光アクセスシステム及び受信装置
【課題】本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うための受信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器２１６Ｈと、半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈに出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器２１６Ｈに出力する信号発生器２１７Ｈと、半導体光増幅器２１６Ｈでサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器２０１Ｈと、を備える受信装置２Ｈである。
【解決手段】本発明は、時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器２１６Ｈと、半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈに出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器２１６Ｈに出力する信号発生器２１７Ｈと、半導体光増幅器２１６Ｈでサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器２０１Ｈと、を備える受信装置２Ｈである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度にデータ受信を行うための受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、０及び１の２値ディジタル信号情報を光の強度に反映させた、ベースバンド伝送方式が利用されている。近年は、更なる伝送性能の向上を目的として、０及び１の２値ディジタル信号情報を光の強度、位相及び周波数に反映させた、４値ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及びＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などの多値変調方式が検証されている。
【０００３】
非特許文献１及び非特許文献２は、従来技術の光アクセスシステムを開示している。
【０００４】
図１は、従来技術の光アクセスシステムを示す図である。送信装置１は、受信装置２を含む複数の受信装置に、光伝送路３及び光スプリッタ４を介して、データを伝送する。送信装置１では、帯域信号発生器１０１は、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に変調し、光送信器１０２は、帯域信号を電気信号から光信号に変換し送信する。図１（ｂ）は、帯域信号発生器１０１から出力される電気信号である帯域信号を示し、図１（ｃ）は、光送信器１０２から出力される光信号である帯域信号を示す。受信装置２では、受光器２０１は、帯域信号を受信し光信号から電気信号に変換し、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路２０２は、帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路２０３は、所定の方式により帯域信号をデータ信号に復調し、必要に応じて送信装置１及び光伝送路３などによる信号劣化を補償する。図１（ｄ）は、受光器２０１から出力される電気信号である帯域信号を示す。
【０００５】
図２は、従来技術の光送信器を示す図である。図２（ａ）では、直接変調方式により、帯域信号をレーザ光源１０３に入力し、変調光をレーザ光源１０３から出力する。図２（ｂ）では、外部変調方式により、帯域信号及びレーザ光源１０３の連続発振光を光変調器１０４に入力し、変調光を光変調器１０４から出力する。
【０００６】
光伝送路３の広帯域特性を利用して、複数の帯域信号を時分割多重化する時分割多重化方式が利用されている。非特許文献３は、特に光信号を受信し光信号を無線信号に変換し無線信号を送信する、図５に示した従来技術の時分割多重化受信装置を開示している。非特許文献４は、特に直接検波方式を利用せずコヒーレント検波を利用する、図８に示した従来技術の時分割多重化受信装置を開示している。
【０００７】
図３は、従来技術の時分割多重化送信装置を示す図である。図３（ａ）に示したように、送信装置１Ａは、帯域信号発生器１０１Ａ−１、１０１Ａ−２、・・・、１０１Ａ−Ｎ、時分割多重用スイッチ１０５Ａ及び光送信器１０２Ａから構成される。帯域信号発生器１０１Ａ−１、１０１Ａ−２、・・・、１０１Ａ−Ｎは、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に各々変調する。時分割多重用スイッチ１０５Ａは、複数の帯域信号を時分割多重化する。図３（ｂ）は、時分割多重用スイッチ１０５Ａに入力される複数の帯域信号を示し、図３（ｃ）は、時分割多重用スイッチ１０５Ａから出力される時分割多重化信号を示す。光送信器１０２Ａは、時分割多重化信号を電気信号から光信号に変換し送信する。図３（ｄ）は、光送信器１０２Ａから送信される時分割多重化信号を示す。
【０００８】
図４は、従来技術の第１の時分割多重化受信装置を示す図である。図４（ａ）に示したように、受信装置２Ａは、受光器２０１Ａ、時分割分離用スイッチ２０４Ａ、ＡＤ変換回路２０２Ａ及びディジタル信号処理回路２０３Ａから構成される。受光器２０１Ａは、時分割多重化信号を受信し光信号から電気信号に変換する。図４（ｂ）は、受光器２０１Ａで受信される時分割多重化信号を示す。時分割分離用スイッチ２０４Ａは、時分割多重化信号から所定の帯域信号を抽出する。図４（ｃ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ａに入力される時分割多重化信号を示し、図４（ｄ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ａから出力される所定の帯域信号を示す。ＡＤ変換回路２０２Ａは、所定の帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ａは、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ａは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行う。
【０００９】
図５は、従来技術の第２の時分割多重化受信装置を示す図である。図５（ａ）に示したように、受信装置２Ｂは、受光器２０１Ｂ、時分割分離用スイッチ２０４Ｂ、バンドパスフィルタ２０５Ｂ、無線信号フロントエンド２０６Ｂ及びアンテナ２０７Ｂから構成される。受光器２０１Ｂは、時分割多重化信号を受信し光信号から電気信号に変換する。図５（ｂ）は、受光器２０１Ｂで受信される時分割多重化信号を示す。時分割分離用スイッチ２０４Ｂは、時分割多重化信号から所定の帯域信号を抽出する。図５（ｃ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｂに入力される時分割多重化信号を示し、図５（ｄ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｂから出力される所定の帯域信号を示す。バンドパスフィルタ２０５Ｂは、所定の周波数の信号を抽出する。無線信号フロントエンド２０６Ｂは、所定の周波数の信号を電力増幅する。アンテナ２０７Ｂは、所定の周波数の信号を送信する。このように、受信装置２Ｂは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行う。
【００１０】
図６は、従来技術の第２の時分割多重化受信装置の処理を示す図である。図６（ａ）は、元の帯域信号をサンプリングする前の帯域信号の周波数分布を示す。図６（ｂ）は、元の帯域信号をサンプリングした後の帯域信号の周波数分布を示す。図６（ｂ）では図６（ａ）と異なり、元の帯域信号の情報のコピーを有する信号が、元の帯域信号の周波数からサンプリング周波数の整数倍だけ隔てて周波数空間に分布する。ここで、図３の送信装置１Ａ及び図５の受信装置２Ｂにおいて、サンプリングのパルス幅を十分に狭く設定することにより、元の帯域信号の情報のコピーを有する信号が、高周波数帯である無線周波数帯にも分布する。そこで、バンドパスフィルタ２０５Ｂは、所定の無線周波数の信号を抽出でき、アンテナ２０７Ｂは、所定の無線周波数の信号を送信できる。
【００１１】
図７は、従来技術の第３の時分割多重化受信装置を示す図である。図７（ａ）に示したように、受信装置２Ｃは、光スイッチ２０８Ｃ、受光器２０１Ｃ、ＡＤ変換回路２０２Ｃ及びディジタル信号処理回路２０３Ｃから構成される。光スイッチ２０８Ｃは、時分割多重信号を受信し時分割多重信号から所定の帯域信号を抽出する。図７（ｂ）は、光スイッチ２０８Ｃに入力される時分割多重化信号を示し、図７（ｃ）は、光スイッチ２０８Ｃから出力される所定の帯域信号を示す。受光器２０１Ｃは、所定の帯域信号を光信号から電気信号に変換する。図７（ｄ）は、受光器２０１Ｃから出力される所定の帯域信号を示す。ＡＤ変換回路２０２Ｃは、所定の帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｃは、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｃは、光領域で時分割分離を行う。
【００１２】
図８は、従来技術の第４の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｄは、光合波器２０９Ｄ、受光器２０１Ｄ、ＡＤ変換回路２０２Ｄ、ディジタル信号処理回路２０３Ｄ、周波数安定化回路２１０Ｄ、パルス光源２１１Ｄ及び偏波調整器２１２Ｄから構成される。周波数安定化回路２１０Ｄは、パルス光源２１１Ｄから出力されるパルス光信号の周波数をサンプリング周波数に安定化するとともに、パルス光源２１１Ｄの発振波長及び受信した時分割多重化信号の波長の差が所定の値となるように、パルス光源２１１Ｄの発振波長を安定化する。偏波調整器２１２Ｄは、パルス光源２１１Ｄから出力されるパルス光信号の偏波状態を調整する。光合波器２０９Ｄは、送信装置１Ａからの時分割多重信号及び偏波調整器２１２Ｄからのパルス光信号を合波する。受光器２０１Ｄは、合波信号を光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｄは、合波信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｄは、所定の方式により合波信号をデータ信号に復調する。合波信号は、所定の帯域信号をビート信号として含む。このように、受信装置２Ｄは、光領域で時分割分離を行う。
【００１３】
受信装置２が、数ＧＨｚ程度の広帯域信号を受信するときには、受光器２０１、ＡＤ変換回路２０２、ディジタル信号処理回路２０３、バンドパスフィルタ２０５及び無線信号フロントエンド２０６は、数ＧＨｚ程度の高速な動作を要求される。とくに、ＡＤ変換回路２０２は、数ＧＨｚ程度の高速な動作を困難とするため、受信装置２の構成を複雑にしており、受信装置２の価格を高額にしている。そこで、複数のＡＤ変換回路２０２が、数ＧＨｚ程度の広帯域信号を、分散・並列して処理するようにしている。
【００１４】
図９は、従来技術の第１の広帯域信号受信装置を示す図である。図９（ａ）に示したように、受信装置２Ｅは、受光器２０１Ｅ、時分割分離用スイッチ２０４Ｅ、ＡＤ変換回路２０２Ｅ−１、２０２Ｅ−２、・・・、２０２Ｅ−Ｎ及びディジタル信号処理回路２０３Ｅから構成される。受光器２０１Ｅの処理は、図４の受光器２０１Ａの処理と同様である。図９（ｂ）は、受光器２０１Ｅで受信される広帯域信号を示す。時分割分離用スイッチ２０４Ｅは、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングした広帯域信号を、各々ＡＤ変換回路２０２Ｅ−１、２０２Ｅ−２、・・・、２０２Ｅ−Ｎに出力する。図９（ｃ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｅに入力されるサンプリング前の広帯域信号を示し、図９（ｄ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｅから出力されるサンプリング後の広帯域信号を示す。ＡＤ変換回路２０２Ｅ−１、２０２Ｅ−２、・・・、２０２Ｅ−Ｎは、各々第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｅは、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を合波して、所定の方式により広帯域信号をデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｅは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行い分散・並列処理を行う。
【００１５】
図１０は、従来技術の第２の広帯域信号受信装置を示す図である。受信装置２Ｆは、光スイッチ２０８Ｆ、受光器２０１Ｆ−１、２０１Ｆ−２、・・・、２０１Ｆ−Ｎ、ＡＤ変換回路２０２Ｆ−１、２０２Ｆ−２、・・・、２０２Ｆ−Ｎ及びディジタル信号処理回路２０３Ｆから構成される。光スイッチ２０８Ｆは、広帯域信号を受信し、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングした広帯域信号を、各々受光器２０１Ｆ−１、２０１Ｆ−２、・・・、２０１Ｆ−Ｎに出力する。受光器２０１Ｆ−１、２０１Ｆ−２、・・・、２０１Ｆ−Ｎは、各々第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を、光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｆ−１、２０２Ｆ−２、・・・、２０２Ｆ−Ｎは、各々第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｆは、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を合波して、所定の方式により広帯域信号をデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｆは、光領域で時分割分離を行い、電気領域で分散・並列処理を行う。
【００１６】
図１１は、従来技術の第３の広帯域信号受信装置を示す図である。受信装置２Ｇは、光分岐器２１３Ｇ、光合波器２０９Ｇ−１、２０９Ｇ−２、・・・、２０９Ｇ−Ｎ、受光器２０１Ｇ−１、２０１Ｇ−２、・・・、２０１Ｇ−Ｎ、ＡＤ変換回路２０２Ｇ−１、２０２Ｇ−２、・・・、２０２Ｇ−Ｎ、ディジタル信号処理回路２０３Ｇ、周波数安定化回路２１０Ｇ、パルス光源２１１Ｇ、偏波調整器２１２Ｇ、光分岐器２１４Ｇ及び光遅延器２１５Ｇ−２、・・・、２１５Ｇ−Ｎから構成される。周波数安定化回路２１０Ｇ、パルス光源２１１Ｇ、偏波調整器２１２Ｇの処理は、各々図８の周波数安定化回路２１０Ｄ、パルス光源２１１Ｄ、偏波調整器２１２Ｄの処理と同様である。光分岐器２１４Ｇは、光パルス信号を偏波調整器２１２Ｇから入力し分岐する。光遅延器２１５Ｇ−２、・・・、２１５Ｇ−Ｎは、光分岐器２１４Ｇから分岐後の光パルス信号を入力し、各々の遅延時間だけ分岐後の光パルス信号を遅延させる。光分岐器２１３Ｇは、送信装置１Ａから広帯域信号を入力し分岐する。光合波器２０９Ｇ−１は、光分岐器２１３Ｇからの分岐後の広帯域信号及び光分岐器２１４Ｇからの分岐後の光パルス信号を合波し、光合波器２０９Ｇ−２、・・・、２０９Ｇ−Ｎは、各々光分岐器２１３Ｇからの分岐後の広帯域信号及び光遅延器２１５Ｇ−２、・・・、２１５Ｇ−Ｎからの分岐・遅延後の光パルス信号を合波する。受光器２０１Ｇ−１、２０１Ｇ−２、・・・、２０１Ｇ−Ｎは、各々光合波器２０９Ｇ−１、２０９Ｇ−２、・・・、２０９Ｇ−Ｎからの合波信号を光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｇ−１、２０２Ｇ−２、・・・、２０２Ｇ−Ｎは、各々受光器２０１Ｇ−１、２０１Ｇ−２、・・・、２０１Ｇ−Ｎからの合波信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｇは、ＡＤ変換回路２０２Ｇ−１、２０２Ｇ−２、・・・、２０２Ｇ−Ｎからの合波信号を合波して、所定の方式により更なる合波信号をデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｇは、光領域で時分割分離を行い、電気領域で分散・並列処理を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｄａｙｏｕ Ｑｉａｎ，Ｎｅｄａ Ｃｖｉｊｅｔｉｃ，Ｊｕｎｑｉａｎｇ Ｈｕ ａｎｄ Ｔｉｎｇ Ｗａｎｇ，“１０８ Ｇｂ／ｓ ＯＦＤＭＡ−ＰＯＮ ｗｉｔｈ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．４，ｐｐ．４８４−４９３，Ｆｅｂ．２０１０．
【非特許文献２】Ｓａｎｇ−Ｙｕｅｐ Ｋｉｍ，Ｎａｏｙａ Ｓａｋｕｒａｉ，Ｈｉｄｅａｋｉ Ｋｉｍｕｒａ ａｎｄ Ｋｉｙｏｍｉ Ｋｕｍｏｚａｋｉ，“１０−Ｇｂｉｔ／ｓ ｎｅｘｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ＱＰＳＫ−ＰＯＮ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”，ＯＦＣ ２００９，ＯＭＮ６，Ｍａｒ．２００９．
【非特許文献３】原田 博司，塚本 勝俊，小牧 省三，森永 規彦，“光ＴＤＭを用いたミリ波無線信号光ファイバ伝送システム”，電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．１，ｐｐ．６４９−６５８．，１９９４年１１月．
【非特許文献４】張 超，五十嵐 浩司，加藤 一弘，菊池 和朗，“時間多重分離機能を持つディジタルコヒーレント受信器による光ＱＰＳＫ信号の復調”，２００８年電子情報通信学会総合大会，Ｂ−１０−９８，２００８年３月．
【非特許文献５】Ｅｓｚｔｅｒ Ｕｄｖａｒｙ ａｎｄ Ｔｉｂｏｒ Ｂｅｒｃｅｌｉ，“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｒａｄｉｏ Ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１５，ｐｐ．２５６３−２５７０，Ａｕｇｕｓｔ １，２００８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図４及び図５に示した受信装置２Ａ、２Ｂは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行う。図９に示した受信装置２Ｅは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行い分散・並列処理を行う。そのため、受信装置２Ａ、２Ｂ、２Ｅは、数ＧＨｚ程度の帯域信号を受信するのに適していない。
【００１９】
図７及び図８に示した受信装置２Ｃ、２Ｄは、光領域で時分割分離を行う。図１０及び図１１で示した受信装置２Ｆ、２Ｇは、光領域で時分割分離を行い、電気領域で分散・並列処理を行う。そのため、受信装置２Ｃ、２Ｄ、２Ｆ、２Ｇは、数ＧＨｚ程度の帯域信号を受信するのに適している。しかし、受信装置２Ｃ、２Ｆでは、光スイッチ２０８が光損失を発生させ、光損失を補償するために光増幅器を配置すれば、装置構成が複雑になる。そして、受信装置２Ｄ、２Ｇでは、周波数安定化回路２１０及び偏波調整器２１２が必要であり、装置構成が複雑になる。とくに、図１に示した光アクセスシステムでは、送信装置１は収容局舎であり、受信装置２は加入者宅内装置である。そして、受信装置２Ｃ、２Ｄ、２Ｆ、２Ｇを加入者宅内装置に適用すれば、光アクセスシステムが高額となる。このように、光領域の時分割分離の有効な手法について、具体的な検討はなかった。
【００２０】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うための受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、光半導体増幅器が、時分割多重化された光信号又は広帯域信号などの光信号を、所定のタイミングでサンプリング及び増幅するようにした。信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。
【００２２】
具体的には、本発明は、時分割多重化された光信号を送信する送信装置と、前記時分割多重化された光信号を受信する受信装置と、を備える光アクセスシステムであって、前記受信装置は、前記時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、を備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２３】
この構成によれば、時分割多重化された光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２４】
また、本発明は、光信号を送信する送信装置と、前記光信号を受信する受信装置と、を備える光アクセスシステムであって、前記受信装置は、前記光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、を備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２５】
この構成によれば、広帯域信号などの光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離し、広帯域信号などの光信号を電気領域で分散・並列処理する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２６】
また、本発明は、前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２７】
この構成によれば、時分割多重化された光信号又は広帯域信号などの光信号の受信強度の変動に柔軟に対応する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２８】
また、本発明は、前記受信装置は、前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、をさらに備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２９】
この構成によれば、ベースバンド信号を受信したときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００３０】
また、本発明は、時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００３１】
この構成によれば、時分割多重化された光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離する受信装置を提供することができる。
【００３２】
また、本発明は、光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００３３】
この構成によれば、広帯域信号などの光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離し、広帯域信号などの光信号を電気領域で分散・並列処理する受信装置を提供することができる。
【００３４】
また、本発明は、前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする受信装置である。
【００３５】
この構成によれば、時分割多重化された光信号又は広帯域信号などの光信号の受信強度の変動に柔軟に対応する受信装置を提供することができる。
【００３６】
また、本発明は、前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、をさらに備えることを特徴とする受信装置である。
【００３７】
この構成によれば、ベースバンド信号を受信したときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更する受信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うための受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術の光アクセスシステムを示す図である。
【図２】従来技術の光送信器を示す図である。
【図３】従来技術の時分割多重化送信装置を示す図である。
【図４】従来技術の第１の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図５】従来技術の第２の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図６】従来技術の第２の時分割多重化受信装置の処理を示す図である。
【図７】従来技術の第３の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図８】従来技術の第４の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図９】従来技術の第１の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図１０】従来技術の第２の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図１１】従来技術の第３の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図１２】実施形態１の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図１３】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１４】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１５】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１６】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１７】実施形態１のタイミング調整方法を示す図である。
【図１８】実施形態１のサンプリング実験結果を示す図である。
【図１９】実施形態２の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図２０】実施形態３の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図２１】実施形態４の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図２２】実施形態５の時分割多重化受信装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００４１】
（実施形態１）
図１２は、実施形態１の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｈは、半導体光増幅器２１６Ｈ、受光器２０１Ｈ、ＡＤ変換回路２０２Ｈ、ディジタル信号処理回路２０３Ｈ、信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈから構成される。
【００４２】
半導体光増幅器２１６Ｈは、時分割多重化信号を受信し、時分割多重化信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、所定の帯域信号を抽出する。受光器２０１Ｈは、所定の帯域信号を光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｈは、所定の帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｈは、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。
【００４３】
信号発生器２１７Ｈは、半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈに出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器２１６Ｈに出力する。タイミング調整回路２１８Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のタイミングを調整する。振幅調整回路２１９Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅を調整する。バイアス調整回路２２０Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のバイアスを調整する。
【００４４】
図１３から図１６は、実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号強度は、所定のタイミングでは半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きくなり、所定のタイミング以外の時間では半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流以下となる。よって、半導体光増幅器２１６Ｈの利得は、所定のタイミングでは有限値となるが、所定のタイミング以外の時間ではほぼ０となる。そして、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号のうち、所定のタイミングでの信号は増幅され通過するが、所定のタイミング以外の時間での信号はほぼ通過しない。
【００４５】
図１３では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は時間的に一定の強度を有する受信信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は矩形波信号である。図１３（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１３（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１３（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４６】
振幅調整回路２１９Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅を調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈの増幅の利得を調整することができる。バイアス調整回路２２０Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のバイアスを調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈの増幅の利得を調整することができる。振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈのうち、少なくともいずれかが動作していればよい。
【００４７】
図１４では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は時間的に一定の強度を有する受信信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は正弦波信号である。図１４（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１４（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１４（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４８】
振幅調整回路２１９Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅を調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈのサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を調整することができる。バイアス調整回路２２０Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のバイアスを調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈのサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を調整することができる。振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈのうち、少なくともいずれかが動作していればよい。図１４では、正弦波信号は広帯域信号ではないため、受信装置２Ｈは簡便なハードウェアを備えるのみで十分である。
【００４９】
図１５では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は強度の大きい時分割多重化信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は正弦波信号である。図１５（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１５（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１５（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００５０】
信号発生器２１７Ｈは、所定の帯域信号を抽出するために、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流信号を出力する。半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は、強度の大きい時分割多重化信号であるため、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅及びバイアスは小さくても構わない。
【００５１】
図１６では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は強度の小さい時分割多重化信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は正弦波信号である。図１６（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１６（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１６（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００５２】
信号発生器２１７Ｈは、所定の帯域信号を抽出するために、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流信号を出力する。半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は、強度の小さい時分割多重化信号であるため、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅及びバイアスは大きければ望ましい。
【００５３】
図１５及び図１６で説明したように、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅及びバイアスを制御するためには、受光器２０１Ｈの出力電流をモニタリングすればよい。受信装置２Ｈは、時分割多重化信号の受信強度の変動に柔軟に対応することができる。
【００５４】
図１７は、実施形態１のタイミング調整方法を示す図である。送信装置１Ａでは、時分割多重用スイッチ１０５Ａは、複数の帯域信号及び同期捕捉用信号を時分割多重化する。同期捕捉用信号は、例えば交番信号などである。受信装置２Ｈでは、タイミング調整回路２１８Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のタイミングを調整することにより、同期捕捉用信号を抽出できるようにする。半導体光増幅器２１６Ｈは、同期捕捉用信号から所定の時間だけ隔てたタイミングで、時分割多重化信号をサンプリング及び増幅することにより、所定の帯域信号を抽出することができる。
【００５５】
図１８は、実施形態１のサンプリング実験結果を示す図である。図１８（ａ）は、２００ＭＨｚの正弦波により大きく変調された光信号を、１ＧＨｚの正弦波により動作される半導体光増幅器に入力したときの、光信号波形の測定結果を示す。図１８（ｂ）は、２００ＭＨｚの正弦波により小さく変調された光信号を、１ＧＨｚの正弦波により動作される半導体光増幅器に入力したときの、光信号波形の測定結果を示す。図１８（ａ）及び図１８（ｂ）では、サンプリング幅が１１０〜１２０ｐｓであるときに、サンプリングが高精度に行われていた。半導体光増幅器の動作条件を調整することにより、サンプリング幅が７０〜８０ｐｓであるときも、サンプリングが高精度に行われていた。
【００５６】
以上に説明したように、半導体光増幅器が、時分割多重化信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅するようにし、信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。半導体光増幅器は、受光器と集積可能であり量産性にも優れるため、受信装置は、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うことができる。
【００５７】
ここで、半導体光増幅器は、偏波依存性を小さくすることもできる。このときには、コヒーレント検波を利用したときに生じる偏波依存性の問題を解決することができる。さらに、半導体光増幅器は、量子ドット構造を利用して、１００ｎｍ以上の増幅波長帯域を有することもできる。このときには、非常に広い波長帯域で動作させることができる。
【００５８】
（実施形態２）
図１９は、実施形態２の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｊは、半導体光増幅器２１６Ｊ、受光器２０１Ｊ、バンドパスフィルタ２０５Ｊ、無線信号フロントエンド２０６Ｊ、アンテナ２０７Ｊ、信号発生器２１７Ｊ、タイミング調整回路２１８Ｊ、振幅調整回路２１９Ｊ及びバイアス調整回路２２０Ｊから構成される。
【００５９】
半導体光増幅器２１６Ｊ、受光器２０１Ｊ、信号発生器２１７Ｊ、タイミング調整回路２１８Ｊ、振幅調整回路２１９Ｊ及びバイアス調整回路２２０Ｊの処理は、各々図１２の半導体光増幅器２１６Ｈ、受光器２０１Ｈ、信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈの処理と同様である。バンドパスフィルタ２０５Ｊ及び無線信号フロントエンド２０６Ｊの処理は、各々図５のバンドパスフィルタ２０５Ｂ及び無線信号フロントエンド２０６Ｂの処理と同様である。実施形態１と同様な効果を得ることができるとともに、無線信号を出力することもできる。
【００６０】
（実施形態３）
図２０は、実施形態３の広帯域信号受信装置を示す図である。受信装置２Ｋは、光分岐器２１３Ｋ、半導体光増幅器２１６Ｋ−１、２１６Ｋ−２、・・・、２１６Ｋ−Ｎ、受光器２０１Ｋ−１、２０１Ｋ−２、・・・、２０１Ｋ−Ｎ、ＡＤ変換回路２０２Ｋ−１、２０２Ｋ−２、・・・、２０２Ｋ−Ｎ、ディジタル信号処理回路２０３Ｋ、信号発生器２１７Ｋ、タイミング調整回路２１８Ｋ、振幅調整回路２１９Ｋ、バイアス調整回路２２０Ｋ、分岐器２２１Ｋ及び遅延回路２２２Ｋ−２、・・・、２２２Ｋ−Ｎから構成される。
【００６１】
信号発生器２１７Ｋ、タイミング調整回路２１８Ｋ、振幅調整回路２１９Ｋ、バイアス調整回路２２０Ｋの処理は、各々図１２の信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ、バイアス調整回路２２０Ｈの処理と同様である。
【００６２】
分岐器２２１Ｋは、電流信号を信号発生器２１７Ｋから入力し分岐する。遅延回路２２２Ｋ−２、・・・、２２２Ｋ−Ｎは、分岐後の電流信号を分岐器２２１Ｋから入力し、各々の遅延時間だけ分岐後の電流信号を遅延させる。光分岐器２１３Ｋは、送信装置１Ａから広帯域信号を入力し分岐する。
【００６３】
半導体光増幅器２１６Ｋ−１は、光分岐器２１３Ｋから分岐後の広帯域信号を入力し、分岐器２２１Ｋから分岐後の電流信号を入力し、分岐後の電流信号を用いて分岐後の広帯域信号をサンプリング及び増幅する。半導体光増幅器２１６Ｋ−２、・・・、２１６Ｋ−Ｎは、光分岐器２１３Ｋから分岐後の広帯域信号を入力し、各々遅延回路２２２Ｋ−２、・・・、２２２Ｋ−Ｎから分岐・遅延後の電流信号を入力し、各々の分岐・遅延後の電流信号を用いて分岐後の広帯域信号をサンプリング及び増幅する。
【００６４】
受光器２０１Ｋ−１、２０１Ｋ−２、・・・、２０１Ｋ−Ｎは、各々半導体光増幅器２１６Ｋ−１、２１６Ｋ−２、・・・、２１６Ｋ−Ｎからのサンプリング・増幅後の広帯域信号を、光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｋ−１、２０２Ｋ−２、・・・、２０２Ｋ−Ｎは、各々受光器２０１Ｋ−１、２０１Ｋ−２、・・・、２０１Ｋ−Ｎからのサンプリング・増幅後の広帯域信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｋは、ＡＤ変換回路２０２Ｋ−１、２０２Ｋ−２、・・・、２０２Ｋ−Ｎからのサンプリング・増幅後の広帯域信号を合波して、所定の方式により合波されたサンプリング・増幅後の広帯域信号をデータ信号に復調する。
【００６５】
以上に説明したように、半導体光増幅器が、広帯域信号などの光信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅するようにし、信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。半導体光増幅器は、受光器と集積可能であり量産性にも優れるため、受信装置は、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うことができる。受信装置は、広帯域信号などの光信号を電気領域で分散・並列処理することができる。
【００６６】
（実施形態４）
図２１は、実施形態４の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｌは、半導体光増幅器２１６Ｌ、ＡＤ変換回路２０２Ｌ、ディジタル信号処理回路２０３Ｌ、信号発生器２１７Ｌ、タイミング調整回路２１８Ｌ、振幅調整回路２１９Ｌ、バイアス調整回路２２０Ｌ及び信号分離回路２２３Ｌから構成される。
【００６７】
ＡＤ変換回路２０２Ｌ、ディジタル信号処理回路２０３Ｌ、信号発生器２１７Ｌ、タイミング調整回路２１８Ｌ、振幅調整回路２１９Ｌ及びバイアス調整回路２２０Ｌの処理は、各々図１２のＡＤ変換回路２０２Ｈ、ディジタル信号処理回路２０３Ｈ、信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈの処理と同様である。
【００６８】
半導体光増幅器２１６Ｌは、時分割多重化信号を受信し、時分割多重化信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、所定の帯域信号を抽出するとともに、所定の帯域信号を光信号から電気信号に変換する（非特許文献５を参照。）。信号分離回路２２３Ｌは、半導体光増幅器２１６Ｌからの所定の帯域信号及び信号発生器２１７Ｌからの電流信号を分離する。信号分離回路２２３Ｌとして、方向性結合器を利用することができる。実施形態１と同様な効果を得ることができるとともに、受光器を不要とすることもできる。
【００６９】
（実施形態５）
図２２は、実施形態５の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｍは、半導体光増幅器２１６Ｍ、受光器２０１Ｍ、切替回路２２６Ｍ、ＡＤ変換回路２０２Ｍ、ディジタル信号処理回路２０３Ｍ、ベースバンド信号受信回路２２７Ｍ、信号発生器２１７Ｍ、タイミング調整回路２１８Ｍ、振幅調整回路２１９Ｍ、バイアス調整回路２２０Ｍ、制御回路２２４Ｍ及びスイッチ回路２２５Ｍから構成される。
【００７０】
送信装置１Ａは、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号を、所定のタイミングで切り替えて送信する。受信装置２Ｍは、受信信号がベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号のうちいずれであるかに応じて、受信信号の処理方法を選択する。ベースバンド信号として、１０Ｇｂ／ｓ又は４０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号などの高速ベースバンド信号をあげられる。ベースバンド信号が変調された変調信号として、４値ＰＳＫ、１６値ＱＡＭ及びＯＦＤＭなどの多値変調信号をあげられる。
【００７１】
制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを、以下に説明するように判断する。
【００７２】
まず、ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と異なる場合について説明する。制御回路２２４Ｍは、ベースバンド信号のビットレートと等しい周波数に対してのクロック抽出機能を有する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号からクロック抽出することができたときには、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースハンド信号であると判断する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号からクロック抽出することができないときには、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースハンド信号が変調された変調信号であると判断する。
【００７３】
次に、ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と等しい場合について説明する。送信装置１Ａでは、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号のうち少なくともいずれかのヘッダ部分に、信号種類判断用のパターンを予め付加する。受信装置２Ｍでは、制御回路２２４Ｍは、信号種類判断用のパターンに基づいて、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する。
【００７４】
ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と異なる場合には、制御回路２２４Ｍがベースバンド信号のビットレートと等しい周波数に対してのクロック抽出機能を有してもよく、送信装置１Ａでは信号種類判断用のパターンを予め付加してもよい。ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と等しい場合には、制御回路２２４Ｍがベースバンド信号のビットレートと等しい周波数に対してのクロック抽出機能を有しても、時分割多重化信号のクロックの高調成分がクロック抽出される可能性があるため、送信装置１Ａでは信号種類判断用のパターンを予め付加する。
【００７５】
まず、受信装置２Ｍがベースバンド信号を受信したときの処理方法について説明する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号であると判断し、スイッチ回路２２５Ｍをオフにし、切替回路２２６Ｍをベースバンド信号受信回路２２７Ｍ側にセットする。半導体光増幅器２１６Ｍは、ベースバンド信号を単に増幅させる。ベースバンド信号受信回路２２７Ｍは、所定の方式によりベースバンド信号を復調する。
【００７６】
次に、受信装置２Ｍがベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理方法について説明する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であると判断し、スイッチ回路２２５Ｍをオンにし、切替回路２２６ＭをＡＤ変換回路２０２Ｍ側にセットする。半導体光増幅器２１６Ｍは、ベースバンド信号が変調された変調信号を信号発生器２１７Ｍからの電流信号を用いてサンプリング及び増幅する。ＡＤ変換回路２０２Ｍは、ベースバンド信号が変調された変調信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路２０３Ｍは、所定の方式によりベースバンド信号が変調された変調信号を復調する。
【００７７】
以上に説明したように、受信装置は、ベースバンド信号を受信したときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係る光アクセスシステム及び受信装置は、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号を光信号として送受信するシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１：送信装置
２：受信装置
３：光伝送路
４：光スプリッタ
１０１：帯域信号発生器
１０２：光送信器
１０３：レーザ光源
１０４：光変調器
１０５：時分割多重用スイッチ
２０１：受光器
２０２：ＡＤ変換回路
２０３：ディジタル信号処理回路
２０４：時分割分離用スイッチ
２０５：バンドパスフィルタ
２０６：無線信号フロントエンド
２０７：アンテナ
２０８：光スイッチ
２０９：光合波器
２１０：周波数安定化回路
２１１：パルス光源
２１２：偏波調整器
２１３：光分岐器
２１４：光分岐器
２１５：光遅延器
２１６：半導体光増幅器
２１７：信号発生器
２１８：タイミング調整回路
２１９：振幅調整回路
２２０：バイアス調整回路
２２１：分岐器
２２２：遅延回路
２２３：信号分離回路
２２４：制御回路
２２５：スイッチ回路
２２６：切替回路
２２７：ベースバンド信号受信回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度にデータ受信を行うための受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、０及び１の２値ディジタル信号情報を光の強度に反映させた、ベースバンド伝送方式が利用されている。近年は、更なる伝送性能の向上を目的として、０及び１の２値ディジタル信号情報を光の強度、位相及び周波数に反映させた、４値ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及びＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などの多値変調方式が検証されている。
【０００３】
非特許文献１及び非特許文献２は、従来技術の光アクセスシステムを開示している。
【０００４】
図１は、従来技術の光アクセスシステムを示す図である。送信装置１は、受信装置２を含む複数の受信装置に、光伝送路３及び光スプリッタ４を介して、データを伝送する。送信装置１では、帯域信号発生器１０１は、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に変調し、光送信器１０２は、帯域信号を電気信号から光信号に変換し送信する。図１（ｂ）は、帯域信号発生器１０１から出力される電気信号である帯域信号を示し、図１（ｃ）は、光送信器１０２から出力される光信号である帯域信号を示す。受信装置２では、受光器２０１は、帯域信号を受信し光信号から電気信号に変換し、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路２０２は、帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路２０３は、所定の方式により帯域信号をデータ信号に復調し、必要に応じて送信装置１及び光伝送路３などによる信号劣化を補償する。図１（ｄ）は、受光器２０１から出力される電気信号である帯域信号を示す。
【０００５】
図２は、従来技術の光送信器を示す図である。図２（ａ）では、直接変調方式により、帯域信号をレーザ光源１０３に入力し、変調光をレーザ光源１０３から出力する。図２（ｂ）では、外部変調方式により、帯域信号及びレーザ光源１０３の連続発振光を光変調器１０４に入力し、変調光を光変調器１０４から出力する。
【０００６】
光伝送路３の広帯域特性を利用して、複数の帯域信号を時分割多重化する時分割多重化方式が利用されている。非特許文献３は、特に光信号を受信し光信号を無線信号に変換し無線信号を送信する、図５に示した従来技術の時分割多重化受信装置を開示している。非特許文献４は、特に直接検波方式を利用せずコヒーレント検波を利用する、図８に示した従来技術の時分割多重化受信装置を開示している。
【０００７】
図３は、従来技術の時分割多重化送信装置を示す図である。図３（ａ）に示したように、送信装置１Ａは、帯域信号発生器１０１Ａ−１、１０１Ａ−２、・・・、１０１Ａ−Ｎ、時分割多重用スイッチ１０５Ａ及び光送信器１０２Ａから構成される。帯域信号発生器１０１Ａ−１、１０１Ａ−２、・・・、１０１Ａ−Ｎは、所定の方式によりデータ信号を帯域信号に各々変調する。時分割多重用スイッチ１０５Ａは、複数の帯域信号を時分割多重化する。図３（ｂ）は、時分割多重用スイッチ１０５Ａに入力される複数の帯域信号を示し、図３（ｃ）は、時分割多重用スイッチ１０５Ａから出力される時分割多重化信号を示す。光送信器１０２Ａは、時分割多重化信号を電気信号から光信号に変換し送信する。図３（ｄ）は、光送信器１０２Ａから送信される時分割多重化信号を示す。
【０００８】
図４は、従来技術の第１の時分割多重化受信装置を示す図である。図４（ａ）に示したように、受信装置２Ａは、受光器２０１Ａ、時分割分離用スイッチ２０４Ａ、ＡＤ変換回路２０２Ａ及びディジタル信号処理回路２０３Ａから構成される。受光器２０１Ａは、時分割多重化信号を受信し光信号から電気信号に変換する。図４（ｂ）は、受光器２０１Ａで受信される時分割多重化信号を示す。時分割分離用スイッチ２０４Ａは、時分割多重化信号から所定の帯域信号を抽出する。図４（ｃ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ａに入力される時分割多重化信号を示し、図４（ｄ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ａから出力される所定の帯域信号を示す。ＡＤ変換回路２０２Ａは、所定の帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ａは、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ａは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行う。
【０００９】
図５は、従来技術の第２の時分割多重化受信装置を示す図である。図５（ａ）に示したように、受信装置２Ｂは、受光器２０１Ｂ、時分割分離用スイッチ２０４Ｂ、バンドパスフィルタ２０５Ｂ、無線信号フロントエンド２０６Ｂ及びアンテナ２０７Ｂから構成される。受光器２０１Ｂは、時分割多重化信号を受信し光信号から電気信号に変換する。図５（ｂ）は、受光器２０１Ｂで受信される時分割多重化信号を示す。時分割分離用スイッチ２０４Ｂは、時分割多重化信号から所定の帯域信号を抽出する。図５（ｃ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｂに入力される時分割多重化信号を示し、図５（ｄ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｂから出力される所定の帯域信号を示す。バンドパスフィルタ２０５Ｂは、所定の周波数の信号を抽出する。無線信号フロントエンド２０６Ｂは、所定の周波数の信号を電力増幅する。アンテナ２０７Ｂは、所定の周波数の信号を送信する。このように、受信装置２Ｂは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行う。
【００１０】
図６は、従来技術の第２の時分割多重化受信装置の処理を示す図である。図６（ａ）は、元の帯域信号をサンプリングする前の帯域信号の周波数分布を示す。図６（ｂ）は、元の帯域信号をサンプリングした後の帯域信号の周波数分布を示す。図６（ｂ）では図６（ａ）と異なり、元の帯域信号の情報のコピーを有する信号が、元の帯域信号の周波数からサンプリング周波数の整数倍だけ隔てて周波数空間に分布する。ここで、図３の送信装置１Ａ及び図５の受信装置２Ｂにおいて、サンプリングのパルス幅を十分に狭く設定することにより、元の帯域信号の情報のコピーを有する信号が、高周波数帯である無線周波数帯にも分布する。そこで、バンドパスフィルタ２０５Ｂは、所定の無線周波数の信号を抽出でき、アンテナ２０７Ｂは、所定の無線周波数の信号を送信できる。
【００１１】
図７は、従来技術の第３の時分割多重化受信装置を示す図である。図７（ａ）に示したように、受信装置２Ｃは、光スイッチ２０８Ｃ、受光器２０１Ｃ、ＡＤ変換回路２０２Ｃ及びディジタル信号処理回路２０３Ｃから構成される。光スイッチ２０８Ｃは、時分割多重信号を受信し時分割多重信号から所定の帯域信号を抽出する。図７（ｂ）は、光スイッチ２０８Ｃに入力される時分割多重化信号を示し、図７（ｃ）は、光スイッチ２０８Ｃから出力される所定の帯域信号を示す。受光器２０１Ｃは、所定の帯域信号を光信号から電気信号に変換する。図７（ｄ）は、受光器２０１Ｃから出力される所定の帯域信号を示す。ＡＤ変換回路２０２Ｃは、所定の帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｃは、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｃは、光領域で時分割分離を行う。
【００１２】
図８は、従来技術の第４の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｄは、光合波器２０９Ｄ、受光器２０１Ｄ、ＡＤ変換回路２０２Ｄ、ディジタル信号処理回路２０３Ｄ、周波数安定化回路２１０Ｄ、パルス光源２１１Ｄ及び偏波調整器２１２Ｄから構成される。周波数安定化回路２１０Ｄは、パルス光源２１１Ｄから出力されるパルス光信号の周波数をサンプリング周波数に安定化するとともに、パルス光源２１１Ｄの発振波長及び受信した時分割多重化信号の波長の差が所定の値となるように、パルス光源２１１Ｄの発振波長を安定化する。偏波調整器２１２Ｄは、パルス光源２１１Ｄから出力されるパルス光信号の偏波状態を調整する。光合波器２０９Ｄは、送信装置１Ａからの時分割多重信号及び偏波調整器２１２Ｄからのパルス光信号を合波する。受光器２０１Ｄは、合波信号を光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｄは、合波信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｄは、所定の方式により合波信号をデータ信号に復調する。合波信号は、所定の帯域信号をビート信号として含む。このように、受信装置２Ｄは、光領域で時分割分離を行う。
【００１３】
受信装置２が、数ＧＨｚ程度の広帯域信号を受信するときには、受光器２０１、ＡＤ変換回路２０２、ディジタル信号処理回路２０３、バンドパスフィルタ２０５及び無線信号フロントエンド２０６は、数ＧＨｚ程度の高速な動作を要求される。とくに、ＡＤ変換回路２０２は、数ＧＨｚ程度の高速な動作を困難とするため、受信装置２の構成を複雑にしており、受信装置２の価格を高額にしている。そこで、複数のＡＤ変換回路２０２が、数ＧＨｚ程度の広帯域信号を、分散・並列して処理するようにしている。
【００１４】
図９は、従来技術の第１の広帯域信号受信装置を示す図である。図９（ａ）に示したように、受信装置２Ｅは、受光器２０１Ｅ、時分割分離用スイッチ２０４Ｅ、ＡＤ変換回路２０２Ｅ−１、２０２Ｅ−２、・・・、２０２Ｅ−Ｎ及びディジタル信号処理回路２０３Ｅから構成される。受光器２０１Ｅの処理は、図４の受光器２０１Ａの処理と同様である。図９（ｂ）は、受光器２０１Ｅで受信される広帯域信号を示す。時分割分離用スイッチ２０４Ｅは、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングした広帯域信号を、各々ＡＤ変換回路２０２Ｅ−１、２０２Ｅ−２、・・・、２０２Ｅ−Ｎに出力する。図９（ｃ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｅに入力されるサンプリング前の広帯域信号を示し、図９（ｄ）は、時分割分離用スイッチ２０４Ｅから出力されるサンプリング後の広帯域信号を示す。ＡＤ変換回路２０２Ｅ−１、２０２Ｅ−２、・・・、２０２Ｅ−Ｎは、各々第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｅは、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を合波して、所定の方式により広帯域信号をデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｅは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行い分散・並列処理を行う。
【００１５】
図１０は、従来技術の第２の広帯域信号受信装置を示す図である。受信装置２Ｆは、光スイッチ２０８Ｆ、受光器２０１Ｆ−１、２０１Ｆ−２、・・・、２０１Ｆ−Ｎ、ＡＤ変換回路２０２Ｆ−１、２０２Ｆ−２、・・・、２０２Ｆ−Ｎ及びディジタル信号処理回路２０３Ｆから構成される。光スイッチ２０８Ｆは、広帯域信号を受信し、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングした広帯域信号を、各々受光器２０１Ｆ−１、２０１Ｆ−２、・・・、２０１Ｆ−Ｎに出力する。受光器２０１Ｆ−１、２０１Ｆ−２、・・・、２０１Ｆ−Ｎは、各々第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を、光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｆ−１、２０２Ｆ−２、・・・、２０２Ｆ−Ｎは、各々第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｆは、第１、第２、・・・、第Ｎのタイミングでサンプリングされた広帯域信号を合波して、所定の方式により広帯域信号をデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｆは、光領域で時分割分離を行い、電気領域で分散・並列処理を行う。
【００１６】
図１１は、従来技術の第３の広帯域信号受信装置を示す図である。受信装置２Ｇは、光分岐器２１３Ｇ、光合波器２０９Ｇ−１、２０９Ｇ−２、・・・、２０９Ｇ−Ｎ、受光器２０１Ｇ−１、２０１Ｇ−２、・・・、２０１Ｇ−Ｎ、ＡＤ変換回路２０２Ｇ−１、２０２Ｇ−２、・・・、２０２Ｇ−Ｎ、ディジタル信号処理回路２０３Ｇ、周波数安定化回路２１０Ｇ、パルス光源２１１Ｇ、偏波調整器２１２Ｇ、光分岐器２１４Ｇ及び光遅延器２１５Ｇ−２、・・・、２１５Ｇ−Ｎから構成される。周波数安定化回路２１０Ｇ、パルス光源２１１Ｇ、偏波調整器２１２Ｇの処理は、各々図８の周波数安定化回路２１０Ｄ、パルス光源２１１Ｄ、偏波調整器２１２Ｄの処理と同様である。光分岐器２１４Ｇは、光パルス信号を偏波調整器２１２Ｇから入力し分岐する。光遅延器２１５Ｇ−２、・・・、２１５Ｇ−Ｎは、光分岐器２１４Ｇから分岐後の光パルス信号を入力し、各々の遅延時間だけ分岐後の光パルス信号を遅延させる。光分岐器２１３Ｇは、送信装置１Ａから広帯域信号を入力し分岐する。光合波器２０９Ｇ−１は、光分岐器２１３Ｇからの分岐後の広帯域信号及び光分岐器２１４Ｇからの分岐後の光パルス信号を合波し、光合波器２０９Ｇ−２、・・・、２０９Ｇ−Ｎは、各々光分岐器２１３Ｇからの分岐後の広帯域信号及び光遅延器２１５Ｇ−２、・・・、２１５Ｇ−Ｎからの分岐・遅延後の光パルス信号を合波する。受光器２０１Ｇ−１、２０１Ｇ−２、・・・、２０１Ｇ−Ｎは、各々光合波器２０９Ｇ−１、２０９Ｇ−２、・・・、２０９Ｇ−Ｎからの合波信号を光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｇ−１、２０２Ｇ−２、・・・、２０２Ｇ−Ｎは、各々受光器２０１Ｇ−１、２０１Ｇ−２、・・・、２０１Ｇ−Ｎからの合波信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｇは、ＡＤ変換回路２０２Ｇ−１、２０２Ｇ−２、・・・、２０２Ｇ−Ｎからの合波信号を合波して、所定の方式により更なる合波信号をデータ信号に復調する。このように、受信装置２Ｇは、光領域で時分割分離を行い、電気領域で分散・並列処理を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｄａｙｏｕ Ｑｉａｎ，Ｎｅｄａ Ｃｖｉｊｅｔｉｃ，Ｊｕｎｑｉａｎｇ Ｈｕ ａｎｄ Ｔｉｎｇ Ｗａｎｇ，“１０８ Ｇｂ／ｓ ＯＦＤＭＡ−ＰＯＮ ｗｉｔｈ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．４，ｐｐ．４８４−４９３，Ｆｅｂ．２０１０．
【非特許文献２】Ｓａｎｇ−Ｙｕｅｐ Ｋｉｍ，Ｎａｏｙａ Ｓａｋｕｒａｉ，Ｈｉｄｅａｋｉ Ｋｉｍｕｒａ ａｎｄ Ｋｉｙｏｍｉ Ｋｕｍｏｚａｋｉ，“１０−Ｇｂｉｔ／ｓ ｎｅｘｔ−ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ＱＰＳＫ−ＰＯＮ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”，ＯＦＣ ２００９，ＯＭＮ６，Ｍａｒ．２００９．
【非特許文献３】原田 博司，塚本 勝俊，小牧 省三，森永 規彦，“光ＴＤＭを用いたミリ波無線信号光ファイバ伝送システム”，電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．１，ｐｐ．６４９−６５８．，１９９４年１１月．
【非特許文献４】張 超，五十嵐 浩司，加藤 一弘，菊池 和朗，“時間多重分離機能を持つディジタルコヒーレント受信器による光ＱＰＳＫ信号の復調”，２００８年電子情報通信学会総合大会，Ｂ−１０−９８，２００８年３月．
【非特許文献５】Ｅｓｚｔｅｒ Ｕｄｖａｒｙ ａｎｄ Ｔｉｂｏｒ Ｂｅｒｃｅｌｉ，“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｒａｄｉｏ Ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１５，ｐｐ．２５６３−２５７０，Ａｕｇｕｓｔ １，２００８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図４及び図５に示した受信装置２Ａ、２Ｂは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行う。図９に示した受信装置２Ｅは、光信号を電気信号に変換した後に、電気領域で時分割分離を行い分散・並列処理を行う。そのため、受信装置２Ａ、２Ｂ、２Ｅは、数ＧＨｚ程度の帯域信号を受信するのに適していない。
【００１９】
図７及び図８に示した受信装置２Ｃ、２Ｄは、光領域で時分割分離を行う。図１０及び図１１で示した受信装置２Ｆ、２Ｇは、光領域で時分割分離を行い、電気領域で分散・並列処理を行う。そのため、受信装置２Ｃ、２Ｄ、２Ｆ、２Ｇは、数ＧＨｚ程度の帯域信号を受信するのに適している。しかし、受信装置２Ｃ、２Ｆでは、光スイッチ２０８が光損失を発生させ、光損失を補償するために光増幅器を配置すれば、装置構成が複雑になる。そして、受信装置２Ｄ、２Ｇでは、周波数安定化回路２１０及び偏波調整器２１２が必要であり、装置構成が複雑になる。とくに、図１に示した光アクセスシステムでは、送信装置１は収容局舎であり、受信装置２は加入者宅内装置である。そして、受信装置２Ｃ、２Ｄ、２Ｆ、２Ｇを加入者宅内装置に適用すれば、光アクセスシステムが高額となる。このように、光領域の時分割分離の有効な手法について、具体的な検討はなかった。
【００２０】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うための受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、光半導体増幅器が、時分割多重化された光信号又は広帯域信号などの光信号を、所定のタイミングでサンプリング及び増幅するようにした。信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。
【００２２】
具体的には、本発明は、時分割多重化された光信号を送信する送信装置と、前記時分割多重化された光信号を受信する受信装置と、を備える光アクセスシステムであって、前記受信装置は、前記時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、を備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２３】
この構成によれば、時分割多重化された光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２４】
また、本発明は、光信号を送信する送信装置と、前記光信号を受信する受信装置と、を備える光アクセスシステムであって、前記受信装置は、前記光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、を備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２５】
この構成によれば、広帯域信号などの光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離し、広帯域信号などの光信号を電気領域で分散・並列処理する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２６】
また、本発明は、前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２７】
この構成によれば、時分割多重化された光信号又は広帯域信号などの光信号の受信強度の変動に柔軟に対応する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００２８】
また、本発明は、前記受信装置は、前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、をさらに備えることを特徴とする光アクセスシステムである。
【００２９】
この構成によれば、ベースバンド信号を受信したときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更する受信装置を備える光アクセスシステムを提供することができる。
【００３０】
また、本発明は、時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００３１】
この構成によれば、時分割多重化された光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離する受信装置を提供することができる。
【００３２】
また、本発明は、光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００３３】
この構成によれば、広帯域信号などの光信号を経済的かつ高精度に光領域で時分割分離し、広帯域信号などの光信号を電気領域で分散・並列処理する受信装置を提供することができる。
【００３４】
また、本発明は、前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする受信装置である。
【００３５】
この構成によれば、時分割多重化された光信号又は広帯域信号などの光信号の受信強度の変動に柔軟に対応する受信装置を提供することができる。
【００３６】
また、本発明は、前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、をさらに備えることを特徴とする受信装置である。
【００３７】
この構成によれば、ベースバンド信号を受信したときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更する受信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、送信装置及び受信装置の間でデータ伝送を行う光アクセスシステムにおいて、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うための受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術の光アクセスシステムを示す図である。
【図２】従来技術の光送信器を示す図である。
【図３】従来技術の時分割多重化送信装置を示す図である。
【図４】従来技術の第１の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図５】従来技術の第２の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図６】従来技術の第２の時分割多重化受信装置の処理を示す図である。
【図７】従来技術の第３の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図８】従来技術の第４の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図９】従来技術の第１の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図１０】従来技術の第２の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図１１】従来技術の第３の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図１２】実施形態１の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図１３】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１４】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１５】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１６】実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。
【図１７】実施形態１のタイミング調整方法を示す図である。
【図１８】実施形態１のサンプリング実験結果を示す図である。
【図１９】実施形態２の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図２０】実施形態３の広帯域信号受信装置を示す図である。
【図２１】実施形態４の時分割多重化受信装置を示す図である。
【図２２】実施形態５の時分割多重化受信装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００４１】
（実施形態１）
図１２は、実施形態１の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｈは、半導体光増幅器２１６Ｈ、受光器２０１Ｈ、ＡＤ変換回路２０２Ｈ、ディジタル信号処理回路２０３Ｈ、信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈから構成される。
【００４２】
半導体光増幅器２１６Ｈは、時分割多重化信号を受信し、時分割多重化信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、所定の帯域信号を抽出する。受光器２０１Ｈは、所定の帯域信号を光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｈは、所定の帯域信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｈは、所定の方式により所定の帯域信号を所定のデータ信号に復調する。
【００４３】
信号発生器２１７Ｈは、半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈに出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器２１６Ｈに出力する。タイミング調整回路２１８Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のタイミングを調整する。振幅調整回路２１９Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅を調整する。バイアス調整回路２２０Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のバイアスを調整する。
【００４４】
図１３から図１６は、実施形態１の半導体光増幅器及び信号発生器の処理を示す図である。信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号強度は、所定のタイミングでは半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きくなり、所定のタイミング以外の時間では半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流以下となる。よって、半導体光増幅器２１６Ｈの利得は、所定のタイミングでは有限値となるが、所定のタイミング以外の時間ではほぼ０となる。そして、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号のうち、所定のタイミングでの信号は増幅され通過するが、所定のタイミング以外の時間での信号はほぼ通過しない。
【００４５】
図１３では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は時間的に一定の強度を有する受信信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は矩形波信号である。図１３（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１３（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１３（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４６】
振幅調整回路２１９Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅を調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈの増幅の利得を調整することができる。バイアス調整回路２２０Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のバイアスを調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈの増幅の利得を調整することができる。振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈのうち、少なくともいずれかが動作していればよい。
【００４７】
図１４では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は時間的に一定の強度を有する受信信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は正弦波信号である。図１４（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１４（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１４（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００４８】
振幅調整回路２１９Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅を調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈのサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を調整することができる。バイアス調整回路２２０Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のバイアスを調整することにより、半導体光増幅器２１６Ｈのサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を調整することができる。振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈのうち、少なくともいずれかが動作していればよい。図１４では、正弦波信号は広帯域信号ではないため、受信装置２Ｈは簡便なハードウェアを備えるのみで十分である。
【００４９】
図１５では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は強度の大きい時分割多重化信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は正弦波信号である。図１５（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１５（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１５（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００５０】
信号発生器２１７Ｈは、所定の帯域信号を抽出するために、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流信号を出力する。半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は、強度の大きい時分割多重化信号であるため、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅及びバイアスは小さくても構わない。
【００５１】
図１６では、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は強度の小さい時分割多重化信号であり、信号発生器２１７Ｈからの電流信号は正弦波信号である。図１６（ａ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号についての信号強度の時間変化を示す。図１６（ｂ）は、半導体光増幅器２１６Ｈの電流−利得特性及び信号発生器２１７Ｈからの電流信号についての信号電流の時間変化を対比して示す。図１６（ｃ）は、半導体光増幅器２１６Ｈでの出力信号についての信号強度の時間変化を示す。
【００５２】
信号発生器２１７Ｈは、所定の帯域信号を抽出するために、所定のタイミングで半導体光増幅器２１６Ｈの閾値電流より大きい電流信号を出力する。半導体光増幅器２１６Ｈでの受信信号は、強度の小さい時分割多重化信号であるため、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅及びバイアスは大きければ望ましい。
【００５３】
図１５及び図１６で説明したように、信号発生器２１７Ｈからの電流信号の振幅及びバイアスを制御するためには、受光器２０１Ｈの出力電流をモニタリングすればよい。受信装置２Ｈは、時分割多重化信号の受信強度の変動に柔軟に対応することができる。
【００５４】
図１７は、実施形態１のタイミング調整方法を示す図である。送信装置１Ａでは、時分割多重用スイッチ１０５Ａは、複数の帯域信号及び同期捕捉用信号を時分割多重化する。同期捕捉用信号は、例えば交番信号などである。受信装置２Ｈでは、タイミング調整回路２１８Ｈは、信号発生器２１７Ｈからの電流信号のタイミングを調整することにより、同期捕捉用信号を抽出できるようにする。半導体光増幅器２１６Ｈは、同期捕捉用信号から所定の時間だけ隔てたタイミングで、時分割多重化信号をサンプリング及び増幅することにより、所定の帯域信号を抽出することができる。
【００５５】
図１８は、実施形態１のサンプリング実験結果を示す図である。図１８（ａ）は、２００ＭＨｚの正弦波により大きく変調された光信号を、１ＧＨｚの正弦波により動作される半導体光増幅器に入力したときの、光信号波形の測定結果を示す。図１８（ｂ）は、２００ＭＨｚの正弦波により小さく変調された光信号を、１ＧＨｚの正弦波により動作される半導体光増幅器に入力したときの、光信号波形の測定結果を示す。図１８（ａ）及び図１８（ｂ）では、サンプリング幅が１１０〜１２０ｐｓであるときに、サンプリングが高精度に行われていた。半導体光増幅器の動作条件を調整することにより、サンプリング幅が７０〜８０ｐｓであるときも、サンプリングが高精度に行われていた。
【００５６】
以上に説明したように、半導体光増幅器が、時分割多重化信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅するようにし、信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。半導体光増幅器は、受光器と集積可能であり量産性にも優れるため、受信装置は、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うことができる。
【００５７】
ここで、半導体光増幅器は、偏波依存性を小さくすることもできる。このときには、コヒーレント検波を利用したときに生じる偏波依存性の問題を解決することができる。さらに、半導体光増幅器は、量子ドット構造を利用して、１００ｎｍ以上の増幅波長帯域を有することもできる。このときには、非常に広い波長帯域で動作させることができる。
【００５８】
（実施形態２）
図１９は、実施形態２の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｊは、半導体光増幅器２１６Ｊ、受光器２０１Ｊ、バンドパスフィルタ２０５Ｊ、無線信号フロントエンド２０６Ｊ、アンテナ２０７Ｊ、信号発生器２１７Ｊ、タイミング調整回路２１８Ｊ、振幅調整回路２１９Ｊ及びバイアス調整回路２２０Ｊから構成される。
【００５９】
半導体光増幅器２１６Ｊ、受光器２０１Ｊ、信号発生器２１７Ｊ、タイミング調整回路２１８Ｊ、振幅調整回路２１９Ｊ及びバイアス調整回路２２０Ｊの処理は、各々図１２の半導体光増幅器２１６Ｈ、受光器２０１Ｈ、信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈの処理と同様である。バンドパスフィルタ２０５Ｊ及び無線信号フロントエンド２０６Ｊの処理は、各々図５のバンドパスフィルタ２０５Ｂ及び無線信号フロントエンド２０６Ｂの処理と同様である。実施形態１と同様な効果を得ることができるとともに、無線信号を出力することもできる。
【００６０】
（実施形態３）
図２０は、実施形態３の広帯域信号受信装置を示す図である。受信装置２Ｋは、光分岐器２１３Ｋ、半導体光増幅器２１６Ｋ−１、２１６Ｋ−２、・・・、２１６Ｋ−Ｎ、受光器２０１Ｋ−１、２０１Ｋ−２、・・・、２０１Ｋ−Ｎ、ＡＤ変換回路２０２Ｋ−１、２０２Ｋ−２、・・・、２０２Ｋ−Ｎ、ディジタル信号処理回路２０３Ｋ、信号発生器２１７Ｋ、タイミング調整回路２１８Ｋ、振幅調整回路２１９Ｋ、バイアス調整回路２２０Ｋ、分岐器２２１Ｋ及び遅延回路２２２Ｋ−２、・・・、２２２Ｋ−Ｎから構成される。
【００６１】
信号発生器２１７Ｋ、タイミング調整回路２１８Ｋ、振幅調整回路２１９Ｋ、バイアス調整回路２２０Ｋの処理は、各々図１２の信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ、バイアス調整回路２２０Ｈの処理と同様である。
【００６２】
分岐器２２１Ｋは、電流信号を信号発生器２１７Ｋから入力し分岐する。遅延回路２２２Ｋ−２、・・・、２２２Ｋ−Ｎは、分岐後の電流信号を分岐器２２１Ｋから入力し、各々の遅延時間だけ分岐後の電流信号を遅延させる。光分岐器２１３Ｋは、送信装置１Ａから広帯域信号を入力し分岐する。
【００６３】
半導体光増幅器２１６Ｋ−１は、光分岐器２１３Ｋから分岐後の広帯域信号を入力し、分岐器２２１Ｋから分岐後の電流信号を入力し、分岐後の電流信号を用いて分岐後の広帯域信号をサンプリング及び増幅する。半導体光増幅器２１６Ｋ−２、・・・、２１６Ｋ−Ｎは、光分岐器２１３Ｋから分岐後の広帯域信号を入力し、各々遅延回路２２２Ｋ−２、・・・、２２２Ｋ−Ｎから分岐・遅延後の電流信号を入力し、各々の分岐・遅延後の電流信号を用いて分岐後の広帯域信号をサンプリング及び増幅する。
【００６４】
受光器２０１Ｋ−１、２０１Ｋ−２、・・・、２０１Ｋ−Ｎは、各々半導体光増幅器２１６Ｋ−１、２１６Ｋ−２、・・・、２１６Ｋ−Ｎからのサンプリング・増幅後の広帯域信号を、光信号から電気信号に変換する。ＡＤ変換回路２０２Ｋ−１、２０２Ｋ−２、・・・、２０２Ｋ−Ｎは、各々受光器２０１Ｋ−１、２０１Ｋ−２、・・・、２０１Ｋ−Ｎからのサンプリング・増幅後の広帯域信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理回路２０３Ｋは、ＡＤ変換回路２０２Ｋ−１、２０２Ｋ−２、・・・、２０２Ｋ−Ｎからのサンプリング・増幅後の広帯域信号を合波して、所定の方式により合波されたサンプリング・増幅後の広帯域信号をデータ信号に復調する。
【００６５】
以上に説明したように、半導体光増幅器が、広帯域信号などの光信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅するようにし、信号発生器が、半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、所定のタイミングで半導体光増幅器に出力し、閾値電流以下の電流を有する信号を、所定のタイミング以外の時間で半導体光増幅器に出力するようにした。半導体光増幅器は、受光器と集積可能であり量産性にも優れるため、受信装置は、経済的かつ高精度に光領域の時分割分離によるデータ受信を行うことができる。受信装置は、広帯域信号などの光信号を電気領域で分散・並列処理することができる。
【００６６】
（実施形態４）
図２１は、実施形態４の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｌは、半導体光増幅器２１６Ｌ、ＡＤ変換回路２０２Ｌ、ディジタル信号処理回路２０３Ｌ、信号発生器２１７Ｌ、タイミング調整回路２１８Ｌ、振幅調整回路２１９Ｌ、バイアス調整回路２２０Ｌ及び信号分離回路２２３Ｌから構成される。
【００６７】
ＡＤ変換回路２０２Ｌ、ディジタル信号処理回路２０３Ｌ、信号発生器２１７Ｌ、タイミング調整回路２１８Ｌ、振幅調整回路２１９Ｌ及びバイアス調整回路２２０Ｌの処理は、各々図１２のＡＤ変換回路２０２Ｈ、ディジタル信号処理回路２０３Ｈ、信号発生器２１７Ｈ、タイミング調整回路２１８Ｈ、振幅調整回路２１９Ｈ及びバイアス調整回路２２０Ｈの処理と同様である。
【００６８】
半導体光増幅器２１６Ｌは、時分割多重化信号を受信し、時分割多重化信号を所定のタイミングでサンプリング及び増幅し、所定の帯域信号を抽出するとともに、所定の帯域信号を光信号から電気信号に変換する（非特許文献５を参照。）。信号分離回路２２３Ｌは、半導体光増幅器２１６Ｌからの所定の帯域信号及び信号発生器２１７Ｌからの電流信号を分離する。信号分離回路２２３Ｌとして、方向性結合器を利用することができる。実施形態１と同様な効果を得ることができるとともに、受光器を不要とすることもできる。
【００６９】
（実施形態５）
図２２は、実施形態５の時分割多重化受信装置を示す図である。受信装置２Ｍは、半導体光増幅器２１６Ｍ、受光器２０１Ｍ、切替回路２２６Ｍ、ＡＤ変換回路２０２Ｍ、ディジタル信号処理回路２０３Ｍ、ベースバンド信号受信回路２２７Ｍ、信号発生器２１７Ｍ、タイミング調整回路２１８Ｍ、振幅調整回路２１９Ｍ、バイアス調整回路２２０Ｍ、制御回路２２４Ｍ及びスイッチ回路２２５Ｍから構成される。
【００７０】
送信装置１Ａは、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号を、所定のタイミングで切り替えて送信する。受信装置２Ｍは、受信信号がベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号のうちいずれであるかに応じて、受信信号の処理方法を選択する。ベースバンド信号として、１０Ｇｂ／ｓ又は４０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号などの高速ベースバンド信号をあげられる。ベースバンド信号が変調された変調信号として、４値ＰＳＫ、１６値ＱＡＭ及びＯＦＤＭなどの多値変調信号をあげられる。
【００７１】
制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを、以下に説明するように判断する。
【００７２】
まず、ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と異なる場合について説明する。制御回路２２４Ｍは、ベースバンド信号のビットレートと等しい周波数に対してのクロック抽出機能を有する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号からクロック抽出することができたときには、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースハンド信号であると判断する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号からクロック抽出することができないときには、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースハンド信号が変調された変調信号であると判断する。
【００７３】
次に、ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と等しい場合について説明する。送信装置１Ａでは、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号のうち少なくともいずれかのヘッダ部分に、信号種類判断用のパターンを予め付加する。受信装置２Ｍでは、制御回路２２４Ｍは、信号種類判断用のパターンに基づいて、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する。
【００７４】
ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と異なる場合には、制御回路２２４Ｍがベースバンド信号のビットレートと等しい周波数に対してのクロック抽出機能を有してもよく、送信装置１Ａでは信号種類判断用のパターンを予め付加してもよい。ベースバンド信号のビットレートがサンプリング周波数の整数倍と等しい場合には、制御回路２２４Ｍがベースバンド信号のビットレートと等しい周波数に対してのクロック抽出機能を有しても、時分割多重化信号のクロックの高調成分がクロック抽出される可能性があるため、送信装置１Ａでは信号種類判断用のパターンを予め付加する。
【００７５】
まず、受信装置２Ｍがベースバンド信号を受信したときの処理方法について説明する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号であると判断し、スイッチ回路２２５Ｍをオフにし、切替回路２２６Ｍをベースバンド信号受信回路２２７Ｍ側にセットする。半導体光増幅器２１６Ｍは、ベースバンド信号を単に増幅させる。ベースバンド信号受信回路２２７Ｍは、所定の方式によりベースバンド信号を復調する。
【００７６】
次に、受信装置２Ｍがベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理方法について説明する。制御回路２２４Ｍは、受光器２０１Ｍからの電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であると判断し、スイッチ回路２２５Ｍをオンにし、切替回路２２６ＭをＡＤ変換回路２０２Ｍ側にセットする。半導体光増幅器２１６Ｍは、ベースバンド信号が変調された変調信号を信号発生器２１７Ｍからの電流信号を用いてサンプリング及び増幅する。ＡＤ変換回路２０２Ｍは、ベースバンド信号が変調された変調信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理回路２０３Ｍは、所定の方式によりベースバンド信号が変調された変調信号を復調する。
【００７７】
以上に説明したように、受信装置は、ベースバンド信号を受信したときの処理内容及びベースバンド信号が変調された変調信号を受信したときの処理内容の相互間で、処理内容を柔軟に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係る光アクセスシステム及び受信装置は、ベースバンド信号及びベースバンド信号が変調された変調信号を光信号として送受信するシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１：送信装置
２：受信装置
３：光伝送路
４：光スプリッタ
１０１：帯域信号発生器
１０２：光送信器
１０３：レーザ光源
１０４：光変調器
１０５：時分割多重用スイッチ
２０１：受光器
２０２：ＡＤ変換回路
２０３：ディジタル信号処理回路
２０４：時分割分離用スイッチ
２０５：バンドパスフィルタ
２０６：無線信号フロントエンド
２０７：アンテナ
２０８：光スイッチ
２０９：光合波器
２１０：周波数安定化回路
２１１：パルス光源
２１２：偏波調整器
２１３：光分岐器
２１４：光分岐器
２１５：光遅延器
２１６：半導体光増幅器
２１７：信号発生器
２１８：タイミング調整回路
２１９：振幅調整回路
２２０：バイアス調整回路
２２１：分岐器
２２２：遅延回路
２２３：信号分離回路
２２４：制御回路
２２５：スイッチ回路
２２６：切替回路
２２７：ベースバンド信号受信回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重化された光信号を送信する送信装置と、
前記時分割多重化された光信号を受信する受信装置と、
を備える光アクセスシステムであって、
前記受信装置は、
前記時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、
前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、
を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
【請求項２】
光信号を送信する送信装置と、
前記光信号を受信する受信装置と、
を備える光アクセスシステムであって、
前記受信装置は、
前記光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、
各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、
各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、
各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、
各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、
を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
【請求項３】
前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスシステム。
【請求項４】
前記受信装置は、
前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光アクセスシステム。
【請求項５】
時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、
前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、
各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、
各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、
各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、
各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項５から７に記載のいずれかの受信装置。
【請求項１】
時分割多重化された光信号を送信する送信装置と、
前記時分割多重化された光信号を受信する受信装置と、
を備える光アクセスシステムであって、
前記受信装置は、
前記時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、
前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、
を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
【請求項２】
光信号を送信する送信装置と、
前記光信号を受信する受信装置と、
を備える光アクセスシステムであって、
前記受信装置は、
前記光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、
各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、
各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、
各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、
各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、
を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
【請求項３】
前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスシステム。
【請求項４】
前記受信装置は、
前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光アクセスシステム。
【請求項５】
時分割多重化された光信号を入力し所定のタイミングでサンプリング及び増幅する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、前記所定のタイミングで前記半導体光増幅器に出力し、前記閾値電流以下の電流を有する信号を、前記所定のタイミング以外の時間で前記半導体光増幅器に出力する信号発生器と、
前記半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された光信号を電気信号に変換する受光器と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
光信号を複数の分岐光信号に分岐する光分岐器と、
各分岐光信号を入力し各所定のタイミングでサンプリング及び増幅する複数の半導体光増幅器と、
各半導体光増幅器の閾値電流より大きい電流を有する信号を、各所定のタイミングで各半導体光増幅器に出力し、各閾値電流以下の電流を有する信号を、各所定のタイミング以外の時間で各半導体光増幅器に出力する複数の信号発生器と、
各半導体光増幅器でサンプリング及び増幅された各分岐光信号を各電気信号に変換する複数の受光器と、
各電気信号に信号処理を行い、信号処理を行った各電気信号を合波する電気回路と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
前記信号発生器は、前記半導体光増幅器に出力する電流信号の振幅及びバイアスのうち少なくともいずれかを調整し、前記半導体光増幅器のサンプリングのパルス幅及び増幅の利得を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記受光器が出力した電気信号を監視し、前記電気信号がベースバンド信号であるかベースバンド信号が変調された変調信号であるかを判断する制御回路と、
前記制御回路の判断に基づいて、前記電気信号がベースバンド信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互の接続を遮断し、前記電気信号がベースバンド信号が変調された変調信号であるときには、前記信号発生器及び前記半導体光増幅器の相互を接続するスイッチ回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項５から７に記載のいずれかの受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−２５９０３５（Ｐ２０１１−２５９０３５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９３３６（Ｐ２０１０−１２９３３６）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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