JPH0468930A - 波長多重光通信ネットワークシステム及びそこに用いられる光送受信装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、光ＬＡＮ　（ローカルエリアネットワーク）
などの、波長多重方式（ＷＤＭ）により局間の通信を光
通信で行なう光通信ネットワークシステム及びそこに用
いられる光送受信装置に関する。

［従来の技術］ 近年、光ＬＡＮなどの光通信ネットワークは２速に発展
しているが、今後はマルチメディア化への対応が不可欠
であり、その対応策として波長多重化による高機能化が
期待されている。しかし、マルチメディア化に対応した
波長多重光ＬＡＮを実現するには解決すべき多くの問題
点がある。

［発明が解決しようとする３題つ 第１に、システム内容に比して高価になりがちであるこ
とである。波長多重度を上げる為に光源に波長可変レー
ザを用い、フィルタに半導体可変波長フィルタを用いる
方法が提案されているが、各端局で共通のチャンネル数
を確保する為には半導体レーザと半導体波長可変フィル
タとがともに高精度に温度制御されることが必要であり
、コスト的に極めて高価なシステムとなってしまうとい
う問題点がある。

第２に、波長多重度に限界があることである。

第１の問題とも関連するが、光源として使用する半導体
レーザの発振波長の温度安定性が悪いので、チャンネル
間のクロストークによる誤り率の低下を防ぐ為にはチャ
ンネルセパレーションを広く取る必要があった。この結
果、光源として、チャンネル数分の半導体レーザ、狭帯
域かつ安定なフィルタ（例えば誘電体薄膜干渉フィルタ
ないしは回折格子）が必要とされ、コストが高くなるこ
とはもちろん、波長多重度（チャンネルの数）にも限界
があり、システム利用者の要求を満足させるものではな
かった。

第３に、接続できる端局数に制限があることである。光
に対して受動的な端局でシステムを構成する場合、各端
局で減衰を繰り返す為にシステムに接続される端局数に
制限があり、システムに発展性がない、この場合、シス
テム中に中継器を設ける必要性が高（なるが、各チャン
ネルごとにＯ／Ｅ（光−電気）およびＥｌｏ　（１！気
−光）変換により増幅を行なうことは多重度が上がるに
つれて困難になる。

第４に、波長多重化による高機能化を十分に生かすには
各端局にどの様な光送受信手段を備えれば良いかがはっ
きりしていないことがある。

従って９本発明の目的は、上記の課題に鑑み、比較的廉
価で信頼性を高くしつつ波長多重度を高くでき、更に端
局数に制限をな（することが可能で波長多重化による高
機能化を十分に生かしつる構成を有する波長多重光通信
ネットワークシステム及びそこに用いられる光送受信装
置を提供することにある。

［課題を解決する為の手段１ 上記課題を解決するための本発明では、光伝送路を介し
て複数の端局間で光信号により情報の通信を行なう波長
多重光通信ネットワークシステムにおいて、波長制御の
ための基準波長光を少なくとも１波、常時、該伝送路に
送出する手段を有する基準局が設けられ、情報の載った
信号光及び基準波長光を受ける複数の受信手段と情報の
載った信号光を発する複数の送信手段と上記基準波長光
を基にこれら送、受信手段の少なくとも１つの動作波長
を調整する手段を有する端局が複数該伝送路に配置され
ている。

より具体的には、波長可変半導体レーザや波長可変半導
体光フィルタなどである前記送、受信手段は同じ構造で
且つ同じ特性（すなわち制御信号を同じにすれば同じ動
作波長になる性質）を有したり、前記特性は、制御信号
と動作波長とがリニアな関係にあるものであったり、前
記基準局は少なくとも２波の基準波長光を送出し、これ
ら基準波長光は独立のネットワークにおいて夫々波長制
御のために用いられたり、前記基準局は少なくとも２波
の基準波長光を送出し、これら基準波長光は同じネット
ワークにおいて波長制御のために用いられたり、前記伝
送路上に、該伝送路を伝搬する波長多重された信号光を
同時に増幅する手段が設けられたりする。

また、本発明による上記の光多重光通信ネットワークシ
ステムに用いられる光送受信装置においては、前記伝送
路に波長多重された信号光と基準波長光とを該伝送路側
と自己端局側に分岐する手段と、自己端局側分岐路を更
に複数に分岐する手段と、該各分岐毎に設けられ、波長
多重された信号光と基準波長光の中から、動作波長が調
整されて任意波長の光を透過する手段と、該透過光を受
ける手段と、動作波長が調整されて任意波長の信号光を
送出する手段（動作波長が調整されて任意波長のキャリ
ア光を生成する手段と、このキャリア光に情報を載せて
信号光として出す手段などから成る）と、この信号光を
再び前記伝送路を伝搬する光に合理する手段とが設けら
れている。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の構成図である。同図におい
て、１はバス形状を有する光フアイバ伝送路、２はこの
伝送路１の一端に配置された基準局、３は他端に配置さ
れた終端、４〜７は伝送路１上に配置された複数の普通
端局、８〜１１は夫々の端局４〜７に接続されて信号の
送受信を行なう端末装置、１５ａ、１５ｂ、　　・・・
１８ａ、１８ｂは伝送路ｌにある光分岐合流器である。

先ず、基準局２について説明する。基準局２は少なくと
も１波の連続光（それと同定できるように所定の強度お
よび／または変調波となっている）を光フアイバ伝送路
１に常時送出する。この光を出す光源はシステムの基準
光源となるため、この基準局２のみ波長と光出力を安定
化させるための温度制御装置（不図示）が必要である。

次に、普通端局４〜７について説明する。第２図は本実
施例における普通端局（端局Ａ４として説明する）の構
成例を示す。同図において、１５ａ、１５ｂは３方向の
分岐合流器、２１は分岐素子、２２は合流素子、２３ａ
、２３ｂは夫々波長可変半導体光フィルタ（以下第１フ
イルタおよび第２フイルタという）　、２４ａ、２４ｂ
は夫々受光器（以下第１　ＰＤＦ、第２ＰＤＦという）
、２５ａ、２５ｂは波長可変半導体レーザ（以下第１Ｌ
Ｄおよび第２ＬＤいう）、２６ａ、２６ｂは光を変調器
（以下第１変調器および第２変調器という）、２７ａ、
２７ｂは夫々第１ＬＤ２５ａ、第２ＬＤ２５ｂの出力の
モニタ用受光器（以下第１ＰＤＬ、第２ＰＤＬという）
、２８は以上のデバイスの制御および全体の通信手順な
どを制御する制御回路である。

本実施例では、第１、第２フィルタ２３ａ、２３ｂおよ
び第１、第２ＬＤ２５ａ、２５ｂの構造は、キャリア注
入型多電極ＤＦＢ’（分布帰還型）が適当である。この
構造では、ＬＤにおいては（この例を第３図に示す）光
強度と波長を、それぞれ電極３１，３２．３３への電流
注入量ないし電圧印加量を独立に調整することで制御で
き、またフィルタにおいては利得とフィルタのバスバン
ドを、同じ（各電極への電流注入量ないし電圧印加■を
独立に調整することで制御でき、かつ制御信号（電流な
いし電圧）と掃引波長（動作波長）との関係がほぼリニ
アである。従って、外部環境の変動によりデバイスの特
性が変化しても、成る一点の波長ないしバスバンド（チ
ャンネル）に相当する制御信号が既知であれば、他の所
望の波長ないしはチャンネルに再設定するにはどの様な
制御信号をデバイスに与えれば良いかが分かりこの再設
定は容易である。

また、各フィルタ２３ａ、２３ｂ、各ＬＤ２５ａ、２５
ｂを同構造且つ同特性にすれば、このうちの１つのデバ
イスにおいて成る一点での波長ないしバスバンドに相当
する制御信号が分かれば、他の全てのものについても所
望の波長ないしチャンネルに設定するための制御信号が
分かる構成となる。

第４図は基準局２および普通端局４〜７からの光の波長
配置の１例を示している。え。は基準局２の基準波長、
え、は第１ＬＤ２５ａの発振波長丸、からえ２．は第２
ＬＤ２５ｂの発振波長の配置を示している。この場合、
第１ＬＤ２５ａの波長配置をえ、に固定しているが、第
２ＬＤ２５ｂの様に波長可変として設定することも勿論
可能である。

以上の構成において、第１図の端局Ａ４から端局Ｂ５へ
送信する場合を説明する。光ファイバ１から端局Ａ４に
取り込まれた光は分岐合流器１５ａによって、そのまま
光ファイバ１を直進するものとフィルタ２３ａ、２３ｂ
等で構成される受信部へと進むものとに２分岐される。

受信部へ取り込まれた光は分岐素子２１にて複数（第２
図の例では２分岐）に分岐される。それぞれの分岐には
、第１、第２フイルタである波長可変半導体光フィルタ
２３ａ、２３ｂが設けられており、ここで先ず、第１フ
イルタ２３ａを制御信号を変化させて掃引し、ここから
の透過光を第１　ＰＤＦ２４ａで受光することで基準局
２からの基準光（波長り。、チャンネルＯ）を選択する
。このとき、基準光であることはその強度、変調態様な
どから識別でき、またその時の第１フイルタ２３ａへの
制御信号を制御回路で記憶する。

普通端局Ａ４の置かれている環境ないしは素子の経年変
化によって、必ずしも一定の制御信号でフィルタ２３ａ
等を制御できる（例えば、所望の選択波長を透過するこ
と）とは限らないが、波長の分かった基準光を受信する
ことで、第１フイルタ２３ａ等はバスバンドなどを変化
させるときの制御信号の基準点を得ることになる。こう
して、第１フイルタ２３ａはチャンネル０（波長え。）
を設定した制御信号を基に所望のチャンネルに設定でき
る様になる。

他のフィルタ２３ｂも第１フイルタ２３ａと同様な手法
で任意のチャンネルを選択することができる。チャンネ
ル掃引の結果、例えばチャンネル２３（波長え２．）が
未使用であることが検知され、このチャンネルを用いて
端局Ａ４から端局Ｂ５へ情報を伝送するとする。この為
に、光源である第２ＬＤ２５ｂを、第１フイルタ２５ａ
の制御電流ないし電圧を基に分かった適当な制御信号で
制御して、波長え２３の光を送出させる。送出された光
は分岐合流器１５ｂ、１５ａによって、光ファイバ１　
（双方向）、及びフィルタ２３ａなどから成る受信部に
導波され、フィルタ２３ａまたは２３ｂによって第２Ｌ
Ｄ２５ｂの発振波長がモニタされる。このモニタにより
波長え２．が確認された後、第２変調器２６ｂにより端
末がらのデータ信号が第２ＬＤからのキャリア光に重畳
され、この信号光は合流素子２２、分岐合流器１５ｂを
介して光ファイバ１の双方向に送出される。

このとき、複数の情報を送りたい場合には、第１ＬＤ２
５ａをも前記の如（第１フイルタ２３ａの制御信号を基
に制御して発振波長をλ１　〔チャンネルエ）に設定し
、同じくフィルタ２３ａまたは２３ｂで波長え、を確認
したら第１変調器２６ａによりキャリア光に情報を重量
し、この信号光を合流素子２２を介して第２ＬＤ２５ｂ
からの光と合波する。そして分岐合流器１５ｂによって
複数の情報が光ファイバｌの双方向に送出される様にす
る。

この際、送出された光の一部は分岐合流素子１５ａ、分
岐素子２１によりフィルタ２３ａまたは２３ｂに入れら
れ、波長モニタすることで波長トラッキング（ＬＤ２５
ａまたは２５ｂがらの発振波長が少しでも所定の波長か
らずれたときは制御信号を調整して元に戻すこと）がで
きる様にしても良い。また、ＬＤ２５ａ、２５ｂの光出
力をモニタするＰＤＬ２７ａ、２７ｂを用いて波長トラ
ッキングすることも出来る。

変調方式は、強度変調（ＡＭ）　、周波数変調（ＦＭ）
、位相変調（ＰＭ）等どのようなものであっても良い。

次に端局Ｂ５にて端局Ａ４からのデータを受信する場合
について説明する。

端局Ｂ５において、分岐合流器１５ａによって受信部へ
導波された光のうちから、任意のフィルタ２３ａまたは
２３ｂを波長掃引してＰＤＦ２４ａまたは２４ｂにより
自局宛（それであることは信号光の先頭に付けられるヘ
ッダなどから分かる）の情報を受信し、変調方式に応じ
た復調方式で情報内容を読み取る。受信した内容によっ
ては再び送信する必要があるが、前述した手続きにより
、同時に複数のチャンネルを用いて送信することが可能
である。通信に関与しない端局では、分岐合流器１５ａ
で光を分岐してその受信部に取り込むが、一部はそのま
まその端局を透過して単なる受動端局として機能する。

第５図は端局の送受信装置の第２実施例を示す。同図に
おいて、５１．５３は進行波型光増幅器５２．５４．５
５は光アイソレータであり、それ以外の素子は第２図の
ものと同じである。第２区の第１実施例では、伝搬損失
及び分岐損失によって、伝送距離及び端末数が制限され
る可能性があった。本実施例では、光増幅器５１．５３
は送出レベルを補償する為のものであり、光アイソレー
タ５２，５４．５５は伝送路ｌ上の反射端及び端局４〜
７のデバイスの反射端による光の反射から光増幅器５１
．５３を保護する為のものである。光増幅器５１．５３
としては、波長多重光通信に適する様に比較的広い帯域
に亙ってほぼ等しい増幅率を持つ例えば半導体光増幅器
や光フアイバ増幅器などが適している。

第６図は基準局２及び普通端局４〜７の光源からの光の
波長配置の他の例を示す。この例では、基準局２は２波
の波長の異なる基準光（波長え。

え。２）を送出しており、各端局はそれぞれの基準光を
独立に参照しながらフィルタ２３ａ、２３ｂやＬＤ２５
ａ、２５ｂの波長調整や出力調整をすることができる。

すなわち、各フィルタ２３ａ２３ｂは夫々の基準光を参
照しながら基準となる制御信号を見出しそれに基づいて
チャンネル配置を決定している。この為、２個の独立し
た光ネットワークを同一システム上で動作させることが
でき、異なる光ネツトワーク間のクロストークの防止が
十分に保証される為、この例は秘話性を重視する場合に
特に大きな効果を発揮する。

第７図は基準局２及び普通端局４〜７の光源からの光の
波長配置の更なる他の例を示す、この例でも、基準局２
は２波の波長の異なる基準光（波長え。５、え。２）を
送信していて、各端局４〜７は２つの基準光を参照しな
がらフィルタ２３ａ、２３ｂやＬＤ２５ａ、２５ｂの波
長調整や出力調整をすることができるが、この場合は、
１つの光ネットワークにおける調整に係わる。すなわち
、９１３部のフィルタ２３ａまたは２３ｂでこの２つの
波長を走査することで、２つの基準点を用いて波長制御
電流ないし電圧をより正確に知ることができる。第７図
では、ｎチャンネルの場合を模式的に示した。この方式
の利点は、波長可変レーザや波長可変フィルタに特性変
化が生じても、２個の基準波長を参照するので極めて正
確にこれらのデバイスの波長制御ができることである。

このように、利用者から見ると、上記実施例の普通端局
４〜７は通常の受動的な端局の機能を全て備えると共に
能動的な手段も有するので、マルチメディア化に応じた
多様な通信を可能にし、また通常用いられる通信方式な
いしアクセス方式（例えばＣ５ＭＡ／ＣＤ）をほぼその
まま使用できシステム設計が容易になる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、基準となる基準
光が常に送出されるため、温度制御手段は基本的に基準
局にのみ装備すればよ（極めて安価に波長多重光通信シ
ステムが構成できる。また、複数の受信手段（波長可変
フィルタなど）および複数の送信手段（波長可変ＬＤな
ど）を有し、それぞれ独立に動作できるため、複数のデ
ータを同時受信および同時送信等ができ多様な通信が可
能となる。このとき、基準波長を１波あるいは複数波参
照することで動作波長の設定が容易にできる。

更に、伝送路上の任意の位置に光中継器を設置できるた
め、システムの拡張性が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光通信システムのブロック図、第２図
は普通端局の第１実施例のブロック図、第３図は波長可
変ＬＤの例の断面図、第４図は波長配置の１例を示す模
式図、第５図は普通端局の第２実施例のブロック図、第
６図と第７図はそれぞれ基準局と普通端局の光源からの
光の波長配置の他の例を示す模式図である。 Ｉ・−・・・光伝送路、２・・・・・基準局、３・・・
・・終端、４〜７・・・・・普通端局、８〜１１・・・
・・端末装置、１５ａ、１５ｂ・・・・・分岐合流器、
２１・・・・・分岐素子、２２・・・・・合流素子、２
３ａ、２３ｂ・・・・・波長可変半導体フィルタ、２４
ａ、２４ｂ・−・・・フィルタ用受光器、２５ａ、２５
ｂ・・・・・波長可変半導体レーザ、２．６ａ、２６ｂ
・・・・・光変調器、２７ａ、２７ｂ・・・・・ＬＤ用
受光器、２８・・・・・制御回路、３１，３２．３３・
・・・・電極、５１．５３・・・・・光増幅器、５２．
５４．５５・・・・・光アイソレータ 第 図 痢 図 χ１ 肋入２１ 入２５ χ１１λ１２−−−−χＯ１ 入２λ２２−−−−λ０２ んｙ入ｉ λｎ入Ｏ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光伝送路を介して複数の端局間で光信号により情報
   の通信を行なう波長多重光通信ネットワークシステムに
   おいて、波長制御のための基準波長光を少なくとも１波
   、常時、該伝送路に送出する手段を有する基準局が設け
   られ、情報の載った信号光及び基準波長光を受ける複数
   の受信手段と情報の載った信号光を発する複数の送信手
   段と上記基準波長光を基にこれら送、受信手段の少なく
   とも１つの動作波長を調整する手段を有する端局が複数
   該伝送路に配置されていることを特徴とする波長多重光
   通信ネットワークシステム。 ２、前記送、受信手段は同じ構造で且つ同じ特性を有す
   る請求項１記載の波長多重光通信ネットワークシステム
   。 ３、前記特性は、制御信号と動作波長とがリニアな関係
   にあるものである請求項２記載の波長多重光通信ネット
   ワークシステム。 ４、前記基準局は少なくとも２波の基準波長光を送出し
   、これら基準波長光は独立のネットワークにおいて夫々
   波長制御のために用いられる請求項１記載の波長多重光
   通信ネットワークシステム。 ５、前記基準局は少なくとも２波の基準波長光を送出し
   、これら基準波長光は同じネットワークにおいて波長制
   御のために用いられる請求項１記載の波長多重光通信ネ
   ットワークシステム。 ６、前記伝送路上に、該伝送路を伝搬する波長多重され
   た信号光を同時に増幅する手段が設けられている請求項
   １記載の波長多重光通信ネットワークシステム。 ７、請求項１、２、３、４、５または６記載の波長多重
   光通信ネットワークシステムに用いられる光送受信装置
   であって、前記伝送路に波長多重された信号光と基準波
   長光とを該伝送路側と自己端局側に分岐する手段と、自
   己端局側分岐路を更に複数に分岐する手段と、該各分岐
   毎に設けられ、波長多重された信号光と基準波長光の中
   から、動作波長が調整されて任意波長の光を透過する手
   段と、該透過光を受ける手段と、動作波長が調整されて
   任意波長の信号光を送出する手段と、この信号光を再び
   前記伝送路を伝搬する光に合波する手段とを有すること
   を特徴とする光送受信装置。