JP6499516B2 - Optical transmission / reception system - Google Patents

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Description

本発明は、光送受信システムに関し、さらに詳細には、主として光ファイバ通信に適用される光モジュールを用いた光送受信システムに関する。さらに本発明は、例えば波長多重通信を用いた光通信(テレコム)および情報伝送(データコム)を行うための光送受信システムおよびその光回路に関する。   The present invention relates to an optical transmission / reception system, and more particularly to an optical transmission / reception system using an optical module mainly applied to optical fiber communication. The present invention further relates to an optical transmission / reception system and an optical circuit for performing optical communication (telecom) and information transmission (datacom) using, for example, wavelength division multiplexing.

近年の光ファイバ通信技術の著しい発展、とりわけデータセンタ間通信に代表されるデータコム市場において光リンクのスループットが飛躍的に増大している。現在、100ギガビットイーサネット(100GbE)における伝送距離10kmの規格(100GBASE−LR4)では、シングルモードファイバによる波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplex)伝送を用いた構成が仕様化されている(1波あたり25Gb/sのビットレート)。今後、伝送容量を拡大する次世代構成として400ギガビットイーサネット(400GbE)規格が注目されており、現在はその物理構成についての提案が活発に行われている。   In recent years, the remarkable progress of optical fiber communication technology, particularly the data link market represented by communication between data centers, has dramatically increased the throughput of optical links. Currently, in a standard (100GBASE-LR4) with a transmission distance of 10 km in 100 Gigabit Ethernet (100 GbE), a configuration using wavelength division multiplexing (WDM) transmission using a single mode fiber is specified (25 Gb per wave). / S bit rate). In the future, the 400 Gigabit Ethernet (400 GbE) standard is drawing attention as a next-generation configuration for expanding the transmission capacity, and proposals for the physical configuration are being actively made at present.

100GbEの10km伝送仕様における4波WDM伝送は、LAN−WDMと呼ばれる周波数配置が適用されている。すなわち、周波数間隔ΔFが800GHzの4波配置であり、各波長(レーン)における使用帯域(パスバンド)Bは360GHzとなっている。また各レーンの中心波長は、レーン0が1295.56nm、レーン1が1300.05nm、レーン2が1304.58nm、レーン3が1309.14nmにそれぞれ指定されている。使用するファイバ芯数は送信用と受信用にそれぞれ一芯を有するので、計二芯となる。   A frequency arrangement called LAN-WDM is applied to four-wave WDM transmission in the 10 GbE 10 km transmission specification. That is, the arrangement is four waves with a frequency interval ΔF of 800 GHz, and the use band (passband) B in each wavelength (lane) is 360 GHz. The center wavelength of each lane is designated as 129.56 nm for lane 0, 1300.05 nm for lane 1, 1304.58 nm for lane 2, and 1309.14 nm for lane 3, respectively. Since the number of fiber cores to be used has one core each for transmission and reception, there are a total of two cores.

100GbEでは2値のパルスによる変調方式、すなわちNRZ符号による強度変調が用いられている。一方、400GbEでは、多値変調方式の適用が想定されている。変調方式の候補として、パルス振幅変調(PAM)や離散マルチトーン(DMT)方式が注目されている。PAMはシンボルレート当たりの伝送ビット数を簡便な電気回路で増大させることができる。DMTは、送信する電気信号を周波数の異なる多数のサブキャリアに分割して直角位相振幅変調(QAM)等の変調方式を割り当てるため、電気回路は複雑になるものの、伝送路に最適な変調信号を生成できるという利点がある。しかしながら、いずれの多値変調方式においても、NRZに比べて振幅方向の高い線形性がデバイス性能に求められる。   In 100 GbE, a modulation method using binary pulses, that is, intensity modulation using an NRZ code is used. On the other hand, in 400 GbE, application of a multi-level modulation method is assumed. As candidates for modulation schemes, pulse amplitude modulation (PAM) and discrete multitone (DMT) schemes are attracting attention. PAM can increase the number of transmission bits per symbol rate with a simple electric circuit. DMT divides an electric signal to be transmitted into a large number of subcarriers having different frequencies and assigns a modulation method such as quadrature amplitude modulation (QAM). Therefore, although an electric circuit becomes complicated, an optimum modulation signal for a transmission path is obtained. There is an advantage that it can be generated. However, in any of the multilevel modulation schemes, device performance is required to have higher linearity in the amplitude direction than NRZ.

図11は、非特許文献1に開示されている100GbE用光モジュール(光サブアセンブリ)にPAM変調を適用した200Gb/s伝送における光送受信システムの構成を示している。この光送受信システムは、下り光信号を送信する送信光サブアセンブリである多波長光源110と、光ファイバ伝送路113と、下り光信号を受信する受信光サブアセンブリである多波長受光素子150とを備える。多波長光源110の各々は、ディジタル電気信号を生成するN組の信号源111−1〜111−Nと、発振波長の異なるN組の光源112−1〜112−Nと、前記N組の光源からの光を1組のNチャネル波長多重光に合波する波長合波素子114とを備える。   FIG. 11 shows a configuration of an optical transmission / reception system in 200 Gb / s transmission in which PAM modulation is applied to a 100 GbE optical module (optical subassembly) disclosed in Non-Patent Document 1. This optical transmission / reception system includes a multi-wavelength light source 110 that is a transmission optical subassembly that transmits a downstream optical signal, an optical fiber transmission line 113, and a multi-wavelength light receiving element 150 that is a reception optical subassembly that receives the downstream optical signal. Prepare. Each of the multi-wavelength light sources 110 includes N sets of signal sources 111-1 to 111 -N that generate digital electric signals, N sets of light sources 112-1 to 112 -N having different oscillation wavelengths, and the N sets of light sources. And a wavelength multiplexing element 114 for multiplexing the light from the light into a set of N-channel wavelength multiplexed light.

多波長受光素子150の各々は、前記1組のNチャネル波長多重光をN組の光に分波する波長分波素子154と、前記分波されたN組の光をそれぞれ受光するN組の受光素子152−1〜152−Nと、前記光電変換された信号をそれぞれ受信するN組の増幅器153−1〜153−Nと、受信回路155−1〜155−Nとを有する。   Each of the multi-wavelength light receiving elements 150 includes a wavelength demultiplexing element 154 that demultiplexes the one set of N-channel wavelength multiplexed light into N sets of light, and N sets of N sets of light that respectively receive the demultiplexed N sets of light. The light receiving elements 152-1 to 152-N, N sets of amplifiers 153-1 to 153-N that respectively receive the photoelectrically converted signals, and receiving circuits 155-1 to 155-N.

ここで光源112として、1.3μm帯の半導体レーザが用いられる。Nチャネルの波長はそれぞれ異なる。各光源には、高速変調動作が可能な電界吸収型の変調部が集積されている。また増幅器153として、リミティング(LIM)型のトランスインピーダンス増幅器(TIA)が用いられる。受信回路155は、ディジタルフィルタによる波形整形機能を有する。   Here, a 1.3 μm band semiconductor laser is used as the light source 112. N-channel wavelengths are different. Each light source is integrated with an electro-absorption type modulator capable of high-speed modulation operation. As the amplifier 153, a limiting (LIM) type transimpedance amplifier (TIA) is used. The receiving circuit 155 has a waveform shaping function using a digital filter.

N組の光源における波長にラベルが付与される。このとき、第1組の光源の波長をλ1とし、第2組の光源の波長をλ2とする。同様に、第N組の波長をλNとする。 Labels are provided for the wavelengths in the N sets of light sources. At this time, the wavelength of the first set of light sources is λ 1, and the wavelength of the second set of light sources is λ 2 . Similarly, the wavelength of the Nth set is λ N.

以下、図11の光送受信システムの動作の概略について説明する。N組の信号源(111−1〜111−N)から出力されるそれぞれNチャネルのデータ信号は、光源(112−1〜112−N)に入力される。光源から出力されるそれぞれNチャネルの光信号は、それぞれ波長合波素子114の入力ポートに入力される。その出力はNチャネルの波長多重信号となって光ファイバ伝送路113内を伝搬する。   Hereinafter, an outline of the operation of the optical transmission / reception system of FIG. 11 will be described. The N-channel data signals output from the N sets of signal sources (111-1 to 111-N) are input to the light sources (112-1 to 112-N). Each N-channel optical signal output from the light source is input to the input port of the wavelength multiplexing element 114. The output propagates through the optical fiber transmission line 113 as an N-channel wavelength multiplexed signal.

図11中に示されている波形は、光ファイバ伝送路113内における単一チャネルの光信号を表している。データ信号はPAM方式であるため、振幅方向に多値化された波形が得られることがわかる。光ファイバ伝送路113内の伝搬後、さらに、波長分波素子154によりNチャネルに分波され、それぞれのデータ信号が受光素子(152−1〜152−N)において受光される。このとき、データ信号は、増幅器153および受信回路155を介して受信される。   The waveform shown in FIG. 11 represents a single channel optical signal in the optical fiber transmission line 113. Since the data signal is a PAM system, it can be seen that a multi-valued waveform is obtained in the amplitude direction. After propagation in the optical fiber transmission line 113, the wavelength demultiplexing element 154 demultiplexes the signal into N channels, and the respective data signals are received by the light receiving elements (152-1 to 152-N). At this time, the data signal is received via the amplifier 153 and the receiving circuit 155.

100GBASE−LR4規格においては、信号源111のビットレートは25Gb/s、変調方式はNRZである。図11の従来の光送受信システムでは、50Gb/s(誤り訂正符号を含めて28Gbaud)のビットレート、および4レベルPAM信号(PAM4)の変調方式が適用される。この規格では、チャネル数Nは、N=4となるため、総計200Gb/sの光送受信システムを構成することが可能である。   In the 100 GBASE-LR4 standard, the bit rate of the signal source 111 is 25 Gb / s, and the modulation method is NRZ. In the conventional optical transmission / reception system of FIG. 11, a bit rate of 50 Gb / s (28 Gbaud including an error correction code) and a modulation method of a 4-level PAM signal (PAM4) are applied. In this standard, since the number of channels N is N = 4, an optical transmission / reception system with a total of 200 Gb / s can be configured.

図12は、従来の光送受信システムにおける波長配置を示している。Nチャネルの波長は、λ1からλNのN波で構成される。ここで、波長合波素子(もしくは波長分波素子)の隣接するチャネルの周波数間隔(例えばλ1とλ2の間隔)をΔfとし、各チャネルにおける1dB損失透過帯域(パスバンド)をBとする。 FIG. 12 shows a wavelength arrangement in a conventional optical transmission / reception system. The wavelength of the N channel is composed of N waves from λ 1 to λ N. Here, the frequency interval (for example, the interval between λ 1 and λ 2 ) between adjacent channels of the wavelength multiplexing element (or wavelength demultiplexing element) is Δf, and the 1 dB loss transmission band (passband) in each channel is B. .

図11に示した光送受信システムにおいて、例えば、100GbEを拡張した200Gb/s伝送を想定したとき、その構成の主要パラメータは以下の数値をとる。   In the optical transmission / reception system shown in FIG. 11, for example, assuming 200 Gb / s transmission in which 100 GbE is expanded, the main parameters of the configuration take the following numerical values.

N=4
Δf=800GHz
B=360GHz以上
N = 4
Δf = 800 GHz
B = 360GHz or more

この場合、光送受信システムでは、4波WDMを有し、かつチャネル周波数間隔が800GHzとなる。なお、パスバンドBについて、この従来例で用いられている波長分波素子のBは500GHz以上である。波長分波素子に用いられているアレイ導波路回折格子(AWG)は、光源の波長や波長合波素子、波長分波素子の中心波長が多少変動してもシステムに損失を与えないように設計されている。   In this case, the optical transmission / reception system has four-wave WDM and the channel frequency interval is 800 GHz. For passband B, B of the wavelength demultiplexing element used in this conventional example is 500 GHz or more. The arrayed waveguide grating (AWG) used in the wavelength demultiplexing element is designed so that the system does not lose even if the wavelength of the light source, wavelength multiplexing element, or center wavelength of the wavelength demultiplexing element varies slightly. Has been.

図13は、図11に示した光送受信システムにおける信号誤り率特性(BER)を示している。図13において、横軸は平均受光電力(Average received power)を、縦軸はBERを、それぞれ示す。図13では、受信回路におけるディジタルフィルタ段数(Tap数)をパラメータとして、そのパラメータの値を変えたときのBERが示されている。   FIG. 13 shows signal error rate characteristics (BER) in the optical transmission / reception system shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis represents average received power, and the vertical axis represents BER. FIG. 13 shows the BER when the number of digital filter stages (Tap number) in the receiving circuit is used as a parameter and the value of the parameter is changed.

土居芳行他、「イーサネット光サブアセンブリを用いた200Gb/s送受信構成(4波28Gbaud-PAM4)の検討」、電子情報通信学会、2015年総合大会、B-10-58Yoshiyuki Doi et al., "Study of 200Gb / s transmission / reception configuration using Ethernet optical subassembly (4 waves 28Gbaud-PAM4)", IEICE, 2015 General Conference, B-10-58 Y. Doi他“Bidirectional 400-Gb/s transmission by 100GbE Optical Sub-Assemblies and a Cyclic Arrayed Waveguide Grating,” OFC2015, Th1G.5 ,2015Y. Doi et al. “Bidirectional 400-Gb / s transmission by 100GbE Optical Sub-Assemblies and a Cyclic Arrayed Waveguide Grating,” OFC2015, Th1G.5, 2015

前述の光送受信システムでは、100GbE用光サブアセンブリにPAM等の適用多値変調を用いた場合、デバイスには線形性が求められる。取分け受信回路のTIAは100GbE用LIM動作を行うため、高光入力化においては受信されたPAM信号が著しく劣化するという課題があった。図13における誤り率特性にも示されるように、−10dBm以上の平均受光パワーにおいて誤り率が急激に劣化することが分かる。誤り率訂正(FEC)として採用されるBCH方式や100GBASE−KP4規格においては、それぞれBERを1×10-3および2×10-4未満に抑圧する必要がある。本構成においては、光線路上に光減衰機能を持たないため、高入力化ではこれらの値を満たすことができず、光送受信システムへの適用が困難であった。 In the optical transmission / reception system described above, when applied multilevel modulation such as PAM is used for the optical subassembly for 100 GbE, linearity is required for the device. Since the TIA of the separate receiving circuit performs the LIM operation for 100 GbE, there has been a problem that the received PAM signal is significantly deteriorated when the optical input is increased. As shown in the error rate characteristics in FIG. 13, it can be seen that the error rate rapidly deteriorates at an average received light power of −10 dBm or more. In the BCH method and 100GBASE-KP4 standard adopted as error rate correction (FEC), it is necessary to suppress the BER to less than 1 × 10 −3 and 2 × 10 −4 , respectively. In this configuration, since there is no optical attenuation function on the optical line, these values cannot be satisfied when the input is increased, and it is difficult to apply the optical transmission / reception system.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、高入力化においても光送受信が可能な光送受信システムを提供することである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an optical transmission / reception system capable of optical transmission / reception even at high input.

上記のような目的を達成するために、本発明は、光送受信システムであって、発振波長の異なるN組の光をそれぞれ出射するN組の光源前記N組の光を1組のNチャネル波長多重光に合波して出射する波長合波素子とを有する光源装置と、前記Nチャネル波長多重光を前記N組の光に分波する波長分波素子と前記分波されたN組の光をそれぞれ受光するN組の受光素子を有する受光装置と前記N組の受光素子のうちのいずれかの受光素子における前記光の信号強度を示す信号を前記光源側にフィードバックし、当該信号強度が予め設定された値より大きい場合に、当該受光素子に光を出射する前記光源の前記発振波長が、前記波長合波素子または前記波長分波素子において予め設定された透過帯域外となるように、当該光源の発振波長を制御する制御ループとを含む。
In order to achieve the above object, the present invention is an optical transmission / reception system, in which N sets of light sources respectively emitting N sets of light having different oscillation wavelengths and the N sets of light are set as one set of N channels. A light source device having a wavelength multiplexing element that multiplexes and emits the wavelength multiplexed light; a wavelength demultiplexing element that demultiplexes the N-channel wavelength multiplexed light into the N sets of light; and the N sets of demultiplexed wavelengths . a light receiving device having a N sets of light receiving elements for receiving light, respectively, to feedback a signal indicating a signal intensity of the light to the light source side of the one of the light receiving elements of said N sets of light receiving elements, the signal When the intensity is larger than a preset value, the oscillation wavelength of the light source that emits light to the light receiving element is out of the preset transmission band in the wavelength multiplexing element or the wavelength demultiplexing element. The oscillation wavelength of the light source And a control to the control loop.

ここで、前記光源装置から出射される光信号は、多値変調信号としてもよい。   Here, the optical signal emitted from the light source device may be a multilevel modulation signal.

前記受光装置は、前記受光素子からの出力を増幅するリミティング(LIM)型のトランスインピーダンス増幅器(TIA)を含むようにしてもよい。   The light receiving device may include a limiting (LIM) type transimpedance amplifier (TIA) for amplifying an output from the light receiving element.

前記制御ループは、各光源への個別または一括の温度調整により前記各光源の発振波長を制御する温度制御部を有するようにしてもよい。   The control loop may include a temperature control unit that controls the oscillation wavelength of each light source by adjusting the temperature individually or collectively for each light source.

前記光源装置は、前記N組の光を1組のNチャネル波長多重光に合波する周期性アレイ導波路回折格子を有し、前記受光装置は、前記Nチャネル波長多重光をN組の光に分波する周期性アレイ導波路回折格子を有するようにしてもよい。   The light source device includes a periodic array waveguide diffraction grating that multiplexes the N sets of light into a set of N channel wavelength multiplexed light, and the light receiving device converts the N channel wavelength multiplexed light into N sets of light. It is also possible to have a periodic arrayed waveguide diffraction grating that demultiplexes into two.

前記光源装置および前記受光装置の各々は、光を合波または分波する合分波部を有し、前記制御ループにおける前記信号強度の信号は、前記合分波部を介してフィードバックされるようにしてもよい。   Each of the light source device and the light receiving device has a multiplexing / demultiplexing unit that multiplexes or demultiplexes light, and the signal of the signal intensity in the control loop is fed back via the multiplexing / demultiplexing unit. It may be.

前記合分波部は、周期性アレイ導波路回折格子であり、前記周期性アレイ導波路回折格子は、前記フィードバックのためのポートを有するようにしてもよい。   The multiplexing / demultiplexing unit may be a periodic array waveguide diffraction grating, and the periodic array waveguide diffraction grating may have a port for the feedback.

本発明によると、高入力化においても光送受信ができる。   According to the present invention, optical transmission / reception can be performed even at high input.

本発明の第1実施形態にかかる光送受信システムの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical transmission / reception system concerning 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態にかかる光送受信システムの波長配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of wavelength arrangement | positioning of the optical transmission / reception system concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる光送受信システムにおいて、光源温度に対する発振周波数シフト量、および波長合波器と分波器とによって与えられる減衰量を説明するための図である。In the optical transmission / reception system concerning 1st Embodiment, it is a figure for demonstrating the oscillation frequency shift amount with respect to light source temperature, and the attenuation amount given by a wavelength multiplexer and a splitter. 第1実施形態にかかる光送受信システムにおいて、誤り率特性の光源の温度変化依存性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the temperature change dependence of the light source of an error rate characteristic in the optical transmission / reception system concerning 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる光送受信システムにおいて、誤り率特性の波長合波器と分波器とによって与えられる減衰量に対する依存性を説明するための図である。In the optical transmission / reception system concerning 1st Embodiment, it is a figure for demonstrating the dependence with respect to the attenuation amount given by the wavelength multiplexer and demultiplexer of an error rate characteristic. 本発明の第2実施形態にかかる光送受信システムの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical transmission / reception system concerning 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態にかかる光送受信システムの波長配置を示す図である。It is a figure which shows wavelength arrangement | positioning of the optical transmission / reception system concerning 2nd Embodiment. 第3実施形態にかかる光送受信システムの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical transmission / reception system concerning 3rd Embodiment. 第3実施形態にかかる光送受信システムの波長配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of wavelength arrangement | positioning of the optical transmission / reception system concerning 3rd Embodiment. 第3実施形態にかかる光送受信システムにおいて、第一の周期性波長合分波素子および第二の周期性波長合分波素子の一例を示す構成図である。In the optical transmission / reception system concerning 3rd Embodiment, it is a block diagram which shows an example of a 1st periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element and a 2nd periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. 従来の光送受信システムにおける構成を示す図である。It is a figure which shows the structure in the conventional optical transmission / reception system. 従来の光送受信システムにおける波長配置を示す図である。It is a figure which shows the wavelength arrangement | positioning in the conventional optical transmission / reception system. 従来の光送受信システムにおける誤り率特性を示す図である。It is a figure which shows the error rate characteristic in the conventional optical transmission / reception system.

以下、本発明の第1〜第3実施形態について説明する。   Hereinafter, first to third embodiments of the present invention will be described.

<第1実施形態>
先ず、図1〜図5を参照して、第1実施形態にかかる光送受信システム100について説明する。図1は、光送受信システム100の構成例を示す図である。この光送受信システム100では、100GbE用光サブアセンブリにPAM変調を適用した200Gb/s伝送の場合について説明する。
<First Embodiment>
First, the optical transmission / reception system 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical transmission / reception system 100. In this optical transmission / reception system 100, a case of 200 Gb / s transmission in which PAM modulation is applied to an optical subassembly for 100 GbE will be described.

光送受信システム100は、下り光信号を送信する送信光サブアセンブリである多波長光源(光源装置)110と、下り光信号を受信する受信光サブアセンブリである多波長受光素子150とを備える。光ファイバ伝送路113は、多波長光源110と多波長受光素子(受光装置)150とに接続される。   The optical transmission / reception system 100 includes a multi-wavelength light source (light source device) 110 that is a transmission optical subassembly that transmits a downstream optical signal, and a multi-wavelength light receiving element 150 that is a reception optical subassembly that receives the downstream optical signal. The optical fiber transmission line 113 is connected to a multiwavelength light source 110 and a multiwavelength light receiving element (light receiving device) 150.

多波長光源110は、ディジタル電気信号を生成するN組の信号源111−1〜111−Nと、発振波長の異なるN組の光源112−1〜112−Nと、前記N組の光を1組のNチャネル波長多重光に合波する波長合波素子114とを備える。   The multi-wavelength light source 110 includes N sets of signal sources 111-1 to 111 -N that generate digital electrical signals, N sets of light sources 112-1 to 112 -N having different oscillation wavelengths, and 1 set of N sets of light. And a wavelength multiplexing element 114 that multiplexes the set of N-channel wavelength multiplexed light.

多波長受光素子150は、前記Nチャネル波長多重光を前記N組の光に分波する波長分波素子154と、前記分波されたN組の光をそれぞれ受光するN組の受光素子152−1〜152−Nと、前記光電変換された信号をそれぞれ増幅するN組の増幅器153−1〜153−Nと、前記増幅された信号をそれぞれ受信するN組の受信回路155−1〜155−Nとを有する。   The multi-wavelength light receiving element 150 includes a wavelength demultiplexing element 154 that demultiplexes the N-channel wavelength multiplexed light into the N sets of light, and N sets of light receiving elements 152 that receive the demultiplexed N sets of light. 1 to 152-N, N sets of amplifiers 153-1 to 153-N for amplifying the photoelectrically converted signals, and N sets of receiving circuits 155-1 to 155-for receiving the amplified signals, respectively. N.

図1において、温度制御回路115−Nは、受光素子152−Nによって抽出された平均受信パワー情報を受信し、この平均受信パワー情報に基づいて光源112−Nの発振波長を制御するようになっている。この制御方法については、後述する。   In FIG. 1, the temperature control circuit 115-N receives the average received power information extracted by the light receiving element 152-N, and controls the oscillation wavelength of the light source 112-N based on the average received power information. ing. This control method will be described later.

なお、図1では、簡略化のため、温度制御回路115−Nおよび平均受信パワー情報156−Nのみが示されているが、他のすべての光源112−1〜112−N-1についても同様に、対応する受光素子152−1〜152−N-1からの平均受信パワー情報156−1〜156−N-1を受信する温度制御回路115−1〜115−N-1によって制御されるようになっている。   In FIG. 1, only the temperature control circuit 115-N and the average received power information 156-N are shown for simplification, but the same applies to all the other light sources 112-1 to 112-N-1. Are controlled by temperature control circuits 115-1 to 115 -N- 1 that receive average received power information 156-1 to 156 -N- 1 from the corresponding light receiving elements 152-1 to 152 -N- 1. It has become.

なお、以下の説明では、信号源111−1〜111−Nに共通の説明は、信号源111で参照され、光源112−1〜112−Nに共通の説明は光源112で参照され、温度制御回路115−1〜115Nに共通の説明は温度制御回路115で参照される。また、受光素子152−1〜152−Nに共通の説明は受光素子152で参照され、増幅器153−1〜153−Nに共通の説明は増幅器153で参照され、受信回路155−1〜155−Nに共通の説明は受信回路155で参照される。さらに、平均受信パワー情報156−1〜156−Nに共通の説明は、平均受光パワー情報156で参照される。   In the following description, the description common to the signal sources 111-1 to 111-N is referred to by the signal source 111, and the description common to the light sources 112-1 to 112-N is referred to by the light source 112, and temperature control is performed. The description common to the circuits 115-1 to 115 N is referred to the temperature control circuit 115. The description common to the light receiving elements 152-1 to 152-N is referred to by the light receiving element 152, the description common to the amplifiers 153-1 to 153-N is referred to by the amplifier 153, and the receiving circuits 155-1 to 155- The description common to N is referred to by the receiving circuit 155. Further, the description common to the average received power information 156-1 to 156-N is referred to in the average received light power information 156.

制御ループ105は、N組の受光素子152−1〜152−Nのうちのいずれかの受光素子における光の信号強度を示す信号をフィードバックし、当該信号強度が予め設定された値より大きい場合に、当該受光素子152に光を出射する光源の発振波長が、波長合波素子114または波長分波素子154において予め設定された透過帯域外(この実施形態では、後述するように、1dB透過帯域外)となるように、当該光源112の発振波長を制御するようになっている。   The control loop 105 feeds back a signal indicating the signal intensity of light in any one of the N sets of light receiving elements 152-1 to 152-N, and when the signal intensity is larger than a preset value. The oscillation wavelength of the light source that emits light to the light receiving element 152 is outside the transmission band preset in the wavelength multiplexing element 114 or wavelength demultiplexing element 154 (in this embodiment, as described later, outside the 1 dB transmission band) ), The oscillation wavelength of the light source 112 is controlled.

光源112としては、例えば、1.3μm帯の半導体レーザが用いられる。Nチャネルの波長はそれぞれ異なる。また、各光源112−1〜112−Nには、例えば、28GbaudのPAM変調動作が可能な電界吸収型の変調部が集積されている。   As the light source 112, for example, a 1.3 μm band semiconductor laser is used. N-channel wavelengths are different. Each of the light sources 112-1 to 112-N is integrated with, for example, an electroabsorption type modulation unit capable of a 28 Gbaud PAM modulation operation.

増幅器153は、LIM型のTIAが用いられ、また受信回路155はディジタルフィルタによる波形整形機能を有する。   The amplifier 153 uses a LIM type TIA, and the receiving circuit 155 has a waveform shaping function using a digital filter.

N組の光源112における波長にはラベルを付与される。第1組の光源の波長をλ1とし、第2組の光源の波長をλ2とする。同様に、第N組の波長をλNとする。 The wavelengths in the N sets of light sources 112 are labeled. The wavelength of the first light source is λ 1 and the wavelength of the second light source is λ 2 . Similarly, the wavelength of the Nth set is λ N.

次に、上述した光送受信システム100の動作について再度図1を参照して説明する。   Next, the operation of the above-described optical transmission / reception system 100 will be described again with reference to FIG.

N組の信号源111−1〜111−Nから出力されるNチャネルのデータ信号は、それぞれ、光源112−1〜112−Nに入力される。そして、光源112−1〜112−Nから出力されるNチャネルの光信号は、それぞれ、波長合波素子114の入力ポートに入力される。この波長合波素子114の出力は、Nチャネルの波長多重信号となって光ファイバ伝送路113内を伝搬する。   N-channel data signals output from the N sets of signal sources 111-1 to 111-N are input to the light sources 112-1 to 112-N, respectively. The N-channel optical signals output from the light sources 112-1 to 112 -N are respectively input to the input ports of the wavelength multiplexing element 114. The output of the wavelength multiplexing element 114 propagates in the optical fiber transmission line 113 as an N-channel wavelength multiplexed signal.

図1に示されている波形dは、光ファイバ113内における単一チャネルの光信号を示している。データ信号はPAM方式であるため、振幅方向に多値化された波形が得られることがわかる。
光ファイバ113内を伝搬後、波長分波素子154によりNチャネルに分波されたのち、それぞれのデータ信号は、受光素子152−1〜152−Nにおいて受光される。受信回路155−1〜155−Nでは、受光されたデータ信号を、増幅器153−1〜153−Nを介して受信する。
A waveform d shown in FIG. 1 shows a single-channel optical signal in the optical fiber 113. Since the data signal is a PAM system, it can be seen that a multi-valued waveform is obtained in the amplitude direction.
After propagating through the optical fiber 113, it is demultiplexed into N channels by the wavelength demultiplexing element 154, and each data signal is received by the light receiving elements 152-1 to 152-N. The reception circuits 155-1 to 155-N receive the received data signals via the amplifiers 153-1 to 153-N.

ここで、光源112に接続された温度制御回路115による波長制御について説明する。多波長受光素子150における受光素子152より抽出された平均受信パワー情報156は、多波長光源110に電気的にフィードバックされる。平均受光パワー情報156は、受光素子152でそれぞれ受光する光強度の平均値を示す。   Here, wavelength control by the temperature control circuit 115 connected to the light source 112 will be described. The average received power information 156 extracted from the light receiving element 152 in the multiwavelength light receiving element 150 is electrically fed back to the multiwavelength light source 110. The average light receiving power information 156 indicates the average value of the light intensity received by the light receiving element 152.

平均受信パワー情報156は、多波長光源110における光源112に接続された温度制御回路115に入力され、光源112の制御温度が設定される。この場合、温度制御回路115は、平均受信パワー情報156が予め設定された値より大きい場合に、対応する受光素子152に光を出射する光源112の発振波長が、波長合波素子114または波長分波素子154において予め設定された透過帯域外となるように、当該光源112の発振波長を制御する。これにより、光源112Nの発振波長が制御温度によって変更されるようになっている。この点は、後述で詳細に説明する。   The average received power information 156 is input to the temperature control circuit 115 connected to the light source 112 in the multi-wavelength light source 110, and the control temperature of the light source 112 is set. In this case, when the average received power information 156 is greater than a preset value, the temperature control circuit 115 determines that the oscillation wavelength of the light source 112 that emits light to the corresponding light receiving element 152 is the wavelength multiplexing element 114 or the wavelength component. The oscillation wavelength of the light source 112 is controlled so that the wave element 154 is outside the preset transmission band. Thereby, the oscillation wavelength of the light source 112N is changed by the control temperature. This point will be described in detail later.

100GBASE−LR4規格では、信号源111のビットレートは25Gb/sであり、変調方式はNRZである。   In the 100 GBASE-LR4 standard, the bit rate of the signal source 111 is 25 Gb / s, and the modulation method is NRZ.

図2は、光送受信システム100における波長配置を示している。Nチャネルの波長はλ1からλNのN波で構成される。図2において、波長合波素子114(または波長分波素子154)の隣接するチャネルの周波数間隔(例えば、λ1とλ2の間隔)をΔfとし、各チャネルにおける透過帯域(パスバンド)をBとする。このとき、本実施形態の光送受信システム100において、100GbEを拡張した200Gb/s伝送を想定すると、主要パラメータは、以下の数値をとる。 FIG. 2 shows the wavelength arrangement in the optical transmission / reception system 100. The wavelength of the N channel is composed of N waves from λ 1 to λ N. In FIG. 2, the frequency interval (for example, the interval between λ 1 and λ 2 ) of adjacent channels of the wavelength multiplexing element 114 (or wavelength demultiplexing element 154) is Δf, and the transmission band (passband) in each channel is B And At this time, in the optical transmission / reception system 100 of the present embodiment, assuming 200 Gb / s transmission obtained by extending 100 GbE, main parameters take the following numerical values.

N=4
Δf=800GHz
B=30GHz
N = 4
Δf = 800 GHz
B = 30GHz

これらのパラメータによると、光送受信システム100では、4波WDMを有し、かつチャネル周波数間隔が800GHzとなる。   According to these parameters, the optical transmission / reception system 100 has four-wave WDM and the channel frequency interval is 800 GHz.

なお、従来例(図11参照)の波長分波素子のパスバンドBは500GHz以上であるのに対し、本実施形態の光送受信システム100ではパスバンドBは30GHzとなり、従来例(図11)のもの(B=50GHz)よりも非常に狭帯域となる。つまり、波長分波素子154に用いられているアレイ導波路回折格子(AWG)は、光源112の波長や、波長合波素子114または波長分波素子154の中心波長が多少変動しただけでもシステムに大きな損失を与えるように設計されている。本実施形態の光送受信システム100では、N組の光源112の少なくともいずれかの発振周波数が、少なくとも波長合波素子114または波長分波素子154の1dB透過帯域外となるよう設定される。   Note that the passband B of the wavelength demultiplexing element in the conventional example (see FIG. 11) is 500 GHz or more, whereas the passband B is 30 GHz in the optical transmission / reception system 100 of the present embodiment. The band is much narrower than the one (B = 50 GHz). In other words, the arrayed waveguide diffraction grating (AWG) used for the wavelength demultiplexing element 154 is suitable for the system even if the wavelength of the light source 112 and the center wavelength of the wavelength multiplexing element 114 or wavelength demultiplexing element 154 are slightly changed. Designed to give a big loss. In the optical transmission / reception system 100 of the present embodiment, the oscillation frequency of at least one of the N sets of light sources 112 is set to be at least outside the 1 dB transmission band of the wavelength multiplexing element 114 or wavelength demultiplexing element 154.

次に、上述した光送受信システム100を用いて、単一の光源112への制御温度を変更したときの発振周波数のシフト量と、波長合波素子114および波長分波素子154を光が通過する時の光減衰量とを測定した。   Next, by using the optical transmission / reception system 100 described above, the light passes through the wavelength multiplexing element 114 and the wavelength demultiplexing element 154 when the control temperature to the single light source 112 is changed. The amount of light attenuation was measured.

図3は、かかる測定結果を示している。なお、図3において、df(GHz)は上記発振周波数のシフト量を、ATT(db)は上記光減衰量を、それぞれ示す。図3では、波長合波素子114および波長分波素子154として、ガウス型の透過特性を有するAWGを用いた。   FIG. 3 shows the measurement result. In FIG. 3, df (GHz) indicates the shift amount of the oscillation frequency, and ATT (db) indicates the light attenuation amount. In FIG. 3, an AWG having a Gaussian transmission characteristic is used as the wavelength multiplexing element 114 and the wavelength demultiplexing element 154.

図3に示した測定結果から、光源112の制御温度を2度変化させると、光源の発振周波数は約30GHz変動し、減衰量が8dB以上になることがわかった。   From the measurement results shown in FIG. 3, it was found that when the control temperature of the light source 112 was changed twice, the oscillation frequency of the light source fluctuated by about 30 GHz and the attenuation amount was 8 dB or more.

さらに、この結果を用いて、受光素子の平均受信パワーと誤り率(BER)との関係が、光源112の制御温度に応じてどう影響するか測定した。この測定結果を図4に示す。   Furthermore, using this result, it was measured how the relationship between the average received power of the light receiving element and the error rate (BER) affects the control temperature of the light source 112. The measurement results are shown in FIG.

図4は、受光素子152の平均受信パワーと誤り率(BER)との関係を光源112の温度変化に関連付けて示している。なお、図4において、横軸は平均受信パワーを、縦軸はBERを、dTは光源112の温度変化量を、それぞれ示す。図4では、受信回路155のTAP数を11段に固定した。   FIG. 4 shows the relationship between the average received power of the light receiving element 152 and the error rate (BER) in association with the temperature change of the light source 112. In FIG. 4, the horizontal axis represents average received power, the vertical axis represents BER, and dT represents the temperature change amount of the light source 112. In FIG. 4, the number of TAPs in the receiving circuit 155 is fixed to 11 stages.

図4に示した測定結果から、波長合波素子114および波長分波素子154のそれぞれのパスバンド中心に発振周波数を制御(dT=0)したのに対し、温度を変動しても受信感度は大きく変動しないことがわかった。また、温度変化量dTの増加に伴い、受信感度は劣化するのではなく、若干の改善を伴うことがわかった。これは、「dT」の増加による光スペクトルの単側波化(SSB化)の効果によるものと考えられる。例えば、BCH方式のBER=1×10-3における平均受信パワーを感度として読み取り、横軸を減衰量で表したものを図5に示す。 From the measurement results shown in FIG. 4, while the oscillation frequency is controlled (dT = 0) at the center of each passband of the wavelength multiplexing element 114 and wavelength demultiplexing element 154, the reception sensitivity is not affected even if the temperature varies. It turns out that it does not fluctuate greatly. Further, it was found that the reception sensitivity does not deteriorate with the increase of the temperature change amount dT but is accompanied by a slight improvement. This is thought to be due to the effect of single sidebanding (SSB) of the optical spectrum due to the increase in “dT”. For example, FIG. 5 shows the average received power at BER = 1 × 10 −3 of the BCH system as sensitivity, and the horizontal axis expressed in attenuation.

図5は、かかる減衰量と感度との関係を示している。なお、図5において、Paveは平均値を示す。   FIG. 5 shows the relationship between such attenuation and sensitivity. In FIG. 5, Pave represents an average value.

図5に示した結果から、例えば約5dBの減衰量が与えられたとしても、感度変動は約0.5dBとなり微小になることがわかった。これらの結果より、光源112の少なくともいずれかの発振周波数が、少なくとも波長合波素子114または波長分波素子154の1dB透過帯域外であるように設定することで、減衰量が与えられても波形劣化は微小となることがわかった。また、高い光入力時においても適切な減衰量を与えれば所望のFEC(Forward Error Correction)リミット以下の誤り率を得る光送受信システム100を実現することができることがわかった。   From the results shown in FIG. 5, it was found that even if an attenuation amount of about 5 dB is given, for example, the sensitivity fluctuation is about 0.5 dB and becomes minute. From these results, even if an attenuation amount is given by setting the oscillation frequency of at least one of the light sources 112 to be at least outside the 1 dB transmission band of the wavelength multiplexing element 114 or the wavelength demultiplexing element 154, a waveform is obtained. It was found that the degradation was very small. Further, it was found that the optical transmission / reception system 100 that obtains an error rate below a desired FEC (Forward Error Correction) limit can be realized by giving an appropriate attenuation amount even at high optical input.

さらに、本実施形態の光送受信システム100においては、100GbE用の光サブアセンブリとして知られているリミティング(LIM)型のトランスインピーダンス増幅器(TIA)153にPAM等の多値変調方式を用いることができる。これにより、簡素かつ経済的にビットレートを拡張したシステムの構築が可能となる。   Furthermore, in the optical transmission / reception system 100 of this embodiment, a multi-level modulation method such as PAM can be used for a limiting (LIM) type transimpedance amplifier (TIA) 153 known as an optical subassembly for 100 GbE. . As a result, it is possible to construct a system in which the bit rate is expanded simply and economically.

また、本実施形態の光送受信システム100では、光源112の発振周波数が温度制御により行われるため、光減衰量の制御を簡易に実現することが可能となる。   Further, in the optical transmission / reception system 100 of the present embodiment, since the oscillation frequency of the light source 112 is performed by temperature control, it is possible to easily realize control of the amount of light attenuation.

(変形例)
なお、本実施形態の光送受信システム100では、光源112の温度制御により上述した減衰量を制御する場合について説明したが、これに限られず、例えば、波長合波素子114と波長分波素子154の少なくともいずれかに対して、上述した温度制御回路115による温度制御を行うようにしても、光減衰量の制御を簡易に実現することができる。
(Modification)
In the optical transmission / reception system 100 of the present embodiment, the case where the above-described attenuation amount is controlled by the temperature control of the light source 112 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the wavelength multiplexing element 114 and the wavelength demultiplexing element 154 Even if temperature control by the temperature control circuit 115 described above is performed on at least one of them, it is possible to easily realize control of the light attenuation.

<第2実施形態>
以下、図6および図7を参照して、第2実施形態にかかる光送受信システム100Aについて説明する。本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第1実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
Second Embodiment
The optical transmission / reception system 100A according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. In the following description of the present embodiment, the symbols and the like used in the description of the first embodiment are used as they are unless otherwise specified.

第1実施形態の光送受信システム100では、多波長光源100と多波長受光素子150の数をいずれも1つとして説明したが、必ずしもその必要はない。本実施形態の光送受信システム100Aは、第1実施形態のものと同様の光通信を実現するものであるが、多波長光源100と多波長受光素子150の数をそれぞれNとして構成する(Nは整数)。   In the optical transmission / reception system 100 of the first embodiment, the number of the multi-wavelength light sources 100 and the multi-wavelength light receiving elements 150 is described as one, but this is not necessarily required. The optical transmission / reception system 100A of the present embodiment realizes optical communication similar to that of the first embodiment, but the number of the multi-wavelength light sources 100 and the multi-wavelength light receiving elements 150 is configured as N (N is integer).

図6は、本実施形態の光送受信システム100Aの構成例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the optical transmission / reception system 100A according to the present embodiment.

この光送受信システム100Aは、周波数間隔ΔFを有するMチャネル(Mは整数)の多波長光源110−1〜110−NをN組と、上記Mチャネルを合波したMチャネル波長多重光であってN組の多波長光源110−1〜110−Nの各々からのN組のMチャネル波長多重光を、M×Nチャネル波長多重光に合波する周期性波長合波素子130と、上記M×Nチャネル波長多重光を上記N組のMチャネル波長多重光に分波する周期性波長合分波素子140と、周期性波長分波素子140により分波されたN組のMチャネル多波長光を受光するN組の多波長受光素子150−1〜150−Nとを有する。そして、光送受信システム100Aでは、周期性波長合波素子130と周期性波長合波素子140とを接続するファイバ113を介して、上記M×Nチャネル波長多重光を送受するように構成されている。   This optical transmission / reception system 100A is an M channel wavelength multiplexed light obtained by combining N sets of M wavelength (M is an integer) multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N having a frequency interval ΔF and the M channels. A periodic wavelength multiplexing element 130 for multiplexing N sets of M channel wavelength multiplexed light from each of the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N into M × N channel wavelength multiplexed light; A periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140 that demultiplexes the N channel wavelength multiplexed light into the N sets of M channel wavelength multiplexed light, and the N sets of M channel multi-wavelength light demultiplexed by the periodic wavelength demultiplexing element 140. N sets of multi-wavelength light receiving elements 150-1 to 150-N for receiving light are included. The optical transmission / reception system 100A is configured to transmit and receive the M × N channel wavelength division multiplexed light through the fiber 113 that connects the periodic wavelength multiplexing element 130 and the periodic wavelength multiplexing element 140. .

多波長光源110−1は、M個の光源112−1〜112−M1と、これらの光源からのM個のチャネル光を波長多重してMチャネル波長多重光を出力する波長合波素子114−1とを備える。多波長光源110−2〜110−Nについても、多波長光源110−1と同様に構成されている。例えば、多波長光源110−1において、M個の光源112−11〜112−M1からのM個のチャネル光の周波数間隔はΔFとする。多波長光源110−2〜110−Nについても同様である。   The multi-wavelength light source 110-1 includes M light sources 112-1 to 112-M1 and a wavelength multiplexing element 114- that wavelength-multiplexes M channel light from these light sources and outputs M channel wavelength multiplexed light. 1. The multi-wavelength light sources 110-2 to 110-N are configured similarly to the multi-wavelength light source 110-1. For example, in the multi-wavelength light source 110-1, the frequency interval of the M channel lights from the M light sources 112-11 to 112-M1 is ΔF. The same applies to the multi-wavelength light sources 110-2 to 110-N.

N組の多波長光源110−1〜110−NからのN組のMチャネル波長多重光は、周期性波長合波素子130においてM×Nチャネル波長多重光に波長多重される。   N sets of M channel wavelength multiplexed light from the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110 -N are wavelength-multiplexed into M × N channel wavelength multiplexed light by the periodic wavelength multiplexer 130.

なお、図6では図示されていないが、各多波長光源110−1〜110−Nには、Mチャネルの光源に接続される信号源が含まれる(図1参照)。   Although not shown in FIG. 6, each of the multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N includes a signal source connected to an M channel light source (see FIG. 1).

多波長受光素子150−1は、Mチャネル波長多重光を波長分離してM個のチャネル光を出力する波長分波素子154−1と、M個のチャネル光を受光するM個の受光素子152−11〜152−M1とを備える。   The multi-wavelength light receiving element 150-1 includes a wavelength demultiplexing element 154-1 that separates M channel wavelength multiplexed light and outputs M channel light, and M light receiving elements 152 that receive M channel light. -11 to 152-M1.

M個の受光素子152−1〜152−M1の各々は、M個のチャネル光の1つを受光する。例えば、多波長受光素子150−1の波長分波素子154−1は、周期性波長分波素子140によりM×Nチャネル波長多重光から分波されたN組のMチャネル波長多重光の1つをM個のチャネル光に分波し、これらのM個のチャネル光をM個の受光素子152−11〜152−M1でそれぞれ受光する。   Each of the M light receiving elements 152-1 to 152-M1 receives one of the M channel lights. For example, the wavelength demultiplexing element 154-1 of the multi-wavelength light receiving element 150-1 is one of N sets of M channel wavelength multiplexed light demultiplexed from the M × N channel wavelength multiplexed light by the periodic wavelength demultiplexing element 140. Are divided into M channel lights, and these M channel lights are received by M light receiving elements 152-11 to 152-M1, respectively.

同様に、多波長受光素子150−2でも、波長分波素子154−2は、第二の周期性波長合分波素子140によりM×Nチャネル波長多重光から分波されたN組のMチャネル波長多重光の1つをM個のチャネル光に分波し、これらのM個のチャネル光をM個の受光素子でそれぞれ受光する。   Similarly, in the multi-wavelength light receiving element 150-2, the wavelength demultiplexing element 154-2 includes N sets of M channels demultiplexed from the M × N channel wavelength multiplexed light by the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140. One of the wavelength multiplexed lights is demultiplexed into M channel lights, and these M channel lights are respectively received by M light receiving elements.

なお、図6において、図示されていないが、多波長受光素子154−1〜154−NにはMチャネルの受光素子に接続される増幅器および受信回路が含まれる(図1参照)。この実施形態では、増幅器として、例えばLIM型のTIAが用いられ、受信回路はディジタルフィルタによる波形整形機能を有する。   Although not shown in FIG. 6, the multi-wavelength light receiving elements 154-1 to 154-N include an amplifier and a receiving circuit connected to the M channel light receiving elements (see FIG. 1). In this embodiment, for example, an LIM type TIA is used as an amplifier, and the receiving circuit has a waveform shaping function by a digital filter.

また、各多波長光源110−1〜110−Nには、温度制御回路115−1〜115−Nが接続され、各多波長受光素子からは平均受信パワー情報156−1〜156−Nが抽出される。   Further, temperature control circuits 115-1 to 115 -N are connected to the multi-wavelength light sources 110-1 to 110 -N, and average received power information 156-1 to 156 -N are extracted from the multi-wavelength light receiving elements. Is done.

なお、図6では、図1と同様に簡略化のため、平均受信パワー情報156−Nに基づいて光源112への温度制御により光源の発振波長を制御する温度制御回路115−Nのみが示されているが、他のすべての多波長光源110−1〜110−N-1についても同様に、対応する受光素子152−1〜152−N-1からの平均受信パワー情報156−1〜156−N-1を受信する温度制御回路115−1〜115−N-1によって制御されるようになっている。本実施形態においてもこの制御は、第1実施形態と同様に制御ループ105を用いて実施される。   In FIG. 6, only the temperature control circuit 115-N that controls the oscillation wavelength of the light source by controlling the temperature of the light source 112 based on the average received power information 156-N is shown for the sake of simplification as in FIG. However, the average received power information 156-1 to 156-156 from the corresponding light receiving elements 152-1 to 152-N-1 is similarly applied to all the other multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N-1. It is controlled by temperature control circuits 115-1 to 115-N-1 that receive N-1. Also in the present embodiment, this control is performed using the control loop 105 as in the first embodiment.

なお、以下の説明では、すべての光源に共通の説明は光源112で参照され、すべての温度制御回路に共通の説明は温度制御回路115で参照される。また、すべての受光素子に共通の説明は受光素子152で参照され、すべての平均受信パワー情報に共通の説明は、平均受光パワー情報156で参照される。すべての波長合波素子に共通の説明は波長合波素子114で参照され、すべての波長分波素子に共通の説明は波長分波素子154で参照される。   In the following description, a description common to all light sources is referred to by the light source 112, and a description common to all temperature control circuits is referred to by the temperature control circuit 115. The description common to all the light receiving elements is referred to by the light receiving element 152, and the description common to all the average received power information is referred to by the average received light power information 156. The description common to all wavelength multiplexing elements is referred to by the wavelength multiplexing element 114, and the description common to all wavelength multiplexing elements is referred to by the wavelength multiplexing element 154.

光源112としては、1.3μm帯の半導体レーザが用いられ、Nチャネルの波長はそれぞれ異なる。光源112には28GbaudのPAM変調動作が可能な電界吸収型の変調部が集積されている。   As the light source 112, a 1.3 μm band semiconductor laser is used, and the wavelength of the N channel is different. The light source 112 is integrated with an electroabsorption type modulation unit capable of 28 Gbaud PAM modulation.

また、N組の多波長光源110−1〜110−Nにおける波長にラベルを付与する。第1組の多波長光源110−1の波長はλ11からλM1のM波とし、第2組の多波長光源110−2の波長はλ12からλM2のM波とする。第3組〜第N組の多波長光源についても同様に波長が与えられるので、例えば第M組の多波長光源110−Mの波長は、λ1NからλMNのM波となる。 Further, labels are assigned to the wavelengths in the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N. Wavelength of the first set of multi-wavelength light source 110-1 and M wave lambda M1 from lambda 11, the wavelength of the second set of multi-wavelength light source 110-2 and M wave from λ 12 λ M2. Since wavelengths are similarly given to the third to Nth multi-wavelength light sources, for example, the wavelength of the Mth multiwavelength light source 110-M is M waves from λ 1N to λ MN .

次に、光送受信システム100Aの動作について説明する。   Next, the operation of the optical transmission / reception system 100A will be described.

N組の多波長光源110−1〜110−Nから出力されるそれぞれMチャネルの波長多重信号は、それぞれ周期性波長合波素子130の入力ポートに入力される。その出力はM×Nチャネルの波長多重信号となり光ファイバ113内を伝搬する。伝搬後、周期性波長分波素子140により各多波長光源110と同等の波長群(N組のMチャネルの波長多重信号)に分波されたのち、それぞれ多波長受光素子150−1〜150−Nにおいて波長分波素子154でM個のチャネル光に再分波された後にM個の受光素子152で受光される。   The M-channel wavelength multiplexed signals output from the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110 -N are respectively input to the input ports of the periodic wavelength multiplexer 130. The output is an M × N channel wavelength multiplexed signal and propagates through the optical fiber 113. After propagation, the light is demultiplexed by the periodic wavelength demultiplexing element 140 into a wavelength group equivalent to each of the multi-wavelength light sources 110 (N sets of M-channel wavelength multiplexed signals), and then each of the multi-wavelength light receiving elements 150-1 to 150- In N, the light is demultiplexed into M channel lights by the wavelength demultiplexing element 154 and then received by the M light receiving elements 152.

例えば各多波長光源110が4チャネルの波長多重数で各光源112が28Gbaudの変調速度を有するPAM4信号の場合、各多波長光源の総ビットレートは200Gb/sとなる。さらに4組の多波長光源110−1〜110−N(例えば、N=4)を用いることにより、周期性波長合分波素子140からは800Gb/sの総ビットレートが得られる。   For example, when each multi-wavelength light source 110 is a PAM4 signal having a wavelength multiplexing number of 4 channels and each light source 112 has a modulation speed of 28 Gbaud, the total bit rate of each multi-wavelength light source is 200 Gb / s. Further, by using four sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N (for example, N = 4), a total bit rate of 800 Gb / s can be obtained from the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140.

各光源110に接続された温度制御回路115による波長制御について説明する。   Wavelength control by the temperature control circuit 115 connected to each light source 110 will be described.

各多波長受光素子150より抽出された各平均受信パワー情報156は、各多波長光源150に電気的にフィードバックされる。各平均受信パワー情報156は各多波長光源110に接続された各温度制御回路115に入力され、各光源112の制御温度が一括で設定される。それにより、各光源112の発振波長が制御温度によって変更される。   Each average received power information 156 extracted from each multi-wavelength light receiving element 150 is electrically fed back to each multi-wavelength light source 150. Each average received power information 156 is input to each temperature control circuit 115 connected to each multi-wavelength light source 110, and the control temperature of each light source 112 is set collectively. Thereby, the oscillation wavelength of each light source 112 is changed by the control temperature.

図7は、本実施形態の光送受信システム100Aにおける波長配置例を示している。   FIG. 7 shows an example of wavelength arrangement in the optical transmission / reception system 100A of the present embodiment.

M×Nチャネルの波長は大きくNチャネルのM群に分けられる。例えば第一群はλ11からλ1NのN波で構成され、続く第二群はλ22からλ2NのN波で構成される。 The wavelength of the M × N channel is roughly divided into M groups of N channels. For example, the first group is composed of N waves from λ 11 to λ 1N , and the subsequent second group is composed of N waves from λ 22 to λ 2N .

ここで、隣接する群の周波数間隔(例えばλ11とλ21の間隔)をΔF、同一群内の隣接周波数間隔(例えばλ21とλ22の間隔)をΔf、各群における透過帯域(パスバンド)をB、とする。 Here, the frequency interval between adjacent groups (for example, the interval between λ 11 and λ 21 ) is ΔF, the adjacent frequency interval within the same group (for example, the interval between λ 21 and λ 22 ) is Δf, and the transmission band (passband) in each group ) Is B.

本実施形態の光送受信システム100Aは、100GbEを拡張した800Gb/s伝送を適用する。その要素を考慮した上で、主要パラメータを以下のように設定する。   The optical transmission / reception system 100A of the present embodiment applies 800 Gb / s transmission that is an extension of 100 GbE. Considering the factors, the main parameters are set as follows.

M=4
N=4
ΔF=800GHz
Δf=100GHz
B=360GHz
M = 4
N = 4
ΔF = 800GHz
Δf = 100 GHz
B = 360GHz

この設定によれば、各群に100GHz間隔の4波WDMを有し、かつ群ごとの周波数間隔が800GHzとなるので、本実施形態の光送受信システム100Aにおいては、M×NのWDM光波長が同一周波数間隔になるとは限らない。   According to this setting, each group has four-wave WDM at 100 GHz intervals, and the frequency interval for each group is 800 GHz. Therefore, in the optical transmission / reception system 100A of this embodiment, M × N WDM optical wavelengths are It is not always the same frequency interval.

また、この設定では、N組のMチャネルの多波長光源110−1〜110−Nは、隣接する組の周波数が全体的にΔfシフトしており、N組の間隔積Δf×(N−1)が多波長受光素子150における波長分波素子154の透過帯域Bより小さくなる。   In this setting, the N sets of M-channel multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N have the frequency of the adjacent sets shifted by Δf as a whole, and the N sets of interval products Δf × (N−1). ) Is smaller than the transmission band B of the wavelength demultiplexing element 154 in the multi-wavelength light receiving element 150.

本実施形態の周期性波長合波素子130および周期性波長分波素子140はともに、光平面回路(PLC)に作製されたPLC型AWGである。これらの素子130,140は、入出力チャネル導波路および波長多重導波路、入出力スラブ導波路および波長多重スラブ導波路、ならびにアレイ導波路を備えて構成される。このとき、入出力チャネル導波路は少なくともN本有し、波長多重導波路は少なくとも1本有する。   Both the periodic wavelength multiplexing element 130 and the periodic wavelength demultiplexing element 140 of this embodiment are PLC-type AWGs fabricated in an optical planar circuit (PLC). These elements 130 and 140 include an input / output channel waveguide and a wavelength division multiplex waveguide, an input / output slab waveguide and a wavelength division slab waveguide, and an arrayed waveguide. At this time, there are at least N input / output channel waveguides and at least one wavelength multiplexing waveguide.

本実施形態では、N=4が与えられるため、入出力チャネル導波路は4本となる。また、M=4が与えられるため、波長多重導波路からは、16波(4×4)のWDM信号が入出力される。   In this embodiment, since N = 4 is given, there are four input / output channel waveguides. Since M = 4 is given, 16 waves (4 × 4) of WDM signals are input / output from the wavelength multiplexing waveguide.

このとき、素子130,140の各ポート間隔Δfは、その積Δf×(N−1)がFSR周期性(自由スペクトル範囲:FSR)ΔFの2分の1以下としても良い。これにより、低損失な特性の光回路(周期性波長合波素子130および周期性波長分波素子140)が実現可能となる。   At this time, the port interval Δf of the elements 130 and 140 may have a product Δf × (N−1) that is less than or equal to half of the FSR periodicity (free spectral range: FSR) ΔF. As a result, an optical circuit (periodic wavelength multiplexing element 130 and periodic wavelength demultiplexing element 140) having low loss characteristics can be realized.

次に、多波長光源110の設定波長について、再度図6を参照して説明する。前述のように、多波長光源110−1〜110−Nの周波数間隔ΔFは800GHzで、チャネル数Mは4とする。そして、それらの組Nの値は4とする。   Next, the set wavelengths of the multi-wavelength light source 110 will be described again with reference to FIG. As described above, the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N is 800 GHz, and the number of channels M is four. The value of the set N is 4.

このM×Nチャネルは全て異なる発振波長(発振周波数)で、隣接する組の周波数は全体的にΔfシフトしている。そのような波長を揃えるには、Δfシフトした異なる組成の光源を準備する方法もあるが、本実施形態では、同一組成の光源を用いる方法を採用する。すなわち、温度調整により発振波長を調整する方法である。   The M × N channels all have different oscillation wavelengths (oscillation frequencies), and the frequencies of adjacent sets are shifted by Δf as a whole. In order to make such wavelengths uniform, there is a method of preparing light sources having different compositions shifted by Δf, but in this embodiment, a method of using light sources having the same composition is adopted. That is, this is a method of adjusting the oscillation wavelength by adjusting the temperature.

多波長光源110は、各光源(この実施形態では、M個の光源112)が同一基板上に集積化されたものである。この場合、基板毎に、ペルチェ素子やヒータ等の温度制御手段により温度を調節することにより、多波長光源110の全波長を一括して変更することが可能である。温度による波長変動は1℃あたり約15GHzであるため、100GHzのΔfを与えるには7℃程度の温度変化を与えれば良いことになる。   The multi-wavelength light source 110 is obtained by integrating each light source (in this embodiment, M light sources 112) on the same substrate. In this case, it is possible to change all the wavelengths of the multi-wavelength light source 110 at once by adjusting the temperature by temperature control means such as a Peltier element or a heater for each substrate. Since the wavelength variation due to temperature is about 15 GHz per 1 ° C., a temperature change of about 7 ° C. is sufficient to give Δf of 100 GHz.

一般的なレーザの性能を考慮した場合、温度制御範囲は±20℃以内に設定することが好ましい。すなわち、周波数制御範囲は全幅で600GHz以内であることが好ましい。   In consideration of general laser performance, the temperature control range is preferably set within ± 20 ° C. In other words, the frequency control range is preferably within 600 GHz in total width.

本実施形態のMチャネルの多波長光源110は、N組の間隔積Δf×(N-1)が600GHz以内となる。これにより、同一の部品を使用することが可能となり、よって、さらなるシステムの簡素化と低コスト化が可能となる。   In the M-channel multi-wavelength light source 110 of the present embodiment, N sets of interval products Δf × (N−1) are within 600 GHz. As a result, it is possible to use the same component, and thus it is possible to further simplify the system and reduce the cost.

以上のようにして本実施形態の光送受信システム100Aにおいて、周期性波長合波素子130および周期性波長分波素子140の各周期が多波長光源110の周波数間隔ΔFと等しくなるよう条件(パラメータ等)を設定することにより、既存のWDMシステムを簡易な構成でより高密度、高ビットレートの光送受信WDMへの拡張が可能となる。光源112の少なくともいずれかの発振周波数が、少なくとも波長合波素子130または波長分波素子140の1dB透過帯域外であることように設定することで減衰量が与えられても波形劣化は微小であり、高い光入力時においても適切な減衰量を与えれば所望のFECリミット以下の誤り率を得る光送受信システム100Aの実現が可能である。   As described above, in the optical transmission / reception system 100A according to the present embodiment, conditions (parameters and the like) are set so that each period of the periodic wavelength multiplexing element 130 and the periodic wavelength demultiplexing element 140 is equal to the frequency interval ΔF of the multi-wavelength light source 110. ), The existing WDM system can be expanded to a higher density, higher bit rate optical transmission / reception WDM with a simple configuration. Even if an attenuation is given by setting the oscillation frequency of at least one of the light sources 112 to be at least outside the 1 dB transmission band of the wavelength multiplexing element 130 or wavelength demultiplexing element 140, the waveform deterioration is minute. If an appropriate amount of attenuation is given even at high optical input, it is possible to realize an optical transmission / reception system 100A that obtains an error rate below a desired FEC limit.

さらに、本実施形態においては、LIM型TIAを用いた既存100GbE用光サブアセンブリにPAM等の多値変調方式を用いて光送受信システム100Aを実現することができる。よって、簡素かつ経済的にビットレートを拡張したシステムの構築が可能となる。   Furthermore, in this embodiment, the optical transmission / reception system 100A can be realized by using a multilevel modulation method such as PAM for the existing optical subassembly for 100 GbE using the LIM type TIA. Therefore, it is possible to construct a system in which the bit rate is expanded simply and economically.

また、本実施形態では、光源112の発振周波数が温度制御により行われるため、光減衰量の制御を簡易に実現することが可能となる。   In the present embodiment, since the oscillation frequency of the light source 112 is controlled by temperature control, it is possible to easily control the amount of light attenuation.

(変形例)
なお、本実施形態の光送受信システム100Aでは、光源112の温度制御により上述した減衰量を制御する場合について説明したが、これに限られず、例えば、波長合波素子114と波長分波素子154の少なくともいずれかに対して、上述した温度制御回路115による温度制御を行うようにしても、光減衰量の制御を簡易に実現することができる。
(Modification)
In the optical transmission / reception system 100A of this embodiment, the case where the above-described attenuation amount is controlled by the temperature control of the light source 112 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the wavelength multiplexing element 114 and the wavelength demultiplexing element 154 Even if temperature control by the temperature control circuit 115 described above is performed on at least one of them, it is possible to easily realize control of the light attenuation.

なお、本実施形態では、光源112の波長を1.3μm帯としたが、テレコム波長である1.5μm帯を用いても良い。また光源112の変調部は電界吸収型としたが、レーザの直接変調を用いても良いし、ニオブ酸リチウムなどの電気光学結晶を用いた変調器と光源を組合せて使用しても良い。さらに、この光送受信システム100Aでは、N組の間隔積Δf×(N−1)が多波長受光素子150における波長分波素子154の透過帯域Bより小さいため、各多波長受光素子150は波長分波特性を含め、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなる光送受信システムの簡素化と低コスト化が可能となる。   In the present embodiment, the wavelength of the light source 112 is set to the 1.3 μm band, but a 1.5 μm band that is a telecom wavelength may be used. In addition, although the modulation unit of the light source 112 is an electroabsorption type, direct laser modulation may be used, or a modulator using an electro-optic crystal such as lithium niobate and a light source may be used in combination. Further, in this optical transmission / reception system 100A, since the N sets of interval products Δf × (N−1) are smaller than the transmission band B of the wavelength demultiplexing element 154 in the multiwavelength light receiving element 150, each multiwavelength light receiving element 150 has a wavelength component. It is possible to use the same parts including wave characteristics. Therefore, further simplification and cost reduction of the optical transmission / reception system can be achieved.

本実施形態では、Δfを100GHzとしたが、同一群内のN波が透過帯域B内にあれば他の値、例えば75GHzや50GHzでも本実施形態で説明した上記効果が得られる。   In the present embodiment, Δf is set to 100 GHz. However, if the N waves in the same group are within the transmission band B, the above-described effects described in the present embodiment can be obtained with other values, for example, 75 GHz and 50 GHz.

本実施形態では、Mチャネルの多波長光源は、N組の間隔積Δf×(N−1)が600GHz以内であるため、各多波長光源110は、光源112の発振波長特性を含め、同一の部品を使用することが可能となる。よって、さらなる光送受信システムの簡素化と低コスト化が可能となる。   In this embodiment, since the M channel multi-wavelength light sources have N sets of interval products Δf × (N−1) within 600 GHz, each multi-wavelength light source 110 includes the same oscillation wavelength characteristics of the light source 112. Parts can be used. Therefore, further simplification and cost reduction of the optical transmission / reception system can be achieved.

本実施形態の上述したPLCは、シリコン基板上の石英導波路であるが、基板や導波路の材料はシリコンや石英に限定されるものではなく、有機高分子樹脂なども使用可能である。   The above-described PLC of the present embodiment is a quartz waveguide on a silicon substrate, but the material of the substrate and the waveguide is not limited to silicon or quartz, and an organic polymer resin or the like can also be used.

本実施形態では、周期性波長合分波素子(130,140)のポート間隔Δfについて、その積Δf×(N−1)を周期性ΔFの2分の1以下とした。それにより、使用波長はFSR内の中央付近を用いることが出来るため低損失な特性の光回路が実現可能である。   In the present embodiment, for the port interval Δf of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing elements (130, 140), the product Δf × (N−1) is set to half or less of the periodicity ΔF. Thereby, since the wavelength used can be near the center in the FSR, an optical circuit with low loss characteristics can be realized.

<第3実施形態>
次に、図8から図10を参照して、第3実施形態にかかる光送受信システム100Bについて説明する。本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第1および第2実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。
<Third Embodiment>
Next, an optical transmission / reception system 100B according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the following description of the present embodiment, the reference numerals and the like used in the description of the first and second embodiments are used as they are unless otherwise specified.

本実施形態の光送受信システム100Bは、第1実施形態のものと同様の光通信を実現するものであるが、隣接する光源または素子の組ごとに送受信方向が異なる構成を実現する。   The optical transmission / reception system 100B of the present embodiment realizes optical communication similar to that of the first embodiment, but realizes a configuration in which the transmission / reception direction is different for each set of adjacent light sources or elements.

図8は、本実施形態の光送受信システム100Bの構成例を示す図である。この光送受信システム100Bは、周波数間隔ΔFを有するMチャネルの多波長光源をN組(110−1〜110−N)と、N/2組のMチャネル波長多重光を第一のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、かつ第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第一の周期性波長合分波素子131とを有する。さらにこのシステム100Bは、N/2組のMチャネル波長多重光を第二のM×N/2チャネル波長多重光に合波し、かつ第一のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル波長多重光に分波する第二の周期性波長合分波素子141と、第一のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル多波長光を受光するN/2組の多波長受光素子(150−1,150−3,150−(N−1))と、第二のM×N/2チャネル波長多重光をN/2組のMチャネル多波長光を受光するN/2組の多波長受光素子(150−2,150−4,150−N)とを有する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the optical transmission / reception system 100B according to the present embodiment. In this optical transmission / reception system 100B, N sets (110-1 to 110-N) of M-channel multi-wavelength light sources having a frequency interval ΔF and N / 2 sets of M-channel wavelength multiplexed light to the first M × N / A first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 for multiplexing the two-channel wavelength multiplexed light and demultiplexing the second M × N / 2 channel wavelength multiplexed light into N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light; Have Furthermore, the system 100B combines N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light with the second M × N / 2 channel wavelength multiplexed light, and the first M × N / 2 channel wavelength multiplexed light with N / N. Second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141 that demultiplexes two sets of M channel wavelength multiplexed light, and receives the first M × N / 2 channel wavelength multiplexed light and N / 2 sets of M channel multi wavelength light. N / 2 sets of multi-wavelength light receiving elements (150-1, 150-3, 150- (N-1)) and the second M × N / 2-channel wavelength multiplexed light into N / 2 sets of M channels. N / 2 sets of multi-wavelength light receiving elements (150-2, 150-4, 150-N) for receiving wavelength light.

第一の周期性波長合分波素子131は、光ファイバ113を介して第二の周期性波長合分波素子141と接続される。   The first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 is connected to the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141 via the optical fiber 113.

多波長光源110−1は、M個の光源112−11〜112−M1と、M個の光源からのM個のチャネル光を波長多重してMチャネル波長多重光を出力する波長合波素子114−1とを備える。例えば、多波長光源110−1のM個の光源112−11〜112−M1からのM個のチャネル光の周波数間隔はΔFである。多波長光源110−2〜110−Nについても同様に構成されている。   The multi-wavelength light source 110-1 is a wavelength multiplexing element 114 that wavelength-multiplexes M channel light from the M light sources 112-11 to 112-M1 and M channel wavelength multiplexed light from the M light sources. -1. For example, the frequency interval of the M channel lights from the M light sources 112-11 to 112-M1 of the multi-wavelength light source 110-1 is ΔF. The multi-wavelength light sources 110-2 to 110-N are configured similarly.

N組の多波長光源110−1〜110−NからのN/2組のMチャネル波長多重光は、第一の周期性波長合分波素子131においてM×N/2チャネル波長多重光に波長多重される。N組の多波長光源110−1〜110−Nからの残りのN/2組のMチャネル波長多重光は、第二の周期性波長合分波素子141においてM×N/2チャネル波長多重光に波長多重される。   N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light from the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N are converted into M × N / 2 channel wavelength multiplexed light in the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131. Is multiplexed. The remaining N / 2 sets of M channel wavelength multiplexed light from the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110 -N are M × N / 2 channel wavelength multiplexed light in the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141. Wavelength multiplexed.

なお、図8では図示されていないが、各多波長光源110−1〜110−NにはMチャネルの光源に接続される信号源が含まれる。   Although not shown in FIG. 8, each of the multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N includes a signal source connected to an M channel light source.

多波長受光素子150−1は、Mチャネル波長多重光を波長分離してM個のチャネル光を出力する波長分波素子154−1〜154−Nと、M個のチャネル光を受光するM個の受光素子152−11〜152−M1とを備える。多波長受光素子150−2〜150−Nについても同様に構成されている。   The multi-wavelength light receiving element 150-1 is a wavelength demultiplexing element 154-1 to 154-N that separates M channel wavelength-multiplexed light and outputs M channel light, and M number of light receiving M channel lights. Light receiving elements 152-11 to 152-M1. The multi-wavelength light receiving elements 150-2 to 150-N are similarly configured.

上述したM個の受光素子の各々は、M個のチャネル光の1つを受光する。例えば、多波長受光素子150−1の波長分波素子154−1は、第一の周期性波長合分波素子140によりM×N/2チャネル波長多重光から分波されたN組のMチャネル波長多重光の1つをM個のチャネル光に分波し、これらのM個のチャネル光をM個の受光素子152−11〜152−M1でそれぞれ受光する。同様に、多波長受光素子150−2の波長分波素子154−2は、第二の周期性波長合分波素子140によりM×N/2チャネル波長多重光から分波されたN組のMチャネル波長多重光の1つをM個のチャネル光に分波し、これらのM個のチャネル光をM個の受光素子でそれぞれ受光する。   Each of the M light receiving elements described above receives one of the M channel lights. For example, the wavelength demultiplexing element 154-1 of the multi-wavelength light receiving element 150-1 includes N sets of M channels demultiplexed from the M × N / 2-channel wavelength multiplexed light by the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140. One of the wavelength multiplexed lights is demultiplexed into M channel lights, and these M channel lights are received by the M light receiving elements 152-11 to 152-M1, respectively. Similarly, the wavelength demultiplexing element 154-2 of the multi-wavelength light receiving element 150-2 includes N sets of M demultiplexed from the M × N / 2-channel wavelength multiplexed light by the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 140. One of the channel wavelength multiplexed lights is demultiplexed into M channel lights, and these M channel lights are respectively received by M light receiving elements.

なお、図8では図示されていないが、多波長受光素子150−1〜150−NにはMチャネルの受光素子に接続される増幅器および受信回路が含まれる。増幅器としては、例えばLIM型のTIAが用いられ、受信回路はディジタルフィルタによる波形整形機能を有する。   Although not shown in FIG. 8, the multi-wavelength light receiving elements 150-1 to 150-N include an amplifier and a receiving circuit connected to the M channel light receiving elements. As the amplifier, for example, a LIM type TIA is used, and the receiving circuit has a waveform shaping function by a digital filter.

本実施形態の光送受信システム100Bでは、多波長光源110−1〜110−Nには温度制御回路115−1〜115−Nが接続される。そして、モニタ用の各多波長受光素子(図8では、多波長受光素子150−1〜150−N)からは、平均受信パワー情報156−1〜156−Nが抽出される。   In the optical transmission / reception system 100B of the present embodiment, temperature control circuits 115-1 to 115-N are connected to the multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N. Then, average received power information 156-1 to 156-N is extracted from each multi-wavelength light receiving element for monitoring (in FIG. 8, multi-wavelength light receiving elements 150-1 to 150-N).

なお、図8では簡略化のため、N番目の多波長光源110−Nに接続される温度制御回路115−N、およびN番目のモニタ用の多波長受光素子150−Nから抽出される平均受信パワー情報156−Nのみが示されている。   In FIG. 8, for simplification, the average reception extracted from the temperature control circuit 115-N connected to the Nth multiwavelength light source 110-N and the Nth monitor multiwavelength light receiving element 150-N. Only power information 156-N is shown.

なお、以下の説明では、すべての多波長光源に共通の説明は多波長光源110で参照され、すべての光源に共通の説明は光源112で参照され、すべての温度制御回路に共通の説明は温度制御回路115で参照される。また、すべての多波長受光素子に共通の説明は多波長受光素子150で参照され、すべての受光素子に共通の説明は受光素子152で参照され、すべての平均受信パワー情報に共通の説明は、平均受光パワー情報156で参照される。すべての波長合波素子に共通の説明は波長合波素子114で参照され、すべての波長分波素子に共通の説明は波長分波素子154で参照される。   In the following description, a description common to all multi-wavelength light sources is referred to by the multi-wavelength light source 110, a description common to all light sources is referred to by the light source 112, and a description common to all temperature control circuits is temperature. Referenced by the control circuit 115. The description common to all the multi-wavelength light receiving elements is referred to by the multi-wavelength light receiving element 150, the description common to all the light receiving elements is referred to by the light receiving element 152, and the description common to all average received power information is Referenced by average received light power information 156. The description common to all wavelength multiplexing elements is referred to by the wavelength multiplexing element 114, and the description common to all wavelength multiplexing elements is referred to by the wavelength multiplexing element 154.

光源112としては、例えば1.3μm帯の半導体レーザが用いられ、Nチャネルの波長はそれぞれ異なる。各光源112には、28GbaudのPAM変調動作が可能な電界吸収型の変調部が集積されている。   As the light source 112, for example, a 1.3 μm band semiconductor laser is used, and the wavelength of the N channel is different. Each light source 112 is integrated with an electroabsorption type modulation unit capable of 28 Gbaud PAM modulation operation.

N組の多波長光源110における波長にラベルを付与する。第1組の多波長光源110−1の波長はλ11からλM1のM波とし、第2組の多波長光源110−2の波長はλ12からλM2のM波とする。第3組〜第N組の多波長光源についても同様に波長が与えられるので、例えば第M組の多波長光源110−Mの波長は、λ1NからλMNのM波となる。 Labels are applied to the wavelengths in the N sets of multi-wavelength light sources 110. Wavelength of the first set of multi-wavelength light source 110-1 and M wave lambda M1 from lambda 11, the wavelength of the second set of multi-wavelength light source 110-2 and M wave from λ 12 λ M2. Since wavelengths are similarly given to the third to Nth multi-wavelength light sources, for example, the wavelength of the Mth multiwavelength light source 110-M is M waves from λ 1N to λ MN .

次に、光送受信システム100Bの動作について再度図8を参照して説明する。   Next, the operation of the optical transmission / reception system 100B will be described with reference to FIG. 8 again.

N組の多波長光源110−1〜110−Nから出力されるそれぞれMチャネルの波長多重信号は、それぞれ第一の周期性波長合分波素子131または第二の周期性波長合分波素子141の入力ポートに入力される。その出力はM×N/2チャネルの波長多重信号となり光ファイバ113内を伝搬する。伝搬後、第一の周期性波長合分波素子131または第二の周期性波長合分波素子141により各多波長光源と同等の波長群(N組のMチャネルの波長多重信号)に分波されたのち、それぞれ多波長受光素子(150−1〜150−N)において波長分波素子154でM個のチャネル光に再分波された後にM個の受光素子152で受光される。   The M-channel wavelength multiplexed signals output from the N sets of multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N are respectively the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 or the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141. Is input to the input port. The output is an M × N / 2 channel wavelength multiplexed signal and propagates through the optical fiber 113. After propagation, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 or the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141 is demultiplexed into a wavelength group equivalent to each multi-wavelength light source (N sets of M-channel wavelength multiplexed signals). After that, each of the multi-wavelength light receiving elements (150-1 to 150-N) is re-demultiplexed into M channel lights by the wavelength demultiplexing element 154 and then received by the M light receiving elements 152.

例えば各多波長光源110が4チャネルの波長多重数で各光源112が28Gbaudの変調速度を有する場合、各多波長光源の総ビットレートは200Gb/sとなる。さらに4組の多波長光源(110−1〜110−N;N=4)を用いることにより、周期性波長合分波素子からは800Gb/sの総ビットレートが得られる。本実施形態においては、隣接する組ごとに送受信方向が異なる一芯ファイバによる光送受信システム100Bであるため、各方向の総ビットレートは400Gb/sである。   For example, when each multi-wavelength light source 110 has a wavelength multiplexing number of 4 channels and each light source 112 has a modulation speed of 28 Gbaud, the total bit rate of each multi-wavelength light source is 200 Gb / s. Furthermore, by using four sets of multi-wavelength light sources (110-1 to 110-N; N = 4), a total bit rate of 800 Gb / s can be obtained from the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element. In this embodiment, since it is the optical transmission / reception system 100B by the single core fiber from which a transmission / reception direction differs for every adjacent group, the total bit rate of each direction is 400 Gb / s.

次に、各光源110に接続された温度制御回路115による波長制御について説明する。   Next, wavelength control by the temperature control circuit 115 connected to each light source 110 will be described.

モニタ用の各多波長受光素子150より抽出された各平均受信パワー情報156は、各多波長光源110に電気的にフィードバックされる。平均受信パワー情報156は、各多波長光源110に接続された各温度制御回路115に入力され、各光源112の制御温度が一括で設定される。それにより、各光源112の発振波長が制御温度によって変更される。   Each average received power information 156 extracted from each multi-wavelength light receiving element 150 for monitoring is electrically fed back to each multi-wavelength light source 110. The average received power information 156 is input to each temperature control circuit 115 connected to each multi-wavelength light source 110, and the control temperature of each light source 112 is set collectively. Thereby, the oscillation wavelength of each light source 112 is changed by the control temperature.

図9は、本実施形態の光送受信システム100Bにおける波長配置例を示している。   FIG. 9 shows an example of wavelength arrangement in the optical transmission / reception system 100B of the present embodiment.

M×Nチャネルの波長は、大きくNチャネルのM群に分けられる。例えば第一群はλ11からλ1NのN波で構成され、続く第二群はλ22からλ2NのN波で構成される。 The wavelength of the M × N channel is roughly divided into M groups of N channels. For example, the first group is composed of N waves from λ 11 to λ 1N , and the subsequent second group is composed of N waves from λ 22 to λ 2N .

ここで、隣接する群の周波数間隔(例えばλ11とλ21の間隔)をΔF、同一群内の隣接周波数間隔(例えばλ21とλ22の間隔)をΔfとし、各群における透過帯域(パスバンド)をBとする。 Here, the frequency interval between adjacent groups (for example, the interval between λ 11 and λ 21 ) is ΔF, the adjacent frequency interval within the same group (for example, the interval between λ 21 and λ 22 ) is Δf, and the transmission band (path) in each group (Band) is B.

本実施形態の光送受信システム100Bは、100GbEを拡張した400Gb/s双方向伝送を行うように構成されている。その構成を考慮した上で主要パラメータを以下のように設定する。   The optical transmission / reception system 100B of the present embodiment is configured to perform 400 Gb / s bidirectional transmission that is 100 GbE extended. Considering the configuration, the main parameters are set as follows.

M=4
N=4
ΔF=800GHz
Δf=100GHz
B=360GHz
M = 4
N = 4
ΔF = 800GHz
Δf = 100 GHz
B = 360GHz

この設定によれば、各群に100GHz間隔の4波WDMを有し、かつ群ごとの周波数間隔が800GHzとなるので、本実施形態の光送受信システム100Bにおいては、M×NのWDM光波長が同一周波数間隔になるとは限らない。   According to this setting, each group has four-wave WDM at 100 GHz intervals, and the frequency interval for each group is 800 GHz. Therefore, in the optical transmission / reception system 100B of this embodiment, M × N WDM optical wavelengths are It is not always the same frequency interval.

また、この設定では、N組のMチャネルの多波長光源110−1〜110−Nは、隣接する組の周波数が全体的にΔfシフトしており、N組の間隔積Δf×(N−1)が多波長受光素子150における波長分波素子154の透過帯域Bより小さくなる。   In this setting, the N sets of M-channel multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N have the frequency shift of the adjacent sets as a whole by Δf, and the N sets of interval products Δf × (N−1). ) Is smaller than the transmission band B of the wavelength demultiplexing element 154 in the multi-wavelength light receiving element 150.

次に、本実施形態の第一の周期性波長合分波素子131、および第二の周期性波長合分波素子141の構成例について図10を参照して説明する。   Next, configuration examples of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 and the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図10は、第一の周期性波長合分波素子131の構成例を示す図である。図10では、第一の周期性波長合分波素子131について説明するが、第二の周期性波長合分波素子141についても図10に示した光の進行方向を対称にすることにより同様に説明することができる。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131. In FIG. 10, the first periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 will be described. Similarly, the second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 141 is similarly configured by making the traveling direction of light shown in FIG. 10 symmetrical. Can be explained.

図10に示す周期性波長合分波素子131は、光平面回路(PLC)300に作製されたPLC型アレイ導波路回折格子(AWG)である。この周期性波長合分波素子131は、入出力チャネル導波路302−1〜302−Nおよび波長多重導波路310、入出力スラブ導波路304および波長多重スラブ導波路308、ならびにアレイ導波路306とを備えて構成される。このとき、入出力チャネル導波路は少なくともN本有し、波長多重導波路は少なくとも1本有する。   A periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 shown in FIG. 10 is a PLC type arrayed waveguide diffraction grating (AWG) fabricated in an optical planar circuit (PLC) 300. The periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 includes input / output channel waveguides 302-1 to 302-N, a wavelength division multiplexing waveguide 310, an input / output slab waveguide 304, a wavelength division multiplexing slab waveguide 308, and an array waveguide 306. It is configured with. At this time, there are at least N input / output channel waveguides and at least one wavelength multiplexing waveguide.

また、周期性波長合分波素子131は、入出力スラブ導波路304に入出力チャネル導波路302が接続されると共に、各多波長光源(図10では、多波長光源1〜4)の波長を検出し制御するためのモニタ導波路802が接続される。さらに周期性波長合分波素子131は、波長多重スラブ導波路308に波長多重導波路310が接続されると共に、出力される波長多重光の一部を波長多重スラブ導波路308へ再入力するためのループバック導波路904が接続される。   In addition, the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 has the input / output channel waveguide 302 connected to the input / output slab waveguide 304 and the wavelength of each multi-wavelength light source (multi-wavelength light sources 1 to 4 in FIG. 10). A monitor waveguide 802 for detecting and controlling is connected. Further, the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 131 is connected to the wavelength division multiplexing slab waveguide 308 and the wavelength division multiplexing waveguide 310 is connected to the wavelength division multiplexing slab waveguide 308 again. Loopback waveguides 904 are connected.

図10において、本実施形態の周期性波長合分波素子131は、波長多重スラブ導波路308に波長多重導波路310が接続されると共に、出力される波長多重光の一部を抽出するタップ回路906が波長多重導波路310に接続され、タップ回路の一方がループバック導波路904に接続される。タップ回路906は方向性結合器やY分岐回路等で構成可能な光回路であり、図10の例では、波長多重光の全強度の5%を抽出し、ループバック導波路904に接続される。   In FIG. 10, a periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device 131 according to the present embodiment includes a wavelength multiplexing slab waveguide 308 connected to the wavelength multiplexing slab waveguide 308 and a tap circuit that extracts a part of the output wavelength multiplexing light. 906 is connected to the wavelength division multiplexing waveguide 310, and one of the tap circuits is connected to the loopback waveguide 904. The tap circuit 906 is an optical circuit that can be configured with a directional coupler, a Y branch circuit, or the like. In the example of FIG. 10, 5% of the total intensity of the wavelength multiplexed light is extracted and connected to the loopback waveguide 904. .

ここで、光送受信システム100Bの回路設計条件として、図10に示した周期性波長合分波素子131の周期(自由スペクトル範囲,FSR)はいずれも多波長光源110−1〜110−Nの周波数間隔ΔFに等しく構成されている。また、入出力スラブ導波路304との接続点における入出力チャネル導波路302−1〜302−Nの間隔(ポート間隔)はΔfに等しい。また、入出力スラブ導波路304、アレイ導波路306および波長多重スラブ導波路308を伝播する入力光は、波長多重スラブ導波路308に接続された波長多重導波路310に焦点を結ぶように構成されている。   Here, as a circuit design condition of the optical transmission / reception system 100B, the period (free spectrum range, FSR) of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 131 shown in FIG. 10 is the frequency of the multi-wavelength light sources 110-1 to 110-N. It is configured to be equal to the interval ΔF. The interval (port interval) between the input / output channel waveguides 302-1 to 302-N at the connection point with the input / output slab waveguide 304 is equal to Δf. The input light propagating through the input / output slab waveguide 304, the arrayed waveguide 306 and the wavelength division slab waveguide 308 is configured to focus on the wavelength division multiplexing waveguide 310 connected to the wavelength division slab waveguide 308. ing.

N本の入出力チャネル導波路302−1〜302−Nのうち奇数番号を有するもの、すなわち入出力チャネル導波路302−1,302−3〜302−(N−1)には、多波長光源110−1〜110−Nのうち奇数番号を有するもの、すなわち多波長光源110−1、110−3〜110−(N−1)からの波長が入力される。   Of the N input / output channel waveguides 302-1 to 302-N, the input / output channel waveguides 302-1 and 302-3 to 302- (N-1) have a multi-wavelength light source. 110-1 to 110-N having an odd number, that is, wavelengths from the multi-wavelength light sources 110-1 and 110-3 to 110- (N-1) are input.

また、N本の入出力チャネル導波路のうち偶数番号を有するもの、すなわち入出力チャネル導波路302−2,302−4〜302−Nには、多波長受光素子150−1〜150−Nのうち偶数番号を有するもの、すなわち多波長受光素子150−2、150−4〜150−Nへの波長が出力される。すなわち、第1の入出力チャネル導波路には、第1組の多波長光源の波長λ11からλM1のM波が入力され、第2の入出力チャネル導波路には、第2組の多波長受光素子への波長λ12からλM2のM波が出力される。第3の入出力チャネル導波路には、第3組の多波長光源の波長λ13からλM(N-1)のM波が入力され、第4の入出力チャネル導波路には、第N組(例えば、N=4)の多波長受光素子への波長λ1NからλMNのM波が出力される。 In addition, the input / output channel waveguides 302-2 and 302-4 to 302-N, which have an even number among the N input / output channel waveguides, have multi-wavelength light receiving elements 150-1 to 150-N. Of these, the wavelengths having even numbers, that is, the wavelengths to the multi-wavelength light receiving elements 150-2 and 150-4 to 150-N are output. That is, M waves of wavelengths λ 11 to λ M1 of the first set of multi-wavelength light sources are input to the first input / output channel waveguide, and the second set of multi-wavelength light sources are input to the second input / output channel waveguide. M waves of wavelengths λ 12 to λ M2 are output to the wavelength light receiving element. M waves of wavelengths λ 13 to λ M (N−1) of the third set of multi-wavelength light sources are input to the third input / output channel waveguide, and the fourth input / output channel waveguide has Nth M waves of wavelengths λ 1N to λ MN are output to a set (for example, N = 4) of multi-wavelength light receiving elements.

N本の入出力チャネル導波路のうちの奇数番号および偶数番号を有するものに、多波長光源と多波長受光素子を交互に接続することにより、4波WDM間のクロストークを低減することができる。   Crosstalk between four-wave WDMs can be reduced by alternately connecting a multi-wavelength light source and a multi-wavelength light receiving element to N-number input / output channel waveguides having odd and even numbers. .

本実施形態ではN=4であるため、入出力チャネル導波路は4本となる。また、M=4であるため、双方向を合わせると波長多重導波路からは、16波(4×4)のWDM信号が入出力される。ここで、周期性波長合分波素子131,141のポート間隔Δfは、その積Δf×(N−1)がFSR周期性(自由スペクトル範囲,FSR)ΔFの2分の1以下としても良い。これにより、低損失な特性の光回路(周期性波長合分波素子)が実現可能となる。   In this embodiment, since N = 4, there are four input / output channel waveguides. Further, since M = 4, 16 waves (4 × 4) of WDM signals are input / output from the wavelength multiplexing waveguide when both directions are combined. Here, the port interval Δf of the periodic wavelength multiplexing / demultiplexing elements 131 and 141 may be such that the product Δf × (N−1) is half or less of the FSR periodicity (free spectrum range, FSR) ΔF. As a result, an optical circuit (periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device) having low loss characteristics can be realized.

本実施形態において、図10に示したモニタ導波路802の本数は、上述したN組の多波長光源に対して与えられるので、N本となる。上述した入出力チャネル導波路302と同様に、入出力スラブ導波路304の接続点におけるN本のモニタ導波路802の間隔(ポート間隔)をΔfに設定し、入出力チャネル導波路302に隣接して順に配置する。本実施形態では、入出力チャネル導波路302は低損失性を得るために入出力スラブ導波路304の中心に対称的に配置する。そのため、モニタ導波路802は、図10に一例を示すように、N本の入出力チャネル導波路302の両外側に対称的に配置する。   In the present embodiment, the number of the monitor waveguides 802 shown in FIG. 10 is given to the N sets of multi-wavelength light sources described above, and thus N. Similar to the input / output channel waveguide 302 described above, the interval (port interval) of the N monitor waveguides 802 at the connection point of the input / output slab waveguide 304 is set to Δf, and adjacent to the input / output channel waveguide 302. Arrange in order. In this embodiment, the input / output channel waveguide 302 is symmetrically disposed at the center of the input / output slab waveguide 304 in order to obtain low loss. Therefore, the monitor waveguides 802 are symmetrically arranged on both outer sides of the N input / output channel waveguides 302 as shown in an example in FIG.

ループバック導波路904は、出力スラブ導波路308と波長多重導波路310の接続点からΔf×N離れた位置に配置される。   The loopback waveguide 904 is disposed at a position that is Δf × N away from the connection point between the output slab waveguide 308 and the wavelength division multiplexing waveguide 310.

上記設計条件と入力条件により、N本の入出力チャネル導波路302−1〜302−NのうちのN/2本に入力されるMチャネル波長多重光の組は、波長多重導波路310においてM×N/2チャネルのWDM信号として出力される。   Depending on the above design conditions and input conditions, a set of M-channel wavelength multiplexed light that is input to N / 2 of the N input / output channel waveguides 302-1 to 302-N becomes M in the wavelength multiplexed waveguide 310. X Output as N / 2 channel WDM signal.

ループバック導波路904から出力導スラブ波路308に戻された波長多重光の一部は波長分波されたのち、各モニタ導波路802に出力される。各モニタ導波路802に出力される波長群は各多波長光源110の波長群と同等の周波数間隔ΔFでMチャネルを有する。この観点から、各モニタ導波路802からの波長や光強度を監視することにより、各多波長光源110の波長や光強度を調整することが可能となる。すなわち、上述した波長や光強度に基づくフィードバック制御による光源112の発振波長を制御することができる。   A part of the wavelength multiplexed light returned from the loopback waveguide 904 to the output waveguide slab waveguide 308 is demultiplexed and then output to each monitor waveguide 802. The wavelength group output to each monitor waveguide 802 has M channels at a frequency interval ΔF equivalent to the wavelength group of each multi-wavelength light source 110. From this point of view, the wavelength and light intensity of each multi-wavelength light source 110 can be adjusted by monitoring the wavelength and light intensity from each monitor waveguide 802. That is, the oscillation wavelength of the light source 112 can be controlled by feedback control based on the above-described wavelength and light intensity.

したがって、本実施形態の光送受信システム100Bでは、既存のWDMシステムを簡易な構成でより、高密度および高ビットレートの光送受信WDMへの拡張が可能となる。光源112の少なくともいずれかの発振周波数が、少なくとも波長合波素子114または波長分波素子154の1dB透過帯域外であることように設定することにより減衰量が与えられても波形劣化は微小となる。このため、高い光入力時においても適切な減衰量が与えられれば、所望のFECリミット以下の誤り率を得る光送受信システム110Bが実現される。   Therefore, in the optical transmission / reception system 100B of this embodiment, the existing WDM system can be expanded to a high-density and high bit rate optical transmission / reception WDM with a simple configuration. Even if an attenuation is given by setting the oscillation frequency of at least one of the light sources 112 to be at least outside the 1 dB transmission band of the wavelength multiplexing element 114 or the wavelength demultiplexing element 154, the waveform deterioration becomes minute. . For this reason, if an appropriate amount of attenuation is given even at the time of high optical input, an optical transmission / reception system 110B that obtains an error rate below a desired FEC limit is realized.

また、本実施形態においては、LIM型TIAを用いた既存100GbE用光サブアセンブリにPAM等の多値変調方式を用いて光送受信システム100Bが実現可能である。よって、簡素化かつ低コスト化で、ビットレートを拡張したシステム100Bの構築が可能となる。   In the present embodiment, the optical transmission / reception system 100B can be realized by using a multilevel modulation method such as PAM for the existing optical subassembly for 100 GbE using the LIM type TIA. Therefore, it is possible to construct a system 100B with an expanded bit rate with simplification and low cost.

さらに本実施形態では、上記光源112の発振周波数が温度制御により行われるため、光減衰量の制御を簡易に実現することが可能となる。   Further, in the present embodiment, since the oscillation frequency of the light source 112 is controlled by temperature control, it is possible to easily control the amount of light attenuation.

本実施形態の光送受信システム100Bによれば、図10に示すような周期性波長合分波素子を用いることによって、既存のWDMシステムを簡易な構成でより高密度および高ビットレートの一芯双方向型の光送受信WDMへの拡張が可能となる。   According to the optical transmission / reception system 100B of the present embodiment, by using a periodic wavelength multiplexing / demultiplexing device as shown in FIG. 10, it is possible to make an existing WDM system both simpler and higher in density and higher in bit rate. Extension to the directional optical transmission / reception WDM becomes possible.

(変形例)
なお、本実施形態の光送受信システム100Bでは、光源112の温度制御により上述した減衰量を制御する場合について説明したが、これに限られず、例えば、波長合波素子114と波長分波素子154の少なくともいずれかに対して、上述した温度制御回路115による温度制御を行うようにしても、光減衰量の制御を簡易に実現することができる。
(Modification)
In the optical transmission / reception system 100B of the present embodiment, the case where the above-described attenuation amount is controlled by the temperature control of the light source 112 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the wavelength multiplexing element 114 and the wavelength demultiplexing element 154 Even if temperature control by the temperature control circuit 115 described above is performed on at least one of them, it is possible to easily realize control of the light attenuation.

上記実施形態では、N本の入出力チャネル導波路302のうちの奇数番号および偶数番号を有するものに、多波長光源110と多波長受光素子150とを交互に接続した例をとって説明したが、これに限られない。例えば、N本の入出力チャネル導波路の1番目からN/2番目のものに、多波長光源110を接続し、残りのものに多波長受光素子150を接続するようにしても良い。   In the above embodiment, the description has been given by taking an example in which the multi-wavelength light source 110 and the multi-wavelength light receiving element 150 are alternately connected to the odd-numbered and even-numbered ones of N input / output channel waveguides 302. Not limited to this. For example, the multi-wavelength light source 110 may be connected to the first to N / 2th of the N input / output channel waveguides, and the multi-wavelength light receiving element 150 may be connected to the remaining one.

100 光送受信システム
110 多波長光源
111 信号源
112 光源
113 光ファイバ伝送路
114 波長合波素子
115 温度制御回路
130 周期性波長合波素子
131 第一の周期性波長合分波素子
140 周期性波長分波素子
141 第二の周期性波長合分波素子
150 多波長受光素子
152 受光素子
153 増幅器子
154 波長分波素子
155 受信回路
156 平均受信パワー情報
300,800,900 光平面回路(PLC)
302 入出力チャネル導波路
304 入出力スラブ導波路
306 アレイ導波路
308 波長多重スラブ導波路
310 波長多重導波路
802 モニタ導波路
904 ループバック導波路
906 タップ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical transmission / reception system 110 Multi-wavelength light source 111 Signal source 112 Light source 113 Optical fiber transmission line 114 Wavelength multiplexer 115 Temperature control circuit 130 Periodic wavelength multiplexer 131 First periodic wavelength multiplexer / demultiplexer 140 Periodic wavelength Wave element 141 Second periodic wavelength multiplexing / demultiplexing element 150 Multi-wavelength light receiving element 152 Light receiving element 153 Amplifier 154 Wavelength demultiplexing element 155 Receiver circuit 156 Average received power information 300, 800, 900 Optical planar circuit (PLC)
302 Input / output channel waveguide 304 Input / output slab waveguide 306 Array waveguide 308 Wavelength multiplexed slab waveguide 310 Wavelength multiplexed waveguide 802 Monitor waveguide 904 Loopback waveguide 906 Tap circuit

Claims (8)

光送受信システムであって、
発振波長の異なるN組の光をそれぞれ出射するN組の光源前記N組の光を1組のNチャネル波長多重光に合波して出射する波長合波素子とを有する光源装置と、
前記Nチャネル波長多重光を前記N組の光に分波する波長分波素子と前記分波されたN組の光をそれぞれ受光するN組の受光素子を有する受光装置と
前記N組の受光素子のうちのいずれかの受光素子における前記光の信号強度を示す信号を前記光源側にフィードバックし、当該信号強度が予め設定された値より大きい場合に、当該受光素子に光を出射する前記光源の前記発振波長が、前記波長合波素子または前記波長分波素子において予め設定された透過帯域外となるように、当該光源の発振波長を制御する制御ループと
を含むことを特徴とする光送受信システム。
An optical transmission / reception system,
A light source device having N sets of light sources that respectively emit N sets of light having different oscillation wavelengths, and a wavelength combining element that combines the N sets of light with one set of N-channel wavelength multiplexed light, and
A light receiving device having a N sets of light receiving element for receiving said N channels of wavelength-multiplexed light wherein the N sets the wavelength demultiplexing element for demultiplexing the optical the demultiplexed the N sets of light respectively,
A signal indicating the signal intensity of the light in any one of the N sets of light receiving elements is fed back to the light source side, and when the signal intensity is greater than a preset value, A control loop for controlling the oscillation wavelength of the light source so that the oscillation wavelength of the light source emitting light is outside the transmission band set in advance in the wavelength multiplexing element or the wavelength demultiplexing element. Optical transmission / reception system.
前記光源装置から出射される光信号は、多値変調信号であることを特徴とする請求項1に記載の光送受信システム。   The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the optical signal emitted from the light source device is a multilevel modulation signal. 前記受光装置は、前記受光素子からの出力を増幅するリミティング(LIM)型のトランスインピーダンス増幅器(TIA)を含むことを特徴とする請求項1に記載の光送受信システム。   The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the light receiving device includes a limiting (LIM) type transimpedance amplifier (TIA) that amplifies an output from the light receiving element. 前記制御ループは、各光源への個別または一括の温度調整により前記各光源の発振波長を制御する温度制御部を有することを特徴とする請求項1に記載の光送受信システム。   2. The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the control loop includes a temperature control unit that controls the oscillation wavelength of each light source by adjusting the temperature individually or collectively for each light source. 前記光源装置は、前記N組の光を1組のNチャネル波長多重光に合波する周期性アレイ導波路回折格子を有し、前記受光装置は、前記Nチャネル波長多重光をN組の光に分波する周期性アレイ導波路回折格子を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光送受信システム。   The light source device includes a periodic array waveguide diffraction grating that multiplexes the N sets of light into a set of N channel wavelength multiplexed light, and the light receiving device converts the N channel wavelength multiplexed light into N sets of light. 5. The optical transmission / reception system according to claim 1, further comprising a periodic arrayed waveguide diffraction grating that is demultiplexed into two. 前記光源装置および前記受光装置の各々は、光を合波または分波する合分波部を有し、
前記制御ループにおける前記信号強度の信号は、前記合分波部を介してフィードバックされることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光送受信システム。
Each of the light source device and the light receiving device has a multiplexing / demultiplexing unit that multiplexes or demultiplexes light,
5. The optical transmission / reception system according to claim 1, wherein the signal having the signal strength in the control loop is fed back via the multiplexing / demultiplexing unit. 6.
前記合分波部は、周期性アレイ導波路回折格子であり、
前記周期性アレイ導波路回折格子は、前記フィードバックのためのポートを有することを特徴とする請求項6に記載の光送受信システム。
The multiplexing / demultiplexing unit is a periodic array waveguide diffraction grating,
The optical transmission / reception system according to claim 6, wherein the periodic array waveguide diffraction grating has a port for the feedback.
請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光送受信システムに用いられる光源装置。   A light source device used in the optical transmission / reception system according to claim 1.
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