JPH04503442A - 両方向光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 両方向光通信システム 本発明は光通信チャンネルによって両方向通信を提供するように配置された少な くとも１つのトランシーバを含む光通信システム、およびこのようなシステムに おいて使用するためのトランシーバに関する。

一般に、波長範囲０．７２乃至１．５５μｍの赤外線の伝送にシリカベースの光 ファイバを使用する光通信システムは広く使用されることが多くなって来ている 。これまで、ファイバベースのシステムは、ファイバの大きい帯域幅が光端子装 置の価格に適合する多量のトラフィックトランク電話適応において広く使用され ている。

低トラフィック適用における光ファイバの使用は増加しているが、このような適 用において高価な送信機および受信機が制限要因である。特に、光送信機および 受信機を設けたときの高い費用は加入者の敷地に対するファイバリンクの広範囲 の普及を阻止する主な障害の１つである。

したがって、光信号の送信および受信のために安価な装置が必要とされている。

本出願人による英国特許出願第８９１６９３９．５号明細書は、光ファイバによ って相互接続された１対のトランシーバを含む光通信システムに関する。各トラ ンシーバは光ファイバによる両方向通信を提供するように配列され、各トランシ ーバはレーザのような半導体光源および光検出器を含む。各レーザは光ファイバ を介して送信される光信号を供給し、各光検出器は光ファイバを介して受信され た光信号を検出する。関連したレーザの動作波長で実質的に不透明の各フィルタ はレーザとその光検出との間に位置される。

このタイプのトランシーバは、入来信号がレーザを通過した後に送信および受信 信号を分離する。“光学的フィードスルー”と呼ばれるこの技術は、両方向リン クが結合器のようなラインサイド素子を必要とせずに構成されることを可能にし 、それによって費用およびネットワークの複雑さを軽減する。したがって、典型 的なレーザパッケージのレーザダイは単一モードファイバと整列されることが可 能であり、送信された信号が効果的に結合されることを可能にする。大面積光検 出器は、レーザの後方面から光出力を収集して監視するためにレーザの背後に離 されて取付けられることができる。ファイバを介してレーザパッケージ中に送信 された光信号はレーザを受信される信号路の一部分としている。入来した信号の 光子エネルギがレーザの帯域ギャップエネルギより小さい場合、少量の吸収が生 じて、光が後方に取付けられた光検出器で受信されるようにレーザを通って案内 される。反対に、入来した信号がレーザの帯域ギャップより大きい光子エネルギ を有する場合、吸収が発生すると予測される。しかしながら、この第２の場合で も（例えば１５５０ｎｍのレーザを通過する１３Ｃｔｈｍの光に対して）、十分 なレベルの入来信号が光検出器に供給されることが認められる。この影響はレー ザダイを″バイパスする″入来信号のためであり、受信される信号のレベルはト ランシーバパッケージの物理的形状およびファイバに存在する光の発散性質に関 連している。光検出器によって検出された入来した信号のレベルが十分な光パワ ーであるならば、この部分は一体的な受信機を生成するために使用されることが できる。

レーザが接近しているために大きいレベルの混信が光検出器に存在していること が理解されるであろう。対応した英国特許出願第８９１６９３９．５号明細書に 示された許容できない混信を除去する方法はＷＤＭモードで動作することであり 、２つのトランシーバは異なる波長を有し、光バンドパスフィルタがレーザと光 検出器との間に位置されている。

レーザと光検出器との間への光バンドパスフィルタの導入は送信および受信信号 を分離するため、両方向リンクが設定されることができる。しかしながら、自動 パワー制御（ＡＰＣ）がＡＰＣ回路からの後面監視ダイオードの除去により利用 できないため、レーザダイオードをバイアスするために定電流源が必要である。

このシステムはラインサイド素子を必要とせずに両方向リンクを提供するが、多 数の欠点を有している。すなわち：ｉ）一方は１３００ｎｍで動作し、他方は１ ５５０ｎｍで動作する２つの異なるトランシーバモジュールが要求される；ｉｉ ）　１５５０１１０１のトランシーバの光損失は高い（２ｉｄＢ）；１ｉｉ）混 信を阻止するために高分離性のフィルタが必要である； ｉｉ）ＡＰＣ回路からの後面監視ダイオードの除去により、平均パワー制御が通 常の手段によって利用されることができない。

本発明の目的は、これらの欠点を持たない光通信システムを提供することである 。

本発明は、光通信チャンネルによって両方向通信を行うように配列されたトラン シーバを含む光通信システムを提供し、トランシーバは半導体光源、検出器およ びフィルタを含み、半導体光源および検出器が光通信チャンネルと整列し、半導 体光源が光通信チャンネルを介して伝送するために光信号を供給し、検出器が光 通信チャンネルを介して受信された光信号を検出し、電気信号にこの光信号を変 換し、半導体光源の出力を第１の周波数を有するＲＦ搬送波によって変調する手 段が設けられ、電気信号が第１の周波数で信号をフィルタ処理するフィルタを通 過する。

好ましい実施例において、システムは光通信チャンネルの対向した端部に配置さ れた第１および第２のトランシーバを含み、各トランシーバは半導体光源、検出 器およびフィルタを具備し、各トランシーバの半導体光源および検出器は光通信 チャンネルと整列され、第１のトランシーバは第１の周波数のＲＦ搬送波により 半導体光源の出力を変調する手段を具備し、第２のトランシーバは第２の周波数 を有するＲＦ搬送波で半導体光源の出力を変調する手段を具備し、第１のトラン シーバのフィルタは第２の周波数を中心とする帯域内で信号を通過させるように 構成され、第２のトランシーバのフィルタは第１の周波数を中心とする帯域で信 号を通過させるように構成されている。この場合、ＲＦ搬送波は光通信チャンネ ルに沿って送信された光信号用の類似した副搬送波を構成する。

各半導体光源は、７８０ｎｍで動作するレーザであることが有効である。第１の 周波数は４７ＭＨｚであり、第２の周波数は１．７ＭＨｚであり、第１のフィル タは５ＭＨｚの３ｄＢ帯域エツジを持つ第３のオーダーのローパスバターワース 型（ＢｕＨｅｒｗｏｒｊｈ）フィルタであり、第２のフィルタは４７ＭＨｚを中 心とする５ＭＨｚのパスバンドを持つ第３のオーダーのバンドパスチェビシェフ 型（Ｃｈｅｂ７ｃｈｅｖ）フィルタであることが好ましい。第１およば第２の周 波数はコードレス電話リンクの搬送周波数によって与えられる。

光ファイバ（好ましくは単一モード）は光通信チャンネルを構成する。

以下、本発明にしたがって構成された両方向光通信システムを添付図面を参照し てさらに詳細に説明する。

図１は両方向光通信システムの概略図である。

図２は図１のシステムのトランシーバの１つの概略図である。

図面を参照すると、図１は単一モードの光ファイバ３によって中継ステーション ２に接続されたベースステーション１を含む両方向光通信システムを示す。ベー スステーション１は局部交換機（示されていない）中に位置され、中継ステーシ ョンは顧客の敷地（示されていない）内に位置されている。

ヘボースステーション１および中継ステーション２はそれぞれフェルールコネク タ（ｆ　ｃ）受部（示されていない）にパックされたコンパクトディスク（ＣＤ ）レーザ４を含む。レーザ４は７８０ｎｍで動作し、この波長での単一モード先 ファイバ３の使用はファイバカットオフ波長が１ｌ１００ｎ領域にあるため、結 果的に高い減衰およびモード雑音を生じる。各レーザ４は光ファイバ３に沿って 光信号を受信および送信し、電気信号に光信号を変換するトランシーバの一部を 形成する。

図２は中継ステーション２に関連したトランシーバを示す概略図である。トラン シーバはレーザのアクチブ領域、したがって光ファイバ３のコアと整列されたブ レミー型（Ｐｌｅｓｔｅｙ）Ｐｌ［光ダイオードタイプＰ３５−２６００のよう な光検出器５を含む。光検出器５の出力はトランジスタ６（インピーダンス変換 器として動作する）、増幅器７およびフィルタ８を介して出力９に供給される。

出力９は中継ステーション２の電子装置（示されていない）に供給され、この電 子装置はコードレス電話機２ｂにＲＦ倍信号送信するアンテナ２！　（図１を見 よ）を駆動する増幅器を含む。中継ステーション２から電話機２ｂへのＲＦ倍信 号１．７ＭＨｚであり、電話機から中継ステーションへのＲＦ倍信号４７ＭＨｚ である。したがって、コードレス電話システムは４７ＭＨｚおよびギ１．７　Ｍ Ｈｚの搬送波周波数で２つのＦＭ通話チャンネルを提供する。許容可能なスピー チ品質は電話機２ｂとベースステーション１と間のリンクにわたって１７ｄＢの ＣＮＲ（搬送波対雑音比）により実現可能である。許容可能な光損失割当てはま た無線リンクに対する自由空間損失に依存している。

レーザ４は同じ波長で送信するため、混信は光検出器５に存在する。本発明によ ると、この混信は各送信方向に対して分離したアナログ副搬送波によりレーザ４ を変調し、検出後電気フィルタ処理することによって除去されることができる。

したがって、図２に示されたトランシーバにおいてレーザ４は電話機２ｂからの 送信信号によって供給された４７ＭＨｚの搬送周波数によって変調され、この搬 送周波数は矢印１０によって示されたようにその出力を変調するために直接レー ザに供給される。

したがって、レーザ出力は４７ＭＨｚのアナログ副搬送周波数で変調される。同 様に、ベースステーションのレーザ４は、コードレス電話リンクの別の搬送周波 数（１，７ＭＨｚ）をレーザに直接供給することによって１．７ＭＨｚのアナロ グ副搬送周波数で変調される。混信は電気フィルタ処理によって各トランシーバ において除去される。したがって、図２のフィルタ８は５ＭＨｚにおいて３ｄＢ 低下するバンドエツジを持つ第３のオーダーのローパスバターワース型フィルタ であり、ベースステーション１におけるトランシーバのフィルタは４７ＭＨｚを 中心とする５ＭＨｚのバスバンドを持つ第３のオーダーのバンドパスチェビシェ フ型フィルタである。チェビシェフ型フィルタに対して、帯域外排除は中心周波 数から８ＭＨｚで３０ｄＢを越える。したがって、電気フィルタ８は２つの通話 チャンネル間の周波数分離を保証する。このシステム中の送信情報は２つの別々 の周波数チャンネル内に含まれているため、ベースバンドに拡大せず、ローパス フィルタ処理は既存のＡＰＣ回路による使用のためにＤＣ制御信号を供給するこ とができる。したがって、光検出器５はレーザ４の平均パワー制御のために使用 されることができる。

このシステムに対して、　１３ｄＢｍのフィードスルーレーザ発射パワーで動作 したときに一５２ｄＢｍの理論的な受信機感度が計算された。優勢な雑音源を与 える（レーザ発射パワーは前置増幅器の飽和を避けるために一１３ｄＢｍより小 さく制限された）ため、受信機感度は特定のフィードスルーレーザ発射パワーに 対して計算されなければならないことに留意すべきである。

前に示されたように自由空間路に関して、−２８，９ｄＢｍおよび−２９゜２ｄ Ｂｍ　（ＣＮＲ−１７ｄＢ）の受信パワーレベルが１．７および４７ＭＨｚのリ ンクに対してそれぞれ測定された。

フィードスルー減衰は２１ｄ　Ｂとして測定され、　５０．０ｄＢｍおよび−５ ０，０ｄＢｍの全体的な受信機感度を提供した。したがって、４．０ｄＢのマー ジンを持つ４ｋｍのリンクに対して十分な１６ｄＢの光パワー割当てが得られた 。これらは結果的に次頁の表に要約される： 加入者システムパワー割当て 発射パワー（ｄＢｍ）　−１３−１３ 損失（ｄＢ）４ｋｍファイバ（７８０ｎｍ）　１２　１２フイードスルー　２１ 　２１ 受信機パワー（ｄＢｍ）　−４６−４６受信機感度（ｄＢｍ）　−５０，０−５ ０，０システムマージン（ｄＢ）　４．０　４．０上記のシステムは多数の方法 で修正できることが明らかである。例えば、１３００ｎｍの動作へのシステム向 上は３５ｋｍに先リンク長を改良する（　１３００ｎｍにおいて１６ｄＢの光パ ワー割当ておよび約０．４ｄＢ／ｋｍの減衰を仮定する）。しかしながら、正確 な光損失割当ては、光検出器５の特性および１３００ｎｍでのフィードスルーに 依存する。大きい改良はまた光検出器５が低いキャパシタンスおよび暗電流を持 つ高性能のＰＩＮ構造である場合に実現されることができる。

一； 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）庁 平成３年８月１６日 時許庁長官　深沢　亘　殿 ネルに沿って送信された光信号用の類似した副搬送波を構成する。

各半導体光源は、７８０ｎＩ１１で動作するレーザであることが盲動である。第 １の周波数は４７ＭＨｚであり、第２の周波数は１．７ＭＨｚであり、′！Ｊ１ のトランシーバのフィルタは５ＭＨｚの３ｄＢ帯域エツジを持つ第３のオーダー のローパスバターワース型（Ｂｕｔｔｅｒｖｏｒｔｈ）フィルタであり、第２の トランシーバのフィルタは４７ＭＨｚを中心とする５ＭＨｚのパスバンドを持つ 第３のオーダーのバンドパスチェビシェフ型（Ｃｈｅｂ７ｃｈｅｖ）フィルタで あることが好ましい。第１および第２の周波数はコードレス電話リンクの搬送周 波数によって与えられる。

光ファイバ（好ましくは単一モード）は光通信チャンネルを構成する。

以下、本発明にしたがって構成された両方向光通信システムを添付図面を参照し てさらに詳細に説明する。

図１は両方向光通信システムの概略図である。

図２は図１のシステムのトランシーバの概略図である。

図面を参照すると、図１は単一モードの光ファイバ３によって中継ステーション ２に接続されたベースステーション１を含む両方向光通信システムを示す。ベー スステーション１は局部交換機（示されていない）中に位置され、中継ステーシ ョンは顧客の敷地（示されていない）内に位置されている。

ヘボースステーション１および中継ステーション２はそれぞれフェルールコネク タ（ｆ　ｃ）受部（示されていない）にパ請求の範囲 （１）半導体光源、検出器およびフィルタを有するトランシーバを具備し、半導 体光源および検出器が光通信チャンネルと整列し、半導体光源が光通信チャンネ ルを介して送信するために光信号を供給し、検出器が光通信チャンネルを介して 受信された光信号を検出してその光信号を電気信号に変換し、半導体光源の出力 を第１の周波数を有するＲＦ搬送波によって変調する手段が設けられ、前記電気 信号が第１の周波数で信号をフィルタ処理するフィルタを通過する光通信チャン ネルによって両方向通信を行うように構成された光通信システム。

（２）光通信チャンネルの対向した端部に配置された第１および第２のトランシ ーバを含み、各トランシーバは半導体光源、検出器およびフィルタを具備し、各 トランシーバの半導体光源および検出器は光通信チャンネルと整列され、第１の トランシーバは第１の周波数のＲＦ搬送波により半導体光源ｑ出力を変調する手 段を具備し、第２のトランシーバは第２の周波数を有するＲＦ搬送波で半導体光 源の出力を変調する手段を具備し、第１のトランシーバのフィルタは第２の周波 数を中心とする帯域内の信号を通過させるように構成され、第２のトランシーバ のフィルタは第１の周波数を中心とする帯域の信号を通過させるように構成され ている請求項１記載のシステム。

（３）各半導体光源は７８０ｎｍで動作するレーザである請求項２記載のシステ ム。

（４）第１の周波数は４７ＭＨｚであり、第２の周波数は１．７ＭＨｚである請 求項２または３記載のシステム。

（５）第１のトランシーバのフィルタは５ＭＨｚにおいて３ｄＢ低下する帯域エ ツジを持つ第３のオーダーのローパスバターワース型フィルタであり、第２のト ランシーバのフィルタは４７ＭＨｚを中心とする５ＭＨｚのバスバンドを持つ第 ３のオーダーのバンドパスチェビシェフ型フィルタである請求項４記載のシステ ム。

（６）第１および第２の周波数はコードレス電話リンクの搬送波周波数によって 与えられる請求項４または５記載のシステム。

（７）光ファイバが光通信チャンネルを構成する請求項１乃至６のいずれか１項 記載のシステム。

（８）光ファイバは単一モードの光ファイバである請求項７記載のシステム。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体光源、検出器およびフィルタを有するトランシーバを具備し、半導 体光源および検出器が光通信チャンネルと整列し、半導体光源が光通信チャンネ ルを介して送信するために光信号を供給し、検出器が光通信チャンネルを介して 受信された光信号を検出してその光信号を電気信号に変換し、半導体光源の出力 を第１の周波数を有するＲＦ搬送波によって変調する手段が設けられ、前記電気 信号が第１の周波数で信号をフィルタ処理するフィルタを通過する光通信チャン ネルによって両方向通信を行うように構成された光通信システム。
2. （２）光通信チャンネルの対向した端部に配置された第１および第２のトランシ ーバを含み、各トランシーバは半導体光源、検出器およびフィルタを具備し、各 トランシーバの半導体光源および検出器は光通信チャンネルと整列され、第１の トランシーバは第１の周波数のＲＦ搬送波により半導体光源の出力を変調する手 段を具備し、第２のトランシーバは第２の周波数を有するＲＦ搬送波で半導体光 源の出力を変調する手段を具備し、第１のトランシーバのフィルタは第２の周波 数を中心とする帯域内の信号を通過させるように構成され、第２のトランシーバ のフィルタは第１の周波数を中心とする帯域の信号を通過させるように構成され ている請求項１記載のシステム。
3. （３）各半導体光源は７８０ｎｍで動作するレーザである請求項２記載のシステ ム。
4. （４）第１の周波数は４７ＭＨｚであり、第２の周波数は１．７ＭＨｚである請 求項２または３記載のシステム。
5. （５）第１のフィルタは５ＭＨｚにおいて３ｄＢ低下する帯域エッジを持つ第３ のオーダーのローパスバターワース型フィルタであり、第２のフィルタは４７Ｍ Ｈｚを中心とする５ＭＨｚのパスバンドを持つ第３のオーダーのバンドパスチェ ビシェフ型フィルタである請求項４記載のシステム。
6. （６）第１および第２の周波数はコードレス電話リンクの搬送波周波数によって 与えられる請求項４または５記載のシステム。
7. （７）光ファイバが光通信チャンネルを構成する請求項１乃至６のいずれか１項 記載のシステム。
8. （８）光ファイバは単一モードの光ファイバである請求項７記載のシステム。