JP5699678B2 - 光受信装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光受信装置および通信システムに関する。

近年、大容量伝送用ネットワークとして光ネットワークが用いられている。光ネットワークの方式の一つにＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）がある。ＰＯＮにおいては、たとえば、複数の加入者側端末（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）からバースト的に送信された光信号をスターカプラで合波し、一つの収容局側端末（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）で受信する。

また、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：時分割多重）を適用したＴＤＭ−ＰＯＮが知られている。ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、たとえば、ＯＬＴから各ＯＮＵへの下りの信号についてはＴＤＭによって伝送され、各ＯＮＵからＯＬＴへの上りの信号についてはＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）によって伝送される。ＴＤＭ−ＰＯＮの上り伝送システムにおいては、伝送波長がたとえば１．３［μｍ］帯であるため、たとえば１．５５［μｍ］帯により伝送する場合に比べてファイバ損失が大きく、信号が劣化しやすい。

また、ＴＤＭ−ＰＯＮの上り伝送システムにおいては、光スプリッタ（光カプラ）の分岐によって光パワーが大きく劣化するため、分岐数の拡大や伝送距離の延伸化がさらに困難である。分岐数と光スプリッタの損失劣化量とは互いにほぼ反比例するため、一般的に、分岐数の拡大と伝送距離の延伸化とはトレードオフの関係にある。また、光損失を低減するため、ファイバアレイからの各出力光をレンズアレイおよび集光レンズを用いてＰＤに受光させるＯＬＴが知られている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。

Ｎｉｎｇ Ｃｈｅｎｇ，Ｚｈｅｎｘｉｎｇ Ｌｉａｏ，ａｎｄ Ｆｒａｎｋ Ｊ．Ｅｆｆｅｎｂｅｒｇｅｒ、"Ｌａｒｇｅ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｌｏｎｇ Ｒｅａｃｈ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ"、ＥＣＯＣ ２０１０年９月

しかしながら、上述した従来技術では、たとえばＯＬＴまでの距離がＯＮＵごとに異なると、ＯＬＴが受信する光の損失がＯＮＵごとに異なるため、ＯＬＴの受光素子における受光パワーをダイナミックレンジに収めることが困難である。このため、各ＯＮＵからの光を精度よく受信することができないという問題がある。

これに対して、ＯＮＵのそれぞれに光プリアンプを設けて各ＯＮＵからの光をＯＮＵ側で個別に増幅することが考えられるが、ＯＮＵのそれぞれにおいて光アンプを設けると各ＯＮＵの大型化および高価格化につながるという問題がある。また、各ＯＮＵのそれぞれに設けた光アンプの増幅量をＯＬＴ側から制御することは困難という問題がある。

また、ＯＬＴに光ポストアンプを設け、各ＯＮＵからＴＤＭＡで送信される光をＯＬＴ側で増幅することが考えられるが、ＯＬＴが受信する光の損失がＯＮＵごとに異なるため、損失を補填するための増幅量もＯＮＵごとに異なる。このため、光ポストアンプによって受光パワーをダイナミックレンジに収めることが困難という問題がある。

開示の光受信装置および通信システムは、上述した問題点を解消するものであり、伝送性能を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、光が入力される複数の入力部と、前記複数の入力部にそれぞれ対応してアレイ状に設けられ、前記複数の入力部のうちの対応する入力部から入力された光を増幅して出射する複数の増幅器と、光を電気信号に変換する受光素子と、前記複数の増幅器から出射される各光を前記受光素子へ入射させる光学系と、を備える光受信装置および通信システムが提案される。

本発明の一側面によれば、伝送性能を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる光受信装置の構成例を示す図である。 図２は、図１に示した光受信装置を適用した通信システムの構成例１を示す図である。 図３は、図１に示した光受信装置を適用した通信システムの構成例２を示す図である。 図４は、図１に示した光受信装置の具体的な構成例を示す図である。 図５は、実施の形態２にかかる通信システムの構成例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光受信装置の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光受信装置１００は、ファイバアレイ１１０と、レンズ１２０と、ＳＯＡアレイ１３０と、レンズ１４０と、波長フィルタ１５０と、ＰＤ１６０と、を備えている。光受信装置１００は、たとえば、ＴＤＭ−ＰＯＮ方式の通信システムにおけるＯＬＴに適用することができる。

ファイバアレイ１１０は、アレイ状に設けられた（すなわち一次元配列された）光ファイバ１１１〜１１４を含む。光ファイバ１１１〜１１４は、光受信装置１００の外部から光が入力される複数の入力部である。光受信装置１００をＴＤＭ−ＰＯＮ方式の通信システムにおけるＯＬＴに適用する場合は、光ファイバ１１１〜１１４に接続された各ＯＮＵが光信号をＴＤＭＡによって送信する。したがって、各タイムスロットにおいて光ファイバ１１１〜１１４のいずれかから光信号が入力される。光ファイバ１１１〜１１４のそれぞれは、入力された光をレンズ１２０へ出射する。

レンズ１２０は、光ファイバ１１１〜１１４から出射される各光をそれぞれＳＯＡアレイ１３０のＳＯＡ１３１〜１３４の入力部へ入射させる光学系である。ここでは各光をＳＯＡアレイ１３０へ入射させる光学系を１つのレンズ１２０によって実現する構成について説明したが、各光をＳＯＡアレイ１３０へ入射させる光学系を複数のレンズなどによって実現する構成としてもよい。

ＳＯＡアレイ１３０は、それぞれ光ファイバ１１１〜１１４に対応してアレイ状に設けられた（すなわち一次元配列された）ＳＯＡ１３１〜１３４（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：半導体光増幅器）を含む。ＳＯＡ１３１〜１３４の入力部には、それぞれ光ファイバ１１１〜１１４から出射されてレンズ１２０を通過した光が入射される。

ＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれは、入射された光を増幅してレンズ１４０へ出射する。また、ＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれは、外部からの駆動信号に応じた可変の増幅量によって光を増幅させる可変増幅器である。ＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれは、たとえばシングルモード光導波路（単一モード光導波路）を用いて実現することができる。

レンズ１４０は、ＳＯＡ１３１〜１３４から出射される各光を単一のＰＤ１６０へ入射させる光学系である。たとえば、レンズ１４０は、ＳＯＡ１３１〜１３４から同時に光が出射されたと仮定した場合に、ＳＯＡ１３１〜１３４からの各光をＰＤ１６０へ集束させるように調整される。ここでは各光をＰＤ１６０へ入射させる光学系を１つのレンズ１４０によって実現する構成について説明したが、各光をＰＤ１６０へ入射させる光学系を複数のレンズなどによって実現する構成としてもよい。

波長フィルタ１５０は、ＳＯＡアレイ１３０とＰＤ１６０との間に設けられ、ＳＯＡアレイ１３０からＰＤ１６０へ出射される光を透過させる。図１に示す例では、波長フィルタ１５０はレンズ１４０とＰＤ１６０との間に設けられている。波長フィルタ１５０は、透過させた光の所定の波長帯域を減衰させることで、ＳＯＡ１３１〜１３４において発生するＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：自然放出）光を減衰させる。ただし、ＳＯＡ１３１〜１３４において発生するＡＳＥ光の影響を考慮しなくてもよい場合は、波長フィルタ１５０を省いた構成にしてもよい。

ＰＤ１６０は、受光部１６１を有する。受光部１６１は、レンズ１４０によって入射された光を電気信号に変換する。ＰＤ１６０は、受光部１６１によって変換された電気信号を出力する。ＰＤ１６０から出力された電気信号は、たとえば、光受信装置１００の内部または外部の信号処理回路によって処理される。

このように、ＳＯＡ１３１〜１３４からの各光をレンズ１４０によってＰＤ１６０へ直接入射させることで、たとえばＳＯＡ１３１〜１３４の各出力部とＰＤ１６０とを光ファイバおよび光カプラによって結合しなくても各光をＰＤ１６０へ入射することができる。このため、各ＯＮＵからＰＤ１６０までの各経路の光カプラによる結合数を減らし、光カプラによる結合損失を低減することができる。

たとえば、ＳＯＡ１３１〜１３４からの各光を光ファイバおよび光カプラによって合波してＰＤ１６０へ入射させる場合に比べて、光カプラによる結合損失（４分岐では約６．５［ｄＢ］）の分がパワーバジェットとして利用できるようになる。また、ＳＯＡ１３１〜１３４からの各光を光ファイバおよび光カプラによって合波してＰＤ１６０へ入射させる場合に比べて、ＳＯＡ１３１〜１３４の各出力部と光ファイバとの結合損失（たとえば約１．５［ｄＢ］）の分がパワーバジェットとして利用できるようになる。

また、光ファイバ１１１〜１１４から入力される各光を複数の増幅器（ＳＯＡ１３１〜１３４）によって増幅するため、各光の増幅量を個別に調整することができる。これにより、入力される各光のパワーが異なっていても、ＰＤ１６０における受光パワーをＰＤ１６０のダイナミックレンジに収めることができる。このため、パワーバジェットを拡大することができる。

なお、図１に示す例ではファイバアレイ１１０は４本の光ファイバ１１１〜１１４を含む場合について説明したが、ファイバアレイ１１０はｎ本（ｎは２以上の自然数）の光ファイバを有していればよい。この場合は、ＳＯＡアレイ１３０もたとえばｎ個のＳＯＡを含むようにする。

図２は、図１に示した光受信装置を適用した通信システムの構成例１を示す図である。図２に示す通信システム２００は、ＴＤＭ−ＰＯＮ方式の通信システムである。通信システム２００は、ＯＬＴ２１０と、ＯＮＵ２１１，２１２，…と、ＯＮＵ２２１，２２２，…と、ＯＮＵ２３１，２３２，…と、ＯＮＵ２４１，２４２，…と、光カプラ２５１〜２５４と、を含んでいる。

＜ＯＮＵについて＞
以下の説明において、ＯＬＴ２１０に接続された各ＯＮＵ、すなわちＯＮＵ２１１，２１２，…、ＯＮＵ２２１，２２２，…、ＯＮＵ２３１，２３２，…およびＯＮＵ２４１，２４２，…を単に「各ＯＮＵ」と称する。各ＯＮＵは、各ＯＮＵの数より少ない群（図２に示す例では４つ）に分類され、群ごとに対応して設けられた光カプラ２５１〜２５４によってＯＬＴ２１０に接続されている。

たとえば、各ＯＮＵは、ＯＬＴ２１０（たとえば光受信装置１００の光ファイバ１１１〜１１４）までの経路における光損失に応じて群に分類され、分類された群ごとに光カプラ２５１〜２５４によってまとめられてＯＬＴ２１０に接続されている。たとえば、経路における光損失は経路の長さに依存するため、ＯＬＴ２１０までの経路の長さに応じて各ＯＮＵを分類することで、ＯＬＴ２１０までの経路における光損失に応じて各ＯＮＵを分類することができる。ＯＬＴ２１０までの経路における光損失に応じて各ＯＮＵを分類することで、光カプラ２５１〜２５４のそれぞれに、ＯＬＴ２１０までの経路における光損失が同程度のＯＮＵが接続される。

ＯＮＵ２１１，２１２，…は、光カプラ２５１を介してＯＬＴ２１０と接続されている。そして、ＯＮＵ２１１，２１２，…は、ＯＬＴ２１０への上りの光信号をＴＤＭＡによって光カプラ２５１へ送信する光送信装置である。また、ＯＮＵ２１１，２１２，…は、ＯＬＴ２１０からＴＤＭによって光カプラ２５１を介して送信される下りの光信号に含まれる自装置宛の信号を受信する。同様に、ＯＮＵ２２１，２２２，…、ＯＮＵ２３１，２３２，…およびＯＮＵ２４１，２４２，…は、それぞれ光カプラ２５２〜２５４を介してＯＬＴ２１０と接続されており、ＯＬＴ２１０との間で光信号を送受信する。

光カプラ２５１は、ＯＮＵ２１１，２１２，…からＴＤＭＡによって送信された光信号をＯＬＴ２１０へ出射する。同様に、光カプラ２５２〜２５４は、それぞれＯＮＵ２２１，２２２，…、ＯＮＵ２３１，２３２，…およびＯＮＵ２４１，２４２，…からＴＤＭＡによって送信された光信号をＯＬＴ２１０へ出射する。

また、光カプラ２５１は、ＯＬＴ２１０から出射された光信号を分岐し、分岐した各光信号をＯＮＵ２１１，２１２，…へ出射する。同様に、光カプラ２５２〜２５４は、ＯＬＴ２１０から出射された光信号を分岐し、分岐した各光信号をそれぞれＯＮＵ２２１，２２２，…、ＯＮＵ２３１，２３２，…およびＯＮＵ２４１，２４２，…へ出射する。

このように、通信システム２００においては、各ＯＮＵ（ＯＮＵ２１１，２１２，…、ＯＮＵ２２１，２２２，…、ＯＮＵ２３１，２３２，…およびＯＮＵ２４１，２４２，…）を各ＯＮＵよりも少ない複数の光カプラ（光カプラ２５１〜２５４）で束ねる。

＜ＯＬＴについて＞
ＯＬＴ２１０は、光受信装置１００（Ｒｘ）と、分岐用波長フィルタ２０１〜２０４と、光送信装置２０５（Ｔｘ）と、光アンプ２０６と、光カプラ２０７と、を含んでいる。光受信装置１００は、たとえば図１に示した光受信装置１００と同様である。

分岐用波長フィルタ２０１〜２０４は、それぞれ光カプラ２５１〜２５４に接続されている。分岐用波長フィルタ２０１〜２０４は、それぞれ光カプラ２５１〜２５４から出射された光に含まれる特定の波長（たとえば１．３［μｍ］）の成分のみを光受信装置１００へ透過させることで、各ＯＮＵからの上りの光信号を光受信装置１００へ出射する。

また、分岐用波長フィルタ２０１〜２０４は、光カプラ２０７から出射された光に含まれる特定の波長（たとえば１．５５［μｍ］）の成分のみをそれぞれ光カプラ２５１〜２５４へ透過させる。これにより、光送信装置２０５からの下りの光信号をそれぞれ光カプラ２５１〜２５４へ出射することができる。

分岐用波長フィルタ２０１〜２０４から出射される各光は、それぞれ光受信装置１００の光ファイバ１１１〜１１４へ入力される。上述したように、光受信装置１００は、光ファイバ１１１〜１１４から入力される各光の増幅量を個別に調整することができる。また、光カプラ２５１〜２５４のそれぞれには光損失が同程度のＯＮＵが接続されている。

このため、光受信装置１００へ入力される各光の増幅量を個別に調整することで、各ＯＮＵからの光に対して光損失に応じた適切な増幅量を設定することができる。このため、各ＯＮＵからの光のＰＤ１６０における受光パワーをＰＤ１６０のダイナミックレンジに収めることができる。

光送信装置２０５は、各ＯＮＵへの下りの光信号をＴＤＭによって光アンプ２０６へ送信する。光アンプ２０６は、光送信装置２０５から送信された光信号を増幅する。光アンプ２０６は、増幅した光信号を光カプラ２０７へ出射する。光カプラ２０７は、光アンプ２０６から出射された光信号を分岐する。光カプラ２０７は、分岐した各光信号をそれぞれ分岐用波長フィルタ２０１〜２０４へ出射する。

図３は、図１に示した光受信装置を適用した通信システムの構成例２を示す図である。図３において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３に示す通信システム３００は、伝送レートおよび波長が異なる信号を混在させたＴＤＭ−ＰＯＮ方式の通信システムである。通信システム３００において伝送される光信号には、伝送レートが異なる光信号が混在している。

たとえば、通信システム３００の上りの各光信号においては、伝送レートが１［Ｇ］で波長が１．３１［μｍ］の光信号と、伝送レートが１０［Ｇ］で波長が１．２７［μｍ］の光信号と、が混在している。また、通信システム３００の下りの光信号には、伝送レートが１［Ｇ］で波長が１．４９［μｍ］の光信号と、伝送レートが１０［Ｇ］で波長が１．５７［μｍ］の光信号と、が混在している。

＜ＯＮＵについて＞
ＯＮＵ２１１，２２１，２３１，２４１（ＯＮＵ １０［Ｇ］）のそれぞれは、伝送レートが１０［Ｇ］のＯＮＵである。具体的には、ＯＮＵ２１１，２２１，２３１，２４１のそれぞれは、伝送レートが１０［Ｇ］で波長が１．２７［μｍ］の光信号を送信する。また、ＯＮＵ２１１，２２１，２３１，２４１のそれぞれは、伝送レートが１０［Ｇ］で波長が１．５７［μｍ］の光信号を受信する。

ＯＮＵ２１２，２２２，２３２，２４２（ＯＮＵ １［Ｇ］）のそれぞれは、伝送レートが１［Ｇ］のＯＮＵである。具体的には、ＯＮＵ２１２，２２２，２３２，２４２のそれぞれは、伝送レートが１［Ｇ］で波長が１．３１［μｍ］の光信号を送信する。また、ＯＮＵ２１２，２２２，２３２，２４２のそれぞれは、伝送レートが１［Ｇ］で波長が１．４９［μｍ］の光信号を受信する。

＜ＯＬＴについて＞
ＯＬＴ２１０は、分岐用波長フィルタ２０１〜２０４と、透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４と、光カプラ３１１と、光受信装置１００（Ｒｘ １０［Ｇ］）と、光受信装置３１２（Ｒｘ １［Ｇ］）と、光送信装置２０５（Ｔｘ １０［Ｇ］）と、光送信装置３２１と、合波用波長フィルタ３２２と、を備えている。

分岐用波長フィルタ２０１〜２０４は、それぞれ光カプラ２５１〜２５４に接続されている。分岐用波長フィルタ２０１〜２０４は、それぞれ光カプラ２５１〜２５４から出射された光に含まれる特定の波長（たとえば１．３１［μｍ］および１．２７［μｍ］）の成分のみをそれぞれ透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４へ透過させる。

また、分岐用波長フィルタ２０１〜２０４は、光カプラ２０７から出射された光に含まれる特定の波長（たとえば１．５７［μｍ］および１．４９［μｍ］）の成分のみをそれぞれ光カプラ２５１〜２５４へ透過させる。これにより、光送信装置２０５からの下りの光信号をそれぞれ光カプラ２５１〜２５４へ出射することができる。

また、透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４は、それぞれ分岐用波長フィルタ２０１から出射された光に含まれる特定の波長（たとえば１．２７［μｍ］）の成分のみを光受信装置１００へ透過させる。これにより、ＯＮＵ２１１，２２１，２３１，２４１からの伝送レートが１０［Ｇ］の光信号を光受信装置１００へ出射することができる。

透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４は、それぞれ分岐用波長フィルタ２０１〜２０４から出射された光に含まれる特定の波長（たとえば１．３１［μｍ］）の成分のみを光カプラ３１１へ透過させる。これにより、ＯＮＵ２１２，２２２，２３２，２４２からの伝送レートが１［Ｇ］の光信号を光カプラ３１１へ出射することができる。

光受信装置１００は、透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４から出射される各光信号を受信する。光カプラ３１１は、透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４から出射された伝送レートが１［Ｇ］の光信号を光受信装置３１２へ出射する。光受信装置３１２は、光カプラ３１１から出射された伝送レートが１［Ｇ］の光信号を受信する。

光送信装置２０５は、ＯＮＵ２１１，２２１，２３１，２４１への１０［Ｇ］の光信号（波長は１．５７［μｍ］）を合波用波長フィルタ３２２へ出射する。光送信装置３２１は、ＯＮＵ２１２，２２２，２３２，２４２への１［Ｇ］の光信号（波長は１．４９［μｍ］）の光信号を合波用波長フィルタ３２２へ出射する。

合波用波長フィルタ３２２は、光送信装置２０５から出射された光信号（波長が１．５７［μｍ］）と、光送信装置３２１から出射された光信号（波長が１．４９［μｍ］）と、を合波する。合波用波長フィルタ３２２は、合波した光信号を光カプラ２０７へ出射する。光カプラ２０７は、合波用波長フィルタ３２２から出射された光信号を分岐する。

なお、光受信装置３１２および光カプラ３１１に代えて光受信装置１００をさらに設けてもよい。この場合は、透過バンドパスフィルタ３０１〜３０４から出射される各光は、光受信装置３１２および光カプラ３１１に代えてさらに設けられた光受信装置１００の光ファイバ１１１〜１１４へ入射される。

図４は、図１に示した光受信装置の具体的な構成例を示す図である。図４において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４に示す光受信装置１００は、ファイバアレイ１１０と、コネクタ４０１と、筐体４０２と、レンズ４０３と、アイソレータ４０４と、窓４０５と、レンズ４０６と、ＳＯＡアレイ１３０と、キャリア４０７と、配線４０８と、端子４０９と、レンズ４１０と、レンズ４１１と、波長フィルタ１５０と、ＰＤ１６０と、を備えている。

ファイバアレイ１１０は、コネクタ４０１によって筐体４０２に接続されている。ファイバアレイ１１０から出射された光は、レンズ４０３、アイソレータ４０４および窓４０５を介して筐体４０２の内部へ入力される。筐体４０２の内部には、レンズ４０３と、アイソレータ４０４と、窓４０５と、レンズ４０６と、ＳＯＡアレイ１３０と、キャリア４０７と、配線４０８と、端子４０９と、レンズ４１０と、レンズ４１１と、ＰＤ１６０と、が格納されている。筐体４０２の内部へ入力された光は、レンズ４０６によってＳＯＡアレイ１３０のＳＯＡ１３１〜１３４の入力部へ入射される。

ＳＯＡアレイ１３０は、キャリア４０７の上に固定されている。キャリア４０７は、たとえば放熱部材であり、筐体４０２の内部に固定されている。また、キャリア４０７は、図示しないペルチェ素子などによって温度が調整されてもよい。これにより、ＳＯＡアレイ１３０の温度が調整される。ＳＯＡアレイ１３０のＳＯＡ１３１〜１３４から出射された光は、レンズ４１０，４１１によってＰＤ１６０の受光部１６１に入射される。レンズ４１０，４１１は、図１に示したレンズ１４０に対応する構成である。

また、ＳＯＡ１３１〜１３４から出射される各光は、レンズ４１０およびレンズ４１１に対して斜めに入射される。これに対して、レンズ４１０およびレンズ４１１は、ＳＯＡ１３１〜１３４から出射される各光を、中心とは異なる位置で通過させる。これにより、ＳＯＡ１３１〜１３４から斜めに出射される各光が焦点を結ぶ位置を、レンズ４１０およびレンズ４１１の収差によってＰＤ１６０に合わせることができる。

ＳＯＡアレイ１３０のＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれは、配線４０８を介して端子４０９に接続されている。端子４０９は筐体４０２の外部へ導出されている。端子４０９には、たとえば、ＳＯＡアレイ１３０のＳＯＡ１３１〜１３４をそれぞれ駆動する各駆動信号が入力される各端子や、図示しないペルチェ素子を駆動する駆動信号が入力される各端子や、ＰＤ１６０が出力する電気信号が出力される端子などが含まれる。たとえば、端子４０９から入力する駆動信号を制御することで、ＳＯＡ１３１〜１３４における増幅のオン／オフや増幅量をそれぞれ制御することができる。また、ＰＤ１６０から出力される電気信号は、たとえば端子４０９を介して外部の信号処理回路へ出力される。

このように、実施の形態１によれば、光ファイバ１１１〜１１４によって複数の経路から入力される各光をＳＯＡアレイ１３０により個別に増幅することで、各光の損失に応じて各光を適切に増幅することができる。これにより、ＰＤ１６０による受光パワーをＰＤ１６０のダイナミックレンジに収めることができる。このため、たとえば光受信装置１００に接続された各経路の長さが異なり、各経路から入力される各光の損失が異なっていても、各光を精度よく受信して伝送性能を向上させることができる。

また、ＳＯＡアレイ１３０から出射される各光を光学系により受光素子に入射させることで、たとえばＳＯＡアレイ１３０の各出力部とＰＤ１６０とを光ファイバおよび光カプラによって結合する構成に比べて光損失を低減することができる。これにより、各光を精度よく受信して伝送性能を向上させることができる。したがって、たとえば、ＯＬＴ２１０に接続されるＯＮＵの数を増加させたり、ＯＬＴ２１０とＯＮＵの伝送距離を長くしたりすることも可能になる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２にかかる通信システムの構成例を示す図である。図５において、図１または図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５に示すように、実施の形態２にかかるＯＬＴ２１０は、図２に示した構成に加えて、タップＰＤ５１１〜５１４と、遅延部５２１〜５２４と、を備えている。

タップＰＤ５１１〜５１４は、それぞれ分岐用波長フィルタ２０１〜２０４から光受信装置１００へ出射された各光信号の一部を分岐し、分岐した光信号を電気信号に変換する。タップＰＤ５１１〜５１４のそれぞれは、変換した電気信号を光受信装置１００へ出力する。遅延部５２１〜５２４は、それぞれ分岐用波長フィルタ２０１〜２０４から光受信装置１００へ出射された各光信号を所定の時間遅延させる。

光受信装置１００は、図１に示した構成に加えて、制御回路５３０と、駆動部５４１〜５４４と、を備えている。制御回路５３０は、タップＰＤ５１１〜５１４から出力された各電気信号を、ＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれについて光が入力されているか否かを示す入力情報として取得する取得部である。すなわち、タップＰＤ５１１〜５１４から出力された各電気信号は、光ファイバ１１１〜１１４のそれぞれについて光が入力されているか否かを示すため、ＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれについて光が入力されているか否かを示す入力情報とみなすことができる。

また、制御回路５３０は、取得した入力情報に基づいて、ＳＯＡ１３１〜１３４を制御する制御部である。具体的には、制御回路５３０は、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されていないＳＯＡの増幅量を、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されているＳＯＡの増幅量より低くするように駆動部５４１〜５４４を制御する。これにより、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されていないＳＯＡにおいて発生するＡＳＥ光を低減し、ＰＤ１６０によって受光される光信号の雑音を低減することができる。

たとえば、制御回路５３０は、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されていないＳＯＡに対して駆動電流を入力しないようにすることで増幅量をゼロにする。これにより、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されていないＳＯＡにおいてＡＳＥ光が発生することを回避し、ＰＤ１６０によって受光される光信号の雑音を低減することができる。駆動部５４１〜５４４は、制御回路５３０の制御によってそれぞれＳＯＡ１３１〜１３４へ駆動電流を入力する。ＳＯＡ１３１〜１３４は、それぞれ駆動部５４１〜５４４から入力される駆動電流に応じて光を増幅する。

たとえば、ＯＮＵ２１１，２１２，…のいずれかのＯＮＵがＯＬＴ２１０へ光信号を送信するタイムスロットにおいては、各ＯＮＵのうちの他のＯＮＵは光信号を送信しない。したがって、光ファイバ１１１には光信号が入力され、光ファイバ１１２〜１１４には光信号が入力されない。このため、ＳＯＡ１３１へ光信号が入力され、ＳＯＡ１３２〜１３４には光信号が入力されない。

また、タップＰＤ５１１から制御回路５３０には電気信号が入力され、タップＰＤ５１２〜５１４から制御回路５３０には電気信号が入力されない。このため、制御回路５３０は、ＳＯＡ１３１へ光信号が入力され、ＳＯＡ１３２〜１３４には光信号が入力されないことを認識することができる。これに対して、制御回路５３０は、ＳＯＡ１３１へ駆動電流を入力するとともに、ＳＯＡ１３２〜１３４には駆動電流を入力しないようにする。これにより、ＳＯＡ１３１によって光信号を増幅するとともに、光信号が入力されないＳＯＡ１３２〜１３４においてＡＳＥが発生することを回避することができる。

このように、実施の形態２によれば、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されていないＳＯＡの増幅量を、光が入力されているＳＯＡの増幅量より低くする（たとえばゼロにする）ことができる。これにより、ＳＯＡ１３１〜１３４のうちの光が入力されていないＳＯＡにおいて発生するＡＳＥ光を低減することができる。このため、ＰＤ１６０において光を精度よく受信し、伝送性能を向上させることができる。

また、光ファイバ１１１〜１１４から入力された各光を増幅する複数の増幅器をＳＯＡ１３１〜１３４（半導体光増幅器）とすることで、増幅量の制御を高速に行うことができる。このため、ＳＯＡ１３１〜１３４のそれぞれにおける光の入力の有無がＴＤＭＡによって切り替わっても追従してＳＯＡ１３１〜１３４の増幅量の制御を行うことができる。

以上説明したように、光受信装置および通信システムによれば、伝送性能を向上させることができる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）光が入力される複数の入力部と、
前記複数の入力部にそれぞれ対応してアレイ状に設けられ、前記複数の入力部のうちの対応する入力部から入力された光を増幅して出射する複数の増幅器と、
光を電気信号に変換する受光素子と、
前記複数の増幅器から出射される各光を前記受光素子へ入射させる光学系と、
を備えることを特徴とする光受信装置。

（付記２）前記複数の増幅器のそれぞれは半導体光増幅器であることを特徴とする付記１に記載の光受信装置。

（付記３）前記複数の入力部には、
光を送信する複数の光送信装置を分類した複数の群にそれぞれ対応して設けられた複数の光カプラであって、前記複数の群のうちの対応する群に含まれる光送信装置によって送信された光を出射する複数の光カプラから出射される光がそれぞれ入力されることを特徴とする付記１または２に記載の光受信装置。

（付記４）前記複数の光送信装置は、複数の入力部までの経路における光損失に応じて前記複数の群に分類されていることを特徴とする付記３に記載の光受信装置。

（付記５）前記複数の入力部には、前記複数の入力部にそれぞれ接続された複数の光送信装置が時分割多元接続によって送信した光が入力されることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の光受信装置。

（付記６）前記複数の増幅器のそれぞれについて光が入力されているか否かを示す入力情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された入力情報に基づいて、前記複数の増幅器のうちの光が入力されていない増幅器の増幅量を、前記複数の増幅器のうちの光が入力されている増幅器の増幅量より低くする制御部と、
をさらに備えることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光受信装置。

（付記７）前記複数の増幅器によって発生する自然放出光を減衰させるフィルタを前記複数の増幅器と前記受光素子との間にさらに備えることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光受信装置。

（付記８）複数の群に分類された複数の光送信装置と、
前記複数の群にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の群のうちの対応する群に含まれる光送信装置によって送信された光を出射する複数の光カプラと、
前記複数の光カプラから出射される各光を受信する光受信装置と、
を含む通信システムであって、
前記光受信装置は、
前記複数の光カプラから出射される各光がそれぞれ入力される複数の入力部と、
前記複数の入力部にそれぞれ対応してアレイ状に設けられ、前記複数の入力部のうちの対応する入力部から入力された光を増幅して出射する複数の増幅器と、
光を電気信号に変換する受光素子と、
前記複数の増幅器から出射される各光を前記受光素子へ入射させる光学系と、
を備えることを特徴とする通信システム。

（付記９）前記複数の増幅器のそれぞれは半導体光増幅器であることを特徴とする付記８に記載の通信システム。

（付記１０）前記複数の光送信装置は、前記光受信装置までの経路における光損失に応じて前記複数の群に分類されていることを特徴とする付記８または９に記載の通信システム。

（付記１１）前記複数の光送信装置は、時分割多元接続によってそれぞれ光を送信することを特徴とする付記８〜１０のいずれか一つに記載の通信システム。

（付記１２）前記光受信装置は、
前記複数の増幅器のそれぞれについて光が入力されているか否かを示す入力情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された入力情報に基づいて、前記複数の増幅器のうちの光が入力されていない増幅器の増幅量を、前記複数の増幅器のうちの光が入力されている増幅器の増幅量より低くする制御部と、
をさらに備えることを特徴とする付記８〜１１のいずれか一つに記載の通信システム。

（付記１３）前記光受信装置は、前記複数の増幅器によって発生する自然放出光を減衰させるフィルタを前記複数の増幅器と前記受光素子との間にさらに備えることを特徴とする付記８〜１２のいずれか一つに記載の通信システム。

１００，３１２ 光受信装置
１１０ ファイバアレイ
１２０，１４０，４０３，４０６，４１０，４１１ レンズ
１３０ ＳＯＡアレイ
１５０ 波長フィルタ
１６０ ＰＤ
１１１〜１１４ 光ファイバ
１３１〜１３４ ＳＯＡ
１６１ 受光部
２００，３００ 通信システム
２１０ ＯＬＴ
２５１〜２５４，２０７，３１１ 光カプラ
２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２，２４１，２４２ ＯＮＵ
２０１〜２０４ 分岐用波長フィルタ
２０５，３２１ 光送信装置
２０６ 光アンプ
３０１〜３０４ 透過バンドパスフィルタ
３２２ 合波用波長フィルタ
４０１ コネクタ
４０２ 筐体
４０４ アイソレータ
４０５ 窓
４０７ キャリア
４０８ 配線
４０９ 端子
５１１〜５１４ タップＰＤ
５２１〜５２４ 遅延部
５３０ 制御回路
５４１〜５４４ 駆動部

Claims (5)

1. 複数の光送信装置からの光信号を受信する光受信装置において、
   前記光送信装置から入力されるまでの各経路における損失に基づいて複数の前記光送信装置からの前記光信号をまとめて入力される複数の入力部と、
   前記複数の入力部にそれぞれ対応し、前記複数の入力部のうちの対応する入力部から入力された前記光信号を増幅して出射する複数の増幅器と、
   前記光信号を電気信号に変換する単一の受光素子と、
   前記複数の増幅器から出射される各光を前記受光素子へ入射させる光学系と、
   を備えたことを特徴とする光受信装置。
2. 前記複数の入力部は、それぞれの入力部に対応した光カプラでまとめられた前記光信号が入力されることを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
3. 前記複数の入力部は、同一の増幅率で一定範囲の光強度に増幅できる前記光信号がまとめて入力されることを特徴とする請求項１または２に記載の光受信装置。
4. 複数の入力信号それぞれの光強度を取得する取得部をさらに有し、
   前記取得部で取得した光強度に基づいて、前記複数の増幅器それぞれの増幅率を制御する制御部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光受信装置。
5. 複数の光送信装置と、
   前記複数の光送信装置から出射される各光信号を受信する光受信装置と、
   を含む通信システムであって、
   前記複数の光送信装置は、
   前記光受信装置に対してそれぞれ前記光信号を送り、
   前記光受信装置は、
   前記光送信装置から前記光受信装置までの経路における光損失に基づいて複数の前記光送信装置からの前記光信号をまとめて入力される複数の入力部と、
   前記複数の入力部にそれぞれ対応し、前記複数の入力部のうちの対応する入力部から入力された前記光信号を増幅して出射する複数の増幅器と、
   前記光信号を電気信号に変換する単一の受光素子と、
   前記複数の増幅器から出射される各光を前記受光素子へ入射させる光学系と、
   を備えたことを特徴とする通信システム。

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