WO2004091123A1

WO2004091123A1 - 光増幅機能を有する光通信システム

Info

Publication number: WO2004091123A1
Application number: PCT/JP2004/004664
Authority: WO
Inventors: Katsuhiro Yada
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2004-10-21
Also published as: US20070014574A1; KR20050114715A; JPWO2004091123A1; AU2004228278A1; CA2521114A1

Abstract

親局・子局間の光通信において、下り信号光を発生する親局の信号用レーザ光源high LDの波長を、光ファイバ２を伝搬する上り光信号をラマン増幅する効果を持つ波長とする。光ファイバ２において、子局から親局へ伝送される上り光信号が当該光ファイバ２を伝搬する間に、前記信号用レーザ光源high LDの下り信号光によって、その上り光信号が増幅される。

Description

明細書

光増幅機能を有する光通信システム

<技術分野 >

本発明は、親局と子局との間を光ファィバで接続した光通信システムに関するものである。

本発明は、光通信システムにおいて、特に、親局と受動型光分岐器を備える光分岐局との間を幹線光ファィバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファィバで接続した P 0 N (Passive Optical Network)システムに関するものである。

<背景技術 >

親局と複数の子局との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムにおいて、親局と各子局との間を、それぞれ 1本の光フアイバで放射状に結ぶネッ卜ワーク構成が実用化されている（Si ngle Star)。このネヅトワーク構成では、システム、機器構成は簡単になるが、各子局が 1本の光ファイバを占有するので、システムの低価格化を図るのが困難である。

そこで、 1本の光ファイバを、複数の子局で共有する P 0 N (Passive Optical Network)システム ( P D S (Passive Double Star)ともいう）が提案されている。この P O Nシステムは、親局と受動型光分岐器を備える光分岐局との間を幹線光ファイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファイバで接続したものである。

P O Nシステムでは、光伝送のために必要とされるパワーを δ崔保するため、光分岐局に光増幅器を組み込んで、光ファイバを伝送する光信号を増幅する構成が提案されている（特開平 9-181686号公報参照）。

ところが、前記の構成では、光分岐局に光増幅器を使用するため、その入手と設置にコストがかかり、また、設置後故障すれば光分岐局に行かなければならず、メンテナンスの手間がかかるという問題がある。

また、 P O Nシステムにかぎらず、一般の光通信システムにおいても、親局と複数の子局との間の光ファィバに光増幅器を挿入することが行われているが、光増幅器を使用するため、その入手と設置にコストがかかり、また、設置後故障すれば光増幅器の設置場所まで行かなければならず、メンテナンスの手間がかかるという問題がある。

そこで、単体の光増幅器を使用しないで、増幅機能を、光ファイバに分散して持たせることができれば、メンテナンスが容易になり、かつ、量産によるコス卜の低下も見込める。

<発明の開示 >

そこで、本発明は、光ファイバに光増幅機能を持たせることができる光通信システムを提供することを目的とする。

本発明の光通信システムは、下り信号光を発生する信号用光源の波長を、光ファイバを伝搬する上り光信号をラマン増幅する効果を持つ波長とし、光ファイバにおいて、親局■子局間で伝送される上り光信号が当該光ファィバを伝搬する間に、その上り光信号が増幅されることを特徴とする。この構成によれば、信号用光源を用いて、上り光信号を増幅する効果を持つ波長の信号用光を発生し、光ファイバを通して、子局に伝送する。これにより、簡単に、当該光ファイバを伝送する上り信号光を増幅することができる。なお、親局 ·子局の選択は任意であり、ラマン増幅する効果を持つ波長信号用光源を備えるほうを親局とすればよい。

図 1 5は、ラマン増幅の条件を示すグラフであり、横軸に波長、縦軸に伝搬時の光電力をとつている。信号光と増幅用光は、互いに反対方向に伝搬するものとする。ラマン増幅を行うには、増幅用光の波長は、信号光の波長より約 0 . 1 m短ければよい。

さらに、当該増幅の条件として、ラマンゲイン（g R/Aeff) P p Leff が 0 . 1 d B以上であることがこのましい。ここで、（g R/Aeff) は光ファイバのラマンゲイン係数、 P p は光ファイバに入力されるボンピンク" パワー、 Leff はボンビング光が作用する光ファイバに沿った実効距離である。

前記光ファィバの少なくとも一部に高非線形性ファィバを使用することが好ましい（請求項 2 )。高非線形性ファイバとはラマンゲイン（g R/A eff ) P p L eff が 4 d B以上の光ファイバをいう。例えばコア径を一般のシングルモード光ファイバよりわずかに細くすることにより製作することができる。高非線形性ファイバを使用すれば、強い非線形効果が得られるので、光信号の増幅利得を高くとることができる。したがって、下り信号光を発生する信号用光源のパワーが比較的弱かったり、距離が短かったりしても、上り信号を増幅することができる。「少なくとも一部」としたのは、高非線形性ファイバを伝送路全体に使用する必要はなく、必要な増幅利得を得るのに十分な距離だけ使用すればよいからである。例えば、長距離伝送する場合などでは、高非線形性ファイバと S M F (Si ngl e Mode Fi ber)とを直列に接続し、親局の信号用光源に近い部分を高非線形性ファィバ、遠い部分を S M Fで構成すると、効果的である。

前記下り信号光には、オンオフされる光を使用し、その変調方式には、データの符号 0が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動し、符号 1が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動する変調方式を使用するとよい (請求項 3 ) 。こうすれば、オン状態が長時間連続したり、オフ状態が長時間連続したりすることがないため、増幅利得の変動を押えることができ、安定した増幅特性を得ることができる。とくに、オン状態とオフ状態の割合が一定であれば、増幅利得変動を抑制するのに効果的である。

前記光ファイバにおいて、上り信号光が増幅される部分の長さが、前記下り信号光のオン状態とオフ状態の組に対応する光ファイバの長さより長い距離でることが望ましい（請求項 4 )。例えば、ある長さし（m)の光ファィバを、光信号が速度 c Z n (in/sec)で伝搬するとする。 cは真空中の光の速度、 nは光ファイバの実効屈折率とする。 1組のオン状態とオフ状態の組で平均ひビヅ卜伝送する符号化方式を使用し、信号の伝送速度を A (ビッ卜/ sec) とすると、長さ L (m)の光ファイバには、

n L /\/ a c

組のオン状態とオフ状態が存在する。ここで前記「下り信号光のオン状態とオフ状態の組」の中の約半分では光信号が存在するので、光ファイバの長さ L (m)を、ひ cZ n A ( m )よりも長くすることにより、その光フアイバの長さ L (m)にわたつて安定したラマン増幅を行うことができる。

親局において、受光素子に入射する光の波長を選択するための光フィルタが設けられていることが望ましい（請求項 5 ) 。

本発明の P 0 Nシステムは、下り信号光を発生する信号用光源の波長を、幹線光ファィバを伝搬する上り光信号をラマン増幅する効果を持つ波長とし、幹線光ファイバにおいて、親局 ·子局間で伝送される上り光信号が当該幹線光ファィバを伝搬する間に、その上り光信号が増幅されるものである（請求項 6 ) 。

前記の構成によれば、信号用光源を用いて、上り光信号を増幅する効果を持つ波長の信号用光を発生し、幹線光ファイバ、光合分波器を通して、子局に分配する。これにより、簡単に、当該幹線光ファイバを伝送する上り信号光を増幅することができる。

光信号を増幅する機能として、ラマン増幅を用いるので、下り信号用光を伝搬させることにより、当該光ファィバを伝送する上り信号光を分散して増幅することができる。以上のように、光ファイバに光増幅機能を持たせることにより、光分岐局に光増幅器を用意する必要がなく、簡単な構成の P O Nシステムを実現することができる。

前記幹線光ファィバの少なくとも一部に高非線形性ファィバを使用することが好ましし、 ·（請求項 7 ) 。この高非線形性ファイバを用いれば、強い非線形効果が得られるので、比較的弱い増幅光で高利得を得ることができる。したがって、信号用光源の光パワーが比較的低くても済む。なお、長距離伝送する場合などでは、高非線形性ファイバと S M F (Si ngle Mode Fi ber)とを直列に接続し、親局の信号用光源に近い部分を高非線形性ファィバ、遠い部分を S M Fで構成すると、一層効果的である。

以上の場合に、下り信号光をオンオフする変調方式には、データの符号 0が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動し、符号 1が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動する変調方式を使用すれば（請求項 8 ) 、ォン状態の光信号に対してラマン増幅を行えるので、安定した増幅特性を得ることができる。なお、信号光を偏光変調や位相変調する方式を用いれば、光パワーが時間的にほとんど変化しないので、符号方式を考慮することなく、常に安定した増幅が行える。

また、安定した増幅特性を得るには、前言己幹線光ファイバにおいて、上り信号光が増幅される部分の長さが、前記下り信号光のオン状態とオフ状態の組に対応する幹線光ファィバの長さより長い距離であることが好ましし、（請求項 9 ) 。

以下、本発明の P O Nシステムの具体的構成を説明する。括弧内の図番は、後述の実施形態で説明するときに用いる対応図番を表す。

本発明の P 0 Nシステムの構成として、親局に信号用光源と光合分波器とを設置し、信号用光を、光合分波器を通して、親局から光分岐局に向けて幹線光ファイバに注入すれば、親局、光分岐局間で、上り光信号を増幅することができる（請求項 1 0 ) 。子局からの光信号は、長い伝搬路を通り、親局一光分岐局間も、距離が長いことが多いので、この間の光信号の増幅は有効である。

前記システム構成では、受動型光分岐器としてスターカプラーを使用することができる（請求項 1 1 ；図 4 ) 。この構成によれば、安価なスターカプラーを使用することで、製造 '管理コストを低減できる。また全子局が同一波長の光信号を扱えるので、子局の製造コストを抑えることができる o

また、前記システム構成では、受動型光分岐器として、下り信号光には、ス夕一カプラーを使用し、上り信号光には、波長の違いを利用して上り信号光を合波、分岐することができる A W Gを使用することができる（請求項 1 2 ；図 5 ) 。上り信号用に A W Gを使用することで、低損失で上り信号光を合波、分離でき、子局の信号用光源の光パワー設計に余裕が出る。また、本発明の P O Nシステムは、光ファイバ (幹線光ファイバ、支線光ファィバを含む）を伝搬する光信号を増幅する効果を持つ波長の増幅用光を発生する増幅用光源と、前記増幅用光を前記光ファイバに注入するための光合分波器とを備え、光ファイバにおいて、親局 '子局間で伝送される光信号が当該光ファィバを伝搬する間に、その光信号が増幅されるものである（請求項 1 3 ) 。

前記の構成によれば、増幅用光源を用いて、光信号を増幅する効果を持つ波長の増幅用光を発生し、光合分波器を通して、光ファイバに注入する。これにより、簡単に、当該光ファイバを伝送する信号光を増幅することができる。

光信号を増幅する機能として、ラマン増幅を用いれば、増幅用光を信号光と反対方向に伝搬させることにより（請求項 1 4 ) 、当該光ファイバを伝送する信号光を分散して増幅することができる。

ラマン増幅を実現する光ファイバとして，高非線形性ファイバを使用することが可能である（請求項 1 5 )。この高非線形性ファイバを用いれば、強い非線形効果が得られるので、比較的弱い増幅光で高利得を得ることができる。なお、長距離伝送する場合などでは、高非線形性ファイバと S M F (Si ngle Mode Fi ber)とを接続し、増幅用光源に近い部分を高非線形性フアイバ、遠い部分を S M Fで構成すると、一層効果的である。

また、ラマン増幅以外に、光信号を増幅する機能として、エルビウム添加ファイバ（E D F ) を用いれば（請求項 1 6 ) 、エルビウムイオンの言秀導放出を利用することによって、増幅用光と同一方向の ί言号光を増幅することができる。

以上の場合に、増幅用光を無変調光とすれば、さらに安定した増幅 4寺†生を得ることができる。

親局に増幅用光源と光合分波器とを設置し、増幅用光を、親局から光分岐局に向けて幹線光ファイバに注入すれば、親局、光分岐局間で、光信号を増幅することができる（請求項 1 7 ；図 6 ) 。子局からの光信号は、長い伝搬路を通り、親局—光分岐局間も、距離が長いことが多いので、この間の光信号の増幅は有効である。

光分岐局に増幅用光源と光合分波器とを設置し、増幅用光を、光合分波器から親局に向けて幹線光ファイバに注入すれば、親局、光分岐局間で、光信号を増幅することができる（請求項 1 8 ；図 7 ) 。

請求項 1 7記載の構成に追加して、第 2の光合分波器と、第 3の光合分波器と、第 2の光合分波器と第 3の光合分波器とを接続する光路とを光分岐局に設置し、上り信号用幹線光ファイバを伝送する増幅用光を、第 2の光合分波器から取り出し、前記光路を通して第 3の光合分波器に供給し、第 3の光合分波器から親局に向けて下り信号用幹線光ファィバに注入することができる（請求項 1 9 ；図 8 ) 。

この構成によれぱ、親局から上り信号用幹線光フアイバを伝送してきた増幅用光を、親局に向けて下り信号用幹線光ファィバに再度注入することにより、下り信号光を増幅できる。ここで、上り信号光と下り信号光を同じ波長にすれば、 1つの増幅用光源で、上り下り両方の信号を効率よく増幅することができる。

光分岐局に増幅用光源と光合分波器と設置し、増幅用光を子局に向けて、受動型光分岐器を通して、支線光ファィノに注入するという構成も採用できる（請求項 2 0 ；図 9 ) 。この構成であれば、光分岐局、子局間の光信号の増幅を行うことができる。

また親局に、増幅用光源と光合分波器を設置し、増幅用光を、親局から、光分岐局に向けて幹線光ファイバに注入し、光分岐局にて、増幅用光を幹線光ファイバに対して全反射させる反射器を設ければ（請求項 2 1 ；図 1 0 ) 、光分岐局に増幅用光源を設けなくとも、親局に設けた増幅用光源で光信号を増幅することができる。反射器は、例えば F B G (Fiber Bragg Grating)で実現できる。

親局に増幅用光源と光合分波器とを設置し、増幅用光を、親局から、光分岐局に向けて幹線光ファィバに注入し、光分岐局に第 2の光合分波器と反射器を設置し、幹線光ファイバを伝送する増幅用光を、第 2の光合分波器から取り出し、前記反射器によって全反射させるという構成も採用できる（請求項 2 2 ；図 1 1 ) 。光分岐局に増幅用光源を設けなくとも、親局に設けた増幅用光源で光信号を増幅することができる。

光分岐局に光合分波器を設置し、親局と光分岐局との間に、幹線光ファィバ以外に光ファイバを設け、前記増幅用光源を親局に設置し、増幅用光を、前記光ファイバを通して光合分波器に供給し、増幅用光を、光合分波器から親局に向けて幹線光ファイバに注入する構成も可能である（請求項

2 3 ；図 1 2 ) 。この構成では、親局と光分岐局との間に光ファイバを布設することで、増幅用光源を光分岐局に設置する必要がないので、増幅用光源の保守管理が容易にできる。また受動型光分岐器により、光合分波器の動作が得られる。

前記請求項 1 7〜請求項 2 3のシステム構成では、受動型光分岐器としてスターカプラーを使用することができる（請求項 2 4 ) 。安価なスターカプラーを使用することで、製造 ·管理コストを低減できる。

親局と光分岐局との間に、幹線光ファイバ以外に光ファイバを設け、前記増幅用光源を親局に設置し、増幅用光を、前記光ファイバを通して光合分波器の子局側の 1光路に、親局に向けて注入するという構成も可能である（請求項 2 5 ；図 1 3 )。

この構成では、親局と光分岐局との間に光ファィバを布設することで、増幅用光源を光分岐局に設置する必要がないので、増幅用光源の保守管理が容易にできる。また受動型光分岐器により、光合分波器の動作が得られる。したがって、受動型光分岐器とは別の光合分波器を用意する必要がなく、光分岐局の構成が簡単になる。

前記請求項 1 7〜請求項 2 5 (請求項 2 4を除く）のシステム構成では、光分岐局として、異なる波長の光を合波、分岐することができる A W Gを使用することができる（請求項 2 6 ) 。 A W Gを使用することで、低損失で増幅光を分離できる。

以上のように本発明によれば、光フアイバに光増幅機能を持たせることにより、光分岐局に光増幅器を用意する必要がなく、簡単な構成の P O N システムを実現することができる。

<図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の光増幅機能を有する光通信システムを示すブロック図 !ある。

図 2は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T及び子局 5の光加入者線終端装置 O N U相互の接続状態を示すネッ卜ワーク構成図である。図 3は、本発明の光増幅機能を有する P 0 Nシステムの全体を示すプロック図である。

図 4は、親局の信号用 Hi gh L Dを利用して、幹線光ファィバを伝 »する上り信号を増幅する本発明の P 0 Nシステムを示す構成図である。

図 5は、信号光を合波分波するのに、下り信号光にスターカプラーを使用し、上り信号光に A W Gを使用した本発明の P 0 Nシステムを示す構成図である。

図 6は、親局に増幅用 L Dを設置して、幹線及び支線光ファィバを伝搬する上り信号を増幅する本発明の P O Nシステムを示す構成図である。図 7は、光分岐局にも増幅用 L Dを設置して、親局からの下り信号を増幅する本発明の P 0 Nシステムを示す構成図である。

図 8は、親局に増幅用 L Dを 1つ設置するだけで、親局への上り信号と、親局からの下り信号を増幅することのできる本発明の P 0 Nシステムを示す構成図である。

図 9は、図 7の構成に追加して、子局から親局へ上り光信号を、光分岐局に設置した増幅用 L D b の光によって増幅する P O Nシステムの構成を示す構成図である。

図 1 0は、親局に 2つの増幅用 L D 2 , L D 3を設置して、 L D 2 の光で幹線光ファィバを伝搬する下り信号を増幅し、 L D 3の光で幹線及び支線光ファィバを伝搬する上り信号を増幅することのできる本発明の P 0 N システムを示す構成図である。

図 1 1は、親局に 2つの増幅用 L D 2 , L D 3を設置して、 L D 2の光で幹線光ファイバを伝搬する下り信号を増幅し、 L D 3の光で幹線及び支線光ファィバを伝搬する上り信号を増幅することのできる本発明の P 0 N システムを示す構成図である。

図 1 2は、親局に 2つの増幅用 L D 1 , L D 2を設置して、幹線光ファィバを伝搬する上り、下り信号を増幅することのできる本発明の P 0 Nシステムを示す構成図である。

図 1 3は、親局に 2つの増幅用 L D 1， L D 2を設置して、幹線光ファィバを伝搬する上り、下り信号を増幅することのできる本発明の P 0 Nシステムを示す構成図である。

図 1 4は、 W D M Fの構造を示す斜視図である。

図 1 5は、ラマン増幅の波長対光パワーの条件を示すグラフである。く発明を実施するための最良の形態 >

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明す

A . 先通信システム

図 1は、本発明の光増幅機能を有する光通信システムを示すプロック図である。局舎内の光通信システム構成部分を「親局」といい、中継局内の光通信システム構成部分を「子局」という。光通信システムは、親局 1、子局 5、光分岐局 6及び加入者宅 7を備え、親局 1と子局 5との間を光ファイノ 2で接続している。光ファイバ 2はシングルモ一ドファィバを用いている。

親局 1力、ら子局 5への下り伝送信号及び子局 5から親局 1への上り伝送信号は、それぞれバケツ卜で構成される。

親局 1は、上位のネットワーク（インタ一ネットなど）から送られてくるバケツトを受けて、光ネッ卜ワークを通して子局 5に送り出し、子局 5 から送られてきたバケツ卜を受信し、上位のネッ卜ワークに送り出す機能を有している。

親局 1は、光ファイバとの接続端となるメディアコンバータ（Medi a Converter)、レイヤ 2スイッチ、及び上位のネットワークの接続端となるブロードバンドアクセスルータ等を備えている。

子局 5は、ブロードバンド信号を光ネッ卜ワークに送受するメディアコンバータ（Medi a Converter) , 光伝送路終端装置 0 L T (Opti cal Li ne Termi nal s)等を備えている。

加入者宅 7は、宅内に設置されるパーソナルコンピュータ P C、パ一ソナルコンピュータ P Cのブロードバンド信号を光ネヅ卜ワークに送受する光加入者線終端装置 O N U (Opti cal Network Unit)等を備えている。前記光通信システムの動作を簡単に説明すると、上位のネットワークから親局 1に入ってくる下りバケツトは、親局 1においてレイヤ 2スィツチで所定の処理が行われる。そして、メディアコンバータを通して光ネヅトワークに送信される。光ネッ卜ワークに送信された光信号は、子局 5に送信され、子局 5は、その光信号を取り込み、バケツ卜を復号解読する。一方、子局 5から送信される上りバケツトは、親局 1に送信される。親局 1では、レイヤ 2スイツチで所定の処理が行われた後、ここからブロードバンドアクセスルータを介して上位のネヅ卜ワークに送信される。

親局 1から送信される信号の符号化方法は、データの 0や 1の状態が長く続いても、高レベルか低レベルかに片寄らない方法を採用する。例えばデータが 0のときはビヅ卜の中央で高レベルから低レベルへ反転し、デ一夕が 1のときはビッ卜の中央で低レベルから高レベルへ反転するマンチェスタ符号を採用することができる。また、 N R Z符号を採用するときは、もともとのデータに冗長ビヅトを付加し、 0や 1が続かないように変換する方式を用いても同じ効果が得られる。

以下、この光ネヅトワークに備えられる光増幅機能を説明する。

図 2は、親局 1のメディアコンバータ及び子局 5のメディアコンバータ相互の接続状態を示すネヅ卜ワーク構成図である。この構成は、親局 1のメディアコンバータにハイパワーの信号用レーザダイオード（High L D ) を設置して、この光により子局 5から親局 1までの上り信号を増幅している。

親局 1のメディアコンバータは、下り信号用のレーザダイオード（High L D ；送信波長 1 .4 m ) と、上り信号用受光ダイ才ード（P D ；受信波長 1 .5 z m ) とを具備している。 High L Dと P Dとは、 W D M F (Wavelength Division Multi plexi ng Fi lter; 波長分割多重フィルタ）を通して光ファイバ 2に接続されている。 P Dには、受信したい波長のみ通過させるバンドバス光フィルタ B P Fが付加されている。

W D M Fは、図 1 4に示すように、誘電体基板 6 0に導波路 6 1， 6 2 を入型に設け、導波路 6 1 , 6 2の接点部に誘電体多層膜フィルタ 6 3 4664

12 を形成した構造を有する。導波路 62を伝搬する波長 λ1の光は、接点部で反射され、導波路 6 1を伝搬する波長 λ2の光は、接点部を通過する。

反射する波長 Α1の範囲、通過する波長え 2の範囲は、誘電体多層膜フィルタ 63の設計により設定することができる。

子局 5のメディアコンバータは、上り信号用のレーザダイオード（信号用 L D；送信波長 1.5 m) と、下り信号用受光ダイオード（P D；受信波長 1,4 xm) と、 WDMFと、 B P Fとを具備している。

親局 1の High L Dからの波長 1·4 ΓΤΙの光は、 W DM Fを通過して、光ファイバ 2を通り、子局 5のメディアコンバータの WDMF、 B P Fを通り、 P Dにより受光される。

子局 5の ί言号用 L Dからの光は、 WDMFを通り、光ファイバ 2を通つて親局 1のメディアコンバータに入る。この上り信号用の光は、親局 1の中で、 WDMFにより反射され、親局 1の P Dによって受光される。

前記親局 1の High L Dからの波長 1.4 mの光は、上り信号用の波長 1.5 mの光より波長が約 0.1 yam短いので、光ファイバ 2において、上り信号用の波長 1. mの光を増幅することができる。

なお、光ファイバ 2の親局側部分の一部、例えば 3 km分を高非線形性フアイバ（HN L F) で、残りの部分を SMF(SingleModeFiber)で構成することにより、さらに効果的に上り信号光を増幅できる。

図 2の構成において、電力設計例をあげる。光ファイバ 2を 1 00 km とし、親局のメディアコンバータ寄りの 4 kmの部分を H N L Fで構成し、光分岐局寄りの 96 k mの部分を S M Fで構成する。

H N L Fの伝搬損失は、波長 1 . 4 ΓΤΙで 0. 7 d BZkm、波長1 .

5 で0. 5 d BZ kmとする。 S M Fの伝搬損失は波長 1 . 4;amで 0. 4 d B/km、波長 1 . 5 で0. 2 d B/kmとする。

<下り信号 >

High L Dの光パワー； 26 d Bm

WDMFの透過損失； 1 d B

HN L Fの伝搬損失； 0. 7 d B/kmx4 km=2. 8 d B SMFの伝搬損失； 0. 4 d BZkmX 96 km=38. 4 d B

WDMFの透過損失； 1 d B

B P Fの透過損失； 1 d B

以上の場合、子局のメディアコンバータでの受信光電力は一 1 8. 2 d Bmとなる。

<上り信号 >

信号用 L Dの光パワー； 0 d Bm

WDMFの透過損失； 1 d B

SMFの伝搬損失； 0. 2 d B/kmX 96 km= 1 9. 2 d B

HN L Fの伝搬損失； 0. 5 d BZkmx4 km=2. 0 d B

SMFのラマン利得； 1 . 2018→半分0. 6 B

H N L Fのラマン利得 ; 1 1 . 6 d B→半分 8. 8 d B

WDMFの透過 Z反射損失； 1 d B

B P Fの透過損失； 1 d B

光ファイバ 2のラマン利得を無視する場合、親局の P Dで受信される上り信号の受信電力は、一24. 2 d Bmとなる。

光ファイバ 2に下り光パワーの 25 d Bmを注入しているので、計算上、光ファイバ 2の高非線形性部のラマン利得は 1 1. 6 d B、 S M F部のラマン利得は 1 . 2 d Bとなる。しかし、親局のメディアコンバータの High L Dは常時発光しているのではない。 1000BASE- LXの光信号は、 N R Z符号を採用しているが、もともとのデータ 8ビッ卜に冗長ビット 2ビッ卜を付加し、 0や 1が続かないように変換しているので、無信号状態でも、 0 のビッ卜数と 1のビット数がほぼ等しくなるように符号化されるため、発光時間を約半分とみなすことができる。すると、光ファイバ 2の HN L F のラマン利得は約半分の 8. 8 d B、 SMFのラマン利得は約半分の 0. 6 d Bとなる。したがって、親局のメディアコンバータの P D受信電力は、一 24. 2 d Bmに（8. 8 + 0. 6) d Bを足した一 1 4. 8d Bmとなる。これは、親局のメディアコンバータにおいて余裕をもって受信できるレベルである。 B . P O Nシステム

図 3は、本発明の光増幅機能を有する P 0 Nシステムを示すプロヅク図である。局舎内の P O Nシステム搆成部分を「親局」といい、加入者宅内の P O Nシステム構成部分を「子局」という。 P O Nシステムは、親局 1、複数の子局 5、及び光分岐局（リモートノードともいう） 3を備え、親局 1と光分岐局 3との間を一芯の幹線光フアイバ 2で接続し、光分岐局 3と複数の子局 5との間をそれぞれ支線光フアイバ 4で接続している。幹線光ファイバ 2と支線光ファイバ 4とを総称して「光ファイバ」という。光フアイバはシングルモードファイバを用いている。

親局 1から子局 5への下り伝送信号及び子局 5から親局 1への上り伝送信号は、それぞれバケツ卜で構成される。

親局 1は、上位のネットワーク（インタ一ネットなど）から送られてくるバケツ卜を受けて、光ネットワークを通して子局 5に送り出し、子局 5 から送られてきたバケツトを受信し、上位のネットワークに送り出す機能を有している。

親局 1は、光ファイバとの接続端となる光伝送路終端装置 0 L T (Opti cal Li ne Termi nal s)、レイヤ 2スイッチ、及び上位のネットワークの接続端となるブロードバンドアクセスルータ等を備えている。

子局 5は、宅内に設置されるパーソナルコンピュータ P C、パーソナルコンピュータ P Cのプロ一ドバンド信号を光ネヅ卜ワークに送受する光加入者線終端装置 O N U (Opti cal Network Uni t)等を備えている。

前記 P 0 Nシステムの動作を簡単に説明すると、上位のネヅ卜ワークから親局 1に入ってくる下りバケツ卜は、親局 1においてレイヤ 2スィツチで所定の処理が行われる。そして、光伝送路終端装置 O L Tを通して光ネッ卜ワークに送信される。光ネッ卜ワークに送信された光信号は、光分岐局 3で分岐され、光分岐局 3につながる一部又は全部の子局 5に送信されるが、送信先アドレスの合致した子局 5がその光信号を取り込み、バケツトを復号解読する。

一方、子局 5から送信される上りバケツトは、光分岐局 3を経由して親局 1に送信される。親局 1では、レイヤ 2スイツチで所定の処理が行われた後、ここからブロードバンドアクセスルータを介して上位のネヅトヮークに送信される。

親局 1から送信される信号の符号化方法は、データの 0や 1の状態が長く続いても、高レベルか低レベルかに片寄らない方法を採用する。例えばデータが 0のときはビヅ卜の中央で高レベルから低レベルへ反転し、デ一夕が 1のときはビッ卜の中央で低レベルから高レベルへ反転するマンチェスタ符号を採用することができる。また、 N R Z符号を採用するときは、もともとのデータに冗長ビヅ卜を付加し、 0や 1が続かないように変換する方式を用いて同じ効果が得られる。

以下、この光ネッ卜ワークに備えられる光増幅機を実現するための構成を説明する。

図 4は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T、光分岐局 3及び子局 5の光加入者線終端装置 0 N U相互の接続状態を示すネッ卜ワーク構成図である。この構成は、 OL Tにハイパワーの信号用レーザダイオード（High L D) を設置して、光分岐局 3から親局 1までの上り信号を増幅している。光伝送路終端装置 O L Tは、下り信号用のレーザダイオード（High L D ；送信波長 1.4μπι) と、上り信号用受光ダイォ—ド（P D ；受信波長 1.5 m)とを具備している。 High 1_ 0と 0とは、 W D M F (Wavel ength Division Multiplexing Filter; 波長分割多重フィルタ）を通して幹線光ファイバ 2に接続されている。

WDMFは、図 1 4に示すように、誘電体基板 60に導波路 61 , 62 を入型に設け、導波路 6 , 62の接点部に誘電体多層膜フィルタ 63 を形成した構造を有する。導波路 62を伝搬する波長； Uの光は、接点部で反射され、導波路 61を伝搬する波長 λΐの光は、接点部を通過する。反射する波長 λ1の範囲、通過する波長 λ 2の範囲は、誘電体多層膜フィルタ 63の設計により設定することができる。

子局 5の光加入者線終端装置◦ N Uは、上り信号用のレ一ザダイォード (信号用 L D；送信波長と、下り信号用受光ダイオード（P D ；受信波長 1.4y m) を具備している。

光分岐局 3は、幹線光ファイバ 2と、支線光ファイバ 4とをつなぐ、光合分波のためのスター力ップラ一を備えている。

親局 1の High L Dからの波長 1.4 1^の光は、 W DM Fを通過して、幹線光ファイバ 2を通り光分岐局 3に入り、ここでスターカップラーにより複数 (例えば 32) に分波されて、支線光ファィバ 4にそれぞれ伝搬され、各子局 5の光加入者線終端装置 0 N Uの P Dにより受光される。

子局 5の信号用 L Dからの光は、支線光ファイバ 4を通って光分岐局 3 に入射され、ここでスターカップラ一により合波されて幹線光ファイノ 2 を通り親局 1の光伝送路終端装置 OLTに入る。この上り信号用の光は、 OLTの中で、 WDMFにより反射され、親局 1の P Dによって受光される o

前記親局 1の High L Dからの波長 1.4Atmの光は、上り信号用の波長 1.5Atmの光より波長が約 0.1 yam短いので、幹線光ファイバ 2において、上り信号用の波長 1.5 mの光を増幅することができる。

なお、幹線光ファイバ 2の親局側部分の、例えば 3 km分を高非線形性フアイバで、残りの部分を S M F (Single Mode Fiber)で構成することにより、さらに効果的に上り信号光を増幅できる。

ラマン増幅を用いる場合、強いパワーの信号用光が必要となり、安全上の配慮が必要となるが、本構成では、伝送路■スターカップラーにより増幅光が減衰されるため、一般加入者が触れる可能性の高い加入者宅及び 0 N Uでの ί言号用光のパワーは+分減衰しており、安全上の配慮が不要か、若しくは簡単な配慮で済むようになる。

図 4の構成において、電力設計例をあげる。幹泉光ファイバ 2を 1 2 k mとし、その 0 L T寄りの 3 kmの部分を高非線形性ファイバで構成し、光分岐局寄りの 9 !< 171の部分を31\1 で構成する。支線光ファイバ 4は 4 k mとる。

<下り信号 >

0 L Tの High L Dの光パワー； 24 d Bm WDMFの透過損失； 1 d B

高非線形性幹線光フアイバ 2の伝搬損失； 0. 7 d BZkmx3 km二 2· 1 cl B

S M F幹線光フアイバ 2の伝搬損失； 0. 4 d B/kmx 9 km=3. 6 d B

スターカップラ一の分波 Z合波損失； 1 8. 5 d B

支線光ファイバ 4の伝搬損失； 0. 4 d BZkmX 4 km= 1 . 6 d B WDMFの透過損失； 1 d B

ぐ上り信号 >

ON Uの信号用 L Dの光パワー； 0 d Bm

WDMFの透過損失； 1 d B

支線光ファイバ 4の伝搬損失； 0. 2 d B/kmx4 km二 0. 8 d B ス夕一カップラ一の分波/合波損失； 1 8. 5 d B

SMF幹線光ファイバ 2の伝搬損失； 0. 2 d BZkmX 9 km= 1 . 8 d B

SMF幹線光ファイバ 2のラマン利得： 0. 75018→半分0. 4d B 高非線形性幹線光ファイバ 2の伝搬損失； 0. 5 d BZkmx3 km= 1 · 5 d B

高非 $泉形性幹線光フアイバ 2のラマン利得； 6 · 8 d B "^半分 4 · 6 d B WDMFの透過/反射損失； 1 d B

以上の場合、 ON Uからの上り信号光が支線光ファイバ 4を伝搬してスターカップラーを通過した地点で、信号電力は一 20. 3 d Bmとなる。幹線光フアイバ 2のラマン利得を無視する場合、親局の P Dで受信される上り信号の受信電力は、 —24. 6 d Bmである。

幹線光ファイバ 2に下り光パワー 23 d Bmを注入しているので、計算上、幹線光フアイバ 2の高非線形性部のラマン利得は 6. 8 d B、 SMF 部のラマン利得は 0. 75 d Bとなる。しかし、〇L Tの High L dは常時発光しているのではない。 1000BASE- LXの光信号は、 N R Z符号を探用しているが、もともとのデータ 8ビッ卜に冗長ビッ卜 2ビットを付カロし、 0や 1が続かないように変換しているので、無信号状態、でも、 0のビット数と 1のビッ卜数がほぼ等しくなるように符号化されるため、発光時間を約半分とみなすことができる。すると、幹線光ファイバ 2の高非線形性部のラマン利得は約半分の 4. 6 d B、 SMF部のラマン利得は約半分の 0. 4d Bとなる。したがって、親局の 0 L Tの P D受信電力は、幹線光ファィバ 2での利得（4. 6 + 0. 4) d Bが加わって、一 1 9. 6 d Bmとなる。これは、 OL Tにおいて余裕をもって受信できるレベルである。なお、 O L Tの High L Dの光が 0 N Uに到達した場合の、 ONUでの受信電力は、 —3. 8 d Bmとなる。これは、加入者が触れても安全なパヮ一となつている。

図 5は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T、光分岐局 3、及び子局 5の光加入者線終端装置 0 N U相互の接続状態を示すネッ卜ワーク構成図である。この構成では、 0 L Tにハイパワーの信号用レーザダイオード（High L D；送信波長 1.4Atm) と、複数の上り信号用受光ダイオード（P D1〜 P DN；受信波長 1.5 帯）とを設置している。さらに、 O LTに入ってきた上り信号光を波長分割する AWGを設置している。 AWGと High L Dとは、 WDMFを通して幹線光ファイバ 2に接続されている。

光分岐局 3では、 WDM Fと AWGとが設置されている。 WDMFは、 High L Dからの波長 1.4 mの光を反射し、スターカップラーに供給する。スターカップラーは、支線光ファイバ 41を通して下り信号光を各 ONU に送り出す。 AWGは、支線光ファイバ 42を伝搬してきた上り信号を合波し、幹 $泉光ファイバ 2に送り出す。

親局 1の High L Dからの波長 1.4μιτιの光は、 WDM Fを通過して、幹線光ファイバ 2を通り光分岐局 3に入り、ここで、 WDMFで反射されて、スターカップラーにより複数 (例えば 32) に分波されて、支線光フアイバ 41にそれぞれ伝搬され、各子局 5の光加入者線終端装置 ON! Uの P Dにより受光される。

子局 5の 0 N Uの信号用しからの波長 1.5 m帯の光は、支線光ファィバ 42を通って光分岐局 3に入射され、ここで A WGにより波長多重 (WDM) されて、 WDMFを通って、幹線光ファイバ 2を伝搬し親局 1 の OL Tに入る。この上り信号用の光は、 OLTの中で、 WDMFにより反射され、さらに AWGによって波長ごとに分波され、親局 1の P D1〜 P DNのいずれかによつて受光される。

前記親局 1の High L Dからの波長 1.4 ΠΊの光は、上り信号用の波長 1.5 m帯の光より波長が約 0.1 /m短いので、幹線光ファイバ 2において、上り信号用の波長 1.5 m帯の光を増幅することができる。

さらに、この構成では上り光信号の合波、分波に損失の少ない A W Gを用いているので、 ON Uの信号用 L Dのパワーを少ないものにでき、一般加入者が触れる可能性の高い加入者宅及び 0 N Uでの安全が確保しやすくなる。

図 5の構成において、電力設計例をあげる。幹線光ファイバ 2を 2 O k mとし、その O L T寄りの 3 k mの部分を高非線形性ファィノで構成し、光分岐局寄りの 1 7 k mの部分を S M Fで構成する。支線光フアイバ 41， 42の長さは 4 kmとする。

<下り信号 >

OL Tの High L Dの光パワー； 24d Bm

WDMFの透過損失； 1 d B

高非線形性幹線光ファイバ 2の伝搬損失； 0. 7 d B/kmx 3 km=2. 1 d B

S M F幹線光ファイノ 2の伝搬損失； 0. 4 d B/kmx 1 7 km=6. 8 d B

スターカップラ一の分波 Z合波損失； 1 8. 5 d B

支線光ファイバ 4の伝搬損失； 0. 4 d B/kmx4 km= 1 · 6 d B WDMFの透過損失； 1 d B

<上り信号 >

ON Uの信号用 L Dの光パワー； 0 d Bm

WDMFの透過損失； 1 d B

支線光ファイバ 4の伝搬損失； 0· 2 d B/kmx4 km=0. 8d B A WGの分波/合波損失； 6 d B

SM F幹線光ファイバ 2の伝搬損失； 0. 2 d B/kmX l 7 km=3.

4 d B

SM F幹線光ファイバ 2のラマン利得； 0. 84d B→半分 0. 4 d B 高非線形性幹線光フアイバ 2の伝搬損失； 0. 5 d B/kmx 3 km= 1 .

5 d B

高非線形性幹線光フアイバ 2のラマン利得； 6. 8 d B→半分 4. 6 d B A WGの分波/合波損失； 6 d B

WDMFの透過/反射損失； 1 d B

以上の場合、 ON Uからの上り信号光が支線光ファイバ 4を伝搬して A WGを通過した地点で、信号電力は一 6. 8 d Bmとなる。

幹線光フアイバ 2のラマン利得を無視する場合、親局の P Dで受信される上り信号の受信電力は、 — 1 9. 7 d Bmである。

幹線光ファイバ 2に下り光パワー 23 d Bmを注入しているので、計算上、幹線光フアイバ 2の高非線形性部のラマン利得は 6. 8 d B、 SMF 部のラマン利得は 0. 84 d Bとなる。しかし、 OL Tの High L dは常時発光しているのではない。 1000BASE- LXの光信号は、無信号状態でも、 0のビット数と 1のビッ卜数がほぼ等しくなるように符号化されるため、発光時間を約半分とみなす。すると、幹線光ファイバ 2の高非線形性部のラマン利得は約半分の 4. 6 d B、 SM F部のラマン利得は約半分の 0. 4 d Bとなる。したがって、親局の OL Tの P D受信電力は、幹線光ファィバ 2での利得（4. 6 + 0. 4) d Bが加わって、 — 1 4. 7 d Bmとなる。これは、 0 L Tにおいて余裕をもって受信できるレベルである。なお、 O L Tの High L Dの光が 0 N Uに到達した場合の、 ONUでの受信電力は、一 7 d Bmとなる。これは、加入者が触れても安全なパワーとなっている。

下り光信号の符号にマンチエスタ符号を使用し、実効屈折率が 1. 46、長さ 1 0 kmの光フアイバで、 1 0 Mbpsの通信速度で信号を伝搬するとする。このとき、光ファイバの中には、約 500ビットの情報が存在する。 4

21 符号化にてマンチェスタ符号を使用するため、符号化するデータによるものの 1組のオン状態とオフ状態の組合せで 1 ビッ卜若しくは 2ビヅトを符号化することができる。すると前記光ファイバ内に 250組から 500組の才ン状態とオフ状態の組合せが存在することになる。約半分は才ン状態であり、約半分はオフ状態ビッ卜であるため、その光ファイバ全体でラマン增幅にておよそ半分のゲインを得ることができる。

なお、 1000BASE- LXでは 8ビッ卜の' I青報を、物理層で冗長度を持たせて 1 0ビッ卜に変換して通信している。この符号の中でごく一部の例外を除き、少なくとも 2回のオン状態と 2回のオフ状態が存在し、オン状態と才フ状態がぼぼ半分ずつになるように配置されている。したがって、 1000BASE-LXでは、前後の情報にもよるが、 8ビッ卜の情報を符号化するためには、ごく一部の例外を除き、少なくとも 2組のオン状態とオフ状態の組合せが必要と考えることができる。伝送速度が 1 Mビッ卜/秒であるので、 8ビットの' |青報が占める光ファイバの長さは約 1 . 6mとなり、 1 組のオン状態とオフ状態の組合せが占める長さは約 0. 8m以下と考えることができる。

図 6は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T、光分岐局 3及び子局 5の光加入者線終端装置 ON U相互の接続状態を示すネッ卜ヮ―ク構成図である。この構成は、 OL Tに増幅用レーザダイオード（L D) を設置して、光分岐局 3から親局 1までの上り信号を増幅している。

親局 1の光伝送路終端装置 0 L Tは、下り信号用のレーザダイ才—ド (信号用 L D；送信波長 1.3 m) と、上り信号増幅用レーザダイオード (増幅用 L D；送信波長 1.4Atm)と、上り信号用受光ダイオード（ P D ；受信波長 1.5 m) を具備している。増幅用 L Dと P Dとは、 WDM F (Wavelength Division Multiplexing Filter; 波長分割多重フィル夕）を通して幹線光フアイバ 22に接続されている。

子局 5の光加入者線終端装置 0 N Uは、上り信号用のレーザダイオード (信号用 L D ；送信波長 1.5Am)と、下り信号用受光ダイオード（ P D ；受信波長 1.3^ m) を具備している。 4004664

22 光分岐局 3は、幹線光ファイバ 21と、支線光ファイバ 41とをつなぐ、光分波のためのス夕一カップラ一 31と、支線光フアイバ 42と幹線光フアイバ 22とをつなぐ、光合波のためのス夕一カップラ一 32とを備えてし \る o

親局 1の信号用 L D力、らの光は、幹線光フアイバ 2 1を通り光分岐局 3 に入り、ここでスターカップラ一3 1により複数 (例えば 32 ) に分波されて、支線光フアイバ 41にそれぞれ接続され、各子局 5の P Dにより受先される。

子局 5の信号用 L Dからの光は、支線光ファイバ 42を通って光分岐局 3に入射され、ここでスターカップラ一 32により合波されて幹線光ファィバ 22を通り親局 1の光伝送路終端装置 O LTに入る。この上り信号用の光は、 OLTの中で、 W DM Fにより反射され、親局 1の P Dによって受光される。一方、親局 1の增幅用 L Dから照射された波長 1.4^mの光は、 WDMFを通過して、幹線光ファイバ 22を伝搬し、さらにスター力ップラー 32で分波されて支線光ファイバ 4 2を伝搬する。この波長 1.4 mの光は、上り信号用の波長 1.5 mの光より波長が約 0.1 m短いので、この間に、上り信号用の波長 1.5 mの光を増幅することができる o

なお、幹線光ファイバ 22の局側部分の、例えば 3km分を高非線形性フアイバで、残りの部分を SMFで構成することにより、さらに効果的に上り信号光を増幅できる。

ラマン増幅を用いる場合、強いパワーの増幅用光が必要となり、安全上の配慮が必要となるが、本構成では、伝送路■スターカップラーにより増幅光が減衰されるため、一般加入者が触れる可能性の高い加入者宅及び 0 N Uでの増幅用光のパワーは十分減衰しており、安全上の配慮が不要か、若しくは簡単な配慮で済むようになる。

図 6の構成において、電力設計例を説明する。

0 L Tの信号用 L Dの光電力； 0 d B m

0 L Tの増幅用 L Dの光電力； 25 d B m 幹線光フアイノ 21の損失； 0. 3d B/kmx6 km

幹線光ファイバ 21のラマン利得； 0. 35 d B/kmx 6 km

スターカップラー 31の分波/合波損失； 1 8. 5 d B

支線光フアイバ 41の損失； 0. 2 d B/kmx 1 km

0 N Uの信号用 L Dの光電力；— 8 d B m

WDMFの透過/反射損失； 0. 5 d B

以上の場合、 0 N Uからの上り信号光が支線光フアイバ 41を伝搬してスターカップラー 31を通過した地点で、信号電力は— 26. 7 d Bmとなる。

0 L Tの増幅用 L Dがなし、場合、親局に到達した上り信号の、 0 L Tの P D受信電力は、一 29d Bmである。

0 L丁の増幅用 L Dを発光させた場合、親局の 0 L Tの P D受信電力は、幹線光フアイノ ' 21での利得 2. 1 d Bが加わって、一26. 9d Bmとなる。

なお、 0 L Tの増幅用 L Dの光が、スターカップラ一 31で分波されて、〇 N Uに到達した場合の、子局での受信電力は、 4d Bmとなる。これは、加入者が触れても安全なパワーとなっている。

図 7は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T、光分岐局 3、及び子局 5の光加入者線終端装置 ON U相互の接続状態を示すネッ卜ワーク構成図である。この構成では、図 6の構成に加えて、光分岐局 3にも増幅用 L Dを設置して、親局 1からの下り信号を増幅している。

図 6から追加された部分のみを説明すると、光分岐局 3に、増幅用 L D (送信波長 1.2; m) が設置され、増幅用 L Dからの増幅光は、 WDMF を通して下り幹線光ファイバ 21に接続されている。 OLTから下り幹線光ファイバ 21を伝搬する信号光は、 WDMFで反射され、スターカップラー 31に入る。一方、親局 1の増幅用 L Dから照射された増幅用光は、 WDMFを通過して、親局 1と光分岐局 3との間の幹線光ファイバ 21を伝搬する。この増幅用光の波長 1.2Amは、下り信号用の波長 1.3Aimの光より、波長が約 0.1； m短いので、この間に、下り信号用の光を増幅することができる。

なお、本実施例では、光分岐局に増幅用 L Dを設置しているが、 OL T でも光分岐局でもない別の局を用意し、そこに増幅用 L Dを集中的に設置することも可能である。この場合、例えば OL Tから離れた一部地域に 0 N Uが集中し、その地域の光分岐局同士の距離が短い場合に、各光分岐局ごとに増幅用 L Dを設置する必要がなくなり、コストを低減できる。

図 8は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T、光分岐局 3、及び子局 5の光加入者線終端装置 0 N U相互の接続状態を示すネッ卜ワーク構成図である。この構成では、親局 1の光伝送路終端装置 0 L Tに増幅用 L Dを 1つ設置するだけで、親局 1への上り信号と、親局 1からの下り信号を増幅でさる。

親局 1の光伝送路終端装置 0 L Tの構成は、図 6 ,図 7を用いて説明したのと全く同様である。ただし、増幅用 L Dの送信波長が 1.2 mであるところが違っている。

光分岐局 3においては、 WDMFが 2つ設けられている。 1 つの WDM Faは、 0 L Tの増幅用 L Dからの光を反射させて、もう一つの WDMFb に入力している。この WDMFb に入力された光は、下り幹線光ファイバ 21を通して 0 L Tまで到達する。この増幅用光の波長は、下り信号用の波長 1.3 mの光より、波長が約 0.1 m短いので、この間に、下り信号用の光を増幅することができる。なお、親局 1の信号用しからの波長 1.3 の光は、 WDMFbで反射されてスターカップラ一 31に入っている。

この構成によれば、親局 1の増幅用 L Dの光を、光分岐局 3の 2つの W DMFa,WDMFb を経由して、下りと上りの幹線光ファイバに通すことによって、親局 1からの下り信号を増幅することができる。これによつて、親局 1の増幅用 L Dによって上り増幅光を供給できるため、光分岐局 3を無電源化しながら、下り ί言号光を増幅することができる。

なお、上り信号光を下り信号光と同じ波長 1.3 mにすれば、 1つの増幅用 L Dで、上り下り両方の信号を効率よく増幅することができる。なお、本実施例では、光分岐局には W DM Fとスターカップラーとを 2 つずつ用意したが、スターカップラ一の代わりに A W Gを使用する場合は、 A WGのうちの増幅用光の波長にあたるもの同士を接続することによって、同様の効果を得ることができる。

図 9は、図 7の構成に追加して、子局 5の光加入者線終端装置 0 N Uから親局 1の光伝送路終端装置 0 L Tへ上り光信号を、光分岐局 3に設置した増幅用し Db の光によって増幅する P ONシステムの構成を示している

図 7から追加された部分のみを説明すると、光分岐局 3に、増幅用 L D b (送信波長 1.2 m) が設置され、増幅用 L Dbからの増幅光は、 WDM Fを通してスターカップラー 32に入り分波されて、各子局 5への支線光ファイバ 42に伝搬される。 ONUの信号用 L Dからの上り信号（送信波長 1.3 m)は、光分岐局 3に到達する間に、支線光ファイバ 42の中で、前記増幅光により、増幅される。

なお、本実施例では、 W DM Fと、 1対 Nのスターカップラーとを使用したが、 2対 Nのスターカップラーのみでも同様の効果を実現できる。この場合、光パワーは半減するものの、 W DM Fが不要となるため低価格化、小型化が実現できる。

以下の例では、光 ί言号を双方向に伝搬させるシングルモ一ド光ファイバを用いている。

図 1 0は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L Τ、子局 5の光加入者線終端装置 ON U相互の接続状態を示すネヅトワーク構成図である。この構成は、 0し丁に2っの増幅用1_ 02， L D3を設置して、 L D2の光を親局 1と光分岐局 3との間の幹線光ファイバ 2を伝搬する下り信号を増幅し、 L D 3 の光で、親局 1 と光分岐局 3との間の幹線光フアイバ 2、及び光分岐局 3 と子局 5の間の支線光ファィバ 4を伝搬する上り信号を増幅している。親局 1の光伝送路終端装置 0 L Tは、下り信号用のレーザダイ才ード (信号用 L D1；送信波長 1.5 m) と、下り信号増幅用レーザダイオード (増幅用 L D2；送信波長 1.4 m) と、上り信号増幅用レーザダイ才—ド (増幅用 L D3 ;送信波長 1.2yum) と、受光ダイオード（P D；受信波長 1.3^m) と、 3つの WDMFa〜WDMFcを具備している。増幅用 L D2 の光は、第 1の W DM Faで反射され、第 3の WDMFcで反射され、光分岐局 3まで幹線光フアイバ 2を伝搬していく。増幅用 L D 3 の光は、第 2の WDMFb、第 3の WDM Fcを通過して、光分岐局 3まで幹線光ファィバ 2を伝搬していく。

光分岐局 3では、バンドエリミネ一シヨン型の光通過フィル夕 F B G (Fiber Bragg Grating) 34が揷入されている。この光通過フィル夕は、波長 1.4y mの光を反射させ、それ以外の波長の光を通過させる。このため、増幅用 L D2 からの波長 1.4 mの光は反射されて親局 1に戻る。これにより、信号用 L D1 の波長 1.5Atmの光は、幹線光ファイバ 2を伝搬するときに戻ってきた増幅用 L D2の波長 1.4yamの光により増幅される。これによって、親局 1の増幅用 L D 2によって上り増幅光を供給できるため、光分岐局 3を無電源化しながら、下り信号光を増幅することができる。増幅用 L D3 からの波長 1.2/tmの光は F B G 34を通過して、光合分波器として機能するスターカップラー 33で分波されて、各子局 5までの支線光フアイバ 4を伝送する。

子局 5の光加入者線終端装置 0 N Uは、上り信号用のレーザダイ才ード (信号用 L D ；送信波長 1.3 /m)と、下り信号用受光ダイオード（P D ；受信波長 1.5 m) と、 WDMFとを搭載している。支線光ファイバ 4から伝搬してきた下り信号は、 WDMFで反射して P Dに送られる。信号用 L Dからの光は、 WDMFを通過して支線光フアイバ 4を上り方向に伝搬する。

この信号用 L Dからの上り信号用光の波長は 1.3y mであり、増幅用 L D3 からの下り増幅用光の波長は 1.2yamであるので、この信号用 L Dからの上り信号用光は、光分岐局 3と子局 5の間の支線光ファィバ 4を伝搬する間に増幅されるとともに、親局 1と光分岐局 3との間の幹線光フアイバ 2を伝搬する間に増幅される。

図 1 1は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T及び子局 5の光加入者線終端装置 ON U相互の接続状態を示すネットワーク構成図である。この構成では、親局 1に 2つの増幅用 L D2， LD3を設置して、 LD2の光で親局 1と光分岐局 3との間の幹線光ファイバ 2を伝搬する下り信号を増幅し、 L D3 の光で親局 1と光分岐局 3との間の幹線光フアイバ 2、及び光分岐局 3と子局 5の間の支線光ファィバ 4を伝搬する上り信号を増幅している

図 1 0と相違する点は、下り信号用のレーザダイオード L D1 の送信波長が 1.3^mであり、受光ダイオード P Dの受信波長が 1.5 zmであり、増幅用 L D2の送信波長が 1.2/ mであり、増幅用 L D3の送信波長が 1. 4y mとなっていることと、光分岐局 3に、 WDMFd と、バンド反射型の光反射フィルタ F BG34と、両素子を接続する光フアイバ 35が設置されていることである。この WDMFd は、波長 1.2 /mの光を反射させ、それ以外の波長の光を通過させる。光反射フィル夕 F BG 34は、 WDM Fdから反射された波長 1.2/ mの光を全反射させる。

このため、増幅用 L D2からの波長 1.2 ΠΙの光は、 WDMFdに戻り、幹線光ファイバ 2を伝搬して親局 1に戻る。これにより、信号用 LD1 の波長 1.3Atmの光は、幹線光ファイバ 2を伝搬するときに、戻ってきた増幅用 LD2 の波長 1.2 mの光により増幅される。これによつて、親局 1 の増幅用 L D 2によって上り増幅用光を供給できるため、光分岐局 3を無電源ィ匕しながら、下り信号光を増幅することができる。

増幅用 LD3 からの波長の光は通過して、光合分波器として機能するス夕一カップラ— 33で分波されて、各子局 5までの支線光ファィバ 4を伝送する。

子局 5は、上り信号用 L Dの送信波長が 1.5 mであり、下り信号用 P Dの受信波長が 1.3 mと、図 1 0と逆になつているところが相違しているのみである。

この信号用 L Dからの波長 1.5 imの上り信号用光は、光分岐局 3と子局 5の間の支線光ファイバ 4を伝搬する間に、増幅用 L D3 からの波長 1.4 mの光で増幅され、親局 1 と光分岐局 3との間の幹線光ファイバ 2 を伝搬する間にも増幅用 L D 3からの波長 1.4 mの光で増幅される。

なお、前記 F BG34に代えて、 WDMFd からの反射光を伝搬させる光ファイバ 35の端面を、金属膜コ一ティングなどで反射処理してもよい。これにより WDMFd から反射された波長 1.2 imの光を全反射させることができる。

また、本実施例では、スターカップラーの前の W DM Fにて増幅用光を抽出しているが、光合分波器 33として A WGを使用する場合には、該当増幅用光を抽出するポートに全反射させるデバイス（F BG、全反射するように端面加工された光ファイバなど）を設置することでも、同様の効果を得ることができる。

図 1 2は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T、子局 5の光加入者線終端装置 ON U相互の接続状態を示すネヅ卜ワーク構成図である。この構成では、親局 1に 2つの増幅用 L D 1 , L D2を設置して、親局 1と光分岐局 3 との間の幹線光フアイバ 2を伝搬する上り、下り信号を増幅している。親局 1の光伝送路終端装置 OLTは、信号用の 8つのレーザダイオード (信号用 L D1〜し D8;送信波長 1.5Atm帯）と、下り信号増幅用レーザダイオード（増幅用 L D2；送信波長 1.4 m) と、上り信号増幅用レーザダイ才ード（増幅用 L D1送信波長 1.2yam)と、 8つの受光ダイ才—ド（P D1〜P D8；受信波長 1.3 ΓΤΙ帯）と、 2つの A WG (Arrayed-Wavelength Grating)と、 2つの W D M Fを搭載している。

前記 8つの送信信号は、 AWGにより波長多重（WDM) されて、幹線光ファイノを伝搬する。受信信号は A W Gにより波長ごとに分波されて各 P Dにより受光される。

また、親局 1と光分岐局 3との間に単独に光ファイバ 23が配設されている。

光分岐局 3では、 WDM Fと AWGとが設置されている。 WDMFは、増幅用 L D2 からの波長 1.4 mの光を反射し、他の光は通過させる。 A W G波、幹線光フアイバ 2を伝搬してきた下り信号を波長ごとに分波し、支線光ファイバ 4を通して各 ON Uに送り出す。この構成の動作を説明する.。増幅用 L D2 の波長 1.4 mの光は、単独に配設された光ファイバ 23を通して光分岐局 3に達し、光分岐局 3で W D M Fにより反射されて幹線光フアイバ 2を上り方向に伝搬して、親局 1

Iし民 ¾3 o

増幅用 L D1 の波長 1.2 mの光は、 2つの W D M Fを通過して、幹線光ファイバ 2を下り方向に伝搬していく。

—方、親局 1の信号用 L D1〜し D8のいずれか（例えば信号用 L D1 とする）から出射された波長 1.5 xm帯の光信号は、 AWGを通って、 WD MFで反射されて、幹線光ファイバ 2を出て行く。この伝搬時に、増幅用 L D2 の波長 1,4y mの戻り光により増幅される。これによつて、親局 1 の増幅用 L D 2によって上り増幅光を供給できるため、光分岐局 3を無電源ィ匕しながら、下り信号光を増幅することができる。

子局 5から出て、光分岐局 3に達した波長 1.3/ mの光は、光分岐局 3 の中の AWG、 WDMFを通過して、幹線光ファイバ 2を伝搬して親局 1 に到達する。この幹線光ファイバ 2の伝搬時に、増幅用 L D1 の波長 1.2/ mの光により増幅される。

このように、上り下りの光信号ともに、増幅用 L D1, L D2の光により増幅することができる。

なお、幹線光ファイバ 2に高非線形性ファイバを、もう一方の光フアイバ 23に SMFを使用するとさらに効果的である。

図 1 3は、親局 1の光伝送路終端装置 0 L T子局 5の光加入者線終端装置 ON U相互の接続状態を示すネヅ卜ワーク構成図である。この構成は、図 1 2と同様、親局 1に 2つの増幅用 L D1， L D2を設置して、親局 1と光分岐局 3との間の幹線光フアイバ 2を伝搬する上り、下り信号を増幅している。

図 1 2と異なるところは、光分岐局 3において、 W DM Fを設置するのに代えて、単独に配設された光ファイバ 23を伝搬してきた増幅用 L D2 の光を、子局 5からの光と同様、 A WGの子局 5側の一分岐から、 AWG に入れていることである。これにより、光分岐局 3 -親局 1間の幹線光ファイノ 2に、親局 1に向かって波長 1 .4 ΠΠの増幅用の光を伝搬させることができる。したがって、親局 1から出る波長 1 .5 mの下り信号用光を増幅することができる。これによって、親局 1の増幅用 L D 2によって上り増幅光を供給できるため、光分岐局 3を無電源化しながら、下り信号光を増幅することができる。以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、以上の実施形態では、子局の O N Uには、上り信号用 L Dと下り信号用 P Dをそれぞれ具備していたが、上り信号用 L Dを省略し、下り ί言号として入射される光を 3 d Βカップラーで分波して、波長を変える変調処理 (特開 2001-177505号参照）を行って、上り信号光として利用してもよい。また、受光ダイオード P Dの前段に光フィル夕を設置してもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 親局と子局との間を光ファイバで接続した光通信システムにおいて、

下り信号光を発生する信号用光源の波長を、光ファィバを伝搬する上り光信号をラマン増幅する効果を持つ波長とし、光ファイバにおいて、親局 ·子局間で伝送される上り光信号が当該光ファイバを伝搬する間に、その上り光信号が増幅されることを特徴とする光通信システム。

2 . 前記光ファィバの少なくとも一部に高非線形性ファィバを使用することを特徴とする請求項 1記載の光通信システム。

3 . 前記下り信号光には、オンオフされる光を使用し、その変調方式には、データの符号 0が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動し、符号 1が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動する変調方式を使用する請求項 1又は請求項 2記載の光通信システム。

4 . 前記幹線光ファイバにおいて、上り信号光が増幅される部分の長さが、前記下り信号光のオン状態とオフ状態の組に対応する光ファイバの長さより長い距離である請求項 3記載の光通信システム。

5 . 親局において、受光素子に入射する光の波長を選択するための光フィルタが設けられていることを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれかに載の光通 i システム。

6 . 親局と、受動型光分岐器を備える光分岐局の間を幹線光フアイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファィノ 'で接続した P 0 N (Passive Optical Network)システムにおいて、

下り信号光を発生する信号用光源の波長を、幹線光ファィバを伝搬する上り光信号をラマン増幅する効果を持つ波長とし、幹線光フアイバにおいて、親局■子局間で伝送される上り光信号が当該幹線光ファィバを伝搬する間に、その上り光信号が増幅されることを特徴とする P O Nシステム。

7 . 前記幹線光ファィバの少なくとも一部に高非線形性ファィバを使用することを特徴とする請求項 6記載の P O Nシステム。

8 . 前記下り信号光には、オンオフされる光を使用し、その変調方式には、データの符号 0が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動し、符号 1が続いたときでもオン状態とオフ状態が変動する変調方式を使用する請求項 6又は請求項 7記載の P 0 Nシステム。

9 . 前記幹線光ファィバにおいて、上り信号光が増幅される部分の長さが、前記下り信号光のオン状態とオフ状態の組に対応する幹線光フアイバの長さより長い距離である請求項 8記載の P 0 Nシステム。

1 0 . 信号用光源と光合分波器が親局に設置され、信号用光を、光合分波器を通して、親局から光分岐局に向けて幹線光ファィバに注入することを特徴とする請求項 6〜請求項 9のいずれかに記載の P 0 Nシステム。

1 1 . 受動型光分岐器としてスターカプラーを使用する請求項 6〜請求項 1 0のいずれかに記載の P O Nシステム。

1 2 . 受動型光分岐器として、下り信号光には、スターカプラーを使用し、上り信号光には、波長の違いを利用して上り信号光を合波、分岐することができる A W G (Arrayed- Wavelength Grati ng)を使用することを特徴とする請求項 6〜請求項 1 0のいずれかに記載の P 0 Nシステム。

1 3 . 親局と、受動型光分岐器を備える光分岐局の間を幹線光ファイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファィバで接続した P 0 N (Passive Optical Network)システムにおいて、

光ファイノ（幹線光ファイバ、支線光ファイバを含むものとする。以下この項において同じ）を伝搬する光信号を増幅する効果を持つ波長の増幅用光を発生する増幅用光源と、前記増幅用光を前記光ファィバに注入するための光合分波器とを備え、光ファイバにおいて、親局■子局間で伝送される光信号が当該光ファィバを伝搬する間に、その光信号が増幅されることを特徴とする P O Nシステム。

1 4 . 光信号を増幅する機能として、ラマン増幅を用い、増幅用光は信号光と反対方向に伝搬することを特徴とする請求項 1 3記載の P 0 Nシステム。

1 5 . 高非線形性ファイバを使用することを特徴とする請求項 1 3又は請求項 1 4記載の P 0 Nシステム。

1 6 . 光信号を増幅する機能として、エルビウム添加ファイバ（E D F ) を用い、増幅用光は信号光と同一方向であることを特徴とする請求項 1 3 記載の P O Nシステム。

1 7 . 増幅用光源と光合分波器が親局に設置され、増幅用光を、親局から光分岐局に向けて幹線光ファィバに注入することを特徴とする請求項 1

3記載の P O Nシステム。

1 8 . 増幅用光源と光合分波器が光分岐局に設置され、増幅用光を、光合分波器から親局に向けて幹線光ファィバに注入することを特徴とする請求項 1 3記載の P O Nシステム。

1 9 . 第 2の光合分波器と、第 3の光合分波器と、第 2の光合分波器と第 3の光合分波器とを接続する光路とが光分岐局に設置され、上り信号用幹線光ファィバを伝送する増幅用光を、第 2の光合分波器から取り出し、前記光路を通して第 3の光合分波器に供給し、第 3の光合分波器から親局に向けて下り信号用幹線光ファィバに注入することを特徴とする請求項 1 7記載の P O Nシステム。

2 0 . 増幅用光源と光合分波器とが光分岐局に設置され、増幅用光を子局に向けて、受動型光分岐器を通して、支線光ファイバに注入することを特徴とする請求項 1 3記載の P O Nシステム。

2 1 . 増幅用光源と光合分波器が親局に設置され、増幅用光を、親局から、光分岐局に向けて幹線光ファイバに注入し、光分岐局にて、増幅用光を幹線光ファィバに対して全反射させる反射器を設けたことを特徴とする請求項 1 3記載の P 0 Nシステム。

2 2 . 増幅用光源と光合分波器が親局に設置され、増幅用光を、親局から、光分岐局に向けて幹線光ファイバに注入し、光分岐局に第 2の光合分波器と反射器を設置し、幹線光ファイバを伝送する増幅用光を、第 2の光合分波器から取り出し、前記反射器によって全反射させることを特徴とする請求項 1 3記載の P 0 Nシステム。

2 3 . 光合分波器が光分岐局に設置され、

親局と光分岐局との間に、幹線光ファイバ以外に光ファイバを設け、前記増幅用光源を親局に設置し、増幅用光を、前記光ファイバを通して光合分波器に供給し、増幅用光を、光合分波器から親局に向けて幹線光フアイバに注入することを特徴とする請求項 1 3記載の P 0 Nシステム。

2 4 . 受動型光分岐器としてス夕一カプラーを使用する請求項 1 7〜請求項 2 3のいずれかに記載の P 0 Nシステム。

2 5 . 親局と光分岐局との間に、幹線光ファイバ以外に光ファイバを設け、前記増幅用光源を親局に設置し、増幅用光を、前記光ファイバを通して光合分波器の子局側の 1光路に、親局に向けて注入することを特徴とする請求項 1 3記載の P 0 Nシステム。

2 6 . 受動型光分岐器として、波長の違いを利用して光を合波、分岐することができる A W G (Arrayed- Wavelength Grati ng)を使用することを特徴とする請求項 1 7〜請求項 2 3のいずれか又は請求項 2 5記載の P 0 N システム。