System Using a Single 16 x 16 Multi-Port Encoder/Decoder and 16-Level Phase-Shifted SSFBG Encoder/Decoders", Journal of Lightwave Technology, vol.27 no.3, pp.299-305, Feb. 1, 2009.

上記したように、従来のＯＣＤＭ／ＷＤＭシステムにおいては、加入者ネットワークに属する複数のＯＮＵの各々が符号部を備える必要がある。すなわち、波長と符号との積の数の符号部が加入者ネットワーク側において必要となる。それ故、ＯＮＵの装置サイズが大きくなってしまうと共にコストや消費電力が増加してしまうという問題があった。

本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、ＯＣＤＭ／ＷＤＭ通信を行なうことができる低コスト且つ省電力の光通信システムを提供することを目的とする。

本発明による光通信システムは、複数の光送信信号を送信先加入者エリア毎に波長分割多重して複数の光波長分割多重信号を生成する光波長多重部と、前記複数の光波長分割多重信号を符号分割多重して光符号分割多重信号を生成する光符号多重部と、を含む局側終端装置と、前記光符号分割多重信号を中継する光信号中継路と、各々が前記送信先加入者エリアの１つに属し、当該中継される光符号分割多重信号に多重化されている光送信信号のうちの１つを受信する加入者側終端装置と、を含む光通信システムであって、前記光信号中継路は、互いに縦列接続され、各々が、入力光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちの１つを符号分離すると共に当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号からなる光符号分割多重信号を後段に中継する複数の光符号分離部と、各々が、前記光符号分離部の各々に対応し、対応する１つの光符号分離部から供給される光波長分割多重信号を波長分離して得られた複数の光送信信号を前記送信先加入者エリアの１つに属する複数の加入者側終端装置に送信する複数の光波長分離部と、からなることを特徴とする。

また、本発明による光通信システムは、各々が送信元加入者エリアの１つに属し、光送信信号を送信する複数の加入者側終端装置と、前記光送信信号を波長分割多重及び符号分割多重して得られた光符号分割多重信号を中継する光信号中継路と、当該中継された光符号分割多重信号を符号分離及び波長分離して複数の光送信信号を得る局側終端装置と、を含む光通信システムであって、前記光信号中継路は、各々が、前記送信元加入者エリアの１つに属する複数の加入者側終端装置から送信された複数の光送信信号を波長分割多重して光波長分割多重信号を生成する複数の光波長多重部と、互いに縦列接続され、各々が、前記光波長多重部の各々に対応し、対応する１つの光波長多重部によって生成された光波長分割多重信号を入力光波長分割多重信号に多重化してこれを前記光符号分割多重信号として後段に中継する複数の光符号多重部と、からなることを特徴とする。

また、本発明による光通信システムは、複数の光送信信号を符号分割多重して複数の光符号分割多重信号を生成する光符号多重部と、前記複数の光符号分割多重信号を送信先加入者エリア毎に波長分割多重して光波長分割多重信号を生成する光波長多重部と、を含む局側終端装置と、前記光波長分割多重信号を中継する光信号中継路と、各々が前記送信先加入者エリアの１つに属し、当該中継される光波長分割多重信号に多重化されている光送信信号のうちの１つを受信する加入者側終端装置と、を含む光通信システムであって、前記光信号中継路は、互いに接続され、各々が、入力光波長分割多重信号に多重化されている複数の光送信信号のうちから所定符号に対応するものを符号分離してこれらを１つの光波長分割多重信号とすると共に前記１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号を後段に中継する複数の光符号分離部と、各々が、前記光符号分離部の各々に対応し、対応する１つの光符号分離部から供給される光波長分割多重信号を波長分離して得られた複数の光送信信号を前記送信先加入者エリアの１つに属する複数の加入者側終端装置に送信する複数の光波長分離部と、からなることを特徴とする。

本発明による光通信システムによれば、低コスト且つ省電力でＯＣＤＭ／ＷＤＭ通信を行なうことができる。

下り通信を行なう従来の光通信システムの構成を示すブロック図である。 上り通信を行なう従来の光通信システムの構成を示すブロック図である。 下り通信を行なう本発明の光通信システムの構成を示すブロック図である。 図３のＯＣＤＭ分離部の構成を示すブロック図である。 図４のＳＳＦＢＧによる屈折率変調を示す波形図である。 上り通信を行なう本発明の光通信システムの構成を示すブロック図である。 図６のＯＣＤＭ多重部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図３及び図６のＳＳＦＢＧの伝達関数を示す図である。（ｂ）は、ＷＤＭ信号のスペクトルを示す図である。 ＲＺ信号の光スペクトルを示す図である。 図９の信号が所定の光フィルタを通過した後の光スペクトルを示す図である。 符号器及びこれが有する符号と同一の符号を有する復号器を用いて符号化及び復号化した場合の信号光パワーの減衰を示す図である。 ある１つのチャネルに対応する符号器によって符号化された信号を別のチャネルに対応する復号器が復号したときのパワーコントラスト比を示す図である。 ＯＣＤＭ分離部の別の構成を示す図である。 所定条件時におけるＯＣＤＭ分離部と復号化された波長分割多重光信号のスペクトルとの関係を示す図である。 下り通信を行なう本発明の光通信システムの別の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜第１の実施例＞
図３には、下り通信を行なう本実施例の光通信システム１の構成が示されている。以下、ＯＬＴ１０からＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎへの通信を下り通信と称する。

ＯＬＴ１０は、局側の終端装置であり、送信部１１−１〜１１−（Ｍ×Ｎ）と、ＷＤＭ多重部１２と、ＯＣＤＭ多重部１３と、を含む。ここで、Ｎは２以上の整数であり、加入者エリア４０−１〜４０−Ｎの数である。加入者エリア４０−１、４０−２、・・・、４０−Ｎと符号Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＮとが１対１で対応付けられているので、Ｎは符号の数でもある。

また、Ｍは２以上の整数であり、加入者エリア４０−１〜４０−Ｎの１つに属するＯＮＵの最大数である。加入者エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１、４０−１−２、・・・、４０−１−Ｍ_１と波長Ｗ１、Ｗ２、・・・、ＷＭ_１とが１対１で対応付けられているので、Ｍは波長の数でもある。加入者エリア４０−２にはＭ_２個のＯＮＵ、加入者エリア４０−３にはＭ_３個のＯＮＵ、・・・、加入者エリア４０−ＮにはＭ_Ｎ個のＯＮＵが属している。加入者エリア４０−２に属するＯＮＵ４０−２−１、４０−２−２、・・・、４０−２−Ｍ_２には、波長Ｗ１、Ｗ２、・・・、ＷＭ_２がそれぞれ対応付けられている。加入者エリア４０−３〜４０−Ｎの各々に属するＯＮＵについても同様に波長が対応付けられている。Ｍ_１、Ｍ_２、・・・、Ｍ_Ｎの各々はＭ以下の整数であり、Ｍ_１＋Ｍ_２＋・・・＋Ｍ_Ｎ≦Ｍ×Ｎである。

送信部１１−１〜１１−（Ｍ×Ｎ）は、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎに対して送信すべき光信号を生成する。

ＷＤＭ多重部１２は、送信部１１−１〜１１−（Ｍ×Ｎ）の各々によって生成された複数の光送信信号を加入者エリア毎に波長分割多重して複数の光波長分割多重信号を生成する。ＷＤＭ多重部１２は、例えば、加入者エリアと当該加入者エリアに属するＯＮＵのアドレスとを対応付けるテーブルを有しており、当該対応付けに基づいて加入者エリア毎に波長分割多重することができる。ＷＤＭ多重部１２としては、例えば、薄膜フィルタ（ＴＦＦ：Thin Film Filter）、ファイバブラッグ回折格子（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）、ＷＤＭカプラなどの受動素子を用いることができる。

ＯＣＤＭ多重部１３は、ＷＤＭ多重部１２によって生成された複数の光波長分割多重信号を符号分割多重して光符号分割多重信号を生成する。符号分割多重においては、１ビットを表す光パルスを複数のパルス（いわゆるチップパルス）に分割する。１つのビットについてのチップパルス群はそのビット時間内に存在する。符号分割多重は、隣接するチップパルスの間の位相差を符号識別子とする多値位相シフト方式である。ＯＣＤＭ多重部１３としては、例えば、超格子構造ＦＢＧ（ＳＳＦＢＧ：Super-Structured FBG）などの受動素子を用いることができる。

ＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎは、光ファイバ７−１〜７−Ｎを介して縦列接続されており、前段から中継された入力光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちの１つを符号分離する共に、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号からなる光符号分割多重信号を後段に中継する。なお、本実施例に係るＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎは、縦列接続の場合に限定されず、例えば、ＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎは、光ファイバ７−１〜７−Ｎのいずれかにサーキュレータ又はスプリッタ等が備わり、それらの分岐先に接続するような場合（ＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎ全体の接続関係をみればスター型等の場合）でも実施可能である。

詳細には以下のように動作する。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、ＯＣＤＭ多重部１３から送信された光符号分割多重信号を光ファイバ７−１を介して受信し、これに多重化されている光波長分割多重信号のうちから、予め設定された符号Ｃ１に一致する符号を有する１つの光波長分割多重信号を符号分離する。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、当該１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介してＷＤＭ分離部３０−１に供給する。また、ＯＣＤＭ分離部２０−１は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号が多重化された光符号分割多重信号を光ファイバ７−２を介して後段のＯＣＤＭ分離部２０−２に中継する。

ＯＣＤＭ分離部２０−２は、前段のＯＣＤＭ分離部２０−１から光ファイバ７−２を介して中継された光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちから、予め設定された符号Ｃ２に一致する符号を有する１つの光波長分割多重信号を符号分離する。ＯＣＤＭ分離部２０−２は、当該１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−２を介してＷＤＭ分離部３０−２に供給する。また、ＯＣＤＭ分離部２０−２は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号からなる光符号分割多重信号を光ファイバ７−３を介して後段のＯＣＤＭ分離部２０−３に中継する。

以下、ＯＣＤＭ分離部２０−３〜２０−Ｎの各々も同様に動作する。ＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎの詳細構成については後述する（図４）。

ＷＤＭ分離部３０−１は、ＯＣＤＭ分離部２０−１によって符号分離された１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介して受信し、これを波長分離して複数の光送信信号を得る。ＷＤＭ分離部３０−１は、当該複数の光送信信号を光ファイバ９−１−１〜９−１−Ｍ_１を介して加入者エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_１に送信する。詳細には、ＷＤＭ分離部３０−１は、ＯＮＵ４０−１−１に対して波長Ｗ１を有する光信号を送信し、ＯＮＵ４０−１−２に対して波長Ｗ２を有する光信号を送信し、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１に対して波長ＷＭ_１を有する光信号を送信する。ＷＤＭ分離部３０−２〜３０−Ｎの各々も同様に動作する。

加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１は、加入者側の終端装置であり、受信部４１を有する。ＯＮＵ４０−１−１の受信部４１は、ＷＤＭ分離部３０−１によって波長分離された波長Ｗ１を有する光信号を受信して当該光信号から通信情報を復元する。同じく加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−２は波長Ｗ２を有する光信号、ＯＮＵ４０−１−３は波長Ｗ３を有する光信号、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１は波長ＷＭ_１を有する光信号をそれぞれ受信して当該光信号から通信情報を復元する。加入エリア４０−２〜４０−Ｎの各々に属するＯＮＵも同様に動作する。

図４には、ＯＣＤＭ分離部２０−１の構成が示されている。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、サーキュレータ２１と、ＳＳＦＢＧ２２と、を含む。また、ＯＣＤＭ分離部２０−１は、入力ポート、第一出力ポート、及び第二出力ポートを有している。

サーキュレータ２１は、前段から入力ポートに入力された光符号分割多重信号をＳＳＦＢＧ２２に供給すると共に、ＳＳＦＢＧ２２から反射された１つの光符号分割多重信号を第一出力ポートから出力する。

ＳＳＦＢＧ２２は、サーキュレータ２１から供給された光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちから、予め設定された符号Ｃ１に一致する符号を有する１つの光波長分割多重信号のみをサーキュレータ２１に対して反射する。

ＳＳＦＢＧ２２は、光ファイバの一部であり、そのファイバコア屈折率が長手方向に周期的に変調された部分である。ＳＳＦＢＧ２２は、長手方向に縦列に接続された複数の単位回折格子２２−１〜２２−Ｋからなる（Ｋは２以上の整数）。単位回折格子２２−１〜２２−Ｋの各々は、屈折率変調の周期に比例したブラッグ波長を有する光のみを反射させる。

前段のＯＣＤＭ多重部１３からの光符号分割多重信号がＯＣＤＭ分離部２０−１の入力ポートに入力された場合には以下のように動作する。サーキュレータ２１は、当該光符号分割多重信号をＳＳＦＢＧ２２に供給する。ＳＳＦＢＧ２２は、当該光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちから、予め設定されている符号Ｃ１に一致する１つの光波長分割多重信号のみを反射させる。サーキュレータ２１は、当該１つの光波長分割多重信号を第一出力ポートから出力する。ＳＳＦＢＧ２２は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号が多重化された光符号分割多重信号を第二ポートから出力する。当該光符号分割多重信号は、後段のＯＣＤＭ分離部２０−２（図３）に中継される。ＯＣＤＭ分離部２０−２〜２０−Ｎの各々も同様に動作する。

図５には、サーキュレータ２１からＳＳＦＢＧ２２に入力された光符号分割多重信号の屈折率変調が示されている。図５では、便宜上、３つの単位回折格子２２−１〜２２−３のみを図示している。

横軸はサーキュレータ２１からの距離である。縦軸はＳＳＦＢＧ２２内の屈折率である。”Ｌ”は、単位回折格子２２−１〜２２−３の各々の長さである。”ΔＬ”は、互いに隣接する単位回折格子の中心間距離である。ＳＳＦＢＧ２２の符号識別子すなわち隣接チップパルス間の位相差θは、ΔＬの大きさに応じて定まる。単位回折格子２２−１〜２２−３の各々の位相差θは同一である。”ｎ_０”は、ＳＳＦＢＧ２２内の屈折率を長手方向に亘って平均して得られた実効屈折率である。単位回折格子２２−１〜２２−３の各々の実効屈折率ｎ_０は同一である。また、実効屈折率ｎ_０は、ＳＳＦＢＧ２２のうちの単位回折格子２２−１〜２２−３が形成されていない部分の屈折率とも同一である。”Λ”は、屈折率変調の周期を長さに換算したものである。以下、”Λ”を格子ピッチと称する。

単位回折格子２２−１〜２２−３の各々の屈折率変調の包絡線は、ｓｉｎｃ関数形状であることが好ましい。ファイバコア上における単位回折格子の中心からの距離を”ｘ”とした場合、”ｘ”における屈折率変調の包絡線ｎ（ｘ）は以下の式（１）によって表される。

ここで、”ｎ_Ｉ”は変調指数であり、”Ｘ_Ｓ”は図５に示されるように、ｓｉｎｃ関数の零点間隔である。零点間隔は、符号化・復号化処理の対象となる光波長分割多重信号の波長帯域に対応する。単位回折格子の長手方向の屈折率を調整することにより、屈折率変調の包絡線をｓｉｎｃ関数形状とすることができる。

以下、図３を参照しつつ、下り通信を行なう光通信システム１の動作について説明する。

ＯＬＴ１０においては、先ず、送信部１１−１〜１１−（Ｍ×Ｎ）の各々から出力される光信号をＷＤＭ多重部１２が加入者エリア毎に波長分割多重して複数の波長分割多重光信号を生成する。次に、ＯＣＤＭ多重部１３が複数の波長分割多重光信号を符号分割多重して１つの符号分割多重光信号を生成する。符号分割多重光信号は、いわゆるＯＣＤＭ／ＷＤＭハイブリッド多重された光信号である。ＯＬＴ１０は、符号分割多重光信号を光ファイバ７−１に送出する。

ＯＣＤＭ分離部２０−１は、光ファイバ７−１を介して符号分割多重光信号を受信する。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、符号分割多重光信号に多重化されている複数の波長分割多重光信号のうちから、予め設定されている符号Ｃ１に一致する符号を有する１つの光波長分割多重信号を符号分離する。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、当該１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介してＷＤＭ分離部３０−１に供給する。また、ＯＣＤＭ分離部２０−１は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号が多重化された光符号分割多重信号を光ファイバ７−２を介して後段のＯＣＤＭ分離部２０−２に中継する。

ＯＣＤＭ分離部２０−１によって符号分離される１つの光波長分割多重信号は、複数の波長Ｗ１〜ＷＭ_１の光信号が波長分割多重された信号である。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、この複数波長チャネルの光信号を一括して復号化して得られた１つの光波長分割多重信号を第一出力ポートから出力するのである。

ＯＣＤＭ分離部２０−２は、前段のＯＣＤＭ分離部２０−１から光ファイバ７−２を介して中継された光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちから、予め設定された符号Ｃ２に一致する符号を有する１つの光波長分割多重信号を符号分離する。ＯＣＤＭ分離部２０−２は、当該１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−２を介してＷＤＭ分離部３０−２に供給する。また、ＯＣＤＭ分離部２０−２は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号からなる光符号分割多重信号を光ファイバ７−３を介して後段のＯＣＤＭ分離部２０−３に中継する。以下、ＯＣＤＭ分離部２０−３〜２０−Ｎの各々も同様に動作する。

ＷＤＭ分離部３０−１は、ＯＣＤＭ分離部２０−１によって符号分離された１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介して受信し、これを波長分離して複数の光送信信号を得る。ＷＤＭ分離部３０−１は、加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１に対して波長Ｗ１を有する光信号を送信し、ＯＮＵ４０−１−２に対して波長Ｗ２を有する光信号を送信し、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１に対して波長ＷＭ_１を有する光信号を送信する。

ＷＤＭ分離部３０−２は、ＯＣＤＭ分離部２０−２から供給された１つの光波長分割多重信号を波長分離して、加入エリア４０−２に属するＯＮＵ４０−２−１に対して波長Ｗ１を有する光信号を送信し、ＯＮＵ４０−２−２に対して波長Ｗ２を有する光信号を送信し、・・・、ＯＮＵ４０−２−Ｍ_２に対して波長ＷＭ_２を有する光信号を送信する。ＷＤＭ分離部３０−３〜３０−Ｎの各々も同様に動作する。

加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１の受信部４１は、ＷＤＭ分離部３０−１によって波長分離された波長Ｗ１を有する光信号を受信して当該光信号から通信情報を復元する。同じく加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−２は波長Ｗ２を有する光信号、ＯＮＵ４０−１−３は波長Ｗ３を有する光信号、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１は波長ＷＭ_１を有する光信号をそれぞれ受信して当該光信号から通信情報を復元する。加入エリア４０−２〜４０−Ｎの各々に属するＯＮＵも同様に動作する。

このように、光通信システム１の下り通信においては、縦列に接続されたＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎの各々が、前段からの符号分割多重光信号に多重化されている波長分割多重光信号のうちから、自身に予め設定されている１つの符号（Ｃ１〜ＣＮのうちの１つ）に一致する１つの波長分割多重信号を符号分離し、自身に対応する１つのＷＤＭ分離部（３０−１〜３０−Ｎのうちの１つ）に供給する。ＷＤＭ分離部３０−１〜３０−Ｎの各々は、自身に対応するＣＤＭ分離部（２０−１〜２０−Ｎのうちの１つ）から供給された１つの波長分割多重信号を波長分離して得られた複数の光信号を、自身に対応する加入者エリア（４０−１〜４０−Ｎのうちの１つ）に属する複数のＯＮＵに対して供給する。この際、ＯＮＵの各々には、自身に対応する１つの波長（Ｗ１〜ＷＭのうちの１つ）を有する光信号が供給される。

かかる構成により、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎの各々は、符号器を備えることなく、符号分割多重光信号に多重化された光信号のうちから、自身に対応する１つの波長の光信号を受信することができる。それ故、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎの各々の装置サイズも小さくできると共に、光通信システム１全体のコスト及び消費電力を抑えることができる。

図６には、上り通信を行なう本実施例の光通信システム１の構成が示されている。以下、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_ＮからＯＬＴ１０への通信を上り通信と称する。

加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_１の各々は、加入者側の終端装置であり、送信部４２を有する。ＯＮＵ４０−１−１は波長Ｗ１の光信号を送信し、ＯＮＵ４０−１−２は波長Ｗ２の光信号を送信し、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１は波長ＷＭ_１の光信号を送信する。波長Ｗ１〜ＷＭ_１の光信号はそれぞれ光ファイバ９−１−１〜９−１−Ｍ１を介してＷＤＭ多重部５０−１により受信される。加入エリア４０−２〜４０−Ｎの各々に属するＯＮＵも同様に動作する。

ＷＤＭ多重部５０−１は、加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_１からの複数の光信号を波長分割多重して１つの光波長分割多重信号を生成する。ＷＤＭ多重部５０−１は、光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介してＯＣＤＭ多重部６０−１に送信する。ＷＤＭ多重部５０−２は加入エリア４０−２に属する複数のＯＮＵの各々からの光信号を波長分割多重して得られた１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−２を介してＯＣＤＭ多重部６０−２に送信する。

以下、ＷＤＭ多重部５０−３〜５０−Ｎも同様に動作する。ＷＤＭ多重部５０−１〜５０−Ｎとしては、例えば、薄膜フィルタ（ＴＦＦ）、ファイバブラッグ回折格子（ＦＢＧ）、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）、ＷＤＭカプラなどの受動素子を用いることができる。

ＯＣＤＭ多重部６０−１〜６０−Ｎは、光ファイバ７−１〜７−Ｎを介して縦列接続されている。ＯＣＤＭ多重部６０−１〜６０−Ｎの各々は、ＷＤＭ多重部５０−１〜５０−Ｎのうちの１つによって生成された光波長分割多重信号を、前段から中継された入力光波長分割多重信号に多重化してこれを光符号分割多重信号として後段に中継する。

詳細には以下のように動作する。ＯＣＤＭ多重部６０−１は、ＷＤＭ多重部５０−１から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介して受信すると共に、前段のＯＣＤＭ多重部６０−２から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ７−２を介して受信し、これらの光信号を符号分割多重して得られた光符号分割多重信号を光ファイバ７−１を介してＯＬＴ１０に送信する。

ＯＣＤＭ多重部６０−２は、ＷＤＭ多重部５０−２から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ８−２を介して受信すると共に、前段のＯＣＤＭ多重部６０−３から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ７−３を介して受信し、これらの光信号を符号分割多重して得られた光符号分割多重信号を光ファイバ７−２を介して後段のＯＣＤＭ多重部６０−１に送信する。

以下、ＯＣＤＭ多重部６０−３〜６０−Ｎも同様に動作する。符号分割多重においては、１ビットを表す光パルスからチップパルス群を生成し、互いに隣接するチップパルスの間の位相差を符号識別子とする。ＯＣＤＭ多重部６０−１〜６０−Ｎとしては、例えば、超格子構造ＦＢＧ（ＳＳＦＢＧ）などの受動素子を用いることができる。

ＯＬＴ１０は、局側の終端装置であり、ＯＣＤＭ分離部１４と、ＷＤＭ分離部１５と、受信部１６−１〜１６−（Ｍ×Ｎ）と、を含む。

ＯＣＤＭ分離部１４は、ＯＣＤＭ多重部６０−１から送信された光符号分割多重信号を光ファイバ７−１を介して受信する。ＯＣＤＭ分離部１４は、符号分割多重光信号を符号分離して複数の光波長分割多重信号を得る。

ＷＤＭ分離部１５は、ＯＣＤＭ分離部１４によって符号分離された複数の光波長分割多重信号の各々を波長分離して複数の光信号を得る。

受信部１６−１〜１６−（Ｍ×Ｎ）の各々は、ＷＤＭ分離部１５によって波長分離された複数の光信号のうちから自身に対応する１つの波長（Ｗ１〜ＷＭ_Ｎのうちの１つ）の光信号を受信して当該光信号から通信情報を復元する。

図７には、ＯＣＤＭ多重部６０−１の構成が示されている。ＯＣＤＭ多重部６０−１は、サーキュレータ２１と、ＳＳＦＢＧ２２と、を含む。また、ＯＣＤＭ分離部２０−１は、第一入力ポート、第二入力ポート、及び、出力ポートを有している。

サーキュレータ６１は、ＷＤＭ多重部５０−１から第一入力ポートに入力された光波長分割多重信号をＳＳＦＢＧ６２に供給すると共に、ＳＳＦＢＧ６２から供給された符号分分割多重光信号を出力ポートから出力する。

ＳＳＦＢＧ６２は、サーキュレータ６１から供給された光波長分割多重信号に対して、予め設定された符号Ｃ１による符号化処理を施して得られた符号化光信号と、前段のＯＣＤＭ多重部６０−２から第二入力ポートに入力された少なくとも１つの符号化光信号とを結合して得られた符号分割多重信号をサーキュレータ６１に供給する。

ＳＳＦＢＧ６２は、光ファイバの一部であり、そのファイバコア屈折率が長手方向に周期的に変調された部分である。ＳＳＦＢＧ６２は、長手方向に縦列に接続された複数の単位回折格子６２−１〜６２−Ｋからなる。単位回折格子６２−１〜６２−Ｋの各々は、屈折率変調の周期に比例したブラッグ波長を有する光のみを反射させる。ＯＣＤＭ多重部６０−２〜６０−Ｎの各々も同様に動作する。

以下、図６を参照しつつ、上り通信を行なう光通信システム１の動作について説明する。

加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_１の各々は、自身に割り当てられている波長（Ｗ１〜ＷＭ_１のうちの１つ）を搬送波とする光信号を送信する。同様に、加入エリア４０−２〜４０−Ｎの各々に属するＯＮＵの各々光信号を送信する。

加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_１から送信された複数の光信号は、光ファイバ９−１−１〜９−１−Ｍ_１を介してＷＤＭ多重部５０−１によって受信される。同様に、ＷＤＭ多重部５０−２〜５０−Ｎの各々も、加入エリア４０−２〜４０−Ｎのうちの自身に対応する１つの加入エリアに属する複数のＯＮＵから送信された複数の光信号をそれぞれ受信する。

ＷＤＭ多重部５０−１は、光ファイバ９−１−１〜９−１−Ｍ_１を介して受信した複数の光信号を波長分割多重して波長分割多重光信号を生成する。ＷＤＭ多重部５０−１は、波長分割多重光信号を光ファイバ８−１を介してＯＣＤＭ多重部６０−１に送信する。同様に、ＷＤＭ多重部５０−２〜５０−Ｎの各々も、受信した複数の光信号を波長分割多重して波長分割多重光信号を生成する。また、ＷＤＭ多重部５０−２、５０−３、・・・、５０−Ｎは、波長分割多重光信号をＯＣＤＭ多重部６０−２、６０−３、・・・、６０−Ｎにそれぞれ送信する。

ＯＣＤＭ多重部６０−１は、ＷＤＭ多重部５０−１から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介して受信すると共に、前段のＯＣＤＭ多重部６０−２から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ７−２を介して受信し、これらの光信号を符号分割多重して得られた光符号分割多重信号を光ファイバ７−１を介してＯＬＴ１０に送信する。

ＯＣＤＭ多重部６０−２は、ＷＤＭ多重部５０−２から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ８−２を介して受信すると共に、前段のＯＣＤＭ多重部６０−３から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ７−３を介して受信し、これらの光信号を符号分割多重して得られた光符号分割多重信号を光ファイバ７−２を介して後段のＯＣＤＭ多重部６０−１に送信する。ＯＣＤＭ多重部６０−３〜６０−Ｎも同様に動作する。

ＯＣＤＭ分離部１４は、ＯＣＤＭ多重部６０−１から送信された光符号分割多重信号を光ファイバ７−１を介して受信する。ＯＣＤＭ分離部１４は、符号分割多重光信号を符号分離して複数の光波長分割多重信号を得る。ＷＤＭ分離部１５は、ＯＣＤＭ分離部１４によって符号分離された複数の光波長分割多重信号の各々を波長分離して複数の光信号を得る。受信部１６−１〜１６−（Ｍ×Ｎ）の各々は、ＷＤＭ分離部１５によって波長分離された複数の光信号のうちから自身に対応する１つの波長（Ｗ１〜ＷＭのうちの１つ）の光信号を受信して当該光信号から通信情報を復元する。

このように、光通信システム１の上り通信においては、ＷＤＭ多重部５０−１〜５０−Ｎの各々が、自身に対応する１つの加入エリア（４０−１〜４０−Ｎのうちの１つ）に属する複数のＯＮＵから送信された複数の光信号を波長分割多重して光波長分割多重信号を生成する。そして、縦列に接続されたＯＣＤＭ多重部６０−１〜６０−Ｎの各々が、自身に対応するＷＤＭ多重部（５０−１〜５０−Ｎのうちの１つ）からの光波長分割多重信号と、前段のＯＣＤＭ多重部からの光波長分割多重信号とを符号分割多重して、これを後段に送信する。符号分割多重信号は、最終的にＯＬＴ１０によって受信される。

かかる構成により、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎの各々は、符号器を備えることなく、自身に対応する１つの波長の光信号を送信することができる。それ故、光通信システム１全体のコストを抑えると共に、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎの各々の装置サイズも小さくすることができる。

以下に、ＯＣＤＭ多重部１３（図３）及びＯＣＤＭ多重部５０−１〜５０−Ｎ（図６）による符号化処理の詳細について説明する。なお、以下、ＳＳＦＢＧ２２とＳＳＦＢＧ６２とを区別せず、単にＳＳＦＢＧと標記する。また、単位回折格子２２−Ｋと単位回折格子６２−Ｋとも区別せず、単に単位回折格子と標記する。

中心波長がλ_Ｓである光信号を符号化する場合、符号化された光信号の隣接チップパルス間の光位相差θは、単位回折格子間隔をΔＬ、格子ピッチをΛとすると、以下の式（２）によって表される。

ここで、Δθは単位回折格子間での屈折率変調の位相差に起因する位相である。λ_Ｂは回折格子のブラッグ波長であり、格子ピッチをΛ、平均実効屈折率をｎ_０とすると、以下の式（３）により表される。

隣接チップパルス間のパルスの時間位置の差ΔＴは、単位回折格子間隔ΔＬを決定すると、以下の式（４）により表される。

ここで、ｃは、真空中の光速である。

ＳＳＦＢＧを構成する単位回折格子の数をＫとする。ＳＳＦＢＧにインパルス光（ディラックのデルタ関数を用いて電界振幅をδ（ｔ）と表す。ｔは時間である。）を入力したときに、Ｋ個の単位回折格子の各々においてその入力光が等しい反射率で反射し、それらの反射光がＳＳＦＢＧの入力ポートで結合された場合には、反射光の電界振幅は以下の式（５）により表される。

ここで、ｉは虚数単位である。この電界振幅すなわちインパルス応答をフーリエ変換したものをＨ（ｆ）とすると、Ｈ（ｆ）は以下の式（６）により表される。ここで、ｆは周波数である。

Ｈ（ｆ）は、周波数軸上において１／ΔＴ≡Ｆｃを周期とする周期関数である。ここで、Ｆｃはチップレートである。

ＳＳＦＢＧを構成する単位回折格子が周波数に依存しない場合、式（６）に示されるＨ（ｆ）がＳＳＦＢＧの反射伝達関数となるが、現実にはその単位回折格子には周波数依存性がある。単位回折格子の反射伝達関数を全て等しくＧ（ｆ）とした場合、ＳＳＦＢＧの反射伝達関数Ｈ_{ＳＳＦＢＧ}（ｆ）は以下の式（７）によって表される。

単位回折格子の屈折率変調包絡線を上記したようにｓｉｎｃ関数形状とした場合、反射伝達関数Ｇ（ｆ）は矩形波となる。その矩形波の中心周波数ｆｃは以下の式（８）によって表される。

これを波長に換算すると、ブラック波長λ_ＢがＳＳＦＢＧの反射伝達関数の中心波長である。矩形波の幅すなわち反射帯域幅ΔＦは、ｓｉｎｃ関数の零点間隔をＸｓを決定すると、以下の式（９）によって表される。

波長軸上の反射帯域幅Δλは、以下の式（１０）によって表される。

図８（ａ）には、ＳＳＦＢＧの反射伝達関数が示されている。図８（ａ）に示される伝達関数のピーク間隔λ_Ｂ ^２Ｆｃ／ｃは、チップレートＦｃを波長に換算したものである。式（６）から明らかなように、互いに異なる隣接チップパルス間位相差を生じさせる２つのＳＳＦＢＧに対し、一方の反射伝達関数は他方の反射伝達関数を周波数（又は波長）軸方向にシフトさせたものである。図８（ａ）においては、一例として、単位回折格子のブラッグ波長λ_Ｂが反射伝達関数のピーク波長間の中心になるように描いている。

ＲＺ光信号をＳＳＦＢＧ方光符号器によって光符号化・復号化したしたときのシミュレーションの結果が図９〜図１２に示されている。シミュレーション条件は以下のとおりである。符号数は１５、ビットレートは１．２５Ｇｂ／ｓ、送信信号パルス幅は２ｐｓ、送信信号波形はガウシアン、信号光中心波長すなわちブラッグ波長λ_Ｂは１５４９．３２ｎｍ、チップレートＦ_Ｃは１００Ｇｃｈｉｐ／ｓ、隣接チップパルス間の位相差θはπ／８、２π／８、３π／８、４π／８、５π／８、６π／８、７π／８、８π／８、９π／８、１０π／８、１１π／８、１２π／８、１３π／８、１４π／８、１５π／８ラジアン、単位回折格子の反射帯域幅Δλは３．２ｍｍ（ΔＦ＝４００ＧＨｚ）、単位回折格子の数Ｋは４８である。

図９には、ＲＺ信号の光スペクトルが示されている。横軸は波長、縦軸は光信号のパワーである。３ｄＢ帯域は２２０．５ＧＨｚである。これは、ガウシアンパルスのフーリエ変換限界０．４４１をパルス幅２ｐｓで除算して得られる。

図１０には、図９の信号が３ｄＢ帯域幅１００ＧＨｚの３次のスーパーガウシアン形状の光フィルタを通過した後の光スペクトルが示されている。横軸は波長、縦軸は光信号のパワーである。

図９の光スペクトルを有する信号又は図１０のように帯域制限された信号を光符号器に入力し、符号化、復号化した後の光について以下の結果を得た。

図１１には、符号器及び当該符号器が有する符号と同一の符号を有する復号器を用いて符号化及び復号化した場合の信号光パワーの減衰が示されている。横軸は符号チャネル、縦軸は透過率である。チャネル＃ｎのときの隣接チップパルス間の位相差はπ／８×ｎラジアンである。送信信号の帯域が５０ＧＨｚ、５５ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、６５ＧＨｚ、７０ＧＨｚ、８０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、１２０ＧＨｚ、１６０ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、３２０ＧＨｚ、及び、制限無しの場合の透過率が示されている。送信信号の帯域が１００ＧＨｚ未満すなわちチップレートよりも小さくなった場合にはチャネル＃８近辺のチャネルに対して透過による信号減衰が大きくなっている。それ故、送信光信号の帯域はチップレート以上であることが望ましい。

図１２には、チャネル＃ｎに対応する符号器によって符号化された信号をチャネル＃８に対応する復号器が復号したときのパワーコントラスト比が示されている。横軸は符号器のチャネル番号、縦軸はパワーコントラスト比である。なお、チャネル＃８における隣接チップパルス間の位相差はπラジアンである。チャネル＃ｎ_０に対するパワーコントラスト比は、チャネル＃ｎ_０に対応する符号器が符号化して得られた符号化信号をチャネル＃ｎ_０に対応する復号器が復号化して得られた復号化信号の光パワーを、当該符号化信号をチャネル＃ｎ_１に対応する復号器が復号化して得られた復号化信号の光パワーで除算した値である。ｎ_０＝ｎ_１のときのパワーコントラスト比は１すなわち０ｄＢとなる。これは、希望チャネルを符号分離したことに対応する。ｎ_０≠ｎ_１のときのパワーコントラスト比は１すなわち０ｄＢにはならない。これは、希望チャネル以外のチャネルを符号分離したことに対応する。パワーコントラスト比の定義からわかるように、この値が大きい程、符号識別力が高いといえる。チャネル＃８に対して、元のＲＺ信号を送信した場合と、１００ＧＨｚの幅で帯域制限した場合とで符号識別能力はほとんど変わらない。

したがって、符号器の有するチップレートＦｃ以上の帯域を有するＲＺ光信号に対して、コヒーレント時間拡散−多値位相シフト方式の光符号化を実現することができる。換言すれば、入力される光波長分割多重信号の帯域幅よりも小さいチップレートに対応する間隔で単位回折格子を縦列接続することによって、コヒーレント時間拡散−多値位相シフト方式の光符号化を実現することができる。この場合、光符号器の周波数応答特性の帯域のうち、符号化のための必要帯域幅はチップレートＦｃの幅である。換言すれば、１つの波長チャネルの信号に対して、当該必要帯域幅以外の周波数範囲は符号化に必ずしも必要ではないので、当該周波数範囲内において別の波長チャネルを符号化することによって、複数の波長チャネルの信号を一括して符号化することができる。

ＷＤＭチャネルの隣接波長間隔をδλ、ＲＺ光信号の３ｄＢ帯域幅をδλｓとしたとき、δλｓ＜δλとすることによってＷＤＭチャネル間の干渉を抑制することができる。また、λ_Ｂ ^２Ｆｃ／ｃ＜δλｓ且つＭ_ｋ’δλ＜Δλとすることによって１つのＳＳＦＢＧでＭ_ｋ’チャネルのＷＤＭ信号を威喝して符号化処理することができる。更に、単位回折格子の屈折率変調包絡線をｓｉｎｃ関数形状にすることによってＳＳＦＢＧの反射伝達関数の方絡線が矩形形状になり、符号化又は復号化に伴う信号減衰がＷＤＭチャネル間で一様になる。図８には、一例として３チャネルのＷＤＭ信号を一括してＳＳＦＢＧで符号化処理する場合のＳＳＦＢＧの反射伝達関数（図８（ａ））と、ＷＤＭ信号の光スペクトル（図８（ｂ））の関係が示されている。

以下、本実施例の光通信システム１と、従来のＯＣＤＭ／ＷＤＭハイブリッドＰＯＮシステムとで、必要な多重・分離部の数を比較する。ここで、ＯＬＴに含まれるＷＤＭ多重・分離部及びＯＣＤＭ多重・分離部の数は、本実施例の光通信システム１と従来システムとで同一なのでＯＬＴ内の多重・分離部の数については無視する。波長チャネル数をＭ、符号チャネル数をＮとした場合、図１及び図２に示される従来システムにおいては、ＷＤＭ多重・分離部（分岐部・結合部）の数が１であり、ＯＣＤＭ多重・分離部（符号部）の数がＭ×Ｎである。故に、従来システムにおける多重・分離部の総数はＭ×Ｎ＋１である。一方、図３及び図６に示される本実施例の光通信システム１においては、ＷＤＭ多重・分離部の数がＮであり、ＯＣＤＭ多重・分離部の数がＮである。故に、光通信システム１における多重・分離部の総数は２Ｎである。それ故、以下の式（１１）の不等式が成立する場合に、光通信システム１の多重・分離部の数が従来システムのそれに比較して少なくなる。

ここで、ＯＣＤＭ／ＷＤＭハイブリッドＰＯＮシステムは多元接続通信を前提としているので、波長チャネル数Ｍ、符号チャネルＮはそれぞれ２以上の整数である。故に、全てのＭ、Ｎのとり得る値に対して式（１１）の不等式が成立する。よって、光通信システム１の多重・分離部の数は、従来システムのそれに比較して少ないことが判る。

このように、本実施例の光通信システム１によれば、多重・分離部の数を従来システムのそれよりも減らすことができるので、システム全体でのコストを下げることができると共にＯＮＵの装置サイズも小さくできるという効果を奏する。また、本実施例の光通信システム１においては、波長・符号チャネルの識別と光信号の結合・分離とを同時に処理するので、光結合器・分岐器が必要ない。それ故、伝送路のロスバジェットを拡大できるので、従来システムに比べて送信光信号のパワーを低くすることができるという効果も奏する。したがって、多重・分離部の数の減少及び送信光信号パワーの低下により、システム全体での低消費電力化という効果も奏する。

＜第２の実施例＞
図１３には、本実施例のＯＣＤＭ分離部２０−１が示されている。以下、第１の実施例と異なる部分について主に説明する。

ＯＣＤＭ分離部２０−１は、１つのサーキュレータ２１と、複数のＳＳＦＢＧ２３、２４、２５及び２６からなる。サーキュレータ２１は、第１の実施例と同様に動作する。

ＳＳＦＢＧ２３は、縦列に接続された単位回折格子２３−１、２３−２及び２３−３からなる。ＳＳＦＢＧ２３の一方のポートはサーキュレータ２１に接続され、他方のポートはＳＳＦＢＧ２４に接続されている。

ＳＳＦＢＧ２４は、縦列に接続された単位回折格子２４−１、２４−２及び２４−３からなる。ＳＳＦＢＧ２４の一方のポートはＳＳＦＢＧ２３に接続され、他方のポートはＳＳＦＢＧ２５に接続されている。

ＳＳＦＢＧ２５は、縦列に接続された単位回折格子２５−１、２５−２及び２５−３からなる。ＳＳＦＢＧ２５の一方のポートはＳＳＦＢＧ２４に接続され、他方のポートはＳＳＦＢＧ２６に接続されている。

ＳＳＦＢＧ２６は、縦列に接続された単位回折格子２６−１、２６−２及び２６−３からなる。ＳＳＦＢＧ２６の一方のポートはＳＳＦＢＧ２５に接続され、他方のポートはＯＣＤＭ分離部２０−１の第２出力ポートである。

各単位回折格子の構造は第１の実施例と同様である。ＳＳＦＢＧ２３に含まれる単位回折格子２３−１、２３−２及び２３−３の各々の格子ピッチはΛ_３である。ＳＳＦＢＧ２４に含まれる単位回折格子２４−１、２４−２及び２４−３の各々の格子ピッチはΛ_４である。ＳＳＦＢＧ２５に含まれる単位回折格子２５−１、２５−２及び２５−３の各々の格子ピッチはΛ_５である。ＳＳＦＢＧ２３に含まれる単位回折格子２６−１、２６−２及び２６−３の各々の格子ピッチはΛ_６である。格子ピッチΛ_３、Λ_４、Λ_５及びΛ_６は互いに異なる。その他の構造パラメータは図５に示されるものと同様である。

以下、本実施例におけるＯＣＤＭ分離部２０−１の動作について説明する。ＯＣＤＭ分離部２０−１に入力された光符号分割多重信号は、サーキュレータ２１を介してＳＳＦＢＧ２３に入力される。ＳＳＦＢＧ２３は、当該光符号分割多重信号に多重化されている複数の光波長分割多重信号のうちから、ＳＳＦＢＧ２３に予め設定されている１つの符号識別子θに一致し且つ波長帯Δλ_３に含まれるチャネルの光信号を反射すると共に、それ以外のチャネルの光信号を透過させる。ここで、波長帯Δλ_３は、以下の式（１２）によって求められる中心波長λ_Ｂ３を有し、幅が上記の式１０によって求められるΔλである波長の範囲である。

なお、λ_Ｂ３はＳＳＦＢＧ２３を構成する単位回折格子２３−１、２３−２及び２３−３の各々のブラッグ波長である。ＳＳＦＢＧ２３を透過した光信号はＳＳＦＢＧ２４に入力される。ＳＳＦＢＧ２３から反射した光信号はサーキュレータ２１を介して第一出力ポートから出力される。

ＳＳＦＢＧ２４は、入力される光符号分割多重信号に多重化されている複数の光波長分割多重信号のうちから、ＳＳＦＢＧ２４に予め設定されている１つの符号識別子θに一致し且つ波長帯Δλ_４に含まれるチャネルの光信号を反射すると共に、それ以外のチャネルの光信号を透過させる。ここで、波長帯Δλ_４は、以下の式（１３）によって求められる中心波長λ_Ｂ４を有し、幅が上記の式１０によって求められるΔλである波長の範囲である。

なお、λ_Ｂ４はＳＳＦＢＧ２４を構成する単位回折格子２４−１、２４−２及び２４−３の各々のブラッグ波長である。ＳＳＦＢＧ２４を透過した光信号はＳＳＦＢＧ２５に入力される。ＳＳＦＢＧ２４から反射した光信号はＳＳＦＢＧ２４を透過し、サーキュレータ２１を介して第一出力ポートから出力される。

ＳＳＦＢＧ２５及び２６の各々も同様に動作する。ＳＳＦＢＧ２５の中心波長λ_Ｂ５は以下の式（１４）によって示され、ＳＳＦＢＧ２６の中心波長λ_Ｂ６は以下の式（１５）によって示される。

ＳＳＦＢＧ２６の透過光は、第二出力ポートから次段のＯＣＤＭ分離部２０−２に中継される。ＯＣＤＭ分離部２０−２〜２０−Ｎの各々もＯＣＤＭ分離部２０−１と同様の構成であり、同様に動作する。また、ＯＣＤＭ多重部６０−１〜６０−Ｎの各々もＯＣＤＭ分離部２０−１と同様の構成とすることができる。

図１４には、ＳＳＦＢＧの接続数が４つであり且つＳＳＦＢＧの各々の反射伝達関数が図８（ａ）に示されるものと同様である場合のＯＣＤＭ分離部と復号化された波長分割多重光信号のスペクトルとの関係が示されている。波長帯Δλ_３にあるチャネル＃１、＃２及び＃３はＳＳＦＢＧ２３、波長帯Δλ_４にあるチャネル＃４、＃５及び＃６はＳＳＦＢＧ２４、波長帯Δλ_５にあるチャネル＃７、＃８及び＃９はＳＳＦＢＧ２５、波長帯Δλ_６にあるチャネル＃１０、＃１１及び＃１２はＳＳＦＢＧ２６によってそれぞれ復号化される。

以下、本実施例の光通信システム１と、従来のＯＣＤＭ／ＷＤＭハイブリッドＰＯＮシステムとで、必要な多重・分離部の数を比較する。ここで、ＯＬＴに含まれるＷＤＭ多重・分離部及びＯＣＤＭ多重・分離部の数は、本実施例の光通信システム１と従来システムとで同一なのでＯＴＬ内の多重・分離部の数については無視する。波長チャネル数をＭ、符号チャネル数をＮとした場合、図１及び図２に示される従来システムにおける多重・分離部の総数はＭ×Ｎ＋１である。一方、図３及び図６に示される本実施例の光通信システム１においては、ＷＤＭ多重・分離部の数がＮであり、ＯＣＤＭ多重・分離部の数がＮであるが、ＯＣＤＭ多重・分離部の各々が複数のＳＳＦＢＧを有しているので部品点数が増加することになる。そこで、コスト試算のために、ＳＳＦＢＧを「多重・分離機能を有する手段」と考え、ＳＳＦＢＧの数とＷＤＭ多重・分離部の数とを加算して得られた数を「多重・分離機能を有する手段」と定義する。ＯＣＤＭ多重・分離部１つ当たりのＳＳＦＢＧ数をａとすると、全ＳＳＦＢＧ数はａ×Ｎとなる。よって、光通信システム１における多重・分離機能を有する手段の数は（１＋ａ）×Ｎとなる。それ故、以下の式（１６）の不等式が成立する場合に、光通信システム１の多重・分離部の数が従来システムのそれに比較して少なくなる。

ここで、ＯＣＤＭ／ＷＤＭハイブリッドＰＯＮシステムは多元接続通信を前提としているので、波長チャネル数Ｍ、符号チャネルＮはそれぞれ２以上の整数である。式（１６）をａについて解くと以下の式（１７）となる。

式（１７）から、ＯＣＤＭ多重・分離部１つ当たりのＳＳＦＢＧ数ａが波長チャネル数Ｎよりも１つでも少ない場合に、光通信システム１の多重・分離部の数は、従来システムのそれに比較して少なくなることが判る。つまり、１つのＳＳＦＢＧで複数チャネルの波長分割多重光信号を一括して処理できれば、光通信システム１における多重・分離機能を有する手段の数が従来システムのそれに比較して少なくなる。

このように、本実施例のＯＣＤＭ多重・分離部を有する光通信システム１によれば、第１の実施例に比較して、一括してＯＣＤＭ多重・分離部できる波長チャネルの数を増加させることができる。第１の実施例に比較してＯＣＤＭ多重・分離機能を有する手段の数が増加するものの、従来システムに比較してＯＣＤＭ多重・分離機能を有する手段の数を減らすことができる。システム全体でのコストを下げることができると共にＯＮＵの装置サイズも小さくできるという効果を奏する。また、本実施例の光通信システム１においては、波長・符号チャネルの識別と光信号の結合・分離とを同時に処理するので、光結合器・分岐器が必要ない。それ故、伝送路のロスバジェットを拡大できるので、従来システムに比べて送信光信号のパワーを低くすることができるという効果も奏する。したがって、多重・分離部の数の減少及び送信光信号パワーの低下により、システム全体での低消費電力化という効果も奏する。

なお、上記の実施例は４つのＳＳＦＢＧを縦列に接続した場合の例であるが、ＳＳＦＢＧの接続数はこれに限られない。また、上記した例は１つのＳＳＦＢＧ内に３つの単位回折格子を縦列接続した場合の例であるが、単位回折格子の接続数はこれに限られない。

＜下り方向通信時の変形例＞
以下、図１５を参照しつつ、下り方向通信時の変形例について説明する。なお、上記実施例と異なる部分について主に説明する。下り方向通信時についての上記実施例（図３等を参照）と比較すると、ＯＬＴ１０内における光送信信号の多重化処理の順番が異なる。ＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｍ、ＷＤＭ分離部３０−１〜３０−Ｎ、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_Ｎの構成及び接続は上記実施例と同様である。

本実施例のＯＬＴ１０においては、先ず、ＯＣＤＭ多重部１３が、送信部１１−１〜１１−（Ｍ×Ｎ）からの光送信信号を光符号分割多重して複数の光符号分割多重信号を生成する。次に、ＷＤＭ多重部１２が、複数の光符号分割多重信号を加入者エリア毎に光波長分割多重して光波長分割多重信号を生成する。ＷＤＭ多重部１２は、光波長分割多重信号を光ファイバ７−１を介してＯＣＤＭ分離部２０−１に送信する。

ＯＣＤＭ分離部２０−１〜２０−Ｎは、前段から中継された入力光波長分割多重信号に多重化されている複数の光送信信号のうちから所定符号に対応するものを符号分離してこれらを１つの光波長分割多重信号とすると共に、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号を後段に中継する。

詳細には以下のように動作する。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、ＷＤＭ多重部１２から送信された光波長分割多重信号を光ファイバ７−１を介して受信し、これに多重化されている複数の光送信信号のうちから、予め設定された符号Ｃ１に一致する符号を有する光送信信号を符号分離し、これらを１つの光波長分割多重信号とする。ＯＣＤＭ分離部２０−１は、当該１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介してＷＤＭ分離部３０−１に供給する。また、ＯＣＤＭ分離部２０−１は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号が多重化された光符号分割多重信号を光ファイバ７−２を介して後段のＯＣＤＭ分離部２０−２に中継する。

ＯＣＤＭ分離部２０−２は、前段のＯＣＤＭ分離部２０−１から光ファイバ７−２を介して中継された光波長分割多重信号に多重化されている複数の光送信信号のうちから、予め設定された符号Ｃ２に一致する符号を有する光送信信号を符号分離し、これらを１つの光波長分割多重信号とする。ＯＣＤＭ分離部２０−２は、当該１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−２を介してＷＤＭ分離部３０−２に供給する。また、ＯＣＤＭ分離部２０−２は、当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号からなる光符号分割多重信号を光ファイバ７−３を介して後段のＯＣＤＭ分離部２０−３に中継する。以下、ＯＣＤＭ分離部２０−３〜２０−Ｎの各々も同様に動作する。

ＷＤＭ分離部３０−１は、ＯＣＤＭ分離部２０−１によって符号分離された１つの光波長分割多重信号を光ファイバ８−１を介して受信し、これを波長分離して複数の光送信信号を得る。ＷＤＭ分離部３０−１は、当該複数の光送信信号を光ファイバ９−１−１〜９−１−Ｍ_１を介して加入者エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１〜４０−１−Ｍ_１に送信する。詳細には、ＷＤＭ分離部３０−１は、ＯＮＵ４０−１−１に対して波長Ｗ１を有する光信号を送信し、ＯＮＵ４０−１−２に対して波長Ｗ２を有する光信号を送信し、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１に対して波長ＷＭ_１を有する光信号を送信する。ＷＤＭ分離部３０−２〜３０−Ｎの各々も同様に動作する。

加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−１は、ＷＤＭ分離部３０−１によって波長分離された波長Ｗ１を有する光信号を受信して当該光信号から通信情報を復元する。同じく加入エリア４０−１に属するＯＮＵ４０−１−２は波長Ｗ２を有する光信号、ＯＮＵ４０−１−３は波長Ｗ３を有する光信号、・・・、ＯＮＵ４０−１−Ｍ_１は波長ＷＭ_１を有する光信号をそれぞれ受信して当該光信号から通信情報を復元する。加入エリア４０−２〜４０−Ｎの各々に属するＯＮＵも同様に動作する。

このように、下り方向通信時には、ＯＬＴ１０において、複数の光送信信号を光符号分離多重してから光波長分離多重することもできる。かかる構成とした場合にも、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎの各々は、符号器を備えることなく、自身に対応する１つの波長の光信号を受信することができる。その結果、ＯＮＵ４０−１−１〜４０−Ｎ−Ｍ_Ｎの各々の装置サイズも小さくできると共に、光通信システム１全体のコスト及び消費電力を抑えることができる。

１ 光通信システム
１０ 局側終端装置（ＯＬＴ）
１１−１〜１１−（Ｍ×Ｎ） 送信部
１２ ＷＤＭ多重部
１３ ＯＣＤＭ多重部
１４ ＯＣＤＭ分離部
１５ ＷＤＭ分離部
１６−１〜１６−（Ｍ×Ｎ） 受信部
２０−１〜２０−Ｎ ＯＣＤＭ分離部
２１ サーキュレータ
２２〜２６ ＳＳＦＢＧ
２２−１〜２２−Ｋ、２３−１〜２３−３、２４−１〜２４−３、２５−１〜２５−３、２６−１〜２６−３ 単位回折格子
３０−１〜３０−Ｎ ＷＤＭ分離部
４０−１−１〜４０−１−Ｍ_Ｎ 加入者側終端装置（ＯＮＵ）
４１ 受信部
４２ 送信部
５０−１〜５０−Ｎ ＷＤＭ多重部
６０−１〜６０−Ｎ ＯＣＤＭ多重部
６１ サーキュレータ
６２ ＳＳＦＢＧ
６２−１〜６２−Ｋ 単位回折格子

Claims (13)

1. 複数の光送信信号を送信先加入者エリア毎に波長分割多重して複数の光波長分割多重信号を生成する光波長多重部と、前記複数の光波長分割多重信号を符号分割多重して光符号分割多重信号を生成する光符号多重部と、を含む局側終端装置と、
   前記光符号分割多重信号を中継する光信号中継路と、
   各々が前記送信先加入者エリアの１つに属し、当該中継される光符号分割多重信号に多重化されている光送信信号のうちの１つを受信する加入者側終端装置と、を含む光通信システムであって、
   前記光信号中継路は、
   互いに接続され、各々が、入力光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちの１つを符号分離すると共に当該１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号からなる光符号分割多重信号を後段に中継する複数の光符号分離部と、
   各々が、前記光符号分離部の各々に対応し、対応する１つの光符号分離部から供給される光波長分割多重信号を波長分離して得られた複数の光送信信号を前記送信先加入者エリアの１つに属する複数の加入者側終端装置に送信する複数の光波長分離部と、からなることを特徴とする光通信システム。
2. 前記複数の光符号分離部は、互いに縦列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記光符号分離部は、
   入力光符号分割多重信号に多重化されている光波長分割多重信号のうちから、予め設定された符号識別子に一致する符号識別子を有する１つの光波長分割多重信号のみを反射して符号分離をなす少なくとも１つのＳＳＦＢＧと、
   当該反射された１つの光波長分割多重信号を前記光波長分離部の１つに供給するサーキュレータと、からなることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
4. 前記ＳＳＦＢＧは、少なくとも１つの単位回折格子からなり、
   前記単位回折格子の屈折率変調の包絡線はｓｉｎｃ関数形状であることを特徴とする請求項３に記載の光通信システム。
5. 前記ＳＳＦＢＧは、縦列に配置された複数の単位回折格子からなり、
   前記複数の単位回折格子は、前記光符号分割多重信号の帯域幅よりも小さいチップレートに対応する間隔で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光通信システム。
6. 前記ＳＳＦＢＧは複数であり、
   前記ＳＳＦＢＧの各々は、縦列に配置された複数の単位回折格子からなり、
   前記ＳＳＦＢＧの１つを構成する単位回折格子の格子ピッチと当該１つのＳＳＦＢＧとは別のＳＳＦＢＧを構成する単位回折格子の格子ピッチとは互いに異なることを特徴とする請求項５に記載の光通信システム。
7. 各々が送信元加入者エリアの１つに属し、光送信信号を送信する複数の加入者側終端装置と、
   前記光送信信号を波長分割多重及び符号分割多重して得られた光符号分割多重信号を中継する光信号中継路と、
   当該中継された光符号分割多重信号を符号分離及び波長分離して複数の光送信信号を得る局側終端装置と、を含む光通信システムであって、
   前記光信号中継路は、
   各々が、前記送信元加入者エリアの１つに属する複数の加入者側終端装置から送信された複数の光送信信号を波長分割多重して光波長分割多重信号を生成する複数の光波長多重部と、
   互いに接続され、各々が、前記光波長多重部の各々に対応し、対応する１つの光波長多重部によって生成された光波長分割多重信号を入力光波長分割多重信号に多重化してこれを前記光符号分割多重信号として後段に中継する複数の光符号多重部と、からなることを特徴とする光通信システム。
8. 前記複数の光符号分離部は、互いに縦列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の光通信システム。
9. 前記光符号多重部は、
   前記複数の光波長多重部のうちの１つによって生成された光波長分割多重信号に対して、予め設定された符号識別子を用いて波長分割多重処理を施して１つの光符号信号を生成するＳＳＦＢＧと、
   前記１つの光符号信号と前段からの入力光符号信号とを前記光符号分割多重信号として後段に中継するサーキュレータと、からなることを特徴とする請求項７に記載の光通信システム。
10. 前記ＳＳＦＢＧは、少なくとも１つの単位回折格子からなり、
    前記単位回折格子の屈折率変調の包絡線はｓｉｎｃ関数形状であることを特徴とする請求項９に記載の光通信システム。
11. 前記ＳＳＦＢＧは、縦列に配置された複数の単位回折格子からなり、
    前記複数の単位回折格子は、前記光波長分割多重信号の帯域幅よりも小さいチップレートに対応する間隔で配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
12. 前記ＳＳＦＢＧは複数であり、
    前記ＳＳＦＢＧの各々は、縦列に配置された複数の単位回折格子からなり、
    前記ＳＳＦＢＧの１つを構成する単位回折格子の格子ピッチと当該１つのＳＳＦＢＧとは別のＳＳＦＢＧを構成する単位回折格子の格子ピッチとは互いに異なることを特徴とする請求項１１に記載の光通信システム。
13. 複数の光送信信号を符号分割多重して複数の光符号分割多重信号を生成する光符号多重部と、前記複数の光符号分割多重信号を送信先加入者エリア毎に波長分割多重して光波長分割多重信号を生成する光波長多重部と、を含む局側終端装置と、
    前記光波長分割多重信号を中継する光信号中継路と、
    各々が前記送信先加入者エリアの１つに属し、当該中継される光波長分割多重信号に多重化されている光送信信号のうちの１つを受信する加入者側終端装置と、を含む光通信システムであって、
    前記光信号中継路は、
    互いに接続され、各々が、入力光波長分割多重信号に多重化されている複数の光送信信号のうちから所定符号に対応するものを符号分離してこれらを１つの光波長分割多重信号とすると共に前記１つの光波長分割多重信号を除く光波長分割多重信号を後段に中継する複数の光符号分離部と、
    各々が、前記光符号分離部の各々に対応し、対応する１つの光符号分離部から供給される光波長分割多重信号を波長分離して得られた複数の光送信信号を前記送信先加入者エリアの１つに属する複数の加入者側終端装置に送信する複数の光波長分離部と、からなることを特徴とする光通信システム。

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