WO2021214996A1 - 送信システム、送信方法及び通信システム - Google Patents

送信システム、送信方法及び通信システム Download PDF

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WO2021214996A1
WO2021214996A1 PCT/JP2020/017751 JP2020017751W WO2021214996A1 WO 2021214996 A1 WO2021214996 A1 WO 2021214996A1 JP 2020017751 W JP2020017751 W JP 2020017751W WO 2021214996 A1 WO2021214996 A1 WO 2021214996A1
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wave
control signal
signal
communication
coherent
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PCT/JP2020/017751
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拓也 金井
慎 金子
一暁 本田
淳一 可児
鈴木 裕生
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日本電信電話株式会社
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27Arrangements for networking
    • H04B10/272Star-type networks or tree-type networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/516Details of coding or modulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/02Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0227Operation, administration, maintenance or provisioning [OAMP] of WDM networks, e.g. media access, routing or wavelength allocation
    • H04J14/0241Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths

Definitions

  • the present invention relates to a transmission system, a transmission method and a communication system.
  • Non-Patent Document 1 a main signal and a control signal are superposed in the state of an electric signal, the superposed electric signal is converted into an optical signal, and the converted optical signal is transmitted to a transmission destination.
  • the main signal is a signal indicating the information itself that the user wants to transmit
  • the control signal is information related to the situation when the main signal such as the communication wavelength, the light intensity of the optical signal, and the temperature is transmitted.
  • the superposition of the main signal and the control signal is superposed in the state of an electric signal using a signal mixer (see FIG. 12). Therefore, the signal mixer needs to operate in a wide frequency band including the frequency band of the main signal and the frequency band of the control signal, and noise in the frequency band not used for communication between the frequency of the main signal and the frequency of the control signal is also included. In some cases, they were superimposed together. As a result, the SNR (Signal to Noise Ratio) of the optical signal may deteriorate. Further, such a problem has been a similar problem not only in optical communication but also in communication using electromagnetic waves as a carrier wave such as satellite communication using microwaves.
  • an object of the present invention is to provide a technique for suppressing deterioration of signal SNR in communication using an electromagnetic wave as a carrier wave.
  • One aspect of the present invention is a main signal indicating transmitted information to be transmitted and a control signal indicating management information which is information related to communication between the source of the transmitted information and the communication destination of the source.
  • a modulated wave generator that generates an intermediate wave that is a coherent wave in which the frequency component of one of the signals is superimposed on the frequency spectrum, and the modulated wave generation of the two signals of the main signal and the control signal.
  • a modulation unit that modulates the intermediate wave with a signal in which a frequency component is not superimposed on the frequency spectrum of the coherent wave generated by the unit is provided, and the frequency band of the main signal and the frequency band of the control signal overlap each other. No, it is a transmission system.
  • deterioration of signal SNR in communication using an electromagnetic wave as a carrier wave can be suppressed.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an outline of the transmitter 1 of the first embodiment.
  • the transmitter 1 generates an electromagnetic wave signal indicating information (hereinafter referred to as “transmitted information”) that the transmitter 901 wants to transmit to the communication partner.
  • the transmitter 1 emits a signal of the generated electromagnetic wave.
  • the emitted electromagnetic wave signal enters a transmission line such as an optical fiber and propagates in the transmission line.
  • the transmitter 1 includes a coherent wave source 110, a modulator 120, and an amplifier 130.
  • the coherent wave source 110, the modulator 120 and the amplifier 130 are located on the substrate 190.
  • the coherent wave source 110 generates an unmodulated and continuous coherent wave (hereinafter referred to as "unmodulated coherent wave”) within the frequency band (hereinafter referred to as "optical communication frequency band”) whose frequency is used for communication.
  • Coherent waves are coherent electromagnetic waves. Therefore, the unmodulated coherent wave generated by the coherent wave source 110 is not a pulse signal.
  • the coherent wave is, for example, a laser.
  • the coherent wave may be a maser.
  • the transmitter 1 will be described by taking the case where the coherent wave is a laser as an example.
  • the coherent wave source 110 may be any coherent wave source 110 as long as it can generate an unmodulated coherent wave.
  • the coherent wave source 110 is, for example, a semiconductor laser.
  • the semiconductor laser may be a DFB (Distributed Feedback) laser, an FP (Fabry-Perot) laser, or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser.
  • DFB Distributed Feedback
  • FP Fabry-Perot
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the coherent wave source 110 oscillates when a bias current, which is a current above a certain level, is applied, and outputs an unmodulated coherent wave.
  • the unmodulated coherent wave output by the coherent wave source 110 propagates to the modulator 120.
  • An unmodulated coherent wave is incident on the modulator 120. Further, in the modulator 120, an electric signal whose amplitude or phase changes with time (hereinafter referred to as “modulator applied signal”) is applied as a main signal.
  • the main signal represents the transmitted information by the amplitude or phase of the modulator applied signal. Therefore, the main signal is an electric signal representing the transmitted information.
  • the electric signal may be a time change of voltage or a time change of current.
  • the modulator 120 executes the main signal superimposition process.
  • the main signal superimposition process is a process of generating a coherent wave in which the waveform of the main signal is superimposed on the waveform. More specifically, the main signal superimposition process is a process of generating a coherent wave in which the frequency component of the main signal is superimposed on the frequency spectrum.
  • the modulator 120 generates a coherent wave (hereinafter referred to as “first modulated coherent wave”) in which the waveform of the main signal is superimposed on the waveform of the unmodulated coherent wave by executing the main signal superimposition processing.
  • the first modulated coherent wave is a coherent wave on which the waveform of the main signal is superimposed, it has a frequency component in the frequency band of the main signal (hereinafter referred to as "first frequency band"). Further, since the first modulated coherent wave is a coherent wave on which the waveform of the main signal is superimposed, it is an electromagnetic wave signal for transmitting transmitted information.
  • the electromagnetic wave signal is a signal whose carrier wave is an electromagnetic wave.
  • the electromagnetic wave signal is, for example, an optical signal.
  • the modulator 120 emits a first modulated coherent wave.
  • the first modulated coherent wave emitted by the modulator 120 propagates to the amplifier 130.
  • Graph G1 in FIG. 1 shows an example of the distribution of the amplitude shown by the frequency spectrum of the first modulated coherent wave on the frequency axis.
  • the first frequency band is lower than the frequency of the unmodulated coherent wave (hereinafter referred to as "unmodulated frequency").
  • the first frequency band is, for example, a band of 10 GHz or more and less than the unmodulated frequency.
  • the main signal superimposition processing executed by the modulator 120 will be specifically described.
  • the modulator 120 generates the first modulated coherent wave by modulating the unmodulated coherent wave with the main signal.
  • modulation according to the change in the amplitude or phase of the main signal is performed on the unmodulated coherent wave. Therefore, the first modulated coherent wave has a frequency spectrum in which the frequency component included in the main signal is superimposed on the frequency spectrum of the unmodulated coherent wave.
  • the modulator 120 may be any as long as the main signal superimposition processing can be executed.
  • a Machzenda type modulator or an electric field absorption type modulator may be used.
  • the modulator 120 can be manufactured (integrated) on the same substrate as the coherent wave source.
  • the modulator 120 may be a modulator made on an indium phosphide substrate or the like.
  • the main signal applied to the modulator 120 may be a signal that has passed through a filter that removes noise components on the frequency axis (hereinafter referred to as "main signal filter").
  • the first modulated coherent wave is incident on the amplifier 130.
  • An electric signal whose amplitude or phase changes with time (hereinafter referred to as "amplifier application signal") is applied to the amplifier 130 as a control signal.
  • the control signal represents management information by the amplitude or phase of the modulator applied signal. Therefore, the control signal is an electric signal representing management information.
  • the management information is information related to communication between the source of the transmitted information and the communication destination of the source of the transmitted information. Therefore, the management information is, for example, information related to communication between the sender 901 and the communication partner.
  • the management information is, for example, information indicating the wavelength of the first modulated coherent wave, the light intensity, the operating temperature of the transmitter 1, and the communication partner.
  • the management information may be, for example, the transmission speed (bit rate) of the transmitted signal, the modulation method (intensity modulation, phase modulation, frequency modulation, etc.), or the connection destination information to be connected next.
  • the amplifier 130 executes the control signal superimposition process.
  • the control signal superimposition process is a process of generating a coherent wave in which the waveform of the control signal is superimposed on the waveform. More specifically, the control signal superimposition process is a process of generating a coherent wave in which the frequency component of the control signal is superimposed on the frequency spectrum.
  • the amplifier 130 generates a coherent wave (hereinafter, referred to as “second modulated coherent wave”) in which the waveform of the control signal is superimposed on the waveform of the first modulated coherent wave by executing the control signal superimposing process.
  • the amplifier 130 emits a second modulated coherent wave.
  • the amplifier application signal applied to the amplifier 130 may be a constant value current in which the control signal is not superimposed.
  • the second modulated coherent wave is a coherent wave on which the waveform of the control signal is superimposed, it has a frequency component in the frequency band of the control signal (hereinafter referred to as "second frequency band").
  • the second frequency band is a frequency band that does not overlap with the first frequency band.
  • the second modulated coherent wave which is the first modulated coherent wave on which the waveform of the control signal is superimposed, is an optical signal indicating the transmitted information and the management information.
  • Graph G2 in FIG. 1 shows an example of the distribution of the amplitude shown by the frequency spectrum of the second modulated coherent wave on the frequency axis.
  • the second frequency band is lower than the unmodulated frequency.
  • the second frequency band is lower than the first frequency band, for example, as shown in Graph G2.
  • the second frequency band is, for example, a band of less than 1 MHz.
  • non-communication band Since the first frequency band and the second frequency band do not overlap each other, there is a frequency band that is not the first type wave number band or the second frequency band between the first type wave number band and the second frequency band. (Hereinafter referred to as "non-communication band") exists. Since the transmitter 1 executes the main signal superimposition processing and the control signal superimposition processing, the magnitude of the spectral component in the non-communication band of the second modulated coherent wave is substantially 0. This means that the noise in the non-communication band of the second modulated coherent wave is substantially zero.
  • control signal superimposition processing executed by the amplifier 130 will be described more specifically.
  • the amplifier 130 amplifies the first modulated coherent wave at an amplification factor corresponding to either one or both of the amplitude and phase of the control signal.
  • the frequency component of the control signal is superimposed on the frequency spectrum of the first modulated coherent wave by amplification by the amplifier 130.
  • the amplifier 130 may be any as long as it can execute the control signal superimposition processing.
  • the amplifier 130 is, for example, an SOA (Semiconductor Optical Amplifier).
  • the control signal applied to the amplifier 130 may be a signal that has passed through a filter that removes noise components on the frequency axis (hereinafter referred to as “control signal filter”).
  • the transmitter 1 will be described by taking the case where the coherent wave source 110 is a semiconductor laser, the modulator 120 is an electric field absorption type modulator, and the amplifier 130 is an SOA.
  • FIG. 2 is a diagram showing a main signal filter and a control signal filter according to the first embodiment.
  • the main signal filter 201 in FIG. 2 is an example of the main signal filter
  • the control signal filter 202 in FIG. 2 is an example of the control signal filter.
  • the main signal transmitted through the main signal filter 201 is applied to the modulator 120 in a state where the noise component on the frequency axis is removed.
  • the control signal transmitted through the control signal filter 202 is applied to the amplifier 130 in a state where the noise component on the frequency axis is removed.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a perspective view of the transmitter 1 of the first embodiment in which the coherent wave source 110 is a semiconductor laser, the modulator 120 is an electric field absorption type modulator, and the amplifier 130 is an SOA.
  • Modulator 120 is the length L EA like the propagation direction of the pad size and coherent wave suitably viable manner previously electrode main signal superposition processing is made is adjusted.
  • Making the main signal superimposition process suitable for execution means specifically making the modulator 120 so as to have a frequency characteristic suitable for executing the main signal superimposition process.
  • Amplifier 130 is the length L SOA of the propagation direction of the coherent wave so as not to respond to electromagnetic wave of the first frequency band is made is adjusted. Further, the amplifier 130 is manufactured by adjusting the pad size and length L SOA of the electrodes in advance so that the control signal superimposition processing can be suitably executed.
  • Making the control signal superimposition process suitable for execution means specifically making the amplifier 130 so as to have a frequency characteristic suitable for executing the control signal superimposition process.
  • Coherent source 110 may be an output if any configuration unmodulated coherent wave but, for example, in the propagation direction of the coherent so as to allow direct modulation by the high frequency wave length L ACT and the electrode
  • the pad size may be adjusted.
  • the transmitter 1 shown in FIG. 3 is a transmitter 1 having a structure in which the coherent wave source 110, the modulator 120, and the amplifier 130 are embedded in the same substrate 190.
  • a coherent wave source 110, a modulator 120, and an amplifier 130 may be formed on the substrate 190 by using a ridge structure or a high mesa ridge structure.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the configuration of the transmission system 100 according to the first embodiment.
  • the transmission system 100 includes a transmitter 1 and a control device 2.
  • the control device 2 controls the operation of the transmitter 1.
  • the control device 2 executes a bias application process, a main signal superimposition control process, and a control signal superimposition control process.
  • the bias application process is a process of applying a bias current to the coherent wave source 110.
  • the main signal superimposition control process is a process for controlling the execution of the main signal superimposition process by the transmitter 1.
  • the control signal superimposition control process is a process of controlling the execution of the control signal superimposition process by the transmitter 1.
  • the control device 2 includes a processor 91 such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory 92, includes a control unit 20, and executes a program.
  • the control device 2 functions as a device including a control unit 20, a communication unit 21, a storage unit 22, a user interface 23, a main signal superimposition control unit 24, a control signal superimposition control unit 25, and a wave source control unit 26 by executing a program.
  • the processor 91 reads the program stored in the storage unit 22, and stores the read program in the memory 92.
  • the control device 2 has the control unit 20, the communication unit 21, the storage unit 22, the user interface 23, the main signal superimposition control unit 24, and the control signal superimposition control unit. It functions as a device including 25 and a wave source control unit 26.
  • the control unit 20 controls the operation of each functional unit included in the control device 2.
  • the control unit 20 controls, for example, the operation of the communication unit 21.
  • the control unit 20 controls, for example, the operation of the main signal superimposition control unit 24.
  • the control unit 20 controls, for example, the operation of the control signal superimposition control unit 25.
  • the control unit 20 controls, for example, the operation of the wave source control unit 26.
  • the communication unit 21 includes a communication interface for connecting the control device 2 to the communication device 3.
  • the communication device 3 is a device in which the sender 901 inputs the transmitted information.
  • the communication device 3 is, for example, a personal computer.
  • the communication device 3 may be, for example, a smartphone.
  • the communication unit 21 acquires the transmitted information input to the communication device 3.
  • the communication unit 21 may be configured to include a communication interface for connecting to an external device (hereinafter, referred to as “management information transmission source device”) that transmits management information. In such a case, the communication unit 21 acquires the management information transmitted by the management information transmission source device.
  • the management information transmission source device is, for example, a personal computer or a server.
  • the storage unit 22 is configured by using a storage device such as a magnetic hard disk device or a semiconductor storage device.
  • the storage unit 22 stores various information related to the control device 2.
  • the storage unit 22 stores, for example, a program for controlling the operation of each functional unit included in the control device 2 in advance.
  • the storage unit 22 stores management information.
  • the management information stored in the storage unit 22 may be stored in the storage unit 22 in advance, or may be acquired from the management information transmission source device.
  • the user interface 23 includes an input unit 231 that receives input to the control device 2 and an output unit 232 that outputs various information about the control device 2.
  • the user interface 23 is, for example, a touch panel.
  • the input unit 231 receives an input to the control device 2.
  • the input unit 231 is an input terminal such as a mouse, a keyboard, or a touch panel.
  • the input unit 231 may be configured as an interface for connecting these input terminals to the own device, for example.
  • the output unit 232 is a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display.
  • the output unit 232 may be configured as, for example, an interface for connecting these display devices to its own device.
  • the output unit 232 outputs, for example, the information input to the input unit 231.
  • the transmitted information does not necessarily have to be input via the communication unit 21, and may be input by input to the input unit 231 by the sender 901.
  • the main signal superimposition control unit 24 executes the main signal superimposition control process.
  • the main signal superimposition control unit 24 specifically applies a main signal, which is an electric signal indicating the transmitted information input to the communication unit 21 or the input unit 231, to the application target.
  • the main signal is applied to the modulator 120. Further, the main signal superimposition control unit 24 controls the operation of the application target of the main signal.
  • the control signal superimposition control unit 25 executes the control signal superimposition control process.
  • the control signal superimposition control unit 25 specifically applies a control signal, which is an electric signal indicating management information, to the application target.
  • the control signal is applied to the amplifier 130. Further, the control signal superimposition control unit 25 controls the operation of the object to which the control signal is applied.
  • the wave source control unit 26 executes the bias application process. Specifically, the wave source control unit 26 applies a bias current to the application target in the bias application process. In the transmission system 100, the target of applying the bias current is the coherent wave source 110. Further, the wave source control unit 26 controls the operation of the target to which the bias current is applied.
  • the main signal superimposition control unit 24 performs the main signal superimposition control process
  • the control signal superimposition control unit 25 performs the control signal superimposition control process
  • the wave source control unit 26 performs the bias application process
  • the transmitted information is the communication unit 21 or the input unit 231. Starts at the timing entered in.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the control device 2 in the first embodiment.
  • the transmitted information is input to the communication unit 21 or the input unit 231 (step S101).
  • the wave source control unit 26 applies a bias current to the coherent wave source 110 (step S102).
  • the coherent wave source 110 to which the bias current is applied emits an unmodulated coherent wave (step S103).
  • an unmodulated coherent wave is incident on the modulator 120 (step S104).
  • the main signal superimposition control unit 24 applies the main signal to the modulator 120 (step S105).
  • the main signal superimposition processing is executed on the unmodulated coherent wave (step S106).
  • the unmodulated coherent wave after the main signal superimposition processing in step S106 is the first modulated coherent wave.
  • the modulator 120 emits a first modulated coherent wave (step S107).
  • the first coherent wave is incident on the amplifier 130 (step S108).
  • the control signal superimposition control unit 25 applies a control signal to the amplifier 130 (step S109).
  • the control signal superimposition processing is executed on the first modulated coherent wave (step S110).
  • the first modulated coherent wave after the control signal superimposition processing in step S110 is the second modulated coherent wave.
  • the number of photons is amplified when the control signal superimposition process in step S110 is executed.
  • the amplifier 130 emits a second modulated coherent wave (step S111).
  • the transmitter 1 of the first embodiment configured in this way modulates the coherent wave without superimposing the main signal and the control signal. Therefore, the transmitter 1 can suppress the deterioration of the SNR of the signal in the communication using the electromagnetic wave as a carrier wave.
  • the main signal is a signal that has passed through the main signal filter
  • the noise component of the main signal is suppressed, so that the transmitter 1 has an SNR in communication as compared with the case where the main signal does not pass through the main signal filter. Deterioration can be further suppressed.
  • control signal is a signal that has passed through the control signal filter
  • the noise component of the control signal is suppressed, so that the transmitter 1 has an SNR in communication as compared with the case where the control signal does not pass through the control signal filter. Deterioration can be further suppressed.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the transmission system 100a of the second embodiment.
  • the transmission system 100a differs from the transmission system 100 in that the transmitter 1a is provided in place of the transmitter 1.
  • the transmitter 1a is different from the transmitter 1 in that the amplifier 130 is not provided, the coherent wave source 110a is provided in place of the coherent wave source 110, and the modulator 120a is provided in place of the modulator 120.
  • those having the same functions as the functional units included in the transmission system 100 will be designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 or 4, and the description thereof will be omitted.
  • the coherent wave source 110a has a point where not only the bias current but also the main signal is applied and a point where the first modulated coherent wave is generated by executing the main signal superimposition processing in the state where the bias current is applied. Different from.
  • the coherent wave source 110a emits a first modulated coherent wave.
  • the coherent wave source 110a may be any coherent wave source 110a as long as it can generate the first modulated coherent wave by executing the main signal superimposition processing in a state where the bias current is applied.
  • the coherent wave source 110a is, for example, a semiconductor laser.
  • the modulator 120a is different from the modulator 120 in that a control signal is applied instead of the main signal and a control signal superimposition process is executed instead of the main signal superimposition process.
  • the first modulated coherent wave is incident on the modulator 120a.
  • the modulator 120a generates a second modulated coherent wave by executing a control signal superimposition process on the incident first modulated coherent wave.
  • the modulator 120a generates a second modulated coherent wave by modulating the incident first modulated coherent wave with the control signal in the control signal superimposition process.
  • the modulator 120a emits a second modulated coherent wave.
  • the modulator 120a may be any as long as it can execute the control signal superimposition processing on the first modulated coherent wave.
  • the modulator 120a may be, for example, a Machzenda type modulator, an electric field absorption type modulator, or an SOA. Further, the modulator 120a may be integrated on the same substrate (such as an indium phosphide substrate) as the coherent wave source.
  • the operation of the transmitter 1a is controlled by the control device 2.
  • the target of application of the main signal by the main signal superimposition control unit 24 is the coherent wave source 110a.
  • the target to which the control signal is applied by the control signal superimposition control unit 25 is the modulator 120a.
  • a control signal filter through which only the electric signal in the second frequency band is transmitted may be used as the control signal filter.
  • control signal filter through which only the electric signal in the second frequency band is transmitted is a bandpass filter through which only the electric signal in the second frequency band is transmitted.
  • a control signal that has passed through the control signal filter is applied to the modulator 120a.
  • the modulator 120a is manufactured so that the frequency response characteristic of the modulator 120a does not transmit the electric signal on the high frequency side of the second frequency band. You may. Even in such a case, the noise component of the control signal is reduced.
  • the transmitter 1a of the second embodiment configured in this way modulates the coherent wave without superimposing the main signal and the control signal. Therefore, the transmitter 1a can suppress the deterioration of the SNR of the signal in the communication using the electromagnetic wave as the carrier wave.
  • control signal is a signal that has passed through the control signal filter
  • the noise component of the control signal is suppressed, so that the transmitter 1a has an SNR in communication as compared with the case where the control signal does not pass through the control signal filter. Deterioration can be further suppressed.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the transmission system 100b of the third embodiment.
  • the transmission system 100b is different from the transmission system 100 in that the transmitter 1b is provided in place of the transmitter 1.
  • the transmitter 1b is different from the transmitter 1 in that the amplifier 130 is not provided, the coherent wave source 110b is provided in place of the coherent wave source 110, and the modulator 120b is provided in place of the modulator 120.
  • those having the same functions as the functional units included in the transmission system 100 will be designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 or 4, and the description thereof will be omitted.
  • the coherent wave source 110b generates a third modulated coherent wave by executing a control signal superimposition process in a state where a bias current is applied.
  • the coherent wave source 110b emits a third modulated coherent wave.
  • the coherent wave source 110b may be any coherent wave source 110b as long as it can generate a third modulated coherent wave by executing the control signal superimposition processing in a state where the bias current is applied.
  • the coherent wave source 110b is, for example, a semiconductor laser.
  • a control signal filter through which only the electric signal in the second frequency band is transmitted may be used as the control signal filter.
  • control signal filter through which only the electric signal in the second frequency band is transmitted is a bandpass filter through which only the electric signal in the second frequency band is transmitted.
  • a control signal that has passed through the control signal filter is applied to the coherent wave source 110b.
  • the coherent wave source 110b is manufactured so that the frequency response characteristic of the coherent wave source 110b does not transmit the electric signal on the higher frequency side than the second frequency band. May be done. Even in such a case, the noise component of the control signal is reduced.
  • Graph G3 of FIG. 7 shows an example of the distribution of the amplitude shown by the frequency spectrum of the third modulated coherent wave on the frequency axis.
  • the third modulated coherent wave is a coherent wave having a frequency component of the second frequency band and a frequency component of an unmodulated frequency, and is a coherent wave having a frequency component of substantially 0 at other frequencies.
  • the modulator 120b is different from the modulator 120 in that the main signal superimposition processing is executed on the third modulated coherent wave instead of the unmodulated coherent wave.
  • a third modulated coherent wave is incident on the modulator 120b.
  • the modulator 120b generates a second modulated coherent wave by executing a main signal superimposition process on the incident third modulated coherent wave.
  • the modulator 120b generates a second modulated coherent wave by modulating the incident third modulated coherent wave with the main signal in the main signal superimposition process.
  • the modulator 120b emits a second modulated coherent wave source.
  • the modulator 120b may be any as long as it can execute the main signal superimposition processing on the third modulation coherent wave source.
  • the modulator 120b may be, for example, a Machzenda type modulator, an electric field absorption type modulator, or an SOA.
  • the modulator 120b may be integrated on the same substrate (such as an indium phosphide substrate) as the coherent wave source.
  • the operation of the transmitter 1b is controlled by the control device 2.
  • the target of application of the main signal by the main signal superimposition control unit 24 is the modulator 120b.
  • the object to which the control signal is applied by the control signal superimposition control unit 25 is the coherent wave source 110b.
  • the transmitter 1b of the third embodiment configured in this way modulates the coherent wave without superimposing the main signal and the control signal. Therefore, the transmitter 1b can suppress the deterioration of the SNR of the signal in the communication using the electromagnetic wave as a carrier wave.
  • control signal is a signal that has passed through the control signal filter
  • the noise component of the control signal is suppressed, so that the transmitter 1b has an SNR in communication as compared with the case where the control signal does not pass through the control signal filter. Deterioration can be further suppressed.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the functional configuration of the transmission system 100c of the fourth embodiment.
  • the transmission system 100c is different from the transmission system 100 in that the control device 2c is provided in place of the control device 2 and the transmitter 1c is provided in place of the transmitter 1.
  • the control device 2c is different from the control device 2 in that the control signal superimposition control unit 25c is provided in place of the control signal superimposition control unit 25.
  • the transmitter 1c is different from the transmitter 1 in that it includes an amplifier 130c instead of the amplifier 130 and that it includes a temperature control unit 140.
  • those having the same functions as the respective functional units included in the transmission system 100c are designated by the same reference numerals as those in FIG. 4, and the description thereof will be omitted.
  • the amplifier 130c is SOA.
  • the amplifier 130c differs from the amplifier 130 in that not only the control signal but also the burst signal is applied.
  • the burst signal is a signal for switching the emission of the second modulated coherent wave by the amplifier 130c on and off. Turning on the emission of the second modulated coherent wave means emitting the second modulated coherent wave. Turning off the emission of the second modulated coherent wave means that the second modulated coherent wave is not emitted.
  • the burst signal is the reverse bias current applied to the amplifier 130c.
  • the amplifier 130c to which the reverse bias current is applied absorbs the incident first modulated coherent wave. Therefore, the second modulated coherent wave is not emitted from the amplifier 130c during the period when the reverse bias current (that is, the burst signal) is applied.
  • the timing for switching the emission of the second modulated coherent wave on and off may be a predetermined timing, or is instructed by the transmitter 901 via the communication unit 21 or the input unit 231. It may be timing.
  • the period for switching the emission of the second modulated coherent wave on and off using the burst signal is a period in which the frequency does not overlap with the first frequency band or the second frequency band and is different from the unmodulated frequency. Any cycle may be used as long as it is available.
  • the period for switching the emission of the second modulated coherent wave on and off using the burst signal is a period having a frequency lower than that of the second frequency band.
  • the temperature control unit 140 adjusts the temperature of the coherent wave source 110.
  • the temperature control unit 140 is, for example, a Perche element.
  • the temperature control unit 140 adjusts the temperatures of the coherent wave source 110, the modulator 120, and the amplifier 130 to suppress changes caused by temperature changes in the oscillation wavelength (that is, the wavelength of the unmodulated coherent wave). Further, the temperature control unit 140 adjusts the temperatures of the coherent wave source 110, the modulator 120, and the amplifier 130, so that the second modulation unit 140 is caused by the temperature change that occurs at the timing of switching the emission of the second modulated coherent wave on and off. Suppresses changes in the frequency of modulated coherent waves.
  • the change due to the temperature change of the oscillation wavelength is, for example, 0.1 nm / K in the DFB laser and the DBR laser.
  • the temperature control unit 140 may control the temperature of the substrate 190 so as to oscillate at a desired wavelength.
  • the control signal superimposition control unit 25c is different from the control signal superimposition control unit 25 in that not only the control signal but also the burst signal is applied to the amplifier 130 in addition to the control signal. Further, the control signal superimposition control unit 25c controls the operation of the amplifier 130c.
  • the transmission system 100c of the fourth embodiment configured in this way modulates the coherent wave without superimposing the main signal and the control signal. Therefore, the transmission system 100c can suppress the deterioration of the SNR of the signal in the communication using the electromagnetic wave as a carrier wave.
  • the transmission system 100c of the fourth embodiment configured in this way switches on and off the emission of the second modulated coherent wave by the transmitter 1c using the burst signal.
  • the burst signal is a signal applied to the amplifier 130c and does not affect the operation of the coherent wave source 110.
  • the coherent wave source 110 is supplied with the coherent wave source 110 even when the emission of the second modulated coherent wave is off (that is, not emitted).
  • a bias current may be applied. That is, when controlling the on / off of the emission of the second modulated coherent wave by using the burst signal, it is necessary to stop the generation of the coherent wave by the coherent wave source 110 even when the second modulated coherent wave is not emitted. No.
  • the oscillation wavelength of the coherent wave source 110 may change each time the switching is performed.
  • the transmission system 100c of the fourth embodiment it is not necessary to change the operation of the coherent wave source 110 in order to switch the emission of the second modulated coherent wave on and off. Therefore, the transmission system 100c of the fourth embodiment can reduce the frequency with which the oscillation wavelength of the coherent wave source 110 changes each time the switching is performed.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an application example of the transmission system 100 to 100c.
  • an application example of the transmission systems 100 to 100c will be described by taking the transmission system 100 of the first embodiment as an example.
  • FIG. 9 is a diagram showing a functional configuration of a communication system 200, which is an application example of the transmission system 100 of the embodiment.
  • the communication system 200 includes subscriber devices 400-1 to 400-N (N is an integer of 2 or more), an optical gateway 500, and an optical gateway control function unit 600.
  • the subscriber devices 400-1 to 400-N and the management control function unit include a transmission system 100.
  • the subscriber devices 400-1 to 400-N are communication terminals used when the subscriber transmits the transmitted information.
  • the subscriber devices 400-1 to 400-N emit an optical signal that carries the transmitted information.
  • the optical signal emitted by the subscriber devices 400-1 to 400-N is a second modulated coherent wave.
  • the subscriber device 400-1 is connected to the first optical switch 510 mounted on the optical gateway 500 via an optical fiber.
  • the subscriber device (that is, the subscriber device 400-1) newly connected to the first optical switch 510 is connected to the management control function unit 620 via the optical gateway 500. Details of the optical gateway 500, the first optical switch 510, and the management control function unit 620 will be described later.
  • the subscriber can input information indicating a new communication partner by the subscriber device 400-1 (hereinafter referred to as "communication reservation information") to the subscriber device 400-1.
  • the communication reservation information may be registered in the optical gateway control function unit 600 in advance. Details of the optical gateway control function unit 600 will be described later.
  • the input communication reservation information is included in a part of the information indicated by the control signal in the control device 2, and is used for controlling the control signal superimposition processing. Therefore, the optical signal emitted by the subscriber device 400-1 carries the communication reservation information.
  • the subscriber device 400-1 also transmits information about the subscriber device 400-1 (or the subscriber) as a control signal (that is, as management information) to the management control function unit 620.
  • the information about the subscriber device 400-1 (or the subscriber) is, for example, an identifier indicating a name or a unique user.
  • the subscriber device 400-1 having the optimum wavelength for connecting the subscriber device 400-1 to the communication partner of the subscriber device 400-1 (for example, the subscriber device 400-2) Information related to the control of the (hereinafter referred to as "control information") is determined.
  • the optical gateway control function unit 600 transmits the determined control information to the subscriber device 400-1 as a control signal via the transmission system 100 included in the management control function unit 620.
  • the subscriber device 400-1 receives the control information transmitted from the management control function unit 620, and sets the transmission system 100 so as to oscillate at the wavelength indicated by the control information.
  • the optical gateway 500 uses the optical switch control function unit 610 in the optical gateway control function unit 600 to connect the route of the first optical switch 510 to which the subscriber device 400-1 is connected to a predetermined condition from the route being connected. You will be instructed to switch to another route that meets the requirements. Another route satisfying a predetermined condition is, for example, a route connecting the subscriber device 400-1 and the communication partner of the subscriber device 400-1. The route switching is, for example, switching from a solid line to a dotted line. According to the instruction to switch the route received by the optical gateway 500, the first optical switch 510 switches the route to the instructed route.
  • the switching speed condition is a condition that the time required for the first optical switch 510 to switch the route is sufficiently faster than the time required for switching the wavelength of the transmission system 100 in the subscriber device 400-1.
  • the communication partner of the subscriber device 400-1 is, for example, a communication service provider (or another subscriber device) at a distance.
  • the optical gateway 500 is connected to the optical gateway 501.
  • the installation location of the optical gateway 501 is different from that of the optical gateway 500.
  • the optical gateway 501 is different from the optical gateway 500 in that it is connected to the optical gateway control function unit 601 instead of the optical gateway control function unit 600.
  • the installation location and connection destination of the optical gateway 501 are different from those of the optical gateway 500, the optical gateway 501 has the same functions as the optical gateway 500.
  • the installation location of the optical gateway control function unit 601 is different from that of the optical gateway control function unit 600.
  • the optical gateway control function unit 601 differs from the optical gateway control function unit 600 in that it is connected to the optical gateway 501 instead of the optical gateway 500.
  • the installation location and the connection destination of the optical gateway control function unit 601 are different from those of the optical gateway control function unit 600, the functions of the optical gateway control function unit 601 are the same as those of the optical gateway control function unit 600.
  • the optical gateway control function unit 600 and the optical gateway control function unit 601 communicate with each other and exchange information (identifier, wavelength used, etc.) about the subscriber device connected to each optical gateway control function unit 600. do.
  • the optical gateway 500 includes a first optical switch 510, a second optical switch 520, and a monitoring function unit 530.
  • the first optical switch 510 is an optical switch that changes the communication destination of the subscriber device 400.
  • the second optical switch 520 is an optical switch that controls communication between the subscriber device 400 and the monitoring function unit 530.
  • the monitoring function unit 530 includes a processor 93 such as a CPU and a memory 94, and executes a program.
  • the monitoring function unit 530 acquires the information indicated by the control signal in each subscriber device 400 by executing the program. Based on the acquired control signal, the monitoring function unit 530 acquires information indicating a communication destination with which the acquisition source subscriber device 400 communicates at the next timing.
  • the monitoring function unit 530 controls the second optical switch 520, and determines the subscriber device to be monitored from the subscriber devices 400-1 to 400-N. By monitoring the communication of the subscriber device to be monitored, the monitoring function unit 530 can not only monitor the status but also detect a failure or the like. Further, the monitoring function unit 530 monitors the control signal transmitted by the subscriber device to be monitored and reads the information of the next communication partner to acquire the next communication partner information in advance.
  • monitoring function unit 530 controls the connection between the subscriber device to be monitored and the management control function unit 620 by executing the program.
  • the optical gateway control function unit 600 manages communication between subscriber devices.
  • the optical gateway control function unit 600 includes an optical switch control function unit 610 and a management control function unit 620.
  • the optical switch control function unit 610 includes a processor 95 such as a CPU and a memory 96, and executes a program.
  • the optical switch control function unit 610 controls the operations of the first optical switch 510 and the second optical switch 520 by executing a program.
  • the management control function unit 620 includes a processor 97 such as a CPU and a memory 98, and executes a program.
  • the monitoring function unit 530 controls the operation of each function unit included in the communication system 200 by executing a program.
  • the management control function unit 620 controls the operation of the optical switch control function unit 610, for example.
  • the management control function unit 620 controls the operation of the monitoring function unit 530, for example.
  • the management control function unit 620 manages the frequency band of the carrier wave of the optical signal emitted by the subscriber devices 400-1 to 400-N.
  • FIG. 10 is a first flowchart showing an example of a processing flow executed by the communication system 200 of the application example.
  • target subscriber device the subscriber devices 400-1 (hereinafter referred to as "target subscriber device") of the subscriber devices 400-1 to 400-N provided in the communication system 200. The operation of is explained.
  • step S201 An instruction to start communication with the first communication destination (hereinafter referred to as "first communication destination") is input to the target subscriber device (step S201).
  • the input is performed to, for example, the input unit 231.
  • the target subscriber device transmits management information to the management control function unit 620 via the first optical switch 510 (step S202).
  • the management information in step S202 includes communication start information and communication destination information.
  • the communication start information is information indicating that the communication start instruction has been input to the own device (target subscriber device).
  • the management control function unit 620 determines the wavelength used for communication between the target subscriber device and the first communication destination based on the acquired management information (step S203).
  • the wavelength corresponding to the first communication destination is set in the target subscriber device (step S204).
  • Setting the wavelength means that the frequency of the carrier wave of the optical signal emitted by the target subscriber device is determined.
  • the management control function unit 620 controls the optical switch control function unit 610 to switch the first optical switch 510 so that the target subscriber device and the first communication destination are connected (step S205). ).
  • communication between the target subscriber device and the first communication destination is started (step S206).
  • FIG. 11 is a second flowchart showing an example of the flow of processing executed by the communication system 200 of the application example.
  • the processing flow shown in FIG. 11 is an example of a processing flow in which execution is started when the target subscriber device is already communicating. More specifically, the processing flow shown in FIG. 11 is an example of a processing flow in which execution is started while the target subscriber device is communicating with the first communication destination.
  • step S301 communication reservation information indicating the next communication destination (hereinafter referred to as "second communication destination") is input to the target subscriber device (step S301).
  • the monitoring function unit 530 acquires the communication reservation information included in the optical signal by acquiring a part of the optical signal emitted by the target subscriber device via the second optical switch (step S302).
  • the monitoring function unit 530 switches the first optical switch 510 to reconnect between the subscriber device and the management control function unit 620.
  • Step S303 the wavelength corresponding to the second communication destination is set in the target subscriber device.
  • step S304 the management control function unit 620 controls the optical switch control function unit 610 to switch the first optical switch 510 so that the target subscriber device and the second communication destination are connected.
  • step S306 communication between the target subscriber device and the second communication destination is started (step S306).
  • the coherent wave source 110, the modulator 120, and the amplifier 130 do not necessarily have to be located on the same substrate. However, when at least one part of the coherent wave source 110, the modulator 120, and the amplifier 130 is located on the same substrate, the transmitter 1 can be produced monolithically. In the case of monolithic production, the effect is that the number of processes required for production is reduced as compared with a non-monolithic production method such as a hybrid. Further, in the case of monolithic production, there is an effect that the transmitter 1 can be miniaturized.
  • the modulator 120 is an example of a modulated wave generator.
  • the amplifier 130 is an example of a modulator.
  • the modulator 120 is an example of a modulated wave generator
  • the first modulated coherent wave is an example of an intermediate wave.
  • the coherent wave source 110a is an example of a modulated wave generator.
  • the modulator 120a is an example of a modulation unit.
  • the coherent wave source 110a is an example of a modulated wave generator
  • the first modulated coherent wave is an example of an intermediate wave.
  • the coherent wave source 110b is an example of a modulated wave generation unit.
  • the modulator 120b is an example of a modulation unit.
  • the coherent wave source 110b is an example of a modulated wave generator
  • the third modulated coherent wave is an example of an intermediate wave.
  • the amplifier 130c is an example of a modulation unit.
  • the amplifier 130c is an example of a burst unit.
  • the optical gateway control function unit 600 is an example of the control function unit.
  • the main signal filter 201 and the control signal filter 202 are not necessarily provided only in the transmission system, but may be provided in the transmission systems 100a to 100c.
  • All or part of the functions of the control devices 2 and 2c, the optical gateway 500, and the optical gateway control function unit 600 are ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable). It may be realized by using hardware such as GateArray).
  • the program may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • the program may be transmitted over a telecommunication line.
  • Output unit 91, 93, 95, 97 ... Processor, 92, 94, 96, 98 ... Memory, 200 ... Communication system, 400-1 to 400-N ... Subscriber device, 500, 501 ... Optical gateway, 510 ... 1st optical switch, 520 ... 2nd optical switch, 530 ... Monitoring function unit, 600, 601 ... Optical gateway control function unit, 610 ... Optical switch control function unit, 620 ... Management control function unit, 901 ... Sender

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Abstract

本発明の一態様は、送信する被送信情報を示す主信号と前記被送信情報の送信元と前記送信元の通信先との間の通信に関する情報である管理情報を示す制御信号との2つの信号のいずれか一方の信号の周波数成分が周波数スペクトルに重畳されたコヒーレント波である中間波を生成する変調波生成部と、前記主信号と前記制御信号との2つの信号のうち前記変調波生成部が生成した前記コヒーレント波の周波数スペクトルに周波数成分が重畳されていない信号によって前記中間波を変調する変調部と、を備え、前記主信号の周波数帯域と前記制御信号の周波数帯域とは互いに重複しない、送信システムである。

Description

送信システム、送信方法及び通信システム
 本発明は、送信システム、送信方法及び通信システムに関する。
 近年、動画ストリーミングやエレクトロニック・スポーツ等の大容量のデータを送受信する機会が増大している。このような大容量のデータの送受信を支える技術の1つが光通信の技術である。光通信では主信号と制御信号とを電気信号の状態で重畳し、重畳後の電気信号を光信号に変換し、変換後の光信号を送信先に送信する(非特許文献1)。
 なお、主信号とはユーザが送信したい情報そのものを示す信号であり、制御信号とは、通信波長や、光信号の光強度や、温度等の主信号を送信する際の状況に関する情報である。
 しかしながら、主信号と制御信号との重畳は、信号ミキサを用いて電気信号の状態で重畳される(図12参照)。そのため、信号ミキサは主信号の周波数帯と制御信号の周波数帯とを含む広い周波数帯で動作する必要があり、主信号の周波数と制御信号の周波数の間の通信に用いない周波数帯のノイズも一緒に重畳してしまう場合があった。その結果、光信号のSNR(Signal to Noise Ratio)が劣化してしまう場合があった。また、このような課題は光通信に限らずマイクロ波を用いた衛星通信等の電磁波を搬送波とする通信においても同様の課題であった。
 上記事情に鑑み、本発明は、電磁波を搬送波とする通信における信号のSNRの劣化を抑制する技術を提供することを目的としている。
 本発明の一態様は、送信する被送信情報を示す主信号と前記被送信情報の送信元と前記送信元の通信先との間の通信に関する情報である管理情報を示す制御信号との2つの信号のいずれか一方の信号の周波数成分が周波数スペクトルに重畳されたコヒーレント波である中間波を生成する変調波生成部と、前記主信号と前記制御信号との2つの信号のうち前記変調波生成部が生成した前記コヒーレント波の周波数スペクトルに周波数成分が重畳されていない信号によって前記中間波を変調する変調部と、を備え、前記主信号の周波数帯域と前記制御信号の周波数帯域とは互いに重複しない、送信システムである。
 本発明により、電磁波を搬送波とする通信における信号のSNRの劣化を抑制することができる。
第1実施形態の送信器の概要を説明する説明図。 第1実施形態の主信号フィルタ及び制御信号フィルタを示す図。 第1実施形態の送信器の鳥観図の一例を示す図。 第1実施形態における送信システムの構成の一例を説明する説明図。 第1実施形態における制御装置が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第2実施形態の送信システムを説明する説明図。 第3実施形態の送信システムを説明する説明図。 第4実施形態の送信システムの機能構成の一例を示す図。 送信システムの適用例の一例を示す図。 適用例の通信システムが実行する処理の流れの一例を示す第1のフローチャート。 適用例の通信システムが実行する処理の流れの一例を示す第2のフローチャート。 従来の通信システムを説明する説明図。
(第1実施形態)
 図1は、第1実施形態の送信器1の概要を説明する説明図である。送信器1は、送信者901が通信相手に伝達したい情報(以下「被送信情報」という。)を示す電磁波の信号を生成する。送信器1は、生成した電磁波の信号を出射する。出射された電磁波の信号は、光ファイバ等の伝送路に入射し伝送路中を伝搬する。
 送信器1は、コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130を備える。コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130は基板190上に位置する。
 コヒーレント波源110は、周波数が通信に用いる周波数帯域(以下「光通信周波数帯域」という。)内にある無変調で連続なコヒーレント波(以下「無変調コヒーレント波」という。)を生成する。コヒーレント波は、コヒーレントな電磁波である。そのため、コヒーレント波源110が生成する無変調コヒーレント波はパルス信号ではない。コヒーレント波は、例えばレーザである。コヒーレント波はメーザであってもよい。以下説明の簡単のため、コヒーレント波がレーザである場合を例に送信器1を説明する。
 コヒーレント波源110は、無変調コヒーレント波を生成可能であればどのようなものであってもよい。コヒーレント波源110は、例えば、半導体レーザである。半導体レーザは、DFB(Distributed Feedback)レーザであってもよいし、FP(Fabry-Perot)レーザであってもよいし、DBR(Distributed Bragg Reflector)レーザであってもよい。以下、説明の簡単のためコヒーレント波源110が半導体レーザである場合を例に、送信器1を説明する。
 コヒーレント波源110は、一定以上の電流であるバイアス電流が印加された場合に発振し、無変調コヒーレント波を出力する。コヒーレント波源110が出力した無変調コヒーレント波は変調器120に伝搬する。
 変調器120には、無変調コヒーレント波が入射する。また、変調器120は振幅又は位相が時間変化する電気信号(以下「変調器印加信号」という。)が主信号として印加される。主信号は被送信情報を変調器印加信号の振幅又は位相で表す。そのため、主信号は被送信情報を表す電気信号である。電気信号は、電圧の時間変化であってもよいし、電流の時間変化であってもよい。
 変調器120は、主信号重畳処理を実行する。主信号重畳処理は、波形に主信号の波形が重畳されたコヒーレント波を生成する処理である。より具体的には、主信号重畳処理は、周波数スペクトルに主信号の周波数成分が重畳されたコヒーレント波を生成する処理である。変調器120は主信号重畳処理の実行により、無変調コヒーレント波の波形に主信号の波形を重畳したコヒーレント波(以下「第1変調コヒーレント波」という。)を生成する。
 第1変調コヒーレント波は主信号の波形が重畳されたコヒーレント波であるため、主信号の周波数帯域(以下「第1周波数帯域」という。)に周波数成分を有する。また、第1変調コヒーレント波は、主信号の波形が重畳されたコヒーレント波であるため、被送信情報を伝達する電磁波信号である。電磁波信号は、搬送波が電磁波の信号である。電磁波信号は、例えば光信号である。変調器120は、第1変調コヒーレント波を出射する。変調器120が出射した第1変調コヒーレント波は、増幅器130に伝搬する。
 図1のグラフG1は、第1変調コヒーレント波の周波数スペクトルが示す振幅の周波数軸上の分布の一例を示す。第1周波数帯域は、無変調コヒーレント波の周波数(以下「無変調周波数」という。)よりも低い。第1周波数帯域は、例えば、10GHz以上の帯域であって無変調周波数未満の帯域である。
 変調器120が実行する主信号重畳処理について具体的に説明する。変調器120は、無変調コヒーレント波を主信号で変調することで、第1変調コヒーレント波を生成する。無変調コヒーレント波が主信号で変調されることにより主信号の振幅又は位相の変化に応じた変調が無変調コヒーレント波に対して実行される。そのため、第1変調コヒーレント波は、主信号に含まれる周波数成分が無変調コヒーレント波の周波数スペクトルに重畳された周波数スペクトルを有する。
 変調器120は、主信号重畳処理を実行可能であればどのようなものであってもよい。変調器120として、例えば、マッハツェンダ型変調器や、電界吸収型変調器を用いてもよい。また、変調器120は、コヒーレント波源と同一基板上に作製(集積)できるものが望ましい。例えば、変調器120は、リン化インジウム基板上に作製された変調器などでも良い。
 なお、変調器120に印加される主信号は、周波数軸上の雑音成分を除去するフィルタ(以下「主信号フィルタ」という。)を透過した信号であってもよい。
 増幅器130には、第1変調コヒーレント波が入射する。増幅器130は振幅又は位相が時間変化する電気信号(以下「増幅器印加信号」という。)が制御信号として印加される。制御信号は管理情報を変調器印加信号の振幅又は位相で表す。そのため、制御信号は管理情報を表す電気信号である。管理情報は、被送信情報の送信元と被送信情報の送信元の通信先との間の通信に関する情報である。そのため管理情報は、例えば送信者901と通信相手との間の通信に関する情報である。管理情報は、例えば第1変調コヒーレント波の波長や、光強度や、送信器1の動作温度や、通信相手を示す情報である。管理情報は、例えば、送信される信号の伝送速度(ビットレート)や、変調方式(強度変調,位相変調,周波数変調など)や、次に接続をする予定の接続先情報であってもよい。
 増幅器130は、制御信号重畳処理を実行する。制御信号重畳処理は、波形に制御信号の波形が重畳されたコヒーレント波を生成する処理である。より具体的には、制御信号重畳処理は、周波数スペクトルに制御信号の周波数成分が重畳されたコヒーレント波を生成する処理である。増幅器130は制御信号重畳処理の実行により、第1変調コヒーレント波の波形に制御信号の波形を重畳したコヒーレント波(以下「第2変調コヒーレント波」という。)を生成する。増幅器130は、第2変調コヒーレント波を出射する。ただし、制御信号を送信する必要がない場合には、増幅器130に印加される増幅器印加信号は制御信号が重畳されていない一定値の電流であってもよい。
 第2変調コヒーレント波は制御信号の波形が重畳されたコヒーレント波であるため、制御信号の周波数帯域(以下「第2周波数帯域」という。)に周波数成分を有する。第2周波数帯域は、第1周波数帯域に重複しない周波数帯域である。
 ところで、第1周波数帯域と第2周波数帯域とは異なる周波数帯域であるため、制御信号重畳処理によって第1変調コヒーレント波が有する被送信情報が失われることは無い。そのため、制御信号の波形が重畳された第1変調コヒーレント波である第2変調コヒーレント波は、被送信情報と管理情報とを示す光信号である。
 図1のグラフG2は、第2変調コヒーレント波の周波数スペクトルが示す振幅の周波数軸上の分布の一例を示す。第2周波数帯域は無変調周波数よりも低い。第2周波数帯域は、例えばグラフG2に示すように第1周波数帯域よりも低い。第2周波数帯域は例えば1MHz未満の帯域である。
 第1周波数帯域と第2周波数帯域とは互いに重複しない周波数帯域であるため、第1種波数帯域と第2周波数帯域との間には、第1種波数帯域又は第2周波数帯域ではない周波数帯域(以下「無通信帯域」という。)が存在する。送信器1は主信号重畳処理及び制御信号重畳処理を実行するため、第2変調コヒーレント波の無通信帯域のスペクトル成分の大きさは略0である。このことは、第2変調コヒーレント波が有する無通信帯域におけるノイズが略0であることを意味する。
 増幅器130が実行する制御信号重畳処理についてより具体的に説明する。制御信号重畳処理において増幅器130は、制御信号の振幅及び位相のいずれか一方又は両方に応じた増幅率で第1変調コヒーレント波を増幅する。増幅器130による増幅により第1変調コヒーレント波の周波数スペクトルに制御信号の周波数成分が重畳される。
 増幅器130は、制御信号重畳処理を実行可能であればどのようなものであってもよい。増幅器130は、例えば、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)である。
なお、増幅器130に印加される制御信号は、周波数軸上の雑音成分を除去するフィルタ(以下「制御信号フィルタ」という。)を透過した信号であってもよい。
 以下、説明の簡単のため、コヒーレント波源110が半導体レーザであり、変調器120が電界吸収型変調器であり、増幅器130がSOAである場合を例に送信器1を説明する。
 図2は、第1実施形態における主信号フィルタ及び制御信号フィルタを示す図である。
 図2における主信号フィルタ201が主信号フィルタの一例であり、図2における制御信号フィルタ202が制御信号フィルタの一例である。主信号フィルタ201を透過した主信号は、周波数軸上の雑音成分が除去された状態で変調器120に印加される。制御信号フィルタ202を透過した制御信号は、周波数軸上の雑音成分が除去された状態で増幅器130に印加される。
 図3は、コヒーレント波源110が半導体レーザであり、変調器120が電界吸収型変調器であり、増幅器130がSOAである第1実施形態の送信器1の斜視図の一例を示す図である。変調器120は、主信号重畳処理を好適に実行可能なように予め電極のパッドサイズやコヒーレント波の伝搬方向の長さLEA等が調整されて作られたものである。主信号重畳処理が好適に実行されるように作るとは、具体的には主信号重畳処理の実行に好適な周波数特性を有するように変調器120を作ることである。
 増幅器130は、第1周波数帯域の電磁波に応答しないようにコヒーレント波の伝搬方向の長さLSOAが調整されて作られたものである。また、増幅器130は、制御信号重畳処理を好適に実行可能なように予め電極のパッドサイズや長さLSOA等が調整されて作られたものである。制御信号重畳処理が好適に実行されるように作るとは、具体的には制御信号重畳処理の実行に好適な周波数特性を有するように増幅器130を作ることである。
 コヒーレント波源110は、無変調コヒーレント波を出力可能であればどのような構成であってもよいが、例えば、高周波による直接変調が可能なようにコヒーレント波の伝搬方向の長さLACTと電極のパッドサイズとが調整されたものであってもよい。
 なお、図3に示す送信器1は、コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130が同一の基板190に埋め込まれた構造を有する送信器1である。しかしながら、送信器1は、リッジ構造や、ハイメサリッジ構造を用いてコヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130が基板190に形成されてもよい。
 図4は、第1実施形態における送信システム100の構成の一例を説明する説明図である。送信システム100は、送信器1及び制御装置2を備える。制御装置2は送信器1の動作を制御する。
 制御装置2は、バイアス印加処理、主信号重畳制御処理及び制御信号重畳制御処理を実行する。バイアス印加処理は、コヒーレント波源110にバイアス電流を印加する処理である。主信号重畳制御処理は送信器1による主信号重畳処理の実行を制御する処理である。制御信号重畳制御処理は送信器1による制御信号重畳処理の実行を制御する処理である。
 制御装置2は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ91とメモリ92とを備え制御部20を備え、プログラムを実行する。制御装置2は、プログラムの実行によって制御部20、通信部21、記憶部22、ユーザインタフェース23、主信号重畳制御部24、制御信号重畳制御部25及び波源制御部26を備える装置として機能する。
 より具体的には、制御装置2は、プロセッサ91が記憶部22に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ92に記憶させる。プロセッサ91が、メモリ92に記憶させたプログラムを実行することによって、制御装置2は、制御部20、通信部21、記憶部22、ユーザインタフェース23、主信号重畳制御部24、制御信号重畳制御部25及び波源制御部26を備える装置として機能する。
 制御部20は、制御装置2が備える各機能部の動作を制御する。制御部20は、例えば通信部21の動作を制御する。制御部20は、例えば主信号重畳制御部24の動作を制御する。制御部20は、例えば制御信号重畳制御部25の動作を制御する。制御部20は、例えば波源制御部26の動作を制御する。
 通信部21は、制御装置2を通信装置3に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信装置3は、送信者901が被送信情報を入力する装置である。通信装置3は、例えばパーソナルコンピュータである。通信装置3は、例えばスマートフォンであってもよい。通信部21は、通信装置3に入力された被送信情報を取得する。通信部21は、管理情報を送信する外部装置(以下「管理情報送信元装置」という。)に接続するための通信インタフェースを含んで構成されてもよい。このような場合、通信部21は、管理情報送信元装置が送信した管理情報を取得する。管理情報送信元装置は例えば、パーソナルコンピュータやサーバである。
 記憶部22は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部22は制御装置2に関する各種情報を記憶する。記憶部22は例えば、制御装置2が備える各機能部の動作を制御するプログラムを予め記憶する。記憶部22は、管理情報を記憶する。記憶部22が記憶する管理情報は、予め記憶部22に記憶されていてもよいし、管理情報送信元装置から取得されたものであってもよい。
 ユーザインタフェース23は、制御装置2に対する入力を受け付ける入力部231と制御装置2に関する各種情報を出力する出力部232とを備える。ユーザインタフェース23は、例えば、タッチパネルである。入力部231は、制御装置2に対する入力を受け付ける。入力部231は、例えばマウスやキーボード、タッチパネル等の入力端末である。入力部231は、例えば、これらの入力端末を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部232は、例えば液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示装置である。出力部232は、例えば、これらの表示装置を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部232は、例えば、入力部231に入力された情報を出力する。
 被送信情報は、必ずしも通信部21を介して入力される必要は無く、送信者901による入力部231への入力により入力されてもよい。
 主信号重畳制御部24は、主信号重畳制御処理を実行する。主信号重畳制御部24は、主信号重畳制御処理において具体的には、通信部21又は入力部231に入力された被送信情報を示す電気信号である主信号を印加対象に印加する。送信システム100において主信号の印加対象は変調器120である。また、主信号重畳制御部24は、主信号の印加対象の動作を制御する。
 制御信号重畳制御部25は、制御信号重畳制御処理を実行する。制御信号重畳制御部25は、制御信号重畳制御処理において具体的には、管理情報を示す電気信号である制御信号を印加対象に印加する。送信システム100において制御信号の印加対象は増幅器130である。また、制御信号重畳制御部25は、制御信号の印加対象の動作を制御する。
 波源制御部26は、バイアス印加処理を実行する。波源制御部26は、バイアス印加処理において具体的には、バイアス電流を印加対象に印加する。送信システム100においてバイアス電流の印加対象はコヒーレント波源110である。また、波源制御部26は、バイアス電流の印加対象の動作を制御する。
 主信号重畳制御部24は主信号重畳制御処理を、制御信号重畳制御部25は制御信号重畳制御処理を、波源制御部26はバイアス印加処理をそれぞれ、被送信情報が通信部21又は入力部231に入力されたタイミングで開始する。
 図5は、第1実施形態における制御装置2が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。通信部21又は入力部231に被送信情報が入力される(ステップS101)。次に、波源制御部26がコヒーレント波源110にバイアス電流を印加する(ステップS102)。次に、バイアス電流が印加されたコヒーレント波源110が無変調コヒーレント波を出射する(ステップS103)。次に、変調器120に無変調コヒーレント波が入射される(ステップS104)。次に、主信号重畳制御部24が変調器120に主信号を印加する(ステップS105)。主信号の印加によって無変調コヒーレント波に主信号重畳処理が実行される(ステップS106)。ステップS106による主信号重畳処理後の無変調コヒーレント波が第1変調コヒーレント波である。次に、変調器120が第1変調コヒーレント波を出射する(ステップS107)。
 次に、増幅器130に第1コヒーレント波が入射される(ステップS108)。次に、制御信号重畳制御部25が増幅器130に制御信号を印加する(ステップS109)。制御信号の印加によって第1変調コヒーレント波に制御信号重畳処理が実行される(ステップS110)。ステップS110による制御信号重畳処理後の第1変調コヒーレント波が第2変調コヒーレント波である。なお、ステップS110の制御信号重畳処理の実行時には光子数が増幅される。ステップS110の次に、増幅器130が、第2変調コヒーレント波を出射する(ステップS111)。
 このように構成された第1実施形態の送信器1は、主信号と制御信号とを重畳することなくコヒーレント波を変調する。そのため、送信器1は、電磁波を搬送波とする通信における信号のSNRの劣化を抑制することができる。
 なお、主信号が主信号フィルタを透過した信号である場合には、主信号の雑音成分が抑制されるため、主信号が主信号フィルタを透過しない場合に比べて、送信器1は通信におけるSNRの劣化をより抑制することができる。
 なお、制御信号が制御信号フィルタを透過した信号である場合には、制御信号の雑音成分が抑制されるため、制御信号が制御信号フィルタを透過しない場合に比べて、送信器1は通信におけるSNRの劣化をより抑制することができる。
(第2実施形態)
 図6は、第2実施形態の送信システム100aを説明する説明図である。送信システム100aは、送信器1に代えて送信器1aを備える点で送信システム100と異なる。送信器1aは、増幅器130を備えない点と、コヒーレント波源110に代えてコヒーレント波源110aを備える点と、変調器120に代えて変調器120aを備える点とで送信器1と異なる。以下、送信システム100が備える各機能部と同様の機能を有するものについては図1又は図4と同じ符号を付すことで説明を省略する。
 コヒーレント波源110aは、バイアス電流だけでなく主信号も印加される点と、バイアス電流が印加された状態で主信号重畳処理を実行することで第1変調コヒーレント波を生成する点とでコヒーレント波源110と異なる。コヒーレント波源110aは、第1変調コヒーレント波を出射する。コヒーレント波源110aは、バイアス電流が印加された状態で主信号重畳処理を実行することで第1変調コヒーレント波を生成可能であればどのようなものであってもよい。コヒーレント波源110aは、例えば、半導体レーザである。
 変調器120aは、主信号に代えて制御信号が印加される点と主信号重畳処理に代えて制御信号重畳処理を実行する点とで変調器120と異なる。変調器120aには、第1変調コヒーレント波が入射する。変調器120aは、入射した第1変調コヒーレント波に対して制御信号重畳処理を実行することで第2変調コヒーレント波を生成する。具体的には、変調器120aは制御信号重畳処理において、入射した第1変調コヒーレント波を制御信号によって変調することで第2変調コヒーレント波を生成する。
 変調器120aは、第2変調コヒーレント波を出射する。変調器120aは、第1変調コヒーレント波に対して制御信号重畳処理を実行可能であればどのようなものであってもよい。変調器120aは、例えば、マッハツェンダ型変調器であってもよいし、電界吸収型変調器であってもよいし、SOAであってもよい。さらには,変調器120aは、コヒーレント波源と同一基板(リン化インジウム基板など)上に集積されていてもよい。
 送信器1aの動作は制御装置2によって制御される。送信システム100aにおいて、主信号重畳制御部24による主信号の印加対象はコヒーレント波源110aである。送信システム100aにおいて、制御信号重畳制御部25による制御信号の印加対象は変調器120aである。変調器120aに制御信号を印加する際に、制御信号フィルタとして第2周波数帯域の電気信号のみが透過する制御信号フィルタを用いても良い。
 第2周波数帯域の電気信号のみが透過する制御信号フィルタは、具体的には、第2周波数帯域の電気信号のみが透過するバンドパスフィルタである。この場合、変調器120aには制御信号フィルタを透過した制御信号が印加される。
 また変調器120aを作製する際にその構造を制御することで、変調器120aの周波数応答特性が第2周波数帯域よりも高周波側の電気信号を透過しない特性であるように変調器120aが作製されてもよい。このような場合にも、制御信号が有する雑音成分が軽減される。
 このように構成された第2実施形態の送信器1aは、主信号と制御信号とを重畳することなくコヒーレント波を変調する。そのため、送信器1aは、電磁波を搬送波とする通信における信号のSNRの劣化を抑制することができる。
 なお、制御信号が制御信号フィルタを透過した信号である場合には、制御信号の雑音成分が抑制されるため、制御信号が制御信号フィルタを透過しない場合に比べて、送信器1aは通信におけるSNRの劣化をより抑制することができる。
(第3実施形態)
 図7は、第3実施形態の送信システム100bを説明する説明図である。送信システム100bは、送信器1に代えて送信器1bを備える点で送信システム100と異なる。送信器1bは、増幅器130を備えない点と、コヒーレント波源110に代えてコヒーレント波源110bを備える点と、変調器120に代えて変調器120bを備える点とで送信器1と異なる。以下、送信システム100が備える各機能部と同様の機能を有するものについては図1又は図4と同じ符号を付すことで説明を省略する。
 コヒーレント波源110bは、バイアス電流が印加された状態で制御信号重畳処理を実行することで第3変調コヒーレント波を生成する。コヒーレント波源110bは、第3変調コヒーレント波を出射する。コヒーレント波源110bは、バイアス電流が印加された状態で制御信号重畳処理を実行することで第3変調コヒーレント波を生成可能であればどのようなものであってもよい。コヒーレント波源110bは、例えば、半導体レーザである。コヒーレント波源110bに制御信号を印加する際に、制御信号フィルタとして、第2周波数帯域の電気信号のみが透過する制御信号フィルタを用いても良い。
 第2周波数帯域の電気信号のみが透過する制御信号フィルタは、具体的には、第2周波数帯域の電気信号のみが透過するバンドパスフィルタである。この場合、コヒーレント波源110bには制御信号フィルタを透過した制御信号が印加される。
 また、コヒーレント波源110bを作製する際にその構造を制御することで、コヒーレント波源110bの周波数応答特性が第2周波数帯域よりも高周波側の電気信号を透過しない特性であるようにコヒーレント波源110bが作製されてもよい。このような場合にも、制御信号が有する雑音成分が軽減される。
 図7のグラフG3は、第3変調コヒーレント波の周波数スペクトルが示す振幅の周波数軸上の分布の一例を示す。第3変調コヒーレント波は、第2周波数帯域の周波数成分と無変調周波数の周波数成分とを有するコヒーレント波であって他の周波数における周波数成分が略0のコヒーレント波である。
 変調器120bは、無変調コヒーレント波に代えて第3変調コヒーレント波に対して主信号重畳処理を実行する点で変調器120と異なる。変調器120bには、第3変調コヒーレント波が入射する。変調器120bは、入射した第3変調コヒーレント波に対して主信号重畳処理を実行することで第2変調コヒーレント波を生成する。具体的には、変調器120bは主信号重畳処理において、入射した第3変調コヒーレント波を主信号によって変調することで第2変調コヒーレント波を生成する。
 変調器120bは、第2変調コヒーレント波源を出射する。変調器120bは、第3変調コヒーレント波源に対して主信号重畳処理を実行可能であればどのようなものであってもよい。変調器120bは、例えば、マッハツェンダ型変調器であってもよいし、電界吸収型変調器であってもよいし、SOAであってもよい。さらには、変調器120bは、コヒーレント波源と同一基板(リン化インジウム基板など)上に集積されていてもよい。
 送信器1bの動作は制御装置2によって制御される。送信システム100bにおいて、主信号重畳制御部24による主信号の印加対象は変調器120bである。送信システム100bにおいて、制御信号重畳制御部25による制御信号の印加対象はコヒーレント波源110bである。
 このように構成された第3実施形態の送信器1bは、主信号と制御信号とを重畳することなくコヒーレント波を変調する。そのため、送信器1bは、電磁波を搬送波とする通信における信号のSNRの劣化を抑制することができる。
 なお、制御信号が制御信号フィルタを透過した信号である場合には、制御信号の雑音成分が抑制されるため、制御信号が制御信号フィルタを透過しない場合に比べて、送信器1bは通信におけるSNRの劣化をより抑制することができる。
(第4実施形態)
 図8は、第4実施形態の送信システム100cの機能構成の一例を示す図である。送信システム100cは、制御装置2に代えて制御装置2cを備える点と、送信器1に代えて送信器1cを備える点とで送信システム100と異なる。制御装置2cは制御信号重畳制御部25に代えて制御信号重畳制御部25cを備える点で制御装置2と異なる。送信器1cは、増幅器130に代えて増幅器130cを備える点と、温度制御部140を備える点とで送信器1と異なる。以下、送信システム100cが備える各機能部と同様の機能を有するものについては図4と同じ符号を付すことで説明を省略する。
 増幅器130cはSOAである。増幅器130cは、制御信号だけではなくバースト信号も印加される点で増幅器130と異なる。バースト信号は、増幅器130cによる第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを切り替えるための信号である。第2変調コヒーレント波の出射をオンするとは、第2変調コヒーレント波を出射すること意味する。第2変調コヒーレント波の出射をオフするとは、第2変調コヒーレント波を出射しないこと意味する。
 バースト信号は、増幅器130cに印加される逆バイアス電流である。逆バイアス電流が印加された増幅器130cは、入射した第1変調コヒーレント波を吸収する。そのため、逆バイアス電流(すなわちバースト信号)が印加されている期間は第2変調コヒーレント波が増幅器130cから出射されない。
 なお、第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを切り替えるタイミングは、予め定められた所定のタイミングであってもよいし、送信者901によって通信部21又は入力部231を介して指示されるタイミングであってもよい。
 バースト信号を用いて第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを切り替える周期は、周波数が第1周波数帯域又は第2周波数帯域に重複しない周波数であって無変調周波数とも異なる周波数である周期であればどのような周期であってもよい。例えば、バースト信号を用いて第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを切り替える周期は、第2周波数帯域よりも低い周波数の周期である。
 温度制御部140は、コヒーレント波源110の温度を調整する。温度制御部140は、例えばペルチェ素子である。温度制御部140は、コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130の温度を調整することで発振波長(すなわち無変調コヒーレント波の波長)の温度変化に起因する変化を抑制する。また、温度制御部140は、コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130の温度を調整することで、第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフの切り替えのタイミングで生じる温度変化に起因する第2変調コヒーレント波の周波数の変化を抑制する。なお、発振波長の温度変化に起因する変化は、例えば、DFBレーザやDBRレーザにおいては0.1nm/Kである。
 なお、温度制御部140は、所望の波長で発振するように基板190の温度を制御してもよい。
 制御信号重畳制御部25cは、制御信号だけでなく制御信号にくわえてバースト信号も増幅器130に印加する点で制御信号重畳制御部25と異なる。また、制御信号重畳制御部25cは、増幅器130cの動作を制御する。
 このように構成された第4実施形態の送信システム100cは、主信号と制御信号とを重畳することなくコヒーレント波を変調する。そのため、送信システム100cは、電磁波を搬送波とする通信における信号のSNRの劣化を抑制することができる。
 また、このように構成された第4実施形態の送信システム100cは、バースト信号を用いて送信器1cによる第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを切り替える。バースト信号は増幅器130cに印加される信号でありコヒーレント波源110の動作に影響を与えない。
 そのため、バースト信号を用いて第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを制御する場合、たとえ第2変調コヒーレント波の出射がオフ(すなわち出射しない)の時期であってもコヒーレント波源110にはバイアス電流が印加されていてもよい。すなわち、バースト信号を用いて第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを制御する場合、例え第2変調コヒーレント波を出射しない時期であってもコヒーレント波源110によるコヒーレント波の生成を止める必要がない。
 バイアス電流の印加をする又はしないといった処理によって第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとを切り替える場合、コヒーレント波源110における発振波長が切り替えのたびに変化してしまう場合がある。しかしながら、第4実施形態の送信システム100cであれば、第2変調コヒーレント波の出射のオンとオフとの切り替えを実行するために、コヒーレント波源110の動作を変更する必要が無い。そのため、第4実施形態の送信システム100cは、コヒーレント波源110における発振波長が切り替えのたびに変化してしまう頻度を軽減することができる。
(適用例)
 図9は、送信システム100~100cの適用例の一例を示す図である。以下、説明の簡単のため第1実施形態の送信システム100を例に、送信システム100~100cの適用例を説明する。
 図9は、実施形態の送信システム100の適用例である通信システム200の機能構成を示す図である。通信システム200は、加入者装置400-1~400-N(Nは2以上の整数)、光ゲートウェイ500及び光ゲートウェイ制御機能部600を備える。
 加入者装置400-1~400-N及び管理制御機能部は、送信システム100を備える。
 加入者装置400-1~400-Nは、加入者が被送信情報を送信する場合に使用する通信端末である。加入者装置400-1~400-Nは、被送信情報を搬送する光信号を出射する。加入者装置400-1~400-Nが出射する光信号は、第2変調コヒーレント波である。
 新たな加入者が、通信を行うために加入者装置400-1を新たにネットワーク接続するために、光ゲートウェイに初めて接続する場合について説明する。すなわち、以下、説明の簡単のため加入者装置400-1が通信先と通信を行う場合を例に通信システム200を説明する。
 加入者装置400-1は、光ファイバを介して光ゲートウェイ500に実装された第1光スイッチ510に接続される。新たに第1光スイッチ510に接続された加入者装置(すなわち加入者装置400-1)は、光ゲートウェイ500を介して管理制御機能部620に接続される。光ゲートウェイ500、第1光スイッチ510及び管理制御機能部620の詳細は後述する。
 加入者は、加入者装置400-1による新たな通信相手を示す情報(以下「通信予約情報」という。)を加入者装置400-1に入力することができる。なお、通信予約情報は、予め光ゲートウェイ制御機能部600に登録されていても良い。光ゲートウェイ制御機能部600の詳細は後述する。
 入力された通信予約情報は、制御装置2において制御信号が示す情報の一部に含まれ、制御信号重畳処理の制御に用いられる。そのため、加入者装置400-1が出射する光信号は通信予約情報を搬送する。また、加入者装置400-1は、加入者装置400-1(もしくは加入者)に関する情報も一緒に制御信号として(すなわち管理情報として)管理制御機能部620に送信する。なお、加入者装置400-1(もしくは加入者)に関する情報は、例えば、氏名や固有のユーザを示す識別子である。
 光ゲートウェイ制御機能部600は、加入者装置400-1が加入者装置400-1の通信相手(例えば、加入者装置400-2)に接続するために最適な波長等の加入者装置400-1の制御に関する情報(以下「制御情報」という。)を決定する。光ゲートウェイ制御機能部600は、管理制御機能部620が備える送信システム100を介して、決定した制御情報を、加入者装置400-1に対して、制御信号として送信する。加入者装置400-1は、管理制御機能部620から送信された制御情報を受信し、制御情報が示す波長で発振するように送信システム100を設定する。
 一方、光ゲートウェイ500は、光ゲートウェイ制御機能部600にある光スイッチ制御機能部610により、加入者装置400-1が接続されている第1光スイッチ510の経路を接続中の経路から所定の条件を満たす他の経路へ切り替えるように指示される。所定の条件を満たす他の経路は、例えば、加入者装置400-1と加入者装置400-1の通信相手とを接続する経路である。経路の切り替えは、例えば実線から点線に切り替える切り替えである。光ゲートウェイ500が受けた経路を切り替える指示にしたがい、第1光スイッチ510は経路を指示された経路に切り替える。
 なお切り替え速度条件が満たされる場合、第1光スイッチ510は送信システム100の波長が切り替わる時間だけ待ってから経路を切り替えるように動作することが望ましい。切り替え速度条件は、第1光スイッチ510が経路の切り替えに要する時間が加入者装置400-1内の送信システム100の波長の切り替えに要する時間よりも十分に早いという条件である。
 加入者装置400-1の通信相手は、例えば距離の離れた通信サービス提供者(もしくは、別のある加入者装置)である。このような場合、光ゲートウェイ500は光ゲートウェイ501に接続されている。光ゲートウェイ501は、設置場所が光ゲートウェイ500と異なる。光ゲートウェイ501は、光ゲートウェイ制御機能部600に代えて光ゲートウェイ制御機能部601に接続される点で光ゲートウェイ500と異なる。光ゲートウェイ501は、設置場所と接続先とが光ゲートウェイ500と異なるものの、有する機能は光ゲートウェイ500と同様である。
 光ゲートウェイ制御機能部601は、設置場所が光ゲートウェイ制御機能部600と異なる。光ゲートウェイ制御機能部601は、光ゲートウェイ500に代えて光ゲートウェイ501に接続される点で光ゲートウェイ制御機能部600と異なる。光ゲートウェイ制御機能部601は、設置場所と接続先とが光ゲートウェイ制御機能部600と異なるものの、有する機能は光ゲートウェイ制御機能部600と同様である。
 光ゲートウェイ制御機能部600と光ゲートウェイ制御機能部601とは、互いに通信を行い、各光ゲートウェイ制御機能部600に接続されている加入者装置に関する情報(識別子や使用している波長など)をやり取りする。
 光ゲートウェイ500は、第1光スイッチ510、第2光スイッチ520及び監視機能部530を備える。第1光スイッチ510は、加入者装置400の通信先を変更する光スイッチである。第2光スイッチ520は、加入者装置400と監視機能部530との間の通信を制御する光スイッチである。
 監視機能部530はCPU等のプロセッサ93やメモリ94を備えプログラムを実行する。監視機能部530はプログラムの実行により、各加入者装置400における制御信号が示す情報を取得する。監視機能部530は取得した制御信号に基づき、取得元の加入者装置400が次のタイミングで通信する通信先を示す情報を取得する。
 監視機能部530は第2光スイッチ520を制御し、加入者装置400-1~400-Nのうち監視する対象の加入者装置を決定する。監視機能部530は監視対象の加入者装置の通信を監視することで、状態を監視するだけでなく、故障等を検知することができる。さらに、監視機能部530は、監視対象の加入者装置が送信する制御信号を監視し、次の通信相手の情報を読み取ることで、次の通信相手情報を事前に取得する。
 また監視機能部530はプログラムの実行により、監視対象の加入者装置と管理制御機能部620との間の接続を制御する。
 光ゲートウェイ制御機能部600は、加入者装置間の通信を管理する。光ゲートウェイ制御機能部600は、光スイッチ制御機能部610及び管理制御機能部620を備える。光スイッチ制御機能部610はCPU等のプロセッサ95やメモリ96を備えプログラムを実行する。光スイッチ制御機能部610はプログラムの実行により、第1光スイッチ510及び第2光スイッチ520の動作を制御する。
 管理制御機能部620は、CPU等のプロセッサ97やメモリ98を備えプログラムを実行する。監視機能部530はプログラムの実行により通信システム200が備える各機能部の動作を制御する。管理制御機能部620は、例えば、光スイッチ制御機能部610の動作を制御する。管理制御機能部620は、例えば、監視機能部530の動作を制御する。管理制御機能部620は、加入者装置400-1~400-Nの出射する光信号の搬送波の周波数帯域を管理する。
 図10は、適用例の通信システム200が実行する処理の流れの一例を示す第1のフローチャートである。以下、説明の簡単のため通信システム200が備える加入者装置400-1~400-Nの1つの加入者装置400-1(以下「対象加入者装置」という。)において通信先が変更される場合の動作を説明する。
 対象加入者装置に、第1の通信先(以下「第1通信先」という。)との通信の開始の指示が入力される(ステップS201)。入力は、例えば入力部231に行われる。ステップS101の次に、第1光スイッチ510を介して対象加入者装置が管理制御機能部620に対して管理情報を送信する(ステップS202)。ステップS202における管理情報は、通信開始の情報と通信先の情報とを含む。通信開始の情報は、通信の開始の指示が自装置(対象加入者装置)に入力されたことを示す情報である。
 次に、管理制御機能部620が、取得した管理情報に基づき、対象加入者装置と第1通信先との間の通信に用いる波長を決定する(ステップS203)。
 次に、管理制御機能部620の制御により、第1通信先に応じた波長が対象加入者装置に設定される(ステップS204)。波長が設定されるとは、対象加入者装置が出射する光信号の搬送波の周波数が決定されることを意味する。ステップS204の次に、管理制御機能部620は、光スイッチ制御機能部610を制御して、対象加入者装置と第1通信先とが接続されるように第1光スイッチ510を切り替える(ステップS205)。次に、対象加入者装置と第1通信先との間の通信が開始される(ステップS206)。
 図11は、適用例の通信システム200が実行する処理の流れの一例を示す第2のフローチャートである。図11が示す処理の流れは、対象加入者装置が既に通信中の場合に実行が開始される処理の流れの一例である。より具体的には、図11が示す処理の流れは、対象加入者装置が第1通信先と通信中に実行が開始される処理の流れの一例である。
 第1通信先との通信中に、次の通信先(以下「第2通信先」という。)を示す通信予約情報が対象加入者装置に入力される(ステップS301)。次に、監視機能部530が、第2光スイッチを介して対象加入者装置の出射する光信号の一部を取得することで光信号に含まれる通信予約情報を取得する(ステップS302)。
 第1通信先と対象加入者装置との間の通信が完了したタイミングで、監視機能部530が、第1光スイッチ510を切り替えて加入者装置と管理制御機能部620との間を再接続する(ステップS303)。次に、管理制御機能部620の制御により、第2通信先に応じた波長が対象加入者装置に設定される(ステップS304)。次に、管理制御機能部620は、光スイッチ制御機能部610を制御して、対象加入者装置と第2通信先とが接続されるように第1光スイッチ510を切り替える(ステップS305)。次に、対象加入者装置と第2通信先との間の通信が開始される(ステップS306)。
(変形例)
 なお、コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130は必ずしも同一基板上に位置する必要は無い。ただし、コヒーレント波源110、変調器120及び増幅器130の少なくとも1部が同一基板上に位置する場合、モノリシックに送信器1を生産することができる。モノリシックに生産する場合、ハイブリッド等のモノリシックではない生産方法に比べて生産に要する工程数が減るという効果を奏する。また、モノリシックに生産する場合、送信器1を小型化することが可能という効果を奏する。
 なお、変調器120は変調波生成部の一例である。変調器120が変調波生成部の一例である場合、増幅器130が変調部の一例である。なお、変調器120が変調波生成部の一例である場合、第1変調コヒーレント波が中間波の一例である。
 なお、コヒーレント波源110aは、変調波生成部の一例である。コヒーレント波源110aが変調波生成部の一例である場合、変調器120aが変調部の一例である。コヒーレント波源110aが変調波生成部の一例である場合、第1変調コヒーレント波が中間波の一例である。
 なお、コヒーレント波源110bは、変調波生成部の一例である。コヒーレント波源110bが変調波生成部の一例である場合、変調器120bが変調部の一例である。コヒーレント波源110bが変調波生成部の一例である場合、第3変調コヒーレント波が中間波の一例である。
 なお、増幅器130cは、変調部の一例である。なお、増幅器130cは、バースト部の一例である。光ゲートウェイ制御機能部600は、制御機能部の一例である。
 なお、主信号フィルタ201及び制御信号フィルタ202は必ずしも送信システムだけが備えるものではなく、送信システム100a~100cが備えてもよい。
 なお、制御装置2及び2cと、光ゲートウェイ500と、光ゲートウェイ制御機能部600との各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
 以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
 100、100a、100b、100c…送信システム、 1、1a、1b、1c…送信器、 2、2c…制御装置、 3…通信装置、 110、110a、110b…コヒーレント波源、 120、120a、120b‥変調器、 130、130c…増幅器、 140…温度制御部、 190…基板、 20…制御部、 21…通信部、 22…記憶部、 23…ユーザインタフェース、 24…主信号重畳制御部、 25、25c…制御信号重畳制御部、 26…波源制御部、 201…主信号フィルタ、 202…制御信号フィルタ、 231…入力部、 232…出力部、 91、93、95、97…プロセッサ、 92、94、96、98…メモリ、 200…通信システム、 400-1~400-N…加入者装置、 500、501…光ゲートウェイ、 510…第1光スイッチ、 520…第2光スイッチ、 530…監視機能部、 600、601…光ゲートウェイ制御機能部、 610…光スイッチ制御機能部、 620…管理制御機能部、 901…送信者

Claims (8)

  1.  送信する被送信情報を示す主信号と、前記被送信情報の送信元と前記送信元の通信先との間の通信に関する情報である管理情報を示す制御信号との2つの信号のいずれか一方の信号の周波数成分が周波数スペクトルに重畳されたコヒーレント波である中間波を生成する変調波生成部と、
     前記主信号と前記制御信号との2つの信号のうち前記変調波生成部が生成した前記コヒーレント波の周波数スペクトルに周波数成分が重畳されていない信号によって前記中間波を変調する変調部と、
     を備え、
     前記主信号の周波数帯域と前記制御信号の周波数帯域とは互いに重複しない、
     送信システム。
  2.  無変調のコヒーレント波である無変調コヒーレント波を生成するコヒーレント波源、
     を備え、
     前記変調波生成部は、前記無変調コヒーレント波を前記主信号によって変調することで前記中間波を生成し、
     前記変調部は、前記中間波を前記制御信号によって変調する、
     請求項1に記載の送信システム。
  3.  前記変調部はSOA(Semiconductor Optical Amplifier)であって、
     前記変調部は、逆バイアスが印加される、
     請求項1に記載の送信システム。
  4.  前記変調波生成部は、無変調のコヒーレント波の周波数スペクトルに前記主信号の周波数成分が重畳された周波数スペクトルを有するコヒーレント波を前記中間波として生成し、
     前記変調部は、前記中間波を前記制御信号によって変調する、
     請求項1に記載の送信システム。
  5.  前記変調波生成部は、無変調のコヒーレント波の周波数スペクトルに前記制御信号の周波数成分が重畳された周波数スペクトルを有するコヒーレント波を前記中間波として生成し、
     前記変調部は、前記中間波を前記主信号によって変調する、
     請求項1に記載の送信システム。
  6.  前記主信号及び前記制御信号は、周波数軸上の雑音成分を除去するフィルタを透過した信号である、
     請求項1に記載の送信システム。
  7.  送信する被送信情報を示す主信号と前記被送信情報の送信元と前記送信元の通信先との間の通信に関する情報である管理情報を示す制御信号との2つの信号のいずれか一方の信号の周波数成分が周波数スペクトルに重畳されたコヒーレント波である中間波を生成する変調波生成ステップと、
     前記主信号と前記制御信号との2つの信号のうち前記変調波生成ステップにおいて生成された前記コヒーレント波の周波数スペクトルに周波数成分が重畳されていない信号によって前記中間波を変調する変調ステップと、
     を有し、
     前記主信号の周波数帯域と前記制御信号の周波数帯域とは互いに重複しない、
     送信方法。
  8.  送信する被送信情報を示す主信号と前記被送信情報の送信元と前記送信元の通信先との間の通信に関する情報である管理情報を示す制御信号との2つの信号のいずれか一方の信号の周波数成分が周波数スペクトルに重畳されたコヒーレント波である中間波を生成する変調波生成部と、前記主信号と前記制御信号との2つの信号のうち前記変調波生成部が生成した前記コヒーレント波の周波数スペクトルに周波数成分が重畳されていない信号によって前記中間波を変調する変調部と、を備え、前記主信号の周波数帯域と前記制御信号の周波数帯域とは互いに重複しない送信システムを備える複数の通信端末と、
     前記通信端末間の通信を制御する制御機能部と、
     を備える
     通信システム。
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